新型压电气体传感器在微生物检验方面的应用研究

论文摘要

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非质量响应,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.首次采用表面沉积聚吡咯的聚酰亚胺膜做电极,与压电石英晶体串联,设计成聚吡咯/聚酰亚胺-PQC传感器,并用于氨气的检测,最低可以检测1ppm氨气。实验中讨论了对甲基苯磺酸在聚合过程中对聚吡咯性能的影响,用三氯化铁处理聚吡咯的影响以及湿度对检测氨气灵敏度的影响。通过测定氨气对聚吡咯电参数的变化,得出聚吡咯/聚酰亚胺-PQC传感器的响应原理。该论文设计的氨气传感器可用于环境检测和临床诊断。2.本文利用聚吡咯氨气传感器成功地检测尿素酶细菌。文中讨论了聚吡咯对氨气的选择性响应,不受二氧化碳的影响;研究了三种培养基分别用聚吡咯氨气传感器法和SPQC法对普通变形杆菌进行检测,结果表明,聚吡咯/聚酰亚胺-PQC氨气传感器法更灵敏,而且三种培养基都可用于检测,而SPQC只能用YC肉汤一种培养基。通过对不同浓度的普通变形杆菌的检测得出,FDT与普通变形杆菌的初始浓度在8–3.2×108cells/ ml成线性关系,可用于细菌数量的测定。对普通变形杆菌、表皮葡萄球菌、肺炎克雷伯菌的快速准确的检测证明该方法的可行性。3.利用串联式压电传感器检测真菌生长放出的二氧化碳来检测真菌,响应机理是二氧化碳与KOH发生反应,引起KOH溶液电导变化,这种变化能引起压电晶体频率的变化。实验结果,当KOH浓度为0.0125mol/l时,灵敏度最高,细菌初始浓度的对数和检测时间之间的线性关系为logN0=10.7296-0.2436t,可用于细菌数量的测定。用该法对白色念珠菌、近平滑念珠菌、克柔念珠菌、葡萄牙念珠菌以及热带念珠菌进行了检测实验,并从临床中收集40株真菌进行检验。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 微生物新陈代谢方面的研究
• 1.1.1 代谢理论
• 1.1.2 代谢途径
• 1.1.3 微生物新陈代谢特异性研究
• 1.1.4 微生物新陈代谢的应用领域
• 1.2 微生物的检测研究
• 1.2.1 细胞成分分析法
• 1.2.2 生物电化学方法
• 1.2.3 非生物电化学方法
• 1.3 压电传感器的非质量响应
• 1.3.1 串联式压电传感器
• 1.3.2 其他非质量响应的压电传感器
• 1.4 论文构思与展望
• 第2章 聚吡咯/聚酰亚胺-PQC 氨气传感器的构建及性能研究
• 2.1 前言
• 2.2 实验部分
• 2.2.1 实验试剂
• 2.2.2 实验仪器
• 2.2.3 聚吡咯/聚酰亚胺电极的制备
• 2.2.4 实验过程
• 2.3 结果与讨论
• 2.3.1 响应原理的讨论
• 2.3.2 聚吡咯/聚酰亚胺-PQ 传感器响应灵敏度与检测体系电导率的关系
• 2.3.3 聚吡咯/聚酰亚胺-PQC 传感器检测氨气的典型响应曲线
• 2.3.4 不同浓度的氨气的检测
• 2.3.5 表面沉积聚吡咯的聚酰亚胺膜的表面形貌
• 2.3.6 合成聚吡咯过程中对甲基苯磺酸对灵敏度的影响
• 2.3.7 聚吡咯预处理对响应灵敏度的影响
• 2.3.8 聚吡咯的稳定性研究
• 2.3.9 聚吡咯对氨气响应的重现性研究
• 2.4 小结
• 第3章 聚吡咯氨气传感器快速检测尿素酶细菌
• 3.1 前言
• 3.2 实验部分
• 3.2.1 实验试剂
• 3.2.2 实验装置
• 3.2.3 聚吡咯电极的制备
• 3.2.4 实验过程
• 3.3 结果与讨论
• 3.3.1 响应原理
• 3.3.2 氨气检测过程中二氧化碳的影响
• 3.3.3 尿素的含量对检测灵敏度的影响
• 3.3.4 普通变形杆菌的典型响应曲线
• 3.3.5 检测培养基的影响
• 3.3.6 聚吡咯氨气传感器对表皮葡萄球菌和肺炎克雷伯菌的检测
• 3.4 小结
• 2 串联式压电传感器用于临床真菌的检测'>第4章 新型CO₂串联式压电传感器用于临床真菌的检测
• 4.1 前言
• 4.2 实验部分
• 4.2.1 实验材料
• 4.2.2 培养基
• 4.2.3 实验装置
• 4.2.4 实验过程
• 4.3 结果与讨论
• 2 串联式压电传感器快速检测真菌的原理'>4.3.1 新型CO₂串联式压电传感器快速检测真菌的原理
• 4.3.2 氢氧化钾溶液的浓度对检测灵敏度的影响
• 4.3.3 白色念珠菌的典型响应曲线
• 4.3.4 细菌的初始浓度和检测时间的关系
• 4.3.5 几种常见真菌的响应曲线
• 2 串联式压电传感器应用于临床检验'>4.3.6 新型CO₂串联式压电传感器应用于临床检验
• 4.4 小结
• 结论
• 参考文献
• 致谢
• 附录 本文作者相关论文题录