[發明專利]基于射頻技術的生物傳感器

有效

• 申請號: 201710082147.3
• 申請日: 2017-02-15
• 公開（公告）號: CN106770376B
• 公開（公告）日: 2023-04-07
• 發明（設計）人: 劉偉娜;胥磊;丹珍珍;劉長虹
• 申請（專利權）人: 河南師范大學
• 主分類號: G01N22/00
• 分類號: G01N22/00
• 代理公司: 新鄉市平原智匯知識產權代理事務所(普通合伙) 41139
• 代理人: 路寬

本發明公開了一種基于射頻技術的生物傳感器，PDMS室內橫向設置有兩個相互平行的參比通道和檢測通道，參比金屬探針鑲嵌于介質基板上并與兩端口共面波導傳輸線相連，該兩端口共面波導傳輸線的另一端分別與寬帶同相混合環及180°反相混合環的某一平衡端口相連，檢測金屬探針鑲嵌于介質基板上并與兩端口共面波導傳輸線相連，該兩端口共面波導傳輸線的另一端分別與寬帶同相混合環及180°反相混合環的另一平衡端口相連，寬帶同相混合環的H臂及180°反相混合環的E臂分別與矢量網絡分析儀相連，寬帶同相混合環的E臂及180°反相混合環的H臂分別與匹配阻抗相連。本發明具有結構緊湊、體積小巧、靈敏度高、設備成本低、易集成、免標記其能夠實時在線識別等優點。

技術領域

本發明屬于測定液體試樣的生物傳感器技術領域，具體涉及一種基于射頻技術的生物傳感器。

背景技術

生物傳感器是一種對生物物質敏感并將其濃度轉化為電信號的檢測儀器。主要是由傳感原件與生物分子的結合點，通過此結合點與液體中的生物樣本成分相互作用產生信號，并采用信號分析系統完成液體成分量及濃度的精確測定。為便于檢測，常由固定化的生物敏感材料作為識別元件，如蛋白質、核酸、碳水化合物等；傳統的信號分析系統常采用電磁波照射生物傳感器的換能器（如二極管、氧電極、壓電晶體等），并通過分析生物傳感器將在電磁波照射下產生輻射場，確定生物分子的存在與否。

射頻技術是一種通信技術，可通過無線電信號識別特定目標并給出相關數據。通過將射頻技術融入到生物傳感器的設計中，可以得到新型的成本低廉的傳感器，該傳感器還具有與其它設備統一集成為微型綜合分析系統的潛質。申請號為201410560201.7的發明專利首次將射頻識別技術與生物傳感器的設計聯系在一起，提出了一種射頻標簽式生物傳感器，該發明專利通過在傳輸路徑上布置多個反射柵實現編碼從而進行身份辨識。

發明內容

本發明解決的技術問題是提供了一種基于射頻技術的生物傳感器，該生物傳感器能夠以較高的靈敏度在射頻段實現液體成分/濃度的精確測定。

本發明為解決上述技術問題采用如下技術方案，基于射頻技術的生物傳感器，其特征在于包括寬帶同相混合環、180°反相混合環、PDMS室和矢量網絡分析儀，其中PDMS室是由聚二甲基硅氧烷與介質基板粘接而成的矩形腔室，該矩形腔室內橫向設置有兩個相互平行的參比通道和檢測通道，其中參比通道由參比石英玻璃管、設置于參比石英玻璃管內的參比溶液及設置于參比石英玻璃管上的參比金屬探針構成，參比金屬探針鑲嵌于介質基板上并與兩端口共面波導傳輸線相連，該兩端口共面波導傳輸線的另一端分別與寬帶同相混合環及180°反相混合環的某一平衡端口相連，檢測通道由檢測石英玻璃管、設置于檢測石英玻璃管內的檢測溶液及設置于檢測石英玻璃管上的檢測金屬探針構成，檢測金屬探針鑲嵌于介質基板上并與兩端口共面波導傳輸線相連，該兩端口共面波導傳輸線的另一端分別與寬帶同相混合環及180°反相混合環的另一平衡端口相連，寬帶同相混合環的H臂及180°反相混合環的E臂分別與矢量網絡分析儀相連，而寬帶同相混合環的E臂及180°反相混合環的H臂分別與匹配阻抗相連。

進一步優選，所述寬帶同相混合環的兩個平衡端口具有相同的幅度及相同的相位，所述180°反相混合環的兩個平衡端口具有相同的幅度及180°相差。

進一步優選，所述參比金屬探針及檢測金屬探針均為鉑電阻傳感器，該鉑電阻傳感器探頭的末端采用鍍金處理。

進一步優選，所述參比溶液為血液、血清、血漿或唾液。

本發明與現有技術相比具有以下有益效果：

1、本發明結構緊湊、體積小巧、易于集成、免標記且能夠實時在線識別；

2、通過參比溶液和檢測溶液對電磁波吸收及反射的不同進行信號捕捉，并實現檢測溶液身份的辨識，同時具有重復性；

3、所需的參比溶液和檢測溶液量較少，僅需納升量級，該生物傳感器適合在生物學及分子細胞學領域內工作，并且工作在射頻頻段，具有抗低頻干擾的能力；