專利名稱：壓電傳感檢測多孔板的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及化學(xué)、生物學(xué)、藥學(xué)、臨床醫(yī)學(xué)和環(huán)境科學(xué)等領(lǐng)域的壓電傳感檢測裝置，特別是能同時(shí)檢測多個(gè)液相對(duì)象的壓電傳感器的傳感器件。
壓電傳感檢測，特別是壓電化學(xué)與生物傳感檢測是利用壓電振子和化學(xué)與生物探針，與被檢對(duì)象靶分子進(jìn)行化學(xué)與生物反應(yīng)，產(chǎn)生質(zhì)量、粘彈性、介電性質(zhì)、流變特性、或離子/溶劑傳輸?shù)任锢?、化學(xué)性能的變化，并進(jìn)而改變壓電振子的諧振頻率，由此可動(dòng)態(tài)、實(shí)時(shí)或原位獲取有關(guān)靶分子體系的成分、性狀的一維或多維信息。
壓電傳感檢測裝置通常由壓電傳感器、有頻率檢測電路等的壓電傳感檢測儀構(gòu)成。壓電傳感器由有壓電材料的傳感器件和振蕩電路構(gòu)成，利用傳感器件的壓電材料經(jīng)其表面的電極與振蕩電路聯(lián)接構(gòu)成的壓電振子、和電極表面的具有分子識(shí)別功能的探針獲取被檢對(duì)象的信息，再經(jīng)壓電傳感檢測儀的頻率檢測電路的處理獲得檢測結(jié)果。
已有的壓電傳感器的傳感器件，如《Sensorsand Actuators》1990，Vol.A21-A23，No.1-3，p362-368發(fā)表的“采用壓電諧振器的化學(xué)與生物傳感裝置”，該裝置中的傳感器件，采用壓電材料-石英晶體切片做成壓電片，在壓電片的上下兩片面上制出電極，在壓電片的上下兩片面上放置與周邊相貼合的O型密封圈并將其壓封在箱體內(nèi)，形成密封的上腔和下腔。下腔與外界隔絕。上腔中壓電片的電極上制備有探針，成為能流通并與被檢對(duì)象溶液接觸的檢測池。壓電片兩片面上的電極經(jīng)導(dǎo)線引出與箱體相聯(lián)的支架上的金屬棒形的電極接頭相聯(lián)而構(gòu)成傳感器件。使用時(shí)，臨時(shí)將傳感器件的電極接頭與壓電傳感檢測儀插接，使壓電片與壓電傳感檢測儀的振蕩電路聯(lián)接構(gòu)成壓電傳感器。這種壓電傳感器可用于化學(xué)和生物的壓電傳感，對(duì)被檢對(duì)象的粘度和表面質(zhì)量進(jìn)行測量。這種傳感器件與壓電傳感檢測儀相插接的電極接頭聯(lián)接在支架上，而支架的機(jī)械穩(wěn)定性較差，使其傳感的穩(wěn)定性也較差，從而會(huì)接影響檢測的效果。其次，這種傳感器件必須借助蠕動(dòng)泵等設(shè)備使被檢對(duì)象液體試樣在檢測池中流通才能進(jìn)行檢測，因此使壓電傳感檢測裝置的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造成本高。此外，這種傳感器件的檢測池，一次只能流通一種被檢對(duì)象液體試樣，不能實(shí)現(xiàn)對(duì)多個(gè)被檢對(duì)象進(jìn)行檢測，其檢測效率低。
鑒于此，本實(shí)用新型的目的在于提供一種能同時(shí)對(duì)多個(gè)液相對(duì)象進(jìn)行壓電傳感、穩(wěn)定性高、結(jié)構(gòu)簡單、成本低廉的壓電傳感檢測多孔板。
本實(shí)用新型采用將多個(gè)兩面有電極的壓電片集成組裝在有多個(gè)通孔的電絕緣的基板上，每一塊壓電片固定在一個(gè)通孔的底側(cè)形成一個(gè)底部密封而不泄漏液體的檢測池，在檢測池中的電極上制有探針，各壓電片的電極與電極接插頭聯(lián)接，來實(shí)現(xiàn)其目的。并進(jìn)一步采用將電極接插頭在基板的端部排列成插條式結(jié)構(gòu)，并將壓電片上的兩個(gè)電極經(jīng)基板上的印刷電路的導(dǎo)線與電極接插頭聯(lián)接，來實(shí)現(xiàn)其目的。
本實(shí)用新型的壓電傳感檢測多孔板(參見附圖)，有至少兩塊壓電片(11)和分別與各壓電片的上下片面聯(lián)接的電極(12、13)、探針(17)，有電絕緣的基板(1)，基板上有至少兩個(gè)通孔(2)，每一個(gè)通孔有一塊壓電片與基板底面聯(lián)接封閉通孔而形成一個(gè)檢測池(14)，上述探針在各檢測池中的壓電片的電極(12)上，各電極與電極接插頭(3)的電極頭聯(lián)接。
上述的電極接插頭(3)的電極頭在基板的端部排列成插條式結(jié)構(gòu)，所說的電極(12、13)呈片形，經(jīng)基板上的印刷電路的導(dǎo)線(4)與電極接插頭聯(lián)接，且各壓電片在檢測池中的電極或檢測池外的電極有共聯(lián)的電極頭。
上述的基板的底部聯(lián)接周邊有凸環(huán)(15)的蓋板(16)。
上述的壓電片(11)與基板(1)的聯(lián)接、基板與蓋板的凸環(huán)(15)的聯(lián)接為粘接。
本實(shí)用新型的上述結(jié)構(gòu)，與已有的壓電傳感器的傳感器件相比，具有如下的優(yōu)點(diǎn)和效果。
一、本實(shí)用新型的多個(gè)檢測池結(jié)構(gòu)，每一個(gè)檢測池能置入一種被檢液相對(duì)象，因此一次能同時(shí)對(duì)多個(gè)被檢液相對(duì)象進(jìn)行壓電傳感，從而能大幅度地提高壓電傳感的檢測效率。此外能避免用一個(gè)檢測池在檢測多個(gè)對(duì)象時(shí)采用人工換接檢測池或更換液體試樣所產(chǎn)生的干擾和檢測誤差。再者，檢測池的敞口式結(jié)構(gòu)，不僅使被檢對(duì)象的置入極為方便，無須采用蠕動(dòng)泵等設(shè)備將被檢對(duì)象泵入檢測池，而且操作簡便、準(zhǔn)確快速，能簡化壓電傳感檢測裝置的結(jié)構(gòu)，和降低制造成本。
二、本實(shí)用新型在基板的端部排列電極頭成為插條式的電極接插頭結(jié)構(gòu)、和印刷電路的導(dǎo)線結(jié)構(gòu)、和多個(gè)電極共接一個(gè)電極頭的結(jié)構(gòu)，使本多孔板與壓電傳感檢測儀的插接極為簡便而牢固穩(wěn)定，不僅能提高傳感檢測的穩(wěn)定性，而且使本多孔板結(jié)構(gòu)簡單、制造成本低廉。
三、本實(shí)用新型的壓電片與基板的粘接結(jié)構(gòu)，基板與蓋板的凸緣的粘接結(jié)構(gòu)，與已有傳感器件的O型圈結(jié)構(gòu)相比，具有結(jié)構(gòu)簡單、密封性好的優(yōu)點(diǎn)。
四、本實(shí)用新型由于其結(jié)構(gòu)簡單、成本低廉，因此不僅有利于批量制造，而且能成為一次性使用器件，免除了重復(fù)使用的清洗過程，從而具有簡化操作程序，保證檢測效果的優(yōu)點(diǎn)。
使用本實(shí)用新型，將電極接插頭插接在壓電傳感檢測儀上，再將多個(gè)被檢對(duì)象的液體試樣注入檢測池，然后按通常的壓電檢測程序進(jìn)行操作，即可完成壓電傳感檢測。
本實(shí)用新型適于化學(xué)、生物學(xué)、藥學(xué)、臨床醫(yī)學(xué)和環(huán)境科學(xué)等領(lǐng)域?qū)Χ鄠€(gè)被檢對(duì)象的液體試樣同時(shí)進(jìn)行壓電傳感檢測。
下面，再用實(shí)施例及其附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步地說明。
附圖的簡要說明。


圖1是本實(shí)用新型的一種壓電傳感檢測多孔板的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2是圖1的A-A剖視圖。
圖3是圖1的壓電片和電極結(jié)構(gòu)圖。
圖4是圖3的B-B剖視圖。
實(shí)施例本實(shí)用新型的一種壓電傳感檢測多孔板，如附圖所示。由基板、壓電片、探針等構(gòu)成。
上述的基板1，選用通常的電絕緣材料，如酚醛樹脂、聚氯乙烯、聚氟乙烯、有機(jī)玻璃等，制成矩形板?；迳祥_制有均勻排列分布的多個(gè)通孔2。通孔的數(shù)量和孔徑，視基板的大小尺寸確定。本實(shí)施例有排列成上下兩排的十個(gè)通孔。通孔可以是各種通常的幾何形狀，如圓形、矩形、菱形等。本實(shí)施例采用圓形的通孔。
在基板的底面上，用通常的導(dǎo)電材料如銅、銀，采用通常的鍍制方法，制出印刷電路。利用印刷電路在基板1的一端制成插條式結(jié)構(gòu)的電極接插頭3。電極接插頭上的電極頭呈平行地排列成一排。印刷電路在每一個(gè)通孔的內(nèi)外側(cè)邊緣各制出一個(gè)電極結(jié)點(diǎn)。印刷電路制出的導(dǎo)線4，對(duì)于每一個(gè)通孔有兩條，分別將通孔的兩個(gè)電極結(jié)點(diǎn)與各自的電極頭聯(lián)通。各通孔的兩條導(dǎo)線中的一條最好共與一個(gè)電極頭聯(lián)接。本實(shí)施例用通常的導(dǎo)電膠將導(dǎo)線與各通孔內(nèi)側(cè)的電板結(jié)點(diǎn)5聯(lián)通并分別各自與電極接插頭3中部的電極頭6呈一一對(duì)應(yīng)地聯(lián)接；用導(dǎo)電膠將導(dǎo)線與上排各通孔外側(cè)的電極結(jié)點(diǎn)7聯(lián)通并共與電極接插頭上邊側(cè)的電極頭8聯(lián)接；用導(dǎo)電膠將導(dǎo)線與下排各通孔外側(cè)的電極結(jié)點(diǎn)9聯(lián)通并共與電極接插頭下邊側(cè)的電極頭10聯(lián)接。
上述的壓電片11，可以采用石英晶體、壓電陶瓷、壓電薄膜、聚偏氟乙烯等壓電材料切制成片狀。壓電片的數(shù)量與基板上通孔2的數(shù)量相同。壓電片的尺寸應(yīng)大于通孔的孔徑。壓電片的形狀最好與通孔的形狀相吻合，即可以是各種通常的幾何形狀，如圓形、矩形、菱形等。本實(shí)施例采用圓形的壓電片。
在壓電片的上下片面上，用通常的方法和導(dǎo)電材料如金、銀、鋁等，制出密貼在壓電片表面的兩個(gè)片狀的電極12、13。電極的中心形狀也最好與基板上通孔的形狀相吻合，即可以是各種通常的幾何形狀，如圓形、矩形、菱形等。
用膠粘劑如環(huán)氧樹脂將壓電片11粘牢在基板1的底面上，并使每一個(gè)壓電片呈一一對(duì)應(yīng)地封閉一個(gè)通孔而形成一個(gè)不泄漏地敞口形的檢測池14。本實(shí)施例共制出十個(gè)檢測池。從而使壓電片上片面上的電極12置于檢測池14中。然后用通常方法將壓電片的兩個(gè)電極的引出端分別與通孔邊緣的兩個(gè)電極結(jié)點(diǎn)接通，從而使兩個(gè)電極經(jīng)導(dǎo)線6與電極接插頭上相應(yīng)的電極頭接通。
在基板1的底側(cè)，配有與基板大小相吻合的周邊有凸環(huán)15的蓋板16，使基板的底面與蓋板的凸環(huán)內(nèi)的板面之間形成空腔。用通常的膠粘劑如環(huán)氧樹脂，將蓋板的凸環(huán)與基板底面的周邊粘合。從而將粘結(jié)在基板底面上的壓電片11、壓電片下片面上的電極13、和印刷電路等嚴(yán)密地封裝在空腔內(nèi)。
上述的探針17，制備在上述各檢測池中的壓電片11的電極12的表面上。探針可以是通常的化學(xué)探針、或生物化學(xué)與生物探針。化學(xué)探針的材料可以選用通常的無機(jī)化合物、有機(jī)化合物、高分子化合物等。生物化學(xué)與生物探針的材料可以選用通常的蛋白質(zhì)、核酸、糖類物質(zhì)、脂類物質(zhì)、微生物、細(xì)胞等。探針的形狀根據(jù)檢測需要和探針的材料確定。探針的選用根據(jù)被檢對(duì)象確定。探針17可以在檢測前加入檢測池內(nèi)壓電片的電極12上，也可以預(yù)先固定在電極12上。制備時(shí)先用水、有機(jī)溶劑如無水乙醇或丙酮等洗凈電極表面后，采用通常的物理、化學(xué)和生物方法，如吸附法、包埋法、共價(jià)鍵合法、交聯(lián)法、自組裝法等方法將所需探針修飾固定在電極的表面。從而制得相應(yīng)的壓電傳感檢測多孔板。
例如
1、金屬離子壓電高分子傳感多孔板選用石英晶體制作壓電片。在有8個(gè)檢測池14的本實(shí)用新型多孔板的電極12的表面，分別固定不同的用4-(2-氨基丙基)嗎啡修飾固定的甲基丙烯酸甘油酯-乙烯基吡咯烷酮共聚物的探針，成為對(duì)相應(yīng)金屬離子Fe2+、Co2+、Ni2+、Cu2+、Zn2+、Cd2+、Hg2+、Pb2+的8個(gè)檢測池，制成金屬離子壓電高分子傳感多孔板。當(dāng)與壓電傳感檢測儀配接并進(jìn)行檢測，在各檢測池中加入含上述金屬離子的樣液如水樣時(shí)，因探針的高分子膜對(duì)金屬離子的選擇性吸附而引起石英晶體表面質(zhì)量的變化，由壓電片作出相應(yīng)的頻率響應(yīng)，測得的頻率變化(頻移)速度與金屬離子濃度成正比。各檢測池線性響應(yīng)范圍為1-100ppm，響應(yīng)靈敏度為10Hz/ppm，響應(yīng)時(shí)間僅數(shù)秒鐘，可在5分鐘內(nèi)一次完成對(duì)水樣中8種金屬離子的同時(shí)測定。
2、葡萄糖壓電酶傳感多孔板選用石英晶體制作壓電片。在有10個(gè)檢測池的本實(shí)用新型多孔板的9個(gè)檢測池內(nèi)的電極12的表面，用聚丙烯酰胺固定已糖激酶探針成為傳感檢測池，在另一個(gè)檢測池內(nèi)的電極表面用牛血清蛋白代替已糖激酶成為參比檢測池，從而制成葡萄糖壓電酶傳感多孔板。當(dāng)與壓電傳感檢測儀配接并進(jìn)行檢測，在各檢測池中加入含的樣液時(shí)，因探針的酶促反應(yīng)而引起石英晶體表面質(zhì)量的變化，由壓電片作出相應(yīng)的頻率響應(yīng)，測得的頻率頻移值與葡萄糖濃度成正比。各檢測池線性響應(yīng)范圍為1-10mM，與正常人血液中葡萄糖濃度(約7mM)相近，響應(yīng)靈敏度為150Hz/mM，響應(yīng)時(shí)間僅數(shù)秒鐘，可在5分鐘內(nèi)一次完成對(duì)9個(gè)血樣的同時(shí)測定。
3、乙肝兩對(duì)半壓電免疫傳感多孔板選用石英晶體制作壓電片。在有5個(gè)檢測池的本實(shí)用新型多孔板的電極12的表面，用蛋白A將對(duì)應(yīng)乙型肝炎病毒的5種抗原和抗體(“兩對(duì)半”)一乙肝表面抗原(HBsAg)、乙肝核心抗原(HBsAg)、乙肝e抗原、抗HBs抗體、抗HBc抗體探針分別固定在各電極的表面，構(gòu)制成乙肝兩對(duì)半壓電免疫傳感多孔板。當(dāng)與壓電傳感檢測儀配接并進(jìn)行檢測，在各檢測池中加入含乙肝病毒的血樣時(shí)，因抗體—抗原結(jié)合反應(yīng)而引起石英晶體表面質(zhì)量的變化，由壓電片作出相應(yīng)的頻率響應(yīng)，測得的頻率頻移值與相應(yīng)抗體/抗原濃度成正比。檢則池最低檢出量為100ng/mL，與ELISA相當(dāng)?？稍?0分鐘內(nèi)一次完成對(duì)血樣中5種乙肝病毒抗原/抗體的同時(shí)測定。
4、皰疹病毒壓電基因傳感多孔板選用石英晶體制作壓電片。在有6個(gè)檢測池的本實(shí)用新型多孔板的電極12的表面，將對(duì)應(yīng)6種常見皰疹病毒-單純皰疹病毒HSV-1、單純皰疹病毒HSV-2、VZV、CMV、EBV和入皰疹病毒HHV-6的各核酸探針分別固定在各電極表面，構(gòu)制成皰疹病毒壓電基因傳感多孔板。當(dāng)與壓電傳感檢測儀配接并進(jìn)行檢測，在各檢測池中加入含皰疹病毒的DNA片段時(shí)，因核酸探針與靶基因的雜交反應(yīng)而引起石英晶體表面質(zhì)量的變化，由壓電片作出相應(yīng)的頻率響應(yīng)，測得的頻率頻移值與相應(yīng)靶基因濃度成正比。檢測池最低檢出量為10ng/mL，與同位素標(biāo)記法相當(dāng)?？稍?0分鐘內(nèi)一次完成對(duì)上述6種皰疹病毒靶基因的同時(shí)測定。
5、壓電分子生物傳感多孔板選用石英晶體制作壓電片。在有8個(gè)檢測池的本實(shí)用新型多孔板的電極12的表面，將分別對(duì)應(yīng)核桿菌、淋球菌、鉤端螺旋體、梅毒螺旋體、解脲支原體、沙眼支原體、乳頭瘤病毒和巨細(xì)胞病毒的各核酸探針分別固定在各電極表面，構(gòu)制成壓電分子生物傳感多孔板。當(dāng)與壓電傳感檢測儀配接并進(jìn)行檢測，在各檢測池中加入含各種細(xì)菌、螺旋體、支原體和病毒的DNA片段時(shí)，因核酸探針與靶基因的雜交反應(yīng)而引起石英晶體表面質(zhì)量的變化，由壓電片作出相應(yīng)的頻率響應(yīng)，測得的頻率頻移值與相應(yīng)靶基因濃度成正比。檢測池最低檢出量為10mg/mL，與同位素標(biāo)記法相當(dāng)?？稍?0分鐘內(nèi)一次完成對(duì)上述8種靶基因的同時(shí)測定。
權(quán)利要求1.壓電傳感檢測多孔板，有至少兩塊壓電片(11)和分別與各壓電片的上下片面聯(lián)接的電極(12、13)、探針(17)，其特征在于有電絕緣的基板(1)，基板上有至少兩個(gè)通孔(2)，每一個(gè)通孔有一塊壓電片與基板底面聯(lián)接封閉通孔而形成一個(gè)檢測池(14)，上述探針在各檢測池中的壓電片的電極(12)上，各電極與電極接插頭(3)的電極頭聯(lián)接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的壓電傳感檢測多孔板，其特征在于所說的電極接插頭(3)的各電極頭在基板的端部排列成插條式結(jié)構(gòu)，所說的電極(12、13)呈片形，經(jīng)基板上的印刷電路的導(dǎo)線(4)與電極接插頭聯(lián)接，且各壓電片在檢測池中的電極或檢測池外的電極有共聯(lián)的電極頭。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的壓電傳感檢測多孔板，其特征在于所說的基板的底部聯(lián)接周邊有凸環(huán)(15)的蓋板(16)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的壓電傳感檢測多孔板，其特征在于所說的壓電片(11)與基板(1)的聯(lián)接、基板與蓋板的凸環(huán)(15)的聯(lián)接為粘接。
專利摘要本實(shí)用新型涉及壓電傳感檢測裝置的傳感器件。旨在解決已有傳感器件不能同時(shí)對(duì)多個(gè)液體試樣作壓電傳感、且穩(wěn)定性差等問題。本多孔板,有至少兩塊壓電片11及其上下片面上的電極、有電絕緣的基板1,基板上有至少兩個(gè)通孔2,每一個(gè)通孔有一塊壓電片與基板底面聯(lián)接封閉通孔而形成一個(gè)檢測池14,檢測池中的壓電片的電極12上有探針17,各電極與電極接插頭3的電極頭聯(lián)接。用于化學(xué)、生物學(xué)、藥學(xué)、臨床醫(yī)學(xué)和環(huán)境科學(xué)等領(lǐng)域的壓電傳感檢測。
文檔編號(hào)G01N27/30GK2404120SQ99241239
公開日2000年11月1日 申請(qǐng)日期1999年9月30日 優(yōu)先權(quán)日1999年9月30日
發(fā)明者莫志宏 申請(qǐng)人:重慶大學(xué)