【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
专利
本专利技术涉及一种具有改进的温度控制的石英晶体微天平(qcm，quartz crystalmicrobalance)感测装置。
技术介绍
0、专利技术背景
1、石英晶体微天平(qcm)感测作为用于检测分子在基底上吸附(或解吸)的有效感测技术越来越受欢迎。在qcm感测中，允许含有物质的液体流过感测元件(qcm传感器)，该感测元件(qcm传感器)包括夹在一对电极之间的晶体盘。交流电压连接到电极，从而使盘以其声学共振频率振荡，并允许系统达到稳定状态。当分子吸附在qcm传感器表面上产生膜时，共振频率发生变化。连接频率检测设备来检测这种变化，从而允许确定吸附层的质量。
2、一种特别有用的感测方法是具有耗散监测的qcm，称为qcm-d。在qcm-d感测中，允许感应振荡衰减(“环关闭”)，并确定能量耗散因子。该耗散因子的变化与吸附层的粘弹性(柔软度)有关。
3、众所周知，在qcm感测应用中温度控制至关重要，即使非常小的温度变化也可能导致与实际测量信号相同数量级的干扰。为此，大多数qcm测量系统都配备有温度控制系统，通常包括热电控制元件(例如，帕尔贴元件(peltier element))、可选地包括热源/散热器、适当放置的温度传感器和合适的控制逻辑。热电元件通常被布置在qcm传感器相对于测量通道的相对侧。
4、jp 2018 01925提供了一个示例，其中两个传感器被布置在qcm传感器下方。
5、然而，尽管有足够的温度控制，已经注意到qcm共振频率仍然需要很长的时间来适应
6、基于此，希望提供具有改进的温度控制的qcm感测装置。
7、专利技术的总体公开内容
8、这一目标和其他目标是利用石英晶体微天平qcm传感器装置实现的，该传感器装置包括传感器保持器，该传感器保持器具有用于接纳qcm传感器的基本平面的隔室、沿着横向于该平面隔室的线彼此分隔布置的第一温度传感器和第二温度传感器、以及控制器，该控制器被配置成确定两个传感器之间的温差δt，并基于该温差操作qcm装置。
9、“横向”是指包括垂直于隔室的平面延伸部分的部件的方向。当温度传感器在此方向上分隔时，检测到的温差δt将指示跨隔室的温度梯度，从而指示跨放置在隔室中的传感器的温度梯度。
10、注意，由于隔室和qcm传感器隔室中的热阻，通常不可能完全消除传感器上的温差。然而，本专利技术基于令人惊讶的认识，即qcm频率测量过程对qcm传感器上的温度变化高度敏感。已经表明，qcm频率测量直到在qcm传感器上的温度梯度基本稳定为止才会稳定。由于检测到的温差δt指示qcm传感器上的温度梯度，qcm频率测量在当时将是稳定的。通过不仅确定和监测布置有qcm传感器的隔室中的温度，而且确定和监测温差δt，控制器因此可以在使用qcm传感器装置期间改善测量性能。
11、例如，当温差被认为是稳定的(在给定范围内的变化)时，控制器可以提供可以假定qcm频率测量是稳定和可靠的指示。替代地，温差简单地提供给用户(例如显示在显示器上)，以使用户能够评估测量输出何时是可靠的。
12、优选地，该装置包括布置成与传感器保持器热连接的热电元件，该热电元件由控制器控制。在这种情况下，控制器可以被配置为基于温差δt反馈来施加温度控制，从而确保温差δt的更快稳定，并因此确保可靠的qcm测量。温差可以用作常规控制回路中的反馈变量，该控制回路被设计成稳定该反馈变量。
13、第一温度传感器和第二温度传感器优选地布置在隔室的相对侧。这甚至进一步改善了检测到的温差δt和传感器上的温度梯度之间的相关性。因此，装置的操作甚至可以更加可靠。
14、该装置可以包括布置在传感器保持器相对于(第一)热电元件的相对侧上的附加热电元件。具有两个(或更多个)热电元件可以提高更精确地控制温度的能力，并且更快地确保期望的温度。
15、该装置还可以包括多个样品流体容器、流体选择器单元，该流体选择器单元用于选择性地将样品流体容器中的一个与形成在传感器上方的测量单元流体连接。流体选择器单元具有多个入口端口、感测出口和阀装置，每个入口端口与样品流体容器流体连接，感测出口被配置成与传感器流体连接，阀装置用于选择性地将入口中的一个连接到出口。
16、流体选择器单元用作阀，以选择性地将样品流体容器中的一个连接到测量单元(measuring cell)，并提供所需的通过传感器的样品流体流。流体选择器单元可以被设计成将流体样品容器与传感器保持器集成在相对有限的空间中。例如，流体选择器单元可以包括具有通道和阀的小型流体系统，以实现这种集成。这种小型流体流系统的示例有时被称为“微缩实验室(lab-on-chip)”。
17、流体选择器单元可以夹在流体样品容器和样品保持器之间，这对于减小装置的尺寸也会是有利的。
18、热电元件可以布置在传感器保持器相对于样品流体容器的相对侧。在竖直布置(有时称为“竖直堆叠”)的情况下，样品流体容器位于装置的上部，这意味着热电元件被布置在传感器保持器下方，这有利于散热。在竖直布置中，重力可以促进流体流过装置。
19、在一个实施例中，样品流体容器、流体选择器单元和传感器保持器被布置在隔热外壳内，该隔室的内部具有基本均匀的温度(homogeneous temperature)。
20、通过将感测装置的部件集成到相对较小的空间中，并将它们布置在温度隔离的外壳内，非常有助于温度控制。
技术实现思路
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种石英晶体微天平QCM传感器装置，包括：
2.根据权利要求1所述的传感器装置，其中，所述控制器被配置成在显示器上显示所述确定的温差。
3.根据权利要求1所述的传感器装置，其中，所述控制器被配置成确定何时所述温差已保持在给定范围内达给定时间量，并且响应于该确定，提供例如音频或视觉资料的指示。
4.根据权利要求1所述的传感器装置，还包括与所述传感器保持器(2)热连接布置的热电元件(11)，所述热电元件由所述控制器(13)控制。
5.根据权利要求4所述的传感器装置，其中，所述控制器(13)被配置成基于所述确定的温差来控制所述热电元件(11)，以实现稳定的温差。
6.根据前述权利要求中任一项所述的传感器装置，其中，所述第一温度传感器和所述第二温度传感器(14a、14b)被布置在所述隔室的相对侧上。
7.根据前述权利要求中任一项所述的传感器装置，还包括被布置在所述传感器保持器相对于所述热电元件(11)的相对侧上的附加热电元件。
8.根据前述权利要求中任一项所述的传感器装置，还包括：
9.根
10.根据权利要求8或9所述的传感器装置，还包括布置在所述传感器保持器(2)相对于所述样品流体容器(8)的相对侧上的热电元件(11)。
11.根据权利要求8至10中的一项所述的传感器装置，其中，所述样品流体容器(8)、所述流体选择器单元(7)和所述传感器保持器(2)以竖直堆叠布置方式布置。
12.根据权利要求8至10中的一项所述的传感器装置，还包括隔热外壳(21)，所述样品流体容器(8)、所述流体选择器单元(7)和所述传感器保持器(2)包含在所述隔热外壳(21)中，所述外壳(21)的内部具有基本均匀的温度。
13.根据权利要求12所述的传感器装置，
14.根据权利要求4或9所述的传感器装置，其中，所述热电元件是帕尔贴元件。
...【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】
1.一种石英晶体微天平qcm传感器装置，包括：
2.根据权利要求1所述的传感器装置，其中，所述控制器被配置成在显示器上显示所述确定的温差。
3.根据权利要求1所述的传感器装置，其中，所述控制器被配置成确定何时所述温差已保持在给定范围内达给定时间量，并且响应于该确定，提供例如音频或视觉资料的指示。
4.根据权利要求1所述的传感器装置，还包括与所述传感器保持器(2)热连接布置的热电元件(11)，所述热电元件由所述控制器(13)控制。
5.根据权利要求4所述的传感器装置，其中，所述控制器(13)被配置成基于所述确定的温差来控制所述热电元件(11)，以实现稳定的温差。
6.根据前述权利要求中任一项所述的传感器装置，其中，所述第一温度传感器和所述第二温度传感器(14a、14b)被布置在所述隔室的相对侧上。
7.根据前述权利要求中任一项所述的传感器装置，还包括被布置在所述传感器保持器相对于所述热电元件(11)的相对侧上的附加热...
【专利技术属性】
技术研发人员：彼得·斯文森，
申请(专利权)人：瑞典百欧林科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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