CN220525720U - 一种二硫化钼/二硫化钨异质纳米孔结构的检测装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型是一种二硫化钼/二硫化钨异质纳米孔结构的检测装置，包括外壳，所述外壳内设有第一液池和第二液池，所述第一液池和所述第二液池可拆卸拼接连通，所述第一液池与所述第二液池的拼接处形成芯片槽，所述芯片槽可拆卸安装有纳米孔芯片，所述纳米孔芯片包括由MoS2层与WS2层叠成的异质结构，所述异质结构上开设有纳米孔，所述第一液池的侧面设有透光孔面，所述透光孔面对应设有光源，所述光源经所述透光孔面照向所述芯片槽并能与所述纳米孔芯片的纳米孔对齐，所述第一液池和所述第二液池分别连接离子电流信号检测系统，该装置能快捷地更换纳米孔芯片和组装检测装置。
Description
技术领域
本发明涉及生物检测技术领域，具体涉及一种二硫化钼/二硫化钨异质纳米孔结构的检测装置。
背景技术
纳米孔传感器是近些年发展起来的具有单分子分辨率的一类生物传感器，主要分为生物纳米孔传感器和固态纳米孔传感器。生物纳米孔具有高度可重复的纳米孔大小和结构，可根据特定应用需求对生物纳米孔进行局部修饰，且目前已成功实现基因测序，但是生物纳米孔存在使用寿命短、尺寸不可控等不足，使得生物纳米孔应用范围受到限制。与生物纳米孔相比，固态纳米孔能够实现纳米孔尺寸的可控制造、在极端环境条件下保持纳米孔稳定性。但在电场力作用下，生物分子易位速度过快，导致获取的有效数据点很少，使得固态纳米孔检测时间分辨率低，且由于传统的硅基固态纳米孔的孔通道相对较长，一般在10～100nm，在检测时孔中通常含有几十上百的生物分子，难以达到单分子的检测精度。
近年来出现的二维层状材料，如石墨烯、六方氮化硼(h-BN)、二硫化钼、二硫化钨等，具有优异的物理、化学、电学和光学等特性，且单层2D材料膜具有单原子层的厚度，与两个相邻生物分子之间的空间距离相当，具有相当高的空间分辨率。但目前包括石墨烯等二维材料在内的检测实验中，DNA过孔速度仍然非常快，时间分辨率仍有待提高。可通过改变纳米孔芯片的结构提高精确度，现有更换纳米孔芯片的装置结构复杂，会出现纳米孔芯片难以更换的问题。
发明内容
本发明的目的在于避免现有技术中的不足之处而提供一种二硫化钼/二硫化钨异质纳米孔结构的检测装置，该二硫化钼/二硫化钨异质纳米孔结构的检测装置能够方便快捷地更换纳米孔芯片和组装检测装置以及能延迟生物分子的过孔时间，提高检测精确度。
为实现上述目的本发明提供以下技术方案：
提供一种二硫化钼/二硫化钨异质纳米孔结构的检测装置，包括外壳，所述外壳内设有第一液池和第二液池，所述第一液池和所述第二液池可拆卸拼接连通，所述第一液池与所述第二液池的拼接处形成芯片槽，所述芯片槽可拆卸安装有纳米孔芯片，所述纳米孔芯片包括由二硫化钼层与二硫化钨层叠成的异质结构，所述异质结构上开设有纳米孔，所述第一液池的侧面设有透光孔面，所述透光孔面对应设有光源，所述光源经所述透光孔面照向所述芯片槽并能与所述纳米孔芯片的纳米孔对齐，所述第一液池和所述第二液池分别连接离子电流信号检测系统。
在一些实施方式中，所述第一液池的端面设为凸端面，所述第二液池的端面设为凹端面，凸端面与凹端面配合以使所述第一液池和所述第二液池拼接。
在一些实施方式中，所述凸端面的凸起部分套有垫圈，所述凹端面端的内壁嵌有垫圈，所述第一液池和所述第二液池拼接时，两个垫圈相互压合。
在一些实施方式中，所述第二液池的侧面连接有螺栓，所述螺栓的一端部穿过所述外壳的侧壁且与该侧壁螺纹配合，所述螺栓的另一端连接所述第二液池的侧面，所述螺栓驱动所述第二液池靠向所述第一液池。
在一些实施方式中，所述离子电流信号检测系统包括工作电极、参比电极、信号采集组件与信号分析装置，所述工作电极和所述参比电极分别连接至第一液池和第二液池，电极与信号采集组件连接并通过所述信号分析装置调整和分析信号。
在一些实施方式中，所述第一液池开设有第一注射槽口，所述第二液池开设有第二注射槽口，注射槽口包括定位口，工作电极的导管和参比电极的导管通过所述定位口连接至液池，电极的电极槽与所述光源分别位于所述外壳的相对两外侧。
在一些实施方式中，所述外壳的外侧设有遮光布，所述遮光布设于所述电极槽上。
在一些实施方式中，所述外壳开设有与所述透光孔面相对的通光通道，所述透光孔面包括通光孔，所述通光孔安装有透明端盖。
在一些实施方式中，所述光源包括发光装置以及调节装置。
在一些实施方式中，所述第一液池延伸出第一通道，所述第二液池延伸出第二通道，所述第一液池经所述第一通道与所述第二液池的第二通道拼接，所述第一通道的端部和所述第二通道的端部形成所述芯片槽。
本发明一种二硫化钼/二硫化钨异质纳米孔结构的检测装置的有益效果：
(1)本发明的二硫化钼/二硫化钨异质纳米孔结构的检测装置，其设置了第一液池和第二液池，通过将第一液池和第二液池拼接即形成芯片槽继而将芯片槽内的纳米孔芯片固定，反之，分开第一液池和第二液池拿出芯片槽内的纳米孔芯片，其中通过调节第一液池和第二液池的压合度控制对纳米孔芯片的压合力，有效适应不同的纳米孔芯片，避免纳米孔芯片被压碎或固定不稳的问题。
(2)本发明的二硫化钼/二硫化钨异质纳米孔结构的检测装置，其纳米孔芯片由二硫化钼层与二硫化钨层叠成的异质结构，该纳米孔芯片通过光源诱导，纳米孔周围形成一个捕获分子的分子阱，降低了分子过孔速度，适当延长了分子过孔的逗留时间，有效地提高了蛋白质检测和DNA测序效果。
附图说明
图1是实施例的二硫化钼/二硫化钨异质纳米孔结构的检测装置剖视图。
图2是实施例的二硫化钼/二硫化钨异质纳米孔结构的检测装置第一视觉的工作状态图。
图3是实施例的二硫化钼/二硫化钨异质纳米孔结构的检测装置第二视觉的工作状态图。
附图标记
外壳1；第一液池2；第二液池3；芯片槽4；纳米孔5；透光孔面6；凸端面7；凹端面8；垫圈9；螺栓10；工作电极11的导管；参比电极12的导管；第一注射槽口13；第二注射槽口14；定位口15；遮光布16；电极槽17；通光通道18；透明端盖19；发光装置20；调节装置21；第一通道22；第二通道23。
具体实施方式
下面将参照附图更详细地描述本发明的优选实施方式。虽然附图中显示了本发明的优选实施方式，然而应该理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了使本发明更加透彻和完整，并且能够将本发明的范围完整地传达给本领域的技术人员。
在本发明使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本发明。在本发明和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“该”旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。还应当理解，本文中使用的术语“和/或”是指并包含一个或多个相关联的列出项目的任何或所有可能组合。
应当理解，尽管在本发明可能采用术语“第一”、“第二”、“第三”等来描述各种信息，但这些信息不应限于这些术语。这些术语仅用来将同一类型的信息彼此区分开。例如，在不脱离本发明范围的情况下，第一信息也可以被称为第二信息，类似地，第二信息也可以被称为第一信息。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
实施例1
本实施例公开的一种二硫化钼/二硫化钨异质纳米孔结构5的检测装置，图1-3所示，包括外壳1，所述外壳1内设有第一液池2和第二液池3，所述第一液池2和所述第二液池3可拆卸拼接连通，所述第一液池2与所述第二液池3的拼接处形成芯片槽4，所述芯片槽4可拆卸安装有纳米孔芯片，所述纳米孔芯片包括由二硫化钼层与二硫化钨层叠成的异质结构。所述异质结构上开设有纳米孔5，所述第一液池2的侧面设有透光孔面6，所述透光孔面6对应设有光源，所述光源经所述透光孔面6照向所述芯片槽4并能与所述纳米孔芯片的纳米孔5对齐，所述第一液池2和所述第二液池3分别连接离子电流信号检测系统。
上述本发明的二硫化钼/二硫化钨异质纳米孔结构5的检测装置，其设置了第一液池2和第二液池3，通过将第一液池2和第二液池3拼接即形成芯片槽4继而将芯片槽4内的纳米孔芯片固定，反之，分开第一液池2和第二液池3拿出芯片槽4内的纳米孔芯片，其中通过调节第一液池2和第二液池3的压合度控制对纳米孔芯片的压合力，有效适应不同的纳米孔芯片，避免纳米孔芯片被压碎或固定不稳的问题；其纳米孔芯片由二硫化钼层与二硫化钨层叠成的异质结构，该纳米孔芯片通过光源诱导，纳米孔5周围形成一个捕获分子的分子阱，降低了分子过孔速度，适当延长了分子过孔的逗留时间，有效地提高了蛋白质检测和DNA测序效果。
使用时，将二硫化钼/二硫化钨异质纳米孔结构5的检测装置中的纳米孔芯片、离子电流信号检测系统以及光源组合起来，构成检测平台；配置含有0.01～0.001mol/LPBS缓冲液、pH为6.0～8.0、0.1～2mol/LKCl的电解质溶液，将待测生物分子加入到上述电解质溶液中，使得溶液中待检测生物分子的浓度为0.1～100μmol/L，所述生物分子可以为λDNA、microRNA、BSA以及PSA等检测物；在二硫化钼/二硫化钨异质纳米孔结构芯片两侧加入含有待检测生物分子的电解质溶液；通过离子电流信号检测系统，调整采样频率为10～200kHz，滤波为1～10kHz，并将整个检测平台置于黑暗条件下；通过离子电流信号检测系统在黑暗条件下记录10～60s后，调节可调节光源系统发射光束照射二硫化钼/二硫化钨异质的纳米孔芯片上，使纳米孔芯片受到光照后产生电荷分离现象，从而导致光致离子电流产生，并驱动生物分子过孔，所述光束的光照强度为20～200mW/cm2，持续时间为30～90s；通过离子电流信号检测系统检测生物分子穿过纳米孔5时的电流变化信号，并与空白对照组进行对比分析，确定生物分子过孔信号，实现对生物分子的检测。
其他部件和原理与实施例1相同，此处不再赘述。
实施例2
便于理解，以下提供了二硫化钼/二硫化钨异质纳米孔结构5的检测装置的一个实施例进行说明，在实际应用中，图1-3所示，所述第一液池2的端面设为凸端面7，所述第二液池3的端面设为凹端面8，凸端面7与凹端面8配合以使所述第一液池2和所述第二液池3拼接。
第一液池2和第二液池3通过凸端面7和凹端面8连接，提高第一液池2与第二液池3的连接紧固性。
本实施例中，所述凸端端面的凸起部分套有垫圈9，所述凹端面8端的内壁嵌有垫圈9，所述第一液池2和所述第二液池3拼接时，两个垫圈9相互压合。
在凸端端面的凸起部分套有垫圈9以及在凹端面8端的内壁嵌垫圈9，垫圈9能缓冲压合力，同时提高密封性。
其他部件和原理与实施例1相同，此处不再赘述。
实施例3
便于理解，以下提供了二硫化钼/二硫化钨异质纳米孔结构5的检测装置的一个实施例进行说明，在实际应用中，图1-3所示，所述第二液池3的侧面连接有螺栓10，所述螺栓10的一端部穿过所述外壳1的侧壁且与该侧壁螺纹配合，所述螺栓10的另一端连接所述第二液池3的侧面，所述螺栓10驱动所述第二液池3靠向所述第一液池2。
在第二液池3的侧面连接有螺栓10，螺栓10一方面能较好地定位其位置，另一方面容易调节螺栓10的行程，提高调控的可控性。
其他部件和原理与实施例1相同，此处不再赘述。
实施例4
便于理解，以下提供了二硫化钼/二硫化钨异质纳米孔结构5的检测装置的一个实施例进行说明，在实际应用中，图1-3所示，所述离子电流信号检测系统包括工作电极11、参比电极12、信号采集组件与信号分析装置，所述工作电极11和所述参比电极12分别连接至第一液池2和第二液池3，电极与信号采集组件连接并通过所述信号分析装置调整和分析信号。
工作电极11和参比电极12通过检测液池中电解质的变化获取检测信号，随后经信号采集组件、信号分析装置得到检测结果。该工作电极11、参比电极12、信号采集组件和信号分析装置均能市购得到。
其他部件和原理与实施例1相同，此处不再赘述。
实施例5
便于理解，以下提供了二硫化钼/二硫化钨异质纳米孔结构5的检测装置的一个实施例进行说明，在实际应用中，图1-3所示，所述第一液池2开设有第一注射槽口13，所述第二液池3开设有第二注射槽口14，注射槽口包括定位口15，工作电极11的导管和参比电极12的导管通过所述定位口15连接至液池，电极的电极槽17与所述光源分别位于所述外壳1的相对两外侧。
第一注射槽口13、第二注射槽口14均用于注入溶液，例如电解质溶液、待检测生物分子溶液或其他溶液。由于电极容易受光照影响其性能，电极的电极槽17与光源分别位于所述外壳1的相对两外侧，使得电极槽17与光源之间设置有液池阻挡，避免光源直射电极槽17。
本实施例中，所述外壳1的外侧设有遮光布16，所述遮光布16设于所述电极槽17上。遮光布16用于遮挡光源对电极的影响。
本实施例中，所述第一液池2延伸出第一通道22，所述第二液池3延伸出第二通道23，所述第一液池2经所述第一通道22与所述第二液池3的第二通道23拼接，所述第一通道22的端部和所述第二通道23的端部形成所述芯片槽4。
第一液池2延伸出第一通道22，第二液池3延伸出第二通道23，使得光源的光线被局限于通道上，光源不会照射至液池的侧面上，同样避免光源对电极的影响，同时提高了检测精度，降低了检测误差。此外，通道结构也便于形成芯片槽4。
其他部件和原理与实施例1相同，此处不再赘述。
实施例6
便于理解，以下提供了二硫化钼/二硫化钨异质纳米孔结构5的检测装置的一个实施例进行说明，在实际应用中，图1-3所示，所述外壳1开设有与所述透光孔面6相对的通光通道18，所述透光孔面6包括通光孔，所述通光孔安装有透明端盖19。
外壳1开设了与透光孔面6相对的通光通道18，光源通过通光通道18直射到第二液池3上，提高光源对液池的接触强度，即提高了光源的利用率。在通光孔安装透明端盖19，当透明端盖19刮花、有异物时，只需更换透明端盖19即可，无需更换整个液池，节省成本以及便于更换。
本实施例中，所述光源包括发光装置20以及调节装置21。
其他部件和原理与实施例1相同，此处不再赘述。
除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本申请的范围。同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。
在本申请的描述中，需要理解的是，方位词如“前、后、上、下、左、右”、“横向、竖向、垂直、水平”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请保护范围的限制；方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。
为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。
此外，需要说明的是，使用“第一”、“第二”等词语来限定零部件，仅仅是为了便于对相应零部件进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，因此不能理解为对本申请保护范围的限制。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种二硫化钼/二硫化钨异质纳米孔结构的检测装置，其特征是：包括外壳，所述外壳内设有第一液池和第二液池，所述第一液池和所述第二液池可拆卸拼接连通，所述第一液池与所述第二液池的拼接处形成芯片槽，所述芯片槽可拆卸安装有纳米孔芯片，所述纳米孔芯片包括由二硫化钼层与二硫化钨层叠成的异质结构，所述异质结构上开设有纳米孔，所述第一液池的侧面设有透光孔面，所述透光孔面对应设有光源，所述光源经所述透光孔面照向所述芯片槽并能与所述纳米孔芯片的纳米孔对齐，所述第一液池和所述第二液池分别连接离子电流信号检测系统。
2.根据权利要求1所述的二硫化钼/二硫化钨异质纳米孔结构的检测装置，其特征是：所述第一液池的端面设为凸端面，所述第二液池的端面设为凹端面，凸端面与凹端面配合以使所述第一液池和所述第二液池拼接。
3.根据权利要求2所述的二硫化钼/二硫化钨异质纳米孔结构的检测装置，其特征是：所述凸端面的凸起部分套有垫圈，所述凹端面的内壁嵌有垫圈，所述第一液池和所述第二液池拼接时，两个垫圈相互压合。
4.根据权利要求1所述的二硫化钼/二硫化钨异质纳米孔结构的检测装置，其特征是：所述第二液池的侧面连接有螺栓，所述螺栓的一端部穿过所述外壳的侧壁且与该侧壁螺纹配合，所述螺栓的另一端连接所述第二液池的侧面，所述螺栓驱动所述第二液池靠向所述第一液池。
5.根据权利要求1所述的二硫化钼/二硫化钨异质纳米孔结构的检测装置，其特征是：所述离子电流信号检测系统包括工作电极、参比电极、信号采集组件与信号分析装置，所述工作电极和所述参比电极分别连接至第一液池和第二液池，电极与信号采集组件连接并通过所述信号分析装置调整和分析信号。
6.根据权利要求5所述的二硫化钼/二硫化钨异质纳米孔结构的检测装置，其特征是：所述第一液池开设有第一注射槽口，所述第二液池开设有第二注射槽口，注射槽口包括定位口，工作电极的导管和参比电极的导管通过所述定位口连接至液池，电极的电极槽与所述光源分别位于所述外壳的相对两外侧。
7.根据权利要求6所述的二硫化钼/二硫化钨异质纳米孔结构的检测装置，其特征是：所述外壳的外侧设有遮光布，所述遮光布设于所述电极槽上。
8.根据权利要求1所述的二硫化钼/二硫化钨异质纳米孔结构的检测装置，其特征是：所述外壳开设有与所述透光孔面相对的通光通道，所述透光孔面包括通光孔，所述通光孔安装有透明端盖。
9.根据权利要求1所述的二硫化钼/二硫化钨异质纳米孔结构的检测装置，其特征是：所述光源包括发光装置以及调节装置。
10.根据权利要求1所述的二硫化钼/二硫化钨异质纳米孔结构的检测装置，其特征是：所述第一液池延伸出第一通道，所述第二液池延伸出第二通道，所述第一液池经所述第一通道与所述第二液池的第二通道拼接，所述第一通道的端部和所述第二通道的端部形成所述芯片槽。
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