本發(fā)明涉及組織修復(fù)檢測(cè)領(lǐng)域，具體涉及一種基于石墨烯復(fù)合結(jié)構(gòu)的應(yīng)力檢測(cè)及分子識(shí)別系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

石墨烯是一種新型的二維材料，它是單層六角元胞碳構(gòu)成的二維晶體，具有高載流子遷移率、高彈性模量、可見光范圍內(nèi)高的透光率等優(yōu)良特性。自2004年被發(fā)現(xiàn)以來，石墨烯的電學(xué)、力學(xué)、光學(xué)等特性的研究受到業(yè)內(nèi)廣泛的關(guān)注。近年來有用石墨烯作透明導(dǎo)電薄膜，氣體(化學(xué))傳感器報(bào)道；目前，基于石墨烯材料的壓力/應(yīng)力傳感器是研究熱點(diǎn)之一。

有文獻(xiàn)報(bào)道一種光纖石墨烯壓力傳感器：它在單模光纖的末端熔接一段石英毛細(xì)管，形成一個(gè)開放的空腔，然后熔融毛細(xì)管、讓空腔的開口變小，并把石墨烯薄膜覆蓋在空腔的開口處，石墨烯等效于一個(gè)壓力膜片。外界壓力的變化引起石墨烯變形，進(jìn)而引起空腔長(zhǎng)度的變化，實(shí)現(xiàn)壓力傳感。但是這種傳感器壓力靈敏度不高，密封空腔內(nèi)的氣體會(huì)有輕微的泄漏。

還有文獻(xiàn)報(bào)道了一種雙層石墨烯納米帶壓力傳感器，被測(cè)壓力改變石墨烯間距，從而改變石墨烯的面內(nèi)電流或遂穿電流，實(shí)現(xiàn)壓力傳感。另外，還有將多層氮化硼夾在多層石墨烯中間，形成隧穿石墨烯壓力傳感器；外部壓力改變石墨烯/氮化硼異質(zhì)結(jié)構(gòu)的層與層間距，進(jìn)而改變平面內(nèi)電流或隧穿電流，實(shí)現(xiàn)對(duì)壓力或者應(yīng)力的測(cè)量。

綜上所述，目前的石墨烯壓力/應(yīng)力的傳感器，大多都是基于石墨烯或者石墨烯復(fù)合結(jié)構(gòu)的宏觀的幾何變形來實(shí)現(xiàn)測(cè)量，信號(hào)的讀取方法有光學(xué)的(讀取變形前后的光程差)和電學(xué)的(電流變化)，而這些傳感器都只能實(shí)現(xiàn)單點(diǎn)的測(cè)量，而對(duì)于一些二維的面應(yīng)力測(cè)量卻無能為力，比如在檢測(cè)組織修復(fù)狀況時(shí)，需要檢測(cè)組織面應(yīng)力變化情況判斷其修復(fù)狀況，同時(shí)，在組織修復(fù)過程，還需對(duì)其內(nèi)部新生組織細(xì)胞進(jìn)行分子識(shí)別，綜合反映組織修復(fù)狀況；而現(xiàn)有技術(shù)不能直接對(duì)組織修復(fù)狀況進(jìn)行面應(yīng)力檢測(cè)，并且新生組織細(xì)胞的分子識(shí)別也較為困難。

因此，為解決以上問題，需要一種基于石墨烯復(fù)合結(jié)構(gòu)的應(yīng)力檢測(cè)及分子識(shí)別系統(tǒng)，能夠?qū)M織表面的應(yīng)力進(jìn)行二維測(cè)量，間接檢測(cè)組織修復(fù)狀況，同時(shí)可對(duì)新生組織進(jìn)行分子檢測(cè)，提高檢測(cè)功能和效率。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

有鑒于此，本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷，提供基于石墨烯復(fù)合結(jié)構(gòu)的應(yīng)力檢測(cè)及分子識(shí)別系統(tǒng)，能夠?qū)M織表面的應(yīng)力進(jìn)行二維測(cè)量，間接檢測(cè)組織修復(fù)狀況，同時(shí)可對(duì)新生組織進(jìn)行分子檢測(cè)，提高檢測(cè)功能和效率。

本發(fā)明的基于石墨烯復(fù)合結(jié)構(gòu)的應(yīng)力檢測(cè)及分子識(shí)別系統(tǒng)，包括設(shè)置于待測(cè)表面的石墨烯復(fù)合結(jié)構(gòu)和用于通過石墨烯復(fù)合結(jié)構(gòu)的拉曼光譜檢測(cè)應(yīng)力與識(shí)別分子的拉曼檢測(cè)裝置；所述石墨烯復(fù)合結(jié)構(gòu)由下往上依次包括柔性基底、石墨烯層和貴金屬納米粒子增強(qiáng)層。

進(jìn)一步，述拉曼檢測(cè)裝置包括激勵(lì)光源和拉曼光譜儀，所述激勵(lì)光源用于提供激勵(lì)光激發(fā)石墨烯和待測(cè)分子，所述拉曼光譜儀用于檢測(cè)石墨烯和待測(cè)分子的拉曼光譜。

進(jìn)一步，還包括處理器，所述處理器的輸入端與拉曼光譜儀的輸出端連接并用于根據(jù)石墨烯的拉曼光譜和待測(cè)分子的拉曼光譜進(jìn)行應(yīng)力檢測(cè)和分子識(shí)別。

進(jìn)一步，所述拉曼檢測(cè)裝置還包括光纖拉曼探針和用于驅(qū)動(dòng)光纖拉曼探針沿一平面移動(dòng)的掃描機(jī)構(gòu)，所述激勵(lì)光源與拉曼光譜儀均通過光纖拉曼探針發(fā)出激發(fā)光和采集拉曼散射光。

本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明公開的一種基于石墨烯復(fù)合結(jié)構(gòu)的應(yīng)力檢測(cè)及分子識(shí)別系統(tǒng)，通過拉曼散射信號(hào)中石墨烯的典型特征峰的位置，利用向量分解的方法可得到應(yīng)力大小，沿平面移動(dòng)組織檢測(cè)點(diǎn)，從而實(shí)現(xiàn)組織表面二維應(yīng)力傳感測(cè)量，同時(shí)，通過石墨烯的透射，形成對(duì)組織內(nèi)部不同分子進(jìn)行拉曼分子識(shí)別，而通過在石墨烯表面同時(shí)設(shè)置貴金屬納米粒子，實(shí)現(xiàn)表面增強(qiáng)拉曼基底，有效檢測(cè)石墨烯散射信號(hào)和極少新生分子的檢測(cè)，利于對(duì)組織修復(fù)狀況綜合檢測(cè)，提高檢測(cè)功能和效率。

附圖說明

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步描述：

圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明中激發(fā)拉曼散射光的原理圖；

圖3為本發(fā)明中石墨烯的典型特征峰變化圖。

具體實(shí)施方式

圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖，圖2為本發(fā)明中激發(fā)拉曼散射光的原理圖，圖3為本發(fā)明中石墨烯的典型特征峰變化圖，如圖所示，本實(shí)施例中的基于石墨烯復(fù)合結(jié)構(gòu)的應(yīng)力檢測(cè)及分子識(shí)別系統(tǒng)；包括設(shè)置于待測(cè)表面的石墨烯復(fù)合結(jié)構(gòu)和用于通過石墨烯復(fù)合結(jié)構(gòu)的拉曼光譜檢測(cè)應(yīng)力與識(shí)別分子的拉曼檢測(cè)裝置；所述石墨烯復(fù)合結(jié)構(gòu)由下往上依次包括柔性基底、石墨烯層4-3和貴金屬納米粒子增強(qiáng)層4-10；當(dāng)然，所述基底為柔性透明基底，比如，硅、二氧化硅或者PMMA等材料制備而成，并通過粘接劑4-2貼附固定于修復(fù)組織4-1的表面，當(dāng)組織在修復(fù)過程中，不同組織區(qū)域修復(fù)快慢不同，則不同區(qū)域組織對(duì)不同區(qū)域的石墨烯的應(yīng)力不同，使得石墨烯的形變也不相同，所述拉曼檢測(cè)裝置包括激勵(lì)光源和拉曼光譜儀4-8，所述激勵(lì)光源用于提供激勵(lì)光激發(fā)石墨烯和待測(cè)分子，所述拉曼光譜儀用于檢測(cè)石墨烯和待測(cè)分子的拉曼光譜；激勵(lì)光源4-7的激光2-2通過光纖拉曼探針照射到石墨烯復(fù)合結(jié)構(gòu)，拉曼散射光2-2再通過光纖拉曼探針4-4進(jìn)入拉曼光譜儀，通過拉曼散射信號(hào)中石墨烯的典型特征峰(形變前為典型特征峰3-1，形變后為典型特征峰3-2)的位置，利用向量分解的方法可得到應(yīng)力大小，沿平面移動(dòng)組織檢測(cè)點(diǎn)，從而實(shí)現(xiàn)組織表面二維應(yīng)力傳感測(cè)量，同時(shí)，通過石墨烯的透射，形成對(duì)組織內(nèi)部不同分子進(jìn)行拉曼分子識(shí)別，而通過在石墨烯表面同時(shí)設(shè)置貴金屬納米粒子，實(shí)現(xiàn)表面增強(qiáng)拉曼基底，有效檢測(cè)石墨烯散射信號(hào)和極少新生分子的檢測(cè)，利于對(duì)組織修復(fù)狀況綜合檢測(cè)，提高檢測(cè)功能和效率，石墨烯、基底層及粘接層的厚度在nm量級(jí)，雖然會(huì)減弱拉曼信號(hào)增強(qiáng)，但是也能實(shí)現(xiàn)分子識(shí)別；利用典型特征峰向量分解法測(cè)應(yīng)力大小屬于現(xiàn)有技術(shù)，在此不再贅述。

本實(shí)施例中，還包括處理器，所述處理器的輸入端與拉曼光譜儀的輸出端連接并用于根據(jù)石墨烯的拉曼光譜和待測(cè)分子的拉曼光譜進(jìn)行應(yīng)力檢測(cè)和分子識(shí)別；所述處理器可為主機(jī)并內(nèi)部存儲(chǔ)有現(xiàn)有的拉曼光譜軟件和分子數(shù)據(jù)庫，通過拉曼光譜儀直接與處理器連接，提高檢測(cè)效率。

本實(shí)施例中，所述拉曼檢測(cè)裝置還包括光纖拉曼探針和用于驅(qū)動(dòng)光纖拉曼探針沿一平面移動(dòng)的掃描機(jī)構(gòu)4-9，所述激勵(lì)光源與拉曼光譜儀均通過光纖拉曼探針發(fā)出激發(fā)光和采集拉曼散射光；所述掃面機(jī)構(gòu)為自動(dòng)掃面機(jī)構(gòu)并其控制輸入端與處理器的輸出端連接，通過處理器控制掃面機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)光纖拉曼探針在組織修復(fù)面進(jìn)行二維面掃描并生產(chǎn)面檢測(cè)圖像；所述掃面機(jī)構(gòu)可采用現(xiàn)有技術(shù)中能夠?qū)崿F(xiàn)本發(fā)明目的的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，在此不再贅述。

最后說明的是，以上實(shí)施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案而非限制，盡管參照較佳實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可以對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行修改或者等同替換，而不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的宗旨和范圍，其均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。