[發明專利]一種用于葡萄糖檢測的傳感器及其制備與檢測方法、裝置

有效

• 申請號: 202010114943.2
• 申請日: 2020-02-25
• 公開（公告）號: CN111394236B
• 公開（公告）日: 2022-04-01
• 發明（設計）人: 孫琪真;李巖鵬;方芳;李良曄;楊留洋
• 申請（專利權）人: 華中科技大學
• 主分類號: C12M1/34
• 分類號: C12M1/34;C12M1/00;C12Q1/54;C12Q1/26;G01N21/45
• 代理公司: 華中科技大學專利中心 42201
• 代理人: 李智;孔娜

本發明公開了一種用于葡萄糖檢測的傳感器及其制備與檢測方法、裝置，傳感器包括：微流控通道覆蓋層、干涉結構、微流控通道；其中，所述干涉結構包括第一耦合器、參考臂、表面涂有葡萄糖氧化酶薄膜的傳感臂、第二耦合器；所述微流控通道覆蓋層包覆所述干涉結構，并分別在所述參考臂和所述傳感臂旁形成微流控通道；所述微流控通道用于存儲待測葡萄糖，以使所述待測葡萄糖與所述參考臂和所述傳感臂相接觸。通過改變傳感臂波導周圍介質的折射率，再基于光強變化得到葡萄糖的濃度。本發明提供的用于葡萄糖檢測的傳感器無需使用金屬薄膜材料，不易腐蝕，并且易于集成，成本低廉。

技術領域

本發明屬于光學生化傳感器設計領域，更具體地，涉及一種用于葡萄糖檢測的傳感器及其制備與檢測方法、裝置。

背景技術

血液中葡萄糖濃度的異常反應了人體的健康水平。血糖的異常升高會引起糖尿病等眾多疾病，并給心血管帶來負擔，威脅人體的生命安全。因此，血糖的準確檢測和控制是相關疾病診斷和治療的重要基礎。當前的血糖檢測傳感器以電化學傳感器為主流，此類傳感器容易受到電磁環境的干擾，并且其金屬電極容易被腐蝕，導致測量結果存在較大誤差。

光學檢測方式，以光波為信息載體，具有結構緊湊，靈敏度高，耐腐蝕，易集成等優點，成為近年來發展迅猛的生物傳感技術，受到了技術人員的持續關注。

在光學生化傳感研究的相關報道中，光纖光柵等波導干涉結構的應用是近些年的研究熱點。在中國發明專利CN201510579545中公開了一種基于傾斜光纖光柵的葡萄糖檢測裝置，該裝置直接在光纖光柵表面鍍金屬薄膜，通過檢測表面等離子體共振波峰的強度變化，實現對葡萄糖濃度的檢測。然而，該裝置依然存在一些問題，例如，金屬薄膜在測量過程中會被反應產生的過氧化氫腐蝕，影響傳感器的重復性和穩定性；同時，該裝置的使用需要起偏器、偏振控制器、濾波器等多種光學器件的配合，其集成化仍是一種挑戰，因此，限制了此種技術的推廣和應用。

發明內容

針對現有技術的缺陷和改進需求，本發明提供了一種用于葡萄糖檢測的傳感器及其制備與檢測方法、裝置，其目的在于現有的葡萄糖檢測裝置的金屬薄膜易腐蝕、不利于集成以及批量生產等問題。

為實現上述目的，按照本發明的一個方面，提供了一種用于葡萄糖檢測的傳感器，包括：微流控通道覆蓋層、干涉結構、微流控通道；

其中，所述干涉結構包括第一耦合器、參考臂、表面涂有葡萄糖氧化酶薄膜的傳感臂、第二耦合器；

所述微流控通道覆蓋層包覆所述干涉結構，并分別在所述參考臂和所述傳感臂旁形成微流控通道；

所述微流控通道用于存儲待測葡萄糖，以使所述待測葡萄糖與所述參考臂和所述傳感臂相接觸。

本發明另一方面提供了一種用于葡萄糖檢測的傳感器的制備方法，包括以下步驟：

S1、干涉結構的制備：在第一硅片上形成所述干涉結構的第一模型，并在包含所述第一模型的硅片上旋涂液體硅橡膠，得到所述第一模型的模具，將所述模具放置在涂有聚合物光波導材料的玻璃基片上，通過擠壓得到所述干涉結構；

S2、微流控通道覆蓋層的制備：在第二硅片上形成包含所述干涉結構和用于形成所述微流控通道的結構的第二模型，并在包含所述第二模型的硅片上旋涂液體硅橡膠，從而得到所述微流控通道覆蓋層；

S3、傳感器的制備：將所述微流控通道覆蓋層和所述干涉結構粘合。

進一步地，還包括：

傳感臂的制備：依次將氫氧化鈉溶液、含有APTES的酒精溶液、含有葡萄糖氧化酶的醋酸鈉溶液注入所述傳感臂旁的微流控通道中進行反應，從而得到表面涂有葡萄糖氧化酶薄膜的傳感臂。

進一步地，所述步驟S1包括：