[發(fā)明專利]基于諧振式傳感器的生化檢測系統(tǒng)及檢測方法

在審

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• 申請日: 2020-01-07
• 公開（公告）號: CN111190022A
• 公開（公告）日: 2020-05-22
• 發(fā)明（設計）人: 王櫟皓;朱銀芳;趙俊元;李金潮;楊晉玲;楊富華
• 申請（專利權）人: 中國科學院半導體研究所
• 主分類號: G01N35/00
• 分類號: G01N35/00;G01N5/02;G01G3/16
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 吳夢圓

1.一種基于諧振式傳感器的生化檢測系統(tǒng)，其特征在于，包括傳感芯片組件、微流道及驅(qū)動組件、電路及檢測組件以及系統(tǒng)控制組件，其中：

傳感芯片組件，包括第一微流體腔和MEMS諧振式傳感器芯片，所述MEMS諧振式傳感器芯片的懸臂梁能夠吸附流經(jīng)所述第一微流體腔的待測物；

微流道及驅(qū)動組件，通過流體接口連接至所述傳感芯片組件，用于驅(qū)動含待測物的樣品液進入所述傳感芯片組件的第一微流體腔，對經(jīng)過所述第一微流體腔后流出的樣品液進行收集；

電路及檢測組件，通過電學接口連接至所述傳感芯片組件，用于接收所述傳感芯片組件的輸出信號，并對所述輸出信號進行處理，以獲取懸臂梁在吸附所述待測物前后的頻率變化來計算待測物的質(zhì)量；

系統(tǒng)控制組件，與所述生化檢測系統(tǒng)除系統(tǒng)控制組件外的其余組件通過電學接口連接，用于對所述除系統(tǒng)控制組件外的其余組件進行信號收發(fā)控制。

2.根據(jù)權利要求l所述的生化檢測系統(tǒng)，其特征在于，所述傳感芯片組件還包括第二微流體腔，位于所述第一微流體腔和微流道及驅(qū)動組件之間，在所述含待測物的樣品液進入所述傳感芯片組件的第一微流體腔之前，通過所述第二微流體腔對所述樣品液進行預處理。

3.根據(jù)權利要求2所述的生化檢測系統(tǒng)，其特征在于，所述第二微流體腔是由一頂蓋片和一芯片上流道疊加而形成，所述第一微流體腔是由所述芯片上流道、所述MEMS諧振式傳感器芯片和一芯片下流道疊加而形成。

4.根據(jù)權利要求3所述的生化檢測系統(tǒng)，其特征在于，所述傳感芯片組件還包括底蓋片、電學基板、驅(qū)動器件、溫控器件、封裝基體；其中：

底蓋片，位于所述芯片下流道的遠離所述芯片上流道的一側(cè)，用于將所述第一微流體腔及第二微流體腔與所述傳感芯片組件的其他部件相隔離；

電學基板，用于連接所述MEMS諧振式傳感器芯片和外圍電路；

驅(qū)動器件，用于驅(qū)動所述MEMS諧振式傳感器芯片的懸臂梁；

溫控器件，用于對所述MEMS諧振式傳感器芯片的工作溫度進行調(diào)整；

封裝基體，用于作為所述傳感芯片組件封裝形成芯片封裝體的基體。

5.根據(jù)權利要求1所述的生化檢測系統(tǒng)，其特征在于，所述微流道及驅(qū)動組件還用于驅(qū)動樣品液在所述第一微流體腔內(nèi)往返流動，使樣品液與MEMS諧振式傳感器芯片的懸臂梁充分反應，驅(qū)動一清洗液進入所述傳感芯片組件的第一微流體腔而進行清洗，以及在清洗后對所述傳感芯片組件的第一微流體腔進行干燥。

6.根據(jù)權利要求5所述的生化檢測系統(tǒng)，其特征在于，所述微流道及驅(qū)動組件包括至少一多通電磁閥、至少一儲液瓶、蠕動泵、真空泵、微流體管路以及管路接頭，其中：

儲液瓶，用于儲存所述清洗液或者自所述第一微流體腔流出的清洗液或樣品液；

蠕動泵，用于驅(qū)動樣品液或所述儲液瓶中的清洗液進入所述第一微流體腔，并經(jīng)所述第一微流體腔流出清洗液或樣品液至所述儲液瓶；

微流體管路，通過管路接頭對接而在所述儲液瓶和第一微流體腔之間形成樣品液或清洗液的流道；

真空泵，與所述流道連通，用于對所述流道和第一微流體腔進行干燥；

多通電磁閥，設置于所述微流體管路上，用于控制所述流道的通斷。

7.根據(jù)權利要求1所述的生化檢測系統(tǒng)，其特征在于，所述傳感芯片組件的輸出信號為正弦信號，所述電路及檢測組件對所述正弦信號進行放大、相位調(diào)制、波形調(diào)整、鎖相處理以及頻率計算，并反饋回所述傳感芯片組件，作為對所述MEMS諧振式傳感器芯片的懸臂梁的驅(qū)動信號，實現(xiàn)閉環(huán)控制。

8.根據(jù)權利要求1所述的生化檢測系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)控制組件包括微型處理器。