专利名称：低电压硅微电泳分析仪的制作方法
技术领域：
本发明属于分析仪器技术领域，特别是涉及一种集成化的低电压硅微电泳分析仪。
背景技术：
现有技术中，公开的微型电泳分析仪近年来虽然在结构上进行了一些较大的改进，但工作时的分离电压仍然很高，它们通常仅是将电泳分析仪的分离通道缩小，在本质上并未真正实现电泳分析仪的进样、分离、检测和信息获取与处理的一体化集成，不利于便携式使用的要求。如公开的美国Michign大学研制的微型电泳分析仪，它将分离通道和检测器集成在同一硅片上，其加工工艺难度较大，分离时间也较长；再如清华大学研制的微型电泳分析仪，它是在玻璃基片上制作的分离通道，在几十千伏的高压下完成物质分离，采用光学方法完成检测。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术的不足而提供的一种分离电压低、功耗小、速度快、灵敏度高、易于批量生产且价格低廉、携带方便的低电压硅微电泳分析仪。
本发明通过以下技术方案来加以实现低电压硅微电泳分析仪，它由微进样分离系统、电压扫描控制电路、信号获取处理电路构成。其中微进样分离系统由进样通道(1)、分离通道(2)、微电极阵列(3)组成，进样通道(1)与分离通道(2)成十字交叉结构，微电极阵列(3)按一定要求分布在分离通道(2)上；电压扫描控制电路(4)由延时电路(5)、水平接口电路(电源正极)(6)、水平接口电路(电源负极)(7)、垂直接口电路(8)、二维开关阵列(9)、MOS开关组(10)和控制线输出端(11)等组成。水平接口电路(电源正极)(6)和水平接口电路(电源负极)(7)控制二维开关阵列(9)的列扫描信号，垂直接口电路(8)控制二维开关阵列(9)的行扫描信号，分离电压经二维开关阵列(9)由控制线输出端(11)送至分离通道(2)上的微电极阵列(3)，实现运动梯度场的低电压快速分离；信号获取处理电路由检测器(12)、放大处理电路(13)、信号输出端(14)等组成，检测器(12)将检测到的各种物质信号送入放大处理电路(13)分析处理后经信号输出端(14)输出。
本技术方案将微进样分离系统、电压扫描控制电路(4)、信号获取处理电路三部分一体化混合集成，构成一种新颖的低电压硅微电泳分析仪，实现运动梯度场的低电压快速分离。
附图1为低电压硅微电泳分析仪的结构示意图。在附图1中，1为进样通道，2为分离通道，3为微电极阵列，4为电压扫描控制电路，12为检测器，13为信号放大处理电路，14为信号输出端。
附图2为低电压硅微电泳分析仪的平面分布示意图。在附图2中，Vc1，Vc2，……Vcn-6为分离电压的正极控制线输出端，Gc1，Gc2，……Gcn-6为分离电压的负极控制线输出端。
附图3为低电压硅微电泳分析仪的电压扫描控制电路示意图。在附图3中，5为延时电路，6为水平接口电路(电源正极)，7为水平接口电路(电源负极)，8为垂直接口电路，9为二维开关阵列，10为MOS开关组，11为控制线输出端。
具体实施例方式
以下结合附图对本发明的技术方案作进一步描述。
低电压硅微电泳分析仪，利用半导体微细加工技术将微进样分离系统、电压扫描控制电路(4)、信号获取处理电路等一体化集成在同一芯片上，使物质分析的整个过程在一块几平方厘米的芯片上得以实现。本发明提供的低电压硅微电泳分析仪，其工作原理为被分析物质经进样通道(1)进入分离通道(2)后，经电压扫描控制电路(4)将分离电压施加在分离通道(2)上的微电极阵列(3)，在运动梯度电场的作用下完成物质组份的分离。利用检测器(12)获得相应物质的电泳谱图，从而完成物质的分离分析与处理。
本发明提供的低电压硅微电泳分析仪，将具有低电压分离特征的微进样分离系统和提供分离电压的电压扫描控制电路(4)与信号获取处理电路一体化集成。延时电路(5)的输出接至水平接口电路(电源正极)(6)、水平接口电路(电源负极)(7)和垂直接口电路(8)的输入端，水平接口电路(电源正极)(6)和水平接口电路(电源负极)(7)的输出经MOS开关组(10)的源极和栅极接至二维开关阵列(9)的源极，垂直接口电路(8)的输出接至二维开关阵列(9)的栅极。延时电路(5)依次打开二维开关阵列(9)的相应开关管，并将分离电压经控制线输出端(11)与分布在分离通道(2)上的微电极阵列(3)相连，实现运动梯度场的低电压快速分离。
下面简述低电压硅微电泳分析仪的制作工艺，其制作工艺主要包括两部分首先是微进样分离系统的制作，然后是电压扫描控制电路和信号获取处理电路的加工制作，其制作工艺如下一、微进样分离系统的制作(1)预处理n型<100>单晶硅片；(2)完成微通道、微电极阵列和微检测器的制作工艺；(3)芯片键合，完成微进样分离系统和微检测器的制作。
二、利用常规CMOS工艺制作电压扫描控制电路与信号获取处理电路。
本发明提供的低电压硅微电泳分析仪具有分离电压低、功耗小、速度快、灵敏度高、易于批量生产且价格低廉、携带方便等显著优点，可广泛用于生物化学、临床医学、法医刑侦、环境科学、现代野战和国防等众多领域。
权利要求
1.一种低电压硅微电泳分析仪，它由微进样分离系统、电压扫描控制电路、信号获取处理电路构成，其中微进样分离系统由进样通道(1)、分离通道(2)、微电极阵列(3)组成，电压扫描控制电路(4)由延时电路(5)、水平接口电路(电源正极)(6)、水平接口电路(电源负极)(7)、垂直接口电路(8)、二维开关阵列(9)、MOS开关组(10)、控制线输出端(11)等组成，信号获取处理电路由检测器(12)、放大处理电路(13)、信号输出端(14)组成，其特征在于，微进样分离系统、电压扫描控制电路、信号获取处理电路一体化混合集成。
2.根据权利要求1所述的低电压硅微电泳分析仪，其特征在于，电压扫描控制电路以二维方式集成后再与微进样分离系统、信号获取处理电路一体化集成。
3.根据权利要求1所述的低电压硅微电泳分析仪，其特征在于，电压扫描控制电路的延时电路(5)与水平接口电路(电源正极)(6)、水平接口电路(电源负极)(7)相连，电压扫描控制电路的延时电路(5)经水平接口电路(6)和(7)输出的列扫描信号打开MOS开关组(10)相应列的开关管并控制二维开关阵列(9)的列扫描，电压扫描控制电路的延时电路(5)经垂直接口电路(8)输出的行扫描信号控制二维开关阵列(9)的行扫描，行、列扫描信号同时控制二维开关阵列(9)的通断，控制线输出端(11)将分离电压送至分离通道(2)上的微电极阵列(3)，实现运动梯度场的低电压快速分离。
全文摘要
低电压硅微电泳分析仪,它由微进样分离系统、电压扫描控制电路、信号获取处理电路构成。其中:微进样分离系统由进样通道、分离通道、微电极阵列组成;电压扫描控制电路由延时电路、水平接口电路、垂直接口电路、二维开关阵列、MOS开关组和控制线输出端组成;信号获取处理电路由检测器、放大处理电路、信号输出端组成。本发明具有分离电压低、功耗小、速度快、灵敏度高、价格低廉、携带方便等优点,可广泛用于生化、医学、刑侦、环境、国防等领域。
文档编号G01N27/447GK1388374SQ0211951
公开日2003年1月1日 申请日期2002年5月13日 优先权日2002年5月13日
发明者温志渝, 吴英 申请人:重庆大学