[发明专利]基于石墨烯的生物检测系统及其制作集成方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于石墨烯的生物检测系统，以及制作集成基于石墨烯的高灵敏生物检测系统的方法，具体涉及一种制作集成高灵敏纳米器件与测量系统的方法。

背景技术

目前，糖尿病、心血管类疾病、呼吸道疾病、肝病、癌症是威胁人类健康的重大疾病。虽然医学及相关学科不断发展进步，但人们在这些疾病的快速诊治上仍然进展缓慢；这些疾病如果不能及时的得以发现，疾病到达晚期时几乎是很难治疗。而疾病不能够得以及早发现的原因在于，其一，早期时，相关病发特征不明显，其分泌的相关蛋白因子数量相对较少，用目前的检测手段不容易检测出来；其二，即使能检测出相关的疾病因子，其所需的费用和时间也是比较多的；因此，开发出一种具有高灵敏度、快速且低成本的检测相关疾病的系统，对危害人类健康的重大疾病的诊治具有深远意义。

目前已经存在的大部分生物检测设备是基于电化学原理的设备，或者基于光学原理，也存在一些基于场效应管FET的器件或者设备，甚至有一些基于纳米技术的场效应FET器件或设备，甚至还将这几种方式结合起来形成的设备。电化学检测设备的技术比较成熟，但是相比较，对溶液环境要求比较高，而且体积也相对比较大。而且现在的生物传感器主要是针对一种单一的目标分子进行检测，由于与任何一种疾病相关的分子很多，并且他们可能是相互独立的；因此，要更准确的检测一种疾病的存在，必须要对多种疾病因子进行联合检测。专利CN101144809A利用金属银作为表面等离子体激元，在其表面修饰上化学基团并连接上抗原分子，通过增强局域表面等离子体共振的强度，来提高生物分子检测的灵敏度。专利CN1585896A是利用FET传感器来检测离子浓度和碱基序列，由于带电离子或者碱基序列在溶液中存在德拜波长，因此如果离子和碱基序列离导电沟道相对较远时，其检测的灵敏度也急剧下降。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术存在的不足，提供一种高灵敏生物检测系统的制作集成方法。

本发明的目的通过以下技术方案来实现：

本发明的目的在于提供一种基于石墨烯的生物检测系统，其包括，基于石墨烯的生物传感器、调理电路、A/D转换芯片、驱动电路以及用于显示相关疾病的风险等级的显示部；所述调理电路对该传感器输出信号进行放大处理；所述A/D转换芯片与驱动电路实现数据的传输与微流体通道的控制。

本发明所述的生物检测系统，所述基于石墨烯的生物传感器包括，石墨烯传感单元以及微流体通道。

本发明所述的生物检测系统，所述调理电路包括前置放大电路、低通滤波电路、主放大器电路以及陷波电路。

本发明所述的生物检测系统，所述A/D转换芯片与单片机相连，构建数据传输通道；选取驱动电路，采用芯片L298N构建系统驱动电路，将驱动电路与单片机相连；判断溶液浓度与定值之间的大小关系，并对微流体通道模块实现开关控制。

本发明所述的生物检测系统，所述显示相关疾病的风险等级的显示部为液晶显示模块。

本发明所述的生物检测系统，所述石墨烯传感单元选自石墨烯电阻型传感器、石墨烯场效应传感器或石墨烯电化学生物传感器。

本发明所述的生物检测系统，利用聚二甲基硅氧烷制作出所述微流体通道，并且对微流体通道中的石墨烯进行修饰改性，使之修饰上不同的检测抗体或小分子，以检测不同的目标分子。

本发明所述的生物检测系统，所述石墨烯传感单元包括：作为衬底的氧化硅片、覆盖其上的石墨烯、以及石墨烯两端的金属电极。

本发明所述的生物检测系统，所述前置放大电路采用LM725CN带自动失调补偿的三运放测量放大电路，且增加有一补偿网络；所述低通滤波电路由双运放集成电路OP2177构成；所述主放大电路将分成前后两级，分别连接与50Hz陷波器的输入输出端；所述陷波电路采用集成运放双T反馈选频放大器滤除部分以差模方式进入电路的工频干扰。

本发明还提供一种基于石墨烯的生物检测系统的制作集成方法，包括以下步骤：生物传感器的制作集成步骤、搭建调理电路对该传感器输出信号进行放大滤波处理的步骤、利用A/D转换芯片与驱动电路实现数据的传输与微流体通道模块的控制的步骤、以及利用统计学方法对实验数据进行分析，并建立一套疾病风险判定体系的步骤。

本发明又一种基于石墨烯的生物传感器，包括，石墨烯传感单元以及微流体通道，所述微流体通道中的石墨烯经修饰改性后连接有检测抗体或小分子。

本发明所述的基于石墨烯的生物传感器，所述石墨烯宽度在1-10000纳米之间、厚度在0.5-5纳米之间。