[发明专利]移动可控的无线无源磁致伸缩微型检测器及其检测方法

说明书

技术领域

本发明属于磁致伸缩微型检测器械技术领域，特别涉及移动可控的无线无源磁致伸缩微型检测器及其检测方法。

背景技术

食品安全是全球共同关注的公共卫生问题之一，事关人民群众身体健康和生命安全。据有关食品安全起因的调查结果显示，食源性疾病引发的食品安全问题是全世界当前首要的食品安全问题。世界卫生组织估计，全球每年发生食源性疾病病例高达40-60亿，且呈逐年上升趋势，其中约300万个5岁以下儿童死亡。在我国，平均每年有2 亿多人次罹患食源性疾病，即平均6 .5 人中就有1 人罹患食源性疾病。根据中国疾病预防控制中心的统计报告表明，在食源性疾病中，95%以上是致病菌引起的，其发病率居各类疾病总发病率的前列。阻止被病菌污染的食品进入人类食物链的一个有效的途径就是在最初的控制点进行监测。在此背景下，研发一种高灵敏、快速、原位病菌检测技术，是食品安全防护迫切需要解决的问题。

传统检测致病菌的方法主要依赖于特异性的微生物和生化鉴定，由于其较高的稳定性被广泛用于医院和生物实验室。但是，传统检测技术操作过程复杂、费时，需要具有一定专业知识的技术人员才能完成操作，无法满足便携、快速、原位检测的现实需求。近年来，由于无线、无源、灵敏度高、操作简单、原位检测等优势，磁致伸缩生物传感器病菌检测技术吸引了广大研究者的广泛关注。但是，该传感器在检测过程中只能固定于某处，对于液体样品，只有当液体中病菌经过该位置时才能对病菌进行检测，从而获得病菌的含有情况。这种检测方法最大的缺陷就是偶然性较大。尤其是对于低浓度病菌样本，即使传感器灵敏度很高，如果病菌与传感器没有接触，也无法发挥其功能。

发明内容

为了降低检测过程的偶然性，快速准确地确认水资源及其他液体副产品，如湖泊、河流、井水、自来水、牛奶、果汁等是否有病菌造成污染，本发明提供移动可控的无线无源磁致伸缩微型检测器及其检测方法。

本发明通过以下技术方案予以实现。

移动可控的无线无源磁致伸缩微型检测器，包括运输器和传感器，所述运输器包括基体和涂覆层，其特征是：基体为薄带状磁致伸缩材料层，沿基体宽度方向外缘设置传感器；基体单面覆盖有非磁致伸缩材料制成的涂覆层，涂覆层沿基体长度方向划分为A′部分与B′部分，A′部分与B′部分对应于基体上划分为A部分与B部分；A部分与A′部分组成驱动Ⅰ部， B部分与B′部分组成驱动Ⅱ部；

A′部分涂覆于A部分上，在交变磁场作用下，A′部分限制了A部分的伸长或者收缩运动，

引起驱动Ⅰ部发生伸缩和翘曲复合运动；

B′部分涂覆于B部分上，在交变磁场作用下，B′部分限制了B部分的伸长或者收缩运动，引起驱动Ⅱ部发生伸缩和翘曲复合运动；

驱动Ⅰ部与驱动Ⅱ部分的截面抗弯模量不同，从而伸缩和翘曲复合运动不同，驱动Ⅰ部与驱动Ⅱ运动效果的叠加使运输器与盛装待测液体的容器内壁接触面上产生位移。

所述的传感器包括本体，本体为扁长条状，本体长度为200μm~2mm，本体宽度为50~300μm，本体厚度为5~30μm，本体表面由内而外依次均匀溅射铬元素层与金元素层，金元素层外固定有抗体层。

铬元素层和金元素层涂覆厚度为60－150nm。

所述的传感器本体与基体一体成型制造。

沿基体宽度方向外缘设置有多个传感器，每个传感器涂覆的抗体层上携带的抗体种类各不相同。

所述的基体和本体采用磁致伸缩材料，其磁致伸缩系数大于20ppm( 10^-6 )，所述的涂覆层采用的材料为铜或铝。

所述的磁致伸缩微型检测器用于待测液体中病菌检测，其基体长度为3~100mm，基

体厚度为10~150μm，涂覆层厚度为3~150μm。

移动可控的无线无源磁致伸缩微型检测器的检测方法，其特征是包括下述步骤：

1）、垂直于基体表面设置一组亥姆霍兹线圈，基体长度方向与亥姆霍兹线圈产生的轴

向磁场平行；

2）、亥姆霍兹线圈的内圈连接直流电源，提供水平方向不大于200奥斯特磁场强度的稳恒磁场；亥姆霍兹线圈的外圈连接交流电源，提供水平方向不大于5奥斯特磁场强度的交变磁场；调节直流电流大小和交流电流频率，随着亥姆霍兹线圈振幅和频率变化，驱动Ⅰ部与驱动Ⅱ部在磁场的作用下发生翘曲运动，但驱动Ⅰ部与驱动Ⅱ部翘曲程度不同，运输器上驱动Ⅰ部、驱动Ⅱ部与接触面的摩擦力大小不同，运输器产生位移变化，携带传感器产生位移变化；