[发明专利]肺癌早期诊断用微波呼吸传感器及其制备方法

说明书

基于半导体微加工工艺的肺癌早期诊断用微波呼吸传感器及其制备方法，本发明属于微波检测领域，它为了解决现有气敏传感器的灵敏度较低的问题。本发明微波呼吸传感器在基板上依次沉积AAO层和SiO₂层，在SiO₂层上采用MEMS工艺加工成电路相同的参考用传感器和检测用传感器，沿基板和AAO层厚度方向电镀有导热金属，基板的背面集成有微加热器，气敏材料位于输入微带线和输出微带线与开口谐振环进行电磁能量耦合的间隙处。本发明在室温条件下实现了对甲苯的高灵敏度检测，实现了1ppm级甲苯的检测，灵敏度高达7.44MHz/ppm，该微波呼吸传感器无需高温或者紫外线照射即可工作，具有优异的检测灵敏度和稳定性。

技术领域

本发明属于微波检测领域，具体涉及一种室温条件下检测的纳米材料修饰的微波呼吸传感器及其制备方法，能够实现肺癌标志物挥发性有机物(VOC)的检测。

背景技术

呼吸检测的概念由来已久，在中国传统医学的诊察手段——望、闻、问、切四个方面中，“闻”占有十分重要的位置，有经验的中医可以通过闻患者的呼吸气体来判断病情。随着医学诊断无损化的不断发展，呼吸检测作为无损检测的重要方式之一越来越受到人们的重视。呼吸检测主要是在病理上找到一种或者几种与疾病高度相关的呼吸气体进行成分分析以此来判断病情，是一种无损、无痛、快速、简单、轻便、准确的低成本疾病早期诊断和筛查的方法。

近年来，呼吸诊断作为一种新兴的肺癌早期检测方法相比传统的射线扫描、管镜检查、皮肤穿刺等方案具备无损、简便、快捷的优势，正逐渐成为世界各国研究的热点。其中，基于微波检测技术的呼吸诊断方法精度高、可靠性好、操作简便，制备成本低，具有重要的研究价值和应用潜力。然而，由于呼吸环境复杂且VOC样本量小，检测灵敏度难以达到要求，因此需要从微波检测技术多个层面来提高检测性能。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有气敏传感器的灵敏度较低的问题，而提供一种基于半导体微加工工艺的肺癌早期诊断用微波呼吸传感器及其制备方法。

本发明基于半导体微加工工艺的肺癌早期诊断用微波呼吸传感器包括气敏材料、微加热器、参考用传感器、检测用传感器、基板、微加热器和封装材料，在基板的正面设置有AAO层，AAO层上设置有SiO₂层，SiO₂层上采用MEMS工艺加工成参考用传感器和检测用传感器，参考用传感器和检测用传感器分置在左右两侧，参考用传感器和检测用传感器的微波谐振电路相同，微波谐振电路通过封装材料封装；

在微波谐振电路区域内沿基板和AAO层的厚度方向开有热传导通道，在热传导通道内电镀有导热金属，基板的背面集成有微加热器；

其中所述的微波谐振电路包括开口谐振环、输入微带线、输出微带线和气敏材料，气敏材料位于输入微带线和输出微带线与开口谐振环进行电磁能量耦合的间隙处；

其中所述的气敏材料为势垒金属修饰的金属氧化物纳米线。

本发明基于半导体微加工工艺的肺癌早期诊断用微波呼吸传感器的制备方法按下列步骤实现：

一、在基板正面依次沉积AAO层和SiO₂层，然后在SiO₂层上采用MEMS加工工艺制备参考用传感器和检测用传感器的微波谐振电路，微波谐振电路包括开口谐振环、输入微带线、输出微带线和气敏材料，气敏材料位于输入微带线和输出微带线与开口谐振环进行电磁能量耦合的间隙处，通过封装材料对参考用传感器和检测用传感器进行封装；

二、在基板背面采用深度反应离子刻蚀工艺沿基板和AAO层的厚度方向加工出热传导通道，利用溅射在热传导通道内制备种子金属层，然后采用电镀方法在导热通道内形成导热金属；

三、在基板背面集成铂微加热器，完成肺癌早期诊断用微波呼吸传感器的制备；

其中步骤一中所述的气敏材料为势垒金属修饰的金属氧化物纳米线。