【正文】 為 %/℃，居里點位573℃）、機械強度高、絕緣性好、抗輻射能力強、反應無遲滯性、耐酸堿腐蝕、壓電特性不易丟失、整體結(jié)構(gòu)工藝好、適于大量生產(chǎn)等優(yōu)點，因 此本研究采用 Z 型石英晶體作為生產(chǎn)石英基片的基體。同時石英晶體與單晶硅一樣，具有優(yōu)良的機械物理性質(zhì)。 1012 (C/N)。 石英晶體的壓電特性與其分子內(nèi)部結(jié)構(gòu)有關(guān)。其中，石英晶體因其良好的機械、電化學和溫度等綜合性能，成為壓電生物傳感的主要元件。這種將電能轉(zhuǎn)變成機械能的現(xiàn)象 ，稱為“逆壓電效應”。 壓電石英晶體 壓電傳感器的核心傳感元件是壓電石英晶片，其工作原理是石英晶體的壓電效應。 3． 與微電子集成電子線路便于集成 。單晶硅為立方晶體，是各向異性材料，其機械特性和電子特性取決于晶向，其電阻應變靈敏系數(shù) ( 03RRG? )高，在同樣的輸入下，可以得到比金屬應變計更高的信號輸出，一般為金屬 10~100倍，能在 610? 級甚至在 610? 級上感到輸出信號。 硅材料儲量豐富，成本低，硅晶體生長容易，并存在超純無雜的材質(zhì)，不純度在十億分之一的量級；因而本身的內(nèi)耗小， 因數(shù)高達 610 數(shù)量級（實際值往往比其最高值小幾倍）。 基于單片機，根據(jù)石英晶體生物傳感器的工作原理即壓電諧振技術(shù)優(yōu)化設xx 大學學士學位論文 5 計頻率計數(shù)系統(tǒng)。 在課題的研究過程中，主要的研究內(nèi)容為： 1． 凝血因子檢測系統(tǒng)的原理 。此外，細菌生長過程中的新陳代謝作用也會改變培養(yǎng)基的物理活性參數(shù)如粘度等，這一現(xiàn)象也可用壓電傳感器加以監(jiān)測。貼壁細胞顧名思義就是在培養(yǎng)器皿的壁上生長，細胞的分裂生長過程對應于器壁的質(zhì)量增加過程，故可以利用壓電傳感器的質(zhì)量特性對細胞生長過程進行監(jiān)測。他們認為出現(xiàn)這種差異肯呢個是由于連在電極上的單鏈DNA 所產(chǎn)生的雜交空間位阻比雙鏈 DNA 大所致。結(jié)果表明，當有一個連續(xù)的互補堿基存在時，也可以進行雜交，但隨著互補堿基的數(shù)量下降雜交也變得越來越不穩(wěn)定。 Wong[13]等采用覆蓋聚乙烯亞胺薄膜的銀電極上用戊二醛交聯(lián)劑固定單克隆抗體，來區(qū)分和檢測沙門氏菌的 ABD 血清型；在 510 ~5 810? cells/ml 的范圍成線性關(guān)系。在壓電晶體表面直接固定蛋白質(zhì)易導致蛋白質(zhì)的失活，因此一般需要對晶體表面先進行修飾，然后再在修飾層上固定抗體或抗原。由于當時壓電傳感器只能在氣相中振蕩，因此需抗體吸附于晶體表面并干燥后才能進行質(zhì)量測定。近年來在生物分析方面也取得長足進展，以下僅從免疫、基因及細胞等方面作些介紹。 進入 80 年代，壓電傳感領(lǐng)域的幾個著名研究組如： ,姚守拙， 等組相繼發(fā)表了晶體在液相中穩(wěn)定振蕩成功地研究論文 [9]，從而大大拓寬了壓電在傳感領(lǐng)域的應用范圍。專門用于檢測質(zhì)量負載的 PQC 傳感器稱為石英晶體微天平 （ Quartz Crystal Microbalance,簡稱QCM）。壓電效應包含有壓電效應和逆壓電效應兩個方面。 5． 成本低與便推廣：樣品用量小，響應快，并且由于敏感材料是固定化的 xx 大學學士學位論文 2 可以反復使用多次，傳感器本身成本低，價格低廉，便于推廣應用。 2． 專一性與特異性：只對特定物質(zhì)起反應，而且不受顏色、濁度的影響。在 20 世紀 80 年代壓電石英晶體在液相穩(wěn)定振蕩獲得成功后， 壓電石英諧振測量技術(shù)才開始廣泛應用于生物傳感器領(lǐng)域。近年來我國也逐漸加入了傳感器技術(shù)的研究與開發(fā)力度，許多企業(yè)和民間資本更是瞄準了生物傳感器廣闊 的市場開發(fā)前景和誘人的高額利潤，不惜投入巨資紛紛涉足這一高科技領(lǐng)域，組建了多個專門從事生物傳感器研究的機構(gòu)，掀起了生物傳感器研究的熱潮，極大地推動了生物傳感器的研究、開發(fā)與應用。 Detection xx 大學學士學位論文 III 目錄 摘要 …… ....................................................................................................................... I Abstract ........................................................................................................................ II 第 1 章 緒論 ................................................................................................................ 1 課題背景 ........................................................................................................... 1 壓電傳感器的發(fā)展史 ....................................................................................... 2 壓電生物傳感器的研究進展 ........................................................................... 3 論文研究內(nèi)容 ................................................................................................... 4 第 2 章 壓電生物傳感器與凝血因子檢測系統(tǒng) ........................................................ 6 硅材料 ............................................................................................................... 6 壓電石英晶體傳感器的基本原理 ................................................................... 6 壓電石英晶體 ............................................................................................ 6 切型及金屬電極的選擇 ............................................................................ 8 Sauerbery 方程 ............................................................................................ 8 振蕩電路 .................................................................................................... 9 液相壓電傳感理論 .................................................................................... 9 凝血因子檢測系統(tǒng) ......................................................................................... 12 凝血因子檢測方法 .................................................................................. 12 石英振子的加工制備 .............................................................................. 13 壓電傳感器檢測池的設計 ...................................................................... 14 檢測儀的設計 .......................................................................................... 15 本章小結(jié) ......................................................................................................... 16 第 3 章 壓電石英傳感器頻率測量技術(shù)的實現(xiàn) ...................................................... 17 頻率的測量 ..................................................................................................... 17 等精度頻率的測量技術(shù) .......................................................................... 17 等精度頻率測量的基本原理 .................................................................. 17 等精度測頻的測量誤差 .......................................................................... 19 石英 晶體傳感器凝血因子 頻率檢測 .......................................................... 19 壓電石英晶體傳感器等精度頻率測量的硬件實現(xiàn) .............................. 19 壓電石英晶體傳感器等精度測頻的軟件實現(xiàn) ....................................... 25 本章小結(jié) ......................................................................................................... 26 第 4 章 壓電傳感器頻率動態(tài)響應模型的建立 ...................................................... 27 凝血反應體系粘度密度變化規(guī)律 ................................................................. 27 壓電石英晶體傳感器頻率變化與性質(zhì)的關(guān)系 ............................................. 28 粘度密度乘積變化與△ F 的關(guān)系 .................................................................. 28 粘度密度乘積變化與△ F 的關(guān)系 .................................................................. 28 本章小結(jié) ......................................................................................................... 30 xx 大學學士學位論文 IV 結(jié)論 ............................................................................................................................ 31 致謝 ............................................................................................................................ 32 參考文獻 .................................................................................................................... 33 附錄 A ........................................................................................................................ 33 附錄 B ........................................................................................................................ 40 xx 大學學士學位