组件式多功能传感器件制造技术

本发明专利技术公开了一种适合于大批量生产的组件式多功能传感器件，包括若干相同或不同的带有传感敏感材料的传感功能单元（１）、传感换能平台（２）、磁力发生装置（３），其特征是传感功能单元（１）安装在传感换能平台（２）上，磁力发生装置（３）位于传感换能平台（２）的下方；传感功能单元（１）的表面连接有传感敏感材料，其内部包裹有磁性颗粒（１０１）。本发明专利技术还同时公开了其大批量制备的方法。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种传感器及其制备方法，尤其是一种用于大批量同步检测生物、化学物质的传感器，具体地说是一种。
技术介绍
能够同时检测多种材料的多功能传感器件由于其体积小、信息量大、性能良好、使用方便、可靠性高，是生物、化学传感器件的发展方向，受到全世界科研工作者及传感器供应商的高度关注。目前，生物、化学材料多功能传感器件主要集中在阵列式传感芯片及微流体芯片上。阵列式传感芯片主要通过在某载体表面由点样、原位合成而制备传感敏感材料阵列后与样品反应后检测多种生物、化学物质。该方法存在的主要问题是扩散反应时间长、传感敏感材料间可能存在相互污染的问题及使用范围局限于核酸及蛋白材料而且点样法密度低，而原位合成技术成本高的问题。该方法的主要优点是通量大。微流体芯片也叫微流控芯片它通过微管道网络将整个化验室的功能包括采样、稀释、加试剂、反应、分离、检测等集成在可多次使用的微芯片上。微流体芯片的优点是适用范围广。但是其主要问题包括通量低、关键技术尚需开发等限制它的广泛应用。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种适合于大批量标准化生产的阵列式传感器件及其制备方法。本专利技术的技术方案是一种组件式多功能传感器件，包括若干相同或不同的带有传感敏感材料的传感功能单元1、传感换能平台2、磁力发生装置3，其特征是传感功能单元1安装在传感换能平台2上，磁力发生装置3位于传感换能平台2的下方；传感功能单元1的表面连接有传感敏感材料，其内部包裹有磁性颗粒。传感功能单元1呈不倒翁结构，所述的传感换能平台2上设有阵列式坑洞4，不倒翁结构的的传感功能单元1在磁力发生装置3的作用下定位于平面形传感换能平台2上或定位于带有阵列式坑洞4的传感换能平台2上的阵列式坑洞4中，且带有传感敏感材料的一面向上，或者在换能平台的上方作旋转运动。传感功能单元1带有传感标记。传感功能单元1的大小介于20纳米至1厘米，在传感功能单元1的上部安装有带有至少一个注射孔501的盖板5，盖板5与传感换能平台2一起组成一个换能空间6。传感换能平台2上可以设有若干个将其分割成区的坝状结构。在传感换能平台2的下部，磁力发生装置3的上部设有与传感换能平台2相配的磁导板。在传感换能平台2的外侧安装有样品注入孔、流体通道、微型循环泵、温控组件等辅助单元7。上述组件式多功能传感器件的可通过以下制备方法加以实现a、首先将作为制备材料的有机材料、无机材料或无机—有机复合材料通过压印注模法、微球合成法或平板印刷—刻蚀结合法同时批量制备得到内部带有磁性颗粒的胚体颗粒；b、其次对表面不带有连接官能团的胚体颗粒通过化学或物理的方法使其表面形成连接官能团；对表面本身带有连接官能团的胚体颗粒，则直接进行下一步操作；c、然后通过化学或物理的方法在上述带有连接官能团的胚体颗粒表面固定传感敏感材料即制得传感换能单元；d、再通过平板印刷—刻蚀结合法或者模板压印法制备得到表面带有坑洞阵列的膜片结构，并使坑洞的尺寸与相对应的传感换能单元的尺寸相匹配，即得传感换能平台； e、最后将上述制得的传感换能单元、传感换能平台、磁力发生装置组装在一起即得本专利技术的组件式多功能传感器件。组装传感换能单元、传感换能平台、磁力发生装置的同时在传感换能平台的上部安装一个带有注射传感换能单元的注射孔的盖板，并与传感换能平台一起形成一个传感换能空间；此外，在传感换能平台的下部安装一个与之外形相配的用于增加使传感换能单元在传感换能平台上可靠定位的磁导体。传感换能单元带有传感标记，该传感标记或在胚体颗粒制备时制作，或在固定传感敏感材料的同时增加。如上所述，本专利技术的传感换能单元、传感换能平台及其它辅助单元可通过标准件式批量集中进行生产，其传感换能单元大小介于20纳米至1厘米之间；制造时可先通过压印注模法、微球合成法、平板印刷—刻蚀结合法制备成特种三维形状的传感换能单元胚，然后通过已有的或者引入的具连接功能的官能团如羟基、羧基、胺基、醛基等连接传感敏感材料从而制备传感换能单元。所述的压印注模法其特征在于压印注模的材料包括常温常态下为固态由于溶解、熔融、混合而成为流体状态的材料，也包括能够通过化学反应而变为固态的材料。其中引入具连接功能的官能团是通过偶联试剂如硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂、铝酸酯偶联剂等引入具连接功能的官能团或者通过等离子体气体反应或者通过化学反应引入具连接功能的官能团或者通过真空镀膜、磁控溅射镀膜、气相沉积等方法在特种三维形状的传感换能单元的表面沉积薄膜后引入具连接功能的官能团。所述的传感敏感材料其特征在于传感敏感材料包括细胞、细菌、病毒、蛋白、核酸、离子敏感材料、载有传感敏感材料的载体如引入传感敏感官能团或者官能团组的高分子材料。所述的传感换能单元是通过在传感换能平台上组装而用于传感目的的。传感换能单元能够通过外加能量场被固定在传感换能平台上，也可以通过外加能量场而被分散到传感换能空间中，这两个过程可以重复或者循环进行。所述的外加能量场可为磁场、电场、声场、电磁场。所述的传感换能单元下部是弧形的，而上部的形状则可任选，其上表面的形状任选但优选为弧形及平面状，即传感换能单元重心保证传感换能单元能够立于平面上，也即我们常见的不倒翁结构形状。传感换能单元可通过磁场固定在无坑洞的传感换能平台上，也可通过磁场固定在有坑洞的传感换能平台上，此时如传感换能单元不为球形时，传感换能单元与传感换能平台结合坑口处的截面大于等于坑口下方传感换能单元与传感换能平台坑结合处的截面，当传感换能单元为球形时，传感换能单元的弧度小于等于传感换能平台坑的弧度以确保传感换能单元的传感敏感材料在传感换能平台的结合坑外。制造传感换能单元的材料包括有机材料包括有机高分子材料、有机小分子材料、无机材料包括无机陶瓷材料、无机金属材料及无机—有机复合材料。传感换能单元可以通过标记的方法用于检测也可以通过非标记的方法用于检测，标记可以在制造传感换能单元胚体颗粒时增加，也可以在为胚体颗粒连接传感敏感材料时增加。标记的方法包括单一或者多种荧光材料进行标记、单一或者多种颜色材料(包括染料、有色金属、结构色材料包括干涉、衍射结构色材料)进行标记、单一或者多种发光材料进行标记、简单或者复杂几何形状包括几何形状大小的方式进行标记、利用位置进行标记、利用元素包括放射性同位素进行标记。传感换能平台上能够承载传感换能单元的坑洞阵列的洞径大小介于20纳米至1厘米，且根据需要其表面可以载有与每个坑洞相连的印刷电路。传感换能平台可以为单层或多层结构，但优选多层结构，上层为载有坑洞阵列且在坑洞底极薄的能量场非良导体下层为能量场的良导体，或者上层为载有坑洞阵列的能量场良导体下层是与坑洞底相对的为能量场良导体而其它部分则为能量场不良导体材料，以保证能量场有效作用于传感换能单元，使得传感换能单元能够有效地固定于传感换能平台或者在传感换能空间内分散、运动间方便切换。传感功能单元可以固定于传感换能平台上也可以是传感换能单元能够在传感换能平台上固定及分散、运动间切换的。传感换能平台的形状包括条带状、矩形等任选平面结构，还可为条带在转盘上、微流体芯片状、阵列芯片状、笔式等。多种传感功能单元在传感换能平台上的组装可以通过点样法、微型机械臂操控法、流体载入法载入组装。传感换能空间在传感换能单元及传感换能平台表面的外面，能本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种组件式多功能传感器件，包括若干相同或不同的带有传感敏感材料的传感功能单元（１）、传感换能平台（２）、磁力发生装置（３），其特征是传感功能单元（１）安装在传感换能平台（２）上，磁力发生装置（３）位于传感换能平台（２）的下方；传感功能单元（１）的表面连接有传感敏感材料，其内部包裹有磁性颗粒（１０１）。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：张爱华，张继中，
申请(专利权)人：张爱华，
类型：发明
国别省市：84[中国|南京]