專利名稱：一種基于玻璃微管的單納米孔傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及的是一種用于檢測(cè)分子的裝置，具體涉及的是一種基于玻璃微管 的納米傳感器。
背景技術(shù)：
目前單通道檢測(cè)技術(shù)常用的檢測(cè)方法是根據(jù)通道中的離子電流作為探測(cè)機(jī)理，通 道中的電流僅為nA級(jí)甚至pA級(jí)。檢測(cè)用的納米通道為天然生物納米通道或者人工制備的 固態(tài)納米孔，但是由于這些納米孔(通道)的形狀以及性質(zhì)不同，如表面電荷密度等，這些 因素會(huì)嚴(yán)重影響測(cè)量的精度，產(chǎn)生比較大的噪聲不能獲得很好的信噪比。目前研究表明當(dāng) KCl濃度較高時(shí)，λ-DNA的物理占位將會(huì)引起溶液電阻增大，從而引起離子電流減??；當(dāng)溶 液濃度偏低時(shí)，溶液本身電阻偏大，λ-DNA分子的物理占位作用不大，而λ-DNA分子表面 雙電層內(nèi)攜帶的電荷起著主導(dǎo)作用，引起離子電流增大。因此，當(dāng)幾何尺度與納米通道相當(dāng) 的DNA通過(guò)納米通道時(shí)，不僅應(yīng)考慮生物分子的物理占位引起溶液電阻的變化，也應(yīng)考慮 生物分子表面的雙電層與納通道表面雙電層的相互作用。但是目前還不能精確測(cè)量通道內(nèi) 部的電荷密度分布以及雙電層厚度，阻礙了納米通道技術(shù)的深入發(fā)展。運(yùn)動(dòng)的電流會(huì)產(chǎn)生磁場(chǎng)，而每種生物分子帶的電荷數(shù)量及其電荷分布是不同的。 所以當(dāng)生物分子在納通道中運(yùn)動(dòng)時(shí)，由于生物電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)也是一一對(duì)應(yīng)的。對(duì)納米通 道內(nèi)的生物分子進(jìn)行離子電流的物理占位的檢測(cè)，同時(shí)結(jié)合對(duì)生物磁場(chǎng)的檢測(cè)以實(shí)現(xiàn)高精 度單分子辨識(shí)。

實(shí)用新型內(nèi)容針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)上存在的不足，本實(shí)用新型目的是在于提供一種具有低水平噪音影 響和較高分辨率的基于玻璃微管的納米傳感器。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型是通過(guò)如下的技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型的一種基于玻璃微管的單納米孔傳感器，包括玻璃微管，其兩端是呈 錐形的流體室，中部是單納米孔；用于檢測(cè)單納米孔內(nèi)離子電流的電流表，其兩端分別與兩 流體室相連接；用于給兩流體室施加電壓的電壓源；和用于檢測(cè)單納米孔內(nèi)離子電流變化 的感應(yīng)裝置，感應(yīng)裝置包括懸臂梁、設(shè)置在懸臂梁一端的連桿和安裝在懸臂梁另一端的彈 簧，連桿的另一端安裝一磁化小球，磁化小球位于單納米孔的上方，彈簧的另一端設(shè)置一壓 電陶瓷；單納米孔和兩流體室中均設(shè)有電解液。本實(shí)用新型通過(guò)對(duì)離子電流的變化和生物 電磁場(chǎng)的變化綜合分析來(lái)辨識(shí)單納米孔內(nèi)通過(guò)的生物單分子，提高了本實(shí)用新型單納米孔 傳感器的靈敏度。上述單納米孔的直徑為1 lOOnm，適合不同介質(zhì)的尺寸范圍。本實(shí)用新型通過(guò)對(duì)離子電流的變化和生物電磁場(chǎng)的變化綜合分析來(lái)辨識(shí)單納米 孔內(nèi)通過(guò)的生物單分子，提高了本實(shí)用新型單納米孔傳感器的靈敏度；采用本實(shí)用新型單 納米孔的直徑為1 lOOnm，適合于檢測(cè)不同的介質(zhì)，且制得的單納米孔具有結(jié)構(gòu)強(qiáng)度高、信噪比較低和靈敏度較高等優(yōu)點(diǎn)。以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
來(lái)詳細(xì)說(shuō)明本實(shí)用新型；

圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
為使本實(shí)用新型實(shí)現(xiàn)的技術(shù)手段、創(chuàng)作特征、達(dá)成目的與功效易于明白了解，下面 結(jié)合具體實(shí)施方式
，進(jìn)一步闡述本實(shí)用新型。本實(shí)用新型的基于玻璃微管的單納米孔傳感器包括玻璃微管1、電流表10和用于 檢測(cè)單納米孔3內(nèi)離子電流變化的感應(yīng)裝置。其中，玻璃微管1兩端是呈錐形的流體室2，中部是單納米孔3，兩流體室2是通過(guò) 單納米孔3相連接；電流表10用于檢測(cè)單納米孔3內(nèi)的離子電流，電流表10的兩端分別與 兩流體室2相連接，兩流體室2通過(guò)電壓源施加電壓；感應(yīng)裝置設(shè)置在單納米孔3的上側(cè)， 感應(yīng)裝置包括懸臂梁5、設(shè)置在懸臂梁5左端的連桿7和安裝在懸臂梁5右端的彈簧6，連 桿7的底端安裝一磁化小球8，磁化小球8位于單納米孔3的上方，彈簧6的底端設(shè)置一壓 電陶瓷9 ；單納米孔3和兩流體室2中均設(shè)有電解液。本實(shí)用新型通過(guò)被測(cè)生物單分子4通過(guò)單納米孔3時(shí)，所產(chǎn)生的電磁效應(yīng)來(lái)檢測(cè) 被測(cè)的生物單分子4。本實(shí)用新型的基于玻璃微管的單納米孔傳感器的制造方法，包括以下幾個(gè)步驟(a)在玻璃微管1內(nèi)放入少量的固態(tài)石蠟，使固態(tài)石蠟均勻地分布在玻璃微管1的 內(nèi)壁上，然后在玻璃微管1的中間位置進(jìn)行局部加熱，使玻璃微管1熔封，此時(shí)，熔封的玻璃 微管1內(nèi)的壓強(qiáng)大于標(biāo)準(zhǔn)壓強(qiáng)，體積受限的氣態(tài)石蠟具有抵抗壓縮的趨勢(shì)，石蠟形成物理 占位，此時(shí)，熔融態(tài)的玻璃微管1包覆石蠟形成一個(gè)沙漏形(兩頭大中間小)的納米通道；(b)用化學(xué)溶解的方法，去除石蠟，實(shí)現(xiàn)納米通道的洞通，再用金剛石砂輪磨削位 于中部的納米通道，此時(shí)，得到一個(gè)直徑為1 IOOnm單納米孔3，將位于單納米孔3兩端的 納米通道作為兩流體室2，即兩流體室2通過(guò)單納米孔3相連接，在單納米孔3和兩流體室 2中均裝電解液，在左端的流體室2內(nèi)添加需要檢測(cè)的介質(zhì)；去除石蠟，使得單納米孔3具 有統(tǒng)一而明確的材料特性，所以該單納米孔3具有較高的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性；(c)用一電流表10檢測(cè)單納米孔3內(nèi)的離子電流，將電流表10的兩端分別與兩流 體室2相連接，在兩流體室2之間加電壓源，由于生物單分子4在溶液中帶凈電荷，受電場(chǎng) 驅(qū)動(dòng)產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)；如果待辨識(shí)的生物單分子4直徑與單納米孔3的直徑接近時(shí)，生物單分子4 通過(guò)單納米孔3時(shí)，由于生物單分子4的物理占位將引起離子電流的微弱變化，同時(shí)離子電 流的變化必將引起周圍磁場(chǎng)的變化。(d)參見(jiàn)圖1，在單納米孔3的上側(cè)安裝一用于檢測(cè)單納米孔3內(nèi)離子電流變化所 引起磁場(chǎng)變化的感應(yīng)裝置；感應(yīng)裝置包括一靈敏度極高的懸臂梁5、安裝在懸臂梁5左端的 連桿7和安裝在懸臂梁5右端的彈簧6，一磁化小球8粘在連桿7的底端，且磁化小球8位 于單納米孔3的上方，在彈簧6的底端連接一壓電陶瓷9 ；磁場(chǎng)的變化將會(huì)引起磁化小球8 的微位移，使得懸臂梁5會(huì)發(fā)生形變，懸臂梁5的微變形則通過(guò)懸臂梁5右端的彈簧6變化來(lái)檢測(cè)，而彈簧6變化則可利用壓電陶瓷9來(lái)檢測(cè)。本實(shí)用新型通過(guò)對(duì)離子電流的變化和生物電磁場(chǎng)的變化綜合分析來(lái)辨識(shí)單納米 孔3內(nèi)通過(guò)的生物單分子4，提高了本實(shí)用新型單納米孔傳感器的靈敏度；采用本實(shí)用新型 單納米孔3的直徑為1 lOOnm，適合于檢測(cè)不同的介質(zhì)，且制得的單納米孔3具有結(jié)構(gòu)強(qiáng) 度高、信噪比較低和靈敏度較高等優(yōu)點(diǎn)。以上顯示和描述了本實(shí)用新型的基本原理和主要特征和本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)。本行 業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)該了解，本實(shí)用新型不受上述實(shí)施例的限制，上述實(shí)施例和說(shuō)明書(shū)中描述 的只是說(shuō)明本實(shí)用新型的原理，在不脫離本實(shí)用新型精神和范圍的前提下，本實(shí)用新型還 會(huì)有各種變化和改進(jìn)，這些變化和改進(jìn)都落入要求保護(hù)的本實(shí)用新型范圍內(nèi)。本實(shí)用新型 要求保護(hù)范圍由所附的權(quán)利要求書(shū)及其等效物界定。
權(quán)利要求1.一種基于玻璃微管的單納米孔傳感器，其特征在于，包括玻璃微管(1)，其兩端是呈錐形的流體室(2)，中部是單納米孔(3)； 用于檢測(cè)所述單納米孔⑶內(nèi)離子電流的電流表(10)，其兩端分別與兩流體室(2)相 連接；用于給兩流體室(2)施加電壓的電壓源；和用于檢測(cè)所述單納米孔(3)內(nèi)離子電流變化的感應(yīng)裝置，所述感應(yīng)裝置包括懸臂梁(5)、設(shè)置在懸臂梁(5)—端的連桿(7)和安裝在懸臂梁(5)另一端的彈簧(6)，所述連桿 (7)的另一端安裝一磁化小球(8)，所述磁化小球(8)位于單納米孔(3)的上方，所述彈簧(6)的另一端設(shè)置一壓電陶瓷(9)；所述單納米孔(3)和兩流體室(2)中均設(shè)有電解液。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于玻璃微管的單納米孔傳感器，其特征在于，所述單納米 孔(3)的直徑為1 IOOnm0
專利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)了一種基于玻璃微管的單納米孔傳感器，包括玻璃微管，其兩端是呈錐形的流體室，中部是單納米孔；用于檢測(cè)單納米孔內(nèi)離子電流的電流表，其兩端分別與兩流體室相連接；用于給兩流體室施加電壓的電壓源；和用于檢測(cè)單納米孔內(nèi)離子電流變化的感應(yīng)裝置，感應(yīng)裝置包括懸臂梁、設(shè)置在懸臂梁一端的連桿和安裝在懸臂梁另一端的彈簧，連桿的另一端安裝一磁化小球，磁化小球位于單納米孔的上方，彈簧的另一端設(shè)置一壓電陶瓷；單納米孔和兩流體室中均設(shè)有電解液。本實(shí)用新型具有較低的水平噪音影響和較高的分辨率，且本實(shí)用新型單納米孔的直徑為1～100nm，適合于檢測(cè)不同的介質(zhì)。
文檔編號(hào)G01N27/413GK201917552SQ201020678328
公開(kāi)日2011年8月3日 申請(qǐng)日期2010年12月22日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月22日
發(fā)明者倪中華, 張磊, 易紅, 沙菁*, 陳云飛 申請(qǐng)人:東南大學(xué)