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)：
目前單通道檢測技術(shù)常用的檢測方法是根據(jù)通道中的離子電流作為探測機(jī)理，通 道中的電流僅為nA級甚至pA級。檢測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 因素會嚴(yán)重影響測量的精度，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，λ-DNA的物理占位將會引起溶液電阻增大，從而引起離子電流減?。划?dāng)溶 液濃度偏低時，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通過納米通道時，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)動的電流會產(chǎn)生磁場，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)動時，由于生物電流產(chǎn)生的磁場也是一一對應(yīng)的。對納米通 道內(nèi)的生物分子進(jìn)行離子電流的物理占位的檢測，同時結(jié)合對生物磁場的檢測以實(shí)現(xiàn)高精 度單分子辨識。

實(shí)用新型內(nèi)容針對現(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)用新型是通過如下的技術(shù)方案來實(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)用新型通過對離子電流的變化和生物 電磁場的變化綜合分析來辨識單納米孔內(nèi)通過的生物單分子，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)用新型通過對離子電流的變化和生物電磁場的變化綜合分析來辨識單納米 孔內(nèi)通過的生物單分子，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
來詳細(xì)說明本實(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 單納米孔3相連接；電流表10用于檢測單納米孔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)用新型通過被測生物單分子4通過單納米孔3時，所產(chǎn)生的電磁效應(yīng)來檢測 被測的生物單分子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，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，石蠟形成物理 占位，此時，熔融態(tài)的玻璃微管1包覆石蠟形成一個沙漏形(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，得到一個直徑為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 驅(qū)動產(chǎn)生運(yùn)動；如果待辨識的生物單分子4直徑與單納米孔3的直徑接近時，生物單分子4 通過單納米孔3時，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，同時離子電 流的變化必將引起周圍磁場的變化。(d)參見圖1，在單納米孔3的上側(cè)安裝一用于檢測單納米孔3內(nèi)離子電流變化所 引起磁場變化的感應(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 ；磁場的變化將會引起磁化小球8 的微位移，使得懸臂梁5會發(fā)生形變，懸臂梁5的微變形則通過懸臂梁5右端的彈簧6變化來檢測，而彈簧6變化則可利用壓電陶瓷9來檢測。本實(shí)用新型通過對離子電流的變化和生物電磁場的變化綜合分析來辨識單納米 孔3內(nèi)通過的生物單分子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)施例和說明書中描述 的只是說明本實(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，適合于檢測不同的介質(zhì)。
文檔編號G01N27/413GK201917552SQ201020678328
公開日2011年8月3日 申請日期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 申請人:東南大學(xué)