1972年,Shones等科学家研制出了压电免疫型传感器,就是在晶体的表层涂上一段薄膜,并利用蛋白质分子和薄膜易于融合的特征,来测算蛋白质质量。通过实验,他们第一次测算出了牛血清蛋白质抗体的含量。随着研究的递进,该技术被广泛应用在念珠菌、球蛋白检测和食品细菌含量检测等多个领域。至今,压电免疫传感器己广泛应用于多个方面,例如:分子生物学、食品卫生监测、环境质量检测、疾病的诊断、对生物分子进行标记等。前期的操作手段,一般是利用浸没法,该过程比较复杂,测量的过程必须在空气中进行,这样一来,操作过程产生的误差会较大。1985年,在Gordon和Kanazawa描述过液体与石英晶体振荡频率的方程式以后,压电石英晶体传感器的研究转变成了液相振荡时代。现如今,液相中传感器的使用方法一般如下:先把传感器的上半部分电极面固定于液体的流动腔里,使电极面和流动着的待检测液体直接接触,另一面放在密闭气腔里,因此传感器就能够和液体里的待检测物质直接产生化学反应。83919

在石英晶体的金属电极表层涂裹一层具备指定分子选择性的生物功能膜就能够做出压电晶体生物传感器。此传感器对于质量变化表现得敏感,并且拥有价格便宜、特异性优等优点,如今己经被大规模应用于生物分子学、诊断医学、细菌学等学科。近几年,这种生物传感器已经在蛋白质检测、细胞分析和微生物的测定等研究领域发挥着非常显著的作用。论文网

1988年,Fawcett等科学家使用QCM技术进行了DNA/RNA分子杂交实验,该实验推进了DNA生物传感器的发展。某些意义上,可把此类传感器定义为:以DNA为检测对象或敏感元件的传感器。在DNA分子杂交法的帮助下,可检测具备特殊功能的DNA序列。如果利用QCM质量的频率变化关系以考察DNA分子的生物特征,可以检测出DNA的非特异性,例如DNA为何存在、存在的含量、片段的细节等;以及某些药物和DNA互相作用,可以用来了解药物的有效性等。此类DNA检测技术具备实施简单、便捷等优点,可以进行复杂多变的鉴定实验。

现如今,在气相中的应用,国外的QCM已经使用得非常成熟,近些年来,对于液相中的QCM应用的研究同时获得了较大进步,也已经生产了一些商品化的产品,但这些商品的价格十分昂贵。

相比较,国内的有关研究则相对较少。本文提出了一种基于Multisim的QCM检测电路系统。此系统主要是由QCM传感器、高频信号发生器和信号采集处理部分构成,其结构简单且成本低廉。在DSP强大的数字信号处理能力的帮助下,在线测量得以实现,同时保证了其拥有较高的测量精度。

国内外对QCM的研究现状目前可以归纳成:

①测量装置主要应用了振荡电路的分析方法,所以有其固有的缺点:应用范围小,在大阻尼溶液中会发生停振现象;测得的信息量很少,目前只能测量参数串联谐振的频率点。

②与QCM结构相关的研究太少,特别是在QCM的电极厚度、电极半径等方面的分析。

③国内外对QCM基于Multisim的研究未见技术层次的公开报道,而且国内对QCM测量装置的研发仍然处于初级阶段。

④基于Multisim设计出的QCM检测电路,其能够测量的信息量大,而且测量电路的时候不会停振,拥有振荡电路方法所无法比拟的优势,一定会成为QCM研究的一个重要分支。

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