CN102645429A - 自洁并含振波能量消解环节的电致化学发光分析检测装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种自洁并含振波能量消解环节的电致化学发光分析检测装置，属于分析测试领域。该类装置中的玻碳电极易受吸附污染，本案主要针对该问题。本案装置的结构包括电解池以及插在电解池中的玻碳电极、对电极以及参比电极，重点是，其结构还包括管状超声波探头，该管状超声波探头的端部包埋有环形压电元件，该管状超声波探头内部的中空管道滑移套接玻碳电极的电极杆，玻碳电极工作端的端面与该管状超声波探头的工作端的端面持平，以及，笔套状或试管状的微孔材质的超声波能量吸收器，参比电极的工作端深入该超声波能量吸收器的内腔。该装置能够实现针对玻碳电极的即时的超声清洁运作；并且依托该超声波能量吸收器抑制超声波对参比电极的综合干扰。

Description

自洁并含振波能量消解环节的电致化学发光分析检测装置
技术领域
本发明涉及一种自洁并含振波能量消解环节的电致化学发光分析检测装置，属于分析测试领域。
背景技术
电致化学发光，这一词汇所表达的技术含义，对于分析测试领域的专业技术人员而言，是公知的。
在电致化学发光分析检测实践中，所涉电解池内的工作电极常选用玻碳电极，这是基于其综合优势的考量，然而，使用了玻碳电极的电致化学发光分析检测装置不是无暇的，其中，有一个属于共性的、周知的、并且是难解的问题，那就是，装置中的玻碳电极其裸露的电极工作面十分容易受到电解产生的有机类物质的吸附污染，所述吸附污染会导致玻碳电极性能的迅速衰减；因此，如何在进行电致化学发光分析检测操作的同时，有效地、即时地清洁玻碳电极，就成为了一个亟待解决的技术问题。
发明内容
本发明所要解决的问题是，研发一种能够在进行电致化学发光分析检测的同时，即时地进行电极自洁运作的新型电致化学发光分析检测装置，并且，该自洁运作不应当带来负面干扰。
本案通过以下方案解决上述问题，该方案提供的装置是一种自洁并含振波能量消解环节的电致化学发光分析检测装置，该装置的结构包括电解池，以及，装设于电解池下方或侧面的光电倍增管，所述电解池装设在暗盒之内，以及，玻碳电极，该玻碳电极含有柱状玻碳电极本体以及与该柱状玻碳电极本体连接的接线柱，接线柱的材质是金属材质，该柱状玻碳电极本体以及靠近该柱状玻碳电极本体的那一部分接线柱被管状电极外套裹在其中，该管状电极外套的材料是高分子电绝缘材料，以及，对电极，以及，参比电极，所述对电极是片状、柱状或丝状的铂电极或金电极，所述参比电极是Ag/AgCl电极或甘汞电极，所述玻碳电极以及对电极以及参比电极的工作端位于所述电解池的内部，该电解池是其敞口端轮廓呈方形、矩形、圆形或椭圆形的内凹的杯状器皿，重点是，该装置的结构包括管状超声波探头，该管状超声波探头的工作端装设有环形压电元件，该管状超声波探头具有管状内腔，该管状内腔的直径由首至尾均匀一致，位于该管状超声波探头的工作端的环形压电元件的实体被该管状超声波探头的电绝缘性高分子基质所包埋，所述管状电极外套的外侧面与所述管状内腔的内侧面滑移邻接，该管状内腔的轴心线与所述管状电极外套的轴心线以及环形压电元件的轴心线以及柱状玻碳电极本体的轴心线相互平行并且相互重合，以及，高频振荡电讯号传输电缆，该高频振荡电讯号传输电缆的一端透过该管状超声波探头的电绝缘性高分子基质与环形压电元件连接，所述柱状玻碳电极本体的未被包裹的裸露的那个端面与该管状超声波探头的工作端的端面持平，以及，超声波能量吸收器，该超声波能量吸收器其轮廓呈笔套状或试管状，该呈笔套状或试管状的超声波能量吸收器其封闭的一端位于电解池的内部，所述参比电极其工作端深入该超声波能量吸收器的内部，该超声波能量吸收器其材质是微孔材质，所述微孔材质是微孔陶瓷、微孔泡沫玻璃、微孔泡沫铝、微孔硅橡胶、微孔聚四氟乙烯或微孔聚偏氟乙烯。
所述微孔陶瓷、微孔泡沫玻璃、微孔泡沫铝、微孔硅橡胶、微孔聚四氟乙烯以及微孔聚偏氟乙烯等等微孔材料，均有市售；可以买来选定的微孔材料进行简单切削、凿孔，制成所需的形态。
任何孔径的微孔材料都有一定的吸收振波的功能；本案该微孔材质其微孔孔径的优选值是小于1.0毫米。
任何壁厚的所述超声波能量吸收器均有一定的超声波消解、吸收功能；本案该呈笔套状或试管状的超声波能量吸收器其壁厚的优选值是介于0.3厘米与3.0厘米之间。
仅就微孔材料对高频振荡波能量的吸收、消解功能及原理，对于声学领域的专业人员而言，是公知的。
所述玻碳电极一词，其技术含义在电致化学发光分析领域，是公知的。
通常意义上的传统的玻碳电极，其结构细节，对于电致化学发光领域的专业人员而言，是公知的。
所述环形压电元件，该词本身的技术含义在超声波专业技术领域是公知的。各型、各尺寸的环形压电元件均有市售。
仅就包括环形压电元件在内的各型压电元件其与高频振荡电讯号传输电缆的连接细节，对于超声波专业技术领域的专业人员而言，是成熟的、已知的技术，在此不作赘述。
所述高分子电绝缘材料，其技术含义是公知的。
本案装置当然还可以包括高频振荡电讯号发生器，该高频振荡电讯号发生器与所述高频振荡电讯号传输电缆的另一端连接，该高频振荡电讯号发生器连同经由所述高频振荡电讯号传输电缆与其连接在一起的所述环形压电元件构成超声发射机构，该超声发射机构的超声发射功率介于1毫瓦与20瓦之间。采用较低的功率，有助于避免损伤玻碳电极其裸露的电极工作面，并且有利于避免干扰电致化学发光检测。
所述高频振荡电讯号发生器一词的技术含义，在超声波专业技术领域是公知的。
各型高频振荡电讯号发生器均有市售。
本案装置的结构，还可以包括一些附件，所述附件例如：微弱光测量仪，该微弱光测量仪可以与所述光电倍增管连接；以及，记录仪，该记录仪可以与所述微弱光测量仪连接。
各型微弱光测量仪以及各型记录仪均有市售。
所述附件又例如：电化学工作站装置，该电化学工作站装置可以与所述玻碳电极以及辅助电极以及参比电极连接；所述辅助电极即对电极。
各型电化学工作站均有市售。
所述附件还例如：用于夹持玻碳电极以及对电极以及参比电极的电极夹持、固定支架；等等。
所述微弱光测量仪以及所述记录仪以及电化学工作站装置等术语表达，对于仪器分析化学领域而言，其技术含义是公知的。
超声空化作用是一种十分强有力的作用，低频超声波对对象工件的表面冲击较强，该低频超声波的空化作用对于精细如本案的检测装置而言是不太适合的；随着超声波频率的提高，空化作用对对象工件的损伤逐渐弱化直至可以忽略；例如，100KHz以上的超声波可以用于大规模集成电路的无伤清洁；又例如，1000KHz至12000KHz的超声波可以用于人体的无伤体检，等等；因此，适于本案装置的优选的超声波频率不是随意的频率。
如上所述，为避免超声空化作用对所述玻碳电极裸露的电极工作面的损伤，并避免诱发声致发光，该超声发射机构所发射的超声波的优选的频率至少应当在40KHz以上；该超声发射机构所发射的超声波的优选的频率其范围是在40KHz与12MHz之间。
在更为精细的层面上，为避免所述玻碳电极裸露的电极工作面的超声损伤，以及，更为精细地避免诱发声致发光，该超声发射机构所发射的超声波的更进一步的优选的频率至少应当在80KHz以上；该超声发射机构所发射的超声波的更进一步优选的频率其范围是在80KHz与12MHz之间。
不同的电解池底液以及不同的电致化学发光检测分析对象，对不同功率及频率的超声波的敏感度是不同的，为避免超声波对分析的干扰，可以根据具体的电解池底液及具体的检测分析对象，逐步调整、确定所需超声波频率及功率。
如上所述，针对不同的电致化学发光分析检测对象及电解池底液，应当细致调整、选择所需的超声波频率及功率，然而，在前期工作不到位的情形下，当所选用超声波频率及功率不是足够恰当，以至于诱发出一定强度的声致发光，也是不足忧虑的，只要在分析检测过程中扣除空白比对值即可，本案该装置此情形下自动转换为一种具有电极即时自洁功能的电致化学发光、声致化学发光双激励受激化学发光分析检测装置。
本案的优点在于，本案装置能够在进行电致化学发光分析检测的同时，利用其结构位置靠近并环绕玻碳电极裸露的电极工作面的环形压电元件所发射的超声波，对所述电极工作面进行即时的清洁作用，以此方式，即时避免了电解氧化还原反应生成的有机杂质对所述电极工作面的吸附污染，使得所述电极工作面能够在整个的所述分析检测过程中始终保持其清新状态，阻止了电极性能的快速衰减。
本案所述呈笔套状或试管状的超声波能量吸收器，是用于削弱、抑制超声波对所述参比电极的综合干扰，维持所述参比电极电位稳定。
另一方面，基于本案装置的结构特点，通过刻意的增强的超声波功率以及刻意拣选的旨在同时诱发声致化学发光的超声波频率，本案该装置也可以服务于刻意的同时诱发电致化学发光和声致化学发光的目的，并以此方式，进行刻意的电、声双激励受激化学发光的分析检测工作；以及，如若进行刻意的电、声双激励受激化学发光分析检测工作，那么，本案装置中的套装玻碳电极组合件的特殊结构，能够使得电、声双激励受激发光集中产生于一个小区域内，如此，方便窗口尺寸有限的光电倍增管对光信号进行充分捡拾。
附图说明
图1是本案实施例示意图，所表达的是该装置的核心结构部分纵切面的大略形态。
图中，1是对电极的接线位，2是对电极，3是电解池，4是光电倍增管，5是位于管状超声波探头工作端的环形压电元件，6是柱状玻碳电极本体，7是呈笔套状或试管状的超声波能量吸收器，8是参比电极，9是管状超声波探头，10是高频振荡电讯号传输电缆，11是玻碳电极的接线柱，12是显露在外的管状电极外套。
具体实施方式
在图1所展示的本案实施例中，该装置的结构包括电解池3，以及，装设于电解池3下方的光电倍增管4，该光电倍增管4既可以是端窗型光电倍增管，该光电倍增管4也可以是侧窗型光电倍增管，图例中，该光电倍增管4安装在电解池3的下方，但是，也允许将该光电倍增管4安装在电解池3的侧面，该种情形未作图示，所述电解池3装设在暗盒之内，以及，玻碳电极，该玻碳电极含有柱状玻碳电极本体6以及与该柱状玻碳电极本体6连接的接线柱11，与该柱状玻碳电极本体6连接的接线柱11的材质是金属材质，该柱状玻碳电极本体6以及靠近该柱状玻碳电极本体6的那一部分接线柱11被管状电极外套12裹在其中，该管状电极外套12的材料是高分子电绝缘材料，以及，对电极2，以及，参比电极8，各种参比电极的实际结构细节对于化学分析专业人员而言是公知的，图例中未显示该参比电极8的结构细节，仅是示意而已，所述对电极2是片状、柱状或丝状的铂电极或金电极，所述参比电极8是Ag/AgCl电极或甘汞电极，所述玻碳电极以及对电极2以及参比电极8的工作端位于所述电解池3的内部，该电解池3是其敞口端轮廓呈方形、矩形、圆形或椭圆形的内凹的杯状器皿，重点是，该装置的结构包括管状超声波探头9，该管状超声波探头9的工作端装设有环形压电元件5，该管状超声波探头9具有管状内腔，该管状内腔的直径由首至尾均匀一致，位于该管状超声波探头9的工作端的环形压电元件5的实体被该管状超声波探头9的电绝缘性高分子基质所包埋，所述管状电极外套12的外侧面与所述管状内腔的内侧面滑移邻接，该管状内腔的轴心线与所述管状电极外套12的轴心线以及环形压电元件5的轴心线以及柱状玻碳电极本体6的轴心线相互平行并且相互重合，以及，高频振荡电讯号传输电缆10，该高频振荡电讯号传输电缆10的一端透过该管状超声波探头9的电绝缘性高分子基质与环形压电元件5连接，所述柱状玻碳电极本体6的未被包裹的裸露的那个端面与该管状超声波探头9的工作端的端面持平，以及，超声波能量吸收器7，该超声波能量吸收器7其轮廓呈笔套状或试管状，该呈笔套状或试管状的超声波能量吸收器7其封闭的一端位于电解池3的内部，所述参比电极8其工作端深入该超声波能量吸收器7的内部，该超声波能量吸收器7其材质是微孔材质，所述微孔材质是微孔陶瓷、微孔泡沫玻璃、微孔泡沫铝、微孔硅橡胶、微孔聚四氟乙烯或微孔聚偏氟乙烯。
所述微孔陶瓷、微孔泡沫玻璃、微孔泡沫铝、微孔硅橡胶、微孔聚四氟乙烯以及微孔聚偏氟乙烯等等微孔材料，均有市售；可以买来选定的微孔材料进行简单切削、凿孔，制成所需的形态。
任何孔径的微孔材料都有一定的吸收振波的功能；本案该微孔材质其微孔孔径的优选值是小于1.0毫米。
任何壁厚的所述超声波能量吸收器7均有一定的超声波消解、吸收功能；本案该呈笔套状或试管状的超声波能量吸收器7其壁厚的优选值是介于0.3厘米与3.0厘米之间。
仅就微孔材料对高频振荡波能量的吸收、消解功能及原理，对于声学领域的专业人员而言，是公知的。
该装置的结构还可以包括高频振荡电讯号发生器，该高频振荡电讯号发生器可以与所述高频振荡电讯号传输电缆10的另一端连接，该高频振荡电讯号发生器连同经由所述高频振荡电讯号传输电缆10与其连接在一起的所述环形压电元件5构成超声发射机构，该超声发射机构的超声发射功率介于1毫瓦与20瓦之间；该超声发射机构所发射的超声波的频率其优选范围是在40KHz与12MHz之间；该超声发射机构所发射的超声波的频率的更进一步优选的范围是在80KHz与12MHz之间。上述优选值范围之内的任意值都是本案装置允许选择的操作参数值；当然，实际选择的具体操作参数值要根据具体分析对象体系的具体情况作谨慎选择。
该图例中，没有绘出高频振荡电讯号发生器；也没有绘出与光电倍增管8连接的微弱光测量仪；并且，没有绘出与该微弱光测量仪连接的记录仪；该图例也没有绘出与各电极连接的电化学工作站装置；市售的电化学工作站的某些型号已经集成了所述微弱光测量仪以及具有记录仪功能的数据收集、处理模块；该图例中也没有绘出用于夹持各个电极的电极夹持、固定支架，等等。
该管状超声波探头9可以向相关超声波器件专业厂家定制；该管状超声波探头9也可以自制，其自制方式例如，用简单模具并选用恰当的高分子材料以及恰当尺寸的环形压电元件5以及与之相连接的恰当的高频振荡电讯号传输电缆10，通过多次、多层涂覆或热熔浇铸或热熔模压制成；如此等等。
仅就一般而言的高分子材料的各种成型工艺本身，对于高分子材料成型加工技术领域来说，是成熟的、公知的技术。
包括单层环形压电元件以及多层堆叠环形压电元件在内的各型、各尺寸的环形压电元件均有市售。
各类高分子材料均有市售。
本案装置的具体实施方式不局限于本案附图图例。

Claims (6)

1.自洁并含振波能量消解环节的电致化学发光分析检测装置，该装置的结构包括电解池，以及，装设于电解池下方或侧面的光电倍增管，所述电解池装设在暗盒之内，以及，玻碳电极，该玻碳电极含有柱状玻碳电极本体以及与该柱状玻碳电极本体连接的接线柱，接线柱的材质是金属材质，该柱状玻碳电极本体以及靠近该柱状玻碳电极本体的那一部分接线柱被管状电极外套裹在其中，该管状电极外套的材料是高分子电绝缘材料，以及，对电极，以及，参比电极，所述对电极是片状、柱状或丝状的铂电极或金电极，所述参比电极是Ag/AgCl电极或甘汞电极，所述玻碳电极以及对电极以及参比电极的工作端位于所述电解池的内部，该电解池是其敞口端轮廓呈方形、矩形、圆形或椭圆形的内凹的杯状器皿，其特征在于，该装置的结构包括管状超声波探头，该管状超声波探头的工作端装设有环形压电元件，该管状超声波探头具有管状内腔，该管状内腔的直径由首至尾均匀一致，位于该管状超声波探头的工作端的环形压电元件的实体被该管状超声波探头的电绝缘性高分子基质所包埋，所述管状电极外套的外侧面与所述管状内腔的内侧面滑移邻接，该管状内腔的轴心线与所述管状电极外套的轴心线以及环形压电元件的轴心线以及柱状玻碳电极本体的轴心线相互平行并且相互重合，以及，高频振荡电讯号传输电缆，该高频振荡电讯号传输电缆的一端透过该管状超声波探头的电绝缘性高分子基质与环形压电元件连接，所述柱状玻碳电极本体的未被包裹的裸露的那个端面与该管状超声波探头的工作端的端面持平，以及，超声波能量吸收器，该超声波能量吸收器其轮廓呈笔套状或试管状，该呈笔套状或试管状的超声波能量吸收器其封闭的一端位于电解池的内部，所述参比电极其工作端深入该超声波能量吸收器的内部，该超声波能量吸收器其材质是微孔材质，所述微孔材质是微孔陶瓷、微孔泡沫玻璃、微孔泡沫铝、微孔硅橡胶、微孔聚四氟乙烯或微孔聚偏氟乙烯。
2.根据权利要求1所述的自洁并含振波能量消解环节的电致化学发光分析检测装置，其特征在于，该微孔材质其微孔孔径小于1.0毫米。
3.根据权利要求1所述的自洁并含振波能量消解环节的电致化学发光分析检测装置，其特征在于，该呈笔套状或试管状的超声波能量吸收器其壁厚介于0.3厘米与3.0厘米之间。
4.根据权利要求1所述的自洁并含振波能量消解环节的电致化学发光分析检测装置，其特征在于，该装置的结构包括高频振荡电讯号发生器，该高频振荡电讯号发生器与所述高频振荡电讯号传输电缆的另一端连接，该高频振荡电讯号发生器连同经由所述高频振荡电讯号传输电缆与其连接在一起的所述环形压电元件构成超声发射机构，该超声发射机构的超声发射功率介于1毫瓦与20瓦之间。
5.根据权利要求4所述的自洁并含振波能量消解环节的电致化学发光分析检测装置，其特征在于，该超声发射机构所发射的超声波的频率在40KHz与12MHz之间。
6.根据权利要求5所述的自洁并含振波能量消解环节的电致化学发光分析检测装置，其特征在于，该超声发射机构所发射的超声波的频率在80KHz与12MHz之间。
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