基于多模态声波器件的芯上实验室及其制备方法与应用技术

本发明专利技术公开的一种基于多模态声波器件的芯上实验室及其制备方法与应用，所述基于多模态声波器件的芯上实验室包括柔性衬底、沉积在柔性衬底上的ZnO薄膜以及固定在ZnO薄膜上的第一IDT电极和第二IDT电极；第一IDT电极的指向区域与第二IDT电极的指向区域的重叠区域为反应区；反应区内固定有分子探针。本发明专利技术利用两个IDT电极正交设计结构，并用于执行生化传感和液体样品处理等功能，实现检测抗癌药物伊马替尼的技术；通过将微流控与生物传感在同一器件上结合，实现在一个器件上做到多种功能：一是调节声表面波功率激发兰姆波进行液体样品的稀释和传输；二是检测高阶LFE

【技术实现步骤摘要】
基于多模态声波器件的芯上实验室及其制备方法与应用


[0001]本专利技术涉及声波器件
，尤其涉及一种基于多模态声波器件的芯上实验室及其制备方法与应用。

技术介绍

[0002]在生化检测方面，LOC(Lab
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‑
chip，芯片实验室)技术有快速分析、降低成本等优点；但是现有技术的LOC技术在进行液体环境的检测时，LOC实验平台复杂，且难以处理液体样本(例如，样品的移动、清洗等)以及实现灵敏的分子传感。因此在大多数情况下，需要使用不同的平台来应对这些不同的功能需求。
[0003]因此，现有技术还有待于改进和发展。

技术实现思路

[0004]鉴于上述现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供一种基于多模态声波器件的芯上实验室及其制备方法与应用，旨在解决现有的芯片实验室较为复杂，且难以处理液体环境、传感不灵敏、功能单一等缺点的问题。
[0005]本专利技术的技术方案如下：
[0006]一种基于多模态声波器件的芯上实验室，包括柔性衬底、沉积在所述柔性衬底上的ZnO薄膜以及固定在所述ZnO薄膜上的第一IDT电极和第二IDT电极；所述第一IDT电极的指向区域与所述第二IDT电极的指向区域的重叠区域为反应区；所述反应区内固定有分子探针。
[0007]所述的基于多模态声波器件的芯上实验室，其中，所述第一IDT电极和所述第二IDT电极之间采用正交结构。
[0008]所述的基于多模态声波器件的芯上实验室，其中，所述第一IDT电极和所述第二IDT电极均由50个电极组成，所述电极的波长为100μm～400μm。
[0009]一种基于多模态声波器件的芯上实验室的制备方法，包括步骤：
[0010]采用直流磁控溅射技术在柔性衬底上沉积ZnO薄膜；
[0011]采用光刻剥离工艺在所述ZnO薄膜上制备第一IDT电极和第二IDT电极；
[0012]在所述第一IDT电极的指向区域与所述第二IDT电极的指向区域的重叠区域固定分子探针。
[0013]所述的基于多模态声波器件的芯上实验室的制备方法，其中，所述采用直流磁控溅射技术在柔性衬底上沉积ZnO薄膜的步骤，包括：
[0014]提供Zn靶材，在气体环境为10sccm Ar和15sccm O2，气压为4
×
10
‑4毫巴，功率为400w直流的条件下，在所述柔性衬底上沉积膜厚为4.5～5.5μm的ZnO薄膜。
[0015]所述的基于多模态声波器件的芯上实验室的制备方法，其中，所述采用光刻剥离工艺在所述ZnO薄膜上制备第一IDT电极和第二IDT电极的步骤，包括：
[0016]提供光刻胶；
[0017]旋涂所述光刻胶，然后依次进行烘干、曝光和显影；其中，旋胶时转速为4000r/min，烘干条件为100～120℃下烘5～8分钟，曝光条件为6～7毫焦每平方厘米进行7～8s，显影时间为1min；
[0018]最后采用沉积镀膜工艺制备20nm Cr/100nm Au薄膜，并将多余部分剥离，获得完整的电极；
[0019]将所述电极按50个为一组，组成所述第一IDT电极和第二IDT电极。
[0020]所述的基于多模态声波器件的芯上实验室的制备方法，其中，所述分子探针包括适配体ImaC5Aptamer。
[0021]一种基于多模态声波器件的芯上实验室的应用，其中，将所述基于多模态声波器件的芯上实验室用于检测液体环境。
[0022]所述的基于多模态声波器件的芯上实验室的应用，其中，将所述基于多模态声波器件的芯上实验室用于检测液体环境的方法，包括步骤：
[0023]将液体滴在所述第一IDT电极指向区域内的生物样品区，利用所述第一IDT电极发出兰姆波将液体传输到所述反应区，然后利用第一IDT电极或第二IDT电极发出LFE
‑
TSM波，通过共振频率的变化实现对液体环境的检测，最后利用第二IDT电极发出兰姆波将液体排出。
[0024]有益效果：本专利技术提供一种基于多模态声波器件的芯上实验室及其制备方法与应用，所述基于多模态声波器件的芯上实验室包括柔性衬底、沉积在所述柔性衬底上的ZnO薄膜以及固定在所述ZnO薄膜上的第一IDT电极和第二IDT电极；所述第一IDT电极的指向区域与所述第二IDT电极的指向区域的重叠区域为反应区；所述反应区内固定有分子探针。本专利技术利用正交设计结构将两个IDT电极的指向区域的重叠区域设为反应区，并用于执行生化传感和液体样品处理等功能，实现检测抗癌药物伊马替尼的技术；通过将微流控与生物传感在同一器件上结合，实现在一个器件上做到多种功能：一是调节声表面波功率激发兰姆波进行液体样品的稀释和传输；二是检测高阶LFE
‑
TSM波频率变化实现生物传感；三是输出低功率LFE
‑
TSM波控制粒子运动实现粒子图像化。
附图说明
[0025]图1为本专利技术一种基于多模态声波器件的芯上实验室的结构示意图；
[0026]图2为本专利技术实施例1的机理图；
[0027]图3为在200um厚的Al上沉积厚度为300um的ZnO时，兰姆波模式、TSM模式、混合模式的频谱图；
[0028]图4为实施例1中伊马替尼浓度函数的归一化频率漂移图像。
具体实施方式
[0029]本专利技术提供一种基于多模态声波器件的芯上实验室及其制备方法与应用，为使本专利技术的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下对本专利技术进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。
[0030]在实施方式和申请专利范围中，除非文中对于冠词有特别限定，否则“一”、“一个”、“所述”和“该”也可包括复数形式。若本专利技术实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，
则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。
[0031]应该进一步理解的是，本专利技术的说明书中使用的措辞“包括”是指存在所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组。这里使用的措辞“和/或”包括一个或更多个相关联的列出项的全部或任一单元和全部组合。
[0032]本
技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)，具有与本专利技术所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语，应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样被特定定义，否则不会用理想化或过于正式的含义来解释。
[0033]请参考图1，本专利技术提供一种基于多模态声波器件的芯上实验室，包括柔性衬底、沉积在所述柔性衬底上的ZnO薄膜10以及固定在所述本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于多模态声波器件的芯上实验室，其特征在于，包括柔性衬底、沉积在所述柔性衬底上的ZnO薄膜以及固定在所述ZnO薄膜上的第一IDT电极和第二IDT电极；所述第一IDT电极的指向区域与所述第二IDT电极的指向区域的重叠区域为反应区；所述反应区内固定有分子探针。2.根据权利要求1所述的基于多模态声波器件的芯上实验室，其特征在于，所述第一IDT电极和所述第二IDT电极之间采用正交结构。3.根据权利要求1所述的基于多模态声波器件的芯上实验室，其特征在于，所述第一IDT电极和所述第二IDT电极均由50个电极组成，所述电极的波长为100μm～400μm。4.一种如权利要求1
‑
3任一所述的基于多模态声波器件的芯上实验室的制备方法，其特征在于，包括步骤：采用直流磁控溅射技术在柔性衬底上沉积ZnO薄膜；采用光刻剥离工艺在所述ZnO薄膜上制备第一IDT电极和第二IDT电极；在所述第一IDT电极的指向区域与所述第二IDT电极的指向区域的重叠区域固定分子探针。5.根据权利要求4所述的基于多模态声波器件的芯上实验室的制备方法，其特征在于，所述采用直流磁控溅射技术在柔性衬底上沉积ZnO薄膜的步骤，包括：提供Zn靶材，在气体环境为10sccm Ar和15sccm O2，气压为4
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‑4毫巴，功率为400w直流的条件下，在所述柔性衬底上沉积膜厚为4.5～5.5μm的ZnO薄膜。6.根据...

【专利技术属性】
技术研发人员：陶然，张健磊，罗景庭，付琛，傅永庆，
申请(专利权)人：深圳大学，
类型：发明
国别省市：