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癌胚抗原传感器及其制作方法、癌胚抗原浓度检测方法技术

技术编号:20094203 阅读:40 留言:0更新日期:2019-01-15 12:53
本发明专利技术公开了一种癌胚抗原传感器,在压电材料上制作输入换能器和输出换能器构建声表面波传感器,并利用沉积在输入换能器和输出换能器之间的金膜来固定癌胚抗体,通过癌胚抗体实现癌胚抗原浓度检测。声表面波传感器的制作成本低廉,并结合癌胚抗体与抗原的特异性,实现癌胚抗原浓度的高精度检测。本发明专利技术的癌胚抗原传感器的制作方法,通过在压电材料层上制作输入换能器和输出换能器;再在输入换能器和输出换能器之间的压电材料上沉积金膜,最后在金膜上固定癌胚抗体;完成癌胚抗原传感器的制作。本发明专利技术的癌胚抗原浓度检测方法,利用癌胚抗原传感器实现癌胚抗原浓度检测,根据第一频率和第二频率之差与癌胚抗原浓度的常数对数之间的线性关系获取待测液体的癌胚抗原浓度。

Carcinoembryonic antigen sensor and its fabrication method and detection method of carcinoembryonic antigen concentration

The invention discloses a carcinoembryonic antigen sensor, which makes input transducer and output transducer on piezoelectric material to construct surface acoustic wave sensor, and fixes carcinoembryonic antigen by gold film deposited between input transducer and output transducer, and realizes carcinoembryonic antigen concentration detection by carcinoembryonic antibody. The cost of SAW sensor is low, and combined with the specificity of carcinoembryonic antibody and antigen, the high precision detection of carcinoembryonic antigen concentration can be realized. The preparation method of the carcinoembryonic antigen sensor of the present invention is to fabricate an input transducer and an output transducer on a piezoelectric material layer, deposit a gold film on the piezoelectric material between the input transducer and the output transducer, fix the carcinoembryonic antigen antibody on the gold film, and complete the fabrication of the carcinoembryonic antigen sensor. The carcinoembryonic antigen (CEA) concentration detection method of the invention realizes CEA concentration detection by using CEA sensor, and obtains the CEA concentration of the tested liquid according to the linear relationship between the difference between the first frequency and the second frequency and the constant logarithm of CEA concentration.

【技术实现步骤摘要】
癌胚抗原传感器及其制作方法、癌胚抗原浓度检测方法
本专利技术涉及传感器领域,尤其是一种癌胚抗原传感器及其制作方法、癌胚抗原浓度检测方法。
技术介绍
声表面波传感器是一种MEMS器件,具有低成本、较高的灵敏度、实时检测、液体环境检测等优点。声表面波传感器的表面能产生高频、微纳米级别幅度的振动,当液体中的大分子或者颗粒沉积在器件表面时会对上述高频的振动产生干扰,通过测量这种干扰,最后得知大分子或者颗粒在液体中的含量。癌胚抗原是一个广谱性肿瘤标志物,它能向人们反映出多种肿瘤的存在。当患者有大肠癌、乳腺癌和肺癌等癌症时,癌胚抗原在人体内的含量会明显升高。因此,检测这种肿瘤标志物能对患者的早期诊断、疗效判断、病情发展、监测和预后估计提供有效的帮助。但是对于癌胚抗原含量很低的待测液体,现有的检测设备较难低成本、高精度地完成检测,现有的检测设备的灵敏度无法支持检测。
技术实现思路
本专利技术旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此,本专利技术的一个目的是提供一种高灵敏度、成本低的癌胚抗原传感器及其制作方法、癌胚抗原浓度检测方法。本专利技术所采用的技术方案是:一种癌胚抗原传感器,包括衬底,所述癌胚抗原传感器还包括设置在所述衬底上的压电材料层、设置在所述压电材料层的表面上的输入换能器和输出换能器、设置在所述输入换能器和所述输出换能器之间的金膜、以及固定在所述金膜上的癌胚抗体,所述输入换能器用于将输入的射频电信号激发成声表面波,所述输出换能器用于将接收的声表面波转换为射频电信号并进行输出。进一步地,所述输入换能器和/或输出换能器为叉指换能器。进一步地,所述叉指换能器具有20-80200对叉指电极对。进一步地,所述叉指换能器的叉指宽度范围和指条间距范围为1-50微米。进一步地,所述衬底和/或压电材料层为压电单晶或压电薄膜。进一步地,所述金膜的厚度范围为100nm-200nm。本专利技术所采用的另一技术方案是:一种癌胚抗原传感器的制作方法,应用于所述的一种癌胚抗原传感器,包括以下步骤:在压电材料层上制作输入换能器和输出换能器;在所述压电材料层上制作金膜,所述金膜设置在所述输入换能器和所述输出换能器之间;在所述金膜上固定癌胚抗体。进一步地,利用物理气相沉积技术在所述压电材料层上制作所述金膜。进一步地,所述在所述金膜上固定癌胚抗体的方法包括:在所述金膜的表面添加巯基硅烷醇溶液进行反应;在所述金膜的表面添加半胱胺乙醇溶液进行反应;在所述金膜的表面添加癌胚抗体溶液进行反应以固定癌胚抗体。本专利技术所采用的另一技术方案是:一种应用所述的一种癌胚抗原传感器的癌胚抗原浓度检测方法,包括以下步骤:将未添加待测液体时的癌胚抗原传感器的中心频率设定第一频率;在固定有癌胚抗体的金膜上添加待测液体进行反应;反应完全后,获取所述癌胚抗原传感器的中心频率为第二频率。根据所述第一频率和所述第二频率的频率之差与癌胚抗原浓度的常数对数之间的线性关系获取所述待测液体的癌胚抗原浓度。本专利技术的有益效果是:本专利技术的癌胚抗原传感器,设置输入换能器和输出换能器构建声表面波传感器,声表面波传感器的制作成本低廉,并结合癌胚抗体与抗原的特异性,实现癌胚抗原浓度的高精度检测。本专利技术克服现有技术无法实现低浓度癌胚抗原浓度检测的缺陷,提高癌胚抗原浓度检测的灵敏度和检测下限。本专利技术的癌胚抗原传感器的制作方法,通过在压电材料层上制作输入换能器和输出换能器构建声表面波传感器;再在压电材料层上制作金膜,金膜设置在输入换能器和输出换能器之间;最后在金膜上固定癌胚抗体;完成癌胚抗原传感器的制作。本专利技术的癌胚抗原浓度检测方法,利用癌胚抗原传感器实现癌胚抗原浓度检测,将未添加待测液体时的癌胚抗原传感器的中心频率设定为第一频率,在固定有癌胚抗体的金膜上添加待测液体进行反应,反应完全后,获取癌胚抗原传感器的中心频率为第二频率,利用第一频率和第二频率的频率之差与癌胚抗原浓度的常数对数之间的线性关系获取所述待测液体的癌胚抗原浓度。附图说明下面结合附图对本专利技术的具体实施方式作进一步说明:图1是本专利技术中一种癌胚抗原传感器的一具体实施例立体示意图;图2是本专利技术中一种癌胚抗原传感器的金膜上固定的癌胚抗体和癌胚抗原的反应过程示意图;图3是根据本专利技术中一种微流控芯片的一个实施例的结构示意图;图4是根据本专利技术中一种微流控装置的一个实施例的结构示意图;图5是图4的透视图;图6是根据本专利技术中一种微流控装置的另一个实施例的结构示意图;图7是根据本专利技术中一种微流控装置的又一个实施例的结构示意图;图8是图7实施例的侧视图;图9是根据本专利技术中一种微流控装置的又一个实施例的结构示意图;图10是根据本专利技术中一种微流控装置的又一个实施例的结构示意图;图11是添加不同浓度的癌胚抗原溶液时对应的第一频率与第二频率之差随时间变化的关系图;图12是第一频率与第二频率之差与癌胚抗原浓度的常数对数一具体实施例线性关系图。具体实施方式需要说明的是,在不冲突的情况下,本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。一种癌胚抗原传感器,包括衬底,癌胚抗原传感器还包括设置在衬底上的压电材料层、设置在压电材料层的表面上的输入换能器和输出换能器、设置在输入换能器和输出换能器之间的金膜、以及固定在金膜上的癌胚抗体,输入换能器用于将输入的射频电信号激发成声表面波,输出换能器用于将接收的声表面波转换为射频电信号输出。其中,输入换能器和输出换能器及压电材料层构成声表面波传感器,由于传感器表面的质量负载效应能瞬间且显著地影响声表面波传感器的输出信号,利用声表面波传感器对表面敏感的特性,通过绑定在金膜表面上的癌胚抗体特异性吸附癌胚抗原,对传感器表面受扰程度进行探测,从而得知液体中所含癌胚抗原的浓度,克服现有技术无法实现低浓度癌胚抗原浓度检测的缺陷,以高灵敏度实时检测癌胚抗原的浓度,提高癌胚抗原浓度检测的灵敏度和检测下限。另外,由于声表面波传感器可利用成熟的MEMS技术进行大规模生产,因此,癌胚抗原传感器的制作成本低廉。作为技术方案的进一步改进,本实施例中,衬底和/或压电材料层为压电单晶(如石英、钽酸锂等)或压电薄膜(如ZnO、AlN等)。另外,金膜的厚度范围为100nm-200nm。输入换能器和/或输出换能器为叉指换能器。叉指换能器具有20-200对叉指电极对。叉指换能器的叉指宽度范围和指条间距范围为1-50微米。叉指换能器可以采用Al和Au等金属薄膜制成。在未输入待测液体时,癌胚抗原传感器的中心频率为第一频率,它由压电材料层的材料与叉指换能器的设计决定,对于同一个器件而言,它是一个固定值。作为技术方案的进一步改进,参考图1,图1是本专利技术中一种癌胚抗原传感器的一具体实施例立体示意图;本实施例中,采用36°-Y切钽酸锂作为压电材料层1,输入换能器2和输出换能器3设置在压电材料层1上,金膜4设置在输入换能器2和输出换能器3中间,输入换能器2和输出换能器3均为叉指换能器,金膜4上固定有癌胚抗体5,癌胚抗体5用于特异性吸附癌胚抗原6。接着,本专利技术还提供一种癌胚抗原传感器的制作方法,应用于上述的一种癌胚抗原传感器,包括以下步骤:在压电材料层上制作输入换能器和输出换能器;在压电材料层上制作金膜,金膜设置在输入换能器和输出换能器之间;在金膜上固定癌胚抗体。参考图1和图2,图2是本专利技术中一本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种癌胚抗原传感器,包括衬底,其特征在于,所述癌胚抗原传感器还包括设置在所述衬底上的压电材料层、设置在所述压电材料层的表面上的输入换能器和输出换能器、设置在所述输入换能器和所述输出换能器之间的金膜、以及固定在所述金膜上的癌胚抗体,所述输入换能器用于将输入的射频电信号激发成声表面波,所述输出换能器用于将接收的声表面波转换为射频电信号并进行输出。

【技术特征摘要】
1.一种癌胚抗原传感器,包括衬底,其特征在于,所述癌胚抗原传感器还包括设置在所述衬底上的压电材料层、设置在所述压电材料层的表面上的输入换能器和输出换能器、设置在所述输入换能器和所述输出换能器之间的金膜、以及固定在所述金膜上的癌胚抗体,所述输入换能器用于将输入的射频电信号激发成声表面波,所述输出换能器用于将接收的声表面波转换为射频电信号并进行输出。2.根据权利要求1所述的一种癌胚抗原传感器,其特征在于,所述输入换能器和/或输出换能器为叉指换能器。3.根据权利要求2所述的一种癌胚抗原传感器,其特征在于,所述叉指换能器具有20-200对叉指电极对。4.根据权利要求2所述的一种癌胚抗原传感器,其特征在于,所述叉指换能器的叉指宽度范围和指条间距范围为1-50微米。5.根据权利要求1至4任一项所述的一种癌胚抗原传感器,其特征在于,所述衬底和/或压电材料层为压电单晶或压电薄膜。6.根据权利要求1至4任一项所述的一种癌胚抗原传感器,其特征在于,所述金膜的厚度范围为100nm-200nm。7.一种癌胚抗原传感器的制作方法,其特征在于,应用于权利要求1...

【专利技术属性】
技术研发人员:罗景庭全傲杰范平付琛梁广兴郑壮豪张东平叶凡
申请(专利权)人:深圳大学
类型:发明
国别省市:广东,44

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