CN206479471U - 一种射频生物传感器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种射频生物传感器，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。本实用新型具有结构紧凑、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。

Description

一种射频生物传感器

技术领域

本实用新型属于测定液体试样的生物传感器技术领域，具体涉及一种射频生物传感器。

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的实用新型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，该实用新型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

本实用新型解决的技术问题是提供了一种射频生物传感器，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。

本实用新型为解决上述技术问题采用如下技术方案，一种射频生物传感器，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。

本实用新型与现有技术相比具有以下有益效果：

1、本实用新型结构紧凑、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；

4、采集信号电路的设计相对简单，制作工艺难度大大降低，具有与其它生物学设备集成为便携式微分析系统的潜质，并且造价成本低廉。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图；

图2是本实用新型中PDMS室的结构示意图；

图3是本实用新型中宽带同相混合环的结构示意图。

图中：1、宽带同相混合环，2、180°反相混合环，3、PDMS室，4、矢量网络分析仪，5、介质基板，6、参比石英玻璃管，7、参比金属探针，8、平衡端口，9、检测石英玻璃管，10、检测金属探针，11、H臂，12、E臂，13、匹配阻抗。

具体实施方式

以下通过实施例对本实用新型的上述内容做进一步详细说明，但不应该将此理解为本实用新型上述主题的范围仅限于以下的实施例，凡基于本实用新型上述内容实现的技术均属于本实用新型的范围。

如图1-2所示，一种射频生物传感器，包括宽带同相混合环1、180°反相混合环2、PDMS室3和矢量网络分析仪4，其中PDMS室3是由聚二甲基硅氧烷与介质基板5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6、设置于参比石英玻璃管6内的参比溶液及设置于参比石英玻璃管6上的参比金属探针7构成，参比金属探针7镶嵌于介质基板5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1及180°反相混合环2的平衡端口8相连，检测通道由检测石英玻璃管9、设置于检测石英玻璃管9内的检测溶液及设置于检测石英玻璃管9上的检测金属探针10构成，检测金属探针10镶嵌于介质基板5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1及180°反相混合环2的平衡端口8相连，宽带同相混合环1的H臂11及180°反相混合环2的E臂分别与矢量网络分析仪4相连，宽带同相混合环1的E臂12及180°反相混合环2的H臂分别与匹配阻抗13（50Ω）相连。图3中灰色部分为介质，其余部分为覆铜，所述宽带同相混合环1的两个平衡端口8具有相同的幅度及相同的相位，所述180°反相混合环2的两个平衡端口8具有相同的幅度及180°相差，所述参比金属探针7及检测金属探针10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。

本实用新型的工作原理如下：射频信号从图1中的B部分馈入，经宽带同相混合环1被均等分成两路信号，这两路信号分别经参比通道和检测通道到达180°反相混合环2，由于参比溶液和检测溶液不同，造成参比通道和检测通道中信号的吸收及反射不同，这些不同将被传感器捕捉进而实现检测溶液浓度及成分的鉴定。

本实用新型通过将射频信号入射到整个装置中，通过信号的反射实现被测溶液的精确测量。其测试装置具有结构紧凑、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。

以上实施例描述了本实用新型的基本原理、主要特征及优点，本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型原理的范围下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进均落入本实用新型保护的范围内。

Claims (4)

1.一种射频生物传感器，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。

2.根据权利要求1所述的射频生物传感器，其特征在于：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。

3.根据权利要求1所述的射频生物传感器，其特征在于：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。

4.根据权利要求1所述的射频生物传感器，其特征在于：所述参比溶液为血液、血清、血浆或唾液。