[发明专利]摩擦纳米发电机驱动的用于细菌检测的传感系统及方法

权利要求书

1.一种摩擦纳米发电机驱动的用于细菌检测的传感系统，其特征在于，包括：

摩擦纳米发电机，用于将外部机械能转化为电能并将其输出；

电阻式生物传感器，其与所述摩擦纳米发电机电连接，在所述摩擦纳米发电机输出的电能驱动下，识别并捕获目标细菌；以及，

碳纳米管，用于结合所述目标细菌，并引起所述电阻式生物传感器产生传感信号；

所述电阻式生物传感器及碳纳米管的表面均修饰有特异性结合目标细菌的生物识别材料。

2.根据权利要求1所述的摩擦纳米发电机驱动的用于细菌检测的传感系统，其特征在于：所述的摩擦纳米发电机包括两个金属电极，其中一个金属电极表面设有摩擦层；所述摩擦层作为发电层负极，另一个金属电极作为发电层正极，发电层正极和发电层负极在外力作用下摩擦发电。

3.根据权利要求2所述的摩擦纳米发电机驱动的用于细菌检测的传感系统，其特征在于：所述的摩擦层为全氟乙烯丙烯共聚物薄膜，其厚度为50微米。

4.根据权利要求2所述的摩擦纳米发电机驱动的用于细菌检测的传感系统，其特征在于：所述金属电极为铝薄膜，其厚度为30微米。

5.根据权利要求2所述的摩擦纳米发电机驱动的用于细菌检测的传感系统，其特征在于：所述金属电极与其摩擦面相对的一面设有支撑基板；两个支撑基板之间连接有弹性元件，所述弹性元件用于将摩擦层与作为正极的金属电极分开。

6.根据权利要求1所述的摩擦纳米发电机驱动的用于细菌检测的传感系统，其特征在于：所述电阻式生物传感器由经刻蚀的ITO导电玻璃制成，所述ITO导电玻璃中间刻蚀一条宽度为50微米的缝隙，刻蚀深度等于ITO膜层的厚度。

7.根据权利要求1-6任一项所述的摩擦纳米发电机驱动的用于细菌检测的传感系统，其特征在于：所述的生物识别材料为刀豆蛋白；所述刀豆蛋白用于特异性识别并结合革兰氏阴性菌。

8.根据权利要求1-6任一项所述的摩擦纳米发电机驱动的用于细菌检测的传感系统，其特征在于：所述传感系统还包括串联在所述摩擦纳米发电机与电阻式生物传感器之间的可变电阻。

9.根据权利要求8所述的摩擦纳米发电机驱动的用于细菌检测的传感系统，其特征在于：所述可变电阻两端并联连接报警装置。

10.一种摩擦纳米发电机驱动的细菌检测方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）将电阻式生物传感器浸泡在待测溶液里，孵育2h；

（2）取出上述传感器，浸泡在浓度为0.15mg/mL 经生物识别材料修饰的碳纳米管溶液中，反应2h；

（3）取出上述传感器，用去离子水轻冲去未结合的碳纳米管，自然风干；

（4）用摩擦纳米发电机驱动，测试电阻式生物传感器两端的电压值；

（5）利用预先拟合的电压-细菌浓度曲线方程，计算出待测溶液中目标细菌的浓度。