[发明专利]测定分析物电荷的设备和方法

权利要求书

1.一种用于检测带电分析物的传感器，所述传感器包括：

流体室，其包括电相反部分，在所述电相反部分之间具有隔膜，所述隔膜包括孔，其适合于(i)在所述流体室的所述电相反部分之间的电解质，和(ii)在所述孔附近束缚的至少一种带电分析物的流进入所述孔；

第一电路，其配置为施加能够使所述电解质穿过所述孔和牵拉所述至少一种带电分析物进入所述孔的电场，其中所述电场具有至少10⁵伏特每米(V/m)的强度；和

第二电路，其配置为在至少一种带电分析物被牵拉进入所述孔后测量指示所述至少一种带电分析物的电荷或电荷改变的信号。

2.根据权利要求1所述的传感器，其中所述电相反部分包括由所述隔膜分开的第一部分和第二部分，并且所述至少一种带电分析物通过所述至少一种带电分析物和所述流体室的所述电相反部分之间的相互作用被束缚在所述孔附近。

3.根据权利要求1所述的传感器，其中所述第二电路包括用于测量所述信号的感测电极，其中所述感测电极在远离所述至少一种带电分析物的距离处定位。

4.根据权利要求3所述的传感器，其中所述距离为与所述至少一种带电分析物相关的德拜长度的至少2倍。

5.根据权利要求4所述的传感器，其中使用德拜休克尔方程式：计算德拜长度，其中Λ_D＝德拜长度，ε＝介电常数，k＝玻耳兹曼常数，T＝温度，以及C₀＝离子浓度。

6.根据权利要求1所述的传感器，其中所述孔具有至多10纳米的直径。

7.根据权利要求1所述的传感器，其中所述电场具有足以抑制所述孔内的电荷屏蔽的强度。

8.根据权利要求1所述的传感器，其中所述至少一种带电分析物由电双层(EDL)围绕，并且所述电场能够去屏蔽所述EDL。

9.根据权利要求1所述的传感器，其中所述隔膜和所述孔的壁由EDL围绕，并且所述电场能够去屏蔽所述EDL。

10.根据权利要求1所述的传感器，其中所述电场能够产生非平衡传输条件。

11.根据权利要求1所述的传感器，其中所述隔膜是电绝缘的。

12.根据权利要求1所述的传感器，其中所述第一电路包括在所述流体室的所述电相反部分的一个中的第一电极，和在所述流体室的所述电相反部分的另一个中的第二电极。

13.根据权利要求1所述的传感器，其中所述第二电路包括在所述孔附近嵌入所述隔膜的电极。

14.根据权利要求1所述的传感器，其中所述信号与所述至少一种带电分析物的电荷成线性比例。

15.根据权利要求1所述的传感器，其中所述至少一种带电分析物经由共价键被束缚在所述孔附近。

16.根据权利要求1所述的传感器，进一步包括能够放大所述信号的放大器。

17.根据权利要求16所述的传感器，其中所述放大器在距离所述孔5000μm内。