CN106918627B - 一种基于封闭式双极电极阵列的分析检测装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于封闭式双极电极阵列的分析检测装置，其特征在于：所述分析检测装置包括多个对称设置在承载层上的信号池（10）阵列、检测池（11）阵列，所述信号池（10）包括双极电极的信号采集端（5）以及驱动电极A（7），所述检测池（11）包括双极电极的检测端（6）、驱动电极B（8）以及参比电极（9），双极电极的信号采集端（5）、检测端（6）通过承载层上的导电层（2）相连接，驱动电极A（7）、驱动电极B（8）通过承载层上的导电层（2）与外界电源连接，本发明有效解决了现有封闭式双极电极在进行分析检测时，所采用的检测装置会导致双极电极上电位漂移的情况出现，从而影响分析检测精度问题。

Description

一种基于封闭式双极电极阵列的分析检测装置
技术领域
本发明涉及分析检测技术领域，具体涉及一种基于封闭式双极电极阵列的分析检测装置。
背景技术
封闭式双极电极是双极电极的一种，电极的两端物理隔离仅通过导线相连接，在一定的电压下电极的两端分别发生氧化还原反应。作为分析检测平台，常利用双极电极信号端产生的诸如电致化学发光、电致荧光、电致变色等作为检测信号来反映双极电极检测端的情况。封闭式结构，可以有效地避免电极两端信号的互相干扰，提高灵敏度，降低检测限，增加应用的范围。结合阵列的形式构建检测装置，可以实现对多目标的高通量可视化检测，因而具有非常广阔的应用前景，近年来受到越来越高的重视。
封闭式双极电极的两端的尺寸对信号的影响非常大。采用传统微加工、蚀刻等方式来精确控制其尺寸无疑会大大增加其制作的难度与成本；另外，绝缘封闭式双极电极两端之间的连接部分，也需要增加额外的工序，这同样会增加装置的制作难度和成本。因此，非常不利于其进一步的商业化应用。
封闭式双极电极在进行分析检测时，传统的做法是将驱动电极做的足够大或者采用非极化电极材料来稳定获得稳定的电位，然而当电流信号足够大时，尤其是在进行可视化检测需要较高的电流通过时会出现双极电极上电位的漂移，非常不利于精确的分析检测。因此，亟待解决上述问题。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种基于封闭式双极电极阵列的分析检测装置，本发明有效解决了现有封闭式双极电极在进行分析检测时，所采用的检测装置会导致双极电极上电位漂移的情况出现，从而影响分析检测精度问题。
本发明通过以下技术方案实现：
一种基于封闭式双极电极阵列的分析检测装置，其特征在于：所述分析检测装置包括多个对称设置在承载层上的信号池（10）阵列、检测池（11）阵列，所述信号池（10）包括双极电极的信号采集端（5）以及驱动电极A（7），所述检测池（11）包括双极电极的检测端（6）、驱动电极B（8）以及参比电极（9），双极电极的信号采集端（5）、检测端（6）通过承载层上的导电层（2）相连接，驱动电极A（7）、驱动电极B（8）通过承载层上的导电层（2）与外界电源连接。
本发明进一步技术改进方案是：
所述承载层由玻璃基片（1）、绝缘夹心薄膜（3）以及盖片（4）叠加而成，三层材料之间通过空气等离子体键合或疏水作用相互贴合，盖片（4）上微井与绝缘夹心层（3）形成检测池（11）与信号池（10），其容积受微井的大小所控制；盖片（4）上的微井中的孔与玻璃基片（1）上的导电层（2）形成双极电极阵列上的信号采集端（5）、检测端（6），驱动电极A（7）、驱动电极B（8）以及参比电极（9），电极尺寸与距离受到绝缘夹心薄膜（3）在盖片（4）上的微井中的的孔径大小与距离所决定。
本发明进一步技术改进方案是：
所述导电层（2）由铟锡氧化物、或为金、或为铂、或为石墨材料制成，其形状通过丝网印刷的方式覆盖上油墨形成保护层，再蚀刻掉（玻璃基片上本身有导电材料如ITO玻璃）不受油墨保护的区域，或在未受保护区域磁控溅射上导电层（玻璃基片本身没有导电层覆盖如Au，Pt，石墨）。
本发明进一步技术改进方案是：
所述绝缘夹心薄膜（3）厚度为0.1mm～0.5mm，由聚二甲基硅氧烷、或聚甲基丙烯酸甲酯材料制成。
本发明进一步技术改进方案是：
所述盖片（4）由聚二甲基硅氧烷材料制成。
本发明进一步技术改进方案是：
所述信号采集端（5）为一定电压下能够产生电化学、或电致化学发光、或电致变色、或电致荧光信号的电极，电极材料为ITO、或Au、或Pt、或石墨、或表面修饰电极。
本发明与现有技术相比，具有以下明显优点：
一、本发明所采用的分析检测装置，在一定电压下，双极电极阵列信号端产生的电致化学发光、电致荧光、电致变色信号实现对检测端检测对象的高通量检测。
二、本发明采用封闭式结构，可以有效避免双极电极信号端与检测端的相互干扰；同时采用阵列的形式，可以高通量地对不同检测对象进行同时检测；在检测池中设置独立参比电极的方式，稳定由于电流过大而带来的电位漂移问题；采用丝网印刷的方式成型玻璃基片上的导电层，以及通过绝缘夹心薄膜控制电极的尺寸，大幅度降低制备的成本。
三、本发明具有制备成本低、测量精确、用途广泛、操作方便等特点。
附图说明
图1为本发明检测装置结构示意图；
其中， 1为玻璃基片、2为导电层、3为绝缘夹心薄膜、4为盖片、5为信号采集端、6为检测端、7为驱动电极A、8为驱动电极B、9为参比电极、10为信号池、11为检测池；5、6、7、8、9、10、11都有结构与性能相同的阵列。
图2为本发明测试原理图；
图3为具体实施测试结果图。
具体实施方式
结合附图进一步阐释基于封闭式双极电极阵列装置结合电致化学发光进行过氧化氢可视化高通量检测。
1、装置制作方法：
1.1带有导电层的玻璃基片1的制作方法如下：将商用ITO玻璃切割成长宽皆为55mm的正方形，使用画图软件设计丝网图案加工成丝网，利用手工丝印台将ITO油墨刷到ITO玻璃上，常温干燥后油墨将保护被覆盖区域，即玻璃基片1上的导电区域；在恒温下使用蚀刻液（FeCl3 、HCl 、HNO3的混合液）将没有覆盖油墨部分的ITO蚀刻掉，接着使用碱液洗掉油墨，获得图案化的ITO玻璃基片（1），此处，ITO即玻璃基片1上的导电层2。
1.2 PDMS盖片4的制作方法如下：按照单体与固化剂10:1的比例混合、固化，厚度为5mm，尺寸为50mm*50mm；使用专用打孔器（长10mm，宽4mm）在PDMS盖片4上以间隔3mm的距离打上6对平行的微井。
绝缘夹心薄膜3的制备方法如下：使用PDMS薄膜作为绝缘夹薄膜3，PDMS薄膜的成分与PDMS盖片相同，厚度为0.2mm，尺寸为50mm*50mm。
将PDMS盖片4与PDMS夹心薄膜3通过空气等离子体键合形成6对微池，分别作为信号池10阵列和检测池11阵列，在微池中使用不同的打孔器为PDMS夹心薄膜打孔，用于制备驱动电极A7、驱动电极B8、参比电极9的薄膜孔径为3mm，双极电极的信号采集端（5）和检测端6的薄膜孔径为1.5mm。最终，将玻璃基片1与已制得的上述结构利用疏水作用贴合到一起，从而制得封闭式双极电极阵列装置，为封闭式双极电极上的一个单元双极电极系统外接电路后，在一定的电压各电极上发生的氧化还原情况，即其工作的原理。双极电极的信号端与检测端发生相反的反应，但电流相同，基于此，可以用信号端产生的电致信号（如电致化学发光、电致荧光、电致变色）来反应检测端待检测物的情况，如附图1所示。
[2、实验条件：
2.1外界电源：使用导电胶带接出驱动电极到电化学工作站（上海辰华 CHI 660e）上，驱动电极A7、驱动电极B8阵列分别接到CHI660e电化学工作站的工作电极和对电极接口上，参比电极9阵列接到参比电极接口，为封闭式双极电极上的一个单元双极电极系统外接电路后，在一定的电压各电极上发生的氧化还原情况，即其工作的原理。双极电极的信号端与检测端发生相反的反应，但电流相同，基于此，可以用信号端产生的电致信号（如电致化学发光、电致荧光、电致变色）来反应检测端待检测物的情况，如附图2所示。
2.2光学信号记录：使用工业照相机结合单体显微镜置于封闭式双极电极的信号端阵列上方，记录下才能的光学信号，信号的记录过程在外界无光的暗室中进行。
2.3信号池10阵列加入联吡啶钌/三正丙胺（5mM/50mM）作为电致化学发光试剂，以PBS（Na2HPO4与KH2PO4的混合液，pH=7）作为缓冲溶液；检测池11阵列加入不同浓度的过氧化氢溶液作为检测目标，过氧化氢溶液同样以PBS(pH=7)作为缓冲溶液。
3、实验过程
3.1使用移液器将200ml电致化学发光试剂（联吡啶钌/三正丙胺，5mM/50mM）加入到每个信号池10阵列中；再使用移液器将200ml不同浓度的过氧化氢溶液加入到每个检测池11阵列中。
3.2 改变电化学工作站施加在双极电极阵列驱动电极上的电压，当电压升到一定值时，信号端发生氧化反应使得电致化学发光试剂发出光强，使用工业相机记录下光信号并测定其光强，选择光强最强时（2.8V）作为驱动电压。
3.3相对应地，双极电极检测端6上发生过氧化氢的还原反应，不同的浓度过氧化氢在双极电极信号端对应不同强度的光强信号，利用其光强信号实现对不同浓度过氧化氢的检测，利用信号端产生的电致化学发光信号的强度来反映检测端过氧化氢浓度的大小，电致化学发光所用试剂为联吡啶聊（5mM），共反应剂为正三丙胺（50mM），如附图3所示。
本发明方案所公开的技术手段不仅限于上述实施方式所公开的技术手段，还包括由以上技术特征任意组合所组成的技术方案。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种基于封闭式双极电极阵列的分析检测装置，其特征在于：所述分析检测装置包括多个对称设置在承载层上的信号池（10）阵列、检测池（11）阵列，所述信号池（10）包括双极电极的信号采集端（5）以及驱动电极A（7），所述检测池（11）包括双极电极的检测端（6）、驱动电极B（8）以及参比电极（9），双极电极的信号采集端（5）、检测端（6）通过承载层上的导电层（2）相连接，驱动电极A（7）、驱动电极B（8）通过承载层上的导电层（2）与外界电源连接；所述承载层由玻璃基片（1）、绝缘夹心薄膜（3）以及盖片（4）叠加而成，三层材料之间通过空气等离子体键合或疏水作用相互贴合，盖片（4）上微井与绝缘夹心薄膜（3）形成检测池（11）与信号池（10），盖片（4）上的微井中的绝缘夹心薄膜（3）上的孔与玻璃基片（1）上的导电层（2）形成双极电极阵列上的信号采集端（5）、检测端（6）、驱动电极A（7）、驱动电极B（8）以及参比电极（9）。
2.根据权利要求1所述的一种基于封闭式双极电极阵列的分析检测装置，其特征在于：所述导电层（2）由铟锡氧化物、或为金、或为铂、或为石墨材料制成。
3.根据权利要求1所述的一种基于封闭式双极电极阵列的分析检测装置，其特征在于：所述绝缘夹心薄膜（3）厚度为0.1mm～0.5mm，由聚二甲基硅氧烷、或聚甲基丙烯酸甲酯材料制成。
4.根据权利要求1所述的一种基于封闭式双极电极阵列的分析检测装置，其特征在于：所述盖片（4）由聚二甲基硅氧烷材料制成。
5.根据权利要求1所述的一种基于封闭式双极电极阵列的分析检测装置，其特征在于：所述信号采集端（5）为一定电压下能够产生电化学、或电致化学发光、或电致变色、或电致荧光信号的电极，电极材料为ITO、或Au、或Pt、或石墨。
6.根据权利要求5所述的一种基于封闭式双极电极阵列的分析检测装置，其特征在于：所述电极材料为表面修饰电极。
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Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108088879B (zh) * 2017-11-30 2020-02-18 华南理工大学 一种通用两电极型修饰电极单元及其制备方法和应用
CN108489969B (zh) * 2018-03-26 2023-01-13 淮阴工学院 基于封闭式叉枝双极电极的多目标分析检测装置及方法
CN108977343B (zh) * 2018-09-04 2022-03-29 哈尔滨工业大学 基于介电泳原理的用于细胞分离与捕获的微流控芯片
CN109342406B (zh) * 2018-12-07 2021-01-01 淮阴工学院 封闭式双极电极阵列的分析检测装置
CN110426438B (zh) * 2019-07-02 2020-10-23 淮阴工学院 基于封闭式双极电极的无线光电化学分析检测装置及其制作方法
CN111812082A (zh) * 2020-07-01 2020-10-23 淮阴工学院 光电化学电致变色间接分析检测装置及其制作方法
CN113740400B (zh) * 2021-08-18 2023-10-24 淮阴工学院 带有对称参比电极的封闭式双极电极阵列的分析检测装置

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102749322A (zh) * 2012-07-04 2012-10-24 浙江大学 一种双极电极电化学发光检测微流控液滴阵列方法
CN104132978A (zh) * 2014-07-24 2014-11-05 南京大学 一种基于双极电极的光催化产生电化学发光的装置
CN104614422A (zh) * 2015-01-29 2015-05-13 陕西师范大学 一种双极电极耦合电化学反应装置及方法
CN106423313A (zh) * 2016-08-31 2017-02-22 中国药科大学 一种基于双极电极阵列‑微流控芯片的可视化电化学发光传感器检测乳酸的方法

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