專利名稱：射頻標簽式生物傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種用于病原微生物檢測的射頻標簽式傳感器。
背景技術(shù)：
生物傳感器是一種對生物物質(zhì)敏感并將其濃度轉(zhuǎn)換為電信號進行檢測的儀器，是由固定化的生物敏感材料作識別元件(包括酶、抗體、抗原、微生物、細胞、組織、核酸等生物活性物質(zhì))與適當?shù)睦砘瘬Q能器(如氧電極、光敏管、場效應(yīng)管、壓電晶體等等)及信號放大裝置構(gòu)成的分析工具或系統(tǒng)。射頻識別即RFID (Radio Frequency IDentification)技術(shù)，又稱電子標簽、無線 射頻識別，是一種通信技術(shù)，可通過無線電訊號識別特定目標并讀寫相關(guān)數(shù)據(jù)，而無需識別系統(tǒng)與特定目標之間建立機械或光學(xué)接觸?，F(xiàn)有的生物傳感器往往結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本昂貴，而通過將射頻識別的技術(shù)原理融入生物傳感器的制造中，可以得到一種新型的成本較低的射頻標簽式傳感器，但是目前還沒有相關(guān)的資料公開基于這兩種技術(shù)得到的相關(guān)裝置存在。
發(fā)明內(nèi)容有鑒于此，本實用新型的目的是提供一種射頻標簽式生物傳感器，其結(jié)構(gòu)緊湊、使用方便，制造成本較低。本實用新型的目的是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的該射頻標簽式傳感器，包括壓電基底，所述壓電基底上依次并排設(shè)置有叉指換能器、參比通道和檢測通道，所述參比通道用于設(shè)置參比生物探針及PBS緩沖液，所述檢測通道用于設(shè)置檢測生物探針及待測物質(zhì)；所述壓電基底上還設(shè)置有反射柵I、反射柵II和反射柵III，所述反射柵I設(shè)置在叉指換能器與參比通道之間，所述反射柵II設(shè)置在參比通道與檢測通道之間，所述反射柵III以與反射柵II沿檢測通道軸線對稱的方式設(shè)置在檢測通道的一側(cè)。進一步，所述叉指換能器的叉指電極采用純金材料利用真空鍍膜及光蝕刻的方法鍍制在壓電晶體表面，再利用光刻技術(shù)在傳感端刻出叉指電極圖形；進一步，所述參比通道包括依次層疊固定在壓電基底上的生物敏感層I和多孔壓電層I，所述參比生物探針及PBS緩沖液設(shè)置在多孔壓電層I上；所述檢測通道包括依次層疊固定在壓電基底上的生物敏感層II和多孔壓電層II，所述檢測生物探針及待測物質(zhì)設(shè)置在多孔壓電層II上；進一步，所述生物敏感層I和生物敏感層II均采用金膜；進一步，所述多孔壓電層I和多孔壓電層II均采用Cr鍍層；進一步，所述壓電基底采用Y方向切割36°旋轉(zhuǎn)、X方向傳播的LiTaO3晶體，經(jīng)正面拋光、背面打毛處理得到。本實用新型的有益效果是[0016]I.本實用新型的結(jié)構(gòu)緊湊，體積小巧，不僅增大了傳感器的雜交反應(yīng)體系而且還避免了短路情況的發(fā)生；2.通過在信號的傳輸路徑上布置多個反射柵實現(xiàn)編碼從而進行身份辨識，實現(xiàn)無源工作功能，同時利用其重復(fù)性實現(xiàn)精確測量；3. RFID是對時間信號進行采集，具有更強的抗干擾能力，因此對信號的采集更加容易及準確；4.信號采集電路的設(shè)計相對簡單，制作工藝難度大大降低，信號采集使用的儀器可采用指標相對較低、價格更加便宜的設(shè)備，減少了使用成本。
本實用新型的其他優(yōu)點、目標和特征在某種程度上將在隨后的說明書中進行闡述，并且在某種程度上，基于對下文的考察研究對本領(lǐng)域技術(shù)人員而言將是顯而易見的，或者可以從本實用新型的實踐中得到教導(dǎo)。本實用新型的目標和其他優(yōu)點可以通過下面的說明書和權(quán)利要求書來實現(xiàn)和獲得。

為了使本實用新型的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結(jié)合附圖對本實用新型作進一步的詳細描述，其中圖I為本實用新型結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為射頻標簽傳感器檢測原理示意圖；圖3為傳感器在氣相和液相中的延遲線響應(yīng)變化趨勢圖。
具體實施方式
以下將參照附圖，對本實用新型的優(yōu)選實施例進行詳細的描述。應(yīng)當理解，優(yōu)選實施例僅為了說明本實用新型，而不是為了限制本實用新型的保護范圍。如圖I所示，本實用新型的射頻標簽式生物傳感器，包括壓電基底1，壓電基底I上依次并排設(shè)置有叉指換能器4、參比通道5和檢測通道7，參比通道5用于設(shè)置參比生物探針及PBS緩沖液，檢測通道7用于設(shè)置檢測生物探針及待測物質(zhì)；本實施例中，所述參比通道包括依次層疊固定在壓電基底上的生物敏感層I 3和多孔壓電層I 2，所述參比生物探針及PBS緩沖液設(shè)置在多孔壓電層I上；檢測通道包括依次層疊固定在壓電基底上的生物敏感層II 10和多孔壓電層II 11，檢測生物探針及待測物質(zhì)設(shè)置在多孔壓電層II上。壓電基底上還設(shè)置有反射柵I 9、反射柵II 6和反射柵III 8，反射柵I 9設(shè)置在叉指換能器4與參比通道5之間，反射柵II 6設(shè)置在參比通道5與檢測通道7之間，反射柵III 8以與反射柵II 6沿檢測通道軸線對稱的方式設(shè)置在檢測通道7的一側(cè)。本實施例中，叉指換能器的叉指電極采用純金材料利用真空鍍膜及光蝕刻的方法鍍制在壓電晶體表面，再利用光刻技術(shù)在傳感端刻出叉指電極圖形而得到。本實施例中，所述生物敏感層I和生物敏感層II均采用金膜，所述多孔壓電層I和多孔壓電層II均采用Cr鍍層，壓電基底采用Y方向切割36°旋轉(zhuǎn)、X方向傳播的LiTaO3晶體，經(jīng)正面拋光、背面打毛處理得到。本實用新型的射頻標簽式生物傳感器的工作原理如下叉指換能器4將接收到的信號轉(zhuǎn)換為表面波信號，反射柵的作用就是將換能器接收到的信號沿原路徑反射回去，信號在此過程中產(chǎn)生一定的損耗，表面波信號在壓電晶體中傳播遇到反射柵后一部分能量返回到叉指換能器，表面波信號再次通過叉指換能器轉(zhuǎn)換為電磁信號發(fā)射到空間中。通過在信號的傳輸路徑上布置幾個或者多個反射柵實現(xiàn)編碼進行身份辨識的功能，同時還具備完全無源工作的功能。如圖2所示，反射柵的反射信號是重點檢測的信號，該信號共有3個，分別在tl，t2，t3時刻反射回來，t0是發(fā)射信號，tl作為起始位置起到參考的作用，Atl=t2-tl、At2=t3_t2。在真空或空氣中，At= Atl-A t2基本上為一恒定值，在環(huán)境溫度發(fā)生變化的時候，圖中的Dl和D2會同時變化，這樣，Atl和A t2的差值會基本保持不變。因此，兩個區(qū)域的非特異性反應(yīng)基本可以抵消掉。當檢測表面的邊界條件發(fā)生變化時，At2就會發(fā)生改變，其差值就是本實用新型所要檢測的信號。具體試驗舉例—、所需試劑及儀器 I.試劑去離子水(自制)，PBS 緩沖液:含 lmmol/L EDTA, 20 mM Na+，pH 6. 6 (自行配制)。piranha液自行配制，按30% H2O2 :濃H2S04=1 3的比例配制。2.儀器包括R3767CG型網(wǎng)絡(luò)分析儀，日本ADVANTEST公司；GPIB儀器控制卡,美國Agilent公司；恒溫水浴箱上海躍進醫(yī)療器械廠；數(shù)字玻璃電極式pH計美國Orion公司；電子天平日本 Shimadzu Corporation Kyoto 公司；Millipore SA67120去離子水制備系統(tǒng)法國Millipore公司；漩渦混合器江蘇康健醫(yī)療用品有限公司。二、實驗方法I.鉭酸鋰(LiTaO3)晶振金膜表面的預(yù)處理在金膜表面滴加少許piranha (30%H202 H2S04=1 :3)，浸泡IOmin后，超純水反復(fù)清洗，再分別用IM的NaOH和IM HCl浸泡lOmin，超純水反復(fù)清洗，氮氣吹干備用。2.雙通道RFID傳感器穩(wěn)定性檢測在室溫20°C時，將制備好的漏聲表面波傳感器以同軸電纜線聯(lián)入網(wǎng)絡(luò)分析儀測試系統(tǒng)，檢測兩路諧振器的插入損耗。將兩路諧振器的插入損耗調(diào)整至最小。3.雙通道RFID傳感器對HPV實時檢測實驗傳感器在空氣中穩(wěn)定30 min后，檢測和參比兩個通道分別加入pH6.6的20mmol/L Na+ PBS溶液20 yl，穩(wěn)定30 min。計算機自動采集記錄兩通道的延遲線變化數(shù)據(jù)。三、試驗結(jié)果如圖3所示，傳感器在氣相或液相中十分穩(wěn)定，其相位變化只有±0. 2度，說明傳感器的雙通道振蕩電路在液相中起振非常容易，換能器發(fā)出的漏聲表面波信號受外界環(huán)境的影響較小，在氣相和液相中的穩(wěn)定性及一致性均較好。最后說明的是，以上實施例僅用以說明本實用新型的技術(shù)方案而非限制，盡管參照較佳實施例對本實用新型進行了詳細說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當理解，可以對本實用新型的技術(shù)方案進行修改或者等同替換，而不脫離 本技術(shù)方案的宗旨和范圍，其均應(yīng)涵蓋在本實用新型的權(quán)利要求范圍當中。
權(quán)利要求1.射頻標簽式生物傳感器，其特征在于所述傳感器包括壓電基底，所述壓電基底上依次并排設(shè)置有叉指換能器、參比通道和檢測通道，所述參比通道用于設(shè)置參比生物探針及PBS緩沖液，所述檢測通道用于設(shè)置檢測生物探針及待測物質(zhì)； 所述壓電基底上還設(shè)置有反射柵I、反射柵II和反射柵III，所述反射柵I設(shè)置在叉指換能器與參比通道之間，所述反射柵II設(shè)置在參比通道與檢測通道之間，所述反射柵III以與反射柵II沿檢測通道軸線對稱的方式設(shè)置在檢測通道的一側(cè)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的射頻標簽式生物傳感 器，其特征在于所述叉指換能器的叉指電極采用純金材料利用真空鍍膜及光蝕刻的方法鍍制在壓電晶體表面，再利用光刻技術(shù)在傳感端刻出叉指電極圖形而得到。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的射頻標簽式生物傳感器，其特征在于所述參比通道包括依次層疊固定在壓電基底上的生物敏感層I和多孔壓電層I，所述參比生物探針及PBS緩沖液設(shè)置在多孔壓電層I上； 所述檢測通道包括依次層疊固定在壓電基底上的生物敏感層II和多孔壓電層II，所述檢測生物探針及待測物質(zhì)設(shè)置在多孔壓電層II上。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的射頻標簽式生物傳感器，其特征在于所述生物敏感層I和生物敏感層II均采用金膜。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的射頻標簽式生物傳感器，其特征在于所述多孔壓電層I和多孔壓電層II均采用Cr鍍層。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的射頻標簽式生物傳感器，其特征在于所述壓電基底采用Y方向切割36°旋轉(zhuǎn)、X方向傳播的LiTaO3晶體，經(jīng)正面拋光、背面打毛處理得到。
專利摘要本實用新型公開了一種射頻標簽式生物傳感器，包括壓電基底，所述壓電基底上依次并排設(shè)置有叉指換能器、參比通道和檢測通道，所述參比通道用于設(shè)置參比生物探針及PBS緩沖液，所述檢測通道用于設(shè)置檢測生物探針及待測物質(zhì)；壓電基底上還設(shè)置有反射柵I、反射柵II和反射柵III，所述反射柵I設(shè)置在叉指換能器與參比通道之間，所述反射柵II設(shè)置在參比通道與檢測通道之間，所述反射柵III以與反射柵II沿檢測通道軸線對稱的方式設(shè)置在檢測通道的一側(cè)。本實用新型的結(jié)構(gòu)緊湊，體積小巧，同時測量精確，制作工藝難度大大降低，信號采集使用的儀器可采用指標相對較低、價格更加便宜的設(shè)備，減少了使用成本。
文檔編號G01N33/48GK202533434SQ201220147000
公開日2012年11月14日 申請日期2012年4月10日 優(yōu)先權(quán)日2012年4月10日
發(fā)明者府偉靈, 張立群, 王云霞, 陳鳴 申請人:中國人民解放軍第三軍醫(yī)大學(xué)第一附屬醫(yī)院