CN102680459A - 一种功能延伸的电致化学发光分析检测装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种功能延伸的电致化学发光分析检测装置，属于分析测试领域。电致化学发光分析检测装置所涉玻碳电极十分容易受到电解产生的有机类物质的吸附污染，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，该玻碳电极内部含有位于工作端的被管状电极外套包裹的柱状玻碳电极本体，重点是，该装置的结构还包括环形压电元件，该环形压电元件的实体环绕着柱状玻碳电极本体；以及，呈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。本案该装置结构能够在不引入附加干扰的前提下，实现玻碳电极工作面的即时的超声清洁。

Description

一种功能延伸的电致化学发光分析检测装置

技术领域

本发明涉及一种功能延伸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，无附加干扰地、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，该自洁运作方式并且不应当引入负面干扰。

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功能延伸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，工作电极，该工作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包覆其中，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、圆筒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，所述工作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，该装置的结构还包括环形压电元件，该环形压电元件的实体环绕着所述柱状玻碳电极本体，该环形压电元件的实体其位置是介于所述柱状玻碳电极本体与所述管状电极外套之间的位置，所述柱状玻碳电极本体的轴心线穿过所述环形压电元件的中心空洞，所述柱状玻碳电极本体的轴心线与所述环形压电元件的环平面相互垂直，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所述管状电极外套内部的管道与所述环形压电元件连接，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腔，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。

所述工作电极一词，其技术含义在电致化学发光分析领域，是公知的。

所述高分子电绝缘材料，其技术含义是公知的。

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。

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10瓦之间。采用较低的功率，有助于避免损伤所述柱状玻碳电极特别是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工作电极以及辅助电极以及参比电极连接。

所述电化学工作站当然也可以是包含有所述微弱光测量模块以及记录模块以及数据处理模块的集成式的电化学工作站。

各型电化学工作站均有市售。

所述附件还例如：用于夹持工作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工作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，为避免所述工作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。

本案该超声波能量吸收器是用于遏制超声波对参比电极的综合干扰，维持参比电极的电位稳定。

任何孔径的微孔材料都有一定的吸收高频振波的功能；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。

本案所涉环形压电元件，紧凑地集成于所述玻碳电极的内部，并且，高频振荡电讯号传输电缆也是透过所述管状电极外套所包绕的内部管道来与所述环形压电元件进行连接，为避免高频振荡电讯号传输电缆其电磁波泄露对近邻的其它电路的干扰，本案该结构进一步优选的方案，是在该高频振荡电讯号传输电缆的表面包覆金属丝网屏蔽层。

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，利用工作电极工作端内部紧靠所述电极工作面的环形压电元件的超声发射，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。基于本案该装置的结构形态，超声波的即时清洁效力可以得到最大限度的发挥，同时，这还意味着可以用最低的功率、最小的超声波干扰，实现最大化的针对所述电极工作面的即时清洁效果。

本案结构中的另一个重要构件，即微孔材质的呈笔套状或试管状的超声波能量吸收器，其存在，能够遏制超声波对参比电极的综合干扰，维持参比电极的电位稳定；由此，既实现玻碳电极的自洁运作，又不带来附加的干扰。

此外，鉴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，本案装置中的工作电极的特殊结构，能够使得电、声双激励的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是电解池，2是对电极，3是工作电极，4是接线柱，5是高频振荡电讯号传输电缆，6是参比电极，7是呈笔套状或试管状的微孔材质的超声波能量吸收器，8是工作电极的工作端，9是柱状玻碳电极本体的那个未被包裹的裸露的电极工作面，10是环形压电元件，11是柱状玻碳电极本体。

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1，以及，装设于电解池1下方或侧面的光电倍增管，图例中没有绘出所述光电倍增管，所述电解池1装设在暗盒之内，图例中没有绘出所述暗盒，以及，工作电极3，该工作电极3含有柱状玻碳电极本体11以及与该柱状玻碳电极本体11连接的接线柱4，接线柱4的材质是金属材质，该柱状玻碳电极本体11以及靠近该柱状玻碳电极本体11的那一部分接线柱4被管状电极外套包覆其中，该管状电极外套的材料是高分子电绝缘材料，以及，对电极2，该对电极2也称辅助电极，以及，参比电极6，所述对电极2是片状、柱状、圆筒状或丝状的铂电极或金电极，所述参比电极6是Ag/AgCl电极或甘汞电极，所述工作电极3以及对电极2以及参比电极6的工作端位于所述电解池1的内部，该电解池1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，该装置的结构还包括环形压电元件10，该环形压电元件10的实体环绕着所述柱状玻碳电极本体11，该环形压电元件10的实体其位置是介于所述柱状玻碳电极本体11与所述管状电极外套之间的位置，所述柱状玻碳电极本体11的轴心线穿过所述环形压电元件10的中心空洞，所述柱状玻碳电极本体11的轴心线与所述环形压电元件10的环平面相互垂直，以及，高频振荡电讯号传输电缆5，该高频振荡电讯号传输电缆5的一端透过所述管状电极外套内部的管道与所述环形压电元件10连接，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1的内部，所述参比电极6其工作端深入该超声波能量吸收器7的内腔，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。

图例中的环形压电元件10可以经由高频振荡电讯号传输电缆5与高频振荡电讯号发生器连接，包括该高频振荡电讯号发生器以及经由高频振荡电讯号传输电缆5与其连接在一起的环形压电元件10构成超声发射机构，该超声发射机构的超声发射功率其优选范围是介于1毫瓦与10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；也没有绘出光电倍增管以及与该光电倍增管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对电极2以及工作电极3以及参比电极6连接的电化学工作站装置；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。

图例中，没有绘出所述参比电极6的结构细节；参比电极6其本身的结构细节，对于电化学专业领域的人员来说，是公知的，因而无需仔细刻画、描绘。

本案结构中的超声波能量吸收器7将参比电极6与超声波辐射源完全隔离开来，由此遏制超声波对参比电极6的综合干扰，维持参比电极6的电位稳定。

任何孔径的微孔材料都有一定的吸收振波的功能；可以根据所使用的超声波频率及功率来选定所需要的微孔材料。

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。

本案所涉环形压电元件10集成于所述玻碳电极的内部，并且，高频振荡电讯号传输电缆5也是透过所述管状电极外套所包绕的内部管道来与所述环形压电元件10进行连接，为避免高频振荡电讯号传输电缆5其电磁波泄露对近邻的其它电路的干扰，本案该结构进一步优选的方案，是在该高频振荡电讯号传输电缆5的表面包覆金属丝网屏蔽层。

本案装置的具体实施方式不局限于本案附图图例。

Claims (7)

1.一种功能延伸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，工作电极，该工作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包覆其中，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、圆筒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，所述工作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，该装置的结构还包括环形压电元件，该环形压电元件的实体环绕着所述柱状玻碳电极本体，该环形压电元件的实体其位置是介于所述柱状玻碳电极本体与所述管状电极外套之间的位置，所述柱状玻碳电极本体的轴心线穿过所述环形压电元件的中心空洞，所述柱状玻碳电极本体的轴心线与所述环形压电元件的环平面相互垂直，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所述管状电极外套内部的管道与所述环形压电元件连接，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腔，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所述的一种功能延伸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10瓦之间。

3.根据权利要求2所述的一种功能延伸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。

4.根据权利要求3所述的一种功能延伸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。

5.根据权利要求1所述的一种功能延伸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。

6.根据权利要求1所述的一种功能延伸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。

7.根据权利要求1所述的一种功能延伸的电致化学发光分析检测装置，其特征在于，该高频振荡电讯号传输电缆其表面包覆有金属丝网屏蔽层，该金属丝网屏蔽层用于遏制其电磁波泄露，防止其对近邻的其它电路的干扰。

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