[发明专利]消逝场与柔性平板波联合探测生物传感器

说明书

技术领域

本发明涉及适用于临床检验、药物筛选、环境、食品检验等领域生物亲和反应特性检测的生物传感器，特别是一种可同步探测生物反应结合物质量和底物折射率、介电常数等物理量变化的生物传感器。

背景技术

生物亲和的检测不仅仅是局限于生物反应的化学过程，而是根据生物反应的各种信息，如光、热、场效应和质量变化等来探测生物反应的过程和结果，与化学方法相比，可大大缩短探测时间。在生物亲和检测中，光学、电化学和声波等换能方法具有灵敏度高，可实时连续检测等优点，已成为当前生物传感技术的主流。但迄今为止还没有一种生物传感器是完美的，通常一种生物传感器基于一种换能原理，只能探测某一物理量的变化，其输出信号不能充分准确地表征反应物的物理化学性质，因而对分子识别元件的制备均匀性和特异性提出了很高的要求，给使用带来诸多不便；其测试结果特异性差，有时会出现漏检或假阳性等问题。

柔性平板波(Lamb波)或love波等声波传感器主要是探测由于质量变化所引起的谐振频率或相位的变化，而单位质量的大小与反应层的厚度和密度直接相关，Sauerbrey方程是以单分子膜沉积为基础推导出来的，由于声波传感器无法直接测得反应后的分子层厚度，实验中也无法保证抗体涂布一定是单分子层，因而测试值很难与理论值一致。微悬臂梁阵列的生物传感器具有极高的灵敏度，且具有可批量制造、无需标记的优点，但与声波传感器类似的是：受温度影响严重，尽管采用双通道补偿，也很难具有良好的一致性和重现性，对液体样品的探测需要有干燥的过程等。表面等离子共振(SPR)传感器通过光在两个界面传播时形成消逝场以及消逝场在满足一定条件后在金属表面形成等离子体共振并吸收大量入射光的特性，来研究分子结合的动力学过程。这种探测方法一个主要的局限性就是无法区分非特异性吸附，SPR入射光谐振角的变化是吸收层厚度和折射率的函数，无法知道吸收层中是否含有过多的水分或其他非特异性物质，常造成测试结果的偏差较大。基于衰减全内反射(ATR)的消逝波传感器，通过消逝波的存在把传输光束扩展至包层介质中，包层区的吸收使内部全反射波的振幅减小。去掉光纤原有包层而以具有吸收介质的被测介质代替，作为传感系统的敏感元件(探测区域)，传输光束的振幅衰减直接反应被测介质的特性(如折射率、浓度等)，可通过测量光通过时的功率衰减得知被测介质的浓度等。

发明内容

本发明的目的是提出一种能同步探测生物反应结合物质量和底物折射率、介电常数等物理量变化的消逝场与柔性平板波联合探测生物传感器。采用该生物传感器可在同一试验条件下、实现生物亲和性的同步声光互补检测。

本发明消逝场与柔性平板波联合探测生物传感器，是由光学传感部件和声波传感部件组合而成，所述的光学传感部件是一两端设置在光纤支架上的导光纤维；所述的声波传感部件是由硅薄膜、铺设在硅薄膜底面上的铝地层，铺设在铝地层底面上的氮化铝压电薄膜和铺设在氮化铝压电薄膜外表面上的叉指形电极构成；光纤支架固置在硅薄膜上，由光纤支架和硅薄膜中部凹缺面之间围成一可承载被检测物的微流体槽，并使导光纤维之裸纤传感部分处在该微流体槽中。