【技术实现步骤摘要】
本申请涉及微纳颗粒检测，具体涉及一种微纳颗粒的检测装置及方法。
技术介绍
1、微纳颗粒物质(粒径在1nm～10um，以下简称为微纳颗粒)由于其尺寸依赖效应，如小尺寸效应、表面效应、量子尺寸效应等，表现出许多特异的物理行为。随着颗粒尺寸的减小，其表面积与体积之比越来越大，使得微纳颗粒呈现出意料不到的特性，能够被广泛地应用于医药、化工、材料等领域。因此，测量微纳颗粒的大小、粒径分布、颗粒浓度、zeta电位等属性的单颗粒检测技术在微纳颗粒的应用中十分重要。
2、传统的单颗粒检测技术包括：电子显微镜、纳米示踪技术(nta)、纳米流式检测(nanofcm)和电阻脉冲感测(rps)。电子显微镜可以直观地测量纳米颗粒的粒径，但是在测量前需要先进行干态制样，而不能显示样品在液体中的状态。纳米示踪技术(nta)的基本原理是通过图像法追踪纳米颗粒在液体中的布朗运动规矩，通过布朗运动的速度快慢来反推纳米颗粒的粒径大小。纳米示踪技术会受到样品的亲疏水性、样品的光散射强度以及图像采集精确度的影响，造成粒径测量不准确。纳米流式检测(nanofcm)的基本原理是将样品颗粒以鞘流方式单个通过激光，通过检测激光的散射信号来反推颗粒的粒径。纳米流式检测同样会受到颗粒的光学性质的差异带来的影响，而造成测试不准确。
3、纳米库尔特技术属于电阻脉冲感测(rps)的一种，其原理是使悬浮在电解液中的颗粒随电解液通过小孔，取代相同体积的电解液，在恒电流设计的电路中导致小孔管内外两电极间电阻发生瞬时变化，产生电位脉冲，脉冲信号的大小和次数与颗粒的大小和数
4、在专利cn211122429u中描述了一种利用纳米库尔特技术检测纳米颗粒的装置，但在该专利中并未提及纳米颗粒通过纳米孔的驱动力来源，同时该专利中依靠电泳槽的单粒电泳来测试电位，需要在样品浓度较低的情况下测试(防止两个颗粒同时在电泳槽中)，适用范围小。
5、在专利cn105705934b中描述了一种利用纳米库尔特技术测量微纳颗粒的电荷的方法，其基本原理是考虑到测试颗粒的总速度包括非零对流速度分量和电速度分量，通过确定表明测试颗粒的总速度的电速度分量的数值来计算电荷。由于测量到的总速度包括了非零对流速度分量，计算测试颗粒电荷的方法较为繁琐。
技术实现思路
1、在一个方面，本申请提供了一种单颗粒的纳米颗粒检测装置，该装置仅需要利用两个电极上的电势差而无需其他外界驱动力的情况下即可以驱动纳米颗粒通过纳米孔(当电渗槽修饰层的zeta较高时)。在特定条件下(当电渗槽修饰层的zeta很弱时)，还可以适用于高浓度样本的纳米颗粒的zeta电位检测。
2、在一个实施方式中，本申请提供的纳米颗粒检测装置包括：
3、具有第一电极的第一腔室；
4、与所述第一腔室相邻并具有第二电极的第二腔室；
5、分隔所述第一腔室和第二腔室的衬底；
6、覆盖在所述衬底的第一腔室一侧的膜；
7、其中：
8、所述膜上具有微孔，
9、所述衬底具有电渗槽，所述电渗槽的内径大于所述微孔的孔径而小于所述第二腔室的内径，
10、所述第一腔室和第二腔室通过所述微孔及所述电渗槽相连通，并且
11、所述电渗槽的内壁具有电渗槽修饰层，所述电渗槽修饰层在与电解液接触时界面具有特定的zeta电位。
12、在在某些实施方式中，所述微孔的孔径为20nm～5um。
13、在在某些实施方式中，所述电渗槽的内径小于3mm。
14、在某些实施方式中，所述电渗槽的形状选自下组：圆柱体、长方体、锥形台以及梯形台。
15、在某些实施方式中，所述电渗槽的深度是所述微孔的孔深的5倍或以上。
16、在某些实施方式中，所述装置进一步包括放置在所述第一腔室和第二腔室中的电解液。在某些实施方式中，所述电解液是pbs溶液。
17、在某些实施方式中，所述电渗槽修饰层在与所述电解液接触时界面具有比-20mv更负的zeta电位。在某些实施方式中，所述电渗槽修饰层的材料选自下组：氧化硅、氮化硅、多晶硅、单晶硅以及其与阴离子吸附形成的吸附层。在某些实施方式中，所述电渗槽修饰层在与所述电解液接触时界面的zeta电位值为-65±6mv。
18、在某些实施方式中，所述电渗槽修饰层与所述电解液接触时界面具有绝对值不大于10mv的zeta电位。在某些实施方式中，所述电渗槽修饰层的材料选自下组：氧化钛、氧化铝、氧化镁。在某些实施方式中，中所述电渗槽修饰层在与所述电解液接触时界面的zeta电位值为0±3mv。
19、在某些实施方式中，所述电渗槽修饰层还可以覆盖所述膜与所述电渗槽的界面以及所述微孔的内壁。
20、在某些实施方式中，所述装置还包括液体驱动器，其可以驱动所述电解液的流动。
21、在另一个方面，本申请提供了一种测量微纳颗粒的方法，其包括：
22、在本申请公开的装置中放置电解液；
23、在所述第一腔室或第二腔室中放置待测微纳颗粒；
24、在所述第一电极与第二电极之间施加电压/电流；
25、测试流过电极的电流/电压信号变化；和
26、根据电流/电压信号的变化确定所述待测微纳颗粒的粒径、浓度或电位信息。
27、在某些实施方式中，所述方法还包括：使用一种确定粒径和浓度的标准微球，得到其在所述装置中产生的电脉冲信号的峰值和频次；测试所述待测微纳颗粒在所述装置中产生的电脉冲信号的峰值和频次；和通过标准微球和所述待测微纳颗粒的电脉冲信号的峰值和频次的比例得到待测微纳颗粒的粒径和浓度。
28、在某些实施方式中，所述的方法还包括：使用一种确定粒径、浓度和电位的标准微球，得到其在所述装置中产生的电脉冲信号的峰值、频次和脉冲宽度；测试所述待测微纳颗粒在所述装置中产生的电脉冲信号的峰值、频次和脉冲宽度；和通过所述标准微球和待测微纳颗粒的电脉冲信号的峰值、频次和脉冲宽度的比例得到待测微纳颗粒的粒径、浓度和电位。
29、在另一个方面，本申请提供了一种用于测量微纳颗粒的装置，其包括：
30、具有公共电极的样品腔室；
31、与所述样品腔室相邻的至少两个测量腔室，包括具有第一测量电极的第一测量腔室，和具有第二测量电极的第二测量腔室；
32、分隔所述样品腔室和至少两个测量腔室的衬底；
33、覆盖所述衬底的一侧的膜；
34、其中：
35、所述膜上至少具有第一微孔和第二微孔，
36、所述衬底具有第一电渗槽和第二电渗槽，所述第一电渗槽内径大于所述第一微孔的孔径而小于所述第一测量腔室的内径，所述第二电渗槽内径大于所述第二微孔的孔径而小于所述第二测量腔室的内径，
37、所述样品腔室通过所述第一微孔及所述第一电渗槽和第一测量腔室相连通，
38、所述样品腔室通过所述第二微孔及本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种用于测量微纳颗粒的装置，其包括：
2.根据权利要求1所述的装置，其中所述微孔的孔径为20nm～5um。
3.根据权利要求1所述的装置，其中所述电渗槽的内径小于3mm。
4.根据权利要求1所述的装置，其中所述电渗槽修饰层在与所述电解液接触时界面具有比-20mV更负的zeta电位。
5.根据权利要求4所述的装置，其中所述电渗槽修饰层的材料选自下组：氧化硅、氮化硅、多晶硅、单晶硅以及其与阴离子吸附形成的吸附层。
6.根据权利要求4所述的装置，其中所述电渗槽修饰层在与所述电解液接触时界面的zeta电位值为-65±6mV。
7.根据权利要求1所述的装置，其中所述电渗槽的深度是所述微孔的孔深的5倍或以上。
8.根据权利要求1所述的装置，其中所述电渗槽修饰层与所述电解液接触时界面具有绝对值不大于10mV的zeta电位。
9.根据权利要求8所述的装置，其中所述电渗槽修饰层的材料选自下组：氧化钛、氧化铝、氧化镁。
10.根据权利要求8所述的装置，其中所述电渗槽修饰层在与所述电解液接触
11.根据权利要求8所述的装置，其中所述电渗槽修饰层还覆盖所述膜与所述电渗槽的界面以及所述微孔的内壁。
12.根据权利要求1所述的装置，还包括液体驱动器，其可以驱动所述电解液的流动。
13.一种测量微纳颗粒的方法，其包括：
14.根据权利要求13所述的方法，其中所述电渗槽修饰层在与所述电解液接触时界面具有比-20mV更负的zeta电位。
15.根据权利要求14所述的方法，其中所述电渗槽修饰层的材料选自下组：氧化硅、氮化硅、多晶硅、单晶硅以及其与阴离子吸附形成的吸附层。
16.根据权利要求14所述的方法，其中所述电渗槽修饰层在与所述电解液接触时界面的zeta电位值为-65±6mV。
17.根据权利要求14所述的方法，其包括：
18.根据权利要求13所述的方法，其中所述电渗槽修饰层与所述电解液接触时界面具有绝对值不大于10mV的zeta电位。
19.根据权利要求18所述的方法，其中所述电渗槽修饰层的材料选自下组：氧化钛、氧化铝、氧化镁。
20.根据权利要求18所述的方法，其中所述电渗槽修饰层在与所述电解液接触时界面的zeta电位值为0±3mV。
21.根据权利要求18所述的方法，其包括：
22.一种用于测量微纳颗粒的装置，其包括：
23.根据权利要求22所述的装置，其中所述第一微孔和第二微孔的孔径不同。
24.根据权利要求22所述的装置，其中所述膜覆盖在衬底的样品腔室一侧。
25.根据权利要求22所述的装置，其中所述膜覆盖在衬底的测量腔室一侧。
...【技术特征摘要】
1.一种用于测量微纳颗粒的装置，其包括：
2.根据权利要求1所述的装置，其中所述微孔的孔径为20nm～5um。
3.根据权利要求1所述的装置，其中所述电渗槽的内径小于3mm。
4.根据权利要求1所述的装置，其中所述电渗槽修饰层在与所述电解液接触时界面具有比-20mv更负的zeta电位。
5.根据权利要求4所述的装置，其中所述电渗槽修饰层的材料选自下组：氧化硅、氮化硅、多晶硅、单晶硅以及其与阴离子吸附形成的吸附层。
6.根据权利要求4所述的装置，其中所述电渗槽修饰层在与所述电解液接触时界面的zeta电位值为-65±6mv。
7.根据权利要求1所述的装置，其中所述电渗槽的深度是所述微孔的孔深的5倍或以上。
8.根据权利要求1所述的装置，其中所述电渗槽修饰层与所述电解液接触时界面具有绝对值不大于10mv的zeta电位。
9.根据权利要求8所述的装置，其中所述电渗槽修饰层的材料选自下组：氧化钛、氧化铝、氧化镁。
10.根据权利要求8所述的装置，其中所述电渗槽修饰层在与所述电解液接触时界面的zeta电位值为0±3mv。
11.根据权利要求8所述的装置，其中所述电渗槽修饰层还覆盖所述膜与所述电渗槽的界面以及所述微孔的内壁。
12.根据权利要求1所述的装置，还包括液体驱动器，其可以驱动所述电解液的流动...
【专利技术属性】
技术研发人员：熊贵，王哲，柳可，
申请(专利权)人：瑞芯智造深圳科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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