CN101527552B - 一种具有乐甫波传感器的封装结构的装置 - Google Patents
一种具有乐甫波传感器的封装结构的装置 Download PDFInfo
- Publication number
- CN101527552B CN101527552B CN2008101015028A CN200810101502A CN101527552B CN 101527552 B CN101527552 B CN 101527552B CN 2008101015028 A CN2008101015028 A CN 2008101015028A CN 200810101502 A CN200810101502 A CN 200810101502A CN 101527552 B CN101527552 B CN 101527552B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- wave sensor
- love wave
- microfluidic chip
- cavity
- love
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
- 238000004806 packaging method and process Methods 0.000 title claims abstract description 9
- 239000012528 membrane Substances 0.000 claims abstract description 18
- 239000012491 analyte Substances 0.000 claims abstract description 10
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 9
- 238000005538 encapsulation Methods 0.000 claims description 7
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 6
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N silicon dioxide Inorganic materials O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 229920003229 poly(methyl methacrylate) Polymers 0.000 claims description 3
- 239000004926 polymethyl methacrylate Substances 0.000 claims description 3
- 239000010453 quartz Substances 0.000 claims description 3
- 239000013013 elastic material Substances 0.000 claims description 2
- 239000011521 glass Substances 0.000 claims description 2
- 229910021421 monocrystalline silicon Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 229920000620 organic polymer Polymers 0.000 claims description 2
- 239000002861 polymer material Substances 0.000 claims description 2
- KPUWHANPEXNPJT-UHFFFAOYSA-N disiloxane Chemical class [SiH3]O[SiH3] KPUWHANPEXNPJT-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 5
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 5
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 5
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 5
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 4
- 239000004205 dimethyl polysiloxane Substances 0.000 description 4
- 229920000435 poly(dimethylsiloxane) Polymers 0.000 description 4
- 238000011161 development Methods 0.000 description 3
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 description 3
- 239000004809 Teflon Substances 0.000 description 2
- 229920006362 Teflon® Polymers 0.000 description 2
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 238000003780 insertion Methods 0.000 description 2
- 230000037431 insertion Effects 0.000 description 2
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 2
- -1 polydimethylsiloxane Polymers 0.000 description 2
- 108090000623 proteins and genes Proteins 0.000 description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 2
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 1
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 1
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 239000003814 drug Substances 0.000 description 1
- 229940079593 drug Drugs 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 239000002360 explosive Substances 0.000 description 1
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000010931 gold Substances 0.000 description 1
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 238000004452 microanalysis Methods 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 230000001902 propagating effect Effects 0.000 description 1
- 102000004169 proteins and genes Human genes 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 238000012163 sequencing technique Methods 0.000 description 1
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 1
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)
Abstract
本发明涉及一种具有乐甫波传感器的封装结构的装置，包括乐甫波传感器，该乐甫波传感器的输入叉指换能器和输出叉指换能器位于敏感膜的左、右两侧，其特征在于：还包括有微流体芯片，该微流体芯片对应地键合在乐甫波传感器上；所述的微流体芯片与乐甫波传感器的接触面上设置有凹槽，以和乐甫波传感器键合后形成互不连通的输入叉指换能器空腔、输出叉指换能器空腔和敏感膜空腔；所述的微流体芯片与乐甫波传感器的接触部分的表面上、位于敏感膜的上、下两侧还设置有若干微通道，所述微通道的一端连通敏感膜空腔，另一端连通微流体芯片上设置的用于待测物进、出入的通孔。本发明能有效提高传感器的重复性、准确性和可靠性。
Description
技术领域
本发明涉及一种乐甫型声波(简称乐甫波)传感器的领域，特别是涉及一种具有乐甫型声波传感器的封装结构的装置。
背景技术
乐甫波是声波的一种，是压电基片表面的薄层声波导中传播的表面剪切横波。乐甫波的质点振动方向平行于基本表面，所以当基片表面与液体负载接触时，与负载之间的耦合非常小。又由于薄层声波导将乐甫波能量束缚在表面，所以乐甫波对表面干扰非常灵敏。再加上器件制作工艺不复杂，重量轻、价格便宜等优点受到广泛关注。
已有的乐甫波传感器封装结构，如Biosensors and Bioelectronics 18(2003)755-763、Biosensors and Bioelectronics 19(2004)849-859、Sensors andActuators B 91(2003)275-284三篇文献中所述的，都是用机械力的方式将特富龙或者橡胶垫圈做成的单元压在传感器上以提供被测物与传感器敏感膜接触反应的空间，并且机械力必须足够大以防止加载被测物后产生渗漏。在这类结构当中，与叉指换能器区域重叠的机械力或者测量时加载的被测物都会对叉指换能器的性能产生很大的影响，如：改变电容，增加插耗。
随着微流体芯片技术的发展，微流体芯片的研制得到了越来越多的关注和发展。微流体芯片最初起源于分析化学领域，是一种采用微管道网络结构及其他功能单元，以实现集微量样品制备、进样、反应、分离及检测于一体的快速、高效、低耗的微型分析实验装置。目前微流体芯片的研究工作主要集中在基因测序、免疫分析、单细胞分析、药物分析、蛋白质分析和生化武器及爆炸物检测等方面。和上述的特富龙或者橡胶单元相比，微流体芯片更易于控制被测物的进样、反应和分离。
现有技术中，作为决定乐甫波传感器的性能关键因素之一的叉指换能器性能稳定性问题，是需要解决的关键问题。常规的乐甫波传感器结构难以保护叉指换能器性能不受待测物影响，导致插入损耗增大，并且这种结构不利于控制待测物的进样、反应、和分离，导致整个传感器的重复性、准确性和可靠性下降。
发明内容
本发明的目的在于，克服现有技术的缺陷，从传感器的结构方面改善传感器性能：采用微流体芯片对乐甫波传感器进行封装，从而提供一种乐甫波传感器的封装结构的装置。
本发明的目的是这样实现的：
本发明提供的乐甫型声波(简称乐甫波)传感器的封装结构的装置，该结构包括乐甫波传感器，该乐甫波传感器从上至下包括：敏感膜3、波导层4、压电基片5，该压电基片5两端分别沉积有输入叉指换能器10、输出叉指换能器11，所述输入叉指换能器10和输出叉指换能器11位于敏感膜3的左、右两侧，其特征在于：还包括有微流体芯片12，该微流体芯片12对应地键合在乐甫波传感器上；
所述的微流体芯片12与乐甫波传感器的接触面上，对应于输入叉指换能器10、输出叉指换能器11、敏感膜3的区域的部分设置有凹槽，以和乐甫波传感器键合后形成互不连通的输入叉指换能器空腔6、输出叉指换能器空腔7和敏感膜空腔8；
所述的微流体芯片12与乐甫波传感器的接触部分的表面上、位于敏感膜3的上、下两侧还设置有若干微通道2，所述微通道2的一端连通敏感膜空腔8，另一端连通微流体芯片12上设置的用于待测物进、出入的通孔1。
作为本发明的一种改进，所述的微流体芯片12采用刚性材料，由刚性有机聚合物材料和弹性材料制成，常用的有单晶硅、石英、玻璃、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)和聚二甲基硅氧烷(PDMS)。
作为本发明的一种改进，所述输入叉指换能器10和输出叉指换能器11被波导层4覆盖或被暴露在波导层4之外。
作为本发明的另一种改进，所述的乐甫波传感器的敏感膜3铺设在空腔8的底部。
作为本发明的又一种改进，所述的微通道2采用分岔式结构，其连通通孔1的一端为一支微通道，微通道2连通敏感膜空腔8的另一端为均匀分布的多支微通道。以在敏感膜上均匀注入待测物。
作为本发明的再一种改进，所述的通孔1为两个或两个以上，分布于敏感膜3的上、下两侧。
本发明的优点在于：本发明将微流体芯片键合在乐甫波传感器上，完成对乐甫波传感器的封装，所述的微流体芯片中的空腔6、7和8分别在叉指换能器10和11及敏感膜3区域上方，在空载和负载时互不连通，所述的微流体芯片中通孔1与微通道2连通，微通道2与敏感膜空腔8连通。
采用微流体芯片对乐甫波传感器进行封装，微流体芯片的结构在叉指换能器的上方留空，能有效保护乐甫波传感器的输入输出叉指换能器在工作时不受待测物影响，并且可精确控制待测物的进样、反应、分离，节约待测物的用量。相比现有技术，本发明的具有乐甫波传感器的封装结构的装置，可以降低传感器的损耗，精确控制待测物的进样、反应、分离和用量，提高传感器的重复性、准确性和可靠性。
附图说明
图1是本发明的具有乐甫波传感器的封装结构的装置的示意图；
图2是本发明的具有乐甫波传感器的封装结构的装置的俯视图；
图3是本发明的具有乐甫波传感器的封装结构的装置的实施例的剖视图；
图4是本发明的具有乐甫波传感器的封装结构的装置的一实施例的结构主视图；
图5是本发明上述实施例中的叉指换能器的结构示意图。
附图标识：
1、通孔 2、微通道 3、敏感膜
4、波导层 5、基片 6、输入叉指换能器空腔
7、输出叉指换能器空腔8、敏感膜空腔
10、输入叉指换能器 11、输出叉指换能器 12、微流体芯片
具体实施方式
根据本发明的技术方案具体制作该结构，参见图1～3，由乐甫波传感器与微流体芯片两部分组成。
乐甫波传感器结构，如图3所示，包括：压电基片5，覆盖波导层4、敏感膜3、输入叉指换能器10和输出叉指换能器11。本实施例中，乐甫波传感器压电基片采用St切割90度石英材料，厚度为0.5mm；输入、输出叉指换能器10、11均采用分裂指结构，如图5所示，其周期λ均为40微米，周期数为60，指条材料为铝，指条厚度为1500埃，指条宽度a和指间距b都为八分之一波长；孔径为2毫米；换能器中心频率f0＝124MHz；波导层4采用二氧化硅材料，厚度为2μm；敏感膜3材料为金，厚度为50nm。
微流体芯片12包括：与外部注射泵相连的通孔1和微通道2，输入、输出叉指换能器和敏感膜区域上方的空腔6、7和8。本实施例中，微流体芯片材料为聚二甲基硅氧烷(PDMS)，整体大小为长12mm×宽18mm×高6mm，空腔6和7底面积为长2.8mm×宽3mm，高为25μm，空腔8底面积为长4.2mm×宽3mm，高为25um。注射泵采用了常用的手动注射器，通孔直径为500μm，微通道采用分岔式结构，如图4所示，每条通道宽度200μm，高度为25μm。微流体芯片采用等离子体键合的方式键合乐甫波传感器上。
工作时通过手动注射器将待测物通过通孔1和微通道2注入到敏感膜区域的敏感膜空腔8中，待注满及充分反应后，记录加载待测物对乐甫波的影响，完成对待测物的测量。
Claims (7)
1.一种具有乐甫波传感器的封装结构的装置，该结构包括乐甫波传感器，该乐甫波传感器从上至下包括：敏感膜(3)、波导层(4)、压电基片(5)，该压电基片(5)两端分别沉积有输入叉指换能器(10)、输出叉指换能器(11)，所述输入叉指换能器(10)和输出叉指换能器(11)位于敏感膜(3)的左、右两侧，其特征在于：还包括有微流体芯片(12)，该微流体芯片(12)对应地键合在乐甫波传感器上；
所述的微流体芯片(12)与乐甫波传感器的接触面上，对应于输入叉指换能器(10)、输出叉指换能器(11)、敏感膜(3)的区域的部分设置有凹槽，以和乐甫波传感器键合后形成互不连通的输入叉指换能器空腔(6)、输出叉指换能器空腔(7)和敏感膜空腔(8)；
所述的微流体芯片(12)与乐甫波传感器的接触部分的表面上、位于敏感膜(3)的上、下两侧还设置有若干微通道(2)，该微通道(2)的一端连通敏感膜空腔(8)，另一端连通微流体芯片(12)上设置的用于待测物进、出入的通孔(1)。
2.根据权利要求1所述的具有乐甫波传感器的封装结构的装置，其特征在于：所述的微流体芯片(12)由刚性有机聚合物材料和弹性材料制成；
3.根据权利要求1所述的具有乐甫波传感器的封装结构的装置，其特征在于：所述微流体芯片的材料用单晶硅、石英、玻璃、聚甲基丙烯酸甲酯和聚二甲基硅氧烷。
4.根据权利要求1所述的具有乐甫波传感器的封装结构的装置，其特征在于：所述输入叉指换能器(10)和输出叉指换能器(11)被波导层(4)覆盖或被暴露在波导层(4)之外。
5.根据权利要求1所述的具有乐甫波传感器的封装结构的装置，其特征在于：所述的乐甫波传感器的敏感膜(3)铺设在敏感膜空腔(8)的底部。
6.根据权利要求1所述的具有乐甫波传感器的封装结构的装置，其特征在于：所述的微通道(2)采用分岔式结构，其连通通孔(1)的一端为一支微通道，微通道(2)连通敏感膜空腔(8)的另一端为均匀分布的多支微通道。
7.根据权利要求1所述的具有乐甫波传感器的封装结构的装置，其特征在于：所述的通孔(1)为两个或两个以上，分布于敏感膜(3)的上、下两侧。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN2008101015028A CN101527552B (zh) | 2008-03-07 | 2008-03-07 | 一种具有乐甫波传感器的封装结构的装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN2008101015028A CN101527552B (zh) | 2008-03-07 | 2008-03-07 | 一种具有乐甫波传感器的封装结构的装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN101527552A CN101527552A (zh) | 2009-09-09 |
| CN101527552B true CN101527552B (zh) | 2011-12-07 |
Family
ID=41095279
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN2008101015028A Expired - Fee Related CN101527552B (zh) | 2008-03-07 | 2008-03-07 | 一种具有乐甫波传感器的封装结构的装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN101527552B (zh) |
Families Citing this family (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US9976192B2 (en) | 2006-03-10 | 2018-05-22 | Ldip, Llc | Waveguide-based detection system with scanning light source |
| US9528939B2 (en) | 2006-03-10 | 2016-12-27 | Indx Lifecare, Inc. | Waveguide-based optical scanning systems |
| CN102749130B (zh) * | 2012-06-29 | 2014-11-05 | 长安大学 | Love波型超微量物质质量的测量装置 |
| US9440424B2 (en) * | 2014-05-05 | 2016-09-13 | Picosys Inc | Methods to form and to dismantle hermetically sealed chambers |
| JP6516828B2 (ja) * | 2014-07-29 | 2019-05-22 | エルディーアイピー， エルエルシー | 導波路ベースの部分的カプセル化検知チップ、システムおよび使用方法 |
| WO2016138427A1 (en) | 2015-02-27 | 2016-09-01 | Indx Lifecare, Inc. | Waveguide-based detection system with scanning light source |
| CN104768113B (zh) * | 2015-03-20 | 2018-05-18 | 南京航空航天大学 | 一种用于液体多参数传感的乐甫波器件结构及检测方法 |
| CN107979352B (zh) * | 2016-10-24 | 2021-07-06 | 天津大学 | 一种薄膜体声波微流控混合装置 |
| CN109239465B (zh) * | 2018-10-11 | 2021-02-05 | 西南大学 | 基于衬底集成波导和微流控技术的微波传感器 |
| CN116068047A (zh) * | 2021-10-29 | 2023-05-05 | 中国科学院声学研究所 | 一种具有自除冰功能的乐甫波结冰传感器及制备方法 |
| CN116068048B (zh) * | 2021-10-29 | 2025-11-21 | 中国科学院声学研究所 | 一种基于乐甫波的结冰传感器件及系统 |
| CN114865291B (zh) * | 2022-07-08 | 2022-12-02 | 荣耀终端有限公司 | 一种终端天线 |
-
2008
- 2008-03-07 CN CN2008101015028A patent/CN101527552B/zh not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN101527552A (zh) | 2009-09-09 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN101527552B (zh) | 一种具有乐甫波传感器的封装结构的装置 | |
| KR100613398B1 (ko) | 캔틸레버 센서형 분석 시스템, 제조 방법 및 이를 이용한극미세 물질 감지 방법 | |
| US8136403B2 (en) | Micromechanical sensor, sensor array and method | |
| TW201319563A (zh) | 整合ｉｃ晶片與塑膠微流體基板的檢測系統 | |
| JP5566543B2 (ja) | センサ、検出方法、検出システム、及び、検出装置 | |
| Michalzik et al. | Miniaturized QCM-based flow system for immunosensor application in liquid | |
| Kato et al. | Wireless poly (dimethylsiloxane) quartz-crystal-microbalance biosensor chip fabricated by nanoimprint lithography for micropump integration aiming at application in lab-on-a-chip | |
| CN103917866B (zh) | 弹性表面波传感器 | |
| US8968674B2 (en) | Fluid sensor preventing generation of air bubbles | |
| JP4228993B2 (ja) | フローセル型ｑｃｍセンサ | |
| El Fissi et al. | OSTEMER polymer as a rapid packaging of electronics and microfluidic system on PCB | |
| CN100348978C (zh) | 基于聚二甲基硅氧烷的微型生物试剂分析检测芯片 | |
| CN111373658B (zh) | 用于接合流体材料的感测器的方法和装置 | |
| CN1844909B (zh) | 漏声表面波传感器 | |
| CN101639475B (zh) | 在两个微流控芯片之间实现数字微流体输运的装置及方法 | |
| Sandström et al. | One step integration of gold coated sensors with OSTE polymer cartridges by low temperature dry bonding | |
| CN102419323A (zh) | 一种适用于微量液体混合化学发光反应的器件 | |
| JP4567393B2 (ja) | マイクロリアクターおよびマイクロリアクターシステム | |
| US20160327575A1 (en) | Sensor | |
| TW202241587A (zh) | 整合分離式電化學電極之微流體檢測晶片 | |
| CN100549689C (zh) | 具整合微流道的声波感测装置及其制造方法及声波感测器 | |
| JP4228992B2 (ja) | フローセル型ｑｃｍセンサ | |
| Lange et al. | Packaging of surface acoustic wave (SAW) based biosensors: An important issue for future biomedical applications | |
| CN119290992A (zh) | 一种基于免疫亲和反应的压电传感模块和应用 | |
| CN119290993A (zh) | 一种基于免疫亲和反应的集成式压电传感模块和应用 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20111207 Termination date: 20170307 |
|
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |