[实用新型]基于低温等离子体改性修饰的微悬臂梁偏转检测系统

说明书

技术领域

本实用新型专利属于光杠杆生化传感检测技术领域，具体涉及一种利用低温等离子体对高分子微悬臂梁进行改性修饰的方法。可以实现利用不同层度修饰的高分子微悬臂梁对不同目标溶液进行监控和检测。

背景技术

微梁是MEMS中最简单、常用的微型传感器件之一，在作为探测元件时，具有响应速度快、检测灵敏度高等优点，已被广泛应用于质量检测、力检测、加速度检测、气压检测、红外成像检测、和生物化学检测等领域。几十年来，微梁传感技术有了长足进步，尤其是在生物、化学和材料等领域内(Carrascosa et al.2006)。美国德雷克塞尔大学吉海峰教授研究小组开展了基于水凝胶(Zhang et al.2003；Mao et al.2006；Du et al.2008)和层与层静电自组装(Yan et al.2004；Yan et al.2006；Velanki et al.2007)等技术将特定分子修饰微梁镀金表面，分别实现对铬酸根和镉离子检测；2008年，韩国浦项工大Jeon教授(Jung and Jeon 2008；Jung et al.2008)创造性利用微梁传感技术对聚合物玻璃化转变温度进行测定，使得这种技术在对传统材料性质测量上取得了突破性进展；英国赫瑞瓦特大学shu教授等建立了金/氮化硅/金三层夹心结构微梁，旨在消除由于在温度和不同化学条件下金层/氮化硅双材料梁效应导致信号漂移，利用这种方法对修饰在其表面聚电解质pH值响应特性进行研究(Shu et al.2005；Shu et al.2007；Shu et al.2008)，结果表明这种方法可以减少双材料梁温度和化学漂移效应；丹麦科技大学Boisen教授研究小组制备了基于高分子材料微梁，并利用高分子材料制备微通道系统对微梁阵列进行修饰，实现了利用廉价柔性高分子材料替代传统硅材料目标和设计了一种新型微梁修饰系统(Johansson et al.2005；Nordstrom et al.2005；Calleja et al.2006；Liu et al.2010)。

近三十年来，低温等离子体技术发展很快，在机械工业领域也得到了广泛的应用。形成低温等离子体的方法很多，常用的方法有直接辉光放电、射频辉光放电、微波辉光放电等。等离子体技术在高分子材料上的应用有如下优点：1、省能源，无公害，满足节能和环保的需求；2、时间短，效率高；3对所处理的材料无严格要求，具有普遍适用性；4、对材料表面处理的均匀性好，使材料表面 性能改善的同时，基本性能不受影响。在近几年来，人们对它的兴趣越来越浓，在理论研究、实验方法、生产实践上都有很大的进展。对例如纺织材料的表面修饰改性过程如下：用低温等离子体处理羊毛，可以改善羊毛表面的染速率和毡缩性，改善纤维棉的强力，可纺织性，润湿性和粘合性等；对于合成纤维的修饰中，等离子体处理合成纤维可以改善纤维的亲水性和抗静电性等。

实用新型内容

本实用新型提供了一种基于低温等离子体改性修饰的微悬臂梁偏转检测系统及其检测方法。通过等温等离子体对微梁的修饰作用，实现对不同目标的实时检测。本实用新型专利的设计思路具体如下：

基于低温等离子体改性修饰的微悬臂梁偏转检测系统，其特征是所述系统包括：

激光器；所述激光器固定于可移动平台上，激光器的激光头可以360°旋转；

反光镜，所述反光镜架设于所述激光器发出光束的正前方；

微悬臂梁，所述微悬臂梁为高分子材料特制梁，利用低温等离子体对梁进行改性修饰。修饰后的微悬臂梁具有亲疏水性、细胞亲和性、抗凝血性、生物相容性等特性；

光电位置敏感元件(PSD)，所述光电位置敏感元件为一光电位置敏感探测器，所述光电位置敏感探测器用于接收经所述微悬臂梁自由端反射后所形成的激光束，并产生一个输出信号；

数据处理设备，所述数据处理设备为数据采集卡用于接收光电敏感器件(PSD)输出信号；

计算机，所述计算机用于处理数据采集卡所采集的数据。

所述系统微悬臂梁为高分子材料特制梁，所述微梁由改变加在放电管两极交流高压的电压幅值和频率所产生不同低温等离子体对其进行改性修饰。修饰后的梁具有不同层度的生化特性。修饰后的微悬臂梁可以对不同目标分子进行实时监测。

所述低温等离子体是由交流高电压介质阻挡放电产生。调节电极电压可以产生不同要求的低温等离子体。

所述低温等离子体包括电子、正离子、激发态分子、自由基和光子等。

低温等离子体对高分子微悬臂梁修饰分为三步：