仪器仪表学报

作者：曾鹏，杨小平，姬晨晨，李子恒，冯建国

单位：曾鹏,合肥工业大学微电子学院合肥230009,,杨小平,合肥工业大学微电子学院合肥230009,,姬晨晨,合肥工业大学微电子学院合肥230009,,李子恒,合肥工业大学微电子学院合肥230009,,冯建国,合肥工业大学微电子学院合肥230009,fengjg@hfut.edu.cn,

关键词：微热量计芯片;柔性印刷电路;热力学分析;水滴蒸发

基金：国家自然科学基金青年科学基金（62201187）项目资助

微热量计因其样品需求量少、检测速度快、测量精度高等显著优势,在细胞代谢动态监测、生物分子相互作用、药物-受体结合热分析等领域具有不可替代的作用。然而,现有高分辨率微热量计普遍采用微机电系统工艺,通过复杂的光刻、刻蚀及真空封装技术制备微型反应腔与传感器阵列,导致成本高且制备周期长,制约其在低成本、高通量检测场景中的推广应用。为此,设计了一种基于柔性印刷电路工艺的开放式微热量计芯片。该芯片以柔性聚酰亚胺薄膜为基底,集成表面贴装热敏电阻作为温度传感单元,结合开放式反应腔设计与差分信号处理电路,在常压环境下实现了15.4nW的功率分辨率和48.44μK的温度分辨率。基于该热反应过程监控系统平台,对不同体积水滴的蒸发过程进行实时热监测,针对0.4μL水滴,测得其蒸发焓为960.9mJ,与理论值(979.63mJ)偏差仅1.91%,充分证明了系统的高可靠性与抗干扰特性。设计的柔性微热量计具有制备工艺简单、成本低廉及可批量生产的优点,为单细胞代谢热动力学、纳米材料热容表征等研究提供了高性价比工具,并在便携式生化检测、高通量药物筛选及工业过程监控等领域展现出广阔应用前景,有望推动精准医疗、生物制药及绿色化工技术的创新发展。

来源：2025年第6期

《仪器仪表学报》期刊编辑部

查看仪器仪表学报杂志2025年第6期