集成光波导渐逝场传感器制造技术

用于感测化学和/或物理量的集成光波导渐逝场传感器，其包括支撑波导层结构的基板，所述波导层结构设有：波导核心层（3），其夹在由具有比波导核心层（10）更低的折射率的下（4）和上覆层（5）形成的两个覆层（4、5）之间；感测部分，其包含被包括在上覆层中的感测层（13），其中所述感测层作为单独元件是可更换的。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】集成光波导渐逝场传感器本专利技术涉及用于感测化学和/或物理量的集成光波导渐逝场传感器，其包括携带 波导层结构的基板，所述基板包括-波导核心层，其被夹在由比波导核心层折射率低的下覆层和上覆层形成的两个 覆层之间，和-感测部分，其包含被包括在上覆层中的感测层。集成光波导渐逝场传感器可以用于感测化学和/或物理量。在使用过程中，传感 器通常使用光纤连接到测量设备，其中所述光纤光学地连接到波导核心层。已知传感器的 缺点是，感测通常需要由技术人员完成。本专利技术的目的是从提供集成光波导渐逝场传感器(其中感测可由任何非技术人员 完成)的意义上消除这个缺点。为了实现该目的，在介绍中提到的类型的集成光波导渐逝场传感器特征在于，所 述感测层作为单独元件是可更换的。通过具有传感器的感测部分作为单独元件，化学和/或物理量的感测可由非技术 人员容易地完成。例如，这是由于只有所述单独元件在新的感测时间段被更换，使得连接到 所述传感器的任何光纤可以保持连接到所述传感器的其余部分。因为传感器与光纤的连接 是非常精确的，使得只有技术人员可以正常地将传感器与光纤连接，这允许由任何(非)技 术人员完成感测。使用用于感测化学和/或物理量的传感器，必须小心不会发生不同传感器和/或 感测部分之间的交叉污染。由于根据本专利技术的单独的感测部分，交叉污染可以被防止，因为 感测部分可在所述感测被完成之后处理掉。另一优点是，单独元件允许脱离所述传感器制造单独元件，从而允许生产的更大 的自由和/或生产成本的减少。此外，在生产场所，单独元件可以被包覆，使得它被保护而 免受外在环境影响。以这种方式，可以防止传感器的感测层的污染。在正常情况下，感测层必须在受控环境中被应用到传感器，且因此，感测也通常发 生在受控的环境中。使用根据本专利技术的作为单独元件可更换的感测层，在受控环境中可仅 制造所述单独元件。在制造后，感测层可在任何地方被应用于传感器，以使感测容易在受控 环境的外部发生。这允许更自由地使用根据本专利技术的传感器。此外，所述单独元件允许将元件更换为不同种类的元件的可能性，以使不同类型 的感测可以容易进行，而不需要完全更换传感器。因此，提高了根据本专利技术的传感器的使用 的灵活性。包括感测层的感测部分包括在由局部移除最初施加的覆层获得的窗口内。该窗口 具有约为一到两微米并等于原施加的覆层厚度的深度。该厚度对于充分屏蔽渐逝场免受在 该覆层的外部的环境的影响是必需的。在这方面，本专利技术的一个方面在于，所述可更换的感 测层具有对应于所述窗口的形状和尺寸，以使其可以被装配到所述窗口，或所述可更换的 感测层是可形变的，以使其可将自身形成为所述窗口的形状，以使感测层和核心层之间没 有出现(空气)的间隙或出现至少小的间隙，并在感测层和核心层之间提供好的光学连接。利用根据本专利技术的该感测层，感测层和核心层在感测期间可以相互接触，但在感测层和核 心层之间没有化学键形式的相互作用。这样，感测期间在感测层和核心层之间提供了好的 光学连接，并在期望时提供了感测层的容易的更换。在根据本专利技术的传感器的优选实施方案中，所述波导层结构包括夹在由具有比第 二波导核心层低的折射率的第二下覆层和第二上覆层形成的两个第二覆层之间的第二波 导核心层。本实施方案的优点是，第一和第二波导核心层中的一个可以被用来作为参考分 支。优选地，所述传感器包括第二感测部分，其包含被包括在所述的第二上覆层中的 第二感测层。此实施方案具有可进行多个感测的优点，其中不同的分析物分子可被感测。 此外，相同的分析物分子的感测可在两个感测部分被完成，以使测量的精度可以被改善。另 外，感测层中的一个可以是化学性质不敏感的，使得该通道具有参考通道的功能。在根据本专利技术的传感器的实际的实施方案中，波导层结构包括用于在第一连接处 将共用的输入波导核心层光学分路到所述第一和第二波导核心层的分路器。在根据本专利技术的传感器的另外的实际的实施方案中，波导层结构包括组合器，其 用于将所述第一和第二波导核心层在第二接合处光学稱合成共用的输出波导核心层。在根据本专利技术的传感器的另外的优选实施方案中，所述感测层包括凝胶，特别是 水凝胶，其相对于核心层优选为非粘合性的。凝胶，特别是水凝胶的优点在于，凝胶可以很 容易地被作为一个单独的元件被更换，因为其提供了足够的结构以进行处理，同时将自身 形成为其被施加到上面的传感器的部分的形状，以使在感测层和核心层之间提供有好的光 学连接。通常，感测层通过结合(bond)粘附到传感器，因为认为在两个层之间不可能存在 间隙以由渐逝场适当地感测。因此，本领域技术人员将不使用相对于作为感测层的所述核 心层为非粘合性的凝胶，因为本领域技术人员不会相信这将起作用。然而，申请人现在已经 发现，所需的光学连接可以通过这样的非粘合性的凝胶来提供，因为其将自身形成为传感 器的形状，以便获得小的间隙。感测层和核心层之间可能存在这种小的间隙，假定在感测层 中存在渐逝场的足够的穿透。优选的是，所述间隙在感测期间保持恒定。本专利技术的一个方 面是，凝胶和核心层之间的间隙小于300nm,优选为小于IOOnm,甚至更优选小于10nm。特别 是所述间隙小于渐逝场的穿透深度。根据本专利技术的凝胶的另外的优点是,例如抗体(antibody)的受体(receptor)可 以被施加到该凝胶。根据本专利技术的方面，受体仅位于面向核心层，特别是在面向核心层的表 面附近的凝胶的端部区。优选地，受体是只存在于薄的表面层，所述表面层具有与渐逝场的 穿透深度相对应的厚度。这种凝胶具有的优点是，分析物可以仅在可由渐逝场感测的位置 与受体相互作用。例如，当受体存在于背向所述核心层的凝胶的表面(该表面是分析物将被 施加于其上的表面)附近时，分析物将与这些在渐逝场以外的受体相互作用，并因此可以不 被渐逝场感测。此外，由于分析物将与在渐逝场以外的这些受体相互作用，分析物将不会进 一步扩散进入凝胶到面向核心层并可被感测的凝胶的表面，以便不发生感测或不正确的感 测。本专利技术还涉及这样的感测层其包括用在集成光波导渐逝场传感器中的、用于感 测化学和/或物理量的凝胶。本专利技术还涉及用于制造这样的感测层的方法，其包括以下步骤-提供包括用在集成光波导渐逝场传感器中的、用于感测化学和/或物理量的凝 胶的感测层；-将面向使用的核心层的感测层的表面暴露到受体，特别暴露到含有受体的溶 剂；-等待预定量的时间，以便受体扩散进入凝胶；和-在等待预定量的时间后，受体共价耦合到感测层。预定量的时间优选选择为使得受体将尽量远地扩散到凝胶中，使其只存在于具有 对应于渐逝场的穿透深度的厚度的薄的表面层。优选地，所述凝胶包含选自包含琼脂糖、丙烯酰胺、聚丙烯酰胺、聚乙二醇、多糖和 其混合物的组的物质。琼脂糖、丙烯酰胺、聚丙烯酰胺、聚乙二醇、多糖和其混合物具有的优点是，其可具 有高达200nm的大的孔径尺寸，从而允许诸如蛋白质，特别是抗体的分析物分子扩散通过 凝胶层，以便达到传感器表面，而大于孔径尺寸的粒子不能扩散通过凝胶表面。此外，受体 分子可以共价耦合到物质，受体分子可与分析物分子相互作用以被感测。优选地，所述凝胶包含O.1 %到10 %的上述物质，优选为O. 2 %到5 %，甚至更优选 O. 5%到 2%。优选地，所述凝胶包含羧甲基化、磺化和本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2010.06.17 EP 10166406.8;2010.06.17 EP 10166408.41.一种用于感测化学和/或物理量的集成光波导渐逝场传感器，包括支撑波导层结构的基板，所述波导层结构包括-波导核心层，其夹在由具有比所述波导核心层更低的折射率的下覆层和上覆层形成的两个覆层之间，-感测部分，其包括被包含在所述上覆层中的感测层，特征在于，所述感测部分作为单独元件是可更换的。2.如权利要求1所述的集成光波导渐逝场传感器，其中所述波导层结构包括第二波导核心层，所述第二波导核心层夹在由具有比所述第二波导核心层更低的折射率的第二下覆层和第二上覆层形成的两个第二覆层之间。3.如权利要求2所述的集成光波导渐逝场传感器，其中所述传感器包含第二感测部分，所述第二感测部分包含被包括在所述第二上覆层中的第二感测层。4.如权利要求2或3所述的集成光波导渐逝场传感器，其中所述波导层结构包括用于在第一接合处将共用输入波导核心层光学地分成所述第一波导核心层和所述第二波导核心层的分路器。5.如权利要求2、3或4所述的集成光波导渐逝场传感器，其中所述波导层结构包括用于在第二接合处将所述第一波导核心层和所述第二波导核心层光学地稱...

【专利技术属性】
技术研发人员：M·B·J·迪恩米尔，
申请(专利权)人：光学感觉有限公司，
类型：
国别省市：