桂林电子科技大学 广西桂林 541000
太赫兹（Terahertz，THz）通常泛指频率在0.1～10太赫兹波段内的电磁波，处于宏观经典理论向微观量子理论、电子学向光子学的过渡区域。太赫兹技术被认为是国际电子和信息领域的重大科学问题，是连接宏观电子学和微观波长学的桥梁，在各个领域蕴藏着巨大的应用前景，目前已经在全世界范围内形成了一个THz技术研究高潮。
微传感器采用微加工方法制作而成，对于环境变化有着极高的灵敏度。首先，由飞秒激光器发射出飞秒激光，经过半波片和分束镜后被分成抽运光和探测光两部分，抽运光经过特定频率的斩波器斩波后，通过衰减片并聚焦在加有偏置电压的砷化镓上，激发出太赫兹电磁波。太赫兹电磁波经过两个抛物面镜收集聚焦后经过样品，携带有样品信息的太赫兹脉冲被第三个抛物面镜收集，并通过高阻硅片。探测光经过光学延迟系统和偏振片被高阻硅反射，太赫兹信号和探测光经过第四个抛物面镜聚焦后进入到碲化锌晶体，碲化锌晶体在太赫兹电磁波的作用下会产生双折射效应，从而将线偏振的探测光变为椭圆偏振光。经过渥拉斯通棱镜将椭圆偏振光分成方向垂直的分量，光电探测器接收到光信号经过低通滤波处理后输入到锁相放大器中，然后输入到计算机中进一步处理，得到时域太赫兹信号。
微传感器是另一个关键组成，它是一种基于半导体工艺技术的新一代传感器器件，它应用新的工作机制和物化效应，采用与标准半导体工艺兼容的材料，用微细加工技术制备的。微传感器因其微型化、智能化、低功耗、易集成的特点而越来越受到青睐。根据是否有能源供应，可以分为有源微传感器（例如：压电）和无源微传感器（例如：荧光）。根据微传感器所能测量的对象不同，还可以分为如下九类：机械微传感器：用于力、形变、位移和速度等测量的微传感器。利用传感器的谐振峰对于周围环境的介电常数变化有很高的灵敏度，而抗癌药与癌细胞的动态反应过程中，反应溶液的介电常数会随时间的变化而变化，微传感器便是用来感知介电常数的变化来间接反映抗癌药的效果，并且通过光谱系统的相关分析计算来通过数据表明效果。
抗癌药的工作原理是与癌细胞进行动态的化学反应，影响癌细胞的生理特性从而达到抑制癌细胞的效果，而在两者进行动态反应的过程中，反应溶液的介电常数会随着时间的改变而变化，这会被敏感的微传感器检测到，从而发射出变化的电磁波给太赫兹光谱系统，通过分析并比较不同时间点太赫兹时域光谱系统测得的太赫兹频谱图谐振吸收峰位置的变化情况，从而实现对于整个反应过程的监测。
当癌细胞DNA中加入相应的抗癌药物之后，随着反应时间的增加，DNA的吸收峰逐渐红移并且产生明显的增色效应．依据此结果可以推断抗癌药已经与DNA分子产生了相互作用．通过分析结果，可以推断出抗癌药对癌细胞的作用时间以及对其DNA分子结构的改变，从而来通过相关数据来证实抗癌药对癌细胞的作用效果。
本项目主要是用微传感器和太赫兹光谱系统对抗癌药与几种癌细胞反应过程的实时监测。传感器的谐振峰对于周围环境的介电常数变化有很高的灵敏度，而抗癌药与癌细胞的动态反应过程中，反应溶液的介电常数会随时间的变化而变化，通过分析并比较不同时间点太赫兹时域光谱系统测得的太赫兹频谱图谐振吸收峰位置的变化情况，从而实现对于整个反应过程的监测。
2004年2月出版的《科技评论》中将THz科学技术列为改变未来世界的十大技术之一，THZ科学技术的研究在世界各地如火如荼的展开，成为当代科学研究的热点和前沿。随着超材料的应用发展，对超材料在太赫兹波段的电磁响应特性的研究也成为近十年的研究热点。
我国政府分别在2005和2014年专门召开了“香山科技会议”，制定了我国太赫兹技术的发展蓝图。
2008年Hu Tao等人采用表面微加工方法研制出第一个太赫兹超材料窄带吸波体，也将太赫兹吸波体研究带入了实验研究阶段。国内的研究也进入飞速发展阶段。
2009年，电子科技大学的文岐业等人利用表面微加工工艺制作了太赫兹双带吸波体，通过实验测得该吸波体在以0.45THz和0.92THz为中心频率的两个频带内获得了超吸收。我国近年来也在这方面取得了重大突破。比如：2012年山东科学院自动化所研发出太赫兹探测成像仪；同年十月，基于太赫兹技术的地沟油快速检测仪问世；2014年5月，我国首台太赫兹安检仪发布：过安检只需1秒。2016年底，“太赫兹谷”如火如荼的在乌鲁木齐与中国电子科技集团公司合作下开始建设。
2004年，Stefan Linden 等人首次提出了以LC震荡电路模型等效开口谐振环的电磁响应回路，比较成功的解释了SRR磁响应的来源，至今已成为解释SRR响应来源的基本模型之一。
同年，美国政府将太赫兹技术评为“改变未来世界的十大技术”之一，DARPA（美国国防部高级研究计划局）和NASA（美国国家航空与航天局）自2009年起均投入较大的资金和研发力量，进行太赫兹组件及系统的研发。2005年，日本政府更是将太赫兹技术列为 “国家支柱十大重点战略技术” 之首。另外欧洲，澳大利亚，韩国等许多国家和地区政府、研究机构、大学和企业纷纷投入到太赫兹研发的热潮中。
2006年，W.J.Padilla 等人提出了开口环谐振器对太赫兹波具有偏振敏感性，对低频峰依旧采用经典的LC震荡电路进行解释，称其为电致磁响应峰，对高频峰采用半波天线理论解释，并称为电响应峰。
如何让先进的抗癌药物科研成果尽快走出象牙塔，转化为现实的生产力，将成为微型传感器和太赫兹科技工作亟待解决的问题。各方均迫切需要有一个权威的跨界平台，将产、学、研、资聚合起来，共同解决领域内所面临的技术、产品、市场、标准、资本等问题。在此背景下，我们同样可以预期，微型传感器及太赫兹产业联盟将会适时应运而生。
成立微型传感器及太赫兹产业联盟，将会为研究机构、上下游企业、资本等各方建立起一座沟通的桥梁，协调基础研究、应用研究和抗癌药物研究之间的关系和快速转换。基于此，我们有理由相信，我国微型传感器及太赫兹科技领域势必产生出更多具有自主知识产权和自有核心技术的世界一流成果和产品。
对于国内外设计和制作响应峰吸波体技术已相当成熟，用超材料作为传感器，表征抗癌药与核酸的反应过程，这为当前重大疾病诊断、有效干预提供了可行的技术手段。
2018年4月23日，国务院关税税则委员会发布降低药品进口关税的公告，自2018年5月1日，中国将包括抗癌药在内的28种药品的进口关税由原来的3%-6%降至零。上述药品以欧美日等跨国药企的专利药和原研药为主，与国内药品市场形成互补，2017年累计进口额为171.79亿美元。该关税政策对国内药企的影响可能相对较小。
2018年7月10日，国家食药监总局发布《接受药品境外临床试验数据的技术指导原则》，承认符合规定的境外完成的药品临床试验数据、仿制药生物等效性实验数据和生物类似药的境外临床试验数据，进口药品审批提速。目前，印度仿制药在中国的市场份额较小，随着进口药审批提速，印度、欧美日等高端仿制药或将涌入中国，或对中国抗癌药行业产生一定压力。可见微型传感器及太赫兹科技产业即将迎来属于自己的春天！
本项目目前正在进行当中，已测试出几种药物对癌症的抗癌作用，但是还需要有更多、更系统的药物测试来保证项目实验的准确度，而且本项目已经与广西医科大学达成合作，共同合作开发。
本文是2019年广西大学生创业训练“智能医用云灭菌装置”（项目编号201910595253）项目成果