[发明专利]一种石英晶体微天平检测装置

说明书

技术领域

本发明涉及传感检测技术领域，尤其涉及一种石英晶体微天平检测装置。

背景技术

石英晶体微天平（Quartz Crystal Microbalance，QCM）是一种基于晶片表面附着质量变化导致谐振频率的变化而检测微量物质的传感器，具有灵敏度高、结构简单、成本低，特别是不需要样品标记等优点，在生物、化学等领域作为检测、分析的工具得到了广泛的应用。石英晶体微天平是由AT切的石英晶片以及固定在晶片两面的金属激励电极组成的。激励电极一般由两个分别焊接在晶片两面的管座引脚导出，连接到测试仪器或谐振电路上。

把石英晶体微天平与流动注射分析技术相结合能够实现实时、快速的检测、分析，并且节省被测样品量。其技术关键为流通池的设计、制作，要求即能固定、密封石英晶片，又能导出固定在石英晶片两面的金属激励电极，同时又不能损害石英晶片的谐振特性。

目前，市场常用的微天平基本频率为5MHz或10MHz，其晶片厚度为0.33mm或0.17mm，直径为15mm左右。石英晶体微天平作为质量传感器使用，是基于公知的Sauerbery方程，对于相同单位面积的质量变化，其频率变化与基本频率的平方成正比。因此，提高石英晶体谐振器的基本频率可以提高其质量-频率灵敏度。工作于厚度剪切振动模式的AT切石英晶体谐振器的基本频率与其厚度成反比。因此，可以通过消薄石英晶片的厚度，提高其基本谐振频率，从而提高其质量-频率灵敏度。同时，晶片厚度的减小又可以缩小必要的激励电极面积，即平面尺寸的缩小。同时实现石英晶体微天平的高频化和小型化。

1993年，Zuxuan Lin等人（Anal.Chem.1993,65,1546-1551）设计、制作了基本频率为30MHz的石英晶体谐振器，并成功应用于石英晶体微天平。其石英晶体谐振器采用反台阶结构，石英晶片的中心区域厚度被腐蚀、减薄作为谐振器的振动区域，而周围仍保持晶片原来的厚度，从而维持必要的机械强度便于装夹以及激励电极的导出。从此，基于反台阶结构的高频石英晶体微天平在科研中得到广泛的重视。

2005年，Monika Michalzik等人（Sens.Actuators A2005,111-112,410-415）利用PDMS材料制作微流通池，组成高频小型的石英晶体微天平系统，并成功应用到免疫传感器。但是其设计流通池的流通池只能一次使用，并且对组装的要求很高。2009年，Brigitte P.Sagmeister等人（Biosens.Bioelectron.2009,24,2643-2648）设计、制作了一个用于高频石英晶体微天平的，可以重复使用的流通池。但其结构过于复杂，并且对石英晶体谐振器的振动品质因数（Q值）的影响很大。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术中石英晶体微天平流通池不能重复使用、对组装的要求很高以及流通池结构过于复杂等上述缺陷，提供一种具有可以重复使用、结构简单且具有稳定性能的流通池的石英晶体微天平检测装置，本发明还实现了对石英晶体微天平的高频小型化，提高了其质量-频率灵敏度，可以完成对小分子或痕量物质的检测，且所需待检测物的最小样品量小。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种石英晶体微天平检测装置，包括底座、封盖、硅胶垫片和石英晶片；

底座中心设有底座凹槽，底座凹槽底端设有下探头通孔；

封盖上设有进样口、出样口和上探头通孔；

硅胶垫片上设有中心长通孔和第三硅胶通孔；

石英晶片位于底座凹槽内，且在石英晶片底端中心设有开口向下的石英晶片凹槽；石英晶片凹槽上下两面分别设有上电极和下电极；

硅胶垫片上下两面分别与封盖和底座相连，且石英晶片凹槽左右两端均与硅胶垫片相连；进样口和出样口均与中心长通孔相连通；上电极由上弹簧针探头依次穿过第三硅胶通孔和上探头通孔引出，下电极由下弹簧针探头穿过下探头通孔引出；

中心长通孔的横截面积大于石英晶片凹槽的横截面积，且小于石英晶片顶端的表面积。