电阻抗式传感器大肠杆菌快速检测方法研究.pdf

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1、2011年第30卷第10期传感器与微系统(TransducerandMicrosystemTechnologies)29电阻抗式传感器大肠杆菌快速检测方法研究张凤r，金妍，刘德盟，葛玉卿，金庆辉，赵建龙(1．中国科学院上海微系统与信息技术研究所传感技术国家重点实验室，上海200050；2．中国科学院研究生院，北京100039)摘要：基于电阻抗法原理，完成了细菌快速检测阻抗式传感器的前端设计，并对叉指式电极进行工艺实现；合理设计实验方案，选取奈奎斯特曲线斜率表征细菌数量的变化，完成了大肠杆菌生长过程的阻抗研究；对测量结果进行分析，并设计实验验证，完成了细菌生长过程中奈奎斯特斜率变

2、化的理论分析，其结果与理论推导吻合。该数据分析方法降低了对测试电极和测量环境的要求，缩短了细菌测定所需要的时间，可用于微生物的快速检测中。关键词：阻抗微生物；生物传感器；快速检测；叉指式阵列电极；奈奎斯特曲线斜率中图分类号：TP212．3文献标识码：A文章编号：1000-9787(2011)10-0029--04Research0nelectricalimpedancebiosensorforrapidn1et●eCnJ●0n0I●●e．C0I■l●D1aCtJerl●aZHANGFeng'。JINYan'，LIUDe—meng’。，GEYu—qing，JINQing—hui，

3、ZHAOJian—long，(1．StateKeyLaboratoryofTransducerTechnology，ShanghaiInstituteofMicrosystemandInformationTechnology，ChineseAcademyofSciences，Shanghai200050，China；2．GraduateSchoolofChineseAcademyofSciences，Beijing100039，China)Abstract：Thefront—enddesignoftheimpedance—basedbiosensorforrapiddetect

4、ionofbacterialhasbeencompletedbasedontheimpedancemicrobiology．ProperexpefimentMschemeisdesignedtoresearchtheimpedancechangeduringtheEscherichiacoligrowth．TheslopeofNyquistplotsischosentocharacterizethebacterialquantity．Themeasurementresultsisanalyzed，andexperimentsaredesignedtoverifyit．Thech

5、angesareexplainedintheNyquistslopeduringthebacterialgrowth．Andtheresultsareinagreementwiththetheoreticalderivation．Theanalysismethodreducestherequirementsofmicroelectrodesandmeasurementalenvironmentandsho~ensthetime，whichcanbeusedforrapiddetectionofmicroorganisms．Keywords：impedancemicrobiolo

6、gy；biosensor；rapiddetection；interdigitatedarray(IDA)electrode；slopeofNyquistplots0引言所需时间短，将细菌生长时间缩短至2—3h，且检测精快速探测活菌是一个难题。通常采用琼脂中细菌培养度高，使其在微生物检测中具有独特的优势。的方法，细菌数量一般每2O-40min翻1倍，所以，需要1～本文以大肠杆菌为检测目标，设计和制作电极，采用电2d的时间达到探测所需的细菌量。这种依靠培养基进行化学工作站测定大肠杆菌在培养周期中阻抗的变化。通过培养、分离及生化鉴定的传统方法，费时繁杂。为了能快选取合适的参数，获得大

7、肠杆菌生长变化曲线，建立电阻抗速、方便地检验食品中微生物，国外许多政府检测机构都在式传感器对大肠杆菌进行快速检测的方法。使用快速检测的方法，如，ATP法]、免疫法和显色培1叉指式阵列电极的设计与制作养基法等，但这些方法依然存在成本过高、耗时较长、叉指式阵列(interdigitatedarray，IDA)电极是一对彼此精度不高等问题。交叉在一起的电极阵列。指状子电极的间距为微米级或纳阻抗微生物检测法，8是通过测定微生物生长繁殖导米级，能够用少量的待测液体获得所需结果。随着电极尺致的阻抗变化进