一種實(shí)現(xiàn)溶液中待測(cè)物聚集的控制和檢測(cè)的方法及裝置的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明實(shí)施例公開了一種實(shí)現(xiàn)待測(cè)物聚集的方法，其特征在于，應(yīng)用于包括壓電諧振器件的系統(tǒng)中，該方法包括：A、設(shè)置一作用于所述溶液以形成流體力學(xué)駐點(diǎn)的壓電諧振器；B、通過控制所述壓電諧振器件的電控參數(shù)，以使所述溶液于一位置形成所述流體力學(xué)駐點(diǎn)，所述待測(cè)物于該駐點(diǎn)處聚集。由上，本發(fā)明克服了現(xiàn)有技術(shù)中由于溶液中的質(zhì)量傳輸限制以及物質(zhì)間相互作用中的親和力限制造成的檢測(cè)不靈敏的缺陷，有利于實(shí)現(xiàn)對(duì)待測(cè)物的高靈敏度檢測(cè)。
【專利說(shuō)明】
一種實(shí)現(xiàn)溶液中待測(cè)物聚集的控制和檢測(cè)的方法及裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及生物傳感器領(lǐng)域，特別是指一種實(shí)現(xiàn)溶液中待測(cè)物聚集的控制和檢測(cè)的方法及裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著科學(xué)技術(shù)不斷向微觀尺度的發(fā)展，實(shí)現(xiàn)對(duì)生物分子的相互作用的監(jiān)測(cè)在醫(yī)療診斷、藥物研發(fā)、環(huán)境監(jiān)測(cè)等領(lǐng)域起著至關(guān)重要的作用。當(dāng)前，對(duì)極低濃度下的微量樣品實(shí)現(xiàn)高靈敏度、快速地檢測(cè)已成為相關(guān)領(lǐng)域的發(fā)展趨勢(shì)。因此，人們陸續(xù)研發(fā)出各種基于新穎的傳感機(jī)理的微納器件，比如納米線傳感器和微納機(jī)電傳感器等。由于這些器件體積微小，消耗樣品量少，另外其表體比很高，在傳感過程中具有很高的信噪比，這對(duì)低濃度及微量樣本檢測(cè)具有十分重要的作用。
[0003]然而盡管基于不同傳感機(jī)理的傳感器件層出不窮，但是在液體傳感中依舊存在兩個(gè)不可忽視的限制:質(zhì)量傳輸限制以及物質(zhì)間相互作用中的親和力限制。在幾乎所有的基于固液界面的傳感中，待測(cè)物需要從溶液中運(yùn)動(dòng)到傳感界面后才能與已經(jīng)修飾在界面上作為探針的物質(zhì)結(jié)合。在溶液中，這一過程中的動(dòng)力學(xué)速度受限于待測(cè)物在溶液中的對(duì)流以及擴(kuò)散能力，也就是所謂的質(zhì)量傳輸限制;而在界面上，這一過程中的動(dòng)力學(xué)速度受限于待測(cè)物與界面上探針物質(zhì)的結(jié)合能力，也就是所謂的親和力限制，由于存在上述兩種限制，極大的降低了對(duì)低濃度下的待測(cè)物檢測(cè)的靈敏度。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]有鑒于此，本發(fā)明的主要目的在于提供了一種實(shí)現(xiàn)溶液中待測(cè)物聚集的控制和檢測(cè)的方法及裝置，為克服現(xiàn)有技術(shù)中由于溶液中的質(zhì)量傳輸限制以及物質(zhì)間相互作用中的親和力限制造成的檢測(cè)不靈敏的缺陷，通過設(shè)置一壓電諧振器，并通過控制所述壓電諧振器件的電控參數(shù)，以使所述溶液于一位置形成所述流體力學(xué)駐點(diǎn)，所述待測(cè)物于該駐點(diǎn)處聚集，有利于實(shí)現(xiàn)對(duì)待測(cè)物的高靈敏度檢測(cè)。
[0005]本發(fā)明提供一種實(shí)現(xiàn)溶液中待測(cè)物聚集的控制方法，包括:
[0006]A、設(shè)置一作用于所述溶液以形成流體力學(xué)駐點(diǎn)的諧振器件；
[0007]B、通過控制所述諧振器件的電控參數(shù)，以使所述溶液于至少一位置形成所述流體力學(xué)駐點(diǎn)，所述待測(cè)物向該駐點(diǎn)聚集形成聚集區(qū)。
[0008]由上，通過設(shè)置于溶液中一諧振器件并控制該諧振器件的電控參數(shù)，以克服現(xiàn)有技術(shù)中由于溶液中的質(zhì)量傳輸限制以及物質(zhì)間相互作用中的親和力限制，使得該溶液中的待測(cè)物于駐點(diǎn)處聚集，有利于對(duì)溶液中的低濃度的待測(cè)物進(jìn)行檢測(cè)。
[0009]本發(fā)明還提供一種實(shí)現(xiàn)溶液中待測(cè)物的檢測(cè)方法，包括:
[0010]A、設(shè)置一作用于所述溶液以形成流體力學(xué)駐點(diǎn)的諧振器件；
[0011]B、通過控制所述諧振器件的電控參數(shù)，以使所述溶液于至少一位置形成所述流體力學(xué)駐點(diǎn)，所述待測(cè)物向該駐點(diǎn)聚集形成聚集區(qū)；
[0012]C、于所述聚集區(qū)位置對(duì)所述待測(cè)物進(jìn)行檢測(cè)。
[0013]由上，通過設(shè)置于溶液中一諧振器件并控制該諧振器件的電控參數(shù)，以克服現(xiàn)有技術(shù)中由于溶液中的質(zhì)量傳輸限制以及物質(zhì)間相互作用中的親和力限制，使得該溶液中的待測(cè)物于駐點(diǎn)處聚集，并進(jìn)一步對(duì)聚集后的待測(cè)物進(jìn)行檢測(cè)，提高了對(duì)低濃度的待測(cè)物的檢測(cè)濃度。
[0014]優(yōu)選地，步驟B和C之間還包括:通過確定出所述流體力學(xué)駐點(diǎn)位置來(lái)確定出聚集區(qū)位置的步驟。
[0015]由上，對(duì)駐點(diǎn)位置的確定有利于快速且有效的檢測(cè)待測(cè)物。
[0016]優(yōu)選地，所述確定出所述流體力學(xué)駐點(diǎn)位置的步驟包括:
[0017]對(duì)所述諧振器件周圍溶液通過顯微鏡方法、全息攝影方法、共聚焦顯微方法、粒子追蹤方法、或激光-超聲旋渦測(cè)量方法觀測(cè)確定出所述流體力學(xué)駐點(diǎn)位置。
[0018]優(yōu)選地，所述方法還包括:
[0019]預(yù)先設(shè)置對(duì)所述待測(cè)物進(jìn)行檢測(cè)的預(yù)期聚集區(qū)位置；
[0020]控制所述諧振器件的電控參數(shù)，使形成的所述流體力學(xué)駐點(diǎn)位置匹配所述預(yù)期聚集區(qū)位置對(duì)應(yīng)的預(yù)期駐點(diǎn)位置。
[0021]由上，通過控制諧振器件的電控參數(shù)，控制駐點(diǎn)的位置，有利于快速且有效的檢測(cè)待測(cè)物。
[0022]優(yōu)選地，步驟B通過至少以下參數(shù)之一控制所述形成聚集區(qū)的位置和/或大小:
[0023]所述諧振器件尺寸、所述電控參數(shù)中的諧振頻率、施加功率、品質(zhì)因數(shù)、所述溶液的邊界、體積。
[0024]由上，通過多種參數(shù)控制，有利于更好地控制聚集區(qū)的位置和/或大小。
[0025]優(yōu)選地，步驟B通過至少以下參數(shù)之一控制所述待測(cè)物向該駐點(diǎn)聚集形成聚集區(qū)的聚集效率和/或濃度:
[0026]所述電控參數(shù)中的諧振頻率、施加功率、品質(zhì)因數(shù)。
[0027]優(yōu)選地，所述溶液中待測(cè)物包括但不限于至少以下之一:生物化學(xué)分子、蛋白、細(xì)胞組織或微納米小球、磁珠。
[0028]本發(fā)明還一種實(shí)現(xiàn)溶液中待測(cè)物檢測(cè)的裝置，包括:
[0029]諧振器件，與諧振器件電連接的電控部件，所述電控部件用于通過控制所述諧振器件的電控參數(shù)，以使所述溶液于至少一位置形成流體力學(xué)駐點(diǎn)，所述待測(cè)物向該駐點(diǎn)聚集形成聚集區(qū)；
[0030]待測(cè)物檢測(cè)部件，用于檢測(cè)所述聚集區(qū)的待測(cè)物。
[0031]由上，通過控制上述諧振器件的電控參數(shù)，以克服現(xiàn)有技術(shù)中由于溶液中的質(zhì)量傳輸限制以及物質(zhì)間相互作用中的親和力限制，使得該溶液中的待測(cè)物于駐點(diǎn)處聚集，使得該溶液中的待測(cè)物于駐點(diǎn)處聚集，并進(jìn)一步對(duì)聚集后的待測(cè)物進(jìn)行檢測(cè)，提高了對(duì)低濃度的待測(cè)物的檢測(cè)濃度。
[0032]優(yōu)選地，所述裝置還包括:用于觀測(cè)和/或檢測(cè)所產(chǎn)生的流體力學(xué)駐點(diǎn)的駐點(diǎn)檢測(cè)部件。
[0033]由上，通過駐點(diǎn)檢測(cè)部件檢測(cè)駐點(diǎn)位置，從而確定待測(cè)物聚集的聚集區(qū)域，便于檢測(cè)部件位置的設(shè)置。
[0034]優(yōu)選地，所述待測(cè)物檢測(cè)部件所檢測(cè)區(qū)域預(yù)先設(shè)定；
[0035]所述電控部件還根據(jù)所述檢測(cè)部件觀測(cè)/檢測(cè)到的駐點(diǎn)調(diào)整電控參數(shù)，以使所形成的駐點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的聚集區(qū)匹配所述待測(cè)物檢測(cè)部件所檢測(cè)區(qū)域。
[0036]由上，通過電控參數(shù)的調(diào)整，有利于保證檢測(cè)部件與駐點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的聚集區(qū)匹配，有利于保證檢測(cè)準(zhǔn)確而有效。
[0037]優(yōu)選地，所述待測(cè)物檢測(cè)部件包括至少以下之一:
[0038]聲表面波傳感器、體聲波傳感器、晶體微天平傳感器、熒光光譜傳感器、生物膜干涉技術(shù)傳感器、拉曼光譜傳感器、紅外光譜傳感器、表面等離子共振技術(shù)傳感器、酶聯(lián)免疫傳感器、場(chǎng)效應(yīng)管傳感器、電化學(xué)傳感器、碳納米管場(chǎng)效應(yīng)傳感器、半導(dǎo)體納米線場(chǎng)效應(yīng)傳感器、石墨烯場(chǎng)效應(yīng)傳感器、二硫化鉬場(chǎng)效應(yīng)傳感器、黑磷場(chǎng)效應(yīng)傳感器、阻抗傳感器、電阻型傳感器、懸臂梁傳感器、巨磁阻傳感器、等溫滴定量熱儀器。
[0039]由上可以看出，本發(fā)明提供了一種實(shí)現(xiàn)溶液中待測(cè)物聚集的控制和檢測(cè)的方法及裝置，通過設(shè)置一壓電諧振器，并通過控制所述壓電諧振器件的電控參數(shù)，以使所述溶液于一位置形成所述流體力學(xué)駐點(diǎn)，所述待測(cè)物于該駐點(diǎn)處聚集，并進(jìn)一步對(duì)待測(cè)物進(jìn)行檢測(cè)，克服了現(xiàn)有技術(shù)中由于溶液中的質(zhì)量傳輸限制以及物質(zhì)間相互作用中的親和力限制造成的檢測(cè)不靈敏的缺陷，實(shí)現(xiàn)了對(duì)待測(cè)物的高靈敏度檢測(cè)。
【附圖說(shuō)明】
[0040]為了更清楚地說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作一簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)性的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0041]圖1為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種實(shí)現(xiàn)溶液中待測(cè)物聚集的控制方法流程示意圖；
[0042]圖2為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種實(shí)現(xiàn)溶液中待測(cè)物的檢測(cè)方法結(jié)構(gòu)示意圖；
[0043]圖3為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種壓電諧振器件對(duì)待測(cè)物濃度的影響分析的示意圖；
[0044]圖4為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種對(duì)人免疫球蛋白進(jìn)行聚集和檢測(cè)的示意圖；
[0045]圖5為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種對(duì)前列腺特異性抗原進(jìn)行聚集和檢測(cè)的示意圖；
[0046]圖6為本發(fā)明實(shí)施例提供的第一種壓電諧振器件的剖視圖的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0047]圖7為本發(fā)明實(shí)施例提供的第一種壓電諧振器件的俯視圖的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0048]圖8為本發(fā)明實(shí)施例提供的第二種壓電諧振器件的剖視圖的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0049]圖9為本發(fā)明實(shí)施例提供的第二種壓電諧振器件的俯視圖的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0050]圖10為本發(fā)明實(shí)施例提供的第三種壓電諧振器件的剖視圖的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0051]圖11為本發(fā)明實(shí)施例提供的第三種壓電諧振器件的俯視圖的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0052]圖12為本發(fā)明實(shí)施例提供的壓電諧振器件在溶液中實(shí)現(xiàn)待測(cè)物聚集的結(jié)構(gòu)剖視圖的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0053]為使本發(fā)明實(shí)施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。基于本發(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的區(qū)間。
[0054]為克服現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷，本發(fā)明提供了一種實(shí)現(xiàn)溶液中待測(cè)物聚集的控制和檢測(cè)的方法及裝置，通過設(shè)置一壓電諧振器，并通過控制所述壓電諧振器件的電控參數(shù)，以使所述溶液于一位置形成流體力學(xué)駐點(diǎn)，所述待測(cè)物于該駐點(diǎn)處聚集，并進(jìn)一步在該駐點(diǎn)處對(duì)待測(cè)物進(jìn)行檢測(cè)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)待測(cè)物的高靈敏度檢測(cè)。
[0055]實(shí)施例一
[0056]如圖1所示，為本發(fā)明該實(shí)施例中提供的一種實(shí)現(xiàn)溶液中待測(cè)物聚集的控制方法的流程示意圖，所述方法具體如下:
[0057]SlOl，設(shè)置一作用于所述溶液以形成流體力學(xué)駐點(diǎn)的壓電諧振器。
[0058]具體的，為了提高對(duì)待測(cè)物的聚集效果，首先需要根據(jù)所述溶液的體積及邊界，設(shè)置一相應(yīng)尺寸和\或位置的作用于所述溶液以形成流體力學(xué)駐點(diǎn)的壓電諧振器。
[0059]S102，通過控制所述壓電諧振器件的電控參數(shù)，以使所述溶液于一位置形成所述流體力學(xué)駐點(diǎn)，所述待測(cè)物于該駐點(diǎn)處聚集。
[0060]通過控制所述壓電諧振器件的電控參數(shù)，以控制所述待測(cè)物于該駐點(diǎn)處聚集的效率和所述待測(cè)物于該駐點(diǎn)處聚集的濃度。其中，所述電控參數(shù)至少包括但不限于以下其一:諧振頻率、施加功率、品質(zhì)因數(shù)。通過控制所述諧振器件尺寸、所述電控參數(shù)中的諧振頻率、施加功率、品質(zhì)因數(shù)、所述溶液的邊界、體積，以控制所述待測(cè)物于該駐點(diǎn)處聚集的聚集區(qū)域的位置、大小和形狀。其中，聚集區(qū)域既可以在壓電諧振器件的中央，也可以在壓電諧振器件的邊緣或者其他位置;聚集區(qū)域的形狀既可以是球形，也可以是橢球形或者其他三維結(jié)構(gòu)。
[0061]其中，所述待測(cè)物包括但不限于以下其一:生物化學(xué)分子、蛋白、細(xì)胞組織或微納米小球、磁珠。
[0062]其中，所述電控參數(shù)至少包括但不限于以下其一:諧振頻率、施加功率、品質(zhì)因數(shù)。
[0063]實(shí)施例二
[0064]基于與上述實(shí)現(xiàn)溶液中待測(cè)物聚集的方法同樣的發(fā)明實(shí)施例構(gòu)思，本發(fā)明實(shí)施例中還提供了一種實(shí)現(xiàn)溶液中待測(cè)物的檢測(cè)方法，如圖2所示，為所述檢測(cè)方法的流程示意圖，所述方法具體如下:
[0065]S201，設(shè)置一作用于所述溶液以形成流體力學(xué)駐點(diǎn)的壓電諧振器。
[0066]具體的，根據(jù)所述溶液的體積及邊界，設(shè)置一相應(yīng)尺寸和\或位置的作用于所述溶液以形成流體力學(xué)駐點(diǎn)的壓電諧振器。
[0067]S202，通過控制所述壓電諧振器件的電控參數(shù)，以使所述溶液于一位置形成所述流體力學(xué)駐點(diǎn)，所述待測(cè)分子于該駐點(diǎn)處聚集。
[0068]通過控制所述壓電諧振器件的電控參數(shù)，以控制所述待測(cè)物于該駐點(diǎn)處聚集的效率和所述待測(cè)物于該駐點(diǎn)處聚集的濃度。其中，所述電控參數(shù)至少包括但不限于以下其一:諧振頻率、施加功率、品質(zhì)因數(shù)。
[0069]預(yù)先設(shè)置對(duì)所述待測(cè)物進(jìn)行檢測(cè)的預(yù)期聚集區(qū)位置;控制所述諧振器件的電控參數(shù)，使形成的所述流體力學(xué)駐點(diǎn)位置匹配所述預(yù)期聚集區(qū)位置對(duì)應(yīng)的預(yù)期駐點(diǎn)位置。
[0070]其中，所述駐點(diǎn)聚集區(qū)域的三維外貿(mào)可通過全息攝影、共聚焦顯微技術(shù)等手段可以準(zhǔn)確測(cè)量到。
[0071]通過控制所述壓電諧振器件尺寸、所述電控參數(shù)中的諧振頻率、施加功率、品質(zhì)因數(shù)、所述溶液的邊界、體積，以控制所述待測(cè)物于該駐點(diǎn)處聚集的聚集區(qū)域的位置、大小和形狀。
[0072]聚集區(qū)域既可以在壓電諧振器件的中央，也可以在壓電諧振器件的邊緣或者其他位置;聚集區(qū)域的形狀既可以是球形，也可以是橢球形或者其他三維結(jié)構(gòu)。
[0073]其中，所述待測(cè)物包括但不限于以下其一:生物化學(xué)分子、細(xì)胞組織或微納米小球。所述待測(cè)物包括但不限于以下其一:生物化學(xué)分子、細(xì)胞組織或微納米小球。
[0074]S203，于所述流體力學(xué)駐點(diǎn)處檢測(cè)所述待測(cè)物。
[0075]具體的，作為聚集器的壓電諧振器件同時(shí)也可以作為傳感器檢測(cè)溶液中的物質(zhì)間相互作用。即通過壓電諧振器件對(duì)聚集后的待測(cè)物進(jìn)行檢測(cè)。
[0076]為了能夠進(jìn)一步降低檢測(cè)系統(tǒng)的檢測(cè)極限，優(yōu)化檢測(cè)系統(tǒng)的性能，可以將壓電諧振器件作為聚集器，并與其它基于聲、光、電、磁、熱等原理的傳感器結(jié)合，即通過傳感器對(duì)聚集后的待測(cè)物進(jìn)行檢測(cè)。
[0077]其中，所述傳感器包括但不限于以下其一:聲表面波傳感器、體聲波傳感器、晶體微天平傳感器、熒光光譜傳感器、生物膜干涉技術(shù)傳感器、拉曼光譜傳感器、紅外光譜傳感器、表面等離子共振技術(shù)傳感器、酶聯(lián)免疫傳感器、場(chǎng)效應(yīng)管傳感器、電化學(xué)傳感器、碳納米管場(chǎng)效應(yīng)傳感器、半導(dǎo)體納米線場(chǎng)效應(yīng)傳感器、石墨烯場(chǎng)效應(yīng)傳感器、二硫化鉬場(chǎng)效應(yīng)傳感器、黑磷場(chǎng)效應(yīng)傳感器、阻抗傳感器、電阻型傳感器、懸臂梁傳感器、巨磁阻傳感器、等溫滴定量熱儀器。
[0078]實(shí)施例三
[0079]基于與上述實(shí)現(xiàn)溶液中待測(cè)物聚集的控制和檢測(cè)的方法同樣的發(fā)明實(shí)施例構(gòu)思，本發(fā)明實(shí)施例中還提供了一種實(shí)現(xiàn)溶液中待測(cè)物檢測(cè)的設(shè)備，所述設(shè)備包括:
[0080]諧振器件，與諧振器件電連接的電控部件，所述電控部件用于通過控制所述諧振器件的電控參數(shù)，以使所述溶液于至少一位置形成流體力學(xué)駐點(diǎn)，所述待測(cè)物向該駐點(diǎn)聚集形成聚集區(qū)；
[0081]待測(cè)物檢測(cè)部件，用于檢測(cè)所述聚集區(qū)的待測(cè)物。
[0082]駐點(diǎn)檢測(cè)部件，用于觀測(cè)和/或檢測(cè)所產(chǎn)生的流體力學(xué)駐點(diǎn)的位置、大小和形狀。
[0083]其中，所述待測(cè)物檢測(cè)部件所檢測(cè)區(qū)域預(yù)先設(shè)定;所述電控部件還根據(jù)所述檢測(cè)部件觀測(cè)/檢測(cè)到的駐點(diǎn)調(diào)整電控參數(shù)，以使所形成的駐點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的聚集區(qū)匹配所述待測(cè)物檢測(cè)部件所檢測(cè)區(qū)域。
[0084]所述待測(cè)物檢測(cè)部件包括至少以下之一:
[0085]聲表面波傳感器、體聲波傳感器、晶體微天平傳感器、熒光光譜傳感器、生物膜干涉技術(shù)傳感器、拉曼光譜傳感器、紅外光譜傳感器、表面等離子共振技術(shù)傳感器、酶聯(lián)免疫傳感器、場(chǎng)效應(yīng)管傳感器、電化學(xué)傳感器、碳納米管場(chǎng)效應(yīng)傳感器、半導(dǎo)體納米線場(chǎng)效應(yīng)傳感器、石墨烯場(chǎng)效應(yīng)傳感器、二硫化鉬場(chǎng)效應(yīng)傳感器、黑磷場(chǎng)效應(yīng)傳感器、阻抗傳感器、電阻型傳感器、懸臂梁傳感器、巨磁阻傳感器、等溫滴定量熱儀器。
[0086]其中，所述諧振器件、所述待測(cè)物檢測(cè)部件、所述駐點(diǎn)檢測(cè)部件可以各自獨(dú)立設(shè)置或裝配為一個(gè)整體。
[0087]其中，如圖3-5所示為本發(fā)明的實(shí)驗(yàn)效果圖。
[0088]如圖3所不，為MPR(micro_fabricatedpiezoelectric resonator，壓電諧振器件)對(duì)待測(cè)物濃度的影響分析。其中，由圖3中的a、c可以看出使用壓電諧振器件后，隨著時(shí)間的變化，聚集區(qū)域待測(cè)物的濃度逐漸升高。由圖3中的c、d可以看出使用壓電諧振器件后，隨著時(shí)間的變化，待測(cè)物聚集區(qū)域的面積和高度逐漸增大。圖3中的b為測(cè)量壓電諧振器件對(duì)待測(cè)物濃度的影響的裝置原理圖。圖3中的f顯示了三維流場(chǎng)結(jié)構(gòu)。
[0089]如圖4所示，為對(duì)人IgG(Immunoglobulin G，免疫球蛋白)進(jìn)行聚集和檢測(cè)的示意圖。其中，圖4中的a示出了壓電諧振器件表面的功能化進(jìn)程。即，壓電諧振器件對(duì)待測(cè)物聚集的促進(jìn)作用的示意圖。圖4中的(b)-(d)示出了通過設(shè)置壓電諧振器件的不同的功率和品質(zhì)因數(shù)，得到的液體中人免疫球蛋白聚集后的熒光圖像和強(qiáng)度。由該圖可以看出，不同的功率和品質(zhì)因數(shù)對(duì)人免疫球蛋白聚集的效果的影響不同，且隨著時(shí)間的增長(zhǎng)聚集的效果越好。圖4中的(e)-(f)示出了液體中不同濃度的人免疫球蛋白的熒光圖像和強(qiáng)度。圖4中的(g)-(h)示出了經(jīng)過緩沖液沖洗和干燥后的不同濃度的人免疫球蛋白的熒光圖像和強(qiáng)度。[°09°] 如圖5所示，為使用壓電諧振器件和傳感器對(duì)PSA(prostate specific antigen,前列腺特異性抗原)的測(cè)量。其中圖5中的a為使用壓電諧振器件驅(qū)動(dòng)PSA聚集以及進(jìn)一步使用傳感器對(duì)聚集后的PSA測(cè)量的示意圖。圖5中的(b)表示對(duì)PSA的熱動(dòng)力學(xué)測(cè)量，由其可以看出使用壓電諧振器件后明顯的增強(qiáng)了PSA與探針的結(jié)合。圖4中的(c)示出了結(jié)合增強(qiáng)因子對(duì)不同的濃度PSA與探針的結(jié)合的影響。圖4中的(d)示出實(shí)驗(yàn)傳感器響應(yīng)顯示的使用壓電諧振器件后的增強(qiáng)結(jié)合動(dòng)力學(xué)的曲線，由該圖可以看出，使用壓電諧振器件后1.2min左右后，結(jié)合效果趨于穩(wěn)定，可以選擇在此時(shí)進(jìn)行測(cè)量。
[0091]為了進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案，本發(fā)明提供了如下壓電諧振器件的結(jié)構(gòu)和工作原理。
[0092]圖6為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的壓電諧振器件的剖視圖。此壓電諧振器件具有三明治結(jié)構(gòu)，其中上下兩層為由電極I和電極2構(gòu)成的叉指電極，中間層為壓電層。電極I與電極2的個(gè)數(shù)為但不限于6對(duì)。其中作為電極I和電極2的材料可以為鉬或者其他導(dǎo)體材料，作為壓電層的材料可以為氮化鋁或者其他壓電材料。
[0093]圖7為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的第一種壓電諧振器件的俯視圖。在此具體實(shí)施方案中，電極I和電極2具有相互平行的結(jié)構(gòu)，但是不限于相互平行的結(jié)構(gòu)，任何能夠使此壓電諧振器工作并且在液體中形成流體力學(xué)駐點(diǎn)的結(jié)構(gòu)均在發(fā)明保護(hù)范圍之內(nèi)。
[0094]圖8為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的第二種壓電諧振器件的剖視圖。此壓電諧振器件具有三明治結(jié)構(gòu)，其中上下兩層由電極I和電極2構(gòu)成，中間層為壓電層。作為電極I和電極2的材料可以為鉬或者其他導(dǎo)體材料，作為壓電層的材料可以為氮化鋁或者其他壓電材料。
[0095]圖9為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的第二種壓電諧振器件的俯視圖。在此具體實(shí)施方案中，壓電層材料和電極I以及電極2屬于但不限于正五邊形結(jié)構(gòu)，任何能夠使此壓電諧振器工作并且在液體中形成流體力學(xué)駐點(diǎn)的結(jié)構(gòu)均在發(fā)明保護(hù)范圍之內(nèi)。
[0096]圖10為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的第三種壓電諧振器件的剖視圖。此微納壓電諧振器件具有兩層結(jié)構(gòu)，包括由電極I和電極2構(gòu)成的叉指電極以及壓電材料構(gòu)成的壓電層。電極I與電極2的個(gè)數(shù)為但不限于3對(duì)。作為電極I和電極2的材料可以為鉬或者其他導(dǎo)體材料，作為壓電層的材料可以為氮化鋁或者其他壓電材料。
[0097]圖11為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的第三種壓電諧振器件的俯視圖。在此具體實(shí)施方案中，電極I和電極2具有相互平行的結(jié)構(gòu)，但是不限于相互平行的結(jié)構(gòu)，任何能夠使此壓電諧振器工作并且在液體中形成流體力學(xué)駐點(diǎn)的結(jié)構(gòu)均在發(fā)明保護(hù)范圍之內(nèi)。
[0098]以上所述的三種壓電諧振器，并不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明保護(hù)范圍的限制。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該明白的是，取決于設(shè)計(jì)要求和其他因素，可以發(fā)生各種各樣的修改、組合、子組合和替代。任何在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明保護(hù)范圍之內(nèi)。
[0099]其原理為，當(dāng)壓電諧振器件工作在諧振頻率附近時(shí)，其壓電層會(huì)產(chǎn)生納米級(jí)別的振動(dòng)，進(jìn)而在溶液中產(chǎn)生聲流效應(yīng)以及流體力學(xué)的駐點(diǎn)，同時(shí)，施加的功率越大，壓電層的振動(dòng)越明顯，待測(cè)物的聚集效率也就越高。流體力學(xué)駐點(diǎn)的位置、大小和高度與壓電層納米振動(dòng)導(dǎo)致的流場(chǎng)有關(guān)，并且通過全息攝影、共聚焦顯微技術(shù)等手段可以準(zhǔn)確測(cè)量聚集區(qū)的三維形貌。
[0100]圖12為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的壓電諧振器件在溶液中實(shí)現(xiàn)待測(cè)物聚集的結(jié)構(gòu)剖視圖。通過在電極I和電極2上施加固定頻率的交流電壓，壓電材料會(huì)產(chǎn)生納米尺度的振動(dòng)。此振動(dòng)在溶液中會(huì)促進(jìn)流體的運(yùn)動(dòng)，在流體中形成渦旋，最終形成流體力學(xué)駐點(diǎn)，此流體力學(xué)駐點(diǎn)位于壓電諧振器件附近的位置，而待測(cè)物則會(huì)在此流體力學(xué)駐點(diǎn)附近聚集，形成聚集區(qū)。流體的運(yùn)動(dòng)加速了待測(cè)物向位于聚集區(qū)域的傳感器傳感界面的對(duì)流與擴(kuò)散，因而打破了質(zhì)量傳輸限制；同時(shí)，在聚集區(qū)，待測(cè)物的濃度局部升高，促進(jìn)了待測(cè)物更多地與修飾在傳感器的傳感界面的探針物質(zhì)的結(jié)合，因而打破了物質(zhì)間相互作用中的親和力限制。在此，需要強(qiáng)調(diào)的是本發(fā)明中不受限于本【具體實(shí)施方式】中的傳感器與壓電諧振器件結(jié)合時(shí)的相對(duì)位置，任何將任何壓電諧振器件與任何傳感器或者其他器件以任何方式以及位置結(jié)合起來(lái)的，都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。聚集區(qū)域的位置為但不受限于壓電諧振器件附近，聚集區(qū)域的空間結(jié)構(gòu)為但不受限于橢球形。同時(shí)由于壓電諧振器件本身可以作為傳感器，因此微納壓電諧振器件本身可以同時(shí)作為聚集器和傳感器使用。
[0101]上述【具體實(shí)施方式】，并不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明保護(hù)范圍的限制。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該明白的是，取決于設(shè)計(jì)要求和其他因素，可以發(fā)生各種各樣的修改、組合、子組合和替代。任何在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種實(shí)現(xiàn)溶液中待測(cè)物聚集的控制方法，其特征在于，包括: A、設(shè)置一作用于所述溶液以形成流體力學(xué)駐點(diǎn)的諧振器件； B、通過控制所述諧振器件的電控參數(shù)，以使所述溶液于至少一位置形成所述流體力學(xué)駐點(diǎn)，所述待測(cè)物向該駐點(diǎn)聚集形成聚集區(qū)。2.一種實(shí)現(xiàn)溶液中待測(cè)物檢測(cè)的方法，其特征在于，包括: A、設(shè)置一作用于所述溶液以形成流體力學(xué)駐點(diǎn)的諧振器件； B、通過控制所述諧振器件的電控參數(shù)，以使所述溶液于至少一位置形成所述流體力學(xué)駐點(diǎn)，所述待測(cè)物向該駐點(diǎn)聚集形成聚集區(qū)； C、于所述聚集區(qū)位置對(duì)所述待測(cè)物進(jìn)行檢測(cè)。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，步驟B和C之間還包括:通過確定出所述流體力學(xué)駐點(diǎn)位置來(lái)確定出聚集區(qū)位置的步驟。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，所述確定出所述流體力學(xué)駐點(diǎn)位置的步驟包括: 對(duì)所述諧振器件周圍溶液通過顯微鏡方法、全息攝影方法、共聚焦顯微方法、粒子追蹤方法或激光-超聲旋渦測(cè)量方法觀測(cè)確定出所述流體力學(xué)駐點(diǎn)位置。5.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的方法，其特征在于，還包括: 預(yù)先設(shè)置對(duì)所述待測(cè)物進(jìn)行檢測(cè)的預(yù)期聚集區(qū)位置； 控制所述諧振器件的電控參數(shù)，使形成的所述流體力學(xué)駐點(diǎn)位置匹配所述預(yù)期聚集區(qū)位置對(duì)應(yīng)的預(yù)期駐點(diǎn)位置。6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，步驟B通過至少以下參數(shù)之一控制所述形成聚集區(qū)的位置和/或大小: 所述諧振器件尺寸、所述電控參數(shù)中的諧振頻率、施加功率、品質(zhì)因數(shù)、所述溶液的邊界、體積。7.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，步驟B通過至少以下參數(shù)之一控制所述待測(cè)物向該駐點(diǎn)聚集形成聚集區(qū)的聚集效率和/或濃度: 所述電控參數(shù)中的諧振頻率、施加功率、品質(zhì)因數(shù)。8.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述溶液中待測(cè)物包括但不限于至少以下之一:生物化學(xué)分子、蛋白、細(xì)胞組織或微納米小球、磁珠。9.一種實(shí)現(xiàn)溶液中待測(cè)物檢測(cè)的裝置，其特征在于，包括: 諧振器件，與諧振器件電連接的電控部件，所述電控部件用于通過控制所述諧振器件的電控參數(shù)，以使所述溶液于至少一位置形成流體力學(xué)駐點(diǎn)，所述待測(cè)物向該駐點(diǎn)聚集形成聚集區(qū)； 待測(cè)物檢測(cè)部件，用于檢測(cè)所述聚集區(qū)的待測(cè)物。10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的裝置，其特征在于，還包括:用于觀測(cè)和/或檢測(cè)所產(chǎn)生的流體力學(xué)駐點(diǎn)的駐點(diǎn)檢測(cè)部件。11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的裝置，其特征在于，所述待測(cè)物檢測(cè)部件所檢測(cè)區(qū)域預(yù)先設(shè)定； 所述電控部件還根據(jù)所述檢測(cè)部件觀測(cè)/檢測(cè)到的駐點(diǎn)調(diào)整電控參數(shù)，以使所形成的駐點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的聚集區(qū)匹配所述待測(cè)物檢測(cè)部件所檢測(cè)區(qū)域。12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的裝置，其特征在于，所述待測(cè)物檢測(cè)部件包括至少以下之 聲表面波傳感器、體聲波傳感器、晶體微天平傳感器、熒光光譜傳感器、生物膜干涉技術(shù)傳感器、拉曼光譜傳感器、紅外光譜傳感器、表面等離子共振技術(shù)傳感器、酶聯(lián)免疫傳感器、場(chǎng)效應(yīng)管傳感器、電化學(xué)傳感器、碳納米管場(chǎng)效應(yīng)傳感器、半導(dǎo)體納米線場(chǎng)效應(yīng)傳感器、石墨烯場(chǎng)效應(yīng)傳感器、二硫化鉬場(chǎng)效應(yīng)傳感器、黑磷場(chǎng)效應(yīng)傳感器、阻抗傳感器、電阻型傳感器、懸臂梁傳感器、巨磁阻傳感器、等溫滴定量熱儀器。
【文檔編號(hào)】G01N33/00GK106018028SQ201610397607
【公開日】2016年10月12日
【申請(qǐng)日】2016年6月3日
【發(fā)明人】段學(xué)欣, 龐慰, 劉文朋
【申請(qǐng)人】段學(xué)欣, 龐慰