CN100494956C - 电磁驱动双向执行微量取样器的制备方法 - Google Patents

电磁驱动双向执行微量取样器的制备方法 Download PDF

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Abstract

一种电磁驱动双向执行微量取样器的制备方法，由在硅基片上利用SU-8光刻胶制作的微针，微通道和反应室组成；反应室底部为硅基底，沉积有氮化硅绝缘层，在其上制作用以检测生物样品的金电极；反应室的上部由金膜组成，在其上电铸有CoNiMnP磁性柱阵列；利用外部可控的电磁场对微型永磁阵列作用，可以实现反应室的体积变化，从而实现双向控制的过程，即取样和送样的目的。

Description

电磁驱动双向执行微量取样器的制备方法
技术领域
本发明涉及一种微执行器的制备方法，具体地说涉及一种利用电磁控制的微量取样器的制备方法。
背景技术
在现代生物医学应用中，非常需要很小的皮下注射针，而目前最小的针直径也有305μm，达到了传统的工艺技术制作的极限。利用基于微电子机械系统(MEMS)技术可以制造微尺度的微针。为了最小地侵入人体，微针可以做的很细，很短，不触及神经以至于使人感觉不到疼痛。随着基于MEMS技术的生物芯片、微型分析系统等的发展，也需要一种相适应的微量取样和计量装置。
发明内容
本发明的目的在于提供一种电磁驱动双向执行微量取样器的制备方法，本发明提供的器件具有非常小的尺度，微针的长为百微米量级，外径为几十微米，内腔体积为纳升到微升级，作为一种微针，可以实现纳升级的样品的采集和计量，也可以作为一种药物缓释器件。
为实现上述目的，本发明提供的电磁驱动双向执行微量取样器制备方法，在硅基片的两面，各沉积一层氮化硅绝缘层，在其中一层氮化硅绝缘层上制备铬金薄膜，光刻出电极图形，然后进行第一次甩胶、曝光，制作出反应室图形；再进行第二次甩胶、曝光，制作出微针通道和反应室图形；接下来在经过第二次甩胶、曝光后形成的胶膜上溅射金薄膜，在金膜上进行第三次甩胶、曝光，制作出磁性柱阵列图形，进行第一次显影形成电铸磁性阵列孔，在孔中电铸CoNiMnP磁性柱阵列；对上述胶膜进行第二次显影，形成微针孔和反应室；最后腐蚀去掉微针背面的硅基片；
所述的微量取样器的制备方法，其中微针、微针通道和反应室是由SU-8光刻胶构成的。
所述的微量取样器的制备方法，其中隔膜为金膜，在其上的CoNiMnP磁性柱阵列是电铸在金膜上的。
所述的微量取样器的制备方法，其中微针通道平行于硅基片，且截面为方形。
本发明提供的微量取样器利用外部可控的电磁场对微型永磁阵列作用，可实现隔膜的上下运动，使得反应室的体积发生变化，实现微量取样和送样的目的。
附图说明
图1为本发明电磁控制的微量取样器结构的截面示意图。
图2为本发明电磁控制的微量取样器结构的示意图。
具体实施方式
下面结合附图描述本发明的一个具体实施方案。
本实例是在一个8×10mm2的硅基片1上，首先利用LPCVD沉积
Figure C03107430D00041
厚的氮化硅绝缘层2，用射频溅射的方法制备铬金薄膜，光刻出金电极4外部电路连接的焊点8图形，然后进行第一次20μm厚的SU-8胶9甩胶、曝光，制作出反应室3图形；再进行第二次20μm厚的SU-8胶10甩胶、曝光，制作出微针通道6和反应室3相通的图形；接下来在SU-8膜上溅射金薄膜11，在金膜11上进行第三次20μm厚的SU-8胶7甩胶、曝光，制作出磁性柱阵列图形，进行第一次显影形成电铸磁性阵列孔，在孔中电铸厚(高)为40μm的CoNiMnP磁性柱阵列5；进行第二次SU-8显影，形成微针12；最后腐蚀去掉SU-8微针背面的硅基片。
电磁驱动双向执行微量取样器的工作原理是：CoNiMnP磁性柱阵列在磁化后，每一个磁柱有两个磁极N和S，当外部电磁场变化为N或S时，根据同性相斥异性相吸的原理，可以使反应室的体积发生增大或减小。当异性相吸时，反应室体积增大，内部压力减小，外部的液体就可以通过微针进入到反应室中，达到取样的目的。当同性相斥时，反应室体积减小，内部压力增大，内部的液体就可以通过微针从反应室中输出。调整电磁力的大小，可以实现体积大小的变化，因此可以实现微量液体计量的目的。
反应室中设计的两个金电极，可以对吸入对液体(生化样品)进行检测，比如进行阻抗检测，或电化学分析。

Claims (4)

1、一种电磁驱动双向执行微量取样器的制备方法，其特征在于：
在硅基片的两面，各沉积一层氮化硅绝缘层，在其中一层氮化硅绝缘层上制备铬金薄膜，光刻出电极图形，然后进行第一次甩胶、曝光，制作出反应室图形；再进行第二次甩胶、曝光，制作出微针通道和反应室图形；接下来在经过二次甩胶曝光形成的胶膜上溅射金薄膜，在金薄膜上进行第三次甩胶、曝光，制作出磁性柱阵列图形，进行第一次显影形成电铸磁性阵列孔，在所述孔中电铸CoNiMnP磁性柱阵列；对上述胶膜进行第二次显影，形成微针孔和反应室；最后腐蚀去掉微针背面的硅基片；
利用外部可控的电磁场对CoNiMnP磁性柱阵列作用，调整反应室体积变化，实现微量取样和送样的目的。
2、根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述微针孔、微针通道和反应室是由SU-8光刻胶构成的。
3、根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述的金薄膜为隔膜，在其上的CoNiMnP磁性柱阵列是电铸在金薄膜上。
4、根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述的微针通道平行于硅基片，且截面内外形为方形。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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US6350015B1 (en) * 2000-11-24 2002-02-26 Xerox Corporation Magnetic drive systems and methods for a micromachined fluid ejector
JP2003083256A (ja) * 2001-09-14 2003-03-19 Kawamura Inst Of Chem Res ポンプ機構を有するマイクロ流体デバイス、ポンプ機構駆動装置、及び流体移送方法

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