压电陶瓷传感器制造技术

传感器是一种分析装置，由识别组件结合物理转能器（质量、光学、电化学和热力学）所组成，用于分析物的定量和定性分析。传感器可广泛应用于医疗、食品、工业、环境评估及生物防御等领域。本发明专利技术是利用压电陶瓷振荡芯片作为传感器的核心组分，构建新型的传感器，阵列传感器和传感器技术平台用于同时检测多种标志物。传感器的应用包括常见癌症的筛查和早期诊断；心脏病的早期诊断和再发预兆监测；检测多种食品污染物以提高食品安全性；检测多种环境有毒物以监测环境污染情况以及检测多种生物战介质，便于军事和民防应用。

【技术实现步骤摘要】

此专利技术涉及一种高频压电陶瓷传感器和阵列传感器，透过加样前后频率的改变平行检测和 分析不同样品中的标志物。检测可于干或湿的状态下进行。该技术平台包括含有用于捕获 标志物分子的压电陶瓷传感器、样品装载器和用于信号输出和分析的计算机系统，可以检测 样品，如血液、血清、血浆、尿液等中的标志物水平。该阵列传感器能同时检测多种标志物， 这种检测并不仅限于多种癌症标志物的筛査和常见的癌症性疾病的早期诊断；它还包括多种 心脏疾病标记物的早期诊断和预后；对多种环境有害物的检测用于环境污染监测和应用于军 事和民防的各种生物战争物的检测。
技术介绍
传感器技术传感器是一种分析装置，由识别组件结合物理转能器(检测质量、光学、电化学或热力等 特性)所组成，用于分析物的定量和定性检测。传感器的应用范围很广，可在下列领域使用 医疗与科技领域；食品与科技领域；工业与科技领域；环境评估与科技领域；及生物防御领 域。卫生保健需求的增长，提升了对疾病早期筛查及预防的需求。在工业化国家中，肥胖人群 的增长率和糖尿病患者人群的扩大，使应用于糖尿病患者血糖水平监控的传感器需求大增；污染程度的加剧，不断出现的食品安全问题也增加了对开发应用于食品和环境监测的传感器 产品的需求；制药业对提升药物开发产率的需求导致新型高效传感器产品需求的增加；反恐 战争令开发新型高效的，能适用于生物战检测的传感器产品需求增加，以便军事及民防应用。 虽然上述五个领域各自对传感器产品的需求都呈现出很高的年增长率，但是对可应用于医疗 领域的传感器产品需求最为广大。压电石英晶体利用压电石英晶体开发的传感器，已用于DNA、蛋白、病毒、细菌和细胞毒素的检测[Marx, K. A. Quartz crystal microbalance: a useful tool for studying thin polymer films and complex biomolecular systems at the solution—surface interface, Biomacromolecules， Vol. 4(5)， 1099-1120, 2003]，应用于生物化学、环境领域、食品和临床分析领域分析各种碳氢化合物[Percival, C. J., Stanley, S. ， Galle， T. M. ， 2001. Molecular-imprinted, polymer—coated quartz crystal microbalances for the detection of terpenes. Anal. Chem. 73 (17)， 4225 - 4228]、气相分析物[Wu' T. -Z., 1999. A piezoelectric biosensor as an olfactory receptor for odour detection: electronic nose- Biosens. Bioelectr. 14， 1 - 13]禾口污染物[Yokoyama， K. ， Ikebukuro， K. ， 1995. Highly sensitive quartz crystal i腿unosensors for muti-s咖ple detection of herbicides. Anal. Chim. Acta 304, 139 — 145 ; Guibault, G. G., Hock, B., Schmid， R.,1992. A piezoelectric i腿unobiosensor for atrazine in drinking water. Biosens. Bioelectr. 7， 411-419] 等。压电装置与免疫学元素的结合应用已被广泛报道[Yuan, J,B., Tan, Y,G. ， Nie， L,H., Yao， S- —Z-， 2002. Piezoelectric quartz crystal sensors based on ion—pair complexes for the determination of cinchonine in human serum and urine. Anal. Chim. Acta 454， 65 - 74; Su, X. -D. ， Chew, F. -T., Li， S. F. Y. ， 2000. Piezoelectric quartz crystal based label-free analysis for allergy disease. Biosens. Bioelectr. 15， 629 - 639]。然而， 压电传感器的敏感度取决于材料的振荡频率、面积和厚度。要生产足够薄、小的石英装置， 并且具有较高的频率，有很高的技术难度。这些物理障碍妨碍了高敏和低成本石英晶体传感 器的产生，限制了其应用范围。此外，虽然利用电子机械原理的石英晶体微量天平于2003年Marx的文章已有记载，但石 英微天平由于以上原因存有灵敏度的问题。石英与本专利技术以陶瓷为基础的产品比较有下列不 同之处<table>table see original document page 4</column></row><table><table>table see original document page 5</column></row><table>需要指出的是，石英装置是利用检测电化学改变的原理来检测样品的。在这个系统中，石英晶体是焊接在检测池壁的侧通道上，而可供选择的检测池容积有3.5， 5, 10， 25， 50,及 100 inL。使用石英装置是需要在液体中利用声波进行检测，与本专利技术的系统利用共振频率改 变进行检测有所不同。W0 91/05261 (E. I. Du Pont De Nemours and Company, Assay method for biological target complexes on the surface of a biosensor ， 18.04.1991)也包括在这里作为参 考，其描述了运用A/T切割厚度剪切模式的石英晶体作为传感材料用于样本检测。这种检测 依靠声波的传导。但是，由于上述的灵敏度问题，它是需要通过经过复杂的步骤间接测量质 量变化，以便分析样本中的目标物。通用捕获分子被固定在传感器表面，例如，用于捕获含 有生物素的抗生物素蛋白。这种含生物素的分子(双功能共扼)可以是能够特异结合不同分 析物的特异性抗体。这种双功能共扼分子可以结合分析物后可以被传感器表面的捕获分子所 捕获。信号的检测，可通过传感器表面捕获分子和双功能共扼分子的相互作用导致的底物颜 色改变所造成的频率改变而获得。这种装置的设立是由于其在直接检测质量时的灵敏度低， 因而需要信号扩大装置来检测样品。此外，在W0 91/05261中描述的复杂程序不能直接应用 于需要简单、快速、高通量、低成本的临床诊断。另一方面，压电陶瓷本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种压电陶瓷传感器，由陶瓷谐振装置，数据获取卡及数据分析软件组成，其特征在于所述的陶瓷谐振装置为一个与振荡器相连的压电陶瓷谐振器。

【技术特征摘要】
1.一种压电陶瓷传感器，由陶瓷谐振装置，数据获取卡及数据分析软件组成，其特征在于所述的陶瓷谐振装置为一个与振荡器相连的压电陶瓷谐振器。2. 如权利要求1所述的压电陶瓷传感器，其特征在于所述的压电陶瓷谐振器是以微阵列形式 组装的含有金电极的压电振荡芯片。3. 如权利要求2所述的压电陶瓷传感器，其特征在于所述的压电陶瓷谐振器是2至100个以 微阵列形式组装的含有金电极的压电振荡芯片。4. 如权利要求1至3所述的压电陶瓷传感器，其特征在于所述的压电陶瓷谐振器是以厚度扩 展模式振动，压电振荡芯片彼此不互相接触， 一个振荡芯片作为参比振荡芯片，其余的在 其电极表面固定捕获分子用于检测样本中的...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨梦甦，张碧源，曾志雄，苏丽，
申请(专利权)人：港龙生物科技有限公司，
类型：发明
国别省市：HK[中国|香港]