[发明专利]一种声表面波葡萄糖传感器及其制作方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种葡萄糖传感器，特别涉及一种声表面波葡萄糖传感器及其制作方法。

背景技术

葡萄糖是有机体的主要能量来源，也是构成动植物有机体最基本的化学物质之一。因此，构建葡萄糖传感器实现对葡萄糖的定量检测在食品工业、生物医药和临床医学中具有非常重要的意义。葡萄糖传感器是研究最为广泛且商业化应用最早的传感器之一，不仅广泛应用于食品、医药工业和环境监测等领域，还在临床检验中对血糖进行高灵敏地监测具有广阔的应用前景，特别是对糖尿病人的血糖监测发挥着重要作用。糖尿病是世界性的多发病，世界卫生组织调查报告显示，全世界糖尿病患者已超过3.47亿，严重威胁人类的健康。糖尿病治疗和临床试验表明，进行频繁的血糖测试和及时的胰岛素管理是防止低血糖和糖尿病并发症的有效方法。因此，糖尿病人需通过每天多次测量血糖浓度来调节饮食，以达到控制血糖的目的。目前采用较多的血糖测试方法是基于光学和电化学血糖传感器。光学血糖传感器一般是利用近红外光测定葡萄糖含量的一种传感器，其准确性和灵敏度较低，目前尚无作为精确定量检测血糖的商业化应用实例。电化学血糖传感器是通过检测化学反应过程中的电信号来实现血糖的检测，其特异性比较低，容易受到干扰。另外，多数血糖传感器都需要采用血糖试纸，血糖试纸是一次性耗材，价格较贵。

声表面波生物传感器是近年来发展起来的一类新型生物传感器，其工作原理为：在声表面波谐振器或延迟线的传播路径上涂一层有选择性识别生物物质(如蛋白质、DNA、病原体、细胞、病毒等)的敏感膜，构成敏感区，当待测物质在敏感区发生物理吸附或化学反应时，敏感区的质量负载或粘度等物理量就会发生变化，器件的声表面波参数(如声表面波速度、频率、相位、延迟时间等)也随之变化，通过检测频率漂移、相位变化或时间延迟就可以检测出待测物质及其含量。声表面波生物传感器与其他传统的生物检测技术相比较具有检测方便、速度快、灵敏度高等优点。国内外学者对声表面波生物传感器的研究主要集中在对以下生物物质的检测，包括检测蛋白质、细菌、DNA、细胞、肝炎表面抗体(HBsAb)，目前尚无采用声表面波生物传感技术来检测血糖的报道。

目前调研的结果还没有发现声表面波葡萄糖传感器的专利。

发明内容

本发明提供了一种声表面波葡萄糖传感器及其制作方法，能够为食品、医药工业、环境监测中葡萄糖含量检测以及糖尿病人的血糖测试提供一种新型的检测技术。

本发明涉及一种声表面波葡萄糖传感器，包括单基片双路声表面波传感器和外围差分电路；单基片双路声表面波传感器是在一个基片上同时制作检测传感器和参比传感器，检测传感器的输入和输出换能器之间涂覆对葡萄糖具有特异性的葡萄糖氧化酶，参比传感器是为了减小非特异性吸附、温度变化、湿度变化、粘度变化，以及其他生物成分造成的相位或频率漂移的影响，检测数据的记录可以采用相位或频率两种检测方案；声表面波葡萄糖传感器采用压电材料作为基片，压电材料为压电块体和压电薄膜。压电块体可以选择铌酸锂、钽酸锂和石英晶体，以及PZT等压电陶瓷，压电薄膜可以选择ZnO、AIN和PVDF薄膜。基片上制作两对输入和输出换能器，构成检测和参比传感器；所述声表面波传感器包括延迟线型和谐振型声表面波传感器；所述外围差分电路用于获得检测传感器和参比传感器之间的比较差分信号，通过定量分析差分信号就可以检测出葡萄糖含量。

声表面波葡萄糖传感器的检测原理是：在声表面波谐振器或延迟线的传播路径上涂覆一层选择性识别葡萄糖分子的葡萄糖氧化酶，构成声表面波葡萄糖传感器，当在敏感区存在葡萄液时，葡萄糖氧化酶识别葡萄糖分子并与之反应，导致敏感区的质量负载、粘度等物理量发生变化，器件的声表面波参数也随之变化，通过定量检测频率漂移、相位变化或时间延迟量就可以检测出葡萄糖含量。