[发明专利]基于微波贴片谐振器的葡萄糖定量测试传感器及制备方法

说明书

本发明公开一种基于微波贴片谐振器的葡萄糖定量测试传感器及制备方法，本方法制备的传感器解决了微波器件测量葡萄糖浓度时的不准确性问题，首先在半导体基板正面上制作贴片谐振器和共面波导馈线的样本贴片，然后在含有样本贴片基板的正面制作SU‑8光阻胶的围墙结构，或者在含有样本贴片基板的背面制作凹槽结构。本发明采用谐振频率和反射系数作为检测参数，实现了不超过一秒的检测反应时间、高灵敏度和可重复利用特性，克服了基于微波器件的生物传感器普遍存在的不能定量测试的弊端。

技术领域

本发明涉及一种基于微波贴片谐振器的葡萄糖定量测试传感器及制备方法。

背景技术

糖尿病是一种代谢性疾病，它的特征是患者的血糖长期高于标准值，全世界糖尿病患人数，1997年为1亿2,400万人，2014年全球估计有4.22亿成人患有糖尿病，由于糖尿病患病人数快速增加，而且其并发症会造成财务负担、生活品质下降，因此对于糖尿病的前期检测变得尤为重要。葡萄糖溶液作为常用的前期测试溶液，对其浓度的检测有着重要意义。目前常用的葡萄糖浓度的检测方法有三种：基于生物酶的化学方法；基于光学器件光学方法；基于微波器件的方法。微波器件检测葡萄糖浓度作为新兴的一种检测方法，越来越为人关注。由于葡萄糖溶液的浓度的值和其介电常数是成反比的，葡萄糖浓度越高，其介电常数越小，因此不同浓度的葡萄糖溶液与微波器件接触后，由于介电常数的不同，对微波器件的电磁场特性的影响也不同，使得微波器件的参数特性也随之发生变化，微波器件生物传感器正是通过检测微波器件测的参数特性，从而得到器件参数与葡萄糖浓度之间的线性关系，以此线性关系来计算葡萄糖的浓度。目前报道的可用于检测葡萄糖溶液的微波器件参数特性有等效电阻值、等效电容值、等效电感值、介电常数值、谐振频率、传输零点频率、反射系数、以及传输系数等，通过对这些参数的分析，研究人员可以分析并计算得出微波器件参数与葡萄糖浓度之间存在的线性关系，利用该线性关系来实现葡萄糖浓度检测的需求。

现有的生物酶检测方法往往需要较长的时间来使得生物酶与葡萄糖溶液进行充分的反应，进而得到测量结果，反应时间相对较长且生物酶不能重复利用，增大了测量成本。光学检测方法也同样需要一定的时间来稳定测量所需的溶液和仪器，反应时间较长。此外，光学测量方法的测量稳定性容易受到测量溶液的形状、厚度、密度等因素的影响，测量结果的准确性不能得到很好的保证。相比于上述两种测量方法，基于微波器件的生物传感器的方法具有灵敏度高、反应时间快、可重复利用等诸多优点，上述特性是目前生物传感器研究的重要方向之一。定量检测作为现阶段生物传感器研究的另一个热点方向，受到了越来越多的科研人员的关注。由于现有的葡萄糖溶液的检测技术往往受限于溶液的用量、形状、以及测试位置的影响，其结果的准确性和可靠性得不到保证，很大程度上限制了葡萄糖生物传感器的广泛应用。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提出了一种基于微波贴片谐振器的葡萄糖定量测试传感器及制备方法，本发明采用谐振频率和反射系数作为检测参数，实现了不超过一秒的检测反应时间、高灵敏度和可重复利用特性，克服了基于微波器件的生物传感器普遍存在的不能定量测试的弊端。

本发明所采用的技术如下：

一种基于微波贴片谐振器的葡萄糖定量测试传感器的制备方法，首先在半导体基板正面上制作贴片谐振器和共面波导馈线的样本贴片，然后在含有样本贴片基板的正面制作SU-8光阻胶的围墙结构，包括如下制作步骤：

步骤(1)基板表面进行亲水化处理；

步骤(2)应用等离子体对基板进行表面清洁处理；

步骤(3)在基板正面上使用SU-8光阻胶材料进行旋转涂胶，从而得到致密性高、无空洞结构、无分叶层的SU-8光刻胶层；