CN110031531B - 一种用于连接电化学工作站与微电极阵列的装置及其操作方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于连接电化学工作站与微电极阵列的装置，包括调节结构、主板、槽架和底座，主板包括主板直臂、主板横臂和电路板，槽架中部为槽体，槽架安装于底座上，调温热板和金电极阵列芯片均设置于槽体中，电路板位于槽体上方的部分设有两排互相平行的探针阵列，电路板上还设有跳线连接器，探针阵列之间设有一根中心悬挂探针，调节结构能够控制主板上下运动，且主板运动至最低处时，探针及中心悬挂探针均与金电极阵列芯片的上表面接触，同时，还公开了其操作方法；具有灵活性高、可测样品体积微小的特点，且操作方便，成本较低。

Description

一种用于连接电化学工作站与微电极阵列的装置及其操作 方法

技术领域

本发明涉及一种电化学测试的连接装置，具体涉及一种用于连接电化学工作站与微电极阵列的装置及其操作方法。

背景技术

一般人们根据金属的密度把金属分成重金属和轻金属，常把密度大于5g/cm³的金属称为重金属，如：金、银、铜、铅、锌、镍、钴、铬等大约几十种。随着工业化进展的不断加速，越来越多的重金属粒子如铅、镉、汞、铜、锌、钒等被排放至环境中，不仅对动植物产生危害，且通过富集作用进入生物链循环，导致整个生态环境都面临严重威胁。其中，对人体危害最大的有5种：如铅、汞、铬、砷、镉等。这些重金属在水中不能被分解，还可能与水中的其他毒素结合生成毒性更大的产物。天然水每升水中含0.01毫克汞，就会强烈中毒；铬会造成四肢麻木，精神异常；镉会导致高血压，引起心脑血管疾病，破坏骨钙，引起肾功能失调；铝积累多时，对与脑神经及智力发育产生危害等。

目前人类已经掌握的检测重金属离子的方法包括：电化学分析法、光谱分析法、电感耦合法、紫外线光度法等。但是这些检测方法都存在各自的缺点，有的价格昂贵，有的操作复杂，有的灵敏度不高。

虽然这些检测方法已经随着时代的进步不断发展，但如果能发明一种新的检测装置或检测方法，具有价格低、检测灵敏以及操作模式的灵活性高等优点，或许可以替代以上这些检测方法。电化学工作站可以通过检测溶液电流来推测液体样品成分或者判断样品与电极涂层间的反应程度，但是电化学工作站的探头或电夹往往尺寸较大，不适宜检测微量的溶液。因此如能采用一种新的探头连接方式使得商用电化学工作站能够应用于微量的金属离子稀溶液或者微量凝胶态物质的的电特性测量，则对于溶液中微量金属离子或其他分子的高灵敏检测具有积极意义。

发明内容

为了克服现有技术存在的不足，本发明提供了一种测试模式灵活、精确性好和操作可行性高、成本低，能够在污染物检验以及高精度基础电化学科研中可发挥较大综合效益的用于连接电化学工作站与微电极阵列的装置，并公开了其操作方法。

本发明解决其技术问题是通过以下技术方案实现的：

一种用于连接电化学工作站与微电极阵列的装置，包括调节结构、主板、槽架和底座，所述主板包括主板直臂、主板横臂和电路板，所述槽架中部为槽体，所述主板横臂的一端垂直安装主板直臂，另一端置于槽体上方，所述电路板平行安装于主板横臂上方并与主板直臂相接，所述槽架安装于底座上，所述调温热板和金电极阵列芯片均设置于槽体中，所述金电极阵列芯片设置于调温热板的上表面，所述电路板位于槽体上方的部分设有两排互相平行的探针阵列，所述探针阵列排列方向与主板横臂延伸方向一致，并包含若干相同的探针，所述电路板上还设有若干跳线连接器，所述跳线连接器位于探针阵列的外侧，一个所述探针对应设置一个跳线连接器，所述探针的底部穿过并伸出主板横臂，所述两排互相平行的探针阵列之间设有一根中心悬挂探针，所述调节结构能够控制主板上下运动，且主板运动至最低处时，探针及中心悬挂探针均与金电极阵列芯片的上表面接触。

作为优选的技术方案，所述槽体的横截面呈正方形，所述底座采用亚克力材料。

作为优选的技术方案，所述调温热板采用微型加热板，并通过调节电压来调温，所述调温热板相对于槽体的位置可以微调，角度可以扭动。

作为进一步改进的技术方案，所述金电极阵列芯片的上表面的边部设有外围引线盘，所述探针阵列能够与外围引线盘连接，同时中心悬挂探针能够与金属电极阵列芯片中心区域接触。

作为进一步改进的技术方案，所述调节结构包括手柄、连杆、机架、手柄连接块和导向柱，所述手柄分别通过销与手柄连接块、连杆连接，所述手柄连接块与主板直臂固定连接，所述连杆通过销与机架连接，所述机架安装于底座上，所述电路板和主板横臂竖直套在导向柱上，所述手柄在连杆的支撑下驱动主板横臂沿着导向柱上下滑动。

作为进一步改进的技术方案，所述中心悬挂探针固定在定位板上，所述电路板中部设有两条与探针阵列平行的滑槽，所述定位板两端嵌入滑槽，并能沿滑槽移动。

作为进一步改进的技术方案，所述电路板上还安装有香蕉座和接线柱，所述电路板的下表面设有用于连接探针的并联电路，所述香蕉座位于探针阵列与主板直臂之间，所述接线柱位于香蕉座与探针阵列之间，所述跳线连接器的跳线帽接在用于连接探针的并联电路上，所述接线柱与电化学工作站连接，一个所述探针阵列对应一个接线柱，所述金电极阵列芯片上设有两排金电极阵列，所述金电极阵列包含若干相同的金电极，每个所述金电极的外侧均接有一个外围引线盘，中心悬挂探针的信号通过焊接的导线引出。

作为进一步改进的技术方案，所述接线柱设有2个，所述香蕉座设有3个，其中2个香蕉座分别位于2个所述接线柱旁，另一个香蕉座中引出所述通过滑槽与电路板连接的焊接的导线。

作为优选的技术方案，所述探针阵列包含5个探针，所述金电极阵列包含5个金电极。

一种用于连接电化学工作站与微电极阵列的装置的操作方法，包括以下步骤：

步骤S1、将需要用于检测的溶液均匀地滴加在金电极阵列芯片中心区域的指定位置；

步骤S2、完成所述步骤S1后，通过调节结构控制主板上下运动，从而调节主板横臂与底座的垂直距离，使探针阵列能够接触到金电极阵列芯片的外围引线盘，且中心悬挂探针或探针阵列的探针能够接触到检测的溶液的液滴；

步骤S3、完成所述步骤S2后，再利用电化学工作站得到离子溶液通路的电信号，即可利用电化学工作站测得通路的电信号。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

本发明提供的一种用于连接电化学工作站与微电极阵列的装置，具备多组探针阵列，还设置有一个中心悬挂探针，这对于测试不同体积形态的样品具有很强的适应性，能够实现包括金属离子、特定分子以及软物质(例如凝胶)在内的多种形态的样品电化学特性测量。

本发明具有灵活性高、可测样品体积微小等特点，且操作方便，成本较低。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明的调节结构的结构示意图；

图3为本发明的主要结构局部放大图一；

图4为本发明的主要结构局部放大图二。

附图标记说明：1、主板直臂；2、主板横臂；3、手柄；31、手柄连接块；4、连杆；5、机架；6、槽架；7、槽体；8、底座；9、调温热板；10、金电极阵列芯片；11、金电极；12、探针阵列；121、探针一；122、探针二；123、探针三；124、探针四；125、探针五；126、探针六；127、探针七；128、探针八；129、探针九；130、探针十；13、外围引线盘；14、跳线连接器；15、香蕉座；16、接线柱一；17、接线柱二；18、跳线帽；19、用于连接探针的并联电路；20、电路板；22、中心悬挂探针；23、导向柱；24、滑槽；25、定位板。

具体实施方式

下面通过具体实施例对本发明作进一步详述，以下实施例只是描述性的，不是限定性的，不能以此限定本发明的保护范围。

实施例

如图1所示，一种用于连接电化学工作站与微电极阵列的装置，包括调节结构、主板、槽架6和底座8，主板包括主板直臂1、主板横臂2和电路板20，槽架6中部为槽体7，主板横臂2的一端垂直安装主板直臂1，另一端置于槽体7上方，电路板20平行安装于主板横臂2上方并与主板直臂1相接，槽架6安装于底座8上，调温热板9和金电极阵列芯片10均设置于槽体7中，金电极阵列芯片10设置于调温热板9的上表面，电路板20位于槽体7上方的部分设有两排互相平行的探针阵列12，探针阵列12排列方向与主板横臂2延伸方向一致，其中一排探针阵列12包括探针一121、探针二122、探针三123、探针四124和探针五125，另一派探针阵列12包括探针六126、探针七127、探针八128、探针九129和探针十130。电路板20上还设有跳线连接器14，跳线连接器14位于探针阵列12的外侧，一个探针(121～130任一个)对应设置一个跳线连接器14，探针(121～130任一个)的底部穿过并伸出主板横臂2，两排互相平行的探针阵列12之间设有一根中心悬挂探针22，调节结构能够控制主板上下运动，且主板运动至最低处时，探针(121～130任一个)及中心悬挂探针22均可与金电极阵列芯片的上表面接触。中心悬挂探针22可以沿着电路板20的U形结构部分的内部滑槽24平移，以实现精准的液滴定位接触测量。电路板20是印制电路板。电路板20将接线柱一16与探针一121、探针二122、探针三123、探针四124、探针五125所对应的跳线连接器14并联，同时将接线柱二17与探针六126、探针七127、探针八128、探针九129和探针十130所对应的跳线连接器14并联，并通过跳线连接器14分别连接对应的探针。

本实施例中，槽体7的横截面呈正方形，底座8采用亚克力材料。

本实施例中，调温热板9采用微型加热板，并通过调节电压来调温，调温热板相对于槽体的位置可以微调，角度可以扭动。

本实施例中，金电极阵列芯片10的上表面的边部设有外围引线盘13，探针阵列12能够与外围引线盘13连接，同时中心悬挂探针22能够与金属电极阵列芯片10中心区域接触。

本实施例中，调节结构包括手柄3、连杆4、机架5、手柄连接块31和导向柱23，手柄分别通过销与手柄连接块31、连杆4连接，手柄连接块31与主板直臂1固定连接，连杆通过销与机架5连接，机架5安装于底座8上，电路板20和主板横臂2竖直套在导向柱23上，当手柄3顺时针或逆时针转动时，在连杆4的支撑下驱动主板横臂2沿着导向柱23上下滑动，使主板上的探针在一个合理的高度与放置在金电极阵列芯片上的离子溶液接触，从而得到数据。

本实施例中，电路板20上还安装有香蕉座15和接线柱(16和17)，电路板20的下表面设有用于连接探针的并联电路19，香蕉座15位于探针阵列12与主板直臂1之间，接线柱位于香蕉座15与探针阵列12之间，跳线连接器的跳线帽18接在用于连接探针的并联电路19上，接线柱(16和17)与电化学工作站连接，一个探针阵列12对应一个接线柱(16或17)，金电极阵列芯片上设有两排金电极阵列，金电极阵列包含若干相同的金电极11，每个金电极11的外侧均接有一个外围引线盘13，中心悬挂探针22的信号通过焊接的导线引出。香蕉座15的作用与接线柱(16和17)完全相同，当接线柱(16和17)出现接口不匹配或者故障的情况时，香蕉座15可以取代接线柱(16和17)的作用，维持装置工作。接线柱(16和17)在工作时需要与电化学工作站连接。

本实施例中，接线柱(16和17)设有2个，香蕉座15设有3个，其中2个香蕉座15分别位于2个接线柱旁，另一个香蕉座15中引出通过滑槽24与电路板连接的焊接的导线。

本实施例中，金电极阵列包含5个金电极。

一种用于连接电化学工作站与微电极阵列的装置的操作方法，包括以下步骤：

步骤S1、将需要用于检测的溶液均匀地滴加在金电极阵列芯片10中心区域的指定位置；

步骤S2、完成所述步骤S1后，通过调节结构控制主板上下运动，从而调节主板横臂2与底座8的垂直距离，使探针阵列12能够接触到金电极阵列芯片10的外围引线盘13，且中心悬挂探针22或探针阵列12的探针能够接触到检测的溶液的液滴；

步骤S3、完成所述步骤S2后，再利用电化学工作站得到离子溶液通路的电信号，即可利用电化学工作站测得通路的电信号。

以上仅是本发明的优选实施方式，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，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种用于连接电化学工作站与微电极阵列的装置，其特征在于，包括调节结构、主板、槽架和底座，所述主板包括主板直臂、主板横臂和电路板，所述槽架中部为槽体，所述主板横臂的一端垂直安装主板直臂，另一端置于槽体上方，所述电路板平行安装于主板横臂上方并与主板直臂相接，所述槽架安装于底座上，所述槽体中设置有调温热板和金电极阵列芯片，所述金电极阵列芯片设置于调温热板的上表面，所述电路板位于槽体上方的部分设有两排互相平行的探针阵列，所述探针阵列排列方向与主板横臂延伸方向一致，并包含若干相同的探针，所述电路板上还设有若干跳线连接器，所述跳线连接器位于探针阵列的外侧，一个所述探针对应设置一个跳线连接器，所述探针的底部穿过并伸出主板横臂，所述两排互相平行的探针阵列之间设有一根中心悬挂探针，所述调节结构能够控制主板上下运动，且主板运动至最低处时，探针及中心悬挂探针均与金电极阵列芯片的上表面接触；

所述金电极阵列芯片的上表面的边部设有外围引线盘，所述探针阵列能够与外围引线盘连接，同时中心悬挂探针能够与金属电极阵列芯片中心区域接触；

所述中心悬挂探针固定在定位板上，所述电路板中部设有两条与探针阵列平行的滑槽，所述定位板两端嵌入滑槽，并能沿滑槽移动；

所述电路板上还安装有香蕉座和接线柱，所述电路板的下表面设有用于连接探针的并联电路，所述香蕉座位于探针阵列与主板直臂之间，所述接线柱位于香蕉座与探针阵列之间，所述跳线连接器的跳线帽接在用于连接探针的并联电路上，所述接线柱与电化学工作站连接，一个所述探针阵列对应一个接线柱，所述金电极阵列芯片上设有两排金电极阵列，所述金电极阵列包含若干相同的金电极，每个所述金电极的外侧均接有一个外围引线盘，中心悬挂探针的信号通过焊接的导线引出；

所述接线柱设有2个，所述香蕉座设有3个，其中2个香蕉座分别位于2个所述接线柱旁，另一个香蕉座中引出所述通过滑槽与电路板连接的焊接的导线；

所述探针阵列包含5个探针，所述金电极阵列包含5个金电极。

2.根据权利要求1所述的一种用于连接电化学工作站与微电极阵列的装置，其特征在于，所述槽体的横截面呈正方形，所述底座采用亚克力材料。

3.根据权利要求1所述的一种用于连接电化学工作站与微电极阵列的装置，其特征在于，所述调温热板采用微型加热板，并通过调节电压来调温，所述调温热板相对于槽体的位置可以微调，角度可以扭动。

4.根据权利要求1所述的一种用于连接电化学工作站与微电极阵列的装置，其特征在于，所述调节结构包括手柄、连杆、机架、手柄连接块和导向柱，所述手柄分别通过销与手柄连接块、连杆连接，所述手柄连接块与主板直臂固定连接，所述连杆通过销与机架连接，所述机架安装于底座上，所述电路板和主板横臂竖直套在导向柱上，所述手柄在连杆的支撑下驱动主板横臂沿着导向柱上下滑动。

5.基于权利要求1所述的一种用于连接电化学工作站与微电极阵列的装置的操作方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤S1、将需要用于检测的溶液均匀地滴加在金电极阵列芯片中心区域的指定位置；

步骤S2、完成所述步骤S1后，通过调节结构控制主板上下运动，从而调节主板横臂与底座的垂直距离，使探针阵列能够接触到金电极阵列芯片的外围引线盘，且中心悬挂探针或探针阵列的探针能够接触到检测的溶液的液滴；

步骤S3、完成所述步骤S2后，再利用电化学工作站得到离子溶液通路的电信号，即可利用电化学工作站测得通路的电信号。

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