Научная литература
booksshare.net -> Добавить материал -> Биология -> Тёрнер Э. -> "Биосенсоры: основы и приложения" -> 248

Биосенсоры: основы и приложения - Тёрнер Э.

Тёрнер Э., Карубе И., Уилсон Дж. Биосенсоры: основы и приложения — М.: Мир, 1992. — 614 c.
Скачать (прямая ссылка): biosensoriosnoviiprilojeniya1992.djvu
Предыдущая << 1 .. 242 243 244 245 246 247 < 248 > 249 250 251 252 253 254 .. 355 >> Следующая

неопубликованные данные). По мнению некоторых исследователей,
пьезоэлектрические биосенсоры можно было бы улучшить и путем более
тесного и целенаправленного сочетания принципов детектирования (не только
самого детектора) и сенсорного лиганда (см., например, обзор Кларка и др.
[23]). Кроме того, вполне можно было бы использовать пьезоэлектрические
свойства природных биополимеров и их агрегатов (или структур), а не
сосредоточивать внимание исключительно на поверхностном связывании.
Проблему демпфирования резонанса в кристалле в жидкой среде можно решить
с помощью довольно простой процедуры, заключающейся в том, что адсорбцию
проводят в растворе, а перед измерением на резонансной частоте сенсор
высушивают на воздухе. Этот способ был продемонстрирован на примере
кристаллов, которые погружали в хлороформ с экстрагированным хелатом 8-
оксихинолината свинца [62]. Вместо того, чтобы полагаться на
неспецифическую адсорбцию и/или удерживание экстрагированного свинца
перед сушкой, следовало бы хелатирующий агент и другие лиганды
иммобилизовать на поверхности кристалла, так же как и в сенсорах других
типов [23].
28.4. Распространение акустических волн и акустический импеданс
Существуют довольно сложные теории прохождения акустических волн через
маловязкие и вязкоупругие материалы. Можно ожидать, что использование
этих теорий для получения какой-либо конкретной или биологически значимой
информации из результатов акустических измерений будет затрудняться
собственной сложностью и динамическим поведением растворов, суспензий или
осадков биологических материалов. Многие из возникающих проблем,
вероятно, разрешимы путем одновременного мониторинга многих параметров и
многокомпонентного анализа. Несмотря на перспективность, в этой области
известно сравнительно мало работ биологического направления, с чем,
очевидно, и связано недостаточное внимание исследователей к этому
предмету.
28.4.1. Основные принципы
Большинство методов акустического и ультразвукового анализа известно
давно, хотя только сейчас стало возможным реализовать значительные
преимущества современной техники обработки сигналов. В общем случае
акустические волны вводят в среду, модифицирующую сигнал, и затем
принимают этот сигнал либо тем же, либо специальным преобразователем.
Иногда используют и другие методы регистрации (например, оптические).
В маловязких жидкостях сдвиговая жесткость предполагается пренебрежимо
малой
Пьезоэлектрические преобразователи и акустические методы
449
по сравнению с жесткостью на сжатие, поэтому при низких частотах
применимы реверберационные методы. Определяющими величинами здесь
являются комплексный объемный модуль (К = К' + JK") и мнимая компонента
комплексного модуля сдвига (G = G + jG"). Для вязкоупругих материалов
необходимо принимать во внимание обе сдвиговые компоненты, что требует
дополнительных измерений (например, измерения амплитуды продольных волн)
и использования механики сдвига. В некоторых случаях параметры маловязкой
жидкости можно измерить непосредственно. Чаще, однако, требуются
многократные измерения (привязанные к определенной модели). Доминирующие
механизмы потерь и термические эффекты приводят к тому, что затухание
меняется с квадратом частоты, при этом в диапазоне частот ниже нескольких
кГц потери столь малы, что для их определения требуется использовать
резонансные частоты и/или большие объемы жидкости. Пьезоэлектрическая
керамика пригодна для возбуждения только радиальных мод и для слежения за
спадом сигнала после снятия возбуждения по достижении стационарного
состояния [60]. Поскольку при высоких частотах высокие обертоны трудно
идентифицировать, предпочтительна одновременная многомодовая частотная
модуляция с последующей регистрацией картины затухания [57].
Давно известен такой метод измерения скоростей и затухания волн, как
акустическая интерферометрия, обычно в конфигурации отражения волн при
переменном расстоянии от единственного преобразователя [28]. В
альтернативном варианте отражатель заменяют идентичным пьезоэлектриком,
при этом принимаемый сигнал при изменении расстояния проходит через
максимумы и минимумы [32]. Можно использовать и интерферометр с
фиксированным расстоянием [16].
Возможно, один из наиболее полезных методов измерения затухания и
скорости звука был предложен в работе [67]. Пьезометрический
преобразователь излучает короткие цуги волн, выступая затем как приемник
отраженного сигнала (метод "импульсного отражения"). Скорость определяют
по характерному "времени переходного сигнала", а затухание волн-по
зависимости интенсивности от расстояния до плоскости отражения. В таких
методах существенна дифракция волн, особенно при низких частотах. Хотя
скорости можно определять непосредственно по затуханию, здесь не менее
полезны и методы фазового детектирования [59].
Для измерения скорости и затухания звуковых волн можно использовать также
фотоакустический эффект [27]. Попеременное сжатие и разрежение,
Предыдущая << 1 .. 242 243 244 245 246 247 < 248 > 249 250 251 252 253 254 .. 355 >> Следующая

Реклама

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed

Есть, чем поделиться? Отправьте
материал
нам
Авторские права © 2009 BooksShare.
Все права защищены.
Rambler's Top100

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed