专利名称：：磁声谐振传感器的制作方法
技术领域：
：本发明涉及传感装置，优选的是采用水凝胶的化学激活型机电传感装置。
背景技术：
：接触不同的化学环境时能够改变形状或体积的水凝胶已用作pH传感器、离子传感器、化学传感器、气体传感器和温度传感器，并用作机械驱动元件。例如参见Bashir，R.等，MicromechanicalcantileverasanultrasensitivepHmicrosensor,AppliedPhysicsLetters,2002,81(16):3091页3093页；Zhang，L和W.R.Seitz，ApHsensorbasedonforcegeneratedbypH—dependentpolymerswelling，AnalyticalandBioanalyticalChemistry,2002,373(7):555页559页；vanderLinden，Η·等，Developmentofstimulus-sensitivehydrogelssuitableforactuatorsandsensorsinmicroanalyticaldevices.SensorsandMaterials，2002，14(3):129页139页；Mayes，A.G.等，Metalion-sensitiveholographicsensors.AnalyticalChemistry,2002,74(15):3649页3657页；Mayes，A.G.等，Aholographicalcoholsensor.AnalyticalChemistry,1999,71(16):3390页3396页；Mayes，A.G.等，Aholographicsensorbasedonarationallydesignedsyntheticpolymer.JournalofMolecularRecognition,1998,11(1-6):168页174页；Millington,R.B.等，Ahologrambiosensorforproteases.SensorsandActuatorsB-Chemical，1996，33(1-3):55页59页；Blyth，J.等，Holographicsensorforwaterinsolvents.AnalyticalChemistry,1996,68(7):1089页1094页；Herber，S.，W.Olthuis和P.BergveldjAswelIinghydrogel-basedP-C02sensor.SensorsandActuatorsB-Chemical，2003，91(1-3):378页382页；Kuckling，D.等，Photocross-linkablepoly(N-isopropylaeryIamide)copolymersIIImicro-fabricatedtemperatureresponsivehydrogels.Polymer,2003，44(16):4455页4462页；Hilt，J.Z.等，Ultrasensitivebiomemssensorsbasedonmicrocantileverspatternedwithenvironmentallyresponsivehydrogels.BiomedicalMicrodevices,2003，5(3):177页184页。基于改性水凝胶的色变，对水凝胶晶体的尺寸变化或衍射光栅的光学检测已经提供了方便的感测计量(sensorimetric)信号，后者提供了更通用的检测平台。例如参见Asher,S.A.等，Photoniccrystalcarbohydratesensors:Lowionicstrengthsugarsensing.JournaloftheAmericanChemicalSociety，2003，125(11):3322页3329页和Marshall，A.J.等，PH-sensitiveholographicsensors.AnalyticalChemistry,2003，75(17):4423页4431页。然而，据认为水凝胶有几个方面有具体应用。例如参见Hoffman，A.S·，Hydrogelsforbiomedicalapplications.AdvancedDrugDeliveryReviews，2002，43:1页12页。对于光学水凝胶系统的一个重要考量是维持限定随后色变的颗粒的位置。这需要水凝胶必须保持足够的稳定性刚度，但同时提供低内聚力，使得能够出现可测的体积变化。水凝胶的这些机械方面已经通过将聚-HEMA(甲基丙烯酸羟乙基酯)的矩形单元的大小拉伸数厘米而进行了研究，以测量其在不同PH值的弹性。例如参见Johnson,B.等，MechanicalpropertiesofapHsensitivehydrogel,2002年SEM年会论文，Milwaukee,WI。另一种传感方法使用响应于粘弹性溶液的声波传感器。声波传感器包括在粘弹性溶液中受激振动的谐振器。溶液粘度变化(例如，由于化学反应)导致可检测的谐振器的振动频率/振幅变化。前述传感器的适配包括在谐振器上提供单分子膜，所述单分子膜用作周围化学/物理环境的探针。单分子膜可以与周围溶液中的分子反应，例如导致谐振器的质量/体积发生变化，从而改变谐振器振动的频率/振幅。这样的设置已经能够使用单层水凝胶检测核苷酸。例如参见Kanekiyo,Y.等，Novelnucleotide-responsivehydrogelsdesignedfromcopolymersofboronicacidandcationicunitsandtheirapplicationsasaQCMresonatorsystemtonucleotidesensing.·JournalofPolymerScienceParta-PolymerChemistry,2000,38(8):1302页1310页；Tang,A.X.J.等，Immunosensorforokadaicacidusingquartzcrystalmicrobalance,AnalyticaChimicaActa,2002.471(I):33页40页；Nakano,Υ·，Υ·Seida和K.Kawabe,Detectionofmultiplephasesinecosensitivepolymerhydrogel,KobunshiRonbunshu,1998.55(12):791页795页；以及Serizawa,Τ·等，Thermoresponsiveultrathinhydrogelspreparedbysequentialchemicalreactions.Macromolecules,2002.35(6):2184页2189页。声学传感器因此可用作周围环境的探针而无需组合衍射光栅。然而，在上述设置中，为了检测变化，需要对声频中出现的通常〈O.01%的扰动进行仔细跟踪。也就是，现有的声波传感器具有下述问题因物理/化学环境变化而在传感器中产生的效应较小，为了获得关于变化的有用信息，需要进行灵敏度非常高的测量。
发明内容本发明试图利用受驱传感器的物理和/或化学性质的变化来监测周围环境的变化。特别是，本发明试图解决上述的现有声波传感器的低灵敏度问题。根据本发明的第一方面，提供一种传感装置，所述传感装置包括谐振器、传感器和检测器，所述传感器与所述谐振器机械连接，所述传感器包含在接触周围环境变化时在第一状态和第二状态之间变化的传感器材料，其中所述传感器由所述谐振器驱动，并且所述检测器响应于所述传感器材料的状态变化，其中所述传感器材料是声学厚层的形式。本声学法的主要优势在于能够传回由交联和共聚所致的内部化学力的信息，这些信息对于水凝胶弹性而言是明显的，但对于光学收集的任何尺寸变化都是不明显的。本发明的实施方式的优势在于跨水凝胶膜(声学厚膜)厚度的声相变化较大并且接近Pi/2，从而基本上将谐振改变至消除点(pointofextinction),并因而提供了振动与未振动状态之间的有用的机械开关作用。因此，本发明的实施方式相对于现有技术的有利技术效果是，在化学/物理环境发生变化时，谐振器的声信号的振幅移动较大，因而与其中声频仅有小幅移动的现有技术设置相比，更容易进行检测。传感器层(可以是生物识别层)自身变为储能或耗能的谐振结构。传感器响应因而受控于传感器层或上部层的化学组成。水凝胶膜是这类上部层的一种成功实例。该有利技术效果通过提供声学厚层形式的传感器材料而实现，其不同于现有技术所公开的薄层。也就是，提供声学厚膜直接导致声信号极大偏移。对于粘弹性材料而言，声学薄层性能与声学厚层性能之间的转换最方便地由相因数限定。因此，声学厚膜的厚度大致满足下述等式_4]寫/2其中，ω是角频率，P是密度，G是剪切模量，t是膜厚度。声学厚层是当声波垂直于该层传播时能够支持声波显著相移的层。该限定不包括现有技术的设置中所公开的单层。此类单层不能支持垂直于所述层的声相移。并且，此类单层如果不根据上述等式使用高频，也不能支持平行于所述层的声相移。在本申请的上下文中，“声振动”是指在传感器的上下边界之间反射的驻声波。优选的是，检测器包括能够设置用于将电磁场导向传感器的电磁场发生器。这是有利的，因为传感器可无需连接线而远程使用。优选的是，电磁场发生器和检测器包括用于产生电磁场和用于检测电磁场的常规结构元件。这提供了紧凑的设置。有利的是，电磁场发生器是可调的。这使得装置在使用时具有更大的变化性和灵敏性。电磁场发生器可以是螺旋线圈，传感装置可包括与电磁场发生器和检测器连接的信号发生器和锁相放大器以提供更大的灵敏性。检测器可包括用于从信号发生器产生的信号中减去检测到的信号的差分二极管检波电路。在一种设置中，谐振器包括可设置用于将磁场导向传感器的磁体。此设置提供了磁声谐振传感器。谐振器可包括与传感器机械连接的激发器，其可以是如石英层等压电材料。压电层的厚度优选为50μπιΙΟΟΟμπι。其他传感装置可用于测量检测器的电阻抗，从而测量声响应。例如，可加入市售的阻抗分析仪或其他定制的阻抗测量电路。激发器可来源于磁致伸缩材料，其中谐振器电磁场的磁分量用于激发声波。激发器可包含金属材料。其可以是厚度优选为50μm1000μm的层形式。包含声学厚层传感器材料的传感器层优选为O.IμπιImm厚，更优选为O.Iμm100μm厚，进而更优选为O.Iμm10μm厚，最优选为O.5μm5μm厚。有利的是，传感器层大于一分子厚。传感器材料优选为水凝胶，例如甲基丙烯酸羟乙基酯-甲基丙烯酸酯共聚物、聚(丙烯酰胺-co-3-丙烯酰胺基苯基硼酸)或聚(丙烯酰胺-CO-2-丙烯酰胺基苯基硼酸)。优选的是，所述传感装置是化学驱动型机电传感装置。所述传感装置可用于传感方法中。并且，所述传感装置可用作开关或用于连续监测的方法中。此外，所述传感装置可用于基于周围环境的变化而控制体系的方法中。根据本发明的另一方面，提供了一种制备复合探针的方法，所述复合探针包含压电性谐振器元件和所述谐振器元件上的水凝胶声学厚膜，所述方法包括配制所述水凝胶用单体混合物；将所述单体混合物施加到如镀铝聚酯片等防粘层上；将谐振器元件施加到所述单体混合物上；使所述单体混合物聚合以形成粘附于所述谐振器元件的所述水凝胶声学厚膜，从而形成复合探针；并将所述复合探针与所述防粘层剥离。在施加所述单体混合物之前可以用粘合剂(如甲基丙烯酸三甲氧基甲硅烷基丙基酯)处理所述谐振器元件从而促进粘合。在一个实施方式中，水凝胶由甲基丙烯酸2-羟乙基酯(HEMA)、二甲基丙烯酸乙二醇酯(EDMA)、甲基丙烯酸酯(MAA)和光引发剂(如二甲氧基苯基丙酮)的混合物制备。在另一种设置中，水凝胶由3-丙烯酰胺基苯基硼酸、丙烯酰胺和N，N-亚甲基双丙烯酰胺的混合物制备。在又一种设置中，水凝胶由2-丙烯酰胺基苯基硼酸、丙烯酰胺和N，N-亚甲基双丙烯酰胺的混合物制备。本发明的实施方式试图利用由材料的物理和/或化学环境变化所致的材料声学性质变化来提供化学激活型机电传感装置。在一个实施方式中，水凝胶响应于化学环境变化，优选的是其中化学环境变化是PH变化。在本实施方式中，水凝胶通常是通过其粘弹性质的变化而响应于pH的聚合物。水凝胶的体积也会响应于PH变化而变化。适于此目的的水凝胶材料是甲基丙烯酸羟乙基酯-甲基丙烯酸酯共聚物，其为甲基丙烯酸2-羟乙基酯与甲基丙烯酸酯的共聚物，优选的是与一定量的二甲基丙烯酸乙二醇酯(也称之为乙二醇二甲基丙烯酸酯)交联。用于形成水凝胶的甲基丙烯酸酯的量通常为约6摩尔％，二甲基丙烯酸乙二醇酯的量通常为I.5摩尔％7.5摩尔％。通常，具有多于3.5摩尔％二甲基丙烯酸乙二醇酯的水凝胶倾向于变得更坚硬且缺乏挠性。余量的甲基丙烯酸羟乙基酯为86.5摩尔％92.5摩尔％。与常规的石英晶体微量天平不同，本发明的装置可无线操作从而消除非盘形(non-disk)电极。与常规的5MHz工作频率相比，这使得工作频率扩展至6MHzI.IGHz的范围。此外，无线操作使得传感装置的谐振器和传感器部件可以植入例如人类或动物对象。此时，检测器可以远离谐振器和传感器而体外操作。在另一实施方式中，水凝胶响应于化学环境变化，其中化学环境变化是分析物浓度的变化。分析物可以是如糖等生理分析物。此类糖可包括葡萄糖、果糖、半乳糖和甘露糖。葡萄糖是特别重要的生理分析物，在如糖尿病等病症以及发酵过程和活细胞新陈代谢中起重要作用。在一种设置中，水凝胶是含苯基硼酸基团的聚合物，该苯基硼酸基团通常为聚合物主链上的侧基。优选的是，所述聚合物是聚(丙烯酰胺-co-3-丙烯酰胺基苯基硼酸)。该聚合物能够结合葡萄糖和其他糖，并认为该聚合物的硼酸部分与糖的顺式二醇结合。在一种设置中，本发明的传感装置是植入人类或动物对象的植入式设备的形式，其包括谐振器和传感器。在该设置中，检测器在体外响应于传感器，因而使得能够以简单的非侵入方式远程监测如葡萄糖等生理分析物。因此，植入式设备为植入人类或动物对象而提供，并包括本发明所述的谐振器和传感器，其中传感器与谐振器机械连接。在远程感测受试对象生理状态的方法中，检测器可以与植入式设备一起使用，其中检测器响应于传感器的传感材料。受试对象的生理状态的感测可包括对分析物的感测，例如，所述感测可以是连续监测分析物浓度。与长期使用时稳定性较差并且难以消毒进行体内应用的市售酶类葡萄糖传感器和监测器不同，本发明的传感设备耐用且易于植入合适的受试对象。在前文提到的装置和方法的实施方法中，振幅的信号移动极大，可以是95%以上。因此易于检测，并显著简化了传感器仪器。也就是，观察到非常大的信号变化使得仪器可以更简单并且成本更低。例如，可以除去锁相并且采用常规的灵敏性较低的电阻抗测量法。并且，本发明的实施方式与现有技术的设置相比对物理和化学变化更加灵敏。为了更好的理解本发明并显示如何实施本发明，现将示例性地参考附图，其中图1(a)显示出处于由测量系统产生并监测的电磁场中的水凝胶开关，其中检测系统包括信号发生器、检测器和与PC(未显示)运行的LabVIEW连接的锁相放大器一以ο环和塑料元件(未显示)将接触溶液保留在水凝胶开关的上表面上；图I(b)显示出石英盘与涂覆10μm聚-HEMA水凝胶膜后的相同石英盘相比的基频谐振峰一石英盘和水凝胶复合体的顶表面均处于PH3.5的溶液中；图2显示出三种不同的水凝胶-石英复合体的剪波谐振光谱之间的比较，表明在IOOMHz有显著的衰减；图3(a)显示出水凝胶膜边缘的相衬图像，表明其厚度为约3μπι;图3(b)显示出用水凝胶层涂覆石英感测器后基本谐波和三次谐波的频移，水凝胶层起初以5μI单体混合物(盘1)、8μI单体混合物(盘2)、12μI单体混合物(盘3)和15μI单体混合物(盘4)制备；图4显示出接触pH3.5和pH8后的同一水凝胶-石英复合体的声谐振谐波——膜膨胀导致6.7MHz处的频减，33MHz处的谐振中止和60MHz处的频增；图5(a)显示出具有厚度更均匀的水凝胶膜的水凝胶-石英复合体的开关作用一pH3.5使开关在“开”状态，而pH8使开关在“关”状态；图5(b)显示出表示为以15秒间隔回描的一系列连续峰谐振的开关特性；图6(a)显示出pH校准曲线，其描绘pH3.5的开状态与pH8的关状态之间的增量谐振轨迹变化；图6(b)显示出谐振的振幅和Q-因子相对于溶液pH的变化；图7显示出水性介质中硼酸和顺式二醇之间发生的可逆结合；图8显示出聚(丙烯酰胺-CO-3APB)共聚物的化学结构；图9显示出聚(丙烯酰胺-CO-3APB)的pH曲线；图10显示出涂覆有聚(丙烯酰胺-CO-3APB)膜的MARS相对于葡萄糖浓度的响应振幅；图11(a)显示出具有聚(丙烯酰胺-CO-3APB)膜的MARS对葡萄糖溶液的响应；图11(b)显示出MARS相对于葡萄糖浓度的响应；图12显示出具有聚(丙烯酰胺-CO-3APB)膜的MARS对15mM葡萄糖的振幅变化差异;图13显示出对于pH410的变化，具有聚(丙烯酰胺-co_3APB)膜的MARS相对于不同3-APB浓度的振幅变化曲线；图14显示出聚(丙烯酰胺-CO-3APB)传感器相对于3-APB的摩尔％在pH7.4的纯缓冲液中的响应与在pH7.4的IOmM葡萄糖缓冲液中的响应之间的AQ;图15显示出当葡萄糖增量递增时来自MARS的信号相对于交联剂MBA浓度的振幅差；图16(a)显示出具有聚(丙烯酰胺-co_3APB)膜的MARS相对于葡萄糖浓度的响应振幅；图16(b)显示出当葡萄糖浓度不大于7.5mM时响应振幅与葡萄糖浓度成正比；图17显示出在pH7.4时，对于葡萄糖浓度从OIOOmM的连续变化，具有聚(丙烯酰胺-co-3APB)膜的MARS的响应时间；图18显示出基于3-APB的MARS对于5mM果糖、葡萄糖、半乳糖和甘露糖溶液的响应；和图19显示出MARS传感器相对于3-APB摩尔％的振幅变化和(a)表观pKa、(b)疏水性(测量为ΔA4)和(c)粘弹性(测量为AQ)的曲线。具体实施方式实施例I本文描述了基于复合型声学谐振器的新型化学激活型机械开关。设备图示于图I中。提供平面螺旋线圈从而用电磁法激发由石英盘和基于pH敏感性甲基丙烯酸羟乙基酯-甲基丙烯酸酯共聚物的水凝胶声学厚膜涂层制成的复合谐振器的谐波。螺旋线圈以及信号发生器、AM检测器和锁相放大器之间进行同轴连接。检测器采用差分二极管检波电路以从信号发生器产生的较大激发信号中减去由线圈返回的射频信号。为了传回复合谐振设备的频率、振幅和Q因数，采用LabView软件处理由谱图收集的原始振幅和频率数据点。用上述基于线圈的激发系统进行高达IOOMHz的声谐振特性的测量，所述激发系统能够在多重谐波频率中保持强信号振幅。从信号发生器前面板选择工作频率并用于传回各谐波谐振的声学轨迹差，该声学轨迹差又与水凝胶的化学性质相关。在250μπι厚AT石英盘上沉积的2.Iμm厚水凝胶膜中观察开关作用，在基频(6.6MHz)于pH3.5激发，并于pH8终止，开/关的振幅比为500:I。发现通过波矢量(k)_膜厚(t)结果的双曲正切函数(Tanh[kt])的自变量(argument)可很好地限定开关点，因此在不使用多参数拟合体系的情况下就可以测得膜弹性为5.8XIO5NAi2且剪波波速为24ms'该方法使得水凝胶的膨胀响应大幅放大并且能够确定膜的机械性质。因此，提供了基于PH敏感性水凝胶的声学剪波开关。为了使信号响应最大化并大幅改进所述方法中的谐振，有利的是对探针的谐振频率进行控制。同样，为了使水凝胶膜易于操作和粘附，有利的是采用玻璃而不是通常可经化学处理的金属电极表面。因此，出于技术原因，基于简单的线圈和裸露的石英基片的上述可调式设备是有利的。使用该通用模式，可以采用多种水凝胶材料和厚度。在本发明所述的实施方式中，当邻近多频率石英晶体谐振器放置时，可利用可离子化的聚-HEMA水凝胶相对于pH的机械特性。可以评估多频率谐振器的电学特征及其检测特性。理解水凝胶膜的形成及其与声波间的相互作用是体系特性的另一个重要方面。因此，在本发明所用的方法中，获得了沉积的水凝胶的相衬图像并估算其厚度。此外，根据所选定的工作频率来解释体系的特性，并估算水凝胶谐振器设备相对于PH值的声阻抗。难以确定水凝胶膜的厚度、密度、弹性和粘度，因为这些参数大都未知。例如，因水凝胶的柔软性质及其盘中厚度的潜在变化，难以确定厚度(不过，可以如下所述测量膜的厚度)。相反，确定弹性是否为厚度可能范围的决定因素更为重要，更具体而言，确定是否可建立导致声波打开或关闭的物理-化学条件。应当注意，所述体系在某些方面比含分子薄膜的那些体系更为复杂，因为厚度是声波波长的重要部分。厚度变化在膜中产生声相差，这显著影响体系的总体特性。根据本实施方式制造的水凝胶盘复合体的宽频声学测量采用容易获得的信号发生器和锁相放大器，这些部件与先前用于粘性流体和蛋白质吸附研究的部件相同。螺旋线圈为手绕式，而二极管检测器于内部构建。一旦声场在晶体中通过电致伸缩产生，则声学特性与聚合物的水合状态相关，而水合作用又取决于浴介质的pH。已测量了晶体与厚水凝胶膜(弹性为“刚性”)的声耦合，并且化学有关的弹性已与自身的开关特性相关。实例甲基丙烯酸2-羟基乙基酯(HEMA，97%)、二甲基丙烯酸乙二醇酯(EDMA，也称之为乙二醇二甲基丙烯酸酯)、甲基丙烯酸(MAA)、二甲氧基苯基苯乙酮(DMAP)、2_丙醇和(甲基丙烯酰基丙基)三乙氧基娃烧由AldrichChemicalCo.(Gillingham,英国)提供。所有其他化学品均为分析级且由Sigma或Aldrich提供。镀铝的100μm厚聚酯膜(MET401级)购自HiFiIndustrialFilmLtd.(Stevenage,英国)。复合谐振器制备由HEMA(89摩尔％)、EDMA(交联剂，5摩尔％)、MAA(6摩尔％)和等体积的2-丙醇制备单体混合物。然后添加光引发剂二甲氧基苯基苯乙酮(DMAP)至最终浓度为1%(重量/体积)。用1%(重量/体积)的甲基丙烯酸三甲氧基甲硅烷基丙基酯的丙酮溶液处理晶体过夜。将镀铝聚酯片放在平坦的玻璃板上，并用移液管移取约5μI的单体混合物以产生流体“珠”。将经处理的石英盘放在单体混合物之上，并按压以使其下部均匀涂覆有聚合物。通过在UV曝光单元产生的UV辐射(约350nm)中暴露15分钟进行UV引发的自由基聚合。聚合后，将盘从聚酯片的镀铝侧剥离，聚酯片的镀铝侧起到水凝胶-石英复合体用防粘层的作用。最后的步骤是在甲醇中彻底清洗复合体。螺旋线圈由得自RSElectronics(英国)的O.085mm漆包铜线制备DC电阻为I欧姆、电感为O.5mH且总直径为5mm的平面螺旋线圈，并将该线圈连接至具有氰基丙烯酸酯粘合剂薄层的O.25mm厚环氧树脂层压板。为了设计有效的水凝胶传感器，必须理解来源于检测到的电信号的其声阻抗变化与化学诱导的水凝胶动作变化的关系如何。水凝胶-盘的声阻抗所研究的体系是由附着于附加的水凝胶谐振器(厚度、密度和粘弹性未知)的谐振板组成的复合谐振器。此外，存在接触复合体上表面的第三液体层。复合体体系的声阻抗通常可通过(1-4)描述Zg=PfGfTanhlk/](I)~^PjGfTanhlkjif](2)权利要求1.一种传感装置，所述传感装置包括谐振器、传感器和检测器，所述传感器与所述谐振器机械连接，所述传感器包含在接触周围环境变化时在第一状态和第二状态之间变化的传感器材料，其中所述传感器由所述谐振器驱动，并且所述检测器响应于所述传感器材料的状态变化，其中，所述传感器材料是声学厚层的形式。2.如权利要求I所述的传感装置，其中，所述检测器包括能够设置用于将电磁场导向所述传感器的电磁场发生器。3.如权利要求2所述的传感装置，其中，所述电磁场发生器和所述检测器包括用于产生电磁场和检测电磁场的常规结构元件。4.如权利要求2或权利要求3所述的传感装置，其中，所述电磁场发生器是可调的。5.如权利要求24中任一项所述的传感装置，其中，所述电磁场发生器是线圈。6.如权利要求25中任一项所述的传感装置，所述传感装置还包括与所述电磁场发生器和所述检测器连接的信号发生器和锁相放大器。7.如权利要求6所述的传感装置，其中，所述检测器包括用于从所述信号发生器产生的信号中减去检测到的信号的差分二极管检波电路。8.如前述权利要求中任一项所述的传感装置，所述传感装置包括用于测量所述检测器中阻抗变化的阻抗测量电路。9.如前述权利要求中任一项所述的传感装置，其中，所述谐振器包括能够设置用于将磁场导向所述传感器的磁体。10.如前述权利要求中任一项所述的传感装置，其中，所述谐振器包括与所述传感器机械连接的激发器。11.如权利要求10所述的传感装置，其中，所述激发器包含压电材料。12.如权利要求11所述的传感装置，其中，所述压电材料是石英。13.如权利要求11或12所述的传感装置，其中，所述压电材料是层的形式。14.如权利要求13所述的传感装置，其中，所述压电层的厚度为50μπιΙΟΟΟμπι。15.如权利要求1014中任一项所述的传感装置，其中，所述激发器包含磁致伸缩材料。16.如权利要求1015中任一项所述的传感装置，其中，所述激发器包含金属材料。17.如权利要求16所述的传感装置，其中，所述金属材料是层的形式。18.如权利要求17所述的传感装置，其中，所述金属层的厚度是50μπι1000μm。19.如前述权利要求中任一项所述的传感装置，其中，所述声学厚层的厚度是O.IμmImm020.如权利要求19所述的传感装置，其中，所述声学厚层的厚度是O.Iym100μπι。21.如权利要求20所述的传感装置，其中，所述声学厚层的厚度是O.Iym10μπι。22.如权利要求21所述的传感装置，其中，所述声学厚层的厚度是O.5μm5μm。23.如前述权利要求中任一项所述的传感装置，其中，所述声学厚层大于一个分子厚。24.如前述权利要求中任一项所述的传感装置，其中，所述传感材料是水凝胶。25.如权利要求24所述的传感装置，其中，所述水凝胶响应于化学环境变化。26.如权利要求25所述的传感装置，其中，所述化学环境变化是pH变化。27.如权利要求2426中任一项所述的传感装置，其中，所述水凝胶是甲基丙烯酸羟乙基酯-甲基丙烯酸酯共聚物。28.如权利要求25所述的传感装置，其中，所述化学环境变化是分析物浓度的变化。29.如权利要求28所述的传感装置，其中，所述分析物是生理分析物。30.如权利要求28或权利要求29所述的传感装置，其中，所述分析物是糖。31.如权利要求30所述的传感装置，其中，所述糖是葡萄糖。32.如权利要求2831中任一项所述的传感装置，其中，所述水凝胶是含苯基硼酸侧基的聚合物。33.如权利要求32所述的传感装置，其中，所述聚合物是聚(丙烯酰胺-co-3-丙烯酰胺基苯基硼酸)或聚(丙烯酰胺-co-2-丙烯酰胺基苯基硼酸)。34.如前述权利要求中任一项所述的传感装置，其中，所述传感装置是化学驱动型机电传感装置。35.如权利要求234中任一项所述的传感装置，其中，所述谐振器和传感器是用于植入人类或动物对象的植入式设备的形式；并且其中，所述检测器在体外响应于所述传感器。36.前述权利要求中任一项所述的传感装置在传感方法中的应用。37.权利要求I35中任一项所述的传感装置作为开关的应用。38.一种用于植入人类或动物对象的植入式设备，所述植入式设备包括如权利要求235中任一项中所限定的谐振器和传感器，其中所述传感器与所述谐振器机械连接。39.检测器在植入了权利要求38所述的植入式设备的受试对象的生理状态的远程感测方法中的应用，其中，所述检测器响应于所述传感器的传感器材料。40.如权利要求39所述的应用，其中，所述检测器如权利要求27中任一项所限定。41.如权利要求39或权利要求40所述的应用，其中，所述受试对象的生理状态的感测包括感测分析物。42.如权利要求41所述的应用，其中，所述分析物是糖。43.如权利要求42所述的应用，其中，所述糖是葡萄糖。44.一种开关，所述开关包含权利要求I35中任一项所述的传感装置。45.一种基于周围环境的变化来控制系统的方法，所述方法采用权利要求I35中任一项所述的传感装置。46.一种制备复合探针的方法，所述复合探针包括谐振器元件和所述谐振器元件上的水凝胶声学厚膜，所述方法包括配制所述水凝胶用单体混合物；将所述单体混合物施加到防粘层上；将所述谐振器元件施加到所述单体混合物上；使所述单体混合物聚合以形成粘附于所述谐振器元件的所述水凝胶声学厚膜，从而形成所述复合探针；并将所述复合探针与所述防粘层剥离。47.如权利要求46所述的制备复合探针的方法，其中，在施加所述单体混合物之前用粘合剂处理所述谐振器元件，从而促进所述水凝胶与所述谐振器元件结合。48.如权利要求47所述的制备复合探针的方法，其中，所述粘合剂是甲基丙烯酸三甲氧基甲娃烧基丙基酷。49.如权利要求4648中任一项所述的制备复合探针的方法，其中，所述防粘层包括锻招聚酷片。50.如权利要求4649中任一项所述的制备复合探针的方法，其中，所述谐振器元件是压电性的。51.如权利要求4650中任一项所述的制备复合探针的方法，其中，所述水凝胶由甲基丙烯酸2-羟乙基酯(HEMA)、二甲基丙烯酸乙二醇酯(EDMA)、甲基丙烯酸酯(MAA)和光引发剂的混合物制备。52.如权利要求51所述的制备复合探针的方法，其中，所述光引发剂是二甲氧基苯基丙酮。全文摘要本发明涉及一种传感装置，所述传感装置包括谐振器、传感器和检测器，所述传感器与所述谐振器机械连接，所述传感器包含在接触周围环境变化时在第一状态和第二状态之间变化的传感器材料，其中所述传感器由所述谐振器驱动，并且所述检测器响应于所述传感器材料的状态变化，其中，所述传感器材料是声学厚层的形式。文档编号G01N29/02GK102918389SQ201180026587公开日2013年2月6日申请日期2011年12月9日优先权日2010年12月10日发明者C·洛维,A·史蒂文森,B·阿莱雅雷斯特贝尔申请人:剑桥企业有限公司