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第九届全国微全分析系统学术会议、第四届全国微纳尺度生物分离分析学术会议、2014国际微流控芯片与微纳尺度生物分离分析学术会议

作者：范晓云贾春平李刚赵建龙中国科学院上海微系统与信息技术研究所传感器技术联合国家重点实验室上海市长宁路865号 200050

循环肿瘤细胞(CTC)的检测对于预测肿瘤的复发,早期转移以及分阶段治疗有着重大的指导意义,目前常用的CTC分离方法主要有密度梯度离心法、过滤分离法和免疫分选法等,其中过滤法因其简便、快速的优势而受到众多科研及临床工作者的关注[1]... 详细信息

循环肿瘤细胞(CTC)的检测对于预测肿瘤的复发,早期转移以及分阶段治疗有着重大的指导意义,目前常用的CTC分离方法主要有密度梯度离心法、过滤分离法和免疫分选法等,其中过滤法因其简便、快速的优势而受到众多科研及临床工作者的关注[1],尤其是近年来基于MEMS工艺的过滤膜技术的快速发展为过滤式CTC筛选方法走向临床提供了技术基础.比如,基于硅基、聚对二甲苯、聚酰亚胺等材料的高密度过滤膜.不过这几种过滤膜都是通过刻蚀的方法制备的,对工艺设备要求较高,制作成本高昂,在一定程度上限制了过滤式CTC筛选技术的实际应用.针对现有CTC过滤膜技术的不足,本文提出了一种低成本的、基于PDMS浇注复制制作CTC过滤膜的工艺方法,并将其与微流控技术结合,应用于CTC的高效、低成本筛选.本文所设计和制作的CTC过滤芯片分为三层结构：上层进样腔层、高密度PDMS过滤膜和下层废液腔层(图1),其制作流程如图2所示：首先,在含玻璃支撑层的PDMS片上旋涂PVA溶液,加热去除水分制得PVA膜,该膜用作水溶性转移支撑层从模具上剥离转移机械强度较低的PDMS通孔过滤膜[2];然后,将“玻璃-PDMS垫片-PVA膜”压盖在浇注PDMS预聚物的含高密度微柱阵列的模具上;加热固化后,移除玻璃并剥离“PDMS垫片-PVA膜-PDMS通孔膜”;接着,利用Plasma方法将上述组合结构的通孔膜面与包含废液腔层结构的PDMS片键合;键合完成后,将键合组合体浸入去离子水中,数分钟后PVA膜溶解,顺利移除PDMS垫片;最后,再利用Plasma方法将“PDMS通孔膜-PDMS废液腔层”组合体与包含进样腔结构的PDMS片键合,完成芯片的制备.由于上述方法采用韧性强的水溶性PVA膜作为PDMS薄膜的转移支撑层,因此可以顺利地制备完整的PDMS通孔过滤膜,通孔大小、分布与模具一致,且分布均匀(图3).为了验证芯片对CTC的捕获能力,我们加入了A549(20-30μm),SK-MES-1(16-25μm),H446(15-18μm)三种尺寸、种类均不同的细胞进行测试.将已知个数细胞,依次取100以内的0,20,40,60,80,100个细胞作为检测源加入健康人全血中,负压抽吸驱动方式进样测试,样本流速控制在10 mL/h.在此我们获得总体上不低于92％的回收率(回收率=回收细胞数/加入细胞数).由图4可知,芯片对不同数目细胞样本检测性能稳定,具有很高可重复性.本文提出的基于软光刻技术制作出高密度PDMS过滤膜的方法,避免了传统刻蚀方法每制作一批次过滤膜均需多次光刻的复杂工艺过程,大大降低了过滤膜的制作成本,且基于该方法制作的过滤式微流控芯片可以高效的捕获全血样本中的CTC,操作简单,处理样本速度快,捕获的细胞形态完整,有望促进过滤式CTC筛选方法在临床的应用.

关键词：循环肿瘤细胞水溶性转移支撑层过滤膜微流控芯片

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基于渗透脱水的自动化蛋白质结晶高通量筛选芯片

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高等学校化学学报 2012年第10期33卷 2178-2183页

作者：罗娅慧李刚陈强赵建龙中国科学院上海微系统与信息技术研究所传感器技术联合国家重点实验室上海200050 中国科学院研究生院北京100049

构建了一种基于渗透脱水模式的自动进样微流控结晶芯片.该芯片通过真空预脱气将包含蛋白质和结晶剂的液滴自动分配至结晶微腔阵列中,然后利用集成的一排包含不同浓度盐溶液的透析管道,通过渗透脱水方式经一层聚二甲基硅氧烷(PDMS)膜实... 详细信息

构建了一种基于渗透脱水模式的自动进样微流控结晶芯片.该芯片通过真空预脱气将包含蛋白质和结晶剂的液滴自动分配至结晶微腔阵列中,然后利用集成的一排包含不同浓度盐溶液的透析管道,通过渗透脱水方式经一层聚二甲基硅氧烷(PDMS)膜实现液滴的逐渐浓缩,使之趋于过饱和状态,进而形成结晶.此芯片可一次筛选较宽范围的过饱和状态,实现蛋白质结晶的快速优化.利用模式蛋白溶菌酶的结晶实验验证了该芯片的性能。

关键词：自动进样高通量筛选渗透脱水蛋白质结晶

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基于碳膜的柔性神经微电极阵列加工

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纳米技术与精密工程 2012年第2期10卷 184-188页

作者：朱壮晖周亮张华李刚金庆辉赵建龙中国科学院上海微系统与信息技术研究所传感器技术联合国家重点实验室上海200050 中国科学院研究生院北京100039

为了实现长期安全有效的神经电刺激,避免电极腐蚀情况,提出了一种基于热解光刻胶形成碳膜作为导电材料的柔性视网膜神经微电极阵列.首先,通过高温热解图形化的光刻胶形成导电碳膜,然后利用光敏性聚酰亚胺(Durimide 7510)作为基底材料,... 详细信息

为了实现长期安全有效的神经电刺激,避免电极腐蚀情况,提出了一种基于热解光刻胶形成碳膜作为导电材料的柔性视网膜神经微电极阵列.首先,通过高温热解图形化的光刻胶形成导电碳膜,然后利用光敏性聚酰亚胺(Durimide 7510)作为基底材料,通过光刻结合转膜、键合和牺牲层腐蚀技术,实现了具有柔性特征的碳膜神经微电极阵列.实验结果显示这种碳膜电极的电荷存储能力达到6.625 mC/cm2,是金电极的12.4倍,显示了良好的电化学稳定性和电荷注入能力,有利于其长期植入和安全有效地工作,可应用于新一代人工视网膜系统的构建.

关键词：柔性微电极碳膜电化学稳定性人工视网膜

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适用于便携式微流控系统的“即贴即用”型PDMS微泵

适用于便携式微流控系统的“即贴即用”型PDMS微泵

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2012年全国微纳尺度生物分离分析学术会议、第七届全国微全分析系统学术会议暨第三届国际微流控分析(西湖)学术论坛

作者：李刚陈强罗娅慧金庆辉赵建龙中国科学院上海微系统与信息技术研究所传感器技术联合国家重点实验室上海 200050

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基于PDMS的人工视网膜神经微电极阵列

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上海交通大学学报 2011年第11期45卷 1731-1736页

作者：朱壮晖李刚周洪波张华赵建龙中国科学院上海微系统与信息技术研究所传感器技术联合国家重点实验室上海200050 中国科学院研究生院北京100039

为了利用柔顺性材料实现电极位点与靶细胞的良好接触,同时保证微电极的可靠性,提出了一种新的聚二甲基硅氧烷(PDMS)微电极制作方法.该方法通过在硅基表面沉积金属层、光刻图形化以及电镀形成电极基本结构,然后通过PDMS浇注、湿法刻蚀、... 详细信息

为了利用柔顺性材料实现电极位点与靶细胞的良好接触,同时保证微电极的可靠性,提出了一种新的聚二甲基硅氧烷(PDMS)微电极制作方法.该方法通过在硅基表面沉积金属层、光刻图形化以及电镀形成电极基本结构,然后通过PDMS浇注、湿法刻蚀、释放以及键合完成基于PDMS微电极制作.其中,微电极绝缘层制作和电极位点暴露采用浇注PDMS并结合外力夹压固化和PDMS湿法刻蚀来实现.使用该方法制作的PDMS电极,结构稳定、可靠性好,具有良好的贴附性.同时,通过SEM和阻抗测试对所制作的微电极进行了表面形貌和电学性能的测试和评价.结果显示,相对于传统方法制作的PDMS微电极,电化学阻抗降低了近60%(频率1 kHz处),基于该方法制作的PDMS微电极在力学和电学性能方面均具明显优势.

关键词：微电极阵列聚二甲基硅氧烷电镀人工视网膜

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一种FIB刻蚀结合KOH腐蚀的制造纳米梁的新方法

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功能材料与器件学报 2010年第2期16卷 163-168页

作者：成海涛杨恒王跃林中国科学院研究生院北京100864 上海微系统与信息技术研究所传感器技术联合国家重点实验室上海200050

常规的通过干法刻蚀制作纳米梁的方法会不可避免地在梁上引入晶格损伤层。本文提出一种制造无晶格损伤层纳米梁的新工艺方法。在常规光刻后,辅助利用FIB(聚焦离子束)刻蚀修改硅梁中部上方的SiO2掩模。根据单晶硅的材料和工艺特点,通过KO... 详细信息

常规的通过干法刻蚀制作纳米梁的方法会不可避免地在梁上引入晶格损伤层。本文提出一种制造无晶格损伤层纳米梁的新工艺方法。在常规光刻后,辅助利用FIB(聚焦离子束)刻蚀修改硅梁中部上方的SiO2掩模。根据单晶硅的材料和工艺特点,通过KOH各向异性腐蚀,硅梁两侧壁与硅片表面垂直,并自停止为(111)面。自停止面自校正地沿<112>晶向自硅梁中部向两端扩展,直至硅梁成型。经过冷冻干燥,最终在(110)SOI硅片上制得了宽度为112nm的单晶硅纳米梁。自校正的腐蚀方式提升了工艺稳定性,并且由于结合利用了湿法腐蚀和FIB技术,此工艺方法具有无晶格损伤层、工艺重复性好、加工精度高等优点。

关键词：纳米梁各向异性腐蚀 FIB

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基于锁相环接口电路的高性能扭转谐振模态微悬臂梁传感器研究

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传感技术学报 2007年第10期20卷 2234-2238页

作者：包涵菡李昕欣张志祥王跃林于海涛刘民中国科学院上海微系统与信息技术研究所传感器国家重点实验室上海200050

扭转谐振模态微悬臂梁低能耗、高品质因数的特性,使它比传统的弯曲模态悬臂梁拥有更高的灵敏度和分辨率.将微传感器加工技术和生物检测技术相结合,利用扭转谐振模态微悬臂梁传感器对生物素和亲和素的特异性反应进行检测,结果传感器的灵... 详细信息

扭转谐振模态微悬臂梁低能耗、高品质因数的特性,使它比传统的弯曲模态悬臂梁拥有更高的灵敏度和分辨率.将微传感器加工技术和生物检测技术相结合,利用扭转谐振模态微悬臂梁传感器对生物素和亲和素的特异性反应进行检测,结果传感器的灵敏度为0.9pg/Hz,分辨可达到49fg.本文还着重介绍了为谐振梁传感器设计的以锁相环(Phase-Locked Loop简称PLL)为核心的闭环接口电路,分析了悬臂梁和电路在闭环系统中的工作特性,并探讨了解决谐振式传感器在使用中常见的稳定性差、噪声干扰强等问题的方法.:

关键词：扭转谐振模态微悬臂梁闭环接口电路 PLL

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几种基于MEMS的纳米梁制作方法研究

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传感技术学报 2007年第9期20卷 1971-1976页

作者：许科峰于海涛杨永亮杨恒李昕欣王跃林中国科学院研究生院北京100864 上海微系统与信息技术研究所传感器技术联合国家重点实验室上海200050

特征尺度在纳米量级的梁结构是多种纳机电器件的基本结构.提出了几种基于MEMS技术的纳米梁制作方法,通过利用MEMS技术中材料与工艺的特性实现单晶硅纳米梁的制作.在普通(111)硅片上,利用各向异性湿法腐蚀对(111)面腐蚀速率极低的特性,... 详细信息

特征尺度在纳米量级的梁结构是多种纳机电器件的基本结构.提出了几种基于MEMS技术的纳米梁制作方法,通过利用MEMS技术中材料与工艺的特性实现单晶硅纳米梁的制作.在普通(111)硅片上,利用各向异性湿法腐蚀对(111)面腐蚀速率极低的特性,通过干法与湿法腐蚀相结合制成厚度在100nm以下的纳米梁.该方法不使用SOI硅片,有效控制了成本.在(100)SOI硅片上,通过氧化减薄的方法得到厚度在100nm以下的多种纳米梁,由于热氧化的精度高,一致性好,该方法重复性与一致性均较好.在(110)SOI硅片上,利用硅的各向异性腐蚀特性以及(110)硅片的晶向特点,制作宽度在100nm以下的纳米梁,梁的两个侧面是(111)面.

关键词： MEMS 纳米梁各向异性腐蚀硅纳米谐振器

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一种新颖的基于离子束刻蚀的纳米沟道制备技术

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传感技术学报 2006年第5A期19卷 1462-1465页

作者：史明甫焦继伟包晓清冯飞杨恒李铁王跃林中国科学院研究生院上海微系统与信息技术研究所传感器技术联合国家重点实验室

研究了一种新颖的基于MEMS工艺中离子束刻蚀的纳米沟道制备技术,通过研究离子束刻蚀微米级线条时,离子束刻蚀角度与刻蚀的轮廓形状之间的关系,在2μm线条内刻蚀出纳米沟道所需要的掩模图形,并结合KOH的各向异性腐蚀,成功获得了纳米沟道... 详细信息

研究了一种新颖的基于MEMS工艺中离子束刻蚀的纳米沟道制备技术,通过研究离子束刻蚀微米级线条时,离子束刻蚀角度与刻蚀的轮廓形状之间的关系,在2μm线条内刻蚀出纳米沟道所需要的掩模图形,并结合KOH的各向异性腐蚀,成功获得了纳米沟道阵列。在两种不同的离子束刻蚀条件下,在2μm图形内分别制备出单纳米沟道和双纳米沟道,最小宽度可达440nm.

关键词：微/纳机械系统纳米沟道离子束刻蚀

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悬臂梁式MEMS探卡的设计和制造

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仪表技术与传感器 2006年第4期 12-14页

作者：郭南翔汪飞李昕欣中国科学院上海微系统与信息技术研究所传感器技术国家重点实验室上海200050

集成电路圆片级测试探卡主要应用于芯片分片封装前对芯片电学性能进行初步测量。随着集成电路设计和制造技术的发展,芯片焊盘密度日益增加,电路工作速度不断提高,由此产生的寄生电容和寄生电感效应会对传统测试探卡的正常工作造成影响,... 详细信息

集成电路圆片级测试探卡主要应用于芯片分片封装前对芯片电学性能进行初步测量。随着集成电路设计和制造技术的发展,芯片焊盘密度日益增加,电路工作速度不断提高,由此产生的寄生电容和寄生电感效应会对传统测试探卡的正常工作造成影响,难以得到正确的测试结果。结合先进的MEMS技术,提出了一种采用铝通孔导电、金属自隔离结构的MEMS探卡,探卡由台阶结构的悬臂梁探针陈列构成,探针的具体结构排列依据待测芯片(DUT)的管脚分布,同时测试探针电学导通电阻小于1Ω.详细叙述了探卡的结构设计和制造方法。

关键词：悬臂梁探卡 MEMS

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