采用分析物识别元件的基于射频传感器制造技术

提供一种基于射频传感器。该传感器包括具有基片的射频标识标签，其中射频标识标签生成关联电磁场。该传感器还包括：与基片操作关联的分析物识别元件，其中分析物识别元件能够结合到目标分析物；以及，耦合到分析物识别元件的信号放大实体，其中信号放大实体在目标分析物存在的情况下促进电磁场的变化。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及传感器，更具体来说，涉及基于射频的化学、物理或生物传感器。
技术介绍
按常规，射频标识(RFID)标签用于资产跟踪。例如，RFID标签可用于跟踪从某个位置移开对象以及在该位置更换对象。已经将RFID标签与生物读取器组合。这种RFID电路将某些功能块用于处理生物统计信号和RFID信号。RFID标签能够具有唯一编号，并且能够用于读取这些标识号和与附着该标签的物品相关的信息。RFID标签还用于检测集装箱和行李的未经授权开启。RFID标签能够包含在各种物品中，例如邮票和其它邮寄标志、衣服以及许多其它物品。RFID系统近来已经应用于无线感测应用，例如基于RFID的温度传感器。RFID标签的这些和其它性质能够用于形成能够检测化学、生物和物理物种的传感ο
技术实现思路
在一个实施例中，提供一种基于射频传感器。该传感器包括具有基片(substrate) 的射频标识标签，其中射频标识标签生成关联电磁场。该传感器还包括与基片操作关联的分析物识别元件(element)，其中分析物识别元件能够结合(bind)到目标分析物；以及，耦合到分析物识别元件的信号放大实体，其中信号放大实体在目标分析物存在的情况下促进电磁场的变化。在另一个实施例中，提供一种基于射频传感器。该传感器包括包含射频标识标签的基片，其中射频标识标签包括天线；电极对，设置在基片上并且与天线操作关联，其中电极对定义感测区域。该传感器还包括分析物识别元件，它设置在电极对的电磁场中并且能够产生表示目标分析物结合到分析物识别元件的电信号。在又一个实施例中，提供一种检测系统。该检测系统包括样品(sample)传递单元，用于传递样品；基于射频传感器，用于响应于样品中存在的分析物的结合事件而产生电信号。基于射频传感器包括具有射频标识标签的基片；与基片操作关联的分析物识别元件，其中分析物识别元件能够在电磁场存在的情况下结合到目标分析物。检测系统还包括用于显示电信号的显示装置。附图说明图1是根据本技术实施例的基于射频传感器的一个示例的顶视图；图2是图1中基于射频传感器的一部分的截面图；图3是根据本技术实施例的基于射频传感器的另一个示例的顶视图；图4-5是根据本技术实施例采用构象(conformational)分析物识别元件的基于射频传感器的图解视图；图6-7是根据本技术实施例采用可替换信号放大实体的基于射频传感器的图解视图； 图8-9是根据本技术实施例采用可替换分析物识别元件和信号放大实体的基于射频传感器的图解视图；图10是具有核壳(core shell)结构的信号放大实体的图解视图；以及图11-14是水和具有BaTiO3的水的样品的Fp、FU F2和Zp参数的传感器响应的图形表示。在参照附图阅读以下详细描述时，本专利技术的这些及其它特征、方面和优点将变得更好理解，附图中，相似符号在整个图中表示相似部件。具体实施例方式本技术的实施例涉及基于射频传感器，其包括具有基片的射频标识(RFID)标签， 其中射频标识标签生成关联电磁场。该基于射频传感器还包括与基片操作关联的分析物识别元件，其中分析物识别元件能够结合到目标分析物。在某些实施例中，该传感器可包括两个或更多分析物识别元件。该传感器还包括耦合到分析物识别元件的信号放大实体，其中信号放大实体在目标分析物存在的情况下促进电磁场的预期变化。本文所使用的术语“分析物识别元件”指的是配置成结合例如蛋白质、细胞、药品、 病毒、小分子或分子离子的目标分析物的自然或人工受体。分析物识别元件可进行离体开发(develop in-vitro)，以便使分析物识别元件能够结合目标分析物。在一个示例中，分析物识别元件可包括基于DNA或RNA的序列。在一个实施例中，分析物识别元件包括适体。 适体的非限制性示例包括RNA适体、DNA适体。在一个实施例中，适体可以是增强或开始/ 激活过程的工程适体。在一个示例中，例如，适体可具有将酶作用与识别功能进行组合的催化活性。在常规传感器中，例如抗体和酶的自然受体用于识别目标分析物。但是，适体可给目标分析物提供若干优点，例如高特异性和亲合力。另外，有可能为给定目标选择范围从小分子到大蛋白质以及甚至细胞的离体适体，从而使得有可能开发各种各样的基于适体传感器。另外，可以高再现性和纯度合成适体。各种适体是商业上可得的，或者可使用低成本方法来合成。如将领会的那样，与基于蛋白质的抗体或酶相比，适体在化学上更稳定。另外， 适体在目标结合时经过构象变化的能力提供传感器的设计灵活性。可将适体改性以提供化学和/或工程(例如固定功能性)。在某些实施例中，分析物识别元件可以是构象元件，即分析物识别元件可配置成在与目标分析物交互作用时改变形状。在这些实施例中，信号放大实体的位置变化生成可检测信号。如将针对图6-7详细描述的那样，在一些实施例中，部分互补链可耦合到信号放大实体和分析物识别元件。在这些实施例中，部分互补链连同信号放大实体一起可在将目标分析物结合到分析物识别元件时与分析物识别元件分离。如将针对图8-9详细描述的那样，在其它实施例中，部分互补链可耦合到分析物识别元件和传感器的表面，并且信号放大实体可耦合到分析物识别元件。在这个实施例中，分析物识别元件连同信号放大实体一起可在目标分析物附着到分析物识别元件时与部分互补链分离。在一个示例中，部分互补链可包括核酸，并且分析物识别元件可包括适体。在一些实施例中，末端单元和/或接头(linker)或间隔物(spacer)单元可用于将分析物识别元件耦合到传感器的表面。在这些实施例中，末端单元和/或接头或间隔物单元可耦合到分析物识别元件的一端。末端单元用于形成与传感器表面的键合(bond)，而由名称显而易见，接头单元提供末端与适体之间的连接(link)。末端单元的非限制性示例可以是硫醇、胺、生物素或羟基。在一个实施例中，硫醇(-SH)或二硫化物(-SSR)末端可与接头或适体一起使用。在一个示例中，硫醇基末端可用于平坦镀金表面，而二硫化物基末端可在表面上存在金纳米粒子的情况下使用。在其它实施例中，传感器可包括耦合到分析物识别元件一端的官能团。在这些实施例中，官能团可促进分析物识别元件与基片表面的键 如将领会的那样，基片表面的选择可通过传感器的设计来控制。传感器基片的非限制性示例是玻璃、石英、硅石、硅、高电阻硅、聚合物、kapton、液晶聚合物、聚对苯二甲酸乙二醇酯聚合物、金属氧化物、氧化钛(TiO2)、氧化铝(Al2O3)、光致抗蚀剂、光聚合物和任何其它基片。为改善分析物识别元件的表面附着并且为了高导电流体中传感器的更好性能， 还能够用薄重迭层涂层对这些基片进行改性。增强分析物识别元件的表面附着的重迭层涂层的非限制性示例包括氧化硅、硫醇涂层等。为了高导电流体中传感器的增强性能的重迭层涂层的非限制性示例可包括光聚合物、氧化硅、硫醇涂层等。在某些实施例中，各种各样的商业上可得的RFID标签可应用于基于射频传感器。 这些标签工作在范围从大约125kHz至大约2. 4GHz并且高达大约5. 8GHz的不同频率。适当的标签可从例如 Texas Instruments、TagSys、Digi Key、Fujitsu、Amtel、Hitachi 等的不同供应商和分销商得到。适当的标签可工作在无源、半本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种基于射频传感器，包括：具有基片的射频标识标签，其中所述射频标识标签生成关联电磁场；与所述基片操作关联的分析物识别元件，其中所述分析物识别元件能够结合到目标分析物；以及耦合到所述分析物识别元件的信号放大实体，其中所述信号放大实体在所述目标分析物存在的情况下促进电磁场的变化。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：W·莫里斯，
申请(专利权)人：通用电气公司，
类型：发明
国别省市：US