CN111693515B - 一种流式电化学发光实时检测装置及检测方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开流式电化学发光实时检测装置及检测方法，检测装置包括主体、电化学发光反应床模块、可移除式透光密封件、避光壳体、光电传感器和透光件；主体中设置有反应凹槽，反应凹槽与透光件之间形成反应腔；电化学发光反应床模块设置在反应凹槽的底部并且与进液口和出液口连通，所述电化学发光反应床模块包括第一电极、可移除式反应床和第二电极，可移除式反应床布置在第一电极与第二电极之间；可移除式透光密封件覆盖在电化学发光反应床模块上；避光壳体形成有暗腔，光电传感器设置在暗腔内且其光窗透过透光件正对反应腔中的电化学发光反应床模块。检测方法采用了上述装置。本发明结构简单、体积小、便于集成及微型化。

Description

一种流式电化学发光实时检测装置及检测方法
技术领域
本发明涉及化学发光检测装置的技术领域，更具体地讲，涉及一种气液相电化学发光检测装置及检测方法。
背景技术
电化学发光分析是通过电极对含有化学发光物质的某化学体系施加一定的电化学信号，从而产生某种新物质，该物质能与体系中存在的化学物质反应或自身进行分解反应，从而产生化学发光信号来满足检测需求。但目前所采用的电化学发光分析设备一般都较为庞大，很难适用于微量流动式反应体系的检测。
气液相界面化学发光检测技术是一种高灵敏度的检测方法，已被成功应用于大气中二氧化氮、臭氧、二氧化硫、甲醛、二氧化碳、过氧化氢等痕量气体的在线检测。相对于传统检测方法，该技术的检测成本低、设备结构简单等优点，具有较好的应用前景。但在用于气体检测时，受目前检测体系的影响，能够检测的气体种类并不多，而且在某些气体检测应用中，仍然存在一定的共存气体干扰问题。
发明内容
为了解决现有技术中存在的问题，本发明的目的是提供一种既可以应用于微量流动式液相反应体系的实时在线检测，又可以应用于流动式气液相界面电化学发光体系的实时在线检测的气液相电化学发光检测装置及检测方法。。
本发明的一方面公开了一种流式电化学发光实时检测装置，所述检测装置包括主体、电化学发光反应床模块、可移除式透光密封件、避光壳体、光电传感器和透光件；
主体与避光壳体对接安装，透光件设置在主体与避光壳体之间，主体中设置有反应凹槽，反应凹槽与透光件之间形成反应腔，主体还设置有与反应腔连通的进液口、出液口、进气口和排气口；
电化学发光反应床模块设置在反应凹槽的底部并且与进液口和出液口连通，所述电化学发光反应床模块包括第一电极、可移除式反应床和第二电极，所述可移除式反应床布置在第一电极与第二电极之间；
可移除式透光密封件覆盖在电化学发光反应床模块上；
避光壳体形成有暗腔，光电传感器设置在暗腔内且其光窗透过透光件正对反应腔中的电化学发光反应床模块。
根据本发明所述流式电化学发光实时检测装置的一个实施例，所述反应凹槽为菱形或类菱形凹槽并且反应腔为菱形或类菱形反应腔，所述抽气口和排气口设置在反应凹槽的左右两端，所述进液口和出液口设置在反应凹槽的上下两端且进液口设置为高于出液口。
根据本发明所述流式电化学发光实时检测装置的一个实施例，所述第一电极与第二电极平行地设置，第一电极和第二电极由导电材料制成，所述可移除式反应床为由亲水性超细纤维材料制成的条状反应床并且能够移除。
根据本发明所述流式电化学发光实时检测装置的一个实施例，所述第一电极和第二电极与可移除式反应床直接接触的一面还设置有介电层。
根据本发明所述流式电化学发光实时检测装置的一个实施例，所述第一电极和第二电极均通过电线透过设置在主体上的电线贯穿孔与提供直流电或交流电的外部电源连接，所述主体与避光壳体之间还设置有密封圈。
根据本发明所述流式电化学发光实时检测装置的一个实施例，所述可移除式透光密封件为石英玻璃、有机玻璃等片状透光板，并且能够移除，当可移除式透光密封件安装时，电化学发光反应床模块与反应腔隔离；当可移除式透光密封件拆除后，电化学发光反应床模块的上表面与反应腔连通。
根据本发明所述流式电化学发光实时检测装置的一个实施例，所述检测装置还包括与进液口或出液口连通的液路驱动元件、与进气口或排气口连通的气路驱动元件、与光电传感器电连接的处理系统和与液路驱动元件、气路驱动元件和光电传感器电连接的控制系统。
本发明的另一方面公开了一种流式电化学发光实时检测方法，采用上述流式电化学发光实时检测装置。
根据本发明流式电化学发光实时检测方法的一个实施例，所述检测方法包括以下检测方式：
方式A、用于液相体系的检测时，移除可移除式反应床并安装可移除式透光密封件，控制液体进入电化学发光反应床模块中第一电极与第二电极之间的间隙，液体在第一电极和第二电极所施加电压或电流的作用下发生电化学发光反应进行检测，将光电传感器检测得到的化学发光信号转换为检测电信号并计算得到液体的浓度；
方式B、用于液相体系的检测时，安装可移除式反应床并安装可移除式透光密封件，控制液体进入电化学发光反应床模块中第一电极与第二电极之间的可移除式反应床，在第一电极和第二电极所施加电压或电流的作用下，液体在可移除式反应床表面发生电化学发光反应进行检测，将光电传感器检测得到的化学发光信号转换为检测电信号并计算得到液体的浓度；
方式C、用于气液相体系的检测时，安装可移除式反应床并拆除可移除式透光密封件，控制液体进入电化学发光反应床模块中第一电极与第二电极之间的可移除式反应床，控制气体进入反应腔并到达可移除式反应床的表面，在第一电极和第二电极所施加电压或电流的作用下，气体与液体在可移除式反应床表面发生电化学发光反应进行检测，将光电传感器检测得到的化学发光信号转换为检测电信号并计算得到液体或气体的浓度。
根据本发明流式电化学发光实时检测方法的一个实施例，在方式C中，所述检测电信号的强弱与反应物的浓度有关：当用于检测液体时，控制用于反应的气体过量，此时发光强度与被检液体的浓度有关；当用于检测气体时，控制用于反应的液体过量，此时发光强度与被检气体的浓度有关。
本发明的流式电化学发光实时检测装置及检测方法既可以应用于微量流动式液相反应体系的实时在线检测，又可以应用于流动式气液相界面电化学发光体系的实时在线检测。本发明结构简单、体积小、便于集成及微型化，有助于液相电化学发光技术的发展以及在气液相检测领域中的应用。
附图说明
图1示出了根据本发明示例性实施例的流式电化学发光实时检测装置的整体剖视结构示意图。
图2示出了根据本发明示例性实施例的流式电化学发光实时检测装置中主体的仰视结构示意图。
附图标记说明：
1-主体、11-进液口、12-出液孔、13-进气口、14-排气口、15-电线贯穿孔、16-可移除式透光密封件、17-反应腔；2-避光壳体、21-暗腔；3-电化学发光反应床模块、4-光电传感器、5-透光件、6-密封圈；31-第一电极、32-可移除式反应床、33-第二电极。
具体实施方式
本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。
本说明书中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。
下面先结合附图对本发明的流式电化学发光实时检测装置分别进行具体说明。
图1示出了根据本发明示例性实施例的流式电化学发光实时检测装置的整体剖视结构示意图，图2示出了根据本发明示例性实施例的流式电化学发光实时检测装置中主体的仰视结构示意图。
如图1和图2所示，根据本发明的示例性实施例，所述流式电化学发光实时检测装置包括主体1、电化学发光反应床模块3、可移除式透光密封件16、避光壳体2、光电传感器4和透光件5。其中，避光壳体2用于配合提供避光环境，光电传感器4用于接收并传递化学发光信号，主体1是主要容纳组件，透光件5用于透光，电化学发光反应床模块3是主要的反应组件，可移除式透光密封件16配合实现不同流体的检测。
具体地，主体1与避光壳体2对接安装，透光件5设置在主体1与避光壳体2之间，主体1中设置有反应凹槽，反应凹槽与透光件5之间形成反应腔17，主体1与避光壳体2之间还设置有密封圈6以提高密封性并保证检测精度。主体1还设置有与反应腔17连通的进液口11、出液口12、进气口13和排气口14，由此可以向反应腔内通入并排出气体和/或液体而实现检测。
优选地，反应凹槽为菱形或类菱形凹槽并且反应腔17为菱形或类菱形反应腔，进气口13和排气口14设置在反应凹槽的左右两端，进液口11和出液口12设置在反应凹槽的上下两端且进液口11设置为高于出液口12，则气体的流动方向基本垂直于液体的流动方向，更有利于反应的充分进行和检测准确性的提升。
本发明的电化学发光反应床模块3设置在反应凹槽的底部并且与进液口11和出液口12连通，电化学发光反应床模块3包括第一电极31、可移除式反应床32和第二电极33，可移除式反应床32布置在第一电极31与第二电极33之间。
本发明中的第一电极31与第二电极33平行地设置，第一电极31和第二电极33由金属、石墨等导电材料制成。第一电极31和第二电极33与可移除式反应床32直接接触的一面还设置有介电层，以增加电极间的阻抗来防止短路。第一电极31和第二电极33均通过电线透过设置在主体上的电线贯穿孔15与提供直流电或交流电的外部电源连接，电源可以提供不同电压、不同电流的直流或交流电，用于驱动电化学发光反应床模块上电化学反应过程的进行。
本发明中的可移除式反应床32为由亲水性超细纤维材料制成的条状反应床并且能够移除，例如可以为纯棉布、丝绸、聚酯纤维布、无纺布等。
可移除式透光密封件16覆盖在电化学发光反应床模块3上，该可移除式透光密封件16为石英玻璃、有机玻璃等片状透光板，并且能够移除，当可移除式透光密封件16安装时，电化学发光反应床模块3与反应腔17隔离；当可移除式透光密封件16拆除后，电化学发光反应床模块3的上表面与反应腔17连通，由此能够实现不同流体的检测。
避光壳体2形成有暗腔21，光电传感器4设置在暗腔21内且其光窗透过透光件5正对反应腔17中的电化学发光反应床模块3，能够直接对电化学发光反应床模块3上发生的电化学发光反应进行检测并通过处理获得结果。
检测装置还包括与进液口11或出液口12连通的液路驱动元件(如蠕动泵或注射泵，未示出)、与进气口13或排气口14连通的气路驱动元件(如真空泵，未示出)、与光电传感器4电连接的处理系统(未示出)和与液路驱动元件、气路驱动元件和光电传感器4电连接的控制系统(未示出)，以实现液路驱动、气路驱动和检测控制。
本发明的检测装置既可以应用于微量流动式液相反应体系的实时在线检测，又可以应用于流动式气液相界面电化学发光体系的实时在线检测。
本发明还提供了流式电化学发光实时检测方法，采用上述流式电化学发光实时检测装置。
根据不同的检测对象，本发明的检测方法可以包括以下检测方式。
方式A：
用于液相体系的检测时，移除可移除式反应床并安装可移除式透光密封件，控制液体(例如在液路驱动元件的作用下)进入电化学发光反应床模块中第一电极与第二电极之间的间隙，液体在第一电极和第二电极所施加电压或电流的作用下发生电化学发光反应进行检测，将光电传感器检测得到的化学发光信号转换为检测电信号并计算得到液体的浓度。
方式B：
用于液相体系的检测时，安装可移除式反应床并安装可移除式透光密封件，控制液体(例如在液路驱动元件的作用下)进入电化学发光反应床模块中第一电极与第二电极之间的可移除式反应床，在第一电极和第二电极所施加电压或电流的作用下，液体在可移除式反应床表面发生电化学发光反应进行检测，将光电传感器检测得到的化学发光信号转换为检测电信号并计算得到液体的浓度；
方式C：
用于气液相体系的检测时，安装可移除式反应床并拆除可移除式透光密封件，控制液体(例如在液路驱动元件的作用下)进入电化学发光反应床模块中第一电极与第二电极之间的可移除式反应床，控制气体(例如在气路驱动元件的作用下)进入反应腔并到达可移除式反应床的表面，在第一电极和第二电极所施加电压或电流的作用下，气体与液体在可移除式反应床表面发生电化学发光反应进行检测，将光电传感器检测得到的化学发光信号转换为检测电信号并计算得到液体或气体的浓度。
在气液相体系的检测中，检测电信号的强弱与反应物的浓度有关：当用于检测液体时，控制用于反应的气体过量，此时发光强度与被检液体的浓度有关；当用于检测气体时，控制用于反应的液体过量，此时发光强度与被检气体的浓度有关。
此外，本发明的方法还包括在检测结束后将清洗试剂通入检测装置完成清洗的步骤。
综上所述，本发明提出的流式电化学发光实时检测装置及检测方法可应用于液液相、气液相等各种流动式电化学发光检测领域，在增强检测灵敏度、开发新检测体系以及提高检测选择性等方面有着显著的作用，有助于化学发光技术以及电化学发光技术的应用与发展。
本发明并不局限于前述的具体实施方式。本发明扩展到任何在本说明书中披露的新特征或任何新的组合，以及披露的任一新的方法或过程的步骤或任何新的组合。

Claims (10)

1.一种流式电化学发光实时检测装置，其特征在于，所述检测装置包括主体、电化学发光反应床模块、可移除式透光密封件、避光壳体、光电传感器和透光件；
主体与避光壳体对接安装，透光件设置在主体与避光壳体之间，主体中设置有反应凹槽，反应凹槽与透光件之间形成反应腔，主体还设置有与反应腔连通的进液口、出液口、进气口和排气口；
电化学发光反应床模块设置在反应凹槽的底部并且与进液口和出液口连通，所述电化学发光反应床模块包括第一电极、可移除式反应床和第二电极，所述可移除式反应床布置在第一电极与第二电极之间；
可移除式透光密封件覆盖在电化学发光反应床模块上；
避光壳体形成有暗腔，光电传感器设置在暗腔内且其光窗透过透光件正对反应腔中的电化学发光反应床模块。
2.根据权利要求1所述流式电化学发光实时检测装置，其特征在于，所述反应凹槽为菱形或类菱形凹槽并且反应腔为菱形或类菱形反应腔，所述进气口和排气口设置在反应凹槽的左右两端，所述进液口和出液口设置在反应凹槽的上下两端且进液口设置为高于出液口。
3.根据权利要求1所述的流式电化学发光实时检测装置，其特征在于，所述第一电极与第二电极平行地设置，第一电极和第二电极由导电材料制成，所述可移除式反应床为由亲水性超细纤维材料制成的条状反应床并且能够移除。
4.根据权利要求3所述的流式电化学发光实时检测装置，其特征在于，所述第一电极和第二电极与可移除式反应床直接接触的一面还设置有介电层。
5.根据权利要求3所述的流式电化学发光实时检测装置，其特征在于，所述第一电极和第二电极均通过电线透过设置在主体上的电线贯穿孔与提供直流电或交流电的外部电源连接，所述主体与避光壳体之间还设置有密封圈。
6.根据权利要求1所述的流式电化学发光实时检测装置，其特征在于，所述可移除式透光密封件为石英玻璃或有机玻璃并且能够移除，当可移除式透光密封件安装时，电化学发光反应床模块与反应腔隔离；当可移除式透光密封件拆除后，电化学发光反应床模块的上表面与反应腔连通。
7.根据权利要求1所述的流式电化学发光实时检测装置，其特征在于，所述检测装置还包括与进液口或出液口连通的液路驱动元件、与进气口或排气口连通的气路驱动元件、与光电传感器电连接的处理系统和与液路驱动元件、气路驱动元件和光电传感器电连接的控制系统。
8.一种流式电化学发光实时检测方法，其特征在于，采用权利要求1至7中任一项所述的流式电化学发光实时检测装置。
9.根据权利要求8所述的流式电化学发光实时检测方法，其特征在于，所述检测方法包括以下检测方式：
方式A、用于液相体系的检测时，移除可移除式反应床并安装可移除式透光密封件，控制液体进入电化学发光反应床模块中第一电极与第二电极之间的间隙，液体在第一电极和第二电极所施加电压或电流的作用下发生电化学发光反应进行检测，将光电传感器检测得到的化学发光信号转换为检测电信号并计算得到液体的浓度；
方式B、用于液相体系的检测时，安装可移除式反应床并安装可移除式透光密封件，控制液体进入电化学发光反应床模块中第一电极与第二电极之间的可移除式反应床，在第一电极和第二电极所施加电压或电流的作用下，液体在可移除式反应床表面发生电化学发光反应进行检测，将光电传感器检测得到的化学发光信号转换为检测电信号并计算得到液体的浓度；
方式C、用于气液相体系的检测时，安装可移除式反应床并拆除可移除式透光密封件，控制液体进入电化学发光反应床模块中第一电极与第二电极之间的可移除式反应床，控制气体进入反应腔并到达可移除式反应床的表面，在第一电极和第二电极所施加电压或电流的作用下，气体与液体在可移除式反应床表面发生电化学发光反应进行检测，将光电传感器检测得到的化学发光信号转换为检测电信号并计算得到液体或气体的浓度。
10.根据权利要求9所述的流式电化学发光实时检测方法，其特征在于，在方式C中，所述检测电信号的强弱与反应物的浓度有关：当用于检测液体时，控制用于反应的气体过量，此时发光强度与被检液体的浓度有关；当用于检测气体时，控制用于反应的液体过量，此时发光强度与被检气体的浓度有关。
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