[发明专利]基于射频技术的生物传感器

说明书

本发明公开了一种基于射频技术的生物传感器，PDMS室内横向设置有两个相互平行的参比通道和检测通道，参比金属探针镶嵌于介质基板上并与两端口共面波导传输线相连，该两端口共面波导传输线的另一端分别与宽带同相混合环及180°反相混合环的某一平衡端口相连，检测金属探针镶嵌于介质基板上并与两端口共面波导传输线相连，该两端口共面波导传输线的另一端分别与宽带同相混合环及180°反相混合环的另一平衡端口相连，宽带同相混合环的H臂及180°反相混合环的E臂分别与矢量网络分析仪相连，宽带同相混合环的E臂及180°反相混合环的H臂分别与匹配阻抗相连。本发明具有结构紧凑、体积小巧、灵敏度高、设备成本低、易集成、免标记其能够实时在线识别等优点。

技术领域

本发明属于测定液体试样的生物传感器技术领域，具体涉及一种基于射频技术的生物传感器。

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化为电信号的检测仪器。主要是由传感原件与生物分子的结合点，通过此结合点与液体中的生物样本成分相互作用产生信号，并采用信号分析系统完成液体成分量及浓度的精确测定。为便于检测，常由固定化的生物敏感材料作为识别元件，如蛋白质、核酸、碳水化合物等；传统的信号分析系统常采用电磁波照射生物传感器的换能器（如二极管、氧电极、压电晶体等），并通过分析生物传感器将在电磁波照射下产生辐射场，确定生物分子的存在与否。

射频技术是一种通信技术，可通过无线电信号识别特定目标并给出相关数据。通过将射频技术融入到生物传感器的设计中，可以得到新型的成本低廉的传感器，该传感器还具有与其它设备统一集成为微型综合分析系统的潜质。申请号为201410560201.7的发明专利首次将射频识别技术与生物传感器的设计联系在一起，提出了一种射频标签式生物传感器，该发明专利通过在传输路径上布置多个反射栅实现编码从而进行身份辨识。

发明内容

本发明解决的技术问题是提供了一种基于射频技术的生物传感器，该生物传感器能够以较高的灵敏度在射频段实现液体成分/浓度的精确测定。

本发明为解决上述技术问题采用如下技术方案，基于射频技术的生物传感器，其特征在于包括宽带同相混合环、180°反相混合环、PDMS室和矢量网络分析仪，其中PDMS室是由聚二甲基硅氧烷与介质基板粘接而成的矩形腔室，该矩形腔室内横向设置有两个相互平行的参比通道和检测通道，其中参比通道由参比石英玻璃管、设置于参比石英玻璃管内的参比溶液及设置于参比石英玻璃管上的参比金属探针构成，参比金属探针镶嵌于介质基板上并与两端口共面波导传输线相连，该两端口共面波导传输线的另一端分别与宽带同相混合环及180°反相混合环的某一平衡端口相连，检测通道由检测石英玻璃管、设置于检测石英玻璃管内的检测溶液及设置于检测石英玻璃管上的检测金属探针构成，检测金属探针镶嵌于介质基板上并与两端口共面波导传输线相连，该两端口共面波导传输线的另一端分别与宽带同相混合环及180°反相混合环的另一平衡端口相连，宽带同相混合环的H臂及180°反相混合环的E臂分别与矢量网络分析仪相连，而宽带同相混合环的E臂及180°反相混合环的H臂分别与匹配阻抗相连。

进一步优选，所述宽带同相混合环的两个平衡端口具有相同的幅度及相同的相位，所述180°反相混合环的两个平衡端口具有相同的幅度及180°相差。

进一步优选，所述参比金属探针及检测金属探针均为铂电阻传感器，该铂电阻传感器探头的末端采用镀金处理。

进一步优选，所述参比溶液为血液、血清、血浆或唾液。

本发明与现有技术相比具有以下有益效果：

1、本发明结构紧凑、体积小巧、易于集成、免标记且能够实时在线识别；

2、通过参比溶液和检测溶液对电磁波吸收及反射的不同进行信号捕捉，并实现检测溶液身份的辨识，同时具有重复性；

3、所需的参比溶液和检测溶液量较少，仅需纳升量级，该生物传感器适合在生物学及分子细胞学领域内工作，并且工作在射频频段，具有抗低频干扰的能力；