近年来,随着人们生活品质不断的提高,对水质安全问题也越来越关注。其中,细菌性水污染是水质安全问题极为重要的因素之一,临床上多种严重的传染性疾病都是由大肠杆菌O157:H7感染所致,严重危害人类的健康甚至可以夺走人类的生命。因此能够开发一种准确快速检测出水体中大肠杆菌的技术尤为迫切。目前,已经开发出许多用于大肠杆菌含量检测的方法。一般认为聚合酶链反应(PCR)和培养法是检测大肠杆菌O157:H7含量最标准的方法。Fricker等提出了基于聚合酶链反应(PCR)的快速检测大肠杆菌的方法,在短短一天内就可以完成接近100种不同环境水样的大肠杆菌检测,检测结果与用标准方法检测到的数据基本一致。近几十年来,人们也已经开发了许多替代检测的技术。Galikowska E等人采用ELISA法和噬菌体作为识别药物特异性检测沙门氏菌和大肠杆菌。此外,还研究了ATP荧光法、自动免疫测定、核酸探针方法和生物芯片方法等。替代检测技术使用的检测设备智能化水平越来越高,并且具备一定的集成化和自动化,但是相对应的仪器会出现操作复杂、成本昂贵的不足。有的检测技术分析时间长,有的方法甚至耗时1至3天,想要满足快速检测大肠杆菌O157:H7数量的要求还是远远不够的。因此,开发一种准确快速、简单廉价检测出水体中大肠杆菌含量的技术尤为迫切。本文基于细菌的电化学特性以及石墨烯FET工作原理提出了一种大肠杆菌快速检测技术,可免标记检测水体中的大肠杆菌的浓度。即将金纳米粒子沉积在石墨烯FET电极表面,通过静电吸附方法将大肠杆菌抗体固定在金纳米颗粒表面,最后用大肠杆菌抗体捕获该大肠杆菌,利用电导的变化进行大肠杆菌O157:H7数量的检测。该仪器体积小、操作简便,在1个小时内对水体中大肠细菌的检测范围能达到20cfu/mL~1.0×10~5cfu/mL,检测限为20cfu/mL,检测具有快速、灵敏、准确等特点。在独立实验中测量的数据显示误差率低于7.8%,这表明该仪器性能稳定,且质量安全可靠。与大肠杆菌的传统检测方法相比,上述研究不仅明显缩短了检测周期,1小时内可以完成所有检测,而且节约了样品,只需要使用微升级或纳升级大肠杆菌样品即可。实验结果表明,设计的测试系统很好地实现了研究的需要。本文阐述了实验操作检测部分和部分设计思路的一些主要组成,硬件部分和软件部分都有所涉及。这项工作充分利用了石墨烯材料超高载流子迁移率,低电子散射提供的高灵敏度和低噪声特性,以及金纳米颗粒的特性优势,将石墨烯场效应晶体管器件应用于大肠杆菌检测中,开发的检测设备成本更低廉,监测更加快速,操作更加简便,更便携。更重要的是这项工作解决了快速精确定量检测大肠杆菌的困难,并且为临床医学诊断提供了一种新的思想和工具,具有巨大的应用前景。