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研究團(tuán)隊(duì)通過設(shè)計(jì)金屬—分布式布拉格反射器優(yōu)化單光子探測(cè)器芯片的光學(xué)性能，完成低本征暗計(jì)數(shù)的單光子探測(cè)器芯片的全自主化設(shè)計(jì)與制備，實(shí)現(xiàn)了單光子探測(cè)器芯片的全國(guó)產(chǎn)化，為解決國(guó)家亟需的前沿科技問題邁進(jìn)了重要一步。

本發(fā)明提供了動(dòng)物源食品致病菌鑒定及其耐藥和毒力基因檢測(cè)復(fù)合芯片。本發(fā)明提供了用于鑒定動(dòng)物源食品致病菌、致病菌耐藥基因和/或致病菌毒力基因的探針，由序列1?序列171所示的單鏈DNA分子組成。本發(fā)明實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：本發(fā)明的動(dòng)物源食品中致病菌鑒定及其耐藥和毒力基因檢測(cè)復(fù)合芯片，能夠有效的達(dá)到同時(shí)鑒定細(xì)菌及其毒力和耐藥基因的綜合目的。

鼻咽癌是鼻咽上皮來(lái)源的惡性腫瘤，多發(fā)于鼻咽頂部和咽隱窩，是一種多因素影響的復(fù)雜性疾病，其 發(fā)生與發(fā)展與遺傳因素、EB病毒感染及環(huán)境因素密切相關(guān)。本研究成果提供了一種用于鼻咽癌的發(fā)病風(fēng) 險(xiǎn)預(yù)測(cè)的試劑盒以及相應(yīng)的基因芯片，可同時(shí)檢測(cè)多個(gè)鼻咽癌易感基因SNP位點(diǎn)，為個(gè)體罹患鼻咽癌風(fēng)險(xiǎn) 程度、鼻咽癌高發(fā)區(qū)人群普查，篩查鼻咽癌發(fā)病高危人群以及進(jìn)行相應(yīng)預(yù)防措施提供參考。本研究成果涵 蓋了11個(gè)鼻咽癌易感基因SNP位點(diǎn)及EB病毒分型，運(yùn)用本研究成果設(shè)計(jì)的Taqman探針及引物，采集受試者 的生物樣本進(jìn)行核酸提取及熒光定量PCR最終獲得其基因分型。本研究成果對(duì)于鼻咽癌發(fā)病風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測(cè)的效 果良好，曲線下面積可達(dá)0.737，95%置信區(qū)間為0.672-0.802；p值達(dá)到了5.06E-10。此預(yù)測(cè)模型預(yù)測(cè)鼻咽 癌發(fā)病風(fēng)險(xiǎn)的靈敏度和特異度分別為87.41%和53.00%。

癌癥從發(fā)生到臨床發(fā)現(xiàn)往往需要10年的時(shí)間，癌癥治療的根本途徑是早期發(fā)現(xiàn)或者對(duì)已轉(zhuǎn)移瘤能有效治療。循環(huán)腫瘤細(xì)胞（circulatingtumor cells, CTC）是指從原位瘤脫落下來(lái)進(jìn)入到循環(huán)系統(tǒng)尤其是血液中的腫瘤細(xì)胞。作為液態(tài)活檢核心靶標(biāo)的CTC，不僅可用于癌癥轉(zhuǎn)移前的早期篩查，而且在臨床腫瘤的分期、預(yù)后、特異性藥物篩選、療效檢測(cè)、治療和復(fù)發(fā)監(jiān)測(cè)等方面都具有極其重要的臨床應(yīng)用價(jià)值。然而由于CTC在血液中數(shù)量極其稀少（約1-100個(gè)/mL），其高效高準(zhǔn)確捕獲一直是科學(xué)前沿難題和臨床應(yīng)用的關(guān)鍵障礙。 現(xiàn)有的CTC檢測(cè)方法仍存在較大的局限，包括檢測(cè)準(zhǔn)確度不足、成本高、效率低、時(shí)間長(zhǎng)以及檢測(cè)條件苛刻等。本項(xiàng)目提出的新型微流控芯片設(shè)計(jì)，將基于流線的降速結(jié)構(gòu)和基于過濾的捕獲結(jié)構(gòu)有機(jī)整合，實(shí)現(xiàn)了CTC特異性的匯聚和保留，同時(shí)將部分白細(xì)胞和紅細(xì)胞分流到出口。每經(jīng)過一個(gè)這樣的降速結(jié)構(gòu)，CTC就被濃縮一次，白細(xì)胞和紅細(xì)胞被分走一部分。更重要的是，每一個(gè)單元液流速度均得到了顯著下降（變?yōu)樵瓉?lái)的1/2）。經(jīng)過多組這樣的降速結(jié)構(gòu)，液流流入捕獲結(jié)構(gòu)，此時(shí)流速已經(jīng)非常緩慢，利用CTC和其他血細(xì)胞的尺寸和形變差異，通過三棱柱陣列能實(shí)現(xiàn)CTC的高效捕獲。總體來(lái)說(shuō)，本項(xiàng)目所提出的微流控芯片能在很大流速范圍內(nèi)（5-40 mL/h）都實(shí)現(xiàn)高捕獲效率（高達(dá)94.8%）。此外，芯片上捕獲到的CTC的純度也較高（高達(dá)4log白細(xì)胞去除率）。臨床癌癥患者患者雙盲測(cè)試結(jié)果詳實(shí)準(zhǔn)確率達(dá)到100%。運(yùn)用本項(xiàng)目中的微流控芯片，將實(shí)驗(yàn)室培養(yǎng)的宮頸癌HeLa細(xì)胞摻雜到健康血液中，以模擬癌癥患者血液，在很大流速范圍內(nèi)（5-40 mL/h）都能實(shí)現(xiàn)高捕獲效率（高達(dá)94.8%）。同時(shí)，為了證明此微流控芯片的普適性，測(cè)試了四種實(shí)驗(yàn)室細(xì)胞系，包括乳腺癌細(xì)胞系MCF-7和MDA-MB-231，宮頸癌細(xì)胞系HeLa和肺癌細(xì)胞系NCl-H226，捕獲效率均穩(wěn)定在91.3%以上。此外，也設(shè)置了不同的癌細(xì)胞密度以模擬實(shí)際的癌癥患者血液，捕獲效率近似為96.2%。隨后，將本項(xiàng)目應(yīng)用于臨床，對(duì)11例癌癥患者血液中的CTC進(jìn)行檢測(cè)，檢出率高達(dá)100%，CTC個(gè)數(shù)從6-117個(gè)/mL不等，平均值31個(gè)/mL，中位數(shù)25個(gè)/mL。這些研究表明本項(xiàng)目中的微流控芯片能實(shí)現(xiàn)癌癥患者的早期檢測(cè)。?本項(xiàng)目實(shí)現(xiàn)對(duì)癌癥患者血液中的循環(huán)腫瘤細(xì)胞的單細(xì)胞靈敏度和高特異性的的捕獲，由于其成本低，方便快速，效率高，對(duì)操作條件不敏感等，因而非常適合大規(guī)模應(yīng)用于臨床，實(shí)現(xiàn)癌癥的早期診斷、實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)和阻斷轉(zhuǎn)移等效果。

本發(fā)明公開了一種可擴(kuò)展的套管型微流控芯片的制備方法，包括以下步驟：S1：將與通道尺寸匹配的預(yù)置物放入PDMS預(yù)聚物中，加熱聚合PDMS，裁成PDMS塊；S2：將預(yù)置物移除，留出放置通道的管槽，管槽具有兩個(gè)管口；S3：使用倒角打磨后的點(diǎn)膠針筒，在PDMS塊垂直于管槽的方向上開通孔；S4：將PDMS塊開孔的兩面分別與基底和頂層鍵合，其中頂層預(yù)置有加樣孔；S5：從管槽的一個(gè)管口插入內(nèi)徑均勻的毛細(xì)玻璃管，從管槽的另一個(gè)管口插入預(yù)拉尖的毛細(xì)玻璃管，完成單級(jí)套管型微流控芯片的制作；S6：復(fù)用所述毛細(xì)玻璃管，重復(fù)步驟S5，形成多級(jí)套管結(jié)構(gòu)。本發(fā)明有效降低了套管型微流控芯片制作的操作難度和經(jīng)濟(jì)成本。

研究背景 芯片是人類最偉大的發(fā)明之一，也是現(xiàn)代電子信息產(chǎn)業(yè)的基礎(chǔ)和核心。小到手機(jī)、電腦、數(shù)碼相機(jī)，大到6G、物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算均基于芯片技術(shù)的不斷突破。半導(dǎo)體光刻工藝水平的發(fā)展是以芯片為核心的電子信息產(chǎn)業(yè)的基石，目前半導(dǎo)體光刻的制造工藝幾乎是摩爾定律的物理極限。隨著制造工藝的越來(lái)越小，芯片內(nèi)晶體管單元已經(jīng)接近分子尺度，半導(dǎo)體制作工藝的“瓶頸效應(yīng)”越來(lái)越明顯。隨著全球化以及科技的高速發(fā)展，急劇增長(zhǎng)的龐大數(shù)據(jù)量要求數(shù)據(jù)處理模型和算法結(jié)構(gòu)不斷優(yōu)化升級(jí)，帶來(lái)的結(jié)果就是對(duì)計(jì)算能力和系統(tǒng)功耗的要求不斷提高。而目前智能電子設(shè)備大多存在傳輸瓶頸、功耗增加以及計(jì)算力瓶頸等現(xiàn)象，已越來(lái)越難以滿足大數(shù)據(jù)時(shí)代對(duì)計(jì)算力與功耗的需求，因此提高運(yùn)算速度同時(shí)降低運(yùn)算功耗是目前信息工業(yè)界面臨的緊要問題。 如當(dāng)年集成電路開創(chuàng)信息時(shí)代一樣，當(dāng)下已經(jīng)普及的光通信正在成為新革命力量的開路先鋒。與此同時(shí)，光子芯片正在從分立式器件向集成光路演進(jìn)，光子芯片向小型化、集成化的發(fā)展趨勢(shì)已是必然。相對(duì)于電子驅(qū)動(dòng)的集成電路，光子芯片有超高速率，超低功耗等特點(diǎn)，利用光信號(hào)進(jìn)行數(shù)據(jù)獲取、傳輸、計(jì)算、存儲(chǔ)和顯示的光子芯片，具有非常廣闊的發(fā)展空間和巨大的潛能。 項(xiàng)目功能 本項(xiàng)目瞄準(zhǔn)光通信關(guān)鍵技術(shù)及核心芯片，基于量子阱二極管發(fā)光探測(cè)共存現(xiàn)象，探索關(guān)鍵微納制造技術(shù)，研制出可以同時(shí)實(shí)現(xiàn)通信、感知功能的一體化光電子芯片。 技術(shù)路線 一、技術(shù)原理及可行性 本項(xiàng)目主要負(fù)責(zé)人王永進(jìn)教授發(fā)現(xiàn)如圖1所示的量子阱二極管發(fā)光探測(cè)共存現(xiàn)象，首次研制出同質(zhì)集成發(fā)射、傳輸、調(diào)制和接收器件的光電子芯片，這些原創(chuàng)工作引起了業(yè)界相關(guān)科研小組地廣泛關(guān)注，化合物半導(dǎo)體同質(zhì)集成光電子芯片成為研究熱點(diǎn)。香港大學(xué)的蔡凱威小組和申請(qǐng)人合作提出濕法刻蝕和激光選擇性剝離技術(shù)，在藍(lán)寶石氮化物晶圓上實(shí)現(xiàn)LED基同質(zhì)集成光電子芯片(Optica 5, 564-569 (2018))。沙特阿卜杜拉國(guó)王科技大學(xué)Ooi教授和美國(guó)加州大學(xué)圣巴巴拉分校Nakamura教授小組在藍(lán)寶石氮化物晶圓上，研制出基于氮化物激光器的同質(zhì)集成光電子芯片(Opt. Express 26, A219(2018))。中科院蘇州納米所孫錢小組在硅襯底氮化物晶圓上，研制出基于氮化物激光器的同質(zhì)集成光電子芯片(IEEE J. Sel. Top. Quantum Electron. 24, 8200305 (2018))。在NRZ-OOK調(diào)制方式下，InGaN/GaN量子阱二極管可實(shí)現(xiàn)Gbps的光發(fā)射、調(diào)制和探測(cè)速率(Appl. Phys. Express 13, 014001 (2020))。這些工作表明研發(fā)基于光子傳輸?shù)幕衔锇雽?dǎo)體同質(zhì)集成光電子芯片以實(shí)現(xiàn)片上光子通信是可行的。   二、總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及工藝流程 本項(xiàng)目提出的同時(shí)通信/感知一體化光電子芯片基于常規(guī)的藍(lán)寶石襯底氮化鎵基多量子阱LED外延片進(jìn)行設(shè)計(jì)，無(wú)需特殊定制的外延結(jié)構(gòu)。以典型的2寸氮化鎵基藍(lán)光LED外延片為例，其外延片結(jié)構(gòu)如圖2所示，從下至上依次為藍(lán)寶石襯底、AlGaN緩沖層、未摻雜GaN層、N型GaN層、InGaN/GaN多量子阱層和P型GaN層，通過調(diào)節(jié)InGaN/GaN多量子阱層的參數(shù)（層厚度與In的比例等等）可制備具有不同中心波長(zhǎng)的光源器件。   圖3為本項(xiàng)目所提出的同時(shí)通信/感知一體化光電子芯片結(jié)構(gòu)。在藍(lán)寶石襯底的氮化物晶圓上通過刻蝕和沉積等一系列晶圓級(jí)微納加工技術(shù)，制備出單片集成的InGaN/GaN多量子阱LED和PD。光子芯片的P、N電極可以采用倒裝技術(shù)直接與基板相連，光線從透明的藍(lán)寶石襯底發(fā)出，這樣不僅使得器件具有優(yōu)良的電性能和熱特性而且簡(jiǎn)化了其后期的封裝工藝。 三、技術(shù)創(chuàng)新優(yōu)勢(shì) 1、同一塊晶圓上集成LED和PD使得兩者間距離大大縮短，不僅有助于增強(qiáng)PD對(duì)藍(lán)寶石表面反射光線的耦合，提升感知系統(tǒng)性能，而且縮小了器件整體外形，符合集成電子器件小型化、便攜化的發(fā)展趨勢(shì)； 2、單片集成的LED和PD器件相比于傳統(tǒng)異質(zhì)的、分立的LED和PD簡(jiǎn)化了封裝形式和工藝，不再需要對(duì)LED和PD進(jìn)行單獨(dú)的封裝，而且同質(zhì)集成器件的基板也較異質(zhì)結(jié)構(gòu)的簡(jiǎn)單統(tǒng)一，極大地縮短了集成系統(tǒng)的制作周期； 3、同時(shí)通信/感知一體化光電子芯片采用相同的工藝就可以制作出LED和PD，簡(jiǎn)化了生長(zhǎng)異質(zhì)材料的復(fù)雜性，縮短了器件流片的周期，使用同一工藝就可將LED和PD進(jìn)行批量生產(chǎn)，有效地降低了生產(chǎn)成本。 四、實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證 本項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)所在的Peter Grünberg研究中心擁有完整的LED器件制備、光電性能測(cè)試與電學(xué)性能測(cè)試平臺(tái)，并且項(xiàng)目成員積累了豐富的測(cè)試技術(shù)與經(jīng)驗(yàn)，能夠滿足本項(xiàng)目的同時(shí)通信/感知一體化光電子芯片測(cè)試同時(shí)表征光電參數(shù)與電學(xué)參數(shù)的需求。下圖4所示為器件形貌表征圖，從左邊依次是掃描電鏡圖、光鏡圖、原子力顯微鏡圖。   基于通信感知一體化芯片，本項(xiàng)目利用單個(gè)多功能集成器件成功實(shí)現(xiàn)了對(duì)人體脈搏的監(jiān)測(cè)功能，如圖5所示。   另外基于通信感知一體化氮化鎵光電子芯片，我們還實(shí)現(xiàn)了照明、成像和探測(cè)功能為一體的LED陣列系統(tǒng)，如圖6所示。該系統(tǒng)可以在點(diǎn)亮照明的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)對(duì)外界光信號(hào)的探測(cè)與感知，通過后端系統(tǒng)處理后，再將信息通過陣列顯示出來(lái)，實(shí)現(xiàn)多種功能的集成。 項(xiàng)目負(fù)責(zé)人王永進(jìn)教授是國(guó)家自然基金委優(yōu)秀青年項(xiàng)目、國(guó)家973項(xiàng)目獲得者，他以第一或通訊作者身份在Light-Sci Appl.等主流學(xué)術(shù)期刊發(fā)表一系列高質(zhì)量研究論文，獲授權(quán)中國(guó)發(fā)明專利23項(xiàng)，美國(guó)發(fā)明專利2項(xiàng)，被National Science Review、Semiconductor Today等做9次專題報(bào)道，榮獲2019年中國(guó)電子學(xué)會(huì)科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)（自然科學(xué)）、2019年南京市十大重大原創(chuàng)成果獎(jiǎng)等。

本發(fā)明公開了一種 LED 倒裝芯片的圓片級(jí)封裝結(jié)構(gòu)、方法及產(chǎn) 品，包括 LED 倒裝芯片、硅基板、透鏡、印刷電路板和熱沉；硅基板 正面加工有放置芯片的凹腔，凹腔底部的長(zhǎng)度與芯片的長(zhǎng)度相同；硅 基板的反面加工有兩組通孔，兩通孔與凹腔相連通；在凹腔和兩通孔 的表面沉積有絕緣層；凹腔表面的絕緣層上沉積有散熱金屬層和反光 金屬層；兩通孔內(nèi)填充有金屬體，通孔內(nèi)的金屬體與凹腔表面的散熱 金屬層相接；凹腔內(nèi)底部的兩金屬層存在一開口，用于將該金屬層隔 離為兩部分；硅基板的反面沉積有絕緣層，該絕緣層表面布線用于電 極連接的金屬層；凹腔內(nèi)涂覆有熒光粉，凹腔的外圍加工有用于固定透鏡的環(huán)形定位腔。本發(fā)明能夠提高 LED 出光效率、加強(qiáng)散熱能力且 完成自對(duì)準(zhǔn)。 

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癌癥從發(fā)生到臨床發(fā)現(xiàn)往往需要10年的時(shí)間，癌癥治療的根本途徑是早期發(fā)現(xiàn)或者對(duì)已轉(zhuǎn)移瘤能有效治療。循環(huán)腫瘤細(xì)胞（circulatingtumor cells, CTC）是指從原位瘤脫落下來(lái)進(jìn)入到循環(huán)系統(tǒng)尤其是血液中的腫瘤細(xì)胞。作為液態(tài)活檢核心靶標(biāo)的CTC，不僅可用于癌癥轉(zhuǎn)移前的早期篩查，而且在臨床腫瘤的分期、預(yù)后、特異性藥物篩選、療效檢測(cè)、治療和復(fù)發(fā)監(jiān)測(cè)等方面都具有極其重要的臨床應(yīng)用價(jià)值。然而由于CTC在血液中數(shù)量極其稀少（約1-100個(gè)/mL），其高效高準(zhǔn)確捕獲一直是科學(xué)前沿難題和臨床應(yīng)用的關(guān)鍵障礙。 現(xiàn)有的CTC檢測(cè)方法仍存在較大的局限，包括檢測(cè)準(zhǔn)確度不足、成本高、效率低、時(shí)間長(zhǎng)以及檢測(cè)條件苛刻等。本項(xiàng)目提出的新型微流控芯片設(shè)計(jì)，將基于流線的降速結(jié)構(gòu)和基于過濾的捕獲結(jié)構(gòu)有機(jī)整合，實(shí)現(xiàn)了CTC特異性的匯聚和保留，同時(shí)將部分白細(xì)胞和紅細(xì)胞分流到出口。每經(jīng)過一個(gè)這樣的降速結(jié)構(gòu)，CTC就被濃縮一次，白細(xì)胞和紅細(xì)胞被分走一部分。更重要的是，每一個(gè)單元液流速度均得到了顯著下降（變?yōu)樵瓉?lái)的1/2）。經(jīng)過多組這樣的降速結(jié)構(gòu)，液流流入捕獲結(jié)構(gòu)，此時(shí)流速已經(jīng)非常緩慢，利用CTC和其他血細(xì)胞的尺寸和形變差異，通過三棱柱陣列能實(shí)現(xiàn)CTC的高效捕獲。總體來(lái)說(shuō)，本項(xiàng)目所提出的微流控芯片能在很大流速范圍內(nèi)（5-40 mL/h）都實(shí)現(xiàn)高捕獲效率（高達(dá)94.8%）。此外，芯片上捕獲到的CTC的純度也較高（高達(dá)4log白細(xì)胞去除率）。臨床癌癥患者患者雙盲測(cè)試結(jié)果詳實(shí)準(zhǔn)確率達(dá)到100%。