[实用新型]一种用于生物样品预处理的双频聚焦换能器

说明书

本实用新型公开了一种用于生物样品预处理的双频聚焦换能器，所述换能器包括压电块和背材，所述压电块的上顶面为凹球面，其下底面凸球面，所述压电块的上顶面和下底面对应的球心位置相同，所述压电块采用压电陶瓷材料，所述压电块的上顶面和下底面分别贴合有用于引入激励信号的金属膜，所述背材贴合在所述压电块的下底面，所述背材能够吸收所述压电块产生的背向声波。本实用新型提供的用于生物样品预处理的双频聚焦换能器可以工作于两个工作频率，适应不同大小的处理目标的要求，扩大其使用范围。

技术领域

本实用新型涉及生物样品超声处理装置技术领域，尤其涉及一种用于生物样品预处理的双频聚焦换能器。

背景技术

在进行生物样品(如生物组织、细胞、血液等)的分析与检测前，样品的预处理十分必要，通过一定的技术手段对生物样品进行裂解、分离，获得其混合提取液，才能对其有效成分或有效成分群体进行提取。利用超声波技术来强化提取分离过程，可有效提高提取分离率，缩短提取时间，节约成本，提高样品的质量和提取率。

超声生物样品处理技术基于声波具有的机械效应、空化效应、微流效应和热效应发挥作用，通过特定频率的声波作用于生物样品，使其发生自振动，同时增强介质分子间的相互作用，从而使得样品发生破碎、裂解，继而使目标成分得以释放或析出，便于进一步的提取。

常见的超声生物样品处理仪器有细胞破碎仪，其通过一个“压电堆栈+变幅杆”结构进行作用，具有功率高、效率高、处理量大等优势，在细胞裂解、超声乳化等方面得到了广泛的应用。但是，由于功率较高，处理样品时样品温度会出现较大的上升，导致样品的生物活性被破坏。且在进行生物特性分析时，由于获得的样品数量往往有限，其较大的体积无法胜任。

在实际应用中，生物样品目标成分相差较大，如质粒、RNA/DNA、细胞等，体积大小千差万别。由于不同频率的声波具有不同大小的波长，处理特定大小的目标成分时，使用相应的超声频率进行处理时效率最高。因此，不同的目标成分的处理往往需要不同的超声频率。现有商用超声聚焦技术往往为单一工作频率，覆盖频率范围小，无法适应多目标成分处理的要求。

实用新型内容

为了克服现有技术存在的不足，本实用新型提供一种用于生物样品预处理的双频聚焦换能器，具体技术方案如下：

提供了一种用于生物样品预处理的双频聚焦换能器，包括压电块和背材，所述压电块的上顶面为凹球面，其下底面为凸球面，所述压电块的上顶面和下底面对应的球心位置相同，所述压电块采用压电陶瓷材料，所述压电块的上顶面和下底面分别贴合有用于引入激励信号的金属膜，所述背材贴合在所述压电块的下底面，所述背材能够吸收所述压电块产生的背向声波。

进一步地，所述压电块采用PZT4压电陶瓷或PZT8压电陶瓷。

进一步地，所述压电块为圆柱结构，其直径为20mm。

进一步地，所述压电块的厚度为2mm。

进一步地，所述压电块的谐振频率为1MHz。

进一步地，所述压电块上顶面的曲率半径为50mm，所述压电块下底面的曲率半径为52mm。

进一步地，所述压电块的协整频率为3.5MHz。

进一步地，所述压电块上顶面中央位置前方的50mm处为聚焦区域，所述聚焦区域用于放置需要预处理的的生物样品。

进一步地，所述压电块的上顶面和下底面贴合的金属膜互不接触。

进一步地，所述金属膜延伸贴合至所述压电块的侧面。

本实用新型具有下列优点：

a.通过优化相应的激励与驱动方法，最大程度地减少其功耗，降低样品温度，保证样品活度；