专利名称：射频标签式生物传感器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种用于病原微生物检测的射频标签式传感器。
背景技术：
生物传感器是一种对生物物质敏感并将其浓度转换为电信号进行检测的仪器，是由固定化的生物敏感材料作识别元件(包括酶、抗体、抗原、微生物、细胞、组织、核酸等生物活性物质)与适当的理化换能器(如氧电极、光敏管、场效应管、压电晶体等等)及信号放大装置构成的分析工具或系统。射频识别即RFID (Radio Frequency IDentification)技术，又称电子标签、无线 射频识别，是一种通信技术，可通过无线电讯号识别特定目标并读写相关数据，而无需识别系统与特定目标之间建立机械或光学接触。现有的生物传感器往往结构复杂，成本昂贵，而通过将射频识别的技术原理融入生物传感器的制造中，可以得到一种新型的成本较低的射频标签式传感器，但是目前还没有相关的资料公开基于这两种技术得到的相关装置存在。
发明内容有鉴于此，本实用新型的目的是提供一种射频标签式生物传感器，其结构紧凑、使用方便，制造成本较低。本实用新型的目的是通过以下技术方案实现的该射频标签式传感器，包括压电基底，所述压电基底上依次并排设置有叉指换能器、参比通道和检测通道，所述参比通道用于设置参比生物探针及PBS缓冲液，所述检测通道用于设置检测生物探针及待测物质；所述压电基底上还设置有反射栅I、反射栅II和反射栅III，所述反射栅I设置在叉指换能器与参比通道之间，所述反射栅II设置在参比通道与检测通道之间，所述反射栅III以与反射栅II沿检测通道轴线对称的方式设置在检测通道的一侧。进一步，所述叉指换能器的叉指电极采用纯金材料利用真空镀膜及光蚀刻的方法镀制在压电晶体表面，再利用光刻技术在传感端刻出叉指电极图形；进一步，所述参比通道包括依次层叠固定在压电基底上的生物敏感层I和多孔压电层I，所述参比生物探针及PBS缓冲液设置在多孔压电层I上；所述检测通道包括依次层叠固定在压电基底上的生物敏感层II和多孔压电层II，所述检测生物探针及待测物质设置在多孔压电层II上；进一步，所述生物敏感层I和生物敏感层II均采用金膜；进一步，所述多孔压电层I和多孔压电层II均采用Cr镀层；进一步，所述压电基底采用Y方向切割36°旋转、X方向传播的LiTaO3晶体，经正面抛光、背面打毛处理得到。本实用新型的有益效果是[0016]I.本实用新型的结构紧凑，体积小巧，不仅增大了传感器的杂交反应体系而且还避免了短路情况的发生；2.通过在信号的传输路径上布置多个反射栅实现编码从而进行身份辨识，实现无源工作功能，同时利用其重复性实现精确测量；3. RFID是对时间信号进行采集，具有更强的抗干扰能力，因此对信号的采集更加容易及准确；4.信号采集电路的设计相对简单，制作工艺难度大大降低，信号采集使用的仪器可采用指标相对较低、价格更加便宜的设备，减少了使用成本。
本实用新型的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本实用新型的实践中得到教导。本实用新型的目标和其他优点可以通过下面的说明书和权利要求书来实现和获得。
为了使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型作进一步的详细描述，其中图I为本实用新型结构示意图；图2为射频标签传感器检测原理示意图；图3为传感器在气相和液相中的延迟线响应变化趋势图。
具体实施方式
以下将参照附图，对本实用新型的优选实施例进行详细的描述。应当理解，优选实施例仅为了说明本实用新型，而不是为了限制本实用新型的保护范围。如图I所示，本实用新型的射频标签式生物传感器，包括压电基底1，压电基底I上依次并排设置有叉指换能器4、参比通道5和检测通道7，参比通道5用于设置参比生物探针及PBS缓冲液，检测通道7用于设置检测生物探针及待测物质；本实施例中，所述参比通道包括依次层叠固定在压电基底上的生物敏感层I 3和多孔压电层I 2，所述参比生物探针及PBS缓冲液设置在多孔压电层I上；检测通道包括依次层叠固定在压电基底上的生物敏感层II 10和多孔压电层II 11，检测生物探针及待测物质设置在多孔压电层II上。压电基底上还设置有反射栅I 9、反射栅II 6和反射栅III 8，反射栅I 9设置在叉指换能器4与参比通道5之间，反射栅II 6设置在参比通道5与检测通道7之间，反射栅III 8以与反射栅II 6沿检测通道轴线对称的方式设置在检测通道7的一侧。本实施例中，叉指换能器的叉指电极采用纯金材料利用真空镀膜及光蚀刻的方法镀制在压电晶体表面，再利用光刻技术在传感端刻出叉指电极图形而得到。本实施例中，所述生物敏感层I和生物敏感层II均采用金膜，所述多孔压电层I和多孔压电层II均采用Cr镀层，压电基底采用Y方向切割36°旋转、X方向传播的LiTaO3晶体，经正面抛光、背面打毛处理得到。本实用新型的射频标签式生物传感器的工作原理如下叉指换能器4将接收到的信号转换为表面波信号，反射栅的作用就是将换能器接收到的信号沿原路径反射回去，信号在此过程中产生一定的损耗，表面波信号在压电晶体中传播遇到反射栅后一部分能量返回到叉指换能器，表面波信号再次通过叉指换能器转换为电磁信号发射到空间中。通过在信号的传输路径上布置几个或者多个反射栅实现编码进行身份辨识的功能，同时还具备完全无源工作的功能。如图2所示，反射栅的反射信号是重点检测的信号，该信号共有3个，分别在tl，t2，t3时刻反射回来，t0是发射信号，tl作为起始位置起到参考的作用，Atl=t2-tl、At2=t3_t2。在真空或空气中，At= Atl-A t2基本上为一恒定值，在环境温度发生变化的时候，图中的Dl和D2会同时变化，这样，Atl和A t2的差值会基本保持不变。因此，两个区域的非特异性反应基本可以抵消掉。当检测表面的边界条件发生变化时，At2就会发生改变，其差值就是本实用新型所要检测的信号。具体试验举例—、所需试剂及仪器 I.试剂去离子水(自制)，PBS 缓冲液:含 lmmol/L EDTA, 20 mM Na+，pH 6. 6 (自行配制)。piranha液自行配制，按30% H2O2 :浓H2S04=1 3的比例配制。2.仪器包括R3767CG型网络分析仪，日本ADVANTEST公司；GPIB仪器控制卡,美国Agilent公司；恒温水浴箱上海跃进医疗器械厂；数字玻璃电极式pH计美国Orion公司；电子天平日本 Shimadzu Corporation Kyoto 公司；Millipore SA67120去离子水制备系统法国Millipore公司；漩涡混合器江苏康健医疗用品有限公司。二、实验方法I.钽酸锂(LiTaO3)晶振金膜表面的预处理在金膜表面滴加少许piranha (30%H202 H2S04=1 :3)，浸泡IOmin后，超纯水反复清洗，再分别用IM的NaOH和IM HCl浸泡lOmin，超纯水反复清洗，氮气吹干备用。2.双通道RFID传感器稳定性检测在室温20°C时，将制备好的漏声表面波传感器以同轴电缆线联入网络分析仪测试系统，检测两路谐振器的插入损耗。将两路谐振器的插入损耗调整至最小。3.双通道RFID传感器对HPV实时检测实验传感器在空气中稳定30 min后，检测和参比两个通道分别加入pH6.6的20mmol/L Na+ PBS溶液20 yl，稳定30 min。计算机自动采集记录两通道的延迟线变化数据。三、试验结果如图3所示，传感器在气相或液相中十分稳定，其相位变化只有±0. 2度，说明传感器的双通道振荡电路在液相中起振非常容易，换能器发出的漏声表面波信号受外界环境的影响较�。谄嗪鸵合嘀械奈榷ㄐ约耙恢滦跃虾�。最后说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离 本技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。
权利要求1.射频标签式生物传感器，其特征在于所述传感器包括压电基底，所述压电基底上依次并排设置有叉指换能器、参比通道和检测通道，所述参比通道用于设置参比生物探针及PBS缓冲液，所述检测通道用于设置检测生物探针及待测物质； 所述压电基底上还设置有反射栅I、反射栅II和反射栅III，所述反射栅I设置在叉指换能器与参比通道之间，所述反射栅II设置在参比通道与检测通道之间，所述反射栅III以与反射栅II沿检测通道轴线对称的方式设置在检测通道的一侧。
2.根据权利要求I所述的射频标签式生物传感 器，其特征在于所述叉指换能器的叉指电极采用纯金材料利用真空镀膜及光蚀刻的方法镀制在压电晶体表面，再利用光刻技术在传感端刻出叉指电极图形而得到。
3.根据权利要求I或2所述的射频标签式生物传感器，其特征在于所述参比通道包括依次层叠固定在压电基底上的生物敏感层I和多孔压电层I，所述参比生物探针及PBS缓冲液设置在多孔压电层I上； 所述检测通道包括依次层叠固定在压电基底上的生物敏感层II和多孔压电层II，所述检测生物探针及待测物质设置在多孔压电层II上。
4.根据权利要求3所述的射频标签式生物传感器，其特征在于所述生物敏感层I和生物敏感层II均采用金膜。
5.根据权利要求I所述的射频标签式生物传感器，其特征在于所述多孔压电层I和多孔压电层II均采用Cr镀层。
6.根据权利要求I所述的射频标签式生物传感器，其特征在于所述压电基底采用Y方向切割36°旋转、X方向传播的LiTaO3晶体，经正面抛光、背面打毛处理得到。
专利摘要本实用新型公开了一种射频标签式生物传感器，包括压电基底，所述压电基底上依次并排设置有叉指换能器、参比通道和检测通道，所述参比通道用于设置参比生物探针及PBS缓冲液，所述检测通道用于设置检测生物探针及待测物质；压电基底上还设置有反射栅I、反射栅II和反射栅III，所述反射栅I设置在叉指换能器与参比通道之间，所述反射栅II设置在参比通道与检测通道之间，所述反射栅III以与反射栅II沿检测通道轴线对称的方式设置在检测通道的一侧。本实用新型的结构紧凑，体积小巧，同时测量精确，制作工艺难度大大降低，信号采集使用的仪器可采用指标相对较低、价格更加便宜的设备，减少了使用成本。
文档编号G01N33/48GK202533434SQ201220147000
公开日2012年11月14日 申请日期2012年4月10日 优先权日2012年4月10日
发明者府伟灵, 张立群, 王云霞, 陈鸣 申请人:中国人民解放军第三军医大学第一附属医院
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