浓度，y为归一化阻抗变化。
[0023](4)检测未知溶液的TNT离子浓度:将待测浓度的TNT溶液，重复步骤2的测量过程，得到归一化阻抗变化值，带入步骤3得到的标准曲线公式y=0.1477 log(x)+ 0.947，计算得到TNT溶液的浓度，实现对TNT的浓度检测。
[0024]对生物阻抗传感装置检测准确性的验证:
采用5X 10_5 M浓度TNT溶液，重复步骤2测量过程，得到归一化阻抗变化为0.3081，带入标准曲线公式y=0.1477 log(x)+ 0.947，计算得到TNT溶液的浓度为4.79X 10_5 M ;与TNT溶液的准确浓度对照，其误差约为(5 X 1(Γ5-4.79 X 1(Γ5) /5 X 1(Γ5=4.2 %，实现对TNT的检测，并且其具有超灵敏的特点，由标准曲线经计算可得，检测下限为7.71 X 1-7 Mo
[0025]生物阻抗传感装置对TNT检测的特异性的验证:
采用不同的化学试剂测试生物阻抗传感装置对TNT的特异性，使用浓度为10_3 M的二硝基甲苯、一硝基甲苯、乙酸异戊脂、紫罗兰酮和醋酸分别代替TNT标准样品溶液，滴加入生物阻抗传感器19的电化学反应腔194中，重复步骤2中的测量过程，得到如图12所示结果，与TNT相比，生物阻抗传感装置对其他化学物质的阻抗变化皆很小，说明了装置对TNT检测的良好特异性。
【主权项】
1.一种用于TNT检测的生物阻抗移动传感装置，其特征在于，包括检测电路室、供电模块、检测电路模块和传感检测室；其中，所述检测电路室由检测电路室底座(I)和检测电路室外壳(15)组成，所述检测电路室外壳(15)固定在检测电路室底座(I)上，形成一个密闭空间；所述供电模块由9V电池(8)和开关按键(16)电路连接组成；所述检测电路模块由Arduino UNO开发板(2)和功能扩展板(4)组成，所述Arduino UNO开发板(2)固定于检测电路室底座(I)上，Arduino UNO开发板(2)的电源接口( 11)与开关按键(16)电路连接，所述传感检测室由传感器固定台(6)、传感检测室外壳(7)、传感器接口(18)和生物阻抗传感器(19)组成，所述传感器固定台(6)和传感检测室外壳(7)均固定在检测电路室外壳(15)的上表面，传感器固定台(6)和传感检测室外壳(7)之间形成一个密闭空间；所述传感器接口(18)固定在传感器固定台(6)上，所述生物阻抗传感器(19)以插拔形式与传感器接口(18)连接； 所述功能扩展板(4)包括第一 8位排针(41)、3位信号接口(42)、第二 8位排针(43)、蓝牙模块(44)、第三8位排针(45 )、放大模块(46 )、阻抗模块(47 )、第四8位排针(48 )、时钟模块(49)和选通校准模块(410);其中，所述蓝牙模块(44)分别连接第三8位排针(45)和第一 8位排针(41);放大模块(46)分别连接3位信号接口(42)、第三8位排针(45)和阻抗模块(47);阻抗模块(47)分别连接第三8位排针(45)和第四8位排针(48);时钟模块(49 )分别连接第三8位排针(45 )和阻抗模块(47 );选通校准模块(410)分别连接第三8位排针(45)和阻抗模块(47);第一 8位排针(41)、第二 8位排针(43)、第三8位排针(45)、第四8位排针(48)插入Arduino UNO开发板(2)相应位置的排母中，从而实现功能扩展板(4)与Arduino UNO开发板(2)的电气连接；所述3位信号接口(42)与传感器接口(18)电路连接；Arduino UNO开发板(2 )通过第三8位排针(45 )对蓝牙模块(44 )、放大模块(46 )、阻抗模块(47)、时钟模块(49)和选通校准模块(410)进行供电；时钟模块(49)和选通校准模块(410)分别为阻抗模块(47)提供外部时钟和阻值校准信号；生物阻抗传感器(19)产生的阻抗信号经放大模块(46)放大后，再经阻抗模块(47)进行复阻抗分析和数模转换，经Arduino UNO开发板(2)进行信号处理和编码，得到反映阻抗变化的数字信号，该数字信号传输至蓝牙模块(44 )，最后由蓝牙模块(44 )传输至移动终端。
2.根据权利要求1所示用于TNT检测的生物阻抗移动传感装置，其特征在于，所述生物阻抗传感器(19)包括两个参考电极(191)、工作电极(192)、生物多肽膜(193)、电化学反应腔(194)、印刷导线(195)和电气连接端(196)，所述参考电极(191)、工作电极(192)和电气连接端(195)通过标准丝网印刷技术在PET材料表面制备；所述工作电极(192)为直径5 mm的圆形，印刷材料为碳；两个参考电极(191)均为厚度2mm的半圆环，环绕对称分布于工作电极(192)的两侧，印刷材料为银；工作电极(192)和两个参考电极(191)均由宽度为2 mm的印刷导线(195)引出至器件底部；印刷导线(195)材料为银，其上覆盖透明绝缘胶，利用环氧树脂溶解剂去除器件底部导线5 _长区域表面绝缘胶，暴露银材料，形成三个电气连接端(196);所述生物多肽膜(193)由30 μ L 200 μ g/ml的多肽溶液滴加在工作电极(192)表面，氮气吹干形成；所述多肽溶液的溶剂为0.1 M磷酸缓冲液，pH=7.4 ;所述电化学反应腔(194)为正方环形结构，环绕工作电极(192)和两个参考电极(191 )，固定在器件表面。
3.—种应用权利要求1所述生物阻抗移动传感装置进行TNT检测的方法，其特征在于，包括以下步骤: (1)配制待测TNT标准样品溶液:采用浓度为0.1 M的TNT标准贮备溶液稀释配制7种浓度梯度为 1(Γ6 Μ、3Χ1(Γ6 Μ、1(Γ5 Μ、3Χ1(Γ5 Μ、1(Γ4 Μ、3Χ1(Γ4 Μ、和 1(Γ3 M 的 TNT 标准样品溶液；稀释液为无水甲醇； (2)检测TNT标准样品溶液，得到TNT标准样品溶液作用下生物阻抗传感器(19)的阻抗值变化:将生物阻抗传感器(19)插入传感器接口(18)，向电化学反应腔(194)滴加10μ L无水甲醇，盖上传感检测室外壳(7)，Arduino UNO开发板(2)开始记录生物阻抗传感器(19)阻抗值信号，在开始后50 s左右打开传感检测室外壳(7)，向电化学反应腔(194)中滴加10 UL TNT标准样品溶液，合上传感检测室外壳(7)，继续记录生物阻抗传感器(19)阻抗值信号，直至120 s结束；以第一个记录点阻值为基准，得到120 s内归一化阻抗变化，施加交流激励幅度为200 mV，频率为20 kHz，记录阻抗值时间间隔为I s.’ (3)建立TNT标准样品溶液浓度-归一化阻抗变化的标准曲线:使用生物阻抗传感装置重复步骤2中的测量过程，直至完成7种浓度梯度分别为10_6 M、3X10_6 M、10_5 M、3X10_5M、10_4 M、3X10_4 M和10_3 M的TNT标准样品溶液的测量，得到不同浓度下的归一化阻抗变化；每个浓度重复测量10次，生物阻抗传感器(19)不能重复使用，得到TNT标准样品溶液浓度与归一化阻抗变化的关系曲线y=0.1477 log(x)+ 0.947，其中，x为TNT标准样品溶液浓度，I为归一化阻抗变化； (4)检测未知溶液的TNT离子浓度:将待测浓度的TNT溶液，重复步骤2的测量过程，得到归一化阻抗变化值，带入步骤3得到的标准曲线公式y=0.1477 log(x)+ 0.947，计算得到TNT溶液的浓度，实现对TNT的浓度检测。
【专利摘要】本发明公开了一种用于TNT检测的生物阻抗移动传感装置和方法，该装置采用Ardunio UNO开发板作为核心处理单元，利用阻抗检测电路测量芯片采集修饰生物多肽膜阻抗传感器在不同浓度的TNT（三硝基甲苯）溶液下的阻抗信号，使用蓝牙通讯实现Ardunio UNO开发板编码的生物阻抗信号向移动端的传输以及检测电路控制信号由移动端向生物阻抗移动传感装置的传递，最终实现对TNT的移动检测；本发明具有灵敏度高、特异性好、工作稳定可靠的优点，利用移动设备作为控制、分析和显示的平台，能够大大简化电路设计简单，提高装置便携性，实现在不同环境下对TNT的移动检测。
【IPC分类】G01N27-02
【公开号】CN104614405
【申请号】CN201510040871
【发明人】刘清君, 张迪鸣, 高源 , 张倩, 卢妍利, 姚瑶, 李爽
【申请人】浙江大学
【公开日】2015年5月13日
【申请日】2015年1月27日