阻抗分析中激励电平对石英晶体微天平响应性能的影响

阻抗分析法是表征石英晶体微天平(QCM)响应特性的主要手段之一,能够给出QCM的谐振频率及其等效电路参数.在阻抗计分析法诸多测定仪器参数中,施加在石英晶体上的激励电位水平对测定结果的影响少见文献讨论.最近有文献报道称激励电平是一个很关键的测量条件,对QCM的粘度响应模式存在明显的影响.该文系统测定了激励电平对QCM的等效电路参数值以及QCM对表面质量、溶液粘度的影响,结果表明,在5～1 000 mV范围内改变施加在QCM上的激励电平,对QCM的响应特性影响很小,为QCM的阻抗分析中的参数设置提出不同的见解.     

基于QCM的湿度传感器等效电路模型研究

基于石英晶体微天平(QCM)的湿度传感器是一种以石英晶体为核心元件的新型高灵敏度传感器.根据气相中晶体振荡电路的起振和稳定条件,对晶体表面敏感薄膜吸附水分时等效电路参数的变化进行建模,得到了一种新型的基于QCM的湿度传感器等效电路模型.通过电路仿真软件PSPICE对模型进行仿真,并搭建QCM湿度传感器实验测量平台,结果验证了基于QCM的湿度传感器等效电路模型的有效性和正确性,对QCM湿度传感器的振荡电路的进一步设计和优化具有指导意义.     

ZnO纳米棒修饰的QCM气体传感器检测NH_3研究

主要介绍了ZnO纳米棒修饰的石英晶体微天平(QCM)气体传感器的制备与测试。采用两步法在石英晶振片表面制备直径为100 nm的ZnO纳米棒敏感膜,构成QCM NH3传感器。检测系统为自主研发的基于LabVIEW平台的QCM气体传感器频率测试软件。检测NH3的体积分数为5×10-6~50×10-6,响应时间均在10 s以内,最大频差值为10.9 Hz,响应最大频差值与NH3体积分数呈现良好的线性关系。室温条件下,ZnO纳米棒敏感膜可以完全实现吸附解吸过程,具有可逆性。该传感器性能稳定,响应灵敏,具有重复性。     

压电石英晶体微天平在生物学上的研究进展

当前生命科学研究呈现为多学科交叉融会和多种新技术应用所形成的全方位体系,压电化学与生物传感是一个新兴的领域。生命过程伴随着生物分子的相互作用而产生质量的增减。压电石英晶体微天平(Quanz Crystal Microbalances,QCM)正是以其灵敏的压电质量传感功能及其简单的仪器装置、快捷的分析速度、低廉的检测成本等优点而博得生物学研究人员的青睐。近30年来,压电石英晶体微天平技术随着理论及仪器研制水平的提高,其在生物学领域的研究应用日新月异,已由过去单一的气相检测,发展成为能进行气液相检测、自动化程度高、能实现原位及在线检测的新型生物传感器。     

单片机与CPLD在生物传感器系统中的应用

石英晶体DNA传感器可实现对生物反应的实时检测,具有小巧、方便、灵敏度高等优点,在基因诊断、环境监控、药物研究等领域得到了广泛的重视和应用。本文将单片机和CPLD技术相结合,设计实现了一种四通道石英晶体DNA传感器振荡频率的检测电路,具有实时检测、检测精度高、自动化和智能化程度较高等优点。     

压电石英晶体生物传感器技术要点及展望

简介了生物传感器的分类,重点介绍了压电石英晶体生物传感器的基本原理、基本构成、检测流程、振荡电路、检测池的设计、固定化技术等内容,分析了压电石英晶体生物传感器的特点及研究中存在的不足,并对今后的研究方向提出一些看法与展望.     

压电石英晶体生物传感器应用研究进展

压电石英晶体生物传感器是利用压电石英晶体振荡频率对晶体表面质量负载和表面性状如密度、粘度、电导、介电常数等的高度敏感性与生物识别分子的高度特异性相结合发展起来的一种新型传感器。它具有灵敏度高、特异性好 ;操作简单 ,不需任何标记 ;检测速度快 ,成本低廉 ;能实时检测等特点。近年来 ,压电石英晶体生物传感器在医学实验诊断、军事监控、环境监测、食品卫生检验、工业生产实时监测等野外流动作业和在线检测等领域得到广泛应用。     

高灵敏度QCM在阻尼介质中的分辨率改进

为改进晶体谐振器在阻尼介质中频率的稳定性和分辨率,研究了分辨率和干扰频率的理论关系,采用D触发器设计混频电路来减小回路的噪音干扰,由此分析了石英晶片上附着微小质量和液体时的等效电路,并制作了QCM传感器,得到了电路响应曲线;取4MHz、10MHz的谐振器在液体中进行了试验。结果表明:提高晶体谐振器的分辨率,减小噪音在谐振器中的出现比提高频率更有效。     

提高液体中石英晶体传感器频率稳定度的方法

石英晶体传感器的动态阻抗显著增大,品质因数下降是液体阻尼负载作用的主要效果。本文从分析液体中石英晶体谐振器的相位平衡条件出发,研究了影响传感器频率稳定度的因素;由石英晶体谐振器的能量局部化效应,分析了传感器液体测头设计中的问题,并由此设计出在液体中工作的石英晶体传感器。实验结果表明,此传感器在液体中具有较高的频率稳定度。     

采用聚吡咯修饰的QCM型三甲胺气体传感器

三甲胺是评估肉类食品新鲜度的重要指标之一,并且临床上也比较值得关注,因而三甲胺的检测具有十分重要的意义,为此,我们采用乳聚法制备了聚吡咯材料,并将其涂敷在晶振电极表面后制得敏感石英晶体微天平(QCM).根据敏感QCM和参比QCM间的频率差变化来实现气体的检测.在室温条件下,该气体传感器对三甲胺气体具有较明显的响应.实验从灵敏度、重现性、选择性和稳定性等方面出发,对该传感器的的性能进行了评价.结果表明,虽然传感器的制备方法简单,但它的性能优异.     

Out-of-plane vibrations of quartz resonators used in quartz crystal microbalance measurements in gas phase

The article reveals that shear-mode quartz crystal resonators, currently used in quartz crystal microbalance (QCM) measurements, exhibit an out-of-plane vibration without being in contact with a liquid. Laser assisted CVD was used to deposit carbon-nanoparticles on the surface of a quartz resonator. The in-plane, shear vibration of the quartz resonator, produces a mega-gravity acceleration which induces a sedimentation of the carbon-nanoparticles, while the out-of-plane vibration produces a mega-gravity acceleration, normal to the crystal surface, which induces an expelling of the deposited carbon-nanoparticles. The two opposite effects reveal a complex situation on the quartz resonator surface in QCM measurements.     

基于PVDF膜的QCM对DMMP的气敏特性研究

神经性毒剂是化学战剂的重要分支.为了检测神经性毒剂模拟剂甲基膦酸二甲酯(DMMP),使用毛细管在压电石英晶体(QCM)的电极上滴涂上不同质量的聚偏氟乙烯(PVDF)溶液,干燥后作为敏感膜.室温下测试QCM对不同浓度的DMMP的响应情况,发现QCM的频率变化与气体浓度有着良好的线性关系.该实验结果表明,PVDF可以作为检测DMMP的很好的敏感材料.     

测定DMMP的PMPS-QCM传感器的研究

研究了新型敏感材料PMPS对神经性毒剂模拟剂甲基膦酸二甲酯(DMMP)的响应特性.在石英晶体微天平(QCM)的电极上滴涂上PMPS溶液得到敏感膜,发现QCM当响应、恢复时间为30-60 s时,可以产生大约11.83 Hz/ppm(ppm i.e.×10-6)的频率响应,理论上LOD为0.25 ppm(ppm i.e.×10-6),并具有较好的重复性和选择性.该实验结果表明,与PVDF相比,PMPS是一种更适宜检测DMMP的敏感材料.     

A piezoelectric micro-cantilever bio-sensor using the mass-micro-balancing technique with self-excitation

A biosensor was developed for using in a Lab-On-a-Chip (LOC). The sensor detects the change in the resonance frequency of a micro-cantilever with a piezoelectric film. This is the mass micro-balancing technique, which has been successfully used for detecting bio-materials in the quartz crystal microbalance (QCM). The PZT film, a piezoelectric film, is designed to act as both sensor and actuator. The geometry of the micro cantilever is optimized to maximize the sensitivity and minimize the environmental effects such as viscous damping and added mass effect in liquid. The fabricated sensor is composed of a 100 μm long, 30 μm wide, and 5 μm thick cantilever with a 2.5 μm thick piezoelectric (PZT) layer on it. The ratio of thickness to length of the micro cantilever is very high compared to others in micro cantilever-based studies. This high aspect ratio is the key to maximize the sensitivity and minimize the environmental effects. The fabricated micro sensor was tested by detecting the mussel gluing protein, the insulin-anti insulin binding protein and the poly T-sequence DNA.     

Comparison of surface plasmon resonance spectroscopy and quartz crystal microbalance for human IgE quantification

Surface plasmon resonance (SPR) and quartz crystal microbalance (QCM) have been known independently as surface sensitive analytical devices capable of label-free and in situ bioassays. In this study a SPR device and a 10 MHz QCM sensor are employed for the study of human IgE and anti-human IgE-binding reactions upon immobilizing the latter on the gold electrodes. The SPR and QCM response curves to the antibody immobilization and antigen binding are similar in shape but different in time scale, reflecting different resonation principles. Through optimization of the anti-human IgE coating, both the SPR and QCM sensors could detect IgE in a linear range from 5 to 300 IU/ml. Although the intrinsic sensitivity of the SPR device is five times of the 10 MHz QCM, the IgE detection sensitivity of the two methods is, however, different only in a factor of 2. The acceptable QCM sensitivity for the IgE detection is attributed to the fact that QCM measures the sum of molar mass of a protein layer and the entrapped water. Although both the devices use open, stand still liquid cell, and all the measurements are performed at room temperature, the SPR reproducibility and reliability are better than QCM, as the QCM frequency is more sensitive to temperature fluctuations, press changes and mechanical disturbances.     

适体和蛋白质解离常数检测方法比较分析

对基于石英晶体微天平（QCM）生物传感器的两种检测核酸适体与蛋白质解离常数方法进行了比较,提出来一种更加精确合理的检测流程。以凝血酶和凝血酶适体 TBA15为模型,耗散型石英晶体微天平（QCM-D）为传感器,实时检测末端修饰巯基适体的固定、表面封闭剂对非特异性结合位点封闭以及两种不同的蛋白进样方式引起的频率响应,实验数据拟合得到解离常数。不同蛋白的进样方式得到的解离常数不同,非特异性位点的封闭也同样影响解离常数的检测。从低浓度到高浓度依次通入固定体积蛋白的进样方式,实验重复性高且消耗样品量小于1μg,是较为理想的检测方式。