本技术公开了一种基于微波生物传感器的低浓度CEA浓度测定方法及系统，方法包括:利用全波电磁仿真软件设计传感器结构，并进行性能仿真，确定传感器结构及尺寸；根据确定的传感器结构、尺寸，使用光刻和湿法刻蚀法制备传感器实物并给传感器实物装配SMA接头；通过SMA接头将矢量网络分析仪与传感器实物连接，验证传感器实物性能；给符合要求的传感器实物上先滴加抗体孵育，待抗体孵育数分钟之后，将多组低浓度的CEA溶液分别滴加在孵育好抗体的传感器实物上孵育，获取传感器响应数据，建立起CEA溶液浓度与传感器参数之间的响应关系；根据响应关系，进行CEA溶液的浓度快速测定，本发明综合了频率和幅度两个参数的影响显著提升了低浓度检测的灵敏度和准确性。
背景技术
癌症又称为恶性肿瘤，是严重威胁人类健康和生命的疾病，癌症是仅次于心血管疾病的第二大死因。癌症的早期诊断跟干预是提高患者生存率的重要途径。因此，建立快速、准确、灵敏检测肿瘤细胞，对检测及诊断治疗癌症具有重要意义。其中，肿瘤标记物的检测可以用来进行癌症的辅助诊断、区分恶性与良性状况、对癌症患者治疗效果的观察起着重要作用，成为当前临床检验最为广泛的检测项目之一。以往把检测癌胚抗原(CEA)作为临床早期诊断肺癌、结肠癌等的特异性标志物，一般来说，当人血清中CEA的含量超过5ng/mL时，与许多类型的癌症相关。CEA的测定在胃癌、肺癌、结直肠癌、乳腺癌及其他恶性肿瘤的诊断、病情监测及疗效评价等方面也有重要的价值，因此，CEA的定量跟选择性检测对于临床诊断非常重要。
近年来，已经报道了多种用于CEA的免疫测定法，例如ELISA(酶联免疫吸附测定法)、荧光免疫测定和电化学免疫测定等，且有些方法已应用于市售试剂盒。以上免疫法将抗体修饰在固体支持物上，使得能够在这些测定中有效地捕获待测分析物。ELISA是一种快速、灵敏、可重复性较高的检测方法，可用于检测抗原或抗体，可以检测极低浓度的物质；可以高效地检测多种抗原，也可以检测多种抗体。荧光免疫测定灵敏度高、特异性强。电化学免疫测定灵敏度高、标记物稳定，放光持久，无辐射危害。然而，这些方法操作复杂、需要大量试剂、样品昂贵、耗时长且具有损坏高的可能性，而且需要专业的操作人员，不利于非专业人士快速检测。因此，迫切需要一种操作简便、低成本、响应速度快的传感器来定量检测CEA的浓度。
微波检测技术能实现非侵入性检测和实时检测，微波传感器通过在一些衬底上蚀刻不同的图案形成，主要分为三层，上层是微带传输线组成的图案层，中间是衬底，下层是铜作为接地。微波传感器具备低成本尺寸小等优点。当被测物体对微波产生微小扰动时，如位置、形状、介电常数等的变化，微波信号将发生变化。利用微扰法，可以分析这些微小变化对微波信号的影响，从而提取出与被测物体相关的物理量信息。当给传感器敏感区域滴加液体时，传感器表面的电磁场分布会发生变化，传感器的响应也会跟着变化。具体表现在频率跟幅度的变化，根据这些微波参数的变化可以推测待测物的性质。
现有技术中，专利公开号为CN112964765A的发明专利，公开一种用于检测CEA的电化学免疫传感器及其制备与应用，该发明应用一种新型直接发电化学免疫传感器，使用一种AuPtRu三金属用于修饰中空纳米有机骨架(HNMs)，用于信号放大，同时结合rG0-TEPA比表面积大且具有大量氨基的优势，用作基底材料可捕获更多的蛋白质，但该发明中复合材料的制备过程比较复杂。
2021年，IEEE JOURNAL OF SELECTED TOPICS IN QUANTUM ELECTRONICS期刊上公开发表论文《Using Antibody Modified Terahertz Metamaterial Biosensor to DetectConcentration ofCarcinoembryonic Antigen》，提出了一种抗体修饰太赫兹超材料生物传感器用于检测癌胚抗原浓度，通过传感器的谐振频率的变化来分析表面CEA浓度的高低，但是没有应用到实际中血液检测中。
专利公开号为CN116068188A的发明专利，公开一种用于检测癌胚抗原的HEMT传感器及其制备方法，该发明采用弯曲栅增强型结构,在AlGaN/GaN异质结上外延一层p-GaN,与栅极下方2DEG形成p-n结，使得AlGaN导带提升位于费米能级之上,从而耗尽2DEG,让器件在不工作时处于关闭状态,实现了功耗的降低。多个弯曲栅相连降低了跨导，增加了电场在2DEG通道上覆盖面积，以及漏极附近电流﹐从而提高了器件的响应能力和分辨能力，但传感器制备过程复杂。
黎颖茵等人发表的论文《定量分析癌胚抗原的谐振式无线生物传感器》，根据不同浓度的CEA抗原改变叉指电极的电容值引起带宽值发生变化，通过电感线圈互感耦合的方式读取传感器信号，实现快速检测CEA抗原的浓度。但该方法利用叉指电极电容值变化引起带宽变化来检测CEA浓度，检测范围适用于1、10、100、1000ng/ml的较高浓度范围，不适用于低浓度检测。
实现思路