发明名称 温控式微型生物晶片及其制造方法
摘要 本发明为一种温控式微型生物晶片及其制造方法,系利用微机电系统制程在晶片中形成微型反应槽,并同时整合微型温度感测器及微型加热器于前述微型反应槽内,并与IC控制器结合,在晶片上形成微型温度控制系统,系可应用于PCR反应(Polymer Chain Reaction,聚合连锁反应)、微型细胞培养器、微型发酵器、微型恒化器(micro chemostats)、微型细胞破碎器(micro cell disrupters)、微型薄膜分离器(micro membrane separators)及微型纯化器(micro purifiers)…等需要精确温度控制条件之微型生物反应器(micro bio-reactors)。
申请公布号 TWI238195 申请公布日期 2005.08.21
申请号 TW091107371 申请日期 2002.04.11
申请人 国立成功大学 发明人 李国宾;李佳言
分类号 C12Q1/68 主分类号 C12Q1/68
代理机构 代理人 陈传岳 台北市大安区仁爱路3段136号15楼
主权项 1.一种温控式微型生物晶片,至少包含:一微型反应槽,系装置样品以进行反应之用;及一IC控制器,系控制前述微型反应槽,以提供温度控制,前述微型反应槽至少包含:一微型加热器,系提供样品加热之用;及一微型温度感测器,系侦测微型反应槽内样品之温度,前述微型加热器及微型温度感测器系由一电阻层构成,且前述之电阻层系由金属制成。2.如申请专利范围第1项所述之晶片,其中前述之微型反应槽进一步包含:一绝缘层,系隔离样品与前述微型加热器及微型温度感测器,以避免短路。3.如申请专利范围第1项所述之晶片,其中前述之IC控制器系可整合或外接于晶片底板上。4.如申请专利范围第1项所述之晶片,其中前述之IC控制器系处理前述微型温度感测器产生之讯号,并对微型加热器进行控制,产生固定或特定温度之变化。5.如申请专利范围第1项所述之晶片,更进一步配合一电源供应器,以提供前述IC控制器电源,并透过IC控制器提供微型加热器电源。6.如申请专利范围第3项所述之晶片,其中前述之晶片底板材料系可为玻璃、石英或高分子材料。7.如申请专利范围第6项所述之晶片,其中前述之高分子材料系可为压克力(PMMA)、聚碳酸酯(PC)或聚二甲矽氧烷(PDMS)。8.如申请专利范围第1项所述之晶片,其中前述之电阻层之金属系可为Pt/Cr或Pt/Ti。9.如申请专利范围第1项所述之晶片,其中前述之IC控制器主要包含:一滤波器(filter);一类比/数位讯号转换(ADC);及一脉冲宽度调变器(PWM),且前述IC控制器系由一外部连接之操作面板控制。10.如申请专利范围第2项所述之晶片,其中前述之绝缘层系为聚亚醯胺(polyimide)或特氟隆(Teflon)。11.一种温控式微型生物晶片之制造方法,至少包含下列步骤:提供一晶片底板;沉积金属于前述晶片底板上作为电阻层,该电阻层系作为微型加热器及温度感测器之用;沉积金属于前述晶片底板上作为导电层;涂布绝缘层于前述晶片底板、电阻层及导电层之表面;模造或蚀刻特定容积之反应槽盖板;接合反应槽盖板与前述绝缘层;及连接导电层及IC控制器。12.如申请专利范围第11项所述之制造方法,其中前述之其中前述之晶片底板材料系可为玻璃、石英或高分子材料。13.如申请专利范围第12项所述之制造方法,其中前述之高分子材料系可为压克力(PMMA)、聚碳酸酯(PC)或聚二甲矽氧烷(PDMS)。14.如申请专利范围第12项所述之制造方法,其中前述电阻层之金属系可为Pt/Cr或Pt/Ti。15.如申请专利范围第14项所述之制造方法,其中前述金属较佳系为Pt/Cr。16.如申请专利范围第11项所述之制造方法,其中前述导电层之金属系可为Au/Cr、Au/Ti、Ag/Cr、Ag/Ti、Al/Cr或Al/Ti。17.如申请专利范围第16项所述之制造方法,其中前述金属较佳系为Au/Cr。18.如申请专利范围第11项所述之制造方法,其中前述沉积金属之方法系可使用蒸镀法或溅镀法。19.如申请专利范围第11项所述之制造方法,其中前述绝缘层系为聚亚醯胺(polyimide)或特氟隆(Teflon)。20.如申请专利范围第11项所述之制造方法,其中前述之反应槽盖板材料系可为聚二甲矽氧烷(PDMS)或其他类似性质之材料。21.如申请专利范围第1项所述之晶片,其中前述温控式微型生物晶片系为一温控式微型PCR晶片。图式简单说明:图一系本发明之温控式微型生物晶片装置之剖面图。图二系本发明之晶片上微型反应槽内部构造之俯视图。图三系本发明之微型生物晶片之温度控制系统示意图。图四系本发明之反应槽盖板之制造方法示意图。图五系本发明之微型反应槽之制造方法示意图。图六系本发明温控式微型生物晶片之温度感测器性能曲线图。图七系本发明温控式微型生物晶片之38℃恒温曲线图。图八系本发明温控式微型生物晶片之PCR实施例温度循环曲线图。图九系本发明温控式微型生物晶片之PCR实施例在复制DNA后的平板胶电泳分析图。
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