CN116953037A - 一种用于微纳机器人的无线微型传感器 - Google Patents
一种用于微纳机器人的无线微型传感器 Download PDFInfo
- Publication number
- CN116953037A CN116953037A CN202210418546.3A CN202210418546A CN116953037A CN 116953037 A CN116953037 A CN 116953037A CN 202210418546 A CN202210418546 A CN 202210418546A CN 116953037 A CN116953037 A CN 116953037A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- micro
- nano robot
- wireless
- sensor
- nano
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 238000000576 coating method Methods 0.000 claims abstract description 28
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 claims abstract description 25
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 17
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 claims abstract description 15
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims abstract description 15
- 239000003550 marker Substances 0.000 claims abstract description 13
- 239000000090 biomarker Substances 0.000 claims abstract description 3
- 229920002120 photoresistant polymer Polymers 0.000 claims description 16
- 238000000151 deposition Methods 0.000 claims description 12
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 11
- CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N Acetone Chemical compound CC(C)=O CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- 238000004528 spin coating Methods 0.000 claims description 10
- 239000004020 conductor Substances 0.000 claims description 8
- 238000001020 plasma etching Methods 0.000 claims description 6
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims description 5
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 claims description 5
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims description 4
- 238000001727 in vivo Methods 0.000 claims description 3
- 230000006698 induction Effects 0.000 claims description 3
- 238000002791 soaking Methods 0.000 claims description 3
- 239000003989 dielectric material Substances 0.000 claims description 2
- 238000000338 in vitro Methods 0.000 claims description 2
- 238000012546 transfer Methods 0.000 claims description 2
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 claims 1
- 230000005284 excitation Effects 0.000 claims 1
- 238000012805 post-processing Methods 0.000 claims 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 abstract description 8
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 abstract description 2
- 238000005259 measurement Methods 0.000 abstract description 2
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 13
- 229910052814 silicon oxide Inorganic materials 0.000 description 13
- 239000010931 gold Substances 0.000 description 12
- 201000010099 disease Diseases 0.000 description 6
- 208000037265 diseases, disorders, signs and symptoms Diseases 0.000 description 6
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 description 6
- 229910000449 hafnium oxide Inorganic materials 0.000 description 6
- WIHZLLGSGQNAGK-UHFFFAOYSA-N hafnium(4+);oxygen(2-) Chemical compound [O-2].[O-2].[Hf+4] WIHZLLGSGQNAGK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 5
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 5
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 208000027418 Wounds and injury Diseases 0.000 description 4
- 208000014674 injury Diseases 0.000 description 4
- 230000003902 lesion Effects 0.000 description 4
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 4
- BHPQYMZQTOCNFJ-UHFFFAOYSA-N Calcium cation Chemical compound [Ca+2] BHPQYMZQTOCNFJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- NPYPAHLBTDXSSS-UHFFFAOYSA-N Potassium ion Chemical compound [K+] NPYPAHLBTDXSSS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000005856 abnormality Effects 0.000 description 3
- 238000001574 biopsy Methods 0.000 description 3
- 210000004369 blood Anatomy 0.000 description 3
- 239000008280 blood Substances 0.000 description 3
- 229910001424 calcium ion Inorganic materials 0.000 description 3
- 210000004027 cell Anatomy 0.000 description 3
- 229910001414 potassium ion Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 description 2
- 229910021641 deionized water Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 238000011010 flushing procedure Methods 0.000 description 2
- GPRLSGONYQIRFK-UHFFFAOYSA-N hydron Chemical compound [H+] GPRLSGONYQIRFK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 description 2
- NOESYZHRGYRDHS-UHFFFAOYSA-N insulin Chemical compound N1C(=O)C(NC(=O)C(CCC(N)=O)NC(=O)C(CCC(O)=O)NC(=O)C(C(C)C)NC(=O)C(NC(=O)CN)C(C)CC)CSSCC(C(NC(CO)C(=O)NC(CC(C)C)C(=O)NC(CC=2C=CC(O)=CC=2)C(=O)NC(CCC(N)=O)C(=O)NC(CC(C)C)C(=O)NC(CCC(O)=O)C(=O)NC(CC(N)=O)C(=O)NC(CC=2C=CC(O)=CC=2)C(=O)NC(CSSCC(NC(=O)C(C(C)C)NC(=O)C(CC(C)C)NC(=O)C(CC=2C=CC(O)=CC=2)NC(=O)C(CC(C)C)NC(=O)C(C)NC(=O)C(CCC(O)=O)NC(=O)C(C(C)C)NC(=O)C(CC(C)C)NC(=O)C(CC=2NC=NC=2)NC(=O)C(CO)NC(=O)CNC2=O)C(=O)NCC(=O)NC(CCC(O)=O)C(=O)NC(CCCNC(N)=N)C(=O)NCC(=O)NC(CC=3C=CC=CC=3)C(=O)NC(CC=3C=CC=CC=3)C(=O)NC(CC=3C=CC(O)=CC=3)C(=O)NC(C(C)O)C(=O)N3C(CCC3)C(=O)NC(CCCCN)C(=O)NC(C)C(O)=O)C(=O)NC(CC(N)=O)C(O)=O)=O)NC(=O)C(C(C)CC)NC(=O)C(CO)NC(=O)C(C(C)O)NC(=O)C1CSSCC2NC(=O)C(CC(C)C)NC(=O)C(NC(=O)C(CCC(N)=O)NC(=O)C(CC(N)=O)NC(=O)C(NC(=O)C(N)CC=1C=CC=CC=1)C(C)C)CC1=CN=CN1 NOESYZHRGYRDHS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000000523 sample Substances 0.000 description 2
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- WQZGKKKJIJFFOK-GASJEMHNSA-N Glucose Natural products OC[C@H]1OC(O)[C@H](O)[C@@H](O)[C@@H]1O WQZGKKKJIJFFOK-GASJEMHNSA-N 0.000 description 1
- 102000004877 Insulin Human genes 0.000 description 1
- 108090001061 Insulin Proteins 0.000 description 1
- 206010028980 Neoplasm Diseases 0.000 description 1
- BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N Silver Chemical compound [Ag] BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000002159 abnormal effect Effects 0.000 description 1
- WQZGKKKJIJFFOK-VFUOTHLCSA-N beta-D-glucose Chemical compound OC[C@H]1O[C@@H](O)[C@H](O)[C@@H](O)[C@@H]1O WQZGKKKJIJFFOK-VFUOTHLCSA-N 0.000 description 1
- 210000000601 blood cell Anatomy 0.000 description 1
- 210000004556 brain Anatomy 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 206010012601 diabetes mellitus Diseases 0.000 description 1
- 238000003745 diagnosis Methods 0.000 description 1
- 239000012895 dilution Substances 0.000 description 1
- 238000010790 dilution Methods 0.000 description 1
- 238000013399 early diagnosis Methods 0.000 description 1
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 description 1
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 1
- 239000008103 glucose Substances 0.000 description 1
- 239000003292 glue Substances 0.000 description 1
- 238000011065 in-situ storage Methods 0.000 description 1
- 208000015181 infectious disease Diseases 0.000 description 1
- 229940125396 insulin Drugs 0.000 description 1
- 238000009533 lab test Methods 0.000 description 1
- 230000004060 metabolic process Effects 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 238000010827 pathological analysis Methods 0.000 description 1
- 230000001575 pathological effect Effects 0.000 description 1
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 1
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004332 silver Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
- G01N27/02—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance
- G01N27/22—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance by investigating capacitance
- G01N27/221—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance by investigating capacitance by investigating the dielectric properties
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B90/00—Instruments, implements or accessories specially adapted for surgery or diagnosis and not covered by any of the groups A61B1/00 - A61B50/00, e.g. for luxation treatment or for protecting wound edges
- A61B90/39—Markers, e.g. radio-opaque or breast lesions markers
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
- B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
- B25J7/00—Micromanipulators
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
- G01N27/02—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance
- G01N27/22—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance by investigating capacitance
- G01N27/226—Construction of measuring vessels; Electrodes therefor
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B90/00—Instruments, implements or accessories specially adapted for surgery or diagnosis and not covered by any of the groups A61B1/00 - A61B50/00, e.g. for luxation treatment or for protecting wound edges
- A61B90/39—Markers, e.g. radio-opaque or breast lesions markers
- A61B2090/3954—Markers, e.g. radio-opaque or breast lesions markers magnetic, e.g. NMR or MRI
Landscapes
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Pathology (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- Surgery (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Immunology (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
- Oral & Maxillofacial Surgery (AREA)
- Biomedical Technology (AREA)
- Heart & Thoracic Surgery (AREA)
- Medical Informatics (AREA)
- Molecular Biology (AREA)
- Animal Behavior & Ethology (AREA)
- Public Health (AREA)
- Veterinary Medicine (AREA)
- Robotics (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Measurement Of The Respiration, Hearing Ability, Form, And Blood Characteristics Of Living Organisms (AREA)
Abstract
本发明公开了一种用于微纳机器人的无线微型传感器，可以实现体内外的生物标志物检测；主要结构包括微纳机器人载体、下层导电层、中间的介电层、上层的微米级的微型线圈和叉指电极电容、可以与标志物特异性结合的功能化涂层；所述的微型线圈和叉指电极电容通过介电层的过孔与下层的导电层形成闭合回路实现无线传感；本发明的有益效果为：本发明所述的用于微纳机器人的无线微型传感器加工过程简单而且尺寸小，可以方便的与现有的微纳机器人载体结合实现移动式的传感平台；置于顶层的不同的功能化涂层可以实现多种标志物的特异性测量；因此本发明所述的用于微纳机器人的无线微型传感器在未来的医学检测领域具有很好的应用潜力和广泛的应用价值。
Description
技术领域
本发明属于医学检测、纳米科学领域，具体涉及一种可用于微纳机器人体内外标志物检测的无线微型传感器。
背景技术
人体内的各种标志物一直以来都受到医疗人员的关注，因为这些变化通常可以反映出人体内部的问题，用以辅助判断疾病的发生。疾病检测标志物非常多，例如各种血液电解质、糖尿病的血糖和胰岛素、发生感染时的各种血细胞、肿瘤标志物等。医疗人员对这些生化标志物的浓度进行检测，异常的浓度通常反应了疾病的发生。常用的方案或是将抽取的血液样本进一步处理得到相应标志物的浓度；或是利用医学影像观察带标记的生物探针与标志物结合产生的影像变化。除此之外，活检通过内镜、穿刺以及手术的方法将体内的疑似病变细胞取出进行病理诊断，而可植入式传感器以无线的方式将体内的标志物信号转换为电信号发送到外部的接受设备。
非常早期的病灶周围就会发生明显的标志物的异常，但是现存的医疗设备难以检查到这些早期的异常。实验室化验检查采取的样本中的生化标志物经过体内的代谢以及稀释变得稀少，发现异常时问题通常已经进展到一定阶段。对于医学影像检测的方式，受限于检测的精度，早期的疾病由于病灶范围小，难以在图像上反应出来，同时医学影像检测的标志物种类较少。活检拥有同样的问题，病灶小时难以取到病变细胞，同时采取的方式可能会对人体造成伤害，且对于一些特殊位置的病变，如大脑深处，现有的方法难以取到病变细胞进行活检。可植入式传感器只有当病情进行到一定程度才会成为医疗人员的选择，并且较大的尺寸在植入时可能对人体产生伤害，同时因为传感器需要长期处于人体内，排斥反应可能会对人体造成损伤。
发明内容
本申请的主要目的在于设计的微型传感器无需电池供电，制作过程简单，尺寸小，可以与微型机器人进行集成来检测体内的各种标志物浓度，达到早期诊断的目标。除此之外，可以与基于磁场成像导航的微纳机器人集成，在微纳机器人运动的同时进行传感，实现全身各处的标志物检测。检测方法对早期疾病诊断灵敏度更高，而且可以检测的范围更广，对人体的伤害更小。
为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种用于微纳机器人的无线微型传感器，可以实现体内外的生物标志物检测，其特征在于，包括微纳机器人载体、下层导电层、中间的介电层、上层的微米级的微型线圈和叉指电极电容、特异性的功能化涂层；所述的微型线圈和叉指电极电容通过介电层的过孔与下层的导电层形成闭合回路，实现无线传感器，均设置于微纳机器人载体上。特异性的功能化涂层用于对周围环境的标志物进行选择，置于上层电极表面。
通过施加外部磁场，传感器回路会产生感应电流进而产生感应磁场，感应磁场(包括阻抗、相位)会被外部设备感知到。当特定标志物与传感器表面功能化涂层结合后，相应的介电常数以及介质损耗会出现改变，从而导致微型传感器的电容以及损耗出现变化，感应磁场的阻抗和相位也会随着改变，即感应磁场的阻抗和相位反应了特定标注物的浓度从而实现了无线的标志物检测。所设计器件微小的尺寸以及简易的结构为传感器与微纳机器人载体结合提供了可能，为实现无创的体内复杂部位的多种标志物的检测提供了基础。
本申请的第二方面，提供了一种用于微纳机器人的无线微型传感器的制备方法，包括以下步骤：
(1)在衬底上沉积或涂覆上导电材料作为下层导电层；
(2)在步骤(1)所得的具有导电层的衬底上沉积或涂覆上介电材料作为介电层；
(3)在步骤(2)所得的介电层上旋涂上光刻胶并利用紫外光学曝光和反应离子刻蚀技术处理获得过孔；
(4)在步骤(3)所得的具有过孔的介电层上旋涂光刻胶，并利用紫外光学曝光技术获得图案；然后在图案化的光刻胶上沉积导电材料并泡入丙酮中进行溶脱获得图案化的上层电极。
(5)在步骤(4)所得的上层电极上涂覆上可以与特异性标志物结合的功能化涂层。
上述一种用于微纳机器人的无线微型传感器的制备方法，作为一种优选的实施方案，步骤(1)中，所述衬底为与微纳加工工艺兼容的微纳机器人载体。
上述一种用于微纳机器人的无线微型传感器的制备方法，作为一种优选的实施方案，步骤(1)中，所述衬底为具有导电层的微纳机器人载体，例如掺杂硅片、金属片。
上述一种用于微纳机器人的无线微型传感器的制备方法，作为一种优选的实施方案，步骤(5)中，所述功能化涂层的介电常数较低，并且与标志物结合后的介电常数变化明显。
本发明的有益效果为：本发明所述的用于微纳机器人的无线微型传感器加工过程简单而且尺寸小，可以方便的与现有的微纳机器人载体结合实现移动式的传感平台。微小的尺寸可以让整个器件在外部控制下进入到各种狭窄复杂的地方进行无线的传感检测，不会造成附加的伤害。
本发明所述的用于微纳机器人的无线微型传感器采用不同的功能化涂层可以实现多种标志物的特异性测量。同时由于病灶周围的标志物的浓度更高，所以将器件以无创的方式送到病灶周围实现原位的传感对于早期的疾病发现有重要的意义。
本发明所述的用于微纳机器人的无线微型传感器与基于磁场进行成像的设备(如MRI和MPI)进行合作，可以改变图像的局部信号实现传感，达到导航的同时进行传感的目的，减少了外部设备，并且可以增强导航定位的信号。
本发明所述的用于微纳机器人的无线微型传感器采用现有的半导体加工工艺，即本发明所述的用于微纳机器人的无线微型传感器可以大批量制备并且性能稳定，具有很好的应用潜力和广泛的应用价值。
附图说明
图1为本发明所述用于微纳机器人的无线微型传感器总体结构示意图；
图2为本发明所述用于微纳机器人的无线微型传感器的上层电极示意图；
图中：1、微纳机器人载体；2、下层导电层；3、中间介电层；4、上层电极；5、功能化涂层；6、过孔；7、传感器线圈；8、叉指电极。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面将结合案例对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护的范围。
实施例1
一种用于微纳机器人的无线微型传感器，包括与半导体加工工艺兼容的绝缘微纳机器人载体(本实例采用氧化硅片)、下层金电极、氧化硅中间介电层、上层图案化金电极组成的微米级的微型线圈和叉指电极电容；所述的微型线圈和叉指电极电容通过氧化硅中间介电层的过孔与下层的金电极形成闭合回路，实现无线传感，均设置于微纳机器人载体上。
本发明实例1采用氢离子选择性涂层对周围环境的酸碱度进行检测。
本发明实施例1所述用于微纳机器人的无线微型传感器的结构图，如图1和图2所示。
实施例1所述用于微纳机器人的无线微型传感器的制备方法，包括如下步骤：
(1)在微纳机器人载体上沉积15nm Au作为下层导电层；
(2)在步骤(1)所得的具有15nm Au层的载底上沉积200nm氧化硅作为介电层；
(3)在步骤(2)所得的氧化硅层上旋涂上光刻胶并利用紫外光学曝光和反应离子刻蚀技术处理获得过孔；
(4)在步骤(3)所得的具有过孔的氧化硅层上旋涂光刻胶，并利用紫外光学曝光技术获得图案；然后在图案化的光刻胶上沉积300nm的Au并泡入丙酮中进行溶脱获得图案化的上层电极。
(5)在步骤(4)所得的上层电极上涂覆上氢离子选择性涂层。
实施例2
一种用于微纳机器人的无线微型传感器，包括与半导体加工工艺兼容的具有导电层的微纳机器人载体(本实例采用P掺杂的覆盖有100nm氧化层的导电硅片，电阻率小于0.02Ωcm)、上层图案化银电极组成的微米级的微型线圈和叉指电极电容；所述的微型线圈和叉指电极电容通过100nm氧化层的过孔与下层的导电硅形成闭合回路，实现无线传感，均设置于微纳机器人载体上。
本发明实例2采用钾离子选择性涂层对周围环境的钾离子浓度进行检测。
实施例2所述用于微纳机器人的无线微型传感器的制备方法，包括如下步骤：
(1)在覆盖有氧化层的导电硅片上旋涂上光刻胶并利用紫外光学曝光和反应离子刻蚀技术处理获得过孔；反应离子刻蚀采用的气体是CF4和O2，刻蚀深度为150nm。
(2)在步骤(1)所得的具有过孔的氧化硅层上旋涂光刻胶，并利用紫外光学曝光技术获得图案；然后在图案化的光刻胶上沉积300nm的Ag并泡入丙酮中进行溶脱获得图案化的上层电极。
(3)在步骤(2)所得的上层电极上涂覆上钾离子选择性涂层。
实施例3
一种用于微纳机器人的无线微型传感器，包括不与半导体加工工艺兼容的微纳机器人载体(本实例采用SU8型光刻胶)、下层金电极、氧化铪中间介电层、上层图案化金电极组成的微米级的微型线圈和叉指电极电容；所述的微型线圈和叉指电极电容通过氧化铪介电层的过孔与下层的金电极形成闭合回路，实现无线传感，均置于微纳机器人载体上。
本发明实例3采用钙离子选择性涂层对周围环境的钙离子浓度进行检测。
实施例3所述用于微纳机器人的无线微型传感器的制备方法，包括如下步骤：
(1)在氧化硅衬底上沉积100nm Al作为牺牲层；
(2)在牺牲层上沉积15nm的Au作为下层导电层；
(3)在步骤(2)所得的具有15nm Au层的衬底上沉积20nm氧化铪作为介电层；
(4)在步骤(3)所得的氧化铪层上旋涂上光刻胶并利用紫外光学曝光和反应离子刻蚀技术处理获得过孔；
(5)在步骤(4)所得的具有过孔的氧化铪层上旋涂光刻胶，并利用紫外光学曝光技术获得图案；然后在图案化的光刻胶上沉积300nm的Au并泡入丙酮中进行溶脱获得图案化的上层电极。
(6)在步骤(5)所得的上层电极上沉积1μm的氧化硅作为转移保护层。
(7)将步骤(6)所得的器件泡入KOH溶液中静置，待牺牲层Al腐蚀完全，附有器件的氧化硅薄膜悬浮于溶液中，用去离子水进行多次冲洗后利用SU8胶的微纳机器人载体将溶液中的氧化硅捞起，然后利用HF去除氧化硅层，之后利用去离子水多次冲洗。
(8)在步骤(7)所得的器件上涂覆钙离子选择层。
Claims (7)
1.一种用于微纳机器人的无线微型传感器，可以实现体内外的生物标志物检测，其特征在于，包括微纳机器人载体、下层导电层、中间的介电层、上层的微米级的微型线圈和叉指电极电容、特异性的功能化涂层；
所述的微型线圈和叉指电极电容通过介电层的过孔与下层的导电层形成闭合回路实现无线传感，均置于微纳机器人载体上。特异性的功能化涂层用于对周围环境的标志物进行选择，置于上层电极表面。
所述的用于微纳机器人的无线微型传感器的原理是通过接受外部的磁场激励，产生包含传感信号的感应磁场；不同传感信号下变化的感应磁场可以被外部线圈接收读取，通过后处理从而得到传感器的测量参数，实现了传感信号的无线传输。
2.根据权利要求1所述用于微纳机器人的无线微型传感器，其特征在于，所述的微纳机器人载体为各种具有平面或小弧度曲面的微纳机器人。
3.根据权利要求2所述用于微纳机器人的无线微型传感器，其特征在于，所述的无线传感器可以直接在微纳机器人载体上加工或者通过转移的办法与微纳机器人结合。
4.根据权利要求3所述用于微纳机器人的无线微型传感器，其特征在于，微米级尺寸的微型线圈、叉指电极电容。
5.根据权利要求4所述用于微纳机器人的无线微型传感器，其特征在于，特异性的功能化涂层可以和特定的标志物结合改变其电学性能。
6.权利要求1-5之一所述用于微纳机器人的无线微型传感器的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)在衬底上沉积或涂覆上导电材料作为下层导电层；
(2)在步骤(1)所得的具有导电层的衬底上沉积或涂覆上介电材料作为介电层；
(3)在步骤(2)所得的介电层上旋涂上光刻胶并利用紫外光学曝光和反应离子刻蚀技术处理获得过孔；
(4)在步骤(3)所得的具有过孔的介电层上旋涂光刻胶，并利用紫外光学曝光技术获得图案；然后在图案化的光刻胶上沉积导电材料并泡入丙酮中进行溶脱获得图案化的上层电极；
(5)在步骤(4)所得的上层电极上涂覆上可以与特异性标志物结合的功能化涂层。
7.权利要求6所述用于微纳机器人的无线微型传感器的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述衬底为表面覆盖有牺牲层的衬底或者与半导体工艺兼容的微纳机器人载体。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202210418546.3A CN116953037A (zh) | 2022-04-20 | 2022-04-20 | 一种用于微纳机器人的无线微型传感器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202210418546.3A CN116953037A (zh) | 2022-04-20 | 2022-04-20 | 一种用于微纳机器人的无线微型传感器 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN116953037A true CN116953037A (zh) | 2023-10-27 |
Family
ID=88459062
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202210418546.3A Pending CN116953037A (zh) | 2022-04-20 | 2022-04-20 | 一种用于微纳机器人的无线微型传感器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN116953037A (zh) |
-
2022
- 2022-04-20 CN CN202210418546.3A patent/CN116953037A/zh active Pending
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Yu et al. | Quantitative real-time detection of carcinoembryonic antigen (CEA) from pancreatic cyst fluid using 3-D surface molecular imprinting | |
| Vilela et al. | Flexible sensors for biomedical technology | |
| Dang et al. | Stretchable wireless system for sweat pH monitoring | |
| US20150276651A1 (en) | Analyte sensor and fabrication methods | |
| US11327041B2 (en) | pH sensing technique based on graphene electrodes | |
| CN102202575A (zh) | 刺血针分析物传感器和制造方法 | |
| Mirzajani et al. | An ultra-compact and wireless tag for battery-free sweat glucose monitoring | |
| Tian et al. | A high precision apparatus for intracellular thermal response at single-cell level | |
| Li et al. | Self-sensing intelligent microrobots for noninvasive and wireless monitoring systems | |
| CN116953037A (zh) | 一种用于微纳机器人的无线微型传感器 | |
| CN110057887A (zh) | 导电聚合物插层的金属氧化物混合凝胶的制备方法及其应用 | |
| US20230243773A1 (en) | Power Transfer-Based Flexible Sensing System for Smart Hydrogel Swelling State Readout | |
| US20080262740A1 (en) | Permittivity-based material sensor | |
| WO2020079533A1 (en) | Electrochemical lipidomics for cancer diagnosis | |
| Zhang et al. | Noninvasive glucose measurement by microwave biosensor with accuracy enhancement | |
| KR102025206B1 (ko) | 박막형 센서가 구비된 조직생검술용 바늘 및 그 제작 방법 | |
| CN112221010B (zh) | 一种采用金属辅助湿法刻蚀制备硅基微针的制备方法及其应用 | |
| KR102203279B1 (ko) | 플렉서블 pH 센서 케이블 및 이의 제조 방법 | |
| Jaiswal et al. | Highly sensitive on-skin flexible Sb2O3/Sb thin film pH sensor for real-time sweat sensing | |
| Mani et al. | Design and Fabrication of Single-Cell pH and Temperature Sensors using Minimally Invasive Microneedles | |
| Rai et al. | Drain current centric modality: instrumentation and evaluation of ISFET for monitoring myocardial ischemia like variations in pH and potassium ion concentration | |
| Zhao et al. | Wireless Ionic sensor on microrobots for Medical Application | |
| Hovhannisyan et al. | Investigation of Glucose Sensitivity of Porous Silicon | |
| CN113867006B (zh) | 一种基于γ-Fe2O3@NiO磁性氧化物纳米片的柔性多功能角膜接触镜 | |
| US20230404428A1 (en) | Bioimpedance sensor-integrated capsule for monitoring |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination |