基于纳米线阵列的传感器及使用该传感器的检测方法技术

本发明专利技术提供了一种基于纳米线阵列的传感器，包括：复数条纳米线构成的纳米线阵列；各所述纳米线的两端分别电连接到第一、第二引出端；所述第一、第二引出端用于电连接至信号处理端。其中构成纳米线阵列的各纳米线至的相邻纳米线的线间距小于被测物尺寸设置，并且所述纳米线上可修饰有特异性结合被测物的位点。还相应的提供了基于该传感器的检测方法，包括：使用所述传感器的纳米线阵列捕获被测物；由信号处理端获得电信号变化，根据电信号变化确定被测物数量和浓度数据。由上本发明专利技术结构的传感器可以实现对菌落、细胞或微米尺寸颗粒物的被测物的检测。

【技术实现步骤摘要】
基于纳米线阵列的传感器及使用该传感器的检测方法
本专利技术涉及检测技术，尤其是指一种基于纳米线阵列的传感器及使用该传感器的检测方法。
技术介绍
目前的基于纳米线阵列检测技术，多是在检测器的工作电极上修饰向表面外突出的纳米柱，形成纳米线阵列。例如：中国专利技术专利申请号为CN201410288286.8的专利申请公开了在含FTO导电玻璃基底上生长二氧化钛纳米线阵列的技术，其中公开了在电极上生长二氧化钛纳米线阵列，并对纳米粒子表面进行待检测分子的特异性受体修饰，当特异性受体与待检测分子进行结合时，纳米粒子表面的场强将发生变化，纳米粒子与氧化钛界面之间的电子传输效率会改变，从而输出的电信号会反映出这一过程，实现对待检测物质的高灵敏度检测。又如，中国专利技术专利申请号为CN201210173858.9的专利申请公开了一种基于导电聚合物的牙周细菌阻抗免疫传感器，其中公开了在工作微电极表面修饰纳米线阵列，增加单位面积抗体固定数量和检测比表面积，从而大大提高传感器的灵敏度、抗干扰性以及响应时间。上述的基本原理与传感器的工作原理相同，均是由于该工作电极捕获被测对象后，使得该电极输出电信号产生变化而进行检测。上述的纳米线阵列所起到的主要作用是提高了灵敏度，具体起到的作用如下：通过在现有的传感器的一工作电极的表面修饰了柱状的纳米线阵列，结构上可以增加工作电极的检测比表面积，提高了检测灵敏度；另一方面，通过柱状的纳米线阵列使得工作电极更易捕获菌种、细胞，提高了检测灵敏度。而本专利技术，提供了另一种结构的基于纳米线阵列的传感器及使用该传感器的检测方法。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的主要目的在于提供了结构不同于
技术介绍
中的一种基于纳米线阵列的传感器及使用该传感器的检测方法，同样可以实现对被测物的检测。本专利技术提供的一种基于纳米线阵列的传感器包括：复数条纳米线构成的纳米线阵列；各所述纳米线的两端分别电连接到第一、第二引出端；所述第一、第二引出端用于电连接至信号处理端。由上，通过采用纳米级的线条宽度的纳米线，使其用于电学指标检测时具有超高的电流密度，进而产生较强的电学响应信号，可以据此实现非常小浓度的等微米尺寸被测物的数量和浓度检测。并且，本专利技术的纳米级的线阵列不仅可应用于电化学传感器，也可用于电阻型、阻抗型、谐振型以及光学传感器，可以根据需要将本专利技术线阵列两端电连接至引出端，再连接至对应的信号处理端，以将信号进行放大、采样、分析等。其中，构成纳米线阵列的各纳米线平行设置，相邻纳米线的线间距为1nm-5000nm，且小于被测物尺寸设置。由上，该间距针对被测物尺寸大小相应设置，使该线间距略小于被测物尺寸，可使得被测物中即使仅单个菌落、细胞或微米尺寸颗粒物的被测物，落到纳米线阵列之上，也会被至少一根纳米线捕获。其中，所述纳米线上修饰有特异性结合被测物的位点。由上，通过该位点可以使得纳米线与相遇的被测物特异性牢固结合，以使捕获后结合牢固。其中，所述第一、第二引出端为导线的线状结构，所述纳米线阵列修饰于该两导线之间。其中，所述第一、第二引出端为相对的电极板状的结构，所述纳米线阵列修饰于该两电极板之间。由上，可以设置不同结构，引出端可以以导线方式存在，可以以板状方式存在，对应的纳米线阵列可以位于同一平面内或三维方式存在，以适应不同的检测要求，或检测所应用场景。其中，第一、第二引出端分别具有复数个互不电连接的触点形成的触点阵列；第一引出端的一触点与第二引出端的一触点之间连接有至少一纳米线；第一、第二引出端的触点阵列分别引出电连接线，以将多路电信号电连接至信号处理端。采用多路信号，捕获到一菌落细胞后，对应的触点的变化的电信号被信号处理端中的处理器模块检测到，而相邻的其他触点的电信号则不会发生变化或产生的变化较小，从而可以根据对应触点的位置初步判断出菌落细胞的位置。进一步的，当有多个菌落细胞被不同的纳米线所捕获时，处理器模块根据对应触点的电信号变化，可以初步的判断出各个菌落细胞的位置，便于后续的进一步的分析。本专利技术进一步提供的使用上述基于纳米线阵列的传感器的检测方法，其包括：使用所述传感器的纳米线阵列捕获被测物；由所述信号处理端获得电信号变化。由上，使用本专利技术可对被测物，如菌落、细胞或微米尺寸颗粒物的被测物进行检测。其中，根据所述电信号变化的大小，确定被测物的数量和/或浓度。由上，可以据此检测被测物的数量和浓度。其中，当信号处理端采集所述多路电信号时，还根据各路电信号的变化，确定被测物在纳米线阵列上被捕获的位置。由上，可以据此检测被测物的在纳米线阵列上被捕获的位置，便于进一步进行分析。其中，还包括：所述纳米线上修饰有与被测物荧光特性特异性结合物，还根据所述传感器捕获的被测物时产生的荧光变化确定被测物的数量、浓度和/或在纳米线阵列上的位置；或所述纳米线上修饰使纳米线具有荧光的材料，根据所述传感器捕获的被测物时遮住荧光所产生的变化确定被测物的数量、浓度和/或在纳米线阵列上的位置。由上，可以进一步结合荧光特性，来观测被测物的数量、浓度和/或在纳米线阵列上的位置。附图说明图1为基于纳米线阵列的传感器的第一实施例的结构示意图；图2为基于纳米线阵列的传感器的第二实施例的结构示意图；图3为基于纳米线阵列的传感器的第三实施例的结构示意图；图4为基于纳米线阵列的传感器的第四实施例的结构示意图。具体实施方式本专利技术的创新点在于，提出一种线阵列结构用于细胞菌落等微米尺寸被测物的数量和浓度检测。其中，当线阵列平行时，线阵列结构的相邻线的间距为1nm-5000nm之间，该间距针对被测物尺寸大小可相应设置，使该线间距略小于被测物尺寸，可使得被测物中即使仅单个菌落、细胞或微米尺寸颗粒物的被测物，落到纳米线阵列之上，也会被至少一根纳米线捕获。并且，纳米线上可修饰有特异性结合被测物的位点，可以与相遇的被测物特异性牢固结合，以使捕获后结合牢固。采用纳米级的的线条宽度的纳米线，使其用于电学指标检测时具有超高的电流密度，进而产生较强的电学响应信号，可以据此实现非常小浓度的等微米尺寸被测物的数量和浓度检测。其中，本专利技术的纳米级的线阵列不仅可应用于电化学传感器，也可用于电阻型、阻抗型、谐振型以及光学传感器。本专利技术线阵列两端电连接至引出端，根据结构的不同(具体参见后述实施例)，引出端可以以导线方式存在，可以以板状方式存在，引出端可以将信号导出至信号处理端，以将信号进行放大、采样、分析等。如图1示出了本专利技术的基于纳米线阵列的传感器的第一实施例，其中，该传感器包括由若干线状的纳米线构成的纳米线阵列，所述各条纳米线的两端分别电连接到第一、第二引出端。其中，如图1所示为该传感器以片状方式存在的结构示意图，所述第一、第二引出端以导线的线状结构存在，所述纳米线阵列、第一、第二引出端位于一平面内。其中，如图2所示为该传感器以三维方式存在的结构示意图，当该传感器以三维方式存在时，所述第一、第二引出端以相对的电极板状的结构存在，所述纳米线阵列修饰在两电极板之间，整体形成三维形式。其中，上述两实施例中，第一、第二引出端分别连接至信号处理端，以将电信号进行放大后进行分析等处理。信号处理端中的处理器模块根据采集到的第一、第二引出端之间的电信号变化实现检测。其原理是：所述传感器的纳米线阵列捕获到菌落细胞，引起第一、第二引出本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于纳米线阵列的传感器，其特征在于，包括：复数条纳米线构成的纳米线阵列；各所述纳米线的两端分别电连接到第一、第二引出端；所述第一、第二引出端用于电连接至信号处理端。

【技术特征摘要】
1.一种基于纳米线阵列的传感器，其特征在于，包括：复数条纳米线构成的纳米线阵列；各所述纳米线的两端分别电连接到第一、第二引出端；所述第一、第二引出端用于电连接至信号处理端。2.根据权利要求1所述的传感器，其特征在于：构成纳米线阵列的各纳米线平行设置，相邻纳米线的线间距为1nm-5000nm，且小于被测物尺寸设置。3.根据权利要求1或2所述的传感器，其特征在于：所述纳米线上修饰有特异性结合被测物的位点。4.根据权利要求1所述的传感器，其特征在于，所述第一、第二引出端为导线的线状结构，所述纳米线阵列修饰于该两导线之间。5.根据权利要求1所述的传感器，其特征在于，所述第一、第二引出端为相对的电极板状的结构，所述纳米线阵列修饰于该两电极板之间。6.根据权利要求4、5任一所述的传感器，其特征在于，第一、第二引出端分别具有复数个互不电连接的触点形成的触点阵列；第一引出端的一触点与第二引出端的一触点之间连接有至少一纳...

【专利技术属性】
技术研发人员：薛茜男，段学欣，王启坤，
申请(专利权)人：天津大学，
类型：发明
国别省市：天津,12