本發(fā)明涉及太赫茲檢測領域特別涉及一種檢測溶液中生化物質的太赫茲傳感系統(tǒng)。

背景技術：

1、太赫茲波，是頻率介于0.1至10?thz之間的電磁波，具有能量低、安全性高、穿透性強、相干性好、信息量大等優(yōu)點。許多物質在太赫茲波段具有獨特的物理和化學特性，使得太赫茲波在多個領域展現(xiàn)出較為廣闊的應用前景，如雷達、遙感、生物醫(yī)學成像及安全檢測等。

2、太赫茲波具有穿透多種非金屬材料的能力，如紙張、布料和塑料等，這使得它在非破壞性成像和檢測方面具有顯著優(yōu)勢。同時，太赫茲波的能量較低，不會對物質產生破壞作用，因此在生物醫(yī)學和生化檢測等多個領域尤為受青睞。然而，太赫茲波的傳播并非無阻礙，特別是當遇到水分子時，其傳輸效率會顯著下降。太赫茲輻射的頻率與水分子內部的氫鍵振動頻率相吻合，導致水分子能夠吸收并散射太赫茲輻射能量。因此，太赫茲波在含有水分子的環(huán)境中傳輸時，會經歷明顯的衰減，且能量密度隨距離增加而迅速減小。這使得在利用太赫茲波直接探測水溶液中的生化物質時，在技術上存在較大的局限性。

技術實現(xiàn)思路

1、有鑒于此，本發(fā)明提供了一種檢測溶液中生化物質的太赫茲傳感系統(tǒng)。

2、根據(jù)本發(fā)明的實施例，提供了一種檢測溶液中生化物質的太赫茲傳感系統(tǒng)，包括：

3、基座；

4、外殼，安裝于所述基座上，所述外殼被構造為槽型結構，所述槽型結構與所述基座形成一容置空間；

5、富集模塊，設置于所述容置空間內，所述富集模塊將所述容置空間分成第一樣品池與第二樣品池，所述富集模塊包括：

6、過濾膜片，所述過濾膜片的厚度為1微米~3毫米之間；待測溶液注入所述第一樣品池，所述第一樣品池中的溶液穿過所述過濾膜片進入所述第二樣品池，在所述第一樣品池中的溶液穿過所述過濾膜片的過程中，所述待測溶液中的生化物質被富集在所述過濾膜片上；

7、其中，所述太赫茲波穿過所述外殼入射到攜帶所述生化物質的過濾膜片上，穿過所述過濾膜片后得到探測波束，所述探測波束為攜帶所述生化物質信息的波束，所述攜帶所述生化物質信息的波束用于實現(xiàn)對所述待測溶液中生化物質的量化分析。

8、根據(jù)本發(fā)明的實施例，所述富集模塊還包括：太赫茲功能基片，安裝在所述基座上，并位于所述容置空間內，

9、所述太赫茲波穿過所述外殼入射到攜帶所述生化物質的過濾膜片上，穿過所述過濾膜片后得到探測波束，包括：

10、所述太赫茲波穿過所述外殼入射到攜帶所述生化物質的過濾膜片上，穿過所述過濾膜片后入射至所述太赫茲功能基片上，被所述太赫茲功能基片反射和/或被所述太赫茲功能基片透射，得到的反射波束或者透射波束即為所述探測波束。

11、根據(jù)本發(fā)明的實施例，所述太赫茲功能基片為光柵耦合型spr傳感芯片、基于功能基元序構的太赫茲超表面?zhèn)鞲行酒?、太赫茲反射鏡片或者太赫茲透射鏡片；

12、當所述太赫茲功能基片為基于功能基元序構的太赫茲超表面?zhèn)鞲行酒瑫r，所述太赫茲波在所述太赫茲功能基片上發(fā)生反射和/或透射，得到的反射波束或者透射波束即為所述探測波束；

13、當所述太赫茲功能基片為光柵耦合型spr傳感芯片時，所述太赫茲波在所述太赫茲功能基片上發(fā)生反射，得到的反射波束即為所述探測波束；

14、當所述太赫茲功能基片為太赫茲反射鏡片時，所述太赫茲波在所述太赫茲功能基片上發(fā)生反射，得到的反射波束即為所述探測波束；

15、當所述太赫茲功能基片為太赫茲透射鏡片時，所述太赫茲波在所述太赫茲功能基片上發(fā)生透射，得到的透射波束即為所述探測波束。

16、根據(jù)本發(fā)明的實施例，所述基座上形成有限位槽，所述太赫茲功能基片安裝于所述限位槽內，所述限位槽的深度小于或等于所述太赫茲功能基片的厚度。

17、根據(jù)本發(fā)明的實施例，所述太赫茲傳感系統(tǒng)，還包括：

18、墊圈，安裝于所述基座與所述外殼之間，所述墊圈適用于密封所述槽型結構與所述基座形成的容置空間。

19、根據(jù)本發(fā)明的實施例，在所述待測溶液為體液，所述待測溶液中的生化物質為體液中的鈣離子時，所述第一樣品池內充有反應溶液，所述反應溶液中包含反應底物，所述反應底物中的陰離子與所述鈣離子反應，形成包含所述鈣離子的不溶于水的生成物，所述生成物被富集在所述過濾膜片上；

20、優(yōu)選的，所述反應底物為離子化合物，所述離子化合物的陽離子選自體液中所包括的除了鈣離子以外的其它陽離子的任意一種，所述離子化合物的陰離子選自碳酸根離子、碳酸氫根離子或者硫酸根離子。

21、根據(jù)本發(fā)明的實施例，所述太赫茲傳感系統(tǒng)，還包括：泵體，所述泵體適用于將所述待測溶液泵入所述第一樣品池；所述泵體還適用于將穿過所述過濾膜片并進入所述第二樣品池的溶液泵入所述第一樣品池，使所述溶液在所述第一樣品池和所述第二樣品池中循環(huán)，進而使所述待測溶液中的生化物質在所述過濾膜片上的富集達到平衡。

22、根據(jù)本發(fā)明的實施例，所述太赫茲傳感系統(tǒng)還包括：

23、太赫茲產生模塊，適用于產生所述太赫茲波；

24、太赫茲探測模塊，適用于探測所述探測波束；

25、處理模塊，適用于對所述太赫茲探測模塊輸出的電信號進行處理，并根據(jù)在所述泵體每次向所述第一樣品池泵入溶液的過程中測得的所述探測波束的變化情況判定所述待測溶液中的生化物質在所述過濾膜片上富集是否達到平衡，所述處理模塊還適用于根據(jù)所述平衡狀態(tài)下的探測波束的信息得到所述生化物質的信息。

26、根據(jù)本發(fā)明的實施例，所述槽形結構的槽底上形成有凸臺，所述凸臺被構造成抵靠在所述過濾膜片上，以與所述基座配合，固定所述過濾膜片和所述太赫茲功能基片的位置，并使所述過濾膜片和所述太赫茲功能基片形成緊密接觸，所述凸臺的面積大于所述太赫茲功能基片的面積。

27、根據(jù)本發(fā)明的實施例，所述外殼的凸臺的材料為太赫茲透明材料；所述過濾膜片為具有太赫茲波高透過率的多孔材料；所述生化物質的信息包括所述生化物質的成分、濃度、質量和折射率。

28、根據(jù)本發(fā)明的實施例，待測溶液自第一樣品池穿過上述過濾膜片后進入第二樣品池的過程中，由于過濾膜片很薄，厚度為1微米~3毫米之間，且過濾膜片為多孔過濾膜片，該厚度的過濾膜片在實現(xiàn)對生化物質有效富集的同時，其上附著的水量相對于相同厚度的水膜而言少的多，這極大地降低了水分子對太赫茲波的散射和吸收效應。由于水分子是太赫茲波段內的一個強吸收體，其存在會顯著影響太赫茲波的透射和反射特性，從而干擾對生物物質的太赫茲檢測。通過采用較薄的過濾膜片，減少附著水量，或者在生化物質在過濾膜片上的富集達到平衡后泵入甲醇或乙醇或甘油，利用甲醇、乙醇和甘油的脫水作用將過濾膜片中所含的水分子脫出，從而確保太赫茲波在穿透過濾膜片時受到的干擾最小化，提高了檢測信號的信噪比。此外，減少水分子對太赫茲波的干擾不僅提高了檢測的靈敏度，還增強了整個傳感系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。因為水分子含量的波動可能導致檢測結果的波動，而通過控制過濾膜片上的水量，可以顯著降低這種波動，使檢測結果更加穩(wěn)定可靠。此外，本發(fā)明實施例中的過濾膜片與太赫茲功能基片是分離的，因此過濾膜片便于更換，而太赫茲功能基片可重復使用。