CN103499571B - 一种电致化学发光检测装置 - Google Patents

Abstract

一种便携式高通量电致化学发光检测装置，它由供能装置和检测装置组成，检测装置集成于暗室箱体中，供能装置由一个温差发电片，铝制散热片，稳压调压电路组成，温差发电片置于箱体箱底外，箱底在温差发电片位置处开一个与温差发电片大小相当的孔，散热片通过导热胶与温差发电片粘合；温差发电片通过导线与调压稳压电路连接，温差发电片产生的电流进入调压稳压电路得到电致化学发光所需的稳定电流电压；检测装置由ITO参比电极，PDMS阵列微反应池和ITO工作电极组成，ITO工作电极和PDMS阵列微反应池键合，ITO参比电极置于PDMS阵列微反应池上，在阵列微反应池中充满待测样品时，一个闭合的回路形成，即可进行检测。

Description

一种电致化学发光检测装置

技术领域

本发明涉及温差发电和便携式电致化学发光检测装置。

背景技术

温差发电是利用塞贝克效应，通过在温差电偶两端维持一个温差，从而产生电功率的输出。温差发电作为一种能量转换方式，能直接把热能转换成电能，和其它的能量转换方式相比，有其独特的优点：温差发电没有运动部件，发电过程无磨损，没有震动和噪声；安装、控制和维护方便、使用简便，可以长期免维护工作，可靠性高；体积小，重量轻，移动方便；不受环境条件的限制，可以在恶劣的环境下工作；可以在较宽的温度范围内利用热能；绿色，对环境无污染。

电致化学发光是指通过电极对含有电化学发光物质的体系施加一定的电压或通过一定的电流，电极产物之间或电极产物与体系中其它组分之间通过电子传递形成激发态，由激发态返回到基态的过程中产生的发光现象；或者利用电极所提供能量直接使发光物进行氧化还原反应，生成某种不稳定的中间态物质并迅速分解而发光。由于电致化学发光本身的性质，使得它不仅具有荧光和化学发光分析方法的优势，同时还具有电化学分析方法的特点，背景信号低，良好的空间时间可控性，灵敏度高，已经广泛的用于免疫分析，DNA检测，细胞筛选，食品安全及环境监测等领域。

发明内容

本发明的目的是提供一种便携式高通量电致化学发光检测装置。为了扩展检测装置的使用范围，摆脱传统电力能源供应限制，选用温差发电这一方式供能。为了实现高通量检测，引入透明导电材料作为电极，检测信号透过电极直接被裸眼或手机接收。

本发明的技术方案如下：

一种便携式高通量电致化学发光检测装置，以温差发电片为基础，将其置于热源上后，通过散热片保持发电片两面间的温度差，通过稳压调压电路调节得到适合电致化学发光检测的电压。检测采用两电极体系，工作电极和参比电极都采用铟锡氧化物(ITO)玻璃切割而成，电化学反应池由聚二甲基硅氧烷（PDMS）浇注模板得到。具体过程如下

一种便携式高通量电致化学发光检测装置，它由供能装置和检测装置组成，检测装置集成于暗室箱体7中，供能装置由一个温差发电片1，铝制散热片2，稳压调压电路3组成，温差发电片1置于箱体7箱底外，箱底在温差发电片1位置处开一个与温差发电片1大小相当的孔，选用的散热片2尺寸稍大于该孔，通过导热胶与温差发电片1粘合；温差发电片1通过两根导线与箱体7内的调压稳压电路3连接，当温差发电片放于热源上时，产生的电流通过导线进入调压稳压电路3得到电致化学发光所需的稳定电流电压；检测装置由铟锡氧化物（ITO）参比电极4，PDMS阵列微反应池5和铟锡氧化物（ITO）工作电极6组成，ITO工作电极6和PDMS阵列微反应池5经等离子体处理后键合，ITO参比电极置于PDMS阵列微反应池5上，调压稳压电路3输出的阴极电流传递到ITO参比电极4上，阳极电流传递到ITO工作电极6上，在阵列微反应池5中充满待测样品时，一个闭合的回路形成，即可进行检测。

上述的电致化学发光检测装置，所述的工作电极6上附有ecl活性的物质。

上述的电致化学发光检测装置，所述的ecl活性的物质是RuSiNPs。

上述的电致化学发光检测装置，所述的铟锡氧化物（ITO）参比电极4和铟锡氧化物（ITO）工作电极6由铟锡氧化物（ITO）玻璃切割而成。

上述的电致化学发光检测装置，所述的工作电极6上

上述的电致化学发光检测装置，所述的PDMS阵列微反应池5是由聚二甲基硅氧烷材料制成的上有多个深1-2毫米、直径为5-7毫米的圆孔，每个圆孔中心有一个直径为1.0-1.5毫米的圆的通孔的阵列微反应池。

本发明的便携温差发电高通量电致化学发光可视化检测器装置结构简单，操作方便，应用范围广泛，且造价低廉。

附图说明

图1为本发明的便携温差发电高通量电致化学发光可视化检测器结构示意图，其中:1为温差发电片；2为散热片；3为调压稳压电路；4为ITO参比电极；5为PDMS阵列微反应池；6为ITO工作电极，7为暗室箱体。

图2为实施例1的电致化学发光信号图，图2A为用手机拍摄得到的照片，图2B是对图2a中的数据进行提取后得到的数据图。

具体实施方式

实施例1.便携温差发电高通量电致化学发光检测装置和2-(二丁氨基)乙醇（DBAE）的检测

1、仪器材料：

温差发电片、散热片由星河科技有限公司提供；调压稳压电路由凌动科技有限公司提供；ITO玻璃（(厚度:100nm;阻抗:10Ωsqr^-1)由深圳南玻提供。超纯水(18.2MΩ(m^-1)由Milli-Q净水装置提供。Sylgard184（包括PDMS单体及固化剂）由道康宁公司提供。钌联吡啶[Ru(bpy)₃]Cl₂·6H₂O、DBAE由Sigma-Aldrich提供。磷酸盐缓冲液(PBS,0.1mol/L，pH7(4)由NaH₂PO₄、Na₂HPO₄、0(1mol/LNaOH和H₃PO₄配置而成。其他试剂例如正硅酸四乙酯(TEOS9(%),Triton-X100皆为分析纯。

将ITO玻璃切割成小块（4cm×5cm），在纯水和无水乙醇中分别超声15分钟，然后浸入煮沸的2mol/LKOH的异丙醇溶液中20分钟，最后用纯水洗净氮气干燥。

PDMS单体及固化剂按十比一的比例混合均匀后，脱气并浇注在自制的聚四氟乙烯模具上（4cm×4cm，16个阵列排列的直径6毫米深度1毫米的圆孔），80℃固化一小时后揭下已成型的PDMS片，并在该PDMS片上的16个圆孔的每个圆孔中心打一个直径4毫米的圆的通孔，然后将其与ITO工作电极分别等离子体处理一分钟后键合，得到阵列微反应池。

2.负载有钌联吡啶的硅纳米球（RuSiNPs）的合成

RuSiNPs探针是根据以下方法合成：首先，在磁力搅拌下向烧杯中加入1.7mLTritonX-100，7.5mL环己烷，1.8mL正己醇以及340.0μLRu(bpy)3²⁺（40mMol）形成水包油体系。随后向烧杯中加入100.0μL正硅酸乙酯（TEOS）和60μLNH₄OH，室温下水解24h。将上述混合溶液转移至离心管中，缓慢的加入丙酮破乳，离心收集生成的硅球包裹的钌联吡啶纳米粒子（RuSiNPs），分别用乙醇和水洗。得到的橙红色RuSiNPs，滴入微反应池中静置干燥

3.DBAE的检测

在检测器各个部分连接好的情况下，将不同浓度DBAE的待测样品注满微反应池中，温差发电片置于热源上。将ITO参比电极盖在微反应池上形成回路，即有强度与DBAE浓度成正比的红光发出，用肉眼或手机采集信号判断DBAE的浓度，其结果见图2。

Claims (5)

1.一种便携式高通量电致化学发光检测装置，其特征是：它由供能装置和检测装置组成，检测装置集成于暗室箱体(7)中，供能装置由一个温差发电片(1)，散热片(2)，调压稳压电路(3)组成，温差发电片(1)置于箱体(7)箱底外，箱底在温差发电片(1)位置处开一个与温差发电片(1)大小相当的孔，散热片(2)尺寸稍大于该孔，通过导热胶与温差发电片(1)粘合；温差发电片(1)通过两根导线与箱体(7)内的调压稳压电路(3)连接，当温差发电片(1)放于热源上时，产生的电流通过导线进入调压稳压电路(3)得到电致化学发光所需的稳定电流电压；检测装置由铟锡氧化物参比电极(4)，PDMS阵列微反应池(5)和铟锡氧化物工作电极(6)组成，铟锡氧化物工作电极(6)和PDMS阵列微反应池(5)经等离子体处理后键合，铟锡氧化物参比电极置于PDMS阵列微反应池(5)上，调压稳压电路(3)输出的阴极电流传递到铟锡氧化物参比电极(4)上，阳极电流传递到铟锡氧化物工作电极(6)上，在PDMS阵列微反应池(5)中充满待测样品时，一个闭合的回路形成，即可进行检测。

2.根据权利要求1所述的电致化学发光检测装置，其特征是：所述的铟锡氧化物参比电极(4)和铟锡氧化物工作电极(6)由铟锡氧化物玻璃切割而成。

3.根据权利要求1所述的电致化学发光检测装置，其特征是：所述的铟锡氧化物工作电极(6)上附有ecl活性的物质。

4.根据权利要求3所述的电致化学发光检测装置，其特征是：所述的ecl活性的物质是RuSiNPs。

5.根据权利要求1所述的电致化学发光检测装置，其特征是：所述的PDMS阵列微反应池(5)是由聚二甲基硅氧烷材料制成的上有多个深1-2毫米、直径为5-7毫米的圆孔，每个圆孔中心有一个直径为1.0-1.5毫米的圆的通孔的阵列微反应池。