一种生物传感器结构的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种生物传感器结构，它包括分子探针（2），分子探针（2）位于微流体结构通道（4）内，分子探针（2）上方为样品注入窗（7），微流体结构通道（4）左上侧为流体入口（5），微流体结构通道（4）右下侧为废液出口（6），入射光源接口（1）和信号接收接口（3）分别与分子探针（2）连接；其制备方法包括基底清洗、微流体结构通道制作、分子探针制作及最后组合等步骤，解决了本实用新型解决了现有技术的生物传感器器件小型后所带来的微小温度漂移，探针过长导致的本征振动，探针过短又不能充分吸收入射光等缺点，不利于减小体积，降低成本和提高精度，不易于商业化等问题。
【专利说明】一种生物传感器结构
【技术领域】
[0001] 本实用新型属于生物传感器技术，尤其涉及一种生物传感器结构。
【背景技术】
[0002] 肿瘤是威胁人类生命和健康的重要杀手，已成为世界各国面临的最重要的社会问 题之一，而早期筛查、诊断是预防和治疗肿瘤疾病的关键。目前科学研究已表明，在肿瘤产 生和恶化的不同阶段，以及几乎没有任何症状的早期阶段，人体血清中某些肿瘤标志物蛋 白质的水平就已经发生了变化，进而影响人体的功能，表现为肿瘤疾病的发生。快速而有效 地检测这些肿瘤蛋白质标志物是预防、治疗肿瘤疾病的关键。
[0003] 按照目前的认识，人体中存在着10万种以上的蛋白质.各自具有不同的结构和 生理功能。研究已表明：一种蛋白质标志物与几种肿瘤病是息息相关的，一种肿瘤的发生 与多种蛋白质标志物的水平有密切的关系，故检测人血清中蛋白质标志物的水平是早期诊 断、中期治疗肿瘤疾病的重要手段。但是，蛋白质标志物分子同DNA分子相比，它空间结构 复杂，且生物活性与空间结构密切相关，使得蛋白质不能被简单地扩增或原位合成，难以利 用"拷贝"的方式来提高检测的灵敏度.其次，蛋白质间的相互作用无序列可循.而是类似 于抗原一抗体相互作用的特异结合性，另外.在操作过程中，蛋白质很容易变性。故开发具 有快速、小型化的肿瘤生化传感器对肿瘤疾病的早期诊断、中期治疗在挽救生命方面有重 要的意义。
[0004] 传统的生物传感器检测肿瘤标志物需要繁杂的工序，既耗时又不能做到无损检 测，给病人的身心带来极大的痛苦，而且加重了病人的心理和经济负担。在这样的背景下， 开发消耗样品少且能够快速有效地检测人体血清中肿瘤标志物水平的分析仪器成为科学 中重要的研究领域，促使国际上很多研究机构投入了大量的资金进行研发。但是，在现有的 科学技术发展水平上研发一块肿瘤标志物检测原理性实验室用的传感器是非常困难的事 情，需要突破多项关键技术才能实现，这也是限制肿瘤传感器工业发展的重要瓶颈之一。目 前，全世界只有少数几家国际大公司开发出实用的肿瘤传感器及相关的配套设备，如：瑞典 Biacore AB(现已由通用控股）的Biacore T3000等系列产品，美国Affinity Sensors公司 的 Iasys system 系列产品，日本 Nippon Laser Electronics 的 SPR-670,德国 BioTul AG 等产品，国内中科电子集团研发的SPR-2000,中科院力学所开发的准商用椭偏成像技术的 蛋白质芯片生物传感器等。这些产品的共同缺点是体积大、成本高、构造复杂。美国Texas Instrument开发的Sprecta -系列的传感模块虽然体积小、便宜、但是有温度补偿等缺点。
【发明内容】
[0005] 本实用新型要解决的技术问题：提供一种生物传感器结构及其制备方法，以解决 现有技术的生物传感器器件小型后所带来的微小温度漂移，探针过长导致的本征振动，探 针过短又不能充分吸收入射光等缺点，不利于减小体积，降低成本和提高精度，不易于商业 化等问题，同时可实现多个传感器同时复用，有利于同时实现多个样品或同一样品多个参 数的实时测量。
[0006] 本实用新型技术方案：
[0007] -种生物传感器结构，它包括分子探针，分子探针位于微流体结构通道内，分子探 针上方为样品注入窗，微流体结构通道左上侧设置有流体入口，微流体结构通道右下侧设 置有废液出口，入射光源接口和信号接收接口分别与分子探针的光纤连接。
[0008] 分子探针包括二根光纤构成的F-P腔，其中一根光纤在距离F - P腔右端1. 5_2mm 范围内去除光纤包层厚度5-20微米，光纤的二端通过支撑架固定。
[0009] 入射光源接口为光纤芯线夹持头，与外部光源耦合连接。
[0010] 信号接收接口为光纤芯线夹持头，连接光纤或光谱仪。
[0011] 本实用新型的有益效果：
[0012] 本实用新型的生物传感器是以宽带光源为入射光源，以光纤为传输介质和敏感单 元，以F- P腔作为判断探针表面的抗原(抗体）相互结合程度的依据，克服了温度漂移、蛋 白质肿瘤标志物抗原一抗体结合不完全而导致的误差，使其具有体积小、减小了样品消费， 易于商品化等优点。它的具体优点主要包括：
[0013] (1)传感机理是以光纤波导为敏感单元，采用微小型的光纤F-P腔选频，抑制噪声 信号，克服了温度微小漂移等因素的影响，同时，通过F- P腔动态监测探针表面的抗原一 抗体结合是否完全，方便实现阵列化，易于批量加工，也易于与其它的光学器件集成为微型 化集成器件，减小了整个系统的体积，同时可以大大地减小待测样品的消费量，减少病人血 液提取量；（2)在样品检测区无电磁干扰，易于信号处理；（3)点样方法采用喷墨点样的 方式，很大程度减少了样品的消费，同时使待测样品均匀分布于探针表面，减少了蛋白质抗 原一抗体结合的时间，也可进一步减少了样器的消费量，综合起来可以控制样器消费量为 纳升；（4)采用反射方法接收光信号，增加了敏感单元部分的光吸收，放大了检测信号，减 小了探针长度增加所导致的光纤探针力学振荡所带来的误差；（5)检测过程废液集中回 收，减少环境污染；（6)适用于医院、社区医院及家庭医疗；（7)由于本方法是采用光纤波导 技术，实质上是光与待测样品之间相互作用，这能够实现对样品实时、无损检测，且可重复 测量而不破坏待测样品，克服了传统的电化学方法、PCR (聚合物链式反应）方法、电泳法等 检测手段对蛋白质样品的坏破作用。本实用新型解决了现有技术的生物传感器器件小型后 所带来的微小温度漂移，探针过长导致的本征振动，探针过短又不能充分吸收入射光等缺 点，不利于减小体积，降低成本和提高精度，不易于商业化等问题。（8)同时可实现多个传感 器同时复用，有利于同时实现多个样品或同一样品多个参数的实时测量。
【专利附图】
【附图说明】 [0014] ：
[0015] 图1本实用新型生物传感器结构一示意图；
[0016] 图2为本实用新型生物传感器结构二示意图；
[0017] 图3为本实用新型生物传感器结构一的组成框图；
[0018] 图4为本实用新型生物传感器结构二的组成框图；
[0019] 图5为本实用新型生物传感器的探针结构示意图；
[0020] 图6为本实用新型的探针的光纤与光纤芯线夹持头的连接示意图。
【具体实施方式】 [0021] ：
[0022] 一种生物传感器结构(见图1和图2)，它包括分子探针2,分子探针2位于微流体 结构通道4内，分子探针2上方为样品注入窗7,微流体结构通道4左上侧为流体入口 5,微 流体结构通道4右下侧为废液出口 6,入射光源接口 1和信号接收接口 3分别通过光纤耦合 器也就是光纤芯线夹持头与分子探针2的光纤连接；入射光源接口 1和信号接收接口 3位 于分子探针2的一侧，或分开放置在分子探针2的左右侧，其中图2的的分子探针2左端既 作为入射光源接口 1，同时也是信号接收接口 3,它的连接是通过一个波分复用器使入射光 源接口 1和信号接收接口 3与分子探针2的光纤相连，或者入射光源接口 1和信号接收接 口 3为同一接口，既作为入射光源接口 1，同时也作为信号接收接口 3使用。而图1中的分 子探针2两端的光纤9 一端作为入射光源接口 1，另一端作为信号接收接口 3。
[0023] 分子探针2包括二根光纤构成的F-P腔，其中一根光纤在距离F - P腔右端 1. 5-2_范围内去除光纤包层厚度5-20微米，光纤的二端通过支撑架8固定
[0024] 入射光源接口 1为光纤芯线夹持头，与外部光源耦合连接，本实施例采用采用直 径
【权利要求】
1. 一种生物传感器结构，它包括分子探针（2)，其特征在于：分子探针（2)位于微流体 结构通道（4)内，分子探针（2)上方为样品注入窗（7)，微流体结构通道（4)左上侧设置有流 体入口（5)，微流体结构通道（4)右下侧设置有废液出口（6)，入射光源接口（1)和信号接收 接口（3)分别与分子探针（2)的光纤连接。
2. 根据权利要求1所述的一种生物传感器结构，其特征在于：分子探针（2)包括二根 光纤构成的F-P腔，其中一根光纤在距离F - P腔左端1. 5-2_范围内去除光纤包层厚度 5-20微米，光纤的二端通过支撑架（8)固定。
3. 根据权利要求1所述的一种生物传感器结构，其特征在于：入射光源接口（ 1)为光纤 芯线夹持头，与外部光源耦合连接。
4. 根据权利要求1所述的一种生物传感器结构，其特征在于：信号接收接口（3)为光纤 芯线夹持头，连接光纤或光谱仪。
【文档编号】G01N33/68GK204065103SQ201420535765
【公开日】2014年12月31日 申请日期:2014年9月18日 优先权日:2014年9月18日
【发明者】白忠臣, 秦水介, 张正平 申请人:贵州大学