基于声表面波串联谐振器生物舌的放线菌酮浓度分析装置及方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种溶液浓度检测技术，尤其是涉及一种基于声表面波串联谐振器生 物舌的放线菌酮浓度分析装置，以及基于声表面波串联谐振器生物舌的放线菌酮浓度分析 方法。
【背景技术】
[0002] 在实验室中经常需要对溶液的浓度进行检测，在检测溶液浓度时，通常使用专用 的浓度分析仪检测，但浓度分析仪价格昂贵，少则也需要上万元，这大大增加了实验成本。 因此，有必要设计一种结构简单，操作快捷，成本低廉的浓度检测装置，以及该检测装置的 检测方法。
【发明内容】
[0003] 本发明主要是解决现有技术中采用浓度分析仪成本高的问题，提供了一种结构简 单，操作快捷，成本低的基于声表面波串联谐振器生物舌的放线菌酮浓度分析装置。
[0004] 本发明还提供了一种操作快捷的基于声表面波串联谐振器生物舌的放线菌酮浓 度分析方法。
[0005] 本发明的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：一种基于声表面波 串联谐振器生物舌的放线菌酮浓度分析装置，包括采集工作台、采集单元、转换单元和处理 单元，所述采集工作台包括座体，在座体上旋转设置有圆盘，在圆盘上绕圆心设置有多个储 液腔，在圆盘一侧下部设置有滴液室，所述滴液室上部与圆盘底部相接触，在储液室底部设 置有出液口，在出液口上设置有第一电磁阀，在滴液室顶部对应出液口位置设置有进液口， 所述滴液室底部上设置有滴液头，滴液室内设置有清洗机构和排水机构，在滴液头的下方 座体上设置有放置槽，所述采集单元包括相连接的细胞电极板和声表面波谐振器，细胞电 极板位于在放置槽内，所述声表面波谐振器与转换单元连接，转换单元与处理单元连接。本 发明采集工作台自动将不同浓度溶液分别滴到细胞电极板上进行检测，声表面波谐振器采 集细胞电极板上反应信息，以频率的形式输出到转换单元转，转换单元采集声表面波谐振 器的频率信号，并转换成数字信号发送给处理单元，处理单元对数字信号进行共振处理得 到输出信噪比值。在对不同浓度溶液检测后得到与N个数字信号分别对应的输出信噪比 值，然后根据拟合直线得到溶液浓度预测模型。圆盘上能放置多种浓度溶液，并根据设定每 隔一段时间旋转并将一个储液腔内溶液加入到滴液室内。滴液室将溶液滴到细胞电极板 上，在一种浓度溶液检测完毕后能排出剩余溶液并能对滴液室进行清洗。本发明能自动对 不同浓度溶液的浓度进行分析，操作简单方便，无需操作人员一直守候旁边并手动更换检 测溶液，减轻了操作人员工作量，节约了时间。本发明滴液室具有清洗功能，当将一种浓度 的溶液排出后，清洗机构能通入水进行清洗，并通入气体进行吹干，保证了另一种浓度溶液 进入滴液室时不会与之前剩余液体混合，使得溶液浓度的不会发生变化，保证了最后分析 数据的精确性。
[0006] 作为一种优选方案，所述清洗机构包括与滴液室内部连通的进水口和进气口，进 水口与水箱连接，进气口与气栗连接，在进水口和进气口上分别设置有进水电磁阀和进气 电磁阀，所述排水机构包括设置在滴液室底部的排水口，在排水口上设置有排水电磁阀。清 洗机构对滴液室进行清洗。清洗时打开排水口，通过进水口通入清水进行水清洗，水清洗 后通过进气口通入空气对滴液室内进行干燥，这使得之后加入的溶液不会与之前残留液混 合，使得溶液浓度不会发生变化，保证分析结果的精确性。
[0007] 作为一种优选方案，所述滴液头通过微量栗与滴液室相连通。通过微量栗将滴液 室内的溶液按照设定量和时间滴落在细胞电极板上。
[0008] 作为一种优选方案，在滴液室内设置有加氧搅拌机构，加氧搅拌机构包括转轴，转 轴内设置有管路，所述转轴与进水口和进气口相连通，在转轴上连接有搅拌管，搅拌管的中 间位置设置有转轴座，搅拌管通过转轴座按照在转轴上，构成T型结构，搅拌管为空心密封 管，搅拌管与转轴相连通，在搅拌管的端头一端上设置有若干第一气孔，在搅拌管的另一端 头与第一气孔相背的一侧上设置有若干第二气孔。加氧搅拌机构将空气通入到滴液室内的 溶液内，增加溶液的含氧量，同时通入空气能够带动搅拌管进行旋转，会对溶液进行搅拌， 使得溶液与空气更好的混合，增加含氧量，这样溶液滴到细胞电极板上后，能使细胞电极板 上的细胞存活更好，存活寿命更长，保证了检测数据的准确性。
[0009] 作为一种优选方案，所述转轴的管路上设置有通向搅拌管的单向阀。防止水和气 体倒灌。
[0010] 作为一种优选方案，所述圆盘侧面下边缘上设置有一圈限位沿，在所述滴液室顶 部上设置有限位块，限位块表面为弧形面，限位块表面与圆盘侧面相贴近，在限位块表面上 对应设置有限位槽，限位沿嵌入在限位槽内。限位沿和限位槽保证圆盘与滴液室相接触，圆 盘转动时不会偏离位置，使得出液口与进液口相对准。
[0011] 作为一种优选方案，在所述细胞电极板上设置有工作电极、对电极和两个参比电 极，所述工作电极的前端为圆形，该圆形部分采用泡沫铜制成，且在这些泡沫铜上还镀有一 层镀金层，细胞附着在工作电极前端上，所述对电极和参比电极的前端围绕工作电极前端 设置，并在工作电极、对电极和参比电极的前端外部分上涂覆有一层油漆涂层。电极采用泡 沫铜制成，泡沫铜为均匀分布的三维网状孔结构，其具有多层稳定的网状结构且连接紧密， 网状结构不易变形及塌陷。这使得细胞能够进入泡沫铜结构内部，使得细胞能更好的附着 在电极上。镀金层相比泡沫铜毒性更低，与细胞接触使得细胞活性更好，也使得检测灵敏度 更好。
[0012] 作为一种优选方案，所述在底座上竖立设置有旋转电机，所述圆盘安装在旋转电 机的转轴上，在旋转电机转轴外设置有轴套，所述滴液室固定在轴套上。
[0013] -种基于声表面波串联谐振器生物舌的放线菌酮浓度分析方法，包括以下步骤：
[0014] 步骤一：将放线菌酮溶液放入在圆盘中与滴液室相对的储液腔内，然后将储液腔 内溶液注入滴液室；储液腔与滴液室相对，即储液室的出液口与滴液室的进液口相对准。
[0015] 步骤二：通过微量栗向细胞电极板上滴液，设定每次滴液量为0. 05ml，滴液间隔 时间为3. 4秒，滴液次数为140次，滴液结束后，排出滴液室内剩余溶液并对滴液室进行清 洗吹干；打开排水电磁阀，将滴液室内的剩余溶液排出，排出后关闭排水电磁阀。然后打开 进水电磁阀通入清水，对滴液室内进行冲洗，清洗后再打开排水电磁阀进行排水。关闭进水 电磁阀，打开进气电磁阀，通入气体对滴液室内进行吹干处理，最后关闭排水电磁阀。
[0016] 步骤三：声表面波谐振器采集细胞电极板上的信号以频率形式输出，转换单元对 频率信号进行转换得到频率曲线，然后传送到处理单元上，处理单元在频率曲线上采样得 到输入值S(t);将输入值S(t)代入二阶线性系统随机共振模型，该模型为：
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[0018] 并使二阶线性系数随机共振模型共振；其中x(t)是振动质点位移，Q为角频率，r 和《分别为设定的衰减系数和线性振动质点的频率，c是设定的信号调解系数，b是设定的 二次噪声I2(t)的系数，Ut)为三歧噪声，Ut)G{-&，〇，&}，&>〇，噪声的歧化过程遵 循泊松分布，其概率分布为ps(a) =ps(_a) =q，ps(0) =l_2q，其中0 <q< 0. 5 ;噪声均 值与相关性遵循〈I(t) > = 0,〈I(t)I(t+t) > = 2qa2eAT;A为相关率，三歧噪声| (t) 的平直度为> =&得到溶液的输出信噪比值
[0019]
[0020] 步骤四：将输出信噪比值代入放线菌酮溶液浓度预测模型：