CN206020327U - 电子式生物传感器与微流体装置的整合结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种电子式生物传感器与微流体装置的整合结构，包括：一基板，具有导电垫提供与外部电性相连；一流道层，设置于基板上方，包含一流道，以供一流体流动；一覆盖件，设置于流道层上方，具有一第一流体入口及一第一流体出口，以供流体的流入及流出，第一流体入口及第一流体出口与流道层的流道相连接，且具有一镂空窗口，以暴露流体；以及一电子式生物传感器，以覆晶方式设置于覆盖件之上，电子式生物传感器具有一生物感测层，流体从第一流体入口流入，通过流道流经电子式生物传感器的生物感测层，以进行感测，再从第一流体出口流出。

Description

电子式生物传感器与微流体装置的整合结构

技术领域

本实用新型是有关一种电子式生物传感器与微流体装置的整合结构。

背景技术

随着电子科技的持续发展，其应用的触角也不断展开跨领域的探索与结合。其中，在快速发展的生物科技或医疗科技领域中，生物传感器的出现不只是近代生物相关科技的一大突破，所谓生物传感器(Biosensor)是指利用生物感测组件将系统中的化学物质的改变量，转换成电子讯号或光学讯号的一种分析装置。生物传感器的主要组成组件包括感测组件、换能器及电子装置。

生物传感器满足了许多重要量测的需求，生物传感器最独特的地方就是来自生物感测组件与其上生物分子所具备的高灵敏度、高特异性或高选择性，其原因在于生物体本身就具有各式各样的化学感受器。换言之，生物体本身实际上是一个化学受体(chemoreceptors)的集合体，这些化学受体均具有高度的特异性或选择性与灵敏度。

另一方面，透过传统生化分析中所需的人为或机械操作，以微帮浦、微阀门、微过滤器、微混合器、微管道、微传感器及微反应器等微流体组件集中制作于微流体装置上，以进行样品前处理、混合、传输、分离和侦测等程序，更被积极地应用于生物传感器上。

然而，现有生物传感器与微流体装置的整合结构往往因为应用与现有整合制程的限制，无法提供检测模块的质量一致性、结构完整性与制程高度量产性。

更甚者，生物传感器上的生物感测层往往由化学分子及生物分子键结形成，这些化学分子及生物分子受限于物质的天性，无法承受超过摄氏一百度以上的高温，甚至有的分子只能承受低于摄氏四十度以下的环境，而半导体组件或微机电组件与其他材料之间的接合制程，往往需在摄氏一百度以上进行，因此，必然造成生物感测层上的生物分子与化学分子结构改变或失去其天然的活性，进而造成其生物感测性能失效。因此，如何提供一种有效且具应用弹性的电子式生物传感器与微流体装置的整合结构，是目前业界的重要议题。

实用新型内容

本实用新型的实施例揭露一种电子式生物传感器与微流体装置的整合结构，包括：一基板，具有多个第一通孔，其中该多个第一通孔内填充一导电性材料，且在该多个第一通孔的两端分别设置有一导电垫，该导电垫与该多个第一通孔内填充的该导电性材料电性相连；一流道层，设置于该基板上方，且包含至少一流道，以供至少一流体流动，以及多个第二通孔，其中该多个第二通孔内填充一导电性材料，该多个第二通孔的该导电性材料与该基板的该导电垫电性相连；一覆盖件，设置于该流道层上方，具有至少一第一流体入口及至少一第一流体出口，以供该至少一流体的流入及流出，其中该至少一第一流体入口及该至少一第一流体出口与该流道层的该至少一流道相连接，且具有一镂空窗口，以暴露该至少一流体，并设置多个第三通孔，其中该多个第三通孔内填充一导电性材料，该多个第三通孔的该导电性材料与该流道层的该多个第二通孔内的该导电性材料电性相连；以及一电子式生物传感器，通过凸块以覆晶方式结合设置于该覆盖件之上，其中该电子式生物传感器具有一生物感测层，当该至少一流体流经该镂空窗口时，该覆盖件的镂空窗口与该生物感测区接触，该凸块是植入于该覆盖件的该多个第三通孔的导电性材料内，以达到电性相连，其中，该至少一流体从该至少一第一流体入口流入，通过该至少一流道流经该电子式生物传感器的该生物感测层，以进行感测，再从该至少一第一流体出口流出。

较佳地，本实用新型的电子式生物传感器与微流体装置的整合结构还包含一支撑保护板，该支撑保护板设置有一镂空窗口，以容置该电子式生物传感器，并具有至少一第二流体入口及至少一第二流体出口，该至少一第二流体入口及至少一第二流体出口与该覆盖件的该至少一第一流体入口及该至少一第一流体出口相对设置。

较佳地，本实用新型的电子式生物传感器与微流体装置的整合结构还包含一支撑保护板，该支撑保护板设置有一镂空窗口，以容置该电子式生物传感器，其中该基板还设置有至少一第二流体入口及至少一第二流体出口，该至少一第二流体入口及至少一第二流体出口与该流道层的该至少一流道的两端相对设置，以供该至少一流体的流入与流出。

较佳地，本实用新型的基板还设置一由主动及/或被动组件组成的电路。

较佳地，本实用新型的基板为多层基板的堆栈结构。

较佳地，本实用新型的流道层还包括至少一帮浦组件、至少一阀门组件、至少一混液组件、其他微流体组件或其任意组合，以进行该至少一流体的流动及预处理。

较佳地，本实用新型的流道层可为一多层次结构，具有复数层数。

较佳地，本实用新型的流道层还具有一电路，该电路是与该基板上的电路电性相连，且该电路与其连接处是与该至少一流体隔绝。

较佳地，本实用新型的流道层与该覆盖件整合为一体或该流道层与该基板整合为一体。

较佳地，本实用新型的覆盖件还具有一电路，该电路是与该流道层上的电路电性相连，且该电路与其连接处是与该至少一流体隔绝。

附图说明

图1为本实用新型的一种电子式生物传感器与微流体装置的整合结构的实施例的立体示意图；以及

图2为本实用新型的一种电子式生物传感器与微流体装置的整合结构的实施例的剖面图。

符号说明

110 基板

111 第一通孔

112 导电垫

120 流道层

121 流道

122 第二通孔

130 覆盖件

131 第一流体入口

132 第一流体出口

133 镂空窗口

134 第三通孔

140 电子式生物传感器

141 凸块

142 生物感测层

150 支撑保护板

151 第二流体入口

152 第二流体出口

具体实施方式

以下是通过特定的具体实施例说明本实用新型的实施方式，熟悉此技艺的人士可由本说明书所揭示的内容轻易地了解本实用新型的其他优点及功效。本实用新型也可通过其他不同的具体实例加以施行或应用，本实用新型说明书中的各项细节也可基于不同观点与应用在不悖离本实用新型的精神下进行各种修饰与变更。

须知，本说明书所附图式绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技艺的人士了解与阅读，并非用以限定本实用新型可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本实用新型所能产生的功效及所能达成的目的下，均应落在本实用新型所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。

图1与图2分别为本实用新型的一种电子式生物传感器与微流体装置的整合结构的实施例的示意图以及剖面图。电子式生物传感器与微流体装置的整合结构是应用于将一电子式生物传感器与一微流道装置整合封装。如图1图及图2所示，电子式生物传感器与微流体装置的整合结构由下往上依序包括：一基板110、一流道层120、一覆盖件130以及一电子式生物传感器140。

如图1及图2所示，基板110可具有多个第一通孔111，多个第一通孔111内可填充一导电性材料，且在多个第一通孔的两端可分别设置有一导电垫112，导电垫112可与多个第一通孔111内填充的导电性材料电性相连；导电垫112也可提供对外界的电性连接。

流道层120是设置于基板110上方，并包括提供至少一流体流动的至少一流道121以及多个第二通孔122，其中，多个第二通孔122内可填充一导电性材料，多个第二通孔122的导电性材料可与基板110的导电垫112电性相连。

依据本实用新型的一实施例，覆盖件130可设置于流道层120上方，并具有至少一第一流体入口131及至少一第一流体出口132，以供至少一流体的流入及流出，其中，至少一第一流体入口131及至少一第一流体出口132与流道层的至少一流道相连接，其中，至少一流体从至少一第一流体入口131流入，并流经电子式生物传感器112以及其上的生物感测层113，以进行感测，再从至少一第一流体出口132流出。

依据本实用新型的另一实施例，覆盖件130可设置于流道层120上方，并具有至少一第一流体入口131及至少一第一流体出口132，以供至少一流体的流入及流出，其中，至少一第一流体入口131及至少一第一流体出口132与流道层120的至少一流道121相连接，且具有一镂空窗口133，以暴露至少一流体，并设置多个第三通孔134，其中，多个第三通孔134内填充一导电性材料，多个第三通孔134的导电性材料与流道层120的多个第二通孔122内的导电性材料电性相连。

电子式生物传感器140可通过凸块141以覆晶方式结合设置于覆盖件130上，凸块141可植入于覆盖件130的多个第三通孔134的导电性材料内，以达到电性相连。电子式生物传感器140还具有一生物感测层142，当至少一流体流经镂空窗口133时，覆盖件130的镂空窗口133与生物感测层142接触。因此，当至少一流体从至少一第一流体入口131流入，通过至少一流道121流至覆盖件130的镂空窗口133时，与电子式生物传感器140的生物感测层142接触，以进行感测，再从至少一第一流体出口流出。

再者，基板110还可设置一由主动及/或被动组件组成的电路；而且基板110还可依应用需要设计为一多层基板构成的堆栈结构，以容置更复杂的电路。同样地，流道层120还可具有一电路，电路可与基板110上的电路电性相连，且电路与其连接处是与至少一流体隔绝。覆盖件130还具有一电路，电路是与流道层120上的电路电性相连，且电路与其连接处可与至少一流体隔绝。

换言之，基板110、流道层120、覆盖件130以及电子式生物传感器140皆可分别设置一电路；并且基板110、流道层120、覆盖件130、以及电子式生物传感器140可分别通过导电垫112、第一通孔111、第二通孔122、第三通孔134及凸块141形成电性连接。

在本实用新型的较佳实施例中，本实用新型的一种电子式生物传感器与微流体装置的整合结构还包含一支撑保护板150，支撑保护板150设置有一镂空窗口，以容置电子式生物传感器140，并具有至少一第二流体入口151或至少一第二流体出口152；至少一第二流体入口151或至少一第二流体出口152分别与覆盖件130的至少一第一流体入口131及至少一第一流体出口132相对设置。

值得注意的是，在本实用新型的其他实施例中，基板110还可设置有至少一第二流体入口及至少一第二流体出口，以供至少一流体流入及流出；在此情况下，则支撑保护板150不需设置有至少一第二流体入口151及至少一第二流体出口152。或者，至少一第二流体入口可设置于支撑保护板150，而至少一第二流体出口可设置于基板110，反之亦然。换言之，至少一第二流体入口与至少一第二流体出口可设置于基板110或支撑保护板150，以供流体的流出与流入。综而言之，至少一第一流体入口与至少一第二流体入口、以及至少一第一流体出口与至少一第二流体出口的设置必须与流道层120的流道121相通，以提供流体的流入与流出；而其设置的位置可依应用而变化。

在本实用新型的较佳实施例中，流道层120可为一透明材料或不透明材料制成，例如，高分子材料、塑料、陶瓷、金属、硅晶圆、玻璃、或其他复合材料。流道层120的表面可改质成亲水性或疏水性的表面。流道层120也可包括至少一帮浦组件、至少一阀门组件、至少一混液组件、其他微流体组件或其任意组合，以进行至少一流体的流动及预处理。再者，流道层120也可为一多层次结构，具有复数层数，其表面可改质成亲水性或疏水性的表面。

在本实用新型的较佳实施例中，覆盖件130可为一透明材料或不透明材料制成，例如，高分子材料、塑料、陶瓷、金属、硅晶圆、玻璃、或其他复合材料。再者，流道层120与覆盖件130可整合为一体成型的结构，或流道层120与基板110整合为一体。值得注意的是，本实用新型的整体结构，除了流道外，其他构件的连接处，例如，承载件110、生物感测层113、流道层120、以及一覆盖件130间的连接处皆可以隔绝流体，避免流体渗漏。

在本实用新型的较佳实施例中，电子式生物传感器与覆盖件的结合方式是以常温的方式进行，相对于半导体组件或微机电组件常用的高温接合制程，本实用新型的结合方式能避免破坏电子式生物传感器上的生物感测层的生物及化学特性，以提供生物传感器一可预先修饰生物感测层于其上的整合结构。

综而言之，本实用新型的实施例揭露一种电子式生物传感器与微流体装置的整合结构，透过结合电子式生物传感器与微流体装置、可侦测电子式生物传感器所产生的电子讯号，且其整体结构，除了流道外，其他构件的连接处皆可以隔绝流体、避免渗漏、不破坏生物感测层的生物分子，适用于整合多种形式的电子式生物传感器与微流体装置。

然而，上述实施例仅例示性说明本实用新型的功效，而非用于限制本实用新型，任何熟习此项技艺的人士均可在不违背本实用新型的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰与改变。此外，在上述该些实施例中的组件的数量仅为例示性说明，也非用于限制本实用新型。因此本实用新型的权利保护范围，应如权利要求所列。

Claims (10)

1.一种电子式生物传感器与微流体装置的整合结构，其特征在于，包括：

一基板，具有多个第一通孔，其中该多个第一通孔内填充一导电性材料，且在该多个第一通孔的两端分别设置有一导电垫，该导电垫与该多个第一通孔内填充的该导电性材料电性相连；

一流道层，设置于该基板上方，且包含至少一流道，以供至少一流体流动，以及多个第二通孔，其中该多个第二通孔内填充一导电性材料，该多个第二通孔的该导电性材料与该基板的该导电垫电性相连；

一覆盖件，设置于该流道层上方，具有至少一第一流体入口及至少一第一流体出口，以供该至少一流体的流入及流出，其中该至少一第一流体入口及该至少一第一流体出口与该流道层的该至少一流道相连接，且具有一镂空窗口，以暴露该至少一流体，并设置多个第三通孔，其中该多个第三通孔内填充一导电性材料，该多个第三通孔的该导电性材料与该流道层的该多个第二通孔内的该导电性材料电性相连；以及

一电子式生物传感器，通过凸块以覆晶方式结合设置于该覆盖件之上，其中该电子式生物传感器具有一生物感测层，当该至少一流体流经该镂空窗口时，该覆盖件的镂空窗口与该生物感测层接触，该凸块是植入于该覆盖件的该多个第三通孔的导电性材料内，以达到电性相连，

其中，该至少一流体从该至少一第一流体入口流入，通过该至少一流道流经该电子式生物传感器的该生物感测层，以进行感测，再从该至少一第一流体出口流出。

2.如权利要求1所述的电子式生物传感器与微流体装置的整合结构，其特征在于，还包含一支撑保护板，该支撑保护板设置有一镂空窗口，以容置该电子式生物传感器，并具有至少一第二流体入口及至少一第二流体出口，该至少一第二流体入口及至少一第二流体出口与该覆盖件的该至少一第一流体入口及该至少一第一流体出口相对设置。

3.如权利要求1所述的电子式生物传感器与微流体装置的整合结构，其特征在于，还包含一支撑保护板，该支撑保护板设置有一镂空窗口，以容置该电子式生物传感器，其中该基板还设置有至少一第二流体入口及至少一第二流体出口，该至少一第二流体入口及至少一第二流体出口与该流道层的该至少一流道的两端相对设置，以供该至少一流体的流入与流出。

4.如权利要求1所述的电子式生物传感器与微流体装置的整合结构，其特征在于，该基板还设置一由主动及/或被动组件组成的电路。

5.如权利要求1所述的电子式生物传感器与微流体装置的整合结构，其特征在于，该基板为多层基板的堆栈结构。

6.如权利要求1所述的电子式生物传感器与微流体装置的整合结构，其特征在于，该流道层还包括至少一帮浦组件、至少一阀门组件、至少一混液组件或其任意组合，以进行该至少一流体的流动及预处理。

7.如权利要求1所述的电子式生物传感器与微流体装置的整合结构，其特征在于，该流道层为一多层次结构，具有复数层数。

8.如权利要求1所述的电子式生物传感器与微流体装置的整合结构，其特征在于，该流道层还具有一电路，该电路是与该基板上的电路电性相连，且该电路与其连接处是与该至少一流体隔绝。

9.如权利要求1所述的电子式生物传感器与微流体装置的整合结构，其特征在于，该流道层与该覆盖件整合为一体或该流道层与该基板整合为一体。

10.如权利要求1所述的电子式生物传感器与微流体装置的整合结构，其特征在于，该覆盖件还具有一电路，该电路是与该流道层上的电路电性相连，且该电路与其连接处是与该至少一流体隔绝。