基于蛋白质修饰的纳米金探针的石英晶体微天平分析

用蛋白质修饰的金纳米颗粒作为探针,采用树枝状放大途径,结合石英晶体微天平(QCM)技术对人免疫球蛋白G(IgG)进行检测.通过在QCM的金电极表面组装一层蛋白A将羊抗人IgG抗体固定于传感界面用以捕获分析物IgG.利用纳米金标记的抗体和由金标抗体及金标蛋白A构成的免疫复合物分别作为一级放大标记物和二级放大标记物,可以显著放大抗原-抗体的识别信号.用QCM对金标抗体和胶体金免疫复合物的放大过程进行了连续监测.对金标抗体的稀释倍数和复合物的组成进行了优化.一级放大和二级放大的频率信号与人IgG浓度在10.9μg/L～10.9 mg/L范围内呈良好的线性关系,经过二级放大后,用QCM可检测低至3.5 μg/L的IgG.     

基于电聚合硫堇膜与纳米复合材料界面的直接电化学免疫传感器的构建

本工作采用电聚合手段在玻碳电极表面制备聚硫堇基质膜,借硫堇膜上富含的氨基基团实现对碳纳米管与纳米金颗粒二元纳米复合材料的化学组装,制备稳定的碳纳米管/纳米金/聚硫堇传感界面, 以此传感界面固定免疫活性物质,发展了一种无电子媒介的酶免疫传感器.结果表明,电极采用碳纳米管/纳米金颗粒界面固定免疫活性物质,其传感响应性能明显优于单独采用碳纳米管的情况.以人IgG免疫体系为例,电极以此界面固定人IgG抗体,并通过夹心方式直接响应酶催化H2O2的还原电流信号,实现了对人IgG浓度的灵敏测定.此外,采用甘氨酸-HCl缓冲液洗涤使用后的传感器,可有效洗脱其表面的免疫复合物,实现传感器的重复使用.     

基于纳米金增强吸附伏安分析的电化学免疫传感技术用于蛋白分子检测

基于纳米金标记和金增强表面吸附伏安分析的新型电化学免疫传感器.以人免疫球蛋白G(h IgG)为模型分析物,使固定化抗体与分析目标物hIgG及纳米金标记的hIgG抗体结合于电极表面,通过金沉积使电极表面的纳米金颗粒直径增大.由于金增强时间在几分钟内就可完成,和传统的银增强相比,缩短了增强时间,加快了分析速度.研究结果表明,该法灵敏度高,选择性好,重现性好,操作简便,可望成为一种有潜力的新型高灵敏度免疫传感技术.     

基于纳米金标记和银增强放大的血吸虫抗体的免疫分析

该文提出了一种新的、高灵敏的基于银增强放大和免疫胶体金技术的血吸虫抗体的免疫分析方法.免疫反应在聚苯乙烯微孔板中以间接分析模式(血吸虫抗原-兔抗血吸虫抗体-纳米金标记的羊抗兔IgG二抗)进行,通过反应上去的纳米金催化银离子的还原,使大量的银沉积在纳米金的周围,用酸将银溶解后,通过阳极溶出伏安法(ASV)对银离子进行检测,溶出峰电量的大小与待分析物血吸虫抗体(一抗)的浓度成正比.对免疫分析的一些实验条件如抗原与待测抗体的反应时间、纳米金标记二抗与待测抗体的反应时间、纳米金标记抗体稀释度以及银增强时间进行了优化.阳极溶出峰电量与日本血吸虫抗体的浓度在6.4μg/L～100mg/L范围内呈良好的线性关系,检测下限为3.0 μg/L.将该方法应用于兔血清中日本血吸虫抗体的测定,取得了满意的结果.     

基于磁性纳米颗粒的化学发光酶免疫分析用于日本血吸虫抗体的检测

该文提出了一种高灵敏的基于磁性纳米颗粒的化学发光酶免疫分析方法用于感染兔血清中日本血吸虫抗体的检测.日本血吸虫抗原通过N-(3-二甲基氨丙基)-N-乙基碳二亚胺盐(EDC)和N-羟基琥珀酰亚胺(NHS)固定在磁性纳米颗粒的表面,选择性地结合与富集血清中的日本血吸虫抗体,然后与辣根过氧化物酶标记的羊抗兔二抗夹心进行免疫分析.对免疫反应的实验条件如日本血吸虫抗原在磁性纳米颗粒表面的标记浓度,磁性纳米颗粒的用量,抗原与待测抗体的反应时间及辣根过氧化物酶标记二抗的浓度进行了优化.发光强度与感染兔血清的稀释比在1:10000～1:100的范围内成良好的线性关系,检测下限为1:13442.     

电位型无标记IgG免疫探针测人IgG

以Pt为基体电极,用戊二醛交联法在Pt电极上固定兔抗人IgG抗体,制成IgG免疫探针.根据人免疫球蛋白(IgG)能与兔抗人IgG抗体发生定量的特异性免疫反应,利用电化学方法,找到了测定人血清中IgG的简单方法.人IgG的含量在0.2～1.2цg/L之间,与兔抗人IgG免疫探针的电位变化值(△E)呈良好的线性关系.工作曲线的回归方程△E=23.0 c 9.733,相关系数r=0.998 6,检测下限小于0.2μg/L.用于正常人血清中IgG含量的测定,加标回收率为95%～103%,结果满意.     

基于银染色放大和免疫胶体金的金属免疫分析

提出了一种新的、高灵敏的基于银染色放大和免疫胶体金技术的金属免疫分析方法.免疫反应在聚苯乙烯微孔板中以夹心分析模式进行,通过纳米金对银离子的催化还原在金标抗体上沉积大量的金属银,用酸溶解后,在玻碳电极上用阳极溶出伏安法(ASV)对银离子进行检测,溶出峰电流的大小间接与待分析物人免疫球蛋白G(IgG)的浓度成正比.对阳极溶出分析的测定参数如沉积电位、富集时间和免疫分析的一些条件如抗原-抗体反应时间、金标抗体稀释度等进行了优化.阳极溶出峰电流与IgG浓度在1.66 μg/L～27.25 mg/L范围内呈良好的线性关系,检测下限为1.1 μg/L.     

基于纳米金标记的阳极溶出伏安免疫分析用于免疫球蛋白A的测定

提出了一种基于纳米金标记的阳极溶出伏安免疫分析方法.免疫反应在聚苯乙烯微孔板中以夹心分析模式进行,通过物理吸附将兔抗人免疫球蛋白A(IgA)抗体固定于微孔板上,与相应抗原IgA发生免疫反应后,再通过夹心模式捕获相应的纳米金标记的羊抗人IgA抗体,然后再与金标羊抗人IgA抗体和金标兔抗羊二抗形成的免疫复合物反应,在微孔板上引入大量的纳米金,将金溶解后,在碳糊电极上用阳极溶出伏安法(ASV)对金离子进行检测,溶出峰电流的大小间接与待分析物IgA的浓度成正比.对免疫分析的一些实验条件进行了优化.阳极溶出峰电流与IgA的浓度在0.018 mg/L～181 mg/L范围内呈良好的线性关系,检测下限为10μg/L.将该分析方法应用于人血清中IgA浓度的测定,取得了满意结果.     

基于胱胺自组装膜和SiO2纳米颗粒增强效应的日本血吸虫压电免疫传感器的研究

提出了一种基于胱胺自组装膜和SiO2纳米颗粒增强效应的生物分子固定法,并将之用于日本血吸虫压电免疫传感器的研究.所制备的SiO2纳米颗粒具有生物亲和性高和比表面积大等优良理化性能,经表面功能化后可高效键合日本血吸虫抗原(SjAg)分子,制得敏化的SjAg@SiO2颗粒.将SjAg@SiO2固定于修饰了胱胺自组装膜的石英晶体表面,发展了一种新型压电免疫传感器,用于日本血吸虫抗体(SjAb)的检测.实验结果表明,SiO2颗粒的纳米三维(3D)空间结构有利于所固定的抗原对抗体的识别,进而获得了对目标物SjAb的高灵敏检测.所研制的传感器检测感染兔血清样中SjAb浓度的线性范围为0.6～22.7 μg/mL,检测下限为0.4 μg/mL(S/N=3).此外,临床实际样品的分析结果表明,该免疫传感技术的分析检测能力与经典酶联免疫法(ELISA)相接近,可望用于血吸虫病临床生化诊断、现场筛查和疫情监控等.     

基于金-石墨烯修饰的高灵敏甲胎蛋白电化学免疫传感器

以具有大比表面积和良好生物相容性的纳米金颗粒(AuNPs)和金-石墨烯复合物(Au-Gra)为基底,成功制备了高灵敏甲胎蛋白免疫传感器。首先在金电极表面电沉积一层纳米金,接着滴涂一层具有独特电化学活性的铁氰化镍纳米粒子(NiNPs)电子媒介体,然后滴加一层Au-Gra复合膜,最后利用Au-Gra结合甲胎蛋白抗体(anti-AFP),从而制得甲胎蛋白免疫传感器。采用循环伏安法对电极性能进行了验证,结果表明该传感器有良好的电流响应性能,检测线性范围为0.1~100 ng/mL,检出限为0.03 ng/mL (S/N=3)。此传感器简单、快速、灵敏,可望用于临床诊断。     

基于滚压的压电叠堆压电转换特性仿真分析

本文提出一种基于滚压的压电俘能器结构,结合Cymbal压电换能器和压电振子叠堆,利用滚珠作为激励源,可以把机构的往复振动转换为对压电振子的单向压迫.使用仿真软件对俘能器结构中滚珠压迫压电单元的力,以及该俘能器结构在并联和串联模式下输出的电压和俘获的电能进行仿真分析,得到该结构的压电转换特性.仿真结果表明,滚珠对压电叠堆的压迫力与压电陶瓷层数并不是单向递减,1-5层时递增,5层以后压迫力逐渐减小.在压电陶瓷的总层数不变的情况下,并联和串联时压电叠堆所俘获的总电能是不变的.两种联接模式下总电能随层数的变化关系为5层以内时随层数的增加而减小,超过5层后逐渐增加.     

Impact of ZnO gate interfacial layer on piezoelectric response of AlGaN/GaN C-HEMT based ring gate capacitor

We report on a piezoelectric response investigation of AlGaN/GaN circular high electron mobility transistor (C-HEMT) based ring gate capacitor as a new stress sensor device to be potentially applied for dynamic high-pressure sensing. A ring gate capacitor of C-HEMT with an additional ZnO gate interfacial layer was used to measure the changes in the piezoelectric charge induced directly by the variation of piezoelectric polarization of both gate piezoelectric layers (AlGaN, ZnO) for harmonic loading at different excitation frequences. Our experimental results show that about 10 nm thick piezoelectric ZnO layer grown on ring gate/AlGaN interface of C-HEMT can yield almost a 60% increase in the piezoelectric detection sensitivity of the device due to its higher piezoelectric coefficient. A three-dimensional CoventorWare simulation is carried out to confirm the increase in the measured piezoelectric response of ZnO based ring gate capacitor of C-HEMT.     

双压电结构乐甫波激发效率和液体传感的仿真

乐甫波器件适于液体检测,但在工程上经常因为激发效率较低而影响应用。与“压电基底-非压电薄膜”的单压电结构乐甫波器件相比,双压电结构的特点是薄膜也选用压电材料,以期增大器件整体的压电效应。在建立理论模型的基础上,通过空气中和液体检测时双压电结构乐甫波与声表面波、单压电结构乐甫波的机电耦合系数仿真并对比,表明对于某些压电基底和薄膜,双压电结构具有更高的乐甫波激发效率。并且,以液体介电常数检测为例,仿真结果还表明了双压电结构乐甫波比单压电结构具有更高的灵敏度。     

压电传感器与前置放大器的配接

从提高传感器和测量电路的灵敏度出发,根据压电传感器压电元件串联和并联2种连接方式,电压放大器和电荷放大器2种前置电路的特点,对压电传感器与前置电路如何配接进行研究。提出了压电元件串联应配接电压放大器,压电元件并联应配接电荷放大器。当压电传感器与测量电路之间的距离较远时,宜采用后一种方式。此方法具有实际的指导意义。     

压电扭转驱动器的有限元分析

为研究压电陶瓷的扭转驱动能力,制作了压电扭转驱动器,应用有限元分析方法,使用三维六面体耦合单元对压电扭转驱动器进行了力学和电学分析。根据压电陶瓷的基本方程,利用有限元分析软件ANSYS进行直接耦合分析求解。分析结果与试验结果取得了良好的一致,证实了利用压电陶瓷双晶片弯曲制作压电扭转驱动器结构设计的可行性。该分析方法与结论对压电驱动器的设计、制造与优化具有一定的指导意义。     

埋入式压电陶瓷厚度对激励声能影响的有限元分析

将压电陶瓷埋入混凝土构成压电埋入式混凝土机敏模块,利用压电陶瓷的逆压电效应实现对混凝土结构的实时健康检测。为保证接收信号质量,采用具有压电陶瓷谐振频率的周期脉冲作为激励。而不同厚度的压电陶瓷具有不同的谐振频率,对于不同厚度的压电陶瓷,激励频率的选择对接收端的超声波信号有较大影响。通过Ansys软件仿真研究压电陶瓷谐振频率随厚度的变化规律,模拟混凝土中压电陶瓷振动辐射的超声波,分析压电陶瓷厚度对辐射超声波的影响。研究表明:压电陶瓷的振幅随厚度的增加逐渐减小;压电陶瓷的厚度小于1 mm时,最大振幅对应的谐振频率变化趋势出现多个拐点;厚度大于1 mm时,谐振频率随着厚度的增加而减小,辐射超声波中心点声压随厚度的增加而增大。     

Unimorph and bimorph piezoelectric energy harvester stimulated by β-emitting radioisotopes: a modeling study

We use energy methods and lumped-element modelling in the analysis and optimization of a miniaturized aluminum nitride based piezoelectric energy harvester which utilizes tritiated silicon as an uninterrupted energy source. Tritiated silicon serves as a radioisotope source which emits energetic β particles that results in an electrostatic force between the radioactive source and collector that traps the emitted particles. The generated electrostatic force will drive the charging and actuating cycles of the piezoelectric cantilever leading to a continuous charge–discharge cycles, thus inducing vibrations in the piezoelectric cantilever. The energy generated from the piezoelectric thin-film is appropriately rectified and stored to provide continuous and uninterrupted electrical power to a low-power devices. The modelled results have been benchmarked against available experimental data for a unimorph piezoelectric harvester with very good agreement. Furthermore, the model was applied to a bimorph piezoelectric harvester, showing that the output power can be doubled in relation to a unimorph design. Moreover, the model accounts for the entire range of design and operating factors such as the ambient medium and associated damping losses, current leakage, and device scaling.     

A scrape-through piezoelectric MEMS energy harvester with frequency broadband and up-conversion behaviors

We propose a MEMS piezoelectric energy harvester with a wide operating frequency range by incorporating a high-frequency piezoelectric cantilever and a metal base as the top and bottom stoppers with a low-frequency piezoelectric cantilever. Frequency up-conversion of the piezoelectric energy harvester is realized when the low-frequency piezoelectric cantilever impacts and scrapes through the high-frequency piezoelectric cantilever. For an input acceleration of 0.6?g, with top and bottom stopper distances of 0.75 and 1.1?mm, respectively, the operating frequency ranges from 33 to 43?Hz. The output voltage and power up to 95?mV and 94 nW can be achieved. Experimental results indicate that the frequency up-conversion mechanism significantly improves the effective power.     

双晶片悬臂梁式压电传感器的有限元仿真研究

压电传感器作为一种便捷、高效的传感器类型,越来越受到人们的青睐.为研究压电传感器机电耦合能力,将压电高聚物聚偏氟乙烯(PVDF)黏结而成的压电双晶片悬臂梁作为研究对象,利用有限元分析软件ANSYS Workbench,首先完成对模型的构建和模态分析,得出模型的固有频率和固有振型,再建立压电材料的压电本构方程,对压电双晶片悬臂梁模型发电量进行模拟仿真,最后将仿真结果与前人研究结果相对比.分析得出:在10 mm的形变量下,能够产生最大320 V左右的瞬时电压,这与前人的研究结果相近,验证了仿真结果的准确性,同时也证实了压电双晶片悬臂梁作为压电传感器的可行性.     

Deflection performance of a bi-directional distributed polymericpiezoelectric micromotor

Distributed piezoelectric micromotor architectures have great potential because they combine the advantages of piezoelectric micromotors with the advantages of distributed architectures. However, to use a distributed architecture paradigm for piezoelectric micromotors, a basic motor building block is needed. To meet this need a piezoelectric micromotor building block, called a C-block, was developed. These C-blocks can be combined together in a variety of distributed architectures to expand their capabilities. This paper introduces a basic polymeric piezoelectric C-block micromotor design and a serial C-block micromotor architecture that demonstrates increased deflection capabilities. For both micromotor designs, simple manufacturing steps are described and analytical deflection models are presented. These micromotors were experimentally tested with prototypes ranging in size from a few millimeters to a few centimeters in scale. Results for an individual C-block micromotor and a serial C-block micromotor are presented. These results demonstrate the accuracy of the models and the feasibility of designing and fabricating polymeric piezoelectric micromotor architectures