本發明專利技術公開了一種石英晶體微天平檢測裝置，包括中間層、密封墊片、封蓋和石英晶片；中間層中心設有中間層凹槽，中間層凹槽底端設有左探頭通孔和右探頭通口；封蓋上設有進樣口和出樣口；石英晶片位于中間層凹槽內，且在石英晶片底端中心設有一個開口向下的石英晶片凹槽；石英晶片凹槽底端分別設有左電極和右電極；密封墊片位于封蓋和中間層之間；左電極由左彈簧針探頭穿過左探頭通孔引出，右電極由右彈簧針探頭穿過右探頭通孔引出。本發明專利技術流通池結構，具有方便裝卸、可重復利用、結構簡單以及性能穩定等優點，實現了對石英晶體微天平的高頻小型化，提高了其質量-頻率靈敏度，可以完成對小分子或痕量物質的檢測，且所需待檢測物的最小樣品量小。
【技術實現步驟摘要】
【專利摘要】本專利技術公開了一種石英晶體微天平檢測裝置，包括中間層、密封墊片、封蓋和石英晶片；中間層中心設有中間層凹槽，中間層凹槽底端設有左探頭通孔和右探頭通口；封蓋上設有進樣口和出樣口；石英晶片位于中間層凹槽內，且在石英晶片底端中心設有一個開口向下的石英晶片凹槽；石英晶片凹槽底端分別設有左電極和右電極；密封墊片位于封蓋和中間層之間；左電極由左彈簧針探頭穿過左探頭通孔引出，右電極由右彈簧針探頭穿過右探頭通孔引出。本專利技術流通池結構，具有方便裝卸、可重復利用、結構簡單以及性能穩定等優點，實現了對石英晶體微天平的高頻小型化，提高了其質量-頻率靈敏度，可以完成對小分子或痕量物質的檢測，且所需待檢測物的最小樣品量小。【專利說明】石英晶體微天平檢測裝置
本專利技術涉及傳感檢測
，尤其涉及一種石英晶體微天平檢測裝置。
技術介紹
石英晶體微天平(Quartz Crystal Microbalance, QCM)是一種基于晶片表面附著質量變化導致諧振頻率的變化而檢測微量物質的傳感器，具有靈敏度高、結構簡單、成本低，特別是不需要樣品標記等優點，在生物、化學等領域作為檢測、分析的工具得到了廣泛的應用。石英晶體微天平是由AT切的石英晶片以及固定在晶片兩面的金屬激勵電極組成的。激勵電極一般由兩個分別焊接在晶片兩面的管座引腳導出，連接到測試儀器或諧振電路上。把石英晶體微天平與流動注射分析技術相結合能夠實現實時、快速的檢測、分析，并且節省被測樣品量。其技術關鍵為流通池的設計、制作，要求即能固定、密封石英晶片，又能導出固定在石英晶片兩面的金屬激勵電極，同時又不能損害石英晶片的諧振特性。目前，市場常用的微天平基本頻率為5MHz或10 MHz，其晶片厚度為0.33 mm或0.17 mm，直徑為15 mm左右。石英晶體微天平作為質量傳感器使用，是基于公知的Sauerbery方程，對于相同單位面積的質量變化，其頻率變化與基本頻率的平方成正比。因此，提高石英晶體諧振器的基本頻率可以提高其質量-頻率靈敏度。工作于厚度剪切振動模式的AT切石英晶體諧振器的基本頻率與其厚度成反比。因此，可以通過消薄石英晶片的厚度，提高其基本諧振頻率，從而提高其質量-頻率靈敏度。同時，晶片厚度的減小又可以縮小必要的激勵電極面積，即平面尺寸的縮小。同時實現石英晶體微天平的高頻化和小型化。1993 年，Zuxuan Lin 等人(Anal.Chem.1993，65，1546-1551)設計、制作了基本頻率為30 MHz的石英晶體諧振器，并成功應用于石英晶體微天平。其石英晶體諧振器采用反臺階結構，石英晶片的中心區域厚度被腐蝕、減薄作為諧振器的振動區域，而周圍仍保持晶片原來的厚度，從而維持必要的機械強度便于裝夾以及激勵電極的導出。從此，基于反臺階結構的高頻石英晶體微天平在科研中得到廣泛的重視。QCM晶片的表面需鍍上金屬電極，然而金屬電極的厚度及直徑大小往往會直接影響QMC的性能，甚至某些不合理的尺寸會導致晶片振動的強耦合，大大降低QMC的測量精度。因此如何抑制耦合是QMC結構設計中的一個重要問題。2005年，Monika Michalzik等人(Sens.Actuators A 2005, 111-112，410-415)利用PDMS材料制作微流通池，組成高頻小型的石英晶體微天平系統，并成功應用到免疫傳感器。但是其設計流通池的流通池只能一次使用，并且對組裝的要求很高。2009年，Brigitte P.Sagmeister 等人(Biosens.Bioelectron.2009, 24, 2643-2648)設計、制作了一個用于高頻石英晶體微天平的，可以重復使用的流通池。但其結構過于復雜，并且對石英晶體諧振器的振動品質因數(Q值)的影響很大。
技術實現思路
本專利技術要解決的技術問題在于，對石英晶片上電極的布置、電極的結構進行優化設計，以抑制耦合；針對現有技術中石英晶體微天平流通池不能重復使用、對組裝的要求很高以及流通池結構過于復雜等上述缺陷，提供一種具有可以重復使用、結構簡單且具有穩定性能的流通池的石英晶體微天平檢測裝置；本專利技術還實現了對石英晶體微天平的高頻小型化，提高了其質量-頻率靈敏度，可以完成對小分子或痕量物質的檢測，且所需待檢測物的最小樣品量小。本專利技術解決其技術問題所采用的技術方案是:一種石英晶體微天平檢測裝置，包括中間層、密封墊片、封蓋和石英晶片； 所述中間層中心設有中間層凹槽，所述中間層凹槽底端設有左探頭通孔和右探頭通Π ； 所述封蓋上設有進樣口和出樣口； 所述密封墊片上設有中心通孔，該中心通孔與所述封蓋上的進樣口和出樣口相連通；所述石英晶片位于所述中間層凹槽內，且在石英晶片底端中心設有一個開口向下的石英晶片凹槽；所述石英晶片凹槽底端分別設有左電極和右電極； 所述密封墊片位于所述封蓋和中間層之間，所述封蓋和中間層可拆分連接，且石英晶片的上表面也與硅膠墊片相連；所述左電極由左彈簧針探頭穿過左探頭通孔引出，右電極由右彈簧針探頭穿過右探頭通孔引出； 所述中心通孔位于所述石英晶片上表面內且中心通孔的面積大于石英晶片凹槽的面積。在所述的中間層下端還螺栓連接有一底座，在該底座上設有與所述左探頭通孔和右探頭通口連通的兩個通孔。所述中心通孔為兩端為半圓形中間為矩形的長通孔。石英晶片位于所述中間層凹槽內，且在石英晶片底端中心設有一個開口向下的石英晶片凹槽；石英晶片凹槽底端分別設有左電極和右電極； 硅膠墊片上下兩面分別與封蓋和中間層相連，且石英晶片的上表面也與硅膠墊片相連；進樣口和出樣口均與中心長通孔相連通；左電極由左彈簧針探頭穿過左探頭通孔引出，右電極由右彈簧針探頭穿過右探頭通孔引出； 中心長通孔的橫截面積大于石英晶片凹槽的橫截面積，且小于石英晶片上表面的表面積。在本專利技術所述技術方案中，石英晶片即石英晶體微天平，采用濕法刻蝕工藝制作而成。石英晶體微天平的中心區域被腐蝕、減薄形成開口向下的石英晶片凹槽，該石英晶片凹槽作為諧振器的振動區域；因為諧振器的振動區域厚度變薄，其基本諧振頻率提高，又因為石英晶體微天平的頻率變化與基本諧振頻率的平方成正比，故石英晶體微天平的頻率變化增大，從而使得其質量-頻率靈敏度提高，可以完成小分子、痕量物質的檢測。除此之外，在石英晶片凹槽周圍仍保持原來的厚度，從而維持必要的機械強度便于裝夾以及激勵電極的引出。與此同時，石英晶片厚度的減小又可以縮小必要的激勵電極面積，故在實現石英晶體微天平高頻化的同時，還實現了石英晶體微天平的小型化。在本專利技術所述技術方案中，硅膠墊片上下兩面分別與封蓋和中間層相連，封蓋上的進樣口和出樣口均與硅膠墊片上的中心長通孔相連通，中間層上的探頭通孔與底座上的探頭通孔相連通，故封蓋、中間層、硅膠墊片和底座就形成一個流通池，該流通池結構簡單，性能穩定，且易于裝卸；另外，在本專利技術所述技術方案中，中心長通孔的位置與進樣口和出樣口的位置相對應，且其截面面積大于石英晶片凹槽的截面面積，而小于石英晶片上表面的表面積，故中心長通孔的截面面積即為流通池的實際有效表面積，中心長通孔的深度即為流通池的有效深度，因此石英晶體微天平小型化的實現也使得本專利技術所述流通池的體積變小，這就決定了在檢測時所需的最小樣品量變少，這對于貴重或有毒物品的本文檔來自技高網...
【技術保護點】
石英晶體微天平檢測裝置，其特征在于，包括中間層（2）、密封墊片（3）、封蓋（4）和石英晶片（5）；所述中間層（2）中心設有中間層凹槽（6），所述中間層凹槽（6）底端設有左探頭通孔（9）和右探頭通口（10）；所述封蓋（4）上設有進樣口（7）和出樣口（8）；所述密封墊片（3）上設有中心通孔（13），該中心通孔（13）與所述封蓋上的進樣口（7）和出樣口（8）相連通；所述石英晶片（5）位于所述中間層凹槽（6）內，且在石英晶片（5）底端中心設有一個開口向下的石英晶片凹槽；所述石英晶片凹槽底端分別設有左電極（16）和右電極（17）；所述密封墊片（3）位于所述封蓋（4）和中間層（2）之間，所述封蓋（4）和中間層（2）可拆分連接，且石英晶片的上表面也與硅膠墊片（3）相連；所述左電極（16）由左彈簧針探頭（14）穿過左探頭通孔（9）引出，右電極（17）由右彈簧針探頭（15）穿過右探頭通孔（10）引出；所述中心通孔（13）位于所述石英晶片（5）上表面內且中心通孔的面積大于石英晶片凹槽的面積。
【技術特征摘要】
【專利技術屬性】
技術研發人員：梁金星，黃佳，孔婷，
申請(專利權)人：東南大學，
類型：發明
國別省市：
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