一种包含石墨烯层的病毒检测传感器及信号检测器的制作方法

1.本发明属于医疗检测技术领域，尤其是一种可以通过电化学生物传感器快速检测病毒的领域，具体涉及为一种包含石墨烯层的病毒检测传感器及信号检测器。


背景技术：

2.石墨烯(graphene)是一种以sp2杂化连接的碳原子紧密堆积成单层二维蜂窝状晶格结构的新材料。石墨烯具有优异的光学、电学、力学特性，在材料学、微纳加工、能源、生物医学和药物传递等方面具有重要的应用前景，被认为是一种未来革命性的材料。
3.目前利用石墨烯制成的电化学生物传感器在免疫化学检测领域开始应用，因为其成本低，凭借其灵敏度高、选择性好、成本低、易小型化的优势而得到研究与使用。
4.目前病毒是影响人们健康的一个重要危险因素，如何有效快速的检测病毒的器械及方法也是目前要克服的问题，虽然检测速度已经较快，但如何更快的检测，应用电化学生物传感器的理论是一个很好的思路。
5.本发明针对上述问题，提供一种包含石墨烯层的病毒检测传感器及信号检测器。


技术实现要素：

6.一种包含石墨烯层的病毒检测传感器，其包括带有集成电路的绝缘的基底层，基底层上设置有病毒检测区域，病毒检测区域覆盖有石墨烯薄膜导电层，石墨烯薄膜导电层为带有与病毒抗原结合的抗体的导电层；病毒检测区域连接对应的输入导电线路与输出导电线路。通过在检测区域覆盖石墨烯薄膜导电层的方式进行病毒检测，可以极大的提高检测的效率，且通过集成的方案可以是电路有效集成在一个较小的基底层上，检测快速方便，需要的样本量更少，只需要指尖采血的方式就能得到准确数据，数据得出更快。
7.进一步，病毒检测区域设置有微电子芯片，微电子芯片上设置石墨烯薄膜导电层；且通过微电子芯片连接输入导电线路与输出导电线路。
8.进一步，基底层的未设置输入导电线路与输出导电线路的反面设置检查者信息的标记结构。
9.进一步，标记结构为贴在基底层反面的标记条。
10.进一步，基底层的正面设置有导电线路，基底层上设置一容纳微电子芯片的贯穿孔，微电子芯片固定在贯穿孔内；且微电子芯片包括反应面与传导面，反应面为基底层的反面未设置导电线路的绝缘面；传导面连接基底层正面的导电线路。此种设置可以保证从绝缘面发生反应，保证在加样过程中的安全有效。
11.进一步，微电子芯片粘固设置在贯穿孔内。
12.进一步，基底层设置为矩形板；矩形板伸出插入信号检测器的插入头。
13.进一步，插入头为包含整体输入导电线路的输入头与包含整体输出导电线路的输出头。
14.进一步，基底层的面积不大于10cm2。此种面积可以方便取放。
15.进一步，微电子芯片的面积不大于1cm2。此种面积设定可以保证安全的将微电子芯片设置在基底层上。
16.进一步，微电子芯片设置为正方形芯片板；此种形状设置方便对称的设置各个导电线路。
17.本发明还公开了一种石墨烯传感器信号检测器；其包括供石墨烯传感器插入的信号检测插入孔；信号检测模块及设置信号检测插入孔及信号检测模块的设置壳体；壳体上设置开始检测操作结构；壳体上设置显示检测结果的显示结构或者通过导联线连接显示检测结果的显示结构。通过将反应完成后的石墨烯传感器插入到信号检测插入孔，启动开始检测操作结构开始检测，检测到的结果传输到显示结构上进行读数。
18.进一步，当通过导联线连接显示检测结果的显示结构时，壳体还设置检测完成的显示灯，另外设置导联线连接孔。进一步，开始检测操作结构为开始按钮。
19.或者，当壳体上设置显示检测结果的显示结构时，显示结构为触碰显示结构，开始检测操作结构为显示结构上的触碰键。
20.进一步，壳体为长方体壳体；壳体上伸出用于保护石墨烯传感器的保护壳部分；保护壳自信号检测插入孔一侧伸出。此种设置方便对石墨烯传感器的插入与保护。
21.进一步，保护壳的宽度等于长方体壳体的宽度，保护壳的高度小于石墨烯传感器插入信号检测插入孔后的剩余高度。此种设置可以方便取出操作。
22.进一步，保护壳上设置保证壳体放置稳定性的稳定结构。通过将器械稳定的设置到特定的位置后可以更好的进行传感器的插入与取出。
23.进一步，稳定结构为壳体底部内侧的重金属块；或者壳体底部外侧或后侧外部的吸盘结构；又或者，稳定结构为壳体底部外侧或后侧外部的黏贴块。
24.或者，稳定结构为自壳体后侧外部伸出的抓持杆，使用时通过一手抓持壳体进行器械的稳定，一手进行插入与取出的操作。
25.进一步，保护壳的长度与宽度的尺寸范围都为5-20cm；此种尺寸设置更加容易实现推广，且大小适合各种操作。
26.进一步，保护壳材料为硬质塑料材质，进一步减少器械制备成本。
27.检测方法为：首先测量基线将缓冲液加入到传感器的微电子芯片的石墨烯薄膜上，将抗体分子连接到石墨烯薄膜上；后将所需检测的带有抗原的样本加入到石墨烯薄膜上与抗体分子反应；反应结束后解离缓冲液；最后将传感器插入到石墨烯传感器信号检测器上，完成单个样本的病毒抗原检测。
28.本发明的有益效果：利用石墨烯的高敏感度、高电导率，将样品中的目标生物物质浓度转化为电信号，从而进物传感技行检测场效应生术(f e b)。将抗体固定于石墨烯上，并保持其生物活性，利用抗体-抗原的特异性结合，直接检测抗原。将核酸探针、taq酶、样本核酸裂解液加到石墨烯芯片上，在一定条件下下发生反应，检测反应电信号，定量检测病毒核酸。
29.整体通过将集成电路技术，微电子芯片技术，及石墨烯技术有机的结合到病毒检测的方向上，制成病毒检测传感器，可以极大的增加检测的方便性，需要的样本量少，检测速度快，技术先进，可复制性强，可以在市场得到推广。
附图说明
30.图1为本发明石墨烯传感器整体透视结构示意图；
31.图2为本发明石墨烯传感器反面结构示意图；
32.图3为本发明微电子芯片与石墨烯薄膜导电层部分纵向剖视局部放大结构示意图；
33.图4为本发明带抗体的微电子芯片与石墨烯薄膜导电层结构示意图；
34.图5为本发明不带显示结构的信号检测器结构示意图；
35.图6为本发明带显示结构的信号检测器结构示意图结构示意图；
36.图7为本发明未插入石墨烯传感器的信号检测器结构示意图；
37.图8为本发明带抓持杆的信号检测器结构示意图；
38.图9为本发明带吸盘结构的信号检测器结构示意图；
39.图中，1、基底层；11、输入导电线路；12、输出导电线路；13、贯穿孔； 14、输入头；15、输出头；16、标记条；2、微电子芯片；3、石墨烯薄膜导电层； 41、壳体；42、显示结构；43、显示灯；44、导联线连接孔；45、开始按钮；46、保护壳；47、信号检测插入孔；48、抓持杆；49、吸盘结构；5、抗体。
具体实施方式
40.以下通过特定的具体实施例对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合，基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
41.实施例1
42.一种包含石墨烯层的病毒检测传感器及信号检测器，参考图1-4；其包括带有集成电路的绝缘的基底层1，基底层1上设置有病毒检测区域，病毒检测区域覆盖有石墨烯薄膜导电层3，石墨烯薄膜导电层3为带有与病毒抗原结合的抗体 5的导电层；病毒检测区域连接对应的输入导电线路11与输出导电线路12。通过在检测区域覆盖石墨烯薄膜导电层3的方式进行病毒检测，可以极大的提高检测的效率，且通过集成的方案可以是电路有效集成在一个较小的基底层1上，检测快速方便，需要的样本量更少，只需要指尖采血的方式就能得到准确数据，数据得出更快。
43.病毒检测区域设置有微电子芯片2，微电子芯片2上设置石墨烯薄膜导电层 3；且通过微电子芯片2连接输入导电线路11与输出导电线路12。基底层1的正面设置有导电线路，基底层1上设置一容纳微电子芯片2的贯穿孔13，微电子芯片2固定在贯穿孔13内；且微电子芯片2包括反应面与传导面，反应面为基底层1的反面未设置导电线路的绝缘面；传导面连接基底层1正面的导电线路。此种设置可以保证从绝缘面发生反应，保证在加样过程中的安全有效。微电子芯片2粘固设置在贯穿孔13内。
44.基底层1的形状及面积进行设置，具体基底层1设置为矩形板；矩形板伸出插入信号检测器的插入头。插入头为包含整体输入导电线路11的输入头14与包含整体输出导电线
路12的输出头15。基底层1的面积不大于10cm2。此种面积可以方便取放。微电子芯片2的面积不大于1cm2，此种面积设定可以保证安全的将微电子芯片2设置在基底层1上。
45.微电子芯片2设置为正方形芯片板；此种形状设置方便对称的设置各个导电线路。
46.增加可以显示检查者信息的结构，参考图2；基底层1的反面设置检查者信息的标记结构；标记结构为贴在基底层1反面的标记条16。
47.实施例2
48.本发明还公开了一种石墨烯传感器信号检测器；参考图5-9；其包括供石墨烯传感器插入的信号检测插入孔47；信号检测模块及设置插入孔及信号检测模块的设置壳体41；壳体41上设置开始检测操作结构；壳体41上设置显示检测结果的显示结构42或者通过导联线连接显示检测结果的显示结构42。通过将反应完成后的石墨烯传感器插入到信号检测插入孔47，启动开始检测操作结构开始检测，检测到的结果传输到显示结构42上进行读数。
49.当通过导联线连接显示检测结果的显示结构42时，参考图5；壳体41还设置检测完成的显示灯43，另外设置导联线连接孔44。开始检测操作结构为开始按钮45。
50.另一种方式为，当壳体41上设置显示检测结果的显示结构42时，参考图 6-7；显示结构42为触碰显示结构42，开始检测操作结构为显示结构42上的触碰键。
51.壳体41为长方体壳体41；壳体41上伸出用于保护石墨烯传感器的保护壳 46部分；参考图5-7；保护壳46自信号检测插入孔47一侧伸出。此种设置方便对石墨烯传感器的插入与保护。保护壳46的宽度等于长方体壳体41的宽度，保护壳46的高度小于石墨烯传感器插入信号检测插入孔47后的剩余高度。此种设置可以方便取出操作。
52.保护壳46的长度与宽度的尺寸范围都为5-20cm；此种尺寸设置更加容易实现推广，且大小适合各种操作。保护壳46材料为硬质塑料材质，进一步减少器械制备成本。
53.保护壳46上设置保证壳体41放置稳定性的稳定结构。通过将器械稳定的设置到特定的位置后可以更好的进行传感器的插入与取出。
54.第一种实施方式为：稳定结构为壳体41底部内侧的重金属块；
55.第二种实施方式为：壳体41底部外侧或后侧外部的吸盘结构49，参考图9；
56.第三种实施方式为：稳定结构为壳体41底部外侧或后侧外部的黏贴块。
57.第四种实施方式为：稳定结构为自壳体41后侧外部伸出的抓持杆48，参考图8；使用时通过一手抓持壳体41进行器械的稳定，一手进行插入与取出的操作。
58.实施例3
59.病毒检测方法为：首先测量基线将缓冲液加入到传感器的微电子芯片2的石墨烯薄膜上，将抗体5分子连接到石墨烯薄膜上；后将所需检测的带有病毒抗原的样本加入到石墨烯薄膜上与抗体5分子反应；反应结束后解离缓冲液；最后将传感器插入到石墨烯传感器信号检测器上，完成单个样本的病毒抗原检测。
60.抗体5为冠状病毒上的抗原对应的抗体5；或者为其他流行性的病毒的抗原对应的抗体5。
61.上述实施例的说明只是用于理解本发明。应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进，这些改进也将落入本发明权利要求的保护范围内。