一种浸渍式点样仪及微悬臂梁传感芯片的制备方法

本发明涉及传感芯片的制备领域，尤其涉及一种浸渍式点样仪及微悬臂梁传感芯片的制备方法。

背景技术：

微悬臂梁是利用微机电系统(mems，microelectromechanicalsystems)工艺制备的板条状机械结构，该结构的一端悬空，另一端固定，常被用作生化传感器。在微悬臂梁被用作生化传感器时有两种不同的工作模式，一种是静态工作模式，即应力工作模式，另一种是动态工作模式，即谐振工作模式。不管处于哪种工作模式，都需要通过点样将敏感材料上载至微悬臂梁悬空端的敏感区域。由于微悬臂梁敏感区域的面积非常微小，典型值为100μm×100μm，因此必须借助点样仪来实现敏感材料的上载。

传统的点样仪一般采用非接触式喷射点样方法，利用压电喷头控制敏感材料喷射量。其中，压电喷头的工作原理是在硅片上刻蚀出腔体和细小的喷嘴，并在腔体的背面贴上压电陶瓷，工作时对压电陶瓷施加电压，压电陶瓷产生形变并带动硅片产生弯曲和凹凸形变，以使得腔体的体积迅速发生变化，进而喷射出液体微滴。然而，该种点样方法存在如下弊端：

(1)由于液体表面张力作用，该种方式喷射出来的液滴往往体积较大，容易造成敏感材料的浪费；

(2)在压电喷头接触到器件表面时往往会发生飞溅，使得敏感材料粘附到微悬臂梁的非敏感区域，进而会造成器件的失效；

(3)对样品的要求较高，对粘稠的液体或者颗粒物悬浊液都难以实现顺利喷射；

(4)点样仪价格高昂，增加了制造成本。

技术实现要素：

本申请实施例提供了一种浸渍式点样仪及微悬臂梁传感芯片的制备方法，无需将样品液挤出针尖，适用于粘稠质地的样品液，可以防止样品液飞溅而造成的器件失效和样品浪费。

本申请实施例提了一种浸渍式点样仪，该点样仪包括：移动平台和注射系统；

注射系统包括注射器和夹持器；

注射器具有针头，针头的内径大于待点样微悬臂梁传感芯片的待点样区域的宽度，针头用于吸入和容置样品液；

夹持器设置在移动平台上，夹持器与注射器的外壁连接，夹持器用于固定注射器；

移动平台用于承载待点样微悬臂梁传感芯片，以及调整注射器与待点样区域间的相对位置。

进一步地，针头的内径在区间[100μm,1000μm]内。

进一步地，针头容置样品液的体积在区间[0.1μl,10μl]内。

进一步地，移动平台包括底座、第一移动平台、第二移动平台和载物台；

第一移动平台与第二移动平台设置在底座上，第一移动平台与载物台连接；

第一移动平台用于调整待点样区域相对于注射器的位置；

第二移动平台与夹持器连接，第二移动平台用于调整注射器相对于待点样区域的位置。

进一步地，第一移动平台上设有第一平动杆、第二平动杆和第三平动杆；

第一平动杆用于控制第一移动平台沿第一方向平动；

第二平动杆用于控制第一移动平台沿第二方向平动；

第三平动杆用于控制第一移动平台沿第三方向平动；

第一方向、第二方向与第三方向两两垂直。

进一步地，第二移动平台上设有第一旋转杆、第二旋转杆和第三旋转杆；

第一旋转杆用于控制第二移动平台沿第一方向平动；

第二旋转杆用于控制第二移动平台沿第二方向平动；

第三旋转杆用于控制第二移动平台沿第三方向平动；

第一方向、第二方向与第三方向两两垂直。

进一步地，上述点样仪还包括：显微观测系统；

显微观测系统包括显微镜头、调焦旋钮和显示屏；

调焦旋钮与显微镜头连接；

显示屏与显微镜头连接；

调焦旋钮用于调节显微镜头与待点样微悬臂梁传感芯片间的焦距；

显示屏用于显示注射器的针头、样品液和待点样微悬臂梁传感芯片的待点样区域。

进一步地，第一移动平台用于将待点样微悬臂梁传感芯片的待点样区域移动至显示镜头下，以使待点样微悬臂梁传感芯片的待点样区域显示在显示屏上。

进一步地，注射器对应的进样精度在区间[1nl,1μl]内。

相应地，本申请实施例还提供了一种微悬臂梁传感芯片的制备方法，制备方法基于浸渍式点样仪实现，包括：

通过注射器上的针头吸入样品液；针头容置样品液的体积在区间[1μl,10μl]内；

将注射器安装在夹持器上；

将待点样微悬臂梁传感芯片放置于移动平台的载物台上，以及控制移动平台的第一移动平台移动，将待点样微悬臂梁传感芯片移动至显微观测系统的显示镜头下；

调节显微观测系统的调焦旋钮以及控制移动平台的第一移动平台，以使待点样微悬臂梁传感芯片的待点样区域显示在显示屏上；

控制移动平台的第二移动平台，带动夹持器，使得注射器的针头显示在显示屏上；

调节注射器，使得样品液充满针头；

控制移动平台的第二移动平台，带动夹持器，使得待点样微悬臂梁芯片的待点样区域插入针头中；

控制移动平台的第二移动平台，带动夹持器，使得待点样微悬臂梁芯片的待点样区域脱离针头，进而使得样品液粘附在待点样区域上；

待待点样区域上的样品液中的溶质挥发后，重复步骤：控制移动平台的第二移动平台，带动夹持器，使得待点样微悬臂梁芯片的待点样区域插入针头中，直至待点样微悬臂梁传感芯片上的待点样区域被敏感材料均匀覆盖，得到点样后的微悬臂梁传感芯片。

本申请实施例具有如下有益效果：

本申请实施例所公开的一种浸渍式点样仪及微悬臂梁传感芯片的制备方法，该点样仪包括移动平台和注射系统，注射系统包括注射器和夹持器，注射器具有针头，针头的内径大于待点样微悬臂梁传感芯片的待点样区域的宽度，针头用于吸入和容置样品液，夹持器设置在移动平台上，夹持器与注射器的外壁连接，夹持器用于固定注射器，移动平台用于承载待点样微悬臂梁传感芯片，以及调整注射器与待点样区域间的相对位置。通过控制针头中样品液充满针尖，再控制移动平台将待点样微悬臂梁传感芯片的待点样区域插入针头中，使得样品液粘附在待点样微悬臂梁传感芯片的待点样区域，如此，无需将样品液挤出针尖，适用于粘稠质地的样品液，并且可以防止样品液飞溅而造成器件失效和样品浪费。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案和优点，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它附图。

图1是本申请实施例提供的一种浸渍式点样仪的结构示意图；

图2a是本申请实施例提供的一种样品液充满注射器的针头的示意图；

图2b是本申请实施例提供的一种将待点样区域插入针头中的示意图；

图2c是本申请实施例提供的一种样品液粘附在待点样区域的示意图。

附图说明：1-注射系统，11-注射器，12-夹持器，2-移动平台，21-底座，22-第一移动平台，23-第二移动平台，24-载物台，3-显微观测系统，31-显微镜头，32-调焦旋钮，33-显示屏，4-待点样微悬臂梁传感芯片。

具体实施方式

为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本申请实施例作进一步地详细描述。显然，所描述的实施例仅仅是本申请一个实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

此处所称的“实施例”是指可包含于本申请至少一个实现方式中的特定特征、结构或特性。在本申请实施例的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置/系统或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”、“第三”的特征可以明示或者隐含的包括一个或者更多个该特征。而且，术语“第一”、“第二”、“第三”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请实施例能够以除了在这里图示或描述以外的顺序实施。此外，术语“包括”、“具有”和“为”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤的方法，不必限于清楚地列出哪些器件、组成单元或步骤，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些结构固有的器件或组成单元，以及对于该方法固有的步骤。

图1是本申请实施例提供的一种浸渍式点样仪的结构示意图，本说明书提供了如实施例或结构示意图所示的组成结构，但基于常规或者无创造性的劳动可以包括更多或者更少的器件或组成单元。

如图1所示，点样仪可以包括移动平台2、设置在移动平台2上的注射系统1以及设置在移动平台2上的显微观测系统3。该点样仪整体结构简单，成本低廉。

本申请实施例中，注射系统1可以包括注射器11和夹持器12。注射器11具有针头，该针头的材质可以是玻璃，可以单独更换，并且针头的内径大于待点样微悬臂传感芯片4的待点样区域的宽度，使得待点样微悬臂梁传感芯片4的待点样区域可以插入针头中，该针头可以用于吸入和容置样品液。夹持器12可以设置在移动平台2上，夹持器12可以与注射器11的外壁连接，该夹持器12可以用于固定注射器11。通过控制针头中样品液充满针尖，再控制移动平台2将待点样微悬臂梁传感芯片4的待点样区域插入针头中，使得样品液粘附在待点样微悬臂梁传感芯片4的待点样区域，如此，无需将样品液挤出针尖，适用于粘稠质地的样品液，并且可以防止样品液飞溅而造成的器件失效和样品浪费。

在一种可选的实施方式中，针尖的内径通常为数百微米至数千微米，具体地，针尖的内径可以在区间[100μm,1000μm]内。注射器对应的进样进度可以在区间[1nl,1μl]内，以保证样品液可以充满注射器的针头。由于针头的内径较大，使得颗粒物悬浊液也不容易发生堵针现象，即使堵针，更换针头的成本也远低于更换压电喷头的成本，可以节约制造成本。

在一种可选的实施方式中，针头容置样品液的体积可以在区间[0.1μl,10μl]内。

本申请实施例中，敏感材料包括石墨烯、金属有机框架材料、二氧化钛纳米颗粒、二氧化硅介孔材料，还可以包括其他纳米线材料或其他介孔材料，本说明书不作具体限定。

本申请实施例中，上文中所描述的移动平台2可以用于承载待点样微悬臂梁传感芯片4，以及可以用于调整注射器11与待点样微悬臂梁传感芯片4的待点样区域间的相对位置。

在一种可选的实施方式中，移动平台2可以包括底座21、第一移动平台22、第二移动平台23和载物台24。其中，第一移动平台22与第二移动平台23可以均设置在底座21上，第一移动平台22可以与载物台24连接，第一移动平台22可以用于调整待点样区域相对于注射器11的位置，第二移动平台23可以与夹持器12连接，第二移动平台23可以用于调整注射器11相对于待点样微悬臂梁传感芯片4的待点样区域的位置。也即是，移动平台2可以包括隔振底座21，该隔振底座21的材质可以为不锈钢材质，以增加重量，保证在点样的过程的稳定性。

在一种可选的实施方式中，第一移动平台22可以是右移动平台，通过控制右移动平台，可以移动待点样微悬臂梁传感芯片4的位置，进而移动待点样微悬臂梁传感芯片4的待点样区域的位置。即通过调节右移动平台上的三个旋转杆，可以在空间内三个维度内移动待点样微悬臂梁传感器芯片的位置。

在一种可选的实施方式中，第二移动平台23可以是左移动平台，该左移动平台与夹持器12连接，通过控制左移动平台，可以调整注射器11相对于待点样微悬臂梁传感芯片4的待点样区域的位置。即通过调节左移动平台上的三个旋转杆，可以在空间内三个维度内移动注射器11的位置。

本申请实施例中，第一移动平台22上可以设有第一平动杆、第二平动杆和第三平动杆。该第一平动杆用于控制第一移动平台22沿第一方向平移，第二平动杆用于控制第一移动平台22沿第二方向平移，第三平动杆用于控制第一移动平台22沿第三方向平移，第一方向、第二方向与第三方向两两垂直。即通过调整右移动平台上的三个平动杆，可以控制待点样微悬臂梁传感芯片4相对于针头在空间内三个维度内自由平动，精度可以控制在1μm以内。

本申请实施例中，第二移动平台23上可以设有第一旋转杆、第二旋转杆和第三旋转杆。该第一旋转杆用于控制第二移动平台23沿第一方向平移，第二旋转杆用于控制第二移动平台23沿第二方向平移，第三旋转杆用于控制第二移动平台23沿第三方向平移，第一方向、第二方向与第三方向两两垂直。即通过调整左移动平台上的三个旋转杆，可以控制注射器11相对于待点样微悬臂梁传感芯片4的待点样区域的位置在空间内三个维度内自由平动，精度可以控制在1μm以内。

本申请实施例中，上文中所描述的显微观测系统3可以包括显微镜头31、调焦旋钮32和显示屏33。其中，调焦旋钮32与显微镜头31连接，显示屏33与显微镜头31连接，调焦旋钮32用于调节显微镜头31聚焦待点样微悬臂梁传感芯片4，显示屏33用于显示注射器11的针头、样品液和待点样微悬臂梁传感芯片4的待点样区域。第一移动平台22即右移动平台可以移动待点样微悬臂梁传感器芯片的位置，使其位于显微镜头31的正下方，并通过调节调焦旋钮32可以使得待点样微悬臂梁传感芯片4的待点样区域清楚地显示在屏幕的中间位置。通过在点样仪上集成显微观测系统3，可以对点样过程进行实时成像观测，并对点样结果进行判断。

采用本申请实施例提供的一种浸渍式点样仪，通过控制针头中样品液充满针尖，再控制移动平台将待点样微悬臂梁传感芯片的待点样区域插入针头中，使得样品液粘附在待点样微悬臂梁传感芯片的待点样区域，无需将样品液挤出针尖，适用于粘稠质地的样品液，并且可以防止样品液飞溅而造成的器件失效和样品浪费。并且，由于针头的内径较大，使得颗粒物悬浊液也不容易发生堵针现象，即使堵针，更换针头的成本也远低于更换压电喷头的成本，可以节约制造成本。

本申请实施例还提供了一种微悬臂梁传感芯片的制备方法，该制备方法可以基于浸渍式点样仪实现。

其中，浸渍式点样仪可以包括移动平台2和注射系统1。其中，注射系统1可以包括注射器11和夹持器12。注射器11具有针头，针头的内径大于待点样微悬臂梁传感芯片4的待点样区域的宽度，针头可以用于吸入和容置样品液，夹持器12可以设置在移动平台2上，夹持器12可以与注射器11的外壁连接，夹持器12可以用于固定注射器11，移动平台2可以用于承载待点样微悬臂梁传感芯片4，以及可以用于调整注射器11与待点样区域间的相对位置。针头的内径可以在区间[100μm,1000μm]内。针头容置样品液的体积可以在区间[0.1μl,10μl]内。

移动平台2可以包括底座21、第一移动平台22、第二移动平台23和载物台24。第一移动平台22与第二移动平台23设置在底座21上，第一移动平台22与载物台24连接，第一移动平台22用于调整待点样区域相对于注射器11的位置，第二移动平台23与夹持器12连接，第二移动平台23用于调整注射器11相对于待点样区域的位置。第一移动平台22上设有第一平动杆、第二平动杆和第三平动杆，第一平动杆用于控制第一移动平台22沿第一方向平动，第二平动杆用于控制第一移动平台22沿第二方向平动，第三平动杆用于控制第一移动平台22沿第三方向平动，第一方向、第二方向与第三方向两两垂直。第二移动平台23上设有第一旋转杆、第二旋转杆和第三旋转杆，第一旋转杆用于控制第二移动平台23沿第一方向平动，第二旋转杆用于控制第二移动平台23沿第二方向平动，第三旋转杆用于控制第二移动平台23沿第三方向平动，第一方向、第二方向与第三方向两两垂直。

显微观测系统3可以包括显微镜头31、调焦旋钮32和显示屏33。调焦旋钮32与显微镜头31连接，显示屏33与显微镜头31连接，调焦旋钮32用于调节显微镜头31与待点样微悬臂梁传感芯片4间的焦距，显示屏33用于显示注射器11的针头、样品液和待点样微悬臂梁传感芯片4的待点样区域。第一移动平台22用于将待点样微悬臂梁传感芯片4的待点样区域移动至显示镜头下，以使待点样微悬臂梁传感芯片4的待点样区域显示在显示屏33上。

制备方法包括：

通过注射器11上的针头吸入样品液，注射器对应的进样精度可以在区间[1nl,1μl]内；针头容置样品液的体积在区间[0.1μl,10μl]内；图2a是本申请实施例提供的一种样品液充满注射器11的针头的示意图。

将注射器11安装在夹持器12上。

将待点样微悬臂梁传感芯片4放置于移动平台2的载物台24上，以及控制移动平台2的第一移动平台22移动，将待点样微悬臂梁传感芯片4移动至显微观测系统3的显示镜头下。

调节显微观测系统3的调焦旋钮32以及控制移动平台2的第一移动平台22，以使待点样微悬臂梁传感芯片4的待点样区域显示在显示屏33上。

控制移动平台2的第二移动平台23，带动夹持器12，使得注射器11的针头显示在显示屏33上。

调节注射器11，使得样品液充满针头。

控制移动平台2的第二移动平台23，带动夹持器12，使得待点样微悬臂梁芯片的待点样区域插入针头中；图2b是本申请实施例提供的一种将待点样区域插入针头中的示意图。

控制移动平台2的第二移动平台23，带动夹持器12，使得待点样微悬臂梁芯片的待点样区域脱离针头，进而使得样品液粘附在待点样区域上；图2c是本申请实施例提供的一种样品液粘附在待点样区域的示意图。

待待点样区域上的样品液中的溶质挥发后，重复步骤：控制移动平台2的第二移动平台23，带动夹持器12，使得待点样微悬臂梁芯片的待点样区域插入针头中，直至待点样微悬臂梁传感芯片4上的待点样区域被敏感材料均匀覆盖，得到点样后的微悬臂梁传感芯片。

本申请实施例中，在得到微悬臂梁传感芯片之后，可以将毛细管针取下，反复多次用清水吸入，挤出清洗针头，彻底去除针头内的样品液后，再将注射器11安装在夹持器12上，完成点样。

采用本申请实施例提供的一种微悬臂梁传感芯片的制备方法，通过控制针头中样品液充满针尖，再控制移动平台将待点样微悬臂梁传感芯片的待点样区域插入针头中，使得样品液粘附在待点样微悬臂梁传感芯片的待点样区域，如此，无需将样品液挤出针尖，适用于粘稠质地的样品液，并且可以防止样品液飞溅而造成器件失效和样品浪费。

由上述本申请提供的浸渍式方法或微悬臂梁传感芯片的制备方法的实施例可见，通过控制针头中样品液充满针尖，再控制移动平台将待点样微悬臂梁传感芯片的待点样区域插入针头中，使得样品液粘附在待点样微悬臂梁传感芯片的待点样区域，如此，无需将样品液挤出针尖，适用于粘稠质地的样品液，并且可以防止样品液飞溅而造成器件失效和样品浪费。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的相连或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

需要说明的是：上述本申请实施例的先后顺序仅仅为了描述，不代表实施例的优劣，且上述本说明书对特定的实施例进行了描述，其他实施例也在所附权利要求书的范围内。在一些情况下，在权利要求书中记载的动作或者步骤可以按照不同的实施例中的顺序来执行并且能够实现预期的结果。另外，在附图中描绘的过程不一定要求示出特定顺序或者而连接顺序才能够实现期望的结果，在某些实施方式中，多任务并行处理也是可以的或者可能是有利的。

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的均为与其他实施例的不同之处。

以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。