[發明專利]一種無線微流控傳感器

在審

• 申請號: 201811068134.1
• 申請日: 2018-09-13
• 公開（公告）號: CN109374690A
• 公開（公告）日: 2019-02-22
• 發明（設計）人: 馬名生;梁永源;劉志甫;李永祥
• 申請（專利權）人: 中國科學院上海硅酸鹽研究所
• 主分類號: G01N27/22
• 分類號: G01N27/22
• 代理公司: 上海瀚橋專利代理事務所(普通合伙) 31261
• 代理人: 曹芳玲;鄭優麗

本發明涉及一種無線微流控傳感器，包括承載體、至少一對由上電極和下電極組成的電極對，以及兩端能分別與上電極和下電極電連接的電感線圈，其中所述承載體內且在上電極和下電極之間還設置有用于容納待測液體的微流道結構。

技術領域

本發明涉及一種無線微流控傳感器，屬于傳感器研究領域。

背景技術

微流控技術是指在幾十到幾百微米管道內操控流體的技術。微流控技術在即時診斷、細胞分析、生物傳感、藥物代謝、環境檢測等領域都有重要應用。作為微流控技術的一個重要應用領域，微流控傳感器的研究近年來受到了國內外學者的廣泛關注，成為一個涉及化學、流體物理、生物醫學、電子信息和新材料等多學科交叉的前沿研究領域。由于現有的微流控傳感器的檢測結果仍普遍采用光探測法或化學分析法獲取，因此需要在制樣或測試過程中做熒光標記或化學修飾，且必須結合專業操作人員和昂貴的專業分析設備檢測，這已成為限制微流控生物傳感器大規模廣泛使用的主要瓶頸之一。隨著無線通信技術的快速發展，以及移動醫療和可穿戴設備的需求激增，無線化、集成化和智能化成為當前微流控傳感器的主要發展趨勢。因此，研究低成本、無標記、非侵入式、可快速便捷獲取檢測結果的無線微流控傳感器具有重要意義。

基于電感-電容(LC)諧振的LC無線傳感器以其工藝簡單、載體靈活、價格低廉等優點獲得了廣泛的研究，LC無線壓力、溫度、濕度、氣體傳感器等都已被相繼研究報道，尤其在人體健康監測、可穿戴設備、食品智能包裝以及手機用氣體檢測等方面的一系列最新應用研究成果引起了無線傳感器研究領域的極大關注，這也顯示了LC無線傳感器廣闊的應用前景。另一方面，現有的微流控技術在微流通道構建方面大都基于有機高聚物基板材料，如聚二甲基硅烷(PDMS)，聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)，聚碳酸酯(PC)等。雖然有機高聚物材料具有柔性、透明、成本低和可加工性好的優點，但其熱穩定性相對較差，不適于高溫、高壓或腐蝕的檢測環境，且有機高聚物有可能與微流體溶劑發生化學反應導致微流通道的溶脹和變形等。

低溫共燒陶瓷(Low Temperature Co-fired Ceramics,LTCC)具有陶瓷和玻璃等無機非金屬材料固有的高熔點、高強度、化學惰性、耐腐蝕等優點，在高溫、高壓、腐蝕等極端的化學反應和測試條件應用中具有無可比擬的優勢。LTCC技術集合了粉體制備、流延、燒結等先進陶瓷工藝技術以及元器件設計與電磁場模擬、打孔、印刷、疊片等電子元器件制造技術，其獨特的多層陶瓷工藝，易于構建空腔和微流通道等三維結構，同時，通過多層陶瓷材料與金、銀或銅等高電導率的電極材料在900℃以下共燒可以得到電感、電容、濾波器、功分器等無源元器件，也可把這些無源元器件連同IC芯片、天線、傳感器、驅動器、加熱器、光學探頭等集成到LTCC陶瓷基板上，進而實現整個系統的微型化和多功能集成化。因此，LTCC有望成為面向無線微流控傳感器應用的理想載體。值得注意的是，目前尚未有基于LTCC技術的無線微流控傳感器的研究報道。

發明內容

針對現有微流控傳感器基板材料化學穩定性差，檢測信號和分析方式復雜等問題，本發明的目的在于提供一種無線微流控傳感器。

本發明提供了一種無線微流控傳感器，包括承載體、至少一對由上電極和下電極組成的電極對，以及兩端能分別與上電極和下電極電連接的電感線圈，其中所述承載體內且在上電極和下電極之間還設置有用于容納待測液體的微流道結構。

本發明首次將LC諧振天線(其中，上電極、下電極以及至少一個連接在上電極和電極之間的電感線圈形成LC諧振天線)和微流道結構結合在一起，獲得了一種無線微流控傳感器。由于不同的流體種類和不同濃度的流體具有不同的介電常數，因而在微流道中具有不同的電容值進而呈現不同的LC諧振頻率，由此可利用微流道內流體介電常數變化引起LC天線諧振頻率變化的原理，實現對不同流體種類和濃度的無線檢測。

較佳地，所述微流道結構至少具有能貫穿至承載體表面的進口和出口。

較佳地，所述上電極和/或下電極平行設置且為平面狀，其中上電極設置在承載體的上表面，下電極設置在上電極下方且距離上電極規定距離。