CN2404120Y - 压电传感检测多孔板 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及压电传感检测装置的传感器件。旨在解决已有传感器件不能同时对多个液体试样作压电传感、且稳定性差等问题。本多孔板,有至少两块压电片11及其上下片面上的电极、有电绝缘的基板1,基板上有至少两个通孔2,每一个通孔有一块压电片与基板底面联接封闭通孔而形成一个检测池14,检测池中的压电片的电极12上有探针17,各电极与电极接插头3的电极头联接。用于化学、生物学、药学、临床医学和环境科学等领域的压电传感检测。

Description

压电传感检测多孔板

本实用新型涉及化学、生物学、药学、临床医学和环境科学等领域的压电传感检测装置，特别是能同时检测多个液相对象的压电传感器的传感器件。

压电传感检测，特别是压电化学与生物传感检测是利用压电振子和化学与生物探针，与被检对象靶分子进行化学与生物反应，产生质量、粘弹性、介电性质、流变特性、或离子/溶剂传输等物理、化学性能的变化，并进而改变压电振子的谐振频率，由此可动态、实时或原位获取有关靶分子体系的成分、性状的一维或多维信息。

压电传感检测装置通常由压电传感器、有频率检测电路等的压电传感检测仪构成。压电传感器由有压电材料的传感器件和振荡电路构成，利用传感器件的压电材料经其表面的电极与振荡电路联接构成的压电振子、和电极表面的具有分子识别功能的探针获取被检对象的信息，再经压电传感检测仪的频率检测电路的处理获得检测结果。

已有的压电传感器的传感器件，如《Sensorsand Actuators》1990，Vol.A21-A23，No.1-3，p362-368发表的“采用压电谐振器的化学与生物传感装置”，该装置中的传感器件，采用压电材料-石英晶体切片做成压电片，在压电片的上下两片面上制出电极，在压电片的上下两片面上放置与周边相贴合的O型密封圈并将其压封在箱体内，形成密封的上腔和下腔。下腔与外界隔绝。上腔中压电片的电极上制备有探针，成为能流通并与被检对象溶液接触的检测池。压电片两片面上的电极经导线引出与箱体相联的支架上的金属棒形的电极接头相联而构成传感器件。使用时，临时将传感器件的电极接头与压电传感检测仪插接，使压电片与压电传感检测仪的振荡电路联接构成压电传感器。这种压电传感器可用于化学和生物的压电传感，对被检对象的粘度和表面质量进行测量。这种传感器件与压电传感检测仪相插接的电极接头联接在支架上，而支架的机械稳定性较差，使其传感的稳定性也较差，从而会接影响检测的效果。其次，这种传感器件必须借助蠕动泵等设备使被检对象液体试样在检测池中流通才能进行检测，因此使压电传感检测装置的结构复杂，制造成本高。此外，这种传感器件的检测池，一次只能流通一种被检对象液体试样，不能实现对多个被检对象进行检测，其检测效率低。

鉴于此，本实用新型的目的在于提供一种能同时对多个液相对象进行压电传感、稳定性高、结构简单、成本低廉的压电传感检测多孔板。

本实用新型采用将多个两面有电极的压电片集成组装在有多个通孔的电绝缘的基板上，每一块压电片固定在一个通孔的底侧形成一个底部密封而不泄漏液体的检测池，在检测池中的电极上制有探针，各压电片的电极与电极接插头联接，来实现其目的。并进一步采用将电极接插头在基板的端部排列成插条式结构，并将压电片上的两个电极经基板上的印刷电路的导线与电极接插头联接，来实现其目的。

本实用新型的压电传感检测多孔板(参见附图)，有至少两块压电片(11)和分别与各压电片的上下片面联接的电极(12、13)、探针(17)，有电绝缘的基板(1)，基板上有至少两个通孔(2)，每一个通孔有一块压电片与基板底面联接封闭通孔而形成一个检测池(14)，上述探针在各检测池中的压电片的电极(12)上，各电极与电极接插头(3)的电极头联接。

上述的电极接插头(3)的电极头在基板的端部排列成插条式结构，所说的电极(12、13)呈片形，经基板上的印刷电路的导线(4)与电极接插头联接，且各压电片在检测池中的电极或检测池外的电极有共联的电极头。

上述的基板的底部联接周边有凸环(15)的盖板(16)。

上述的压电片(11)与基板(1)的联接、基板与盖板的凸环(15)的联接为粘接。

本实用新型的上述结构，与已有的压电传感器的传感器件相比，具有如下的优点和效果。

一、本实用新型的多个检测池结构，每一个检测池能置入一种被检液相对象，因此一次能同时对多个被检液相对象进行压电传感，从而能大幅度地提高压电传感的检测效率。此外能避免用一个检测池在检测多个对象时采用人工换接检测池或更换液体试样所产生的干扰和检测误差。再者，检测池的敞口式结构，不仅使被检对象的置入极为方便，无须采用蠕动泵等设备将被检对象泵入检测池，而且操作简便、准确快速，能简化压电传感检测装置的结构，和降低制造成本。

二、本实用新型在基板的端部排列电极头成为插条式的电极接插头结构、和印刷电路的导线结构、和多个电极共接一个电极头的结构，使本多孔板与压电传感检测仪的插接极为简便而牢固稳定，不仅能提高传感检测的稳定性，而且使本多孔板结构简单、制造成本低廉。

三、本实用新型的压电片与基板的粘接结构，基板与盖板的凸缘的粘接结构，与已有传感器件的O型圈结构相比，具有结构简单、密封性好的优点。

四、本实用新型由于其结构简单、成本低廉，因此不仅有利于批量制造，而且能成为一次性使用器件，免除了重复使用的清洗过程，从而具有简化操作程序，保证检测效果的优点。

使用本实用新型，将电极接插头插接在压电传感检测仪上，再将多个被检对象的液体试样注入检测池，然后按通常的压电检测程序进行操作，即可完成压电传感检测。

本实用新型适于化学、生物学、药学、临床医学和环境科学等领域对多个被检对象的液体试样同时进行压电传感检测。

下面，再用实施例及其附图对本实用新型作进一步地说明。

附图的简要说明。

图1是本实用新型的一种压电传感检测多孔板的结构示意图。

图2是图1的A-A剖视图。

图3是图1的压电片和电极结构图。

图4是图3的B-B剖视图。

实施例

本实用新型的一种压电传感检测多孔板，如附图所示。由基板、压电片、探针等构成。

上述的基板1，选用通常的电绝缘材料，如酚醛树脂、聚氯乙烯、聚氟乙烯、有机玻璃等，制成矩形板。基板上开制有均匀排列分布的多个通孔2。通孔的数量和孔径，视基板的大小尺寸确定。本实施例有排列成上下两排的十个通孔。通孔可以是各种通常的几何形状，如圆形、矩形、菱形等。本实施例采用圆形的通孔。

在基板的底面上，用通常的导电材料如铜、银，采用通常的镀制方法，制出印刷电路。利用印刷电路在基板1的一端制成插条式结构的电极接插头3。电极接插头上的电极头呈平行地排列成一排。印刷电路在每一个通孔的内外侧边缘各制出一个电极结点。印刷电路制出的导线4，对于每一个通孔有两条，分别将通孔的两个电极结点与各自的电极头联通。各通孔的两条导线中的一条最好共与一个电极头联接。本实施例用通常的导电胶将导线与各通孔内侧的电板结点5联通并分别各自与电极接插头3中部的电极头6呈一一对应地联接；用导电胶将导线与上排各通孔外侧的电极结点7联通并共与电极接插头上边侧的电极头8联接；用导电胶将导线与下排各通孔外侧的电极结点9联通并共与电极接插头下边侧的电极头10联接。

上述的压电片11，可以采用石英晶体、压电陶瓷、压电薄膜、聚偏氟乙烯等压电材料切制成片状。压电片的数量与基板上通孔2的数量相同。压电片的尺寸应大于通孔的孔径。压电片的形状最好与通孔的形状相吻合，即可以是各种通常的几何形状，如圆形、矩形、菱形等。本实施例采用圆形的压电片。

在压电片的上下片面上，用通常的方法和导电材料如金、银、铝等，制出密贴在压电片表面的两个片状的电极12、13。电极的中心形状也最好与基板上通孔的形状相吻合，即可以是各种通常的几何形状，如圆形、矩形、菱形等。

用胶粘剂如环氧树脂将压电片11粘牢在基板1的底面上，并使每一个压电片呈一一对应地封闭一个通孔而形成一个不泄漏地敞口形的检测池14。本实施例共制出十个检测池。从而使压电片上片面上的电极12置于检测池14中。然后用通常方法将压电片的两个电极的引出端分别与通孔边缘的两个电极结点接通，从而使两个电极经导线6与电极接插头上相应的电极头接通。

在基板1的底侧，配有与基板大小相吻合的周边有凸环15的盖板16，使基板的底面与盖板的凸环内的板面之间形成空腔。用通常的胶粘剂如环氧树脂，将盖板的凸环与基板底面的周边粘合。从而将粘结在基板底面上的压电片11、压电片下片面上的电极13、和印刷电路等严密地封装在空腔内。

上述的探针17，制备在上述各检测池中的压电片11的电极12的表面上。探针可以是通常的化学探针、或生物化学与生物探针。化学探针的材料可以选用通常的无机化合物、有机化合物、高分子化合物等。生物化学与生物探针的材料可以选用通常的蛋白质、核酸、糖类物质、脂类物质、微生物、细胞等。探针的形状根据检测需要和探针的材料确定。探针的选用根据被检对象确定。探针17可以在检测前加入检测池内压电片的电极12上，也可以预先固定在电极12上。制备时先用水、有机溶剂如无水乙醇或丙酮等洗净电极表面后，采用通常的物理、化学和生物方法，如吸附法、包埋法、共价键合法、交联法、自组装法等方法将所需探针修饰固定在电极的表面。从而制得相应的压电传感检测多孔板。

例如

1、金属离子压电高分子传感多孔板：选用石英晶体制作压电片。在有8个检测池14的本实用新型多孔板的电极12的表面，分别固定不同的用4-(2-氨基丙基)吗啡修饰固定的甲基丙烯酸甘油酯-乙烯基吡咯烷酮共聚物的探针，成为对相应金属离子Fe²⁺、Co²⁺、Ni²⁺、Cu²⁺、Zn²⁺、Cd²⁺、Hg²⁺、Pb²⁺的8个检测池，制成金属离子压电高分子传感多孔板。当与压电传感检测仪配接并进行检测，在各检测池中加入含上述金属离子的样液如水样时，因探针的高分子膜对金属离子的选择性吸附而引起石英晶体表面质量的变化，由压电片作出相应的频率响应，测得的频率变化(频移)速度与金属离子浓度成正比。各检测池线性响应范围为1-100ppm，响应灵敏度为10Hz/ppm，响应时间仅数秒钟，可在5分钟内一次完成对水样中8种金属离子的同时测定。

2、葡萄糖压电酶传感多孔板：选用石英晶体制作压电片。在有10个检测池的本实用新型多孔板的9个检测池内的电极12的表面，用聚丙烯酰胺固定已糖激酶探针成为传感检测池，在另一个检测池内的电极表面用牛血清蛋白代替已糖激酶成为参比检测池，从而制成葡萄糖压电酶传感多孔板。当与压电传感检测仪配接并进行检测，在各检测池中加入含的样液时，因探针的酶促反应而引起石英晶体表面质量的变化，由压电片作出相应的频率响应，测得的频率频移值与葡萄糖浓度成正比。各检测池线性响应范围为1-10mM，与正常人血液中葡萄糖浓度(约7mM)相近，响应灵敏度为150Hz/mM，响应时间仅数秒钟，可在5分钟内一次完成对9个血样的同时测定。

3、乙肝两对半压电免疫传感多孔板：选用石英晶体制作压电片。在有5个检测池的本实用新型多孔板的电极12的表面，用蛋白A将对应乙型肝炎病毒的5种抗原和抗体(“两对半”)一乙肝表面抗原(HBsAg)、乙肝核心抗原(HBsAg)、乙肝e抗原、抗HBs抗体、抗HBc抗体探针分别固定在各电极的表面，构制成乙肝两对半压电免疫传感多孔板。当与压电传感检测仪配接并进行检测，在各检测池中加入含乙肝病毒的血样时，因抗体—抗原结合反应而引起石英晶体表面质量的变化，由压电片作出相应的频率响应，测得的频率频移值与相应抗体/抗原浓度成正比。检则池最低检出量为100ng/mL，与ELISA相当。可在10分钟内一次完成对血样中5种乙肝病毒抗原/抗体的同时测定。

4、疱疹病毒压电基因传感多孔板：选用石英晶体制作压电片。在有6个检测池的本实用新型多孔板的电极12的表面，将对应6种常见疱疹病毒-单纯疱疹病毒HSV-1、单纯疱疹病毒HSV-2、VZV、CMV、EBV和入疱疹病毒HHV-6的各核酸探针分别固定在各电极表面，构制成疱疹病毒压电基因传感多孔板。当与压电传感检测仪配接并进行检测，在各检测池中加入含疱疹病毒的DNA片段时，因核酸探针与靶基因的杂交反应而引起石英晶体表面质量的变化，由压电片作出相应的频率响应，测得的频率频移值与相应靶基因浓度成正比。检测池最低检出量为10ng/mL，与同位素标记法相当。可在10分钟内一次完成对上述6种疱疹病毒靶基因的同时测定。

5、压电分子生物传感多孔板：选用石英晶体制作压电片。在有8个检测池的本实用新型多孔板的电极12的表面，将分别对应核杆菌、淋球菌、钩端螺旋体、梅毒螺旋体、解脲支原体、沙眼支原体、乳头瘤病毒和巨细胞病毒的各核酸探针分别固定在各电极表面，构制成压电分子生物传感多孔板。当与压电传感检测仪配接并进行检测，在各检测池中加入含各种细菌、螺旋体、支原体和病毒的DNA片段时，因核酸探针与靶基因的杂交反应而引起石英晶体表面质量的变化，由压电片作出相应的频率响应，测得的频率频移值与相应靶基因浓度成正比。检测池最低检出量为10mg/mL，与同位素标记法相当。可在10分钟内一次完成对上述8种靶基因的同时测定。

Claims (4)

1、压电传感检测多孔板，有至少两块压电片(11)和分别与各压电片的上下片面联接的电极(12、13)、探针(17)，其特征在于有电绝缘的基板(1)，基板上有至少两个通孔(2)，每一个通孔有一块压电片与基板底面联接封闭通孔而形成一个检测池(14)，上述探针在各检测池中的压电片的电极(12)上，各电极与电极接插头(3)的电极头联接。

2、根据权利要求1所述的压电传感检测多孔板，其特征在于所说的电极接插头(3)的各电极头在基板的端部排列成插条式结构，所说的电极(12、13)呈片形，经基板上的印刷电路的导线(4)与电极接插头联接，且各压电片在检测池中的电极或检测池外的电极有共联的电极头。

3、根据权利要求1或2所述的压电传感检测多孔板，其特征在于所说的基板的底部联接周边有凸环(15)的盖板(16)。

4、根据权利要求3所述的压电传感检测多孔板，其特征在于所说的压电片(11)与基板(1)的联接、基板与盖板的凸环(15)的联接为粘接。

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