CN107884329A - 检测单颗粒的方法和装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了检测单颗粒的方法和装置。该检测单颗粒的方法包括：(1)将隔离件的底端浸入含有所述单颗粒的电解质溶液，使所述电解质溶液通过所述隔离件底部的通孔进入所述隔离件的内部，并在所述隔离件内部和外部的所述电解质溶液之间施加电压；(2)记录流经所述通孔的电流随时间变化曲线，以便获得电流‑时间变化曲线；(3)基于所述电流‑时间变化曲线，确定所述单颗粒的粒径范围和浓度，其中，所述颗粒的粒径大于所述通孔的直径。通过该方法，可以快速有效的确定溶液中单个颗粒的粒径范围，有效对单颗粒进行筛选和分级，操作步骤简单方便，可以检测的颗粒的尺寸范围较广，可以有效检测低颗粒浓度的溶液，同时灵敏度和准确度较高。
Description
技术领域
本发明涉及检测单颗粒浓度的方法和装置。
背景技术
颗粒无处不在。而无论是自然界中存在的细胞和囊泡、病毒、蛋白质等生物物质还是人工合成的各种金属和聚合物等微/纳米颗粒，均在药物研制、环境监测、能源转换和癌症治疗等领域有着重要的作用。颗粒的功能与其尺寸、形状、表面电荷密度、材料组成等特征息息相关，因此进行单颗粒的分析具有重要的意义和广泛的用途。目前常见的颗粒表征手段主要有电子扫描显微镜和动态光散射等。电子扫描显微镜虽然能用于表征颗粒的尺寸和形貌特征，但是无法显示颗粒在溶液中的状态。动态光散射反映的是颗粒整体的尺寸和电荷等特征分布，无法具体反映单个颗粒的性质。因此，发展可用于溶液中的单颗粒(包括生物物质和细胞等)分析检测方法具有重要的实际意义。
然而，目前分析检测单个颗粒的方法仍有待改进。
发明内容
本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种检测单颗粒的方法。
在本发明的一个方面，本发明提供了一种检测单颗粒的方法。根据本发明的实施例，该检测单颗粒的方法包括：(1)将隔离件的底端浸入含有所述单颗粒的电解质溶液，使所述电解质溶液通过所述隔离件底部的通孔进入所述隔离件的内部，并在所述隔离件内部和外部的所述电解质溶液之间施加电压；(2)记录流经所述通孔的电流随时间变化曲线，以便获得电流-时间变化曲线；(3)基于所述电流-时间变化曲线，确定所述单颗粒的粒径范围和浓度，其中，所述颗粒的粒径大于所述通孔的直径。发明人发现，通过该方法，可以快速有效的确定溶液中单个颗粒的粒径范围，有效对单颗粒进行筛选和分级，打破了电子扫描显微镜无法显示颗粒在溶液中的状态及动态光散射无法具体反映单个颗粒的性质的局限，而且该方法操作步骤简单方便，可以检测的颗粒的尺寸范围较广，可以有效检测颗粒浓度为fM、甚至亚fM的溶液，同时灵敏度和准确度较高。
根据本发明的实施例，该检测单颗粒的方法进一步包括：(4)基于所述电流-时间变化曲线，获得电流脉冲信号频率；以及(5)基于所述电流脉冲信号频率，通过标准曲线进行计算，以便获得所述单颗粒的浓度。发明人发现，由于单颗粒在溶液中的运动，会使得电流-时间变化曲线产生脉冲信号，而产生脉冲信号的频率与单颗粒的浓度成正比，因此，通过检测电流脉冲信号频率可以有效检测单颗粒的浓度，操作简单、方便，灵敏度和准确度高，且该方法中不需要进行任何化学反应，大大降低了单颗粒降解或变性的风险。
根据本发明的实施例，所述单颗粒为天然颗粒或人工合成颗粒。
根据本发明的实施例，所述单颗粒包括金属颗粒、聚合物颗粒、细胞、囊泡、病毒、蛋白质和凝胶颗粒中的至少一种。
根据本发明的实施例，步骤(1)中，所述隔离件的材质为玻璃、聚合物或陶瓷。
根据本发明的实施例，所述隔离件为锥形管。
根据本发明的实施例，步骤(1)中，所述单颗粒的粒径为微米级或纳米级，且所述单颗粒的粒径与所述通孔直径的比值范围在2-50之间。
根据本发明的实施例，步骤(1)中，在所述隔离件内部和外部的所述电解质溶液之间施加电压是通过以下步骤进行的：在所述锥形管的内部和外部分别设置内电极和外电极，并在所述内电极和外电极之间施加电压。
根据本发明的实施例，步骤(1)中，所述电压为50mV-500mV。
根据本发明的实施例，步骤(3)中，所述电流-时间变化曲线产生台阶脉冲信号，是所述单颗粒的粒径与所述通孔直径之比位于1～15之间的指示，所述电流-时间变化曲线产生三角脉冲信号，是所述单颗粒的粒径与所述通孔直径之比大于15的指示。
根据本发明的实施例，步骤(5)中，所述标准曲线是通过以下步骤获得的：(a)按照所述步骤(1)-步骤(4)，获得一系列已知单颗粒浓度的电解质溶液的电流脉冲信号频率；(b)基于步骤(a)中得到的单颗粒浓度和电流脉冲信号频率绘制电流脉冲信号频率-单颗粒浓度曲线，即为所述标准曲线。
在本发明的另一方面，本发明提供了一种实施前面所述方法的检测单颗粒的装置。根据本发明的实施例，该检测单颗粒的装置包括：隔离件，所述隔离件内部设置有隔离空间，底部设置有通孔；储液槽，所述储液槽用于储存含有所述单颗粒的电解质溶液，且隔离件的底端浸入所述电解质溶液中；电压施加组件，所述电压施加组件用于在隔离件内部和外部的所述电解质溶液之间施加电压；电流测量组件，所述电流测量组件用于测量流经所述通孔的电流，并确定电流脉冲信号频率；以及计算组件，所述计算组件用于基于所述电流脉冲信号频率，通过标准曲线进行计算，以便获得所述单颗粒的浓度。发明人发现，该装置可以有效实施前面所述的确定单颗粒浓度的方法，且该装置结构简单，操作容易。
根据本发明的实施例，所述电压施加组件进一步包括：内电极，所述内电极设置于所述隔离件的内部，且与所述隔离件内部的电解质溶液相连；外电极，所述外电极设置于所述隔离件的外部，且与所述隔离件外部的电解质溶液相连；以及电源，所述电源与所述内电极和外电极相连，用于在所述内电极和外电极之间施加电压。
附图说明
图1显示了根据本发明一个实施例的检测单颗粒的方法的流程示意图。
图2显示了根据本发明实施例的单颗粒与隔离件底部通孔相互作用的示意图。
图3显示了根据本发明另一个实施例的检测单颗粒的方法的流程示意图。
图4显示了根据本发明一个实施例的检测单颗粒的装置的结构示意图。
图5显示了根据本发明另一个实施例的检测单颗粒的装置的结构示意图。
图6显示了根据本发明实施例的用于单颗粒检测的锥形玻璃纳米管的扫描电镜图。
图7显示了根据本发明实施例1的两种不同尺寸的颗粒与玻璃管管口发生作用的电流-时间变化图。
图8显示了根据本发明实施例1的两种模型下电化学工作站和激光共聚焦显微镜联用监测到的颗粒运动过程中电流实时变化图和对应的激光共聚焦成像图。
图9显示了根据本发明实施例2的两种不同尺寸颗粒同时存在于溶液中的情况下产生的两种脉冲信号同时存在的两次实验结果的电流-时间图。
图10显示了根据本发明实施例3的半径为375nm和2.25μm的颗粒在不同浓度下信号频率的响应变化。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例。下面描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。实施例中未注明具体技术或条件的，按照本领域内的文献所描述的技术或条件或者按照产品说明书进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市购获得的常规产品。
在本发明的一个方面，本发明提供了一种检测单颗度的方法。根据本发明的实施例，参照图1，该检测单颗粒的方法包括以下步骤：
S100：形成回路
根据本发明的实施例，该步骤中，将隔离件的底端浸入含有所述单颗粒的电解质溶液，使所述电解质溶液通过所述隔离件底部的通孔进入所述隔离件的内部，并在所述隔离件内部和外部的所述电解质溶液之间施加电压。
根据本发明的实施例，可以用于检测的单颗粒的具体种类不受特别限制，可以为任何已知的颗粒。在本发明的一些实施例中，所述单颗粒可以为天然颗粒或人工合成颗粒。具体而言，天然颗粒包括但不限于细胞、囊泡、病毒和蛋白质等；人工合成颗粒包括但不限于金属颗粒、聚合物颗粒和凝胶颗粒等。而且，该方法对颗粒的组成也没有特别限定，可以为电化学活性颗粒，也可以为电化学惰性颗粒。在本发明的一些实施例中，采用的单颗粒可以为聚苯乙烯颗粒。对于上述天然颗粒或人工合成颗粒，本发明的该方法均可快速、有效地进行检测。
根据本发明的实施例，该方法中采用的单颗粒的粒径大于隔离件底部通孔的直径。发明人经过大量实验验证发现，本发明的该方法可以有效用于检测粒径大于通孔直径的单颗粒，由此，可检测的颗粒范围较广，不受通孔直径的限制。在本发明的一些实施例中，单颗粒的粒径为微米级(0-1000微米)或纳米级(0-1000纳米)。由此，检测效果较佳，检测灵敏度、准确度进一步提高。根据本发明的实施例，用于检测的单颗粒的粒径与隔离件底部通孔直径的比值范围可以在2-50之间，例如可以为2、10、15、20、25、30、35、40、45、50等。在上述比例范围内，本发明的方法可以以较高的灵敏度和准确度进行检测。
根据本发明的实施例，步骤S100中，采用的隔离件的具体形状、材质不受特别限制，只要能够隔离出一定空间，可以在其内部空间和外部的电解质溶液之间施加电压，使得有电流流经隔离件底部的通孔即可，其具体形状、材质等可以根据实际情况灵活选择。其中，为了有效使得电流流经通孔，隔离件的顶部高于电解质溶液的液面。在本发明的一些实施例中，隔离件的材质可以为玻璃、聚合物或陶瓷。由此，可以有效确保电流流经通孔。在本发明的一些实施例中，隔离件可以为底部设置有通孔的圆柱形管、矩形管、正方形或其他规则或不规则的管状。由此，有利于高检测的灵敏度、准确性，其易于操作和观察。在本发明的优选实施例中，隔离件为锥形管。锥形管的不对称结构使得管口电场分布最强，从而提高了单颗粒检测的时间和空间分辨率。
根据本发明的实施例，步骤S100中，在所述隔离件内部和外部的所述电解质溶液之间施加电压的目的是为了使得隔离件底部通孔有电流通过，本领域技术人员可以理解，只要可以使得通孔有电流经过，施加电压的方式没有特别限制，可以根据实际操作条件等灵活选择。在本发明的一些实施例中，在所述隔离件内部和外部的电解质溶液之间施加电压是通过以下步骤进行的：在所述隔离件的内部和外部分别设置内电极和外电极，且所述内电极和外电极分别与隔离件内部和外部的电解质溶液接触，然后在所述内电极和外电极之间施加电压。例如，可以将内电极和外电极与电源相连，使得内电极和外电极之间具有电势差，并进一步通过电解质溶液形成回路，产生的电流流经隔离件底部的通孔。
根据本发明的实施例，步骤S100中，所施加的电压的具体大小没有特殊限制，可以根据需要灵活选择。在本发明的一些实施例中，施加的电压可以为50mV-500mV。例如，可以为50mV、100mV、200mV、300mV、400mV或500mV。在该电压范围内，后续测量电流的准确度和灵敏度较高，进而检测效果较好。
根据本发明的实施例，上述含有单颗粒的电解质溶液的具体成分不受特别限制，只要可以导电，且不与单颗粒发生反应即可。在本发明的一些实施例中，可以为含有单颗粒的氯化钾、氯化钠溶液或磷酸缓冲液等。由此，导电效果和单颗粒的扩散、迁移运动较理想，检测效果较佳。
S200：测定流经所述通孔的电流随时间变化曲线，以便获得电流-时间变化曲线。
根据本发明的实施例，该步骤中，测定电流-时间变化曲线的具体方法不受特别限制，可以为本领域任何已知的可用于测定电流-时间变化曲线的方法，在本发明的一些实施例中，可以在电化学工作站中测定电流-时间变化曲线。由此，操作简单、方便，准确度高，且成本较低。
S300：基于所述电流-时间变化曲线，确定所述单颗粒的粒径范围。
根据本发明的实施例，电解质溶液中的颗粒在电场、扩散及迁移的作用下进行运动，并与隔离件底部通孔发生作用。发明人经过大量研究发现，参照图2中A图，当单颗粒粒径与通孔直径之比在1～15之间时，单颗粒迁移至通孔出并被捕捉，达到平衡态并停留在通孔处，流经通孔的电流被阻断，电流-时间变化曲线中会产生台阶状脉冲信号；参照图2中B图，当单颗粒粒径与通孔直径之比大于15时，单颗粒粒径迁移至通孔管口并与之发生碰撞，由于未达到平衡状态而最终离开管口，电流-时间变化曲线产生基本对称的三角脉冲信号。也就是说，基于电流-时间变化曲线中产生的脉冲信号，可以确定单颗粒的粒径范围。具体而言，电流-时间变化曲线产生台阶脉冲信号，是所述单颗粒的粒径稍大于所述通孔直径(单颗粒粒径与通孔直径之比在1～15之间，包括15)的指示，所述电流-时间变化曲线产生三角脉冲信号，是所述单颗粒的粒径远大于所述通孔直径(单颗粒粒径与通孔直径之比大于15)的指示。另外，根据不同形状的电流脉冲信号，可以用于混合尺寸的颗粒的筛选和检测。
另外，发明人深入研究发现，上述步骤中产生电流脉冲信号的频率与电解质溶液中单颗粒的浓度成正比，因此，通过检测电流脉冲信号频率，可以有效确定电解质溶液中单颗粒的浓度。有鉴于此，参照图3，该检测单颗粒的方法还可以包括以下步骤：
S400：基于所述电流-时间变化曲线，获得电流脉冲信号频率。
在检测过程中，电解质溶液中的单颗粒不断运动，随着单颗粒一个接一个的运动到隔离件的通孔位置，每个一定时间，电流会发生脉冲信号，测定一点时间的电流-时间变化曲线，即可获得电流脉冲信号频率。
S500：基于所述电流脉冲信号频率，通过标准曲线进行计算，以便获得所述单颗粒的浓度。
具体而言，可以通过测定一系列已知单颗粒浓度的电解质溶液的电流脉冲信号频率，绘制标准曲线，然后基于测定的电流脉冲信号频率和标准曲线，确定单颗粒的浓度。根据本发明的实施例，步骤(5)中，所述标准曲线是通过以下步骤获得的：(a)按照所述步骤S100-步骤S400的操作，获得一系列已知单颗粒浓度的电解质溶液的电流脉冲信号频率；(b)基于步骤(a)中得到的单颗粒浓度和电流脉冲信号频率绘制电流脉冲信号频率-单颗粒浓度曲线，即为所述标准曲线。根据本发明的实施例，为了提高检测的准确度，待测单颗粒和用于绘制标准曲线所采用的单颗粒相同，包括但不限于材质相同、粒径相同。由此，可以排除其他因素可能造成的误差，进一步提高检测的准确度。
发明人经过大量实验发现，当单颗粒粒径与通孔直径的比值在10-20范围内(如10、11、12、13、14、15、16、17、18、19或20)时，电流脉冲信号频率与单颗粒浓度的线性关系更佳，检测单颗粒浓度的准确度更高，灵敏度更好。
发明人发现，通过该方法，可以快速有效的确定溶液中单个颗粒的粒径范围和浓度，打破了电子扫描显微镜无法显示颗粒在溶液中的状态及动态光散射无法具体反映单个颗粒的性质的局限，而且该方法操作步骤简单方便，可以检测的颗粒的尺寸范围较广，可以有效检测颗粒浓度为fM、甚至亚fM的溶液，同时灵敏度和准确度较高。另外，该方法过程不需要发生任何化学反应，大大降低了单颗粒发生降解或变性的风险。
在本发明的另一方面，本发明提供了一种实施前面所述方法的检测单颗粒浓度的装置。根据本发明的实施例，参照图4，该检测单颗粒浓度的装置包括隔离件10、储液槽20、电压施加组件30、电流测量组件40以及计算组件50。发明人发现，该装置可以有效实施前面所述的确定单颗粒浓度的方法，且该装置结构简单，操作容易。
根据本发明的实施例，隔离件10内部设置有隔离空间11，底部设置有通孔12。根据本发明的实施例，隔离件的具体形状、材质不受特别限制，只要能够隔离出一定空间，可以在其内部空间和外部的电解质溶液之间施加电压，使得有电流流经隔离件底部的通孔即可，其具体形状、材质等可以根据实际情况灵活选择。其中，为了有效使得电流流经通孔，隔离件的顶部高于电解质溶液的液面。在本发明的一些实施例中，隔离件的材质可以为玻璃、聚合物或陶瓷。由此，可以有效确保电流流经通孔。在本发明的一些实施例中，隔离件可以为底部设置有通孔的圆柱形管、矩形管、正方形或其他规则或不规则的管状。由此，有利于高检测的灵敏度、准确性，其易于操作和观察。在本发明的优选实施例中，隔离件为锥形管。锥形管的不对称结构使得管口电场分布最强，从而提高了单颗粒检测的时间和空间分辨率。
根据本发明的实施例，储液槽20用于储存含有所述单颗粒的电解质溶液21，且隔离件10的底端浸入所述电解质溶液21中。根据本发明的实施例，储液槽的具体种类，材质和形状等均不受特别限制，本领域技术人员可以根据实际操作条件和环境等灵活选择。
根据本发明的实施例，电压施加组件30用于在隔离件10内部和外部的所述电解质溶液之间施加电压。在所述隔离件内部和外部的所述电解质溶液之间施加电压的目的是为了使得隔离件底部通孔有电流通过，本领域技术人员可以理解，只要可以使得通孔有电流经过，电压施加组件30的具体结构没有特别限制，可以根据实际操作条件等灵活选择。根据本发明的一些实施例，参照图5，电压施加组件30进一步包括：内电极31，所述内电极31设置于所述隔离件10的内部，且与所述隔离件10内部的电解质溶液相连(即接触)；外电极32，所述外电极32设置于所述隔离件10的外部，且与所述隔离件外部的电解质溶液相连(即接触)；以及电源33，所述电源与所述内电极和外电极相连，用于在所述内电极和外电极之间施加电压。电源、内电极和外电极以及电解质溶液形成回路，产生的电流流经隔离件10底部的通孔12。
根据本发明的实施例，所施加的电压的具体大小没有特殊限制，可以根据需要灵活选择。在本发明的一些实施例中，施加的电压可以为50mV-500mV。例如，可以为50mV、100mV、200mV、300mV、400mV或500mV在该电压范围内，后续测量电流的准确度和灵敏度较高，进而检测效果较好。
根据本发明的实施例，电流测量组件40用于测量流经所述通孔的电流，记录电流-时间变化曲线。根据本发明的实施例，电流测量组件40的具体种类不受特别限制，只要能够有效实时记录流经通孔的电流即可，可以为本领域任何已知的电流测量工具。优选情况下，电流测量组件40为电化学工作站，由此可以快速、简便的测定电流-时间变化曲线。如前所述，基于电流-时间变化曲线产生的不同脉冲信号，可以确定单颗粒的浓度，在此不再详细描述。
根据本发明的实施例，计算组件50用于确定电流脉冲信号频率，并基于所述电流脉冲信号频率，通过标准曲线进行计算，以便获得所述单颗粒的浓度。具体的，计算组件50可以为自动进行计算的设备，例如计算机等，可以将前面描述的标准曲线信息储存在计算机中，基于测量得到的电流脉冲信号频率自动计算单颗粒的浓度。
需要说明的是，前面所述的检测单颗粒的方法中的所有特征和有点适用于该检测单颗粒的装置，在此不再一一赘述。
下面详细描述本发明的实施例。下述实施例中所用的材料、试剂等，如无特殊说明，均可从商业途径得到。
实施例1：
1.检测单颗粒所用玻璃纳米管的制备
硼硅酸盐玻璃管(外径1.50mm，内径1.10mm，长度10cm)，利用CO2激光拉制仪，采用如下程序，可得到小头管口平均半径为69nm的锥形玻璃纳米管(如图6)：
(循环1)温度＝350,范围＝5,速度＝20,延时＝128,拉力＝50；
(循环2)温度＝400,范围＝4,速度＝15,延时＝130,拉力＝175.
2.固定玻璃管口径，两种模式下颗粒与管口之间的相互作用
以下步骤均在电化学工作站中进行：将管口半径为69nm的锥形玻璃管，小头插入含有不同尺寸聚苯乙烯(PS)微粒的0.1M KCl电解质溶液中，施加200mV电压(内电极vs外电极)，设置采样率为10ms，采集电流-时间变化曲线(见图7)。图7(A)中对应的PS微粒半径rPS＝375nm,浓度CPS＝0.59pM，电流变化呈现台阶状脉冲信号。这是由于微粒的尺寸比管口略大的情况下，微粒无法穿过管口。当微粒在电场作用下运动至管口，电场作用力和熵力取得平衡，微粒最终被捕获而停留在管口，阻碍了管口离子流的传输，使电流变化呈现台阶状。图7(B)中颗粒半径r0＝2.25μm,CPS＝16.9fM，电流变化为基本对称的三角脉冲形式。区别于图7(A)微粒在管口达到平衡的状态，更大尺寸的微粒由于电场的作用力无法和熵力在管口达到平衡，微粒在管口短暂停留之后最终离开管口。考虑到溶液中电场分布基本均匀，所以有效信号为基本对称的三角脉冲信号。
3.两种模型下电化学方法和激光共聚焦成像方法联用
以下步骤均在电化学工作站中进行：将管口半径为69nm的锥形玻璃管，插入带绿色荧光的聚苯乙烯微粒的0.1M KCl电解质溶液中，施加200mV电压(内电极vs外电极)，设置采样率为10ms，采集电流-时间变化曲线。同时，在奥林巴斯FV1000激光扫描共聚焦显微镜下于488nm激发，采集微粒在管口的运动状态变化图。图8(A)和(B)分别是半径375nm微粒从溶液中迁移至管口并停留的过程中电流-时间变化图和相应的激光共聚焦成像图。台阶状脉冲信号的产生正好对应颗粒被捕获在管口的瞬间。图8(C)和(D)分别是半径2.25μm微粒从溶液中迁移至管口并离开的过程中电流-时间变化图和相应的激光共聚焦成像图。当D图中微粒逐渐接近管口，C图中对应电流缓慢下降；微粒到达管口，和管口发生碰撞的瞬间，电流达到最低点；微粒由于未在管口达成平衡而离开管口，电流又缓慢上升。通过电化学方法和激光共聚焦方法联用，进一步证明了本发明所建立的两种模型具有坚实的理论基础。
实施例2：混合尺寸颗粒分析
以下步骤均在电化学工作站中进行：将管口半径为69nm的锥形玻璃管，插入同时含有半径为375nm和2.25μm两种尺度微粒的0.1M KCl电解质，施加200mV电压(内电极vs外电极)，设置采样率为10ms，采集电流-时间变化曲线。图9(A)和(B)为两次独立的实验结果，从电流变化中可以看出其中有两种不同的脉冲信号：台阶状脉冲和对称的三角脉冲。这说明两种作用模式在此实验条件下同时存在，可以有效用于不同尺寸微粒的同时检测。
实施例3：颗粒浓度分析
以下步骤均在电化学工作站中进行：将管口半径为69nm的锥形玻璃管，分别插入含有半径为375nm和2.25μm两种尺度颗粒的0.1M KCl电解质，施加200mV电压(内电极vs外电极)，设置采样率为10ms，采集电流-时间变化曲线。图10(A)和(B)分别是半径375nm和2.25μm的颗粒在不同浓度下信号频率的响应变化。由于脉冲信号的频率与颗粒浓度呈线性关系，所以可以利用此线性特性来定量溶液中颗粒的浓度。实验结果显示，对于半径375nm的颗粒，施加200mV电压(内电极vs外电极)下，颗粒浓度在5.9～590.0fM范围内脉冲信号的频率与颗粒浓度呈良好的线性关系；对于半径2.25μm的颗粒，施加200mV电压(内电极vs外电极)下，颗粒浓度在1.69～50.70fM范围内脉冲信号的频率与颗粒浓度呈良好的线性关系。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。
Claims (12)
1.一种检测单颗粒的方法，其特征在于，包括：
(1)将隔离件的底端浸入含有所述单颗粒的电解质溶液，使所述电解质溶液通过所述隔离件底部的通孔进入所述隔离件的内部，并在所述隔离件内部和外部的所述电解质溶液之间施加电压；
(2)记录流经所述通孔的电流随时间变化曲线，以便获得电流-时间变化曲线；
(3)基于所述电流-时间变化曲线，确定所述单颗粒的粒径范围和浓度，
其中，所述颗粒的粒径大于所述通孔的直径。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，进一步包括：
(4)基于所述电流-时间变化曲线，获得电流脉冲信号频率；
(5)基于所述电流脉冲信号频率，通过标准曲线进行计算，以便获得所述单颗粒的浓度。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述单颗粒为天然颗粒或人工合成颗粒，
任选地，所述单颗粒包括金属颗粒、聚合物颗粒、细胞、囊泡、病毒、蛋白质和凝胶颗粒中的至少一种。
4.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，步骤(1)中，所述隔离件的材质为玻璃、聚合物或陶瓷，
任选地，所述隔离件为锥形管。
5.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，步骤(1)中，所述单颗粒的粒径为微米级或纳米级，且所述单颗粒的粒径与所述通孔直径的比值范围在2-50之间。
6.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，步骤(1)中，在所述隔离件内部和外部的所述电解质溶液之间施加电压是通过以下步骤进行的：
在所述隔离件的内部和外部分别设置内电极和外电极，并在所述内电极和外电极之间施加电压。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，步骤(1)中，所述电压为50mV-500mV。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(3)中，所述电流-时间变化曲线产生台阶脉冲信号，是所述单颗粒的粒径与所述通孔直径之比位于1～15之间的指示，所述电流-时间变化曲线产生三角脉冲信号，是所述单颗粒的粒径与所述通孔直径之比大于15的指示。
9.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，步骤(5)中，所述标准曲线是通过以下步骤获得的：
(a)按照所述步骤(1)-步骤(4)，获得一系列已知单颗粒浓度的电解质溶液的电流脉冲信号频率；
(b)基于步骤(a)中得到的单颗粒浓度和电流脉冲信号频率绘制电流脉冲信号频率-单颗粒浓度曲线，即为所述标准曲线。
10.一种实施权利要求1-9中任一项所述方法的检测单颗粒的装置，其特征在于，包括：
隔离件，所述隔离件内部设置有隔离空间，底部设置有通孔；
储液槽，所述储液槽用于储存含有所述单颗粒的电解质溶液，且隔离件的底端浸入所述电解质溶液中；
电压施加组件，所述电压施加组件用于在隔离件内部和外部的所述电解质溶液之间施加电压；
电流测量组件，所述电流测量组件用于测量流经所述通孔的电流，记录电流-时间变化曲线。
11.根据权利要求10所述的装置，其特征在于，进一步包括：
计算组件，所述计算组件用于确定电流脉冲信号频率，并基于所述电流脉冲信号频率，通过标准曲线进行计算，以便获得所述单颗粒的浓度。
12.根据权利要求10或11所述的装置，其特征在于，所述电压施加组件进一步包括：
内电极，所述内电极设置于所述隔离件的内部，且与所述隔离件内部的电解质溶液相连；
外电极，所述外电极设置于所述隔离件的外部，且与所述隔离件外部的电解质溶液相连；
电源，所述电源与所述内电极和外电极相连，用于在所述内电极和外电极之间施加电压。
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