用于集成的传感器盒的系统与方法技术方案

微流体装置(100)可以包括PCB(110)、覆盖所述PCB(110)的生物芯片(120)和覆盖所述生物芯片(120)和所述PCB(110)的微流体壳体(130)。所述微流体装置(100)还具有将所述微流体壳体(130)附接到所述生物芯片(120)的第一粘合剂层(141)和将所述微流体壳体(130)附接到所述PCB(110)的第二粘合剂层(142)。所述第二粘合剂层(142)比所述第一粘合剂层(141)厚。所述第一粘合剂层(141)包含第一粘合剂材料，而所述第二粘合剂层(142)包含第二粘合剂材料。第二粘合剂层(142)包含第二粘合剂材料。第二粘合剂层(142)包含第二粘合剂材料。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于集成的传感器盒的系统与方法
相关申请的交叉引用
[0001]本申请要求于2018年11月15日提交的美国临时专利申请No.62/767,998的优先权，其全部内容通过引用并入本文。


[0002]本专利技术总体上涉及用于生物学或化学分析的生物传感器，并且更具体地，涉及将微流体壳体与生物芯片和诸如印刷电路板(PCB)之类的基板集成以形成集成传感器盒或微流体装置的方法。

技术介绍

[0003]化学物质和/或生物物质的高通量分析是诊断和治疗领域中的重要工具。可以将附接的一系列化学物质和/或生物物质设计为定义特定的靶序列，分析基因表达模式，识别特定的等位基因变异，确定DNA序列的拷贝数以及在全基因组范围内识别蛋白质的结合位点(例如转录因子和其他调节分子)。在一个具体的示例中，人类基因组计划的到来要求开发改进的核酸测序方法，例如DNA(脱氧核糖核酸)和RNA(核糖核酸)测序方法。单倍体人类基因组的整个3,000,000,000碱基序列的确定为鉴定多种疾病的遗传基础提供了基础。
[0004]高通量分析，例如大规模平行的DNA测序，经常利用流动池(flow cell)，该流动池包含可用于分析的一系列化学物质和/或生物物质。流动池通常由与生物芯片(例如硅基传感器芯片)集成在一起的微流体壳体制成，以形成微流体装置(例如盒)。许多当前的微流体设计的制造和使用是复杂且昂贵的，并且通常是不可靠的。

技术实现思路

[0005]本专利技术的实施方案包括用于将微流体壳体与生物芯片和基板(例如印刷电路板(PCB))集成以形成具有气密密封的流动池和可靠性能的集成微流体装置的方法和装置。
[0006]在一些实施方案中，在微流体装置中，第一胶被用于将微流体壳体与生物芯片粘结以形成流动池的气密密封，而第二胶被用于将微流体壳体与PCB粘结以提供机械支撑。胶的类型和特性以及微流体装置的结构被设计为提供流动池的气密密封、可靠的设备结构和宽广的工艺窗口。与用于组装微流体装置或盒的常规方法相比，可以实现许多优点。根据特定实施方案，该装置可以提供许多优点。例如，该装置可以适应传感器厚度的变化、管芯附接胶厚度的变化以及PCB前表面的变化。该设备可以最大程度地减小第一胶上的应力，通过操作过程中的热循环来适应传感器和微流体装置之间不匹配的热膨胀，并改善流动池的流场均匀性。
[0007]在上述微流体装置的一些实施方案中，第一粘合剂材料在固化之前是固体，并且在固化之后基本上保持其厚度以提供微流体装置的高度的精确性和均匀性。第二粘合剂材料在固化之前是液体，以根据外侧壁的底表面与PCB之间的距离的变化进行调节。在一些实施方案中，第二粘合剂材料具有比第一粘合剂材料高的固化收缩率。在一些实施方案中，第
一粘合剂材料包括管芯附接膜(DAF)，而第二粘合剂材料包括液态环氧树脂。
[0008]在上述微流体装置的一些实施方案中，第一粘合剂材料固化后是柔性粘合剂，以通过操作期间的热循环来适应生物芯片与微流体壳体之间的不匹配的热膨胀。第二粘合剂材料在固化前为液体形式。在一些实施方案中，第一粘合剂材料包括柔性聚氨酯粘合剂材料，而第二粘合剂材料包括液态环氧树脂。在可替代的实施方案中，第一粘合剂材料包括压敏粘合剂(PSA)，而第二粘合剂材料包括液态环氧树脂。
[0009]在一些实施方案中，第一粘合剂材料和第二粘合剂材料通过诸如热固化、湿气固化或紫外线照射固化之类的不同固化工艺来固化。
[0010]在一些实施方案中，生物芯片可以包括生物传感器芯片。
[0011]在一些实施方案中，微流体壳体包括在内侧壁和外侧壁之间的第二腔中的一个或多个，以用于容纳将生物芯片和PCB耦合的焊线。在一些实施方案中，管芯附接粘合剂层用于将生物芯片附接到PCB。
[0012]在一些实施方案中，微流体装置还具有附接到PCB的第二生物芯片。在一些实施方案中，第二生物芯片包括生物传感器。在一些实施方案中，第二生物芯片包括流体液滴产生设备。
[0013]在一些实施方案中，微流体装置还具有附接到PCB的集成电路芯片。在一些实施方案中，集成电路芯片包括处理器。
[0014]在一些实施方案中，微流体装置还具有附接到PCB的微机电系统(MEMS)芯片。在一些实施方案中，MEMS芯片包括用于响应于生物芯片中检测到的信号发起动作的致动器。
[0015]在一些实施方案中，第二粘合剂层包括用于测试第一粘合剂层的气密性的开口。在可替代的实施方案中，微流体壳体包括用于测试第一粘合剂层的气密性的开口。
[0016]根据本专利技术的一些可替代的实施方案，微流体装置可包括PCB(印刷电路板)、覆盖PCB的生物芯片以及覆盖生物芯片和PCB的微流体壳体。微流体装置还可具有将微流体壳体附接到生物芯片的第一粘合剂层和将微流体壳体附接到PCB的第二粘合剂层。第二粘合剂层可以比第一粘合剂层厚。第一粘合剂层包含第一粘合剂材料，而第二粘合剂层包含第二粘合剂材料。
[0017]在上述微流体装置的一些实施方案中，微流体壳体包括入口、出口和第一腔。微流体壳体具有与第一腔相邻的内侧壁，并且该内侧壁使用第一粘合剂层附接到生物芯片以形成流动池，该微流体壳体具有使用第二粘合剂层附接到PCB的外侧壁。
[0018]根据本专利技术的一些实施方案，一种用于制造微流体装置的方法包括提供PCB(印刷电路板)，将生物芯片附接到PCB，提供微流体壳体，设置第一和第二粘合剂材料。第一粘合剂材料用于将微流体壳体附接到生物芯片，而第二粘合剂材料用于将微流体壳体附接到PCB。第二粘合剂材料在固化之前为液体形式，并且第二粘合剂材料具有比第一粘合剂材料高的固化收缩率。该方法还包括使用第一粘合剂材料将微流体壳体附接到生物芯片，以及使用第二粘合剂材料将微流体壳体附接到PCB。该方法还包括固化第一粘合剂材料和第二粘合剂材料以分别形成第一粘合剂层和第二粘合剂层。
[0019]在上述方法的一些实施方案中，微流体壳体包括入口、出口和第一腔。微流体壳体具有与第一腔相邻的内侧壁，并且该内侧壁使用第一粘合剂层附接到生物芯片以形成流动池，该微流体壳体具有使用第二粘合剂层附接到PCB的外侧壁。
[0020]在上述方法的一些实施方案中，第一粘合剂材料在固化之前是固体，并且在固化之后基本上保持其厚度以提供微流体装置的高度的精确性和均匀性。第二粘合剂材料在固化之前是液体，以根据外侧壁的底表面与PCB之间的距离的变化进行调节。在一些实施方案中，第二粘合剂材料具有比第一粘合剂材料高的固化收缩率。在一些实施方案中，第一粘合剂材料包括管芯附接膜(DAF)，而第二粘合剂材料包括液态环氧树脂。
[0021]在上述方法的一些实施方案中，第一粘合剂材料固化后是柔性粘合剂，以通过操作期间的热循环来适应生物芯片和微流体壳体之间的不匹配的热膨胀。第二粘合剂材料在固化之前为液体形式。在一些实施方案中，第一粘合剂材料包括柔性聚氨酯粘合剂材料，而第二粘合剂材料包括液态环氧树脂。在一些实施方案中，第一粘合剂材料包括压敏粘合剂(PSA)，而第二粘合剂本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种微流体装置，其包括：PCB(印刷电路板)；覆盖所述PCB的生物芯片；覆盖所述生物芯片和所述PCB的微流体壳体，所述微流体壳体具有入口、出口和第一腔，该微流体壳体具有与所述第一腔相邻的内侧壁，并且所述内侧壁使用第一粘合剂层附接到所述生物芯片以形成流动池，所述微流体壳体具有使用第二粘合剂层附接到所述PCB的外侧壁；其中：所述外侧壁的底表面与所述PCB之间的距离大于所述内侧壁的底表面与所述生物芯片之间的距离；所述第二粘合剂层比所述第一粘合剂层厚；所述第一粘合剂层包括第一粘合剂材料；并且所述第二粘合剂层包括第二粘合剂材料。2.根据权利要求1所述的装置，其中：所述第一粘合剂材料在固化之前是固体，并且在固化之后基本上保持其厚度以提供所述微流体装置的高度的精确性和均匀性；以及所述第二粘合剂材料在固化之前是液体，以根据所述外侧壁的底表面与所述PCB之间的距离变化进行调整。3.根据权利要求2所述的装置，其中所述第二粘合剂材料具有比所述第一粘合剂材料高的固化收缩率。4.根据权利要求2所述的装置，其中：所述第一粘合剂材料包括管芯附接膜(DAF)；并且所述第二粘合剂材料包括液态环氧树脂。5.根据权利要求1所述的装置，其中：所述第一粘合剂材料是固化后的柔性粘合剂，以通过操作过程中的热循环来适应所述生物芯片和所述微流体壳体之间不匹配的热膨胀；并且所述第二粘合剂材料在固化之前为液体形式。6.根据权利要求5所述的装置，其中：所述第一粘合剂材料包括柔性聚氨酯粘合剂材料；并且所述第二粘合剂材料包括液态环氧树脂。7.根据权利要求5所述的装置，其中：所述第一粘合剂材料包括压敏粘合剂(PSA)；并且所述第二粘合剂材料包括液态环氧树脂。8.根据权利要求1所述的装置，其中，所述第一粘合剂材料和所述第二粘合剂材料通过不同的固化工艺固化，例如通过热固化、湿气固化或紫外线照射固化而固化。9.根据权利要求1所述的装置，其中，所述生物芯片包括生物传感器芯片。10.根据权利要求1所述的装置，其中，所述微流体壳体包括在所述内侧壁和所述外侧壁之间的第二腔中的一个或多个，以用于容纳将所述生物芯片和所述PCB耦合的焊线。11.根据权利要求1所述的装置，其还包括将所述生物芯片附接到所述PCB的管芯附接
粘合剂层。12.根据权利要求1至11中任一项所述的装置，其还包括附接到所述PCB的第二生物芯片。13.根据权利要求12所述的装置，其中，所述第二生物芯片包括生物传感器。14.根据权利要求12所述的装置，其中，所述第二生物芯片包括流体液滴产生设备。15.根据权利要求1至11中任一项所述的装置，其还包括附接到所述PCB的集成电路芯片。16.根据权利要求15所述的装置，其中，所述集成电路芯片包括处理器。17.根据权利要求1至11中任一项所述的装置，其还包括附接到所述PCB的MEMS芯片。18.根据权利要求17所述的装置，其中，所述MEMS芯片包括致动器，所述致动器用于响应于在所述生物芯片中检测到的信号而发起动作。19.根据权利要求1所述的装置，其中，所述第二粘合剂层包括用于所述第一粘合剂层的气密性测试的开口。20.根据权利要求1所述的装置，其中，所述微流体壳体包括用于所述第一粘合剂层的气密性测试的开口。21.一种微流体装置，其包括：PCB(印刷电路板)；覆盖所述PCB的生物芯片；覆盖所述生物芯片和所述PCB的微流体壳体；第一粘合剂层和第二粘合剂层，所述第一粘合剂层将所述微流体壳体附接到所述生物芯片，而所述第二粘合剂层将所述微流体壳体附接到所述PCB，所述第二粘合剂层比所述第一粘合剂层厚；其中所述第一粘合剂层包括第一粘合剂材料，所述第二粘合剂层包括第二粘合剂材料。22.根据权利要求21所述的装置，其中，所述微流体壳体包括入口、出口和第一腔，所述微流体壳体具有与所述第一腔相邻的内侧壁，并且所述内侧壁使用第一粘合剂层附接到所述生物芯片以形成流动池...

【专利技术属性】
技术研发人员：王亮，诚，
申请(专利权)人：深圳华大智造科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：