张进忠[1]2001年在《压电体声波微生物传感及其应用研究》文中研究指明压电体声波传感器具有响应谱广、灵敏度高、结构简单和易实现数字化等独特优点，其应用已涉及到分析化学、生命科学、环境监测和表面科学等众多领域。传统的微生物测定方法操作繁琐并且耗时，20世纪90年代提出了两种快速而简单的压电体声波传感器微生物测定方法。本文充分利用串联式压电传感器（SPQC）对溶液电导率的响应，以及单面触液型压电体声波传感器对电极上附加质量、溶液的粘度和密度的响应，并和微生物的生长代谢特征相结合，提出了几种新型体声波微生物传感方法，拓宽了压电体声波传感器在环境监测中的应用，信息的提取更加准确容易，测定更加快速方便。本论文还将SPQC检测器离子色谱法用于乳酸菌发酵过程的监测，获得了最优的发酵条件。采用阻抗分析技术，实时监测了微生物过程，在微生物生长代谢和酶催化溶菌响应模型方面开展了一些工作，从而可以充分利用响应曲线提供的信息，准确地描述微生物的生理生化过程，获得微生物生长和溶解过程的各动力学参数。本论文的创新性工作可概括如下： 1.提出了两种串联式压电微生物传感方法。根据SPQC传感器对溶液电导率的灵敏响应，建立了快速测定生化需氧量和致突变测试的新方法。论文中还采用分光光度法，实现了致突变物的测试。 2.将SPQC检测器离子色谱法用于乳酸菌发酵过程研究，考察了发酵过程中有机酸浓度的变化，对SPQC检测器和发酵条件进行了优化。 3.提出了几种单面触液型体声波微生物传感方法。利用单面触液型压电传感器对溶液粘-密度变化和电极上附加质量的响应，采用阻抗分析技术，实时监测了溶菌酶对溶壁微球菌（M.lysodeiteicus）的溶解过程、硫酸二甲酯（DMS）对鼠伤寒沙门氏菌（S.typhimurium）的致突变过程和氧化亚铁硫杆菌（T.ferrooxidans）存在下Fe~(2+)的生物氧化过程，获得了反映这些过程的多维信息。 4.充分利用阻抗响应曲线提供的信息，结合Gompertz细菌生长模型，获得了致突变过程和生物氧化过程中微生物生长的动力学参数（μ_m、A和λ）。 5.建立了溶菌酶催化微球菌溶解的阻抗响应模型。根据溶菌速率与加入溶菌酶的量和初始菌液浓度的关系，结合动态电阻与溶液粘度和密度变化的关系，建立了反映溶菌过程的阻抗响应模型，并获得了该过程的动力学参数（自发溶菌速率K_1和酶催化溶菌速率K_2）。
刘素芹[2]2004年在《压电体声波微生物传感器的研制及其应用研究》文中研究说明压电生物传感器具有响应谱广、灵敏度高、结构简单和易实现数字化等独特优点，其应用已涉及到分析化学、生命化学、环境监测和表面科学等众多领域。由于传统的微生物检测方法操作烦琐而且费时，因此压电微生物传感器的利用具有广阔的发展前景。基于此，我们充分利用两种新型的快速而简单的压电微生物检测方法：单脱开电极压电传感器和串联式电极压电传感器，对绿脓杆菌和结核杆菌进行了一些初步研究。在本研究室压电微生物传感前期工作的基础上，本论文开展了以下几个方面的工作： 1．利用单脱开电极压电DNA生物传感器成功地检测绿脓杆菌。其中，用溶胶-凝胶方法合成两种纳米膜：纳米TiO_2膜和纳米TiO_2-聚乙二醇杂化膜，并对膜的性质进行了讨论。抽提绿脓杆菌DNA制作探针，固定到两种敏感膜上，并根据液相杂交的原理检测绿脓杆菌。纳米技术和杂化膜的应用显着地提高了响应灵敏度，大大地缩短了检测时间。所构建的传感器具有可回复性，能用于医院污水的监测，结果令人满意。 2．提出了一种新的利用压电体声波阻抗微生物传感器快速检测减毒结核杆菌—H_(37)R_a的方法。这种方法与其他方法相比，具有响应快、灵敏度高、造价便宜的优点。该传感器可以实时、自动地定量检测结核杆菌。其响应机理是：培养池中的结核杆菌在生长过程中释放出CO_2，而CO_2与Ba(OH)_2发生反应而导致Ba(OH)_2的电导变化，该变化被所构建的BAWIB传感器监测，并以频移响应曲线表征。FDT与样品中存在的结核杆菌的浓度的对数之间存在线性关系。本实验完成了菌液浓度为3×10~2cells／ml至10~7cells／ml的检测，得出最低检测限为10~2cells／ml。其中讨论了池常数和接受液种类及浓度对CO_2响应曲线的影响，加与不加NaHCO_3引起的变化情况的差异。文章末尾还对用数据处理方法迅速得到FDT值作了概述，并给予评价。 3．利用压电体声波阻抗微生物传感器成功地检测从病人痰液中新分离的结核杆菌(NIM．TB)。借鉴本实验室前期工作，利用Bactec MGIT 960系统筛选出的叁种理想培养基，进行NIM．TB的临床检验，以期得到定性判断。为避免由杂菌污染造成的假阳性结果，在培养液中分别加注射用青霉素和注射用头孢拉定实验。结果证明当使用注射用头孢拉定时，效果比注射用青霉素好。目前，杂菌污染已控制，且结核杆菌生长良好，电信号变化明显。临床检测已有一定进展，但在检测池设计、实验操作等方面还有待于进一步优化。
胡妍波[3]2005年在《卷烟主流烟气中稠环芳烃的收集及分析技术研究》文中研究说明随着吸烟与健康研究的深入发展,世界反吸烟组织对卷烟安全性的要求越来越高。我国烟草行业也将现阶段科技创新的重点放在“降焦减害”上,而其中更重要的是“减害”,只有有选择性地降低卷烟焦油中的有害成分,才能提高吸食卷烟的安全性。科学的“降焦减害”应当以对烟草和卷烟烟气中化学成分,尤其是有害成分,进行准确的定性定量分析测定以及了解有害成分的生理生化特性为基础。稠环芳烃是烟气中最重要的有害物质之一,本文在广泛的文献调研基础上,针对卷烟主流烟气中稠环芳烃类物质的分析开展了相关研究工作:1.提出了采用传统卷烟主流烟气捕集方法加上自制串联采样装置吸收的新的采样技术,有效地提高了卷烟主流烟气中稠环芳烃类物质采样效率,从而提高了其测定的准确性。并对卷烟样品的预处理技术进行了优化,简化了预处理步骤。2.在经过优化的卷烟烟气试样前处理技术的基础上,建立了采用毛细管气相色谱分离-质谱检测-选择离子监测模式方法(GC/MS-SIM)同时测定卷烟烟气中15种稠环芳烃的分析方法。各稠环芳烃在20-1000 ng/mL范围内有线性关系,且苯并[k]荧蒽的最低检测限达到0.32 ng/mL,远低于文献值。利用该方法对国产卷烟样品进行了分析,获得了满意的结果。3.建立了用于卷烟烟气中稠环芳烃类物质分析检测的高效液相色谱-荧光检测法(HPLC-FLD)。通过实验优化了卷烟烟气中6种PAHs组分的分离和测定条件,采用编程模式同时高灵敏度地分析检测了卷烟烟气试样中6种PAHs组分的含量。研究结果表明,该法具有重现性好,回收率高的特点,而且能更好地适用于分离PAHs的同分异构体。4.提出了一种采用串联式声波/鼠伤寒沙门氏菌传感器对苯并[a]芘致突变过程实时监测的新方法。确定了相关实验条件,对苯并[a]芘的微生物学致突变过程和微生物测定方法进行了研究。实验结果表明,频移与1.2-9.6 mg/L浓度范围内的苯并[a]芘有线性关系。该方法为烟草、卷烟烟气中致癌物的致癌和致突变研究提供了一种新的研究技术手段。
崔小莹[4]2008年在《压电生物传感器在微生物代谢产物检测的应用研究》文中指出压电传感器具有适用对象宽,测定灵敏度高,操作简单方便,可用于实时或在位检测等优点,其应用涉及到分析化学、生命科学、环境监测等众多领域。本文充分利用压电传感器的响应特性,并和微生物的新陈代谢特征相结合,拓宽了压电体声波传感器在环境检测和生命科学中的应用,使信息的提取更加准确容易,测定更加快速方便。鉴于此开展了以下研究工作:1.采用一种新的透气膜-压电石英晶体QCM传感器,用于硫化氢阳性菌的检测。在硫化氢阳性菌代谢过程中呼出的H_2S在晶体银电极表面的吸附可引起晶体的灵敏响应。本实验详细讨论了检测池中水汽、氨气、二氧化碳以及培养基中半胱氨酸浓度对检测的影响。最后通过对奇异变形杆菌、弗氏枸橼酸杆菌、伤寒沙门氏菌、迟缓爱德华菌、大肠杆菌、铜绿假单胞菌以及金黄色葡萄球菌的快速准确的检出,证明了该方法的可行性。2.提出用一种新型CO_2压电传感器用于结核杆菌的检测。其响应机理是细菌代谢放出的二氧化碳与Ba(OH)_2反应,引起Ba(OH)_2溶液电导变化,这种变化能引起压电晶体频率的响应。实验结果表明,当Ba(OH)_2浓度为3.8mmol/l时,灵敏度最高。实验详细比较了以聚四氟乙烯膜和硅橡胶膜两种透气膜的性能以及它们对检测的影响。最后运用该装置对结核杆菌进行检测,证明了该方法的可行性。3.将CO_2压电传感器成功应用于结核杆菌的代谢研究。本实验结合丙酮酸、乳酸、甘油、α-酮戊二酸、谷氨酸以及天门冬素各自在生物体内的代谢方式,对以上物质在结核杆菌呼吸作用的影响进行讨论,得出丙酮酸和谷氨酸能够更有效地促进结核杆菌的呼吸作用的结论。
龙玉梅[5]2004年在《压电药物体声波传感器及纳米结构生物传感器的研制和应用》文中提出压电石英晶体体声波传感器具有响应广谱、灵敏度高，结构简单、易实现数字化等独特优点，其应用己涉及到分析化学、药物科学、生物化学、分子生物学、环境监测等诸多领域。本论文将压电传感技术用于药物检测和生物分析化学，并结合前沿的纳米技术，研究了小分子药物、氨基酸与蛋白质在固液界面上的物理化学过程；构建了纳米碳管/导电聚合物/酶生物传感器，并研究了其电化学响应行为。本论文的主要研究工作如下：1． 通过对具有选择性吸附的药物固体活性膜和具有灵敏质量响应的压电石英晶体进行有机的组合，开创性地研制了非电位响应的苯妥英阴离子药物体声波传感器，并推导了响应模型。所研制的传感器在真实样品溶液中进行了定量测定，得到了令人满意的结果。2． 直接将蛋白质吸附于金属表面通常导致蛋白质的变性与失活，本文用具有生物相容性的纳米金作为活性基体固定蛋白质，并用压电阻抗分析技术实时监测了磷酸伯氨喹与牛血清白蛋白在裸金电极、硫醇修饰和纳米金修饰金电极上的结合过程。基于压电阻抗技术提供的多维信息，我们研究了结合过程动力学并推导了响应模型。和其它实时技术如流动注射分析、表面等离子体共振相比，压电阻抗分析技术能提供药物和蛋白质结合的多维信息，其等效电路参数的变化反映了传感器/液体界面的物理化学性质。结果表明，由于蛋白质在固体表面吸附引起的频率响应可用两个指数函数的和的形式来描述。实验结果表明纳米金是修饰生物分子的良好基底。同裸金电极和硫醇修饰电极相比，纳米金修饰电极具有更大的容量、更好的生物活性和相容性。这将在生物学上及药物的进一步临床研究中发挥作用。3． 利用具有生物相容性的纳米金作为活性基体固定蛋白质，并用压电阻抗技术、循环伏安和电化学交流阻抗技术研究了安定与人血清白蛋白的结合作用。电化学数据表明人血清白蛋白的吸附导致导纳圆半径增大；和裸金电极相比，在相同的浓度下，修饰纳米金的电极具有更大的容量。在人血清白蛋白和安定的结合过程中，随着药物浓度的增加，导纳圆半径和双电层电容均增加。实验结果表明，纳米金具有更大的比表面积并能起到电子导电通道的作用。压电阻抗技术能提供蛋白质和药物结合的实时数据并辅证电化学数据。基于压电阻抗技术提供的多维信息，我们研究了结合过程的压电药物体声波传感器及纳米结构生物传感器的研制和应用 动力学。 4.利用压电阻抗分析技术首次实时监测了氨基酸与人血清白蛋白在纳米金 修饰金电极上的结合过程。压电阻抗分析等效电路参数的变化反映了传感 器/液体界面的物理化学性质。相同的实验条件下，当存在有用超滤方法得 到的尿毒症患者的血清提取物时，L一色氨酸与人血清白蛋白的结合位点与 无竞争剂时相比，并未有明显改变，但结合常数明显减小。利用该方法， 我们可证实尿毒症患者的血清提取物取代了L一色氨酸与人血清白蛋白的 结合，从而增加了L一色氨酸游离部分的百分数，使得它能进入神经系统等 组织，产生毒性。 5.采用直接吸附和与导电聚合物共聚的方式，构建了两种酪氨酸酶用碟内米 碳管生物传感器，并对两种电极的性能进行了一系列研究。和文献报导的 微盘铂阵列电极相比，我们所研制的电极响应更快速，说明碳纳米管能加 速电子转移;和碳糊电极相比，研制的电极K护更小，说明纳米碳管能保 持酶的生物活性，给酶分子自由的空间取向，从而更好地接近底物。而和 导电聚合物共聚的酶电极，由于具有更大的灵敏度、更好的稳定性，更具 有实际应用价值。关键词:压电石英微天平;药物体声波传感器;纳米结构:压电阻抗分析技术; 蛋白质;电化学
赵建文[6]2003年在《结核杆菌的培养特性及快速检测研究》文中指出近年来，压电石英传感器发展迅速，出现了许多种类的压电石英晶体生物传感器，已广泛应用于生物医学、环境监测、工业生产以及食品卫生监督等领域，压电生物阻抗传感器检测微生物具有灵敏度高、特异性强、方便、快捷、灵敏、操作简单等优点，而目前检测结核杆菌的方法均存在一些缺点，因此利用压电生物阻抗传感器检测结核杆菌具有广阔的发展前景。基于此，我们利用BACTEC MGIT 960系统和数字电桥选择最优的培养基，并用压电生物阻抗传感器对结核杆菌进行了一些研究。本论文开展了以下几方面的工作： 1．利用压电体声波阻抗生物传感器成功地检测减毒结核杆菌——H_(37)R_a，并讨论了培养基的背景电导和池常数对灵敏度的影响；结核杆菌的浓度与检测时间的关系；结核杆菌的响应曲线与其他微生物的响应曲线的差异；与其他几种检测结核杆菌的方法进行了比较，并讨论了在检测过程中其他微生物对结核杆菌检测的影响及消除方法。 2．当检测有毒结核杆菌——H_(37)R_v和从病人痰液中新分离的结核杆菌(NIM.TB)时，发现先前的培养基不适合检测H_(37)R_v和NIM.TB，因此利用BACTEC MGIT 960系统和试管培养对培养基进行重新选择，并用数字电桥检测了它们培养前后的电导变化情况，最后找到了一种较理想的培养基。另外从理论上讨论了葡萄糖、脂肪酸及其衍生物对结核杆菌生长的影响。 3．运用体声波生物传感器检测结核杆菌(H_(37)R_v)。尽管许多文献报道不锈钢是很理想的电极材料，但是在我们的实验中由于检测时间比较长，不锈钢并不十分稳定，因此对两种类型的不锈钢进行了钝化处理，并做了极化曲线，发现铬酐钝化效果最好。通过上面的选择后，应用压电体声波阻抗生物传感器得到了H_(37)R_v的典型响应曲线。
任佳丽[7]2009年在《新型压电微生物传感仪及其在临床分析中的应用研究》文中进行了进一步梳理由微生物感染引发的疾病已经严重威胁到人类的健康。结核病是由结核分枝杆菌病原体感染引发的重大传染性疾病,曾经是人类的第一大杀手,随着抗菌素的广泛应用,上世纪六七十年代,结核病的危害直线下降,人类颇有“大获全胜”的感觉。在上世纪末,结核病却又卷土重来,疫情直线回升,大有重新找回“第一杀手”位置之势,而最令人担心的,莫过于耐药性结核病病例的大量出现。要控制耐药菌株的发展,最直接而有效的方法是进行结核分枝杆菌早期快速检测。结核分枝杆菌由于其增代时间长,生长缓慢,比其它微生物更难实现快速检测。快速全自动微生物培养系统对于临床病原菌感染的早期诊断、抗生素的合理运用、延缓病原菌的耐药性都起到了十分重要的作用。而目前临床使用得较多的几款全自动微生物培养系统包括BACTEC 460 TB和BACTEC MGIT 960。BACTEC 460 TB存在放射性污染、仪器操作和维护困难。BACTEC MGIT 960系统所使用的荧光物质易分解造成假阴性。此外,以上仪器本身造价就高,其配套试剂需依赖进口,因此其推广受到经济条件的限制,对于结核病发生率高的贫穷国家或发展中国家是可望而不可及的。串联式压电传感器的主体部分是由压电石英晶体和一对插入溶液中的平行板金属对电极串联组成,该传感器对电极间的电参数变化有灵敏的响应。由于其操作简便、准确、灵敏以及价格便宜而深受广大分析化学者的欢迎。本论文在本室前期工作的基础上,致力于快速、灵敏、准确而造价便宜的新型串联式压电微生物传感器的研制。通过改进、优化或引入新的探头,解决了传感器受背景电参数及电极材料影响的问题,拓宽了该类传感器在生命科学中的应用,使信息的提取更加准确容易,测定更加快速方便。鉴于此开展了以下研究工作:(1)新型多通道串联式压电传感器(MSPQC)的构建及其在结核分枝杆菌减毒菌株H37Ra检测中的应用。该方法是将结核分枝杆菌产生的挥发性代谢产物导致接收液电导变化和串联式压电传感器对电导的灵敏响应结合起来进行检测。首先,设计了双管检测装置,外部是检测管,底部固定有一对电导电极,管内盛有2 ml KOH接收溶液;检测池内部是培养管,内盛有Youmans改良Proskauer-Beck培养基,结核分枝杆菌能代谢培养基中甘油和天门冬酰胺产生挥发性的NH3和CO2,代谢产物能被接收液吸收,导致接收液的电导发生变化,从而检测出结核分枝杆菌。由于双管结构的引入,解决了检测受仪器灵敏区间限制问题。我们用MSPQC成功地检测了H37Ra,在102~107 cfu?ml-1之间,菌液初始浓度的对数与检测时间(FDT)之间存在线性关系。检测限为10 cfu?ml-1。同时检测结果与全自动化的BACTEC MGIT 960进行了对比,二者的结果均通过Ziehl-Neelsen (Z-N)染色法镜检证实了H37Ra的存在。该仪器与同类产品相比还有一个最重要的优点,价格便宜(仪器约为:10~20万,试剂约为:20元;而同类产品BACTEC MGIT 960仪器:90万,试剂约为:80元)。MSPQC有望开发成为一种准确、快速而廉价的结核分枝杆菌检测仪器。(2) MSPQC用于结核分枝杆菌标准菌株H37Rv和临床菌株的检测。通过对未减毒标准菌株H37Rv与减毒菌株H37Ra在Youmans改良Proskauer-Beck培养基中的MSPQC典型曲线的对比,分析了未减毒菌株可能的代谢途径,并通过对代谢途径的推测,优化了培养基,获得了H37Rv的增强检出信号,初步证实了推测。同时筛查了最佳抑菌剂成分并成功用于临床菌株的检测,其检测结果与L-J斜面和BACTEC MGIT 960进行对比,结果表明,该仪器准确、快速、简便,有望应用于临床实验室结核分枝杆菌的检出。(3)提出MSPQC进行一线抗结核药物药敏试验的新方法。通过设定参比管,并将参比管加入的菌液浓度调节为药物管浓度的1/100,巧妙地解决了MSPQC的不完全定量问题。根据临床实验室标准机构(CLSI)的规定成功定义了菌株对于药物敏感性的快速划分标准,并在此基础上将临床结核分枝杆菌对异烟肼、链霉素、乙胺丁醇和利福平四种一线药物的敏感性进行了实际划分,其结果与琼脂比例法(APM)和BACTEC MGIT 960方法进行了比较,该法快速、操作简便,还可以实时监测,从而为结核分枝杆菌药敏研究及药物治疗提供有效手段。(4)叉指阵列电极串联式压电传感器(IDE-SPQC)的构建及其在微生物培养检测中的应用。IDE-SPQC是直接将叉指阵列电极(IDE)代替平行板不锈钢对电极与压电石英晶体串联构成。本章通过理论和实验对比探讨了IDE-SPQC与串联式压电传感器(SPQC)对溶液电导和电容变化的响应以及IDE电极参数对IDE-SPQC响应灵敏度的影响。结果表明,在一定条件下,IDE-SPQC较SPQC对溶液电参数的变化有更灵敏的响应。当使用IDE-SPQC对微生物进行检测时,其线性范围为10~106 cfu?ml-1,检测下限为10 cfu?ml-1。其结果与SPQC和平板计数法(PPC)进行了对比,该方法与SPQC和PPC有相同的准确度,但较后两者更快速。(5)聚苯胺多通道串联式压电传感器(PAn-MSPQC)的研制。将IDE修饰碱型聚苯胺/聚乙烯醇复合物制备成PAn探头与压电石英晶体串联,构建了PAn-MSPQC。其用于微生物测定的原理为:细菌在新陈代谢过程中均会产生CO2,而在一定湿度下CO2能与聚苯胺掺杂,能引起PAn探头电导的变化,实现对微生物的检出。相对于SPQC,由于探头不直接与培养基溶液接触,该传感器不受培养基电参数的影响,不需要特别合成的培养基。利用该传感器可定量地检测样本中的初始微生物浓度,其线性范围为10~106 cfu?ml-1,其检测限为10 cfu?ml-1。(6)聚吡咯多通道串联式压电传感器的制备(PPY-MSPQC)。常规的SPQC除了受仪器灵敏区间限制外,还有一点就是其电极材料难于选择。导电聚合物经掺杂导电率可提高十几个数量级,由绝缘体变为导体,有金属性,可作为电极,再加之其对于一些物质具有选择性电响应,可将其代替金属电极作为敏感探头,与压电石英晶体串联,构建新型串联式传感器。本章以聚吡咯为例,将聚吡咯化学沉积于绝缘基底上制成导电聚合物膜作为MSPQC的探头,研究其在高湿度和室温下对于NH3的响应特性。当NH3量在0.1μmol到6μmol之间时,氨量与频移之间存在线性关系,该方法的最低检测限为0.1μmol。该传感器有望用于需在高湿度、室温下进行NH3测量的体系。(7) PPY-MSPQC用于L-天门冬酰胺酶活性的测定。基于L-天门冬酰胺酶催化L-天门冬酰胺底物水解产生NH3,通过使用PPY-MSPQC测定NH3,从而实现酶活性的测定。使用PPY-MSPQC筛选了L-天门冬酰胺酶活性测定的最佳条件;测定了酶动力学参数;研究了该酶对不同底物L-天门冬酰胺、D-天门冬酰胺以及L-谷氨酰胺的不同催化活性;测定了不同酶浓度,该方法的线性范围是0.01～0.1 U?ml-1,其检测下限为0.01 U?ml-1。其结果与奈氏试剂法进行了对比,该方法准确、无需使用有毒的试剂且能实现实时在线检测。该方法有望用于产L-天门冬酰胺酶微生物的筛选及产氨酶活性的测定。
李雪芳[8]2007年在《电分析技术对微生物处理重金属废水的特性研究》文中研究指明微生物治理重金属废水是目前环境污染治理研究的一个重要领域。这一领域研究的不断深入对分析化学提出了越来越高的要求。压电体声波传感技术因具有灵敏度高、响应谱广、易于实现数字化、结构简单和成本低廉等独特优点而广泛应用于分析化学、生物化学、环境监测、生命科学及分子生物学等众多领域。电化学方法,尤其是溶出伏安法,由于其具有使用费用低,易于操作,选择性良好、灵敏度高的优点,被广泛用于金属离子的痕量分析。本文将压电体声波传感技术及溶出伏安法用于研究重金属废水的微生物治理,主要开展了以下几方面的工作:1.率先建立了压电体声波阻抗-紫外可见分光光度联用新技术,用于研究铜绿假单胞菌(P. aeruginosa)还原Cr(VI)的动力学过程。紫外可见分光光度技术检测还原过程中Cr(VI)浓度的变化,同时压电体声波阻抗技术检测该过程中细菌生长下的传感器响应信号。结果表明细菌的生长对Cr(VI)的还原有重要的影响。基于这种联用技术所得结果,提出了一个新的Cr(VI)还原的动力学模型,通过非线性拟合,获得了还原过程的动力学参数。2.进一步研究大肠杆菌与铜绿假单胞菌混合微生物体系中两种细菌之间的生长关系及其对Cr(VI)还原的动力学。结果表明:在混合微生物体系中,铜绿假单胞菌为优势菌种,其生长严重地抑制了大肠杆菌的生长。同时对Cr(VI)的还原过程进行非线性拟合,得到了混合微生物体系对Cr(VI)还原的动力学参数。3.使用巯基乙磺酸钠(MES)修饰金电极结合溶出伏安法实时监测铜绿假单胞菌对Cu~(2+)的生物吸附过程。用MES修饰金电极,在金电极表面形成了无序的多孔单层膜,这层膜可以在细菌存在的情况下选择性的让Cu~(2+)通过,从而实时、准确的检测菌液中自由Cu~(2+)的浓度。基于电化学检测结果,研究了吸附的动力学过程和吸附平衡。通过非线性拟合,得到了Cu~(2+)与铜绿假单胞菌结合的动力学参数和最大吸附量。4.首次利用聚丙烯酰胺与壳聚糖形成的半互穿聚合物网络凝胶固定非活性的铜绿假单胞菌,并研究了这种新型的固定化微生物对Cu~(2+)的吸附特性。该固定化微生物吸附剂表现出较好的吸附性能,对Cu~(2+)的吸附很迅速,在40分钟内吸附基本达到平衡。对吸附动力学及平衡的研究表明,Cu~(2+)在固定化微生物吸附剂上的吸附过程符合准二级动力学方程,吸附平衡符合Langmuir模型。
吕启蒙[9]2013年在《基于FBAR的生物传感器研究》文中指出随着现代检测技术的发展,人们对微型生物传感器的要求也越来越高。生物传感器向着微型化、微量检测、高灵敏及特异性检测方向发展。同时,这一类生物传感器很多情况下,需要在液相环境中工作。而石英晶体微天平及声表面波传感器这两种代表性的压电传感器已满足不了不断发展的市场要求。据文献查找和分析,目前市场对高灵敏度、微米尺度、可进行微量物质检测、可工作于液相环境并可以集成到IC芯片中的压电生物传感器具有显着的需求。薄膜体声波谐振器(Film Bulk Acoustic Resonator, FBAR)这一基于MEMS技术新发展起来的谐振器件,用作滤波器在射频通信领域取得了巨大的成功并实现了商业化后,其谐振频率高、可集成的优势使其成为新一代压电生物传感器的研究热点。本文的目的是在迄今为止FBAR所取得成就的基础上,发展一种基于FBAR的微型、高灵敏度的微量物质检测传感器。开发这类传感器,有叁个关键的瓶颈问题：(1)理论推导与理论建模；(2)制造工艺及与其它器件的集成;(3)测试与应用推广。本文侧重于解决第一个瓶颈问题,即实现该类型传感器的理论推导与建模。首先从压电晶体的弹性和介电性入手,对薄膜体声波谐振器的工作原理、典型结构及制备工艺做了介绍,并对FBAR的理论模型进行了研究和分析。然后推导和建立了适合该类型的传感器的理论模型,完成了理论公式的推导,得到该类传感器的Mason等效模型。其中,在理论模型方面,在Mason等效模型的基础上对c轴垂直取向的纵波模式FBAR传感器进行了研究,提出了五层结构的FBAR传感器模型。仿真得到了质量响应度约为0.28pg/Hz/cm2的FBAR传感器,即面积为每平方厘米的吸附层每吸附0.28pg的物质会导致FBAR谐振频率漂移1Hz。探究了FBAR传感器质量负载层材料属性对其谐振特性的影响,验证了其符合经典Suaerbrey公式。然后对FBAR传感器在液相环境中的特性进行了研究,发现纵波模式FBAR在液相环境中声波衰减较为严重,故提出利用微流体技术在FBAR传感器上添加微流体结构来减轻液相环境中的声波损耗。接着对基于c轴倾斜取向的FBAR传感器进行了深入的研究,发现当c轴倾斜时,压电薄膜存在两种声波模式：准纵波模式和准剪切波模式。对其电学阻抗表达式进行了推导,仿真研究了c轴不同倾斜角度时的谐振特性。发现当c轴倾斜角度θ为0°或66.5°时,FBAR传感器仅存在准纵波模式；当c轴倾斜角度θ为39.4°或90°时,FBAR传感器仅存在准剪切波模式；当c轴倾斜角度θ为0°时,FBAR传感器有最大的纵波机电耦合系数；当c轴倾斜角度θ为32.3°时,FBAR传感器有最大的剪切波机电耦合系数,接着对五层结构c轴倾斜FBAR传感器阻抗公式进行了推导。最后利用ANSYS有限元分析软件对c轴垂直与c轴倾斜FBAR传感器进行了仿真研究,得到了其导纳特性曲线,仿真结果与通过推导出的理论公式进行的matlab仿真结果一致,验证了理论模型和公式推导结果的正确性。本论文的研究工作,对类似的微型、微量物质、高灵敏度及液相工作的传感器的研究、开发和应用具有参考价值。
任佳丽, 马丽娜, 周超, 陈若钰, 李忠海[10]2012年在《压电体声波传感器快速检测米粉中菌落总数》文中研究表明采用压电体声波传感器实时快速检测米粉中的菌落总数。该传感器包括压电石英晶体、检测池、振荡器、频率计和显示器,其检测原理是基于压电体声波传感器对微生物存在的培养体系的电参数变化有灵敏的频移响应,而自制软件能以频移-时间的形式将此变化过程实时记录下来。本研究中将频移显着变化的点所对应的时间定义为微生物检出时间(MDT),将基于MDT检出微生物的方法称为频移检测法。将不同污染程度的米粉样品用频移检测法获得的MDT与平板计数法获得的初始菌落数建立标定方程。当微生物初始菌落数在103～108cfu/g之间时获得标定方程logC=7.7923-0.0071MDT(r=0.985)。通过标定方程得到的不合格样品(参照国家和地方标准)的测定时间仅需7.8h,远小于国标方法的48h。利用建立的压电传感法检测13个米粉样品的菌落总数,并与平板计数法比较,结果表明,压电体声波传感器法具有准确、快速、操作简便等特点,有望在米粉制品的菌落总数检测中得到推广应用。
参考文献：
[1]. 压电体声波微生物传感及其应用研究[D]. 张进忠. 湖南大学. 2001
[2]. 压电体声波微生物传感器的研制及其应用研究[D]. 刘素芹. 湖南大学. 2004
[3]. 卷烟主流烟气中稠环芳烃的收集及分析技术研究[D]. 胡妍波. 湖南大学. 2005
[4]. 压电生物传感器在微生物代谢产物检测的应用研究[D]. 崔小莹. 湖南大学. 2008
[5]. 压电药物体声波传感器及纳米结构生物传感器的研制和应用[D]. 龙玉梅. 湖南大学. 2004
[6]. 结核杆菌的培养特性及快速检测研究[D]. 赵建文. 湖南大学. 2003
[7]. 新型压电微生物传感仪及其在临床分析中的应用研究[D]. 任佳丽. 湖南大学. 2009
[8]. 电分析技术对微生物处理重金属废水的特性研究[D]. 李雪芳. 湖南大学. 2007
[9]. 基于FBAR的生物传感器研究[D]. 吕启蒙. 昆明理工大学. 2013
[10]. 压电体声波传感器快速检测米粉中菌落总数[J]. 任佳丽, 马丽娜, 周超, 陈若钰, 李忠海. 中国食品学报. 2012
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