压电生物传感器的原理与应用

生物传感器是一种新型的检测装置,生物传感器具有较好的选择性,敏感性,响应速度快,操作简便和在线检测等特点。它种类众多,其中压电生物传感器是一种发展比较成熟的生物传感器。我通过计算机检索、查阅资料、汇总分析的方法,对压电晶体的特性、压电生物传感器的构成、响应原理、振动模式及应用作了探讨。     

压电石英晶体生物传感器及其应用

压电石英晶体生物传感器是一种将高灵敏压电传感器与现代生物技术相结合的新型生物传感器，适用于微量物质的精密测量。本文介绍这类传感器的基本原理、结构及其应用，并展望了压电石英晶体生物传感器的发展趋势。     

西维因分子印迹压电石英晶体微天平的构建

介绍了一种用于检测西维因农药的分子印迹压电生物传感器构建方法.首先采用计算机模拟方法对农药分子和功能单体结合方式进行模拟,然后采用沉淀聚合法合成农药西维因的分子印迹聚合物并固定于石英晶体微天平电极表面构建传感器.同时用环境扫描电镜以及原子力显微镜对聚合物形貌、传感器电极表面进行分析,最后用传感器对西维因农药进行检测分析,并对可能的影响因素进行研究.结果显示,构建的分子印迹压电生物传感器能够对农药进行初步检测.     

压电生物传感器研究进展

简要介绍了压电传感器的基本原理，并从气态物质分析，微生物分析，细胞分析，生物过程监测，反应动力学分析，蛋白质分析，核酸分析，酶分析以及生物小分子物质分析等方面介绍了压电传感器在生物分析领域的研究进展。     

用于液相检测的横向场激励模式压电传感器

与传统基于石英晶体微天平的压电传感器相比,横向场激励模式压电传感器具有更优异的性能。该文基于微声波理论,分析了横向场激励模式压电体声波器件的声传播机理,计算了石英晶体在任意切型及横向电场方向上的压电耦合系数,并根据计算结果设计了新型的传感器结构。3种不同浓度的水溶液用于测试传感器对液体粘度、介电常数和电导率等变化的响应。结果表明,横向场激励压电传感器不仅具有较好的质量敏感效应,还对被测液体电特性参数变化具有较高的灵敏度,可用于研制复合型压电生物传感器。     

用于液相检测的横向场激励模式压电传感器

与传统基于石英晶体微天平的压电传感器相比,横向场激励模式压电传感器具有更优异的性能。该文基于微声波理论,分析了横向场激励模式压电体声波器件的声传播机理,计算了石英晶体在任意切型及横向电场方向上的压电耦合系数,并根据计算结果设计了新型的传感器结构。3种不同浓度的水溶液用于测试传感器对液体粘度、介电常数和电导率等变化的响应。结果表明,横向场激励压电传感器不仅具有较好的质量敏感效应,还对被测液体电特性参数变化具有较高的灵敏度,可用于研制复合型压电生物传感器。     

基于邻苯二胺电聚合膜和PSS自组装的补体C3压电免疫传感器

生物分子固定化或传感界面设计技术是研制压电免疫传感器的关键之一．本文结合电聚合膜和聚电解质静电吸附组装技术，提出了一种新的压电免疫传感器中生物分子固定化方法，研制成一种检测补体C3的压电免疫传感器．研究了pH值、抗体稀释比和温育温度等抗体的固定化条件，讨论了传感器采用这种固定化方法的响应与再生性能，并与戊二醛键合固定化法进行比较．结果表明，该传感器的响应频移值大，在补体C3浓度为7．75μg／mL时。采用该法频移值达239Hz，而采用戊二醛键合固定化法频移值仅163Hz；灵敏度高，最小检出浓度达0．078μg／mL；选择性较好，对同浓度的牛血清白蛋白(BSA)响应很小，仅为35Hz．此外，该传感器能重复使用20次以上，具有较好的再生性能．     

压电引信传感器设计与研究

研究一种高响应时间、万向触发的引信用压电传感器.通过分析武器系统使用条件和触发引信技术要求,提出了采用PZT-5型压电陶瓷的压电引信传感器设计方案,并论述了该引信传感器的工作原理及调试方法.性能实验结果表明,该压电引信传感器较好地解决了压电触发引信的万向性问题,与同类触发引信相比响应时间更快、工作更可靠.实际应用试验也证明其满足武器使用要求.     

新型乙肝压电免疫传感器的研制

通过自组装半胱胺在压电石英金电极上,用缩合剂(EDC和NHS)将羧基化碳纳米管和乙肝表面抗体连接到半胱胺膜,构建乙肝表面抗原的一种新的生物压电免疫传感器。传感器的灵敏度为17.268 Hz/(μg/mL),线性范围为0.05μg/mL-15μg/mL,并能实时检测。     

生物传感器的研究状况

随着对生物感觉系统的研究及现代电子技术和生物工程的迅猛发展,使得生物传感器应运而生。生物传感器实际上是化学传感器的一个分支,从结构上来讲,生物传感器由两个部分组成,第一部分就是感受器,它是由具有分子识别能力的生物活性物质构成,如酶、抗原、抗体、动植物组织切片或微生物等。第二部分是基础电极或称内敏感器,这是由电化学或光学检测元件组成,如电流或电位测量电极、压电晶体、热敏电阻、场效应晶体管和光纤等。生物传     

巯基自组装的压电DNA传感器技术研究

采用先将寡核苷酸分子标记上巯基基团，通过自组装技术将巯基修饰的寡核苷酸固定于金电极上，研制成的压电DNA传感器一致性，特异性都较好，每次检测杂交后，经过电极的再生，传感器可以重复使用3次，用该传感器检测和传统的斑点杂交方法相比较，具有快速，灵敏，简便等优越性。     

DNA传感器技术概况

DNA传感器是基于DNA分子相互作用原理设计而成的一种新型的检测技术，具有快速，简单等优点，在基因分析及其他应用领域已显示出越来越重要的价值。本文就DNA传感器近年来出现的新概念、原理、方法和应用特点进行了概述。     

E-S法测量压电元件压电应变常数d_(33)的研究

压电应变常数d33是表征压电元件压电性能的重要参数之一 本研究从d33的定义出发 ,利用压电元件的逆压电效应 ,给出一种测量d33常数的新方法———E -S法 文中通过实验对具体的压电陶瓷片的d33进行了测量 ,并将E -S法与准静态法的测试结果进行比较分析 ,结论表明这种方法具有较高的精度     

基于多次压电效应的自感知执行器研究

针对多次压电效应在同一压电体上双向可逆的特点,进行了多次压电效应实现压电执行器位移自感知的理论分析,由此阐明了压电体中多次逆与多次正效应的一一对应关系,以及介电电位移与多次正压电电位移分离的可行性.通过引入参考电容,采取电流积分与差分比例运算电路相结合的方式,得到一种较电桥电路解耦更易于在工程实际应用的方法.采用PZT-5叠堆执行器进行实验,验证了该解耦方法的正确性,同时得出了PZT-5叠堆二次正压电效应的线性系数,并进一步分析了三次压电效应对自感知执行器的分辨力和精度的影响,为压电自感知执行器性能的改善提供了一条新途径.     

一种基于CPLD的压电生物传感器检测电路的设计

研究并设计了一种基于复杂可编程逻辑器件(CPLD)的压电生物传感器检测电路.该检测电路以高性能CPLD(MAX7128)为核心,实现了对压电生物传感器10 MHz高频信号的测量与采集,以及所采集的频率数据动态、实时显示以及频率数据串行通信等功能.该电路体积小、集成度高,具有可靠性高、实时性高的特点.此外该系统还可以通过RS232串行接口与计算机连接进行数据传输和数据存储及分析.详细阐明了系统整体结构设计以及系统硬件部分的实现,并给出了CPLD内核仿真结果和数据采集软件实测频率曲线.     

压电声衬的自动控制系统设计及实验研究

为了进一步实现压电声衬在体积调节模式下的阻抗控制,提出了一种新的噪声控制方法。该方法利用光敏电阻特性,通过Lab VIEW程序设计,驱动压电声衬使其根据不同噪声频率的变化自动发出控制信号;通过电压的变化来改变声衬的腔体体积,从而调节声衬的消声频率。在分析压电声衬消声及工作原理基础上,设计加工压电声衬结构。通过相关性能测试验证该方法的可实施性。最后利用Lab VIEW虚拟仪器技术,实现自动控制程序设计;并通过消噪性能实验验证了控制系统的可行性,实现了对声衬激励电压的自主控制及降噪频带偏移6 Hz。     

压电陶瓷压力与应电压曲线测试分析

给出了一种新型测量压电陶瓷所受压力与应电压曲线的方法，即用小球冲击压电元件，测出动量与电压的关系曲线，该曲线可类比于压力与应电压曲线．实验结果表明，压电陶瓷的压力与应电压的关系不总是线性的，这与理论推算结果一致，证明了实验方法的正确性与实用性．     

压电式超声振动切削系统的研究

分析了超声振动切惧的振动规律，提出了采用高铲的压电换有器以及直接驱动 的新式振动切削系统进行精密切削的新方法，并分析了该系统级联晶片的振动特性和电路匹配问题，实验结果表明，该系统能有效地提高机械提高机械精密加工表面质量和精度。     

The Escherichia coli O157:H7 DNA detection on a gold nanoparticle-enhanced piezoelectric biosensor

This paper presents development of a quartz crystal microbalance （QCM） biosensor for real-time detection of E. coil O157：H7 DNA based on nanogold particles amplification. Many inner Au nanoparticles were immobilized onto the thioled surface of the Au electrode, then more specific thiolated sin- gle-stranded DNA （ssDNA） probes could be fixed through Au-SH bonding. The hybridization was induced by exposing the ssDNA probe to the complementary target DNA of E. coli O157：H7 gene eaeA, then resulted in a mass change and corresponding frequency shifts （ △f ） of the QCM. The outer avidin-coated Au nanoparticles could combine with the target DNA to increase the mass. The electrochemical techniques, cyclic voltammetry （CV） and electrochemical impedance spectroscopy （EIS） were adopted to manifest and character each step. The target DNA corresponding to 2.0×10^3 colony forming unit （CFU）/mL E. coil O157：H7 cells can be detected by this biosensor, so it is practical to develop a sensitive and effective QCM biosensor for pathogenic bacteria detection based on specific DNA analysis. The piezoelectric biosensing system has potential for further applications, such as food safety and environment monitoring, and this approach lays the groundwork for incorporating the method into an integrated system for in-field bacteria detection.