[发明专利]一种生物传感器及其制备方法和应用

说明书

本发明涉及生物传感器技术领域，尤其涉及一种生物传感器及其制备方法和应用。所述传感器包括底板和芯片，所述芯片为设置在该底板上的两个并联单元和金属层，所述金属层设置在两个并联单元之间；每个并联单元包括平面状的螺旋形电感和锤状电容，所述螺旋形电感的中间具有空白区域，所述锤状电容内嵌在所述空白区域中；锤状电容上引出两条导线，其中一条导线用于接地，另一条导线与所述金属层连接。底板包括衬底和SU‑8高聚物钝化层，所述钝化层在传感器的检测区域形成预设厚度和预设面积的开口，以此形成设定空间溶剂的凹槽。本发明提出的射频生物传感器具有小尺寸、快检测速度、简易且低成本的加工过程、可定量检测等特点。

技术领域

本发明涉及生物传感器技术领域，尤其涉及一种生物传感器及其制备方法和应用。

背景技术

本发明背景技术中公开的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

生物传感器是一门由生物、物理、化学、电子技术、医学等多种学科互相渗透成长起来的高新技术。生物识别传感系统通常由生物识别组件、信号转换器和电子系统组成，而生物识别组件作为该系统的核心器件，决定了检测结果的精确度、检测时长和系统成本等众多关键要素。在测量样本中，不同疾病所对应的生物标记物(Biomarker，包括酶、抗体、抗原、微生物、细胞、组织、核酸等生物活性物质)在生物传感器中可以转化为相应的电信号形式输出。与传统的检测手段相比，具有准确度高，分析速度快，成本低，可重复性好，操作简单，专一性强等众多优势。

根据生物传感器的信号转换器即换能器的不同可分为：第一代电化学生物传感器、第二代光学生物传感器和第三代射频生物传感器等。换能器依次为电化学电极、光电转换器和射频器件等。其中电化学生物传感器灵敏度最高，通过在电极上添加特定的酶实现对生物标记物的检测，简单易用且成本可控。但是外来媒介的引入使得传感器反应变慢、性能下降且可靠性差，根据使用环境不同需要以半年左右为周期进行更换。此外，另一个制约电化学传感器应用的因素在于其电解液需要定期补充，这严重增加了后续成本。而对于光学生物传感器而言，正常检测需要较长的稳定时间，且极易受到环境光的影响而改变检测结果。

第三代生物传感器--射频生物传感器是最近几年来非常热的话题，随着加工工艺的逐步提升，射频生物传感器的关键尺寸已缩至微纳米级别，结构也从传统的单层、双层向着多层发展。相较于其他类型的生物传感器，射频生物传感器具备以下优势：第一，检测稳定性高，不像电化学生物传感器那样易受使用环境的制约，且性能会随着使用时间的推移而下降，射频生物传感器不易受外界光照、温度、湿度等环境因素影响，可以保持在长期复杂环境中检测的稳定性；第二，操作简单，光学生物传感器需要一定时间来稳定测量环境，而射频生物传感器无需前期稳定时间，可以即时地对生物标记物进行快速检测；第三，无需添加外来媒介物进行标记，只需将待测试液滴至射频生物传感器检测区域即可，可实现免标记物检测。综上所述，射频生物传感器具有检测稳定性高、操作简单、无标记物检测等显著优势。

发明内容

本发明研究发现：一些第三代生物传感器仍然存在器件加工工艺复杂、无法定量测量、测量用时长等缺点。为此，本发明提出了一种基于螺旋形电感和锤状电容的射频生物传感器设计来用于葡萄糖检测，并提出了实现该传感器的对应传感器加工工艺。

为实现上述发明目的，本发明公开了下述技术方案：

一种生物传感器，其包括底板和芯片，所述芯片为设置在该底板上的两个并联单元和金属层，所述金属层设置在两个并联单元之间；每个并联单元包括平面状的螺旋形电感和锤状电容，所述螺旋形电感的中间具有空白区域，所述锤状电容内嵌在所述空白区域中；所述锤状电容上引出两条导线，其中一条导线用于接地，另一条导线与所述金属层连接，从而实现两个并联单元之间的并联连接；所述锤状电容是指一个方形电容及其两侧连接的导线形成的形似“锤子”的结构。