谐振环单元2整体均为方形金属框，且在所述方形金属框每边中间位置均设有一大小相同的开口 3。
[0049]具体地，所述亚波长金属谐振环阵列周期为70um。
[0050]具体地，所述谐振环单元2的金属框线宽为7um。
[0051]具体地，所述亚波长金属谐振环阵列中每两个谐振环单元2之间的间距为7um。
[0052]具体地，所述谐振环单元2中的开口 3大小为2um。
[0053]实施例3
[0054]衬底1，以及附在所述衬底I上的亚波长金属谐振环阵列；
[0055]其中，所述衬底I为在太赫兹波段下，吸收系数小于0.5CHT1的材料构成，所述亚波长金属谐振环阵列包含至少4个谐振环单元2，每个所述谐振环单元2整体均为方形金属框，且在所述方形金属框每边中间位置均设有一大小相同的开口 3。
[0056]具体地，所述亚波长金属谐振环阵列周期为lOOum。
[0057]具体地，所述谐振环单元2的金属框线宽为10um。
[0058]具体地，所述亚波长金属谐振环阵列中每两个谐振环单元2之间的间距为lOum。
[0059]具体地，所述谐振环单元2中的开口 3大小为4um。
[0060]其中，所述亚波长金属谐振环阵列周期为:每个亚波长金属谐振环单元每条边(上下对应或左右对应)之间的间距。
[0061]如图2所示，为本发明实施例提供的太赫兹超材料生物传感芯片的测试方法流程图，所述测试方法具体包括:
[0062]步骤S201:将所述太赫兹超材料生物传感芯片放置于太赫兹透射光谱下，测量其在透射谷所对应的频率&，即为亚波长金属谐振环在太赫兹波段的谐振频率；
[0063]步骤S202:将待测的生物样本放置于所述太赫兹超材料生物传感芯片表面，将其置于太赫兹透射光谱下，测量其在透射谷所对应的谐振频率f\。
[0064]其中，所述待测生物样本引起的介电环境改变，与所述谐振频率和所述谐振频率&之差成正比。
[0065]具体地，在本实施例中，通过将待测的生物样本放置于所述太赫兹超材料生物传感芯片表面，可以通过谐振频率之差，反映出所述太赫兹超材料生物传感芯片的灵敏度，同时，测得待测生物样本引起的介电环境改变与谐振频率之差成正比。
[0066]如图3所不，为本发明实施例提供的转染腺病毒EIA基因的人肾上皮细胞系--
293t细胞，在显微镜下，太赫兹超材料生物传感芯片上细胞分布图。
[0067]将制得的太赫兹超材料生物传感芯片放入培养皿中，所述培养皿中培养有转染腺病毒EIA基因的人肾上皮细胞系一一293t细胞，其中，所述太赫兹超材料生物传感芯片放置于所述培养皿中两天，将所述太赫兹超材料生物传感芯片放置于光学显微镜下观察，在10倍物镜镜头下，得到所述太赫兹超材料生物传感芯片上293t细胞的分布图。
[0068]如图4所示，为本发明实施例提供的测试太赫兹超材料生物传感芯片灵敏度的第一实施例。
[0069]步骤1:将所述太赫兹超材料生物传感芯片放置于太赫兹透射光谱下，采用API公司的T-Ray5000太赫兹时域光谱仪，测量其在共振透射谷所对应的频率1.430太赫兹处(图4中实线表示)，即为亚波长金属谐振环在太赫兹波段的谐振频率；
[0070]步骤2:将所述太赫兹超材料生物传感芯片放置于含有293t细胞的培养皿中，将其原位生长两天，将其置于太赫兹透射光谱下，采用API公司的T-Ray5000太赫兹时域光谱仪，测量其在共振透射谷所对应的谐振频率1.412太赫兹处(图4中虚线表示)。
[0071]其中，含有293t细胞的太赫兹超材料生物传感芯片和原来相比，其向低频方向移动Af= 18GHz，通过将细胞培养在所述太赫兹超材料生物传感芯片，能够测量出太赫兹超材料生物传感芯片对细胞类型的生物样本具有非常敏感，证明其是一款传感灵敏度高的生物传感芯片。
[0072]如图5所示，为本发明实施例提供的测试太赫兹超材料生物传感芯片灵敏度的第二实施例。
[0073]步骤1:将所述太赫兹超材料生物传感芯片放置于太赫兹透射光谱下，采用API公司的T_Ray5000太赫兹时域光谱仪，选择同一型号的三个太赫兹超材料生物传感芯片，且测量其在透射谷共振所对应的频率均为1.430太赫兹处；
[0074]步骤2:分别将三个所述太赫兹超材料生物传感芯片按照编号I至3进行编号，按照编号在所述太赫兹超材料生物传感芯片上，分别加入0.75mmol/L、l.5mmol/L、3mmol/L的BSA (牛血清蛋白)水溶液；
[0075]步骤3:依次将所述太赫兹超材料生物传感芯片置于太赫兹透射光谱下，采用API公司的T_Ray5000太赫兹时域光谱仪，按编号测量其在共振透射谷所对应的谐振频率分别为 1.396,1.294,1.195 太赫兹处。
[0076]其中，所述太赫兹超材料生物传感芯片按照编号I至编号3，依次对应的共振频率移动量为34、136、235GHz，随着浓度的提升，所述赫兹超材料生物传感芯片对应的共振频率移动量越大，同时，所述太赫兹超材料生物传感芯片可检测不同浓度的生物大分子溶液，证明其是一款高灵敏的太赫兹超材料生物传感芯片。
[0077]综上所述，本发明的太赫兹超材料生物传感芯片中的衬底I通过太赫兹超材料制成，以及所述衬底I上依附设置有亚波长金属谐振环阵列，所述亚波长金属谐振环阵列包含多个谐振环单元2，每个所述谐振环单元2整体均为方形金属框，且在所述方形金属框每边中间位置均设有一大小相同的开口 3。本发明与现有的生物传感器相比，由于采用太赫兹超材料制作，提高了所述太赫兹超材料生物传感器结构的均一性，根据其均一性以及其结构设计简单，提升了传感灵敏度。所以，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。
[0078]上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。
【主权项】
1.一种太赫兹超材料生物传感芯片，用于检测太赫兹波辐射源的太赫兹波长频率，其特征在于，所述太赫兹超材料生物传感芯片包括: 衬底，以及附在所述衬底上的亚波长金属谐振环阵列； 其中，所述衬底为在太赫兹波段下，吸收系数小于0.5cm—1的材料构成，所述亚波长金属谐振环阵列包含多个谐振环单元，每个所述谐振环单元均为方形金属框，且在所述方形金属框每条边的中间均设有一大小相同的开口。
2.根据权利要求1所述的太赫兹超材料生物传感芯片，其特征在于，所述衬底材料为尚阻娃。
3.根据权利要求1所述的太赫兹超材料生物传感芯片，其特征在于，所述亚波长金属材料为铝。
4.根据权利要求1所述的太赫兹超材料生物传感芯片，其特征在于，所述亚波长金属谐振环采用光刻与刻蚀制作而成。
5.根据权利要求1所述的太赫兹超材料生物传感芯片，其特征在于，所述亚波长金属谐振环阵列周期为50?10um。
6.根据权利要求1所述的太赫兹超材料生物传感芯片，其特征在于，所述谐振环单元的金属框线宽为2?10um。
7.根据权利要求1所述的太赫兹超材料生物传感芯片，其特征在于，所述亚波长金属谐振环阵列中每两个谐振环单元之间的间距为2?lOum。
8.根据权利要求1所述的太赫兹超材料生物传感芯片，其特征在于，所述谐振环单元中的开口大小为I?4um。
9.一种太赫兹超材料生物传感芯片的测试方法，其特征在于，包括采用权利要求1至8中任意一项所述的太赫兹超材料生物传感芯片，所述测试方法具体包括: 步骤1:将所述太赫兹超材料生物传感芯片放置于太赫兹透射光谱下，测量其在透射谷所对应的频率&，即为亚波长金属谐振环在太赫兹波段的谐振频率； 步骤2:将待测的生物样本放置于所述太赫兹超材料生物传感芯片表面，将其置于太赫兹透射光谱下，测量其在透射谷所对应的谐振频率f\。
10.根据权利要求9所述的太赫兹超材料生物传感芯片的测试方法，其特征在于，所述待测生物样本引起的介电环境改变，与所述谐振频率4和所述谐振频率f C1之差成正比。
【专利摘要】本发明提供一种太赫兹超材料生物传感芯片及其测试方法，所述太赫兹超材料生物传感芯片包括：衬底，以及附在所述衬底上的亚波长金属谐振环阵列；其中，所述衬底为在太赫兹波段下，吸收系数小于0.5cm-1的材料构成，所述亚波长金属谐振环阵列包含多个谐振环单元，每个所述谐振环单元均为方形金属框，且在所述方形金属框每条边的中间均设有一大小相同的开口。本发明与现有的生物传感器相比，由于采用太赫兹超材料制作，提高了所述太赫兹超材料生物传感器结构的均一性，根据其均一性以及其结构设计简单，提升了传感灵敏度。
【IPC分类】G01N21-3581
【公开号】CN104764711
【申请号】CN201510183702
【发明人】夏良平, 王思江, 毛洪艳, 颜识涵, 姜雪峰, 王化斌, 魏东山, 崔洪亮, 杜春雷
【申请人】中国科学院重庆绿色智能技术研究院
【公开日】2015年7月8日
【申请日】2015年4月17日