[发明专利]功能化纳米管传感器及相关方法

权利要求书

1.一种用于检测挥发性有机化合物的传感器，包括：

纳米管阵列，所述纳米管阵列包括多个功能化金属氧化物纳米 管，所述金属氧化物纳米管由金属氧化物形成并具有能够与所述挥发 性有机化合物结合的内表面和外表面中的至少一个，所述表面任选地 通过至少一种金属离子功能化；

电源，所述电源被构造成向所述纳米管阵列施加电压；以及

电流传感器，所述电流传感器被构造成监控和检测响应电流的变 化，在与所述挥发性有机化合物结合时所述响应电流发生改变。

2.根据权利要求1所述的传感器，其中所述金属氧化物纳米管的所述金 属氧化物选自二氧化钛、氧化铁、氧化铱、氧化钽、氧化锌、氧化铝 以及它们的组合。

3.根据权利要求1所述的传感器，其中所述至少一种金属离子选自Cu¹⁺、 Li¹⁺、Fe²⁺、Ni²⁺、Cu²⁺、Co²⁺、Pb²⁺、Fe³⁺、Co³⁺、Cr³⁺、Mn³⁺、Ni³⁺、 Sc³⁺、Sb³⁺、Ni⁴⁺、Mn⁴⁺、Ti⁴⁺、As⁴⁺、Sb⁴⁺、Pt⁴⁺、Au¹⁺、Zn²⁺、Pd²⁺、 Pd⁴⁺、Ag¹⁺以及它们的组合。

4.根据权利要求1所述的传感器，其中所述至少一种金属离子为Co²⁺。

5.根据权利要求1所述的传感器，其中所述电源被构造成施加约-0.2V 至约-0.8V的电压。

6.根据权利要求1所述的传感器，还包括样品引入口，所述样品引入口 被构造成在所述纳米管阵列上方引导样品气体流。

7.根据权利要求6所述的传感器，其中所述样品气体是来自人类受试者 的排出的呼气。

8.根据权利要求7所述的传感器，其中所述挥发性有机化合物是生理状 况或疾病的生物标志物。

9.根据权利要求8所述的传感器，其中所述生物标志物选自苯乙酸甲酯、 对甲氧基苯甲酸甲酯、烟酸甲酯、2-甲氧基联苯、乳酸、还原型或氧 化型谷胱甘肽、尿酸、尿素酶以及它们的组合。

10.根据权利要求8所述的传感器，其中所述生理状况或疾病选自结核病、 乳腺癌、肺癌、心脏病、糖尿病、子痫前期、氧化应激以及它们的组 合。

11.根据权利要求1所述的传感器，其中所述传感器为一次性的。

12.根据权利要求1所述的传感器，其中所述传感器在将所述功能化纳米 管暴露于紫外线后可再次使用。

13.一种功能化纳米管阵列，包括：

多个金属氧化物纳米管，所述金属氧化物纳米管由金属氧化物形 成并具有通过至少一种金属离子功能化的内表面或外表面。

14.根据权利要求13所述的纳米管阵列，其中所述金属氧化物选自氧化 钛、氧化铁、氧化铱、氧化钽、氧化锌、氧化铝以及它们的组合。

15.根据权利要求13所述的纳米管阵列，其中所述金属氧化物为TiO₂。