一种全自动单分子电学性质测量系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种全自动单分子电学性质测量系统，其包括至少一个液体池、至少一个进样压力阀、实验池、纳米电极检测部件、数据采集部件、数据处理模块及结果显示仪；至少一个液体池的液体样品通过至少一个进样压力阀输送至所述实验池，纳米电极检测部件用于检测实验池中的液体样品电信号的变化并将电信号数据输出至数据采集部件，数据采集部件用于将采集到的电信号数据输送至数据处理模块，数据处理模块对电信号数据进行分析后将分析结果输送至结果显示仪显示。本实用新型专利技术的全自动单分子测量系统，从分子溶液，到测量分析，全部由仪器全自动操作。大大的减少了人为可能引起的对测量本身的影响。从而大大增强了单分子测量的可重复性。

A fully automatic single molecular electrical property measurement system

The utility model discloses a full automatic measurement of electrical properties of single molecule system, comprising at least one liquid tank, at least one inlet pressure valve, experimental pool, nano electrode detection unit, data acquisition unit, data processing module and the display; liquid sample at least one liquid pool by at least one the inlet pressure valve is conveyed to the experimental pool, nano electrode components are used to change the liquid sample signal detection experiments in the pool and the electrical signal data output to the data acquisition unit, data acquisition unit for the collected signal data transferred to the data processing module, data processing module to analyze the signal data the analysis results showed that transferred to the instrument display. The utility model relates to a fully automatic single molecule measurement system, which is fully operated automatically from the molecular solution to the measurement analysis. Greatly reduces the impact of human factors on the measurement itself. Thus, the repeatability of single molecule measurement is greatly enhanced.

【技术实现步骤摘要】

本技术属于单分子检测
，尤其涉及一种全自动单分子电学性质测量系统。
技术介绍
分子的相互作用和化学反应通常以单个分子为基础来描述,然而人们对分子的性质、相互作用和动态过程的知识则几乎完全来自于大量分子的系综平均。由统计力学中各态遍历假设(Ergodichypothesis)可知，某个系综个体物理量轨迹的时间平均等于该物理量在给定时间的系综平均。因此，对于一个包含完全相同个体的系综，如果测量时间足够长，单分子测量与系综测量得到相同的结果。然而，许多化学和生物体系不是均相的，而且测量时间可能小于涨落时间；对于非均相体系，个体的轨迹平均也不再等于系综平均[XieXS,TrautmanJK.AnnRevPhysChem,1998,49:441]。单分子检测是一种考察物质间相互作用的精妙方法，与测量分子集合体整体性质的传统方法(如光散射，光偏振，粘滞性等)相比，单分子技术具有直接、准确、实时等优点；能够在单分子水平上提供分子结构与功能之间的丰富信息，揭示生命现象的重要过程，在临床诊断等领域具有深远的应用价值。人们不断致力于寻求可以探测单分子行为的方法，包括扫描探针技术、光镊技术、单分子荧光光谱技术等。从自然得到启发，使用许多物理现象中的分子可以微型化电子元件到分子大小。基于电极-分子-电极的单分子电导检测技术已经广泛应用于单分子电学性质测量，帮助人们理解电子在分子内部的传递机理，发展分子电子器件，替代传统微电子集成电路中的各种功能元件。迄今为止，人们在应用电极-分子-电极的单分子电导检测技术时，只是手动搭建“电极-分子-电极”结，结合已有的扫描探针技术进行单分子电学性质测量。这种半自动检测对操作人员要求高，操作不便，检测结果容易受人为因素影响，其主要原因是由于进样方式造成的，具体为：在这种半自动检测方法中，当今学术界以及工业界对于溶液的配置和输送，很少有关于自动操作的报道，多数都是由实验员手动操作，滴定溶液到测试环境进行测量。当测量结束，手动操作很难在不挪动实验台的条件下实现将溶液排除，对样品清洗，以及新溶液的滴定。另一方面，在溶液环境的操作中，实验员往往利用移液枪来完成。实验员需要每次调节移液枪的移液容量，来大概估算移液混合后，实验池的分子浓度。如果要实现实验池不同分子浓度的持续变化，通过实验员取样品台，滴定溶液，装样品台，测试，再取样品台，再次滴定，再次装样，如此冗杂的操作，是非常不实际的。同时在操作过程中，由于多次移动实验池，对实验池内溶液的挥发造成的浓度变化，也是不受控制的。
技术实现思路
针对上述技术问题，本技术的目的在于提供一种结构简单、成本低廉和操作方便的全自动单分子电学性质测量系统。使用该系统能够快速、有效和准确地测试出单分子导电性和分子间导电性。为实现上述目的，本技术所采取的技术方案是：一种全自动单分子电学性质测量系统，其包括至少一个液体池、至少一个进样压力阀、实验池、纳米电极检测部件、数据采集部件、数据处理模块及结果显示仪；所述至少一个液体池的液体样品通过所述至少一个进样压力阀输送至所述实验池，所述纳米电极检测部件用于检测实验池中的液体样品电信号的变化并将电信号数据输出至所述数据采集部件，所述数据采集部件用于将采集到的所述电信号数据输送至数据处理模块，所述数据处理模块对电信号数据进行分析后将分析结果输送至所述结果显示仪显示。上述方案中，所述实验池是环形中空的柱体。上述方案中，所述全自动单分子电学性质测量系统还包括样品固定部件，所述样品固定部件包括样品台及样品固定铁片，所述样品固定铁片将实验池和样品台固定在一起。上述方案中，所述纳米电极检测部件包括纳米电极、纳米电极放置管以及Z向压电陶瓷管，所述纳米电极放置管吸附在所述Z向压电陶瓷管的底部，所述Z向压电陶瓷管在Z向的伸缩可控制纳米电极在Z向的精确移动。上述方案中，所述数据采集部件包括电流放大器、信号反馈系统及数据采集显示屏，所述电流放大器将采集到的所述电信号进行放大并将放大后的电信号数据通过数据采集显示屏显示，所述信号反馈系统用于将放大后的电信号数据反馈至所述电流放大器。上述方案中，所述全自动单分子电学性质测量系统包括两个液体池和两个进样压力阀，两个液体池的液体样品分别通过两个进样压力阀输送至所述实验池并进行液体样品的混合。上述方案中，所述全自动单分子电学性质测量系统还包括废液回收池和废液回收压力阀，实验池的废液通过废液回收压力阀输送至所述废液回收池回收。本技术专利技术的全自动的单分子电学性质测量系统，将液体输送、单分子检测、以及数据分析处理、结果的显示结合为一体，并实现同一个软件程序对整个实验系统各部分硬件的综合控制。本技术可以自动的将所需要测量的分子溶液输送到实验池，进行对分子的测量。通过多通道的液体输送，可以实现不同分子液体的转换。同时通过压力阀的有序调控，可以控制液体的流速，以实现在动态分子溶液中对分子的实时测量。整个溶液的控制均由软件系统控制操作。实验者只需要把需要测量的分子溶液滴定到溶液池即可。本技术创造了第一代全自动单分子电学性质测量系统，为市场上第一款全自动单分子测量产品。对单分子测量的核心技术，将采用两种不同的测量途径：裂结法和固定结的方法。裂结法是控制纳米电极重复性的接触样品，然后再分开。在过程中连接到两个电极（纳米电极和样品）的分子将被拉升，直至拉断。在整个过程中，通过对电信号的实时模拟，来辨认单分子对整个过程产生的影响，从而得到单分子的电学性质。固定结方法，是将两个电极之间的距离设置到单分子的长度尺寸。随着单分子在两个电极之间的接触，以及断开，来实时检测电信号的变化，从而得到单分子的电学信息。本技术的另一项核心技术，就是对各个硬件部件控制的集成，全部通过一个程序来实现。本技术的第一代软件将实现对液体流速，液体转换，单分子检测方法的实时变化，电信号的采集，电信号数据的分析，处理，实验结果的输出等，实现全程的控制，对实验内部各个部分之间的互相反馈和调整进行智能的判断和操作输出。本技术的有益效果是：（1）大大的降低了单分子检测领域的门槛，对实验员的背景，专业，技能没有很高的要求。因而可以实现各个领域的通用。（2）本技术的全自动单分子测量系统，从分子溶液，到测量分析，全部由仪器全自动操作。大大的减少了人为可能引起的对测量本身的影响。从而大大增强了单分子测量的可重复性。（3）本技术的全自动单分子测量系统，可以完全由软件系统控制，不用改变任何实验环境，完成溶液的排除，样品的清洗，以及新溶液的转换，大大的减少了实验员的工作难度，提高了实验环境的相似度，从而一定程度的提高了实验的精度，为单分子测量实验，甚至其他具有溶液滴定需求的实验操作，工业操作，提供了方便。本技术的全自动单分子测量系统，具有封闭环境自动进样的功能特点。本技术的全自动单分子测量系统的进样功能，可以通过控制进样速度，来实现高精度的溶液浓度持续变化，为一些对浓度非常敏感的实验测试，以及工业检测，提供了可行性。（4）本技术所采用的单分子测量技术，是当今科学界公认的两种准确的电学测量方法。因此采用本技术的全自动单分子测量系统测得的单分子信息，可以直接与学术界的文献或者学者进行对比和交流。（5）本实用新本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种全自动单分子电学性质测量系统，其特征在于，其包括至少一个液体池、至少一个进样压力阀、实验池、纳米电极检测部件、数据采集部件、数据处理模块及结果显示仪；所述至少一个液体池的液体样品通过所述至少一个进样压力阀输送至所述实验池，所述纳米电极检测部件用于检测实验池中的液体样品电信号的变化并将电信号数据输出至所述数据采集部件，所述数据采集部件用于将采集到的所述电信号数据输送至数据处理模块，所述数据处理模块对电信号数据进行分析后将分析结果输送至所述结果显示仪显示。

【技术特征摘要】
1.一种全自动单分子电学性质测量系统，其特征在于，其包括至少一个液体池、至少一个进样压力阀、实验池、纳米电极检测部件、数据采集部件、数据处理模块及结果显示仪；所述至少一个液体池的液体样品通过所述至少一个进样压力阀输送至所述实验池，所述纳米电极检测部件用于检测实验池中的液体样品电信号的变化并将电信号数据输出至所述数据采集部件，所述数据采集部件用于将采集到的所述电信号数据输送至数据处理模块，所述数据处理模块对电信号数据进行分析后将分析结果输送至所述结果显示仪显示。2.如权利要求1所述的全自动单分子电学性质测量系统，其特征在于，所述实验池是环形中空的柱体。3.如权利要求1所述的全自动单分子电学性质测量系统，其特征在于，所述全自动单分子电学性质测量系统还包括样品固定部件，所述样品固定部件包括样品台及样品固定铁片，所述样品固定铁片将实验池和样品台固定在一起。4.如权利要求1所述的全自动单分子电学性质测量系统，其特征在于，所述纳米电极检...

【专利技术属性】
技术研发人员：梁峰，常帅，何劲，
申请(专利权)人：武汉科技大学，
类型：新型
国别省市：湖北;42