Устройство пьезорезонансного сенсора

Изобретение относится к технике проведения анализа жидкостей и может быть использовано в химической, микробиологической, пищевой промышленности, а также на предприятиях агропромышленного комплекса. Сущность: устройство содержит металлический корпус со сменной насадкой. Насадка имеет с двух сторон вырезы прямоугольной формы для закрепления в них полимерных мембран. Внутри корпуса расположен кварцевый резонатор с двумя электродами, закрепленный держателем. Расстояние между мембранами и электродами резонатора составляет 1-2 мм. Внутри держателя расположена система питания и передачи сигнала сенсора в анализатор (например, частотомер) и электрическая схема генератора. Технический результат: повышение чувствительности, точности определения состава жидких сред при полном погружении пьезосенсора в исследуемую жидкость, возможность использования в проточно-инжекционном варианте анализа жидкостей, возможность легкой и быстрой замены и модификации сенсора за счет наличия сменной насадки, возможность погружения в емкости различной конфигурации, возможность проведения анализа с применением только одной рабочей стороны пьезосенсора. 1 ил.

 

Изобретение относится к технике проведения анализа жидкостей и может быть использовано в химической, микробиологической, пищевой промышленности, а также на предприятиях агропромышленного комплекса.

Известно устройство пьезокварцевого резонатора-иммуносенсора с участием кремнийорганического модификатора [А.Ю.Фадеев, А.А.Ельцов, Ю.К.Алешин и др. Жидкостной химически модифицированный кварцевый резонатор как иммуносенсор // Журн. физ. химии. 1994. Т.68, № 11. С.2071-2075]. При конструировании ячейки авторы постарались свести на нет все радиотехнические наводки и другие факторы, действующие на тонкую пластинку пьезокварца, погруженную в жидкость. Плоскость резонатора располагали под некоторым углом к уровню жидкости для удаления воздушных пузырьков, скапливающихся у поверхности пьезосенсора. Для предотвращения электролиза лишь одна сторона пьезосенсора была погружена в жидкость, также была выбрана глубина погружения пьезоиммуносенсора.

Недостатком устройства является необходимость работы только с одной стороной кварцевой пластины, а также проведение анализа с пьезосенсором, расположенным под некоторым углом к поверхности жидкости. Это усложняет процесс изготовления пьезокварцевого резонатора.

Известно устройство пьезокварцевого иммуносенсора [Е.Н.Калмыкова, Т.Н.Ермолаева, С.А.Еремин. Разработка пьезокварцевых иммуносенсоров для проточно-инжекционного анализа высоко- и низкомолекулярных соединений // Вестник МГУ. Сер.2. Химия. 2002. Т.43, № 6. С.399-403].

Недостатками этого сенсора являются сложность последующего изготовления ячейки для измерений из-за того, что сенсор контактирует с жидкостью только одной стороной.

Технической задачей изобретения является создание пьезорезонансного сенсора, позволяющего определять количественный состав компонентов, способных диффундировать через полимерные мембраны к электродам пьезокварцевого сенсора, в жидких средах, возможность работы только с одним электродом пьезорезонансного сенсора и использования сенсора в проточно-инжекционном варианте анализа жидкостей.

Для решения технической задачи изобретения предложено устройство пьезорезонансного сенсора, содержащее металлический корпус, снабженный полимерными мембранами, со сменной насадкой, имеющей с двух сторон вырезы прямоугольной формы для закрепления в них полимерных мембран, внутри которого расположен кварцевый резонатор с двумя электродами, закрепленный держателем, расстояние между мембранами и электродами резонатора составляет 1-2 мм, причем внутри держателя расположена система питания и передачи сигнала сенсора в анализатор (например, частотомер) и электрическая схема генератора.

Технический результат заключается в повышении чувствительности пьезорезонансного сенсора за счет использования сменной насадки с мембранными вставками и в более точном определении состава жидких сред при полном погружении пьезосенсора в исследуемую жидкость, в использовании сенсора в проточно-инжекционном варианте анализа жидкостей. Схема устройства пьезорезонансного сенсора представлена на чертеже.

Устройство пьезорезонансного сенсора представляет собой металлический корпус, снабженный полимерными мембранами 2, со сменной насадкой 1, имеющей с двух сторон вырезы прямоугольной формы для закрепления в них полимерных мембран 2, внутри которого расположен кварцевый резонатор 3 с двумя электродами, закрепленный держателем 4, расстояние между мембранами и электродами резонатора составляет 1-2 мм, причем внутри держателя расположена система питания и передачи сигнала 5 сенсора в анализатор (например, частотомер) и электрическая схема генератора.

Устройство работает следующим образом.

Подготавливают пьезорезонансный сенсор к работе, предварительно выдерживая его в дистиллированной воде несколько минут до получения стабильного аналитического сигнала, затем опускают его в анализируемую жидкую среду, регистрируют сигнал и секундомером отсчитывают время, по истечении которого сигнал пьезокварцевого сенсора не изменяется. Разность между сигналами пьезосенсора до и после контакта с анализируемой жидкостью, содержащей исследуемый компонент, служит характеристикой количественных определений.

По окончании анализа пьезорезонансный сенсор удаляют из исследуемой жидкости, сенсор регенерируют в дистиллированной воде до выхода сигнала сенсора на начальный уровень. После этого сенсор готов для проведения следующего измерения (анализа).

Предлагаемое устройство пьезорезонансного сенсора позволяет:

- повысить чувствительность пьезорезонансного сенсора;

- повысить точность определения состава жидких сред;

- легко и экспрессно проводить замену и модификацию сенсора за счет наличия сменной насадки;

- погружать сенсор в исследуемую жидкость целиком, а не только одной стороной;

- погружать сенсор в емкости (различной конфигурации), содержащие исследуемую жидкость;

- использовать пьезорезонансный сенсор в проточно-инжекционном варианте анализа жидкостей;

- проводить анализ с применением только одной рабочей стороны пьезосенсора.

Устройство пьезорезонансного сенсора, содержащее металлический корпус, снабженный полимерными мембранами, со сменной насадкой, имеющей с двух сторон вырезы прямоугольной формы для закрепления в них полимерных мембран, внутри которого расположен кварцевый резонатор с двумя электродами, закрепленный держателем, расстояние между мембранами и электродами резонатора составляет 1-2 мм, причем внутри держателя расположена система питания и передачи сигнала сенсора в анализатор (например, частотомер) и электрическая схема генератора.