CN112415061B - 便携式电化学发光检测设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种便携式电化学发光检测设备，包括：盒体，限定有上端敞开的腔室，盒体的侧部设有与腔室连通的电源接口；垫板，设于腔室内且与盒体的底面间隔开；电化学反应池，电化学反应池的至少一部分侧壁为透光层，电化学反应池内的介质反应时产生的光线穿过透光层；反应电极，通电对电化学反应池内的介质进行电化学反应；光学传感器，设于电化学反应池的一侧且与透光层的位置相对应，光学传感器接收透光层射出的光线并将光线信号转换成数字信号；控制器，与反应电极和光学传感器相连；电源，与控制器相连；盖体，与盒体相连。根据本发明实施例的便携式电化学发光检测设备具有小型化、轻量化、移动化、一体化等优点。

Description

便携式电化学发光检测设备

技术领域

本发明属于电化学发光检测技术领域，具体涉及一种便携式电化学发光检测设备。

背景技术

电化学发光检测技术是直接利用电化学反应形成激发态发光体而发光或通过电解产物之间、电解产物与体系中某组分之间进行化学反应产生光辐射而实现分析物测定的发光分析技术，主要通过测量发光强度大小来实现对待测物质定量分析的方法，由于其灵敏度高、线性范围宽、电位可控、操作简单、样本量小、分析快速和成本低等特点，被广泛应用于免疫检测、食品安全与环境检测、临床诊断等众多分析领域。

电化学发光技术已是学术界的研究热点，但是已有研究用设备检测效率较低且对检测场所有较高要求，不利于该技术方法的推广应用，目前市场上尚未有专门的小型化、轻量化、移动化、一体化的电化学发光检测设备。因此急需要开发一种便携式电化学发光检测设备以满足市场需求。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。

为此，本发明提出一种便携式电化学发光检测设备，该便携式电化学发光检测设备具有小型化、轻量化、移动化、一体化的优点。

根据本发明实施例的便携式电化学发光检测设备，包括：盒体，所述盒体内限定有上端敞开的腔室，所述盒体的侧部设有与所述腔室连通的电源接口和与计算机连通的数字接口；垫板，所述垫板设于所述腔室内且与所述盒体的底面间隔开；电化学反应池，所述电化学反应池设于安装于所述垫板上的光学屏蔽部内，所述电化学反应池内限定有反应腔，所述电化学反应池的至少一部分侧壁为透光层，所述电化学反应池内的介质反应时产生的光线穿过所述透光层；反应电极，所述反应电极设于所述电化学反应池内，所述反应电极通电对所述电化学反应池内的介质进行电化学反应；光学传感器，所述光学传感器设于所述电化学反应池的一侧且与所述透光层的位置相对应，所述光学传感器接收所述透光层射出的光线并将光线信号转换成数字信号；控制器，所述控制器设于所述垫板，所述控制器与所述反应电极和所述光学传感器相连；电源，所述电源与所述控制器相连；盖体，所述盖体与所述盒体以转轴相连以打开和关闭所述腔室。

根据本发明实施例的便携式电化学发光检测设备，采用盒体、垫板、电化学反应池、反应电极、光学传感器、控制器、电源和盖体相结合的装置，通过将多种电化学发光检测用部件(电化学反应池、反应电极、光学传感器、控制器、电源等)小型化后整合至盒体内，能够实现电化学发光检测设备的便携式移动，克服了传统仪器模块分散、操作繁琐、成本高昂的缺点，具有小型化、轻量化、移动化、一体化等优点。根据本发明实施例的便携式电化学发光检测设备能够提高检测效率并且无场地限制，弥补了现有检测设备的不足，意义重大并且具有较好的应用价值。

根据本发明一个实施例，所述的便携式电化学发光检测设备还包括光学屏蔽部，所述光学屏蔽部设于所述腔室在长度方向上的一端，所述光学屏蔽部由光学屏蔽材料构成，所述光学屏蔽部内限定有安置所述电化学反应池的腔体。

根据本发明一个实施例，所述光学屏蔽部具有透光窗口，所述透光窗口的长度和宽度分别小于所述光学屏蔽部的长度和宽度，所述透光窗口的一侧与所述电化学反应池的透光层位置对应且紧密贴合，所述光学传感器的探测窗口正对所述透光窗口的另一侧。

根据本发明一个实施例，所述的便携式电化学发光检测设备还包括：电子快门，所述电子快门设于所述光学传感器的探测窗口与所述光学屏蔽部的透光窗口之间，所述电子快门与所述控制器相连以由所述控制器控制。

根据本发明一个实施例，所述透光窗口、所述电子快门和所述光学传感器设于所述光学屏蔽部的一侧，所述电源和所述控制器设于所述光学屏蔽部的另一侧。

根据本发明一个实施例，所述盖体的一侧通过转轴与所述盒体的一侧可枢转地相连，所述盒体上设有压触式开关，所述盖体在关闭所述腔室时挤压所述压触式开关以接通所述控制器对光学传感器提供的工作电压。

根据本发明一个实施例，所述的便携式电化学发光检测设备还包括：盖板，所述盖板设于所述腔室以至少覆盖所述控制器和所述电源。

根据本发明一个实施例，所述反应电极为三电极，所述三电极包括工作电极、参比电极和辅助电极。

根据本发明一个实施例，所述光学传感器为集成式光电倍增管。

根据本发明一个实施例，所述垫板为铝合金垫板。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是根据本发明实施例的便携式电化学发光检测设备的结构示意图；

图2是根据本发明实施例的便携式电化学发光检测设备的剖视结构示意图。

附图标记：

便携式电化学发光检测设备100；

盖板1；电子电路2；压触式开关3；数字I/O接口4；电源开关5；电源接口6；电源7；散热风扇8；电化学反应池9；垫板10；盒体11；透光窗口12；电子快门13；光学传感器14；盖体15；螺孔16至19；光学屏蔽部20。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

下面参考附图具体描述根据本发明实施例的便携式电化学发光检测设备100。

如图1和图2所示，根据本发明实施例的便携式电化学发光检测设备100包括：盒体11、垫板10、电化学反应池9、反应电极、光学传感器14、控制器、电源7和盖体15。

具体而言，盒体11内限定有上端敞开的腔室，盒体11的侧部设有与腔室连通的电源接口6和与计算机连通的数字接口，垫板10设于腔室内且与盒体11的底面间隔开，电化学反应池9设于安装于垫板10上的光学屏蔽部20内，电化学反应池9内限定有反应腔，电化学反应池9的至少一部分侧壁为透光层，电化学反应池9内的介质反应时产生的光线穿过透光层，反应电极设于电化学反应池9内，反应电极通电对电化学反应池9内的介质进行电化学反应，光学传感器14设于电化学反应池9的一侧且与透光层的位置相对应，光学传感器14接收透光层射出的光线并将光线信号转换成数字信号，控制器设于垫板10，控制器与反应电极和光学传感器14相连，电源7与控制器相连，盖体15与盒体11以转轴相连以打开和关闭腔室。

换言之，根据本发明实施例的便携式电化学发光检测设备100主要由盒体11、垫板10、电化学反应池9、反应电极、光学传感器14、控制器、电源7和盖体15组成，在盒体11内限定有腔室，腔室的上端敞开，由于盒体11上安装有盖体15，因此通过盖体15能够使腔室处于打开或者封闭状态。其中，盒体11与盖体15之间的连接结构优选为可枢转的转轴，通过翻转盖体15能够使腔室处于打开或者封闭状态。

在盒体11的侧部可设有电源接口6和数字接口，电源接口6能够与腔室连通，从而能够实现供电。在腔室内设有垫板10，垫板10与盒体11的底面之间处于间隔开分布状态，不仅能够起到支撑作用，还能够起到防震等效果。在垫板10上的光学屏蔽部内可安装有电化学反应池9，在电化学反应池9内限定有反应腔，反应腔中可装入含电化学发光试剂的缓冲溶液和待测样品，反应电极可置于电化学反应池9内的测试溶液中，在反应电极进行通电时能够对电化学反应池9内的介质进行电化学反应。需要说明的是，电化学反应池9即为电化学发光池，能够实现电化学发光。电化学反应池9的至少一部分侧壁为透光层，电化学发光发出的光线的至少一部分能够穿过透光层。

为了进行电化学发光检测，在电化学反应池9的一侧设置有光学传感器14，光学传感器14与透光层的位置相对应，便于接收经由透光层射出的光线。在光学传感器14接收了光线之后能够将光线信号转换为数字信号。

在垫板10上还设置有控制器，控制器与反应电极和光学传感器14相连，从而能够对反应电极和光学传感器14进行控制。电源7与控制器相连，实现对控制器的供电，其中电源7可以是市面上现有的多种类型电源，例如有限电源和移动电源等，优选为直流稳压电源。需要说明的是，在采用交流市电时，可以在内部安装有直流稳压电源进行转换。

优选地，控制器包括电子电路2，电子电路2的功能可以包括提供电化学发光所需激励电压，对光学传感器14进行供电和控制，采集光学传感器14的信号并进行放大，与计算机通信的数/模、模/数转换等。其中，电子电路2的工作受到软件控制，可以通过数字I/O接口4同计算机连接，电路输出至电极系统的电压波形及电压值均决定于软件指令，光学传感器测得的光强信号被转换成数字后由计算机记录。直流稳压电源与电子电路2、电源开关5、电源接口6等相连。

由此，根据本发明实施例的便携式电化学发光检测设备100采用盒体11、垫板10、电化学反应池9、反应电极、光学传感器14、控制器、电源7和盖体15相结合的装置，通过将多种电化学发光检测用部件(电化学反应池9、反应电极、光学传感器14、控制器、电源7等)小型化后整合至盒体11内，能够实现电化学发光检测设备的便携式移动，克服了传统仪器模块分散、操作繁琐、成本高昂的缺点，具有小型化、轻量化、移动化、一体化等优点。根据本发明实施例的便携式电化学发光检测设备100能够提高检测效率并且无场地限制，弥补了现有检测设备的不足，意义重大并且具有较好的应用价值。

根据本发明的一个实施例，光学屏蔽部20设于腔室在长度方向上的一端，光学屏蔽部20以光学屏蔽材料制成，光学屏蔽部20内限定有安置电化学反应池9的腔体。可选地，光学屏蔽部20为黑色的密封暗盒，通过密封暗盒实现光屏蔽。光学屏蔽部20和电化学反应池9可以合并称为带光学屏蔽功能的电化学反应池。

在本发明的一些具体实施方式中，光学传感器14为集成式光电倍增管。

进一步地，光学屏蔽部20具有透光窗口12，光学传感器14的探测窗口正对此透光窗口。需要说明的是，图1中显示了光学屏蔽部20的一部分。透光窗口的长度和宽度分别小于光学屏蔽部20的长度和宽度，透光窗口12的一侧与电化学反应池9的透光层位置对应且紧密贴合，光学传感器14的探测窗口正对透光窗口12的另一侧。

可选地，便携式电化学发光检测设备100还包括：电子快门13，电子快门13设于光学传感器14的探测窗口且与光学屏蔽部20的透光窗口12之间，发光信号通过透光窗口12进入光学传感器14，电子快门13与控制器相连以由控制器控制。在测定时打开电子快门13，光线通过透光层经过电子快门到达光学传感器14。其中电子快门13可以安装在光学传感器14的探测窗口上，电子快门13的至少一部分伸入至透光窗口12。

需要说明的是，软件的主要功能可以包括启动电化学发光反应的激励电压、确定电压波形及电压值、启动集成式光电倍增管的工作电压、开启电子快门13、记录光信号数据并显示输出。

在本发明的一些具体实施方式中，透光窗口12、电子快门13和光学传感器14设于光学屏蔽部20的一侧，电源7和控制器设于光学屏蔽部20的另一侧。

根据本发明的一个实施例，盖体15的一侧通过转轴与盒体11的一侧可枢转地相连，盒体11上设有压触式开关3，盖体15在关闭腔室时挤压压触式开关3以接通控制器提供给光学传感器14的工作电压。也就是说，便携式电化学发光检测设备100还包括：压触式开关3，压触式开关3可安装在盒体11靠近盖体15处，在腔室打开时能够自动切断光学传感器14的供电，通过设置压触式断路器3能够保证光学传感器14的安全工作。

可选地，便携式电化学发光检测设备100还包括盖板1，盖板1设于腔室以至少覆盖控制器和电源7，提高了安全性和防水性。

根据本发明的一个实施例，反应电极为三电极，三电极包括工作电极、参比电极和辅助电极，所需电位由电子电路2控制施加。

可选地，垫板10为铝合金垫板，提高了运输和测试稳定性。

可选地，盒体11和盖体15可以装配成一个密码手提箱，提高了保密性、安全性和便携性。

进一步地，在盒体11右侧可设有风扇开孔，在风扇开孔内可安装有散热风扇8，能够提高散热效果，进一步提高测试效果，散热风扇8可以通过螺孔18固定。此外，电子电路2、电源7、光学传感器14、电化学反应池9均可以通过螺孔17固定于垫板10之上，压触式开关3可以通过螺孔19固定于盖体15内靠近盖板1处，盖板1可以通过螺孔16固定于盒体11的顶部。

下面通过具体实施方式对根据本发明实施例的便携式电化学发光检测设备100的灵敏度和精密度进行验证。

实施例1

为了验证本发明的便携式电化学发光检测设备100的精密度，开展了电化学发光检测实验，具体操作如下：

在含有1×10^-5mol/L发光试剂鲁米诺的pH＝8的磷酸盐缓冲溶液的电化学反应池中，以氧化铟锡玻璃为工作电极、铂为对电极、Ag/AgCl为参比电极构成三电极体系，对发光信号进行7次平行测定。

光学传感器14测得的光强信号被转换成数字后由计算机记录，测定结果见表1：

表1

从表1的数据可以看出，本发明所述的便携式电化学发光检测设备100的精密度较好。

实施例2

为了验证本发明所述的便携式电化学发光检测设备的灵敏度，开展了电化学发光检测测试，具体操作如下：

在含有pH＝8的磷酸盐缓冲溶液的电化学反应池中，以氧化铟锡玻璃为工作电极，并与铂对电极、Ag/AgCl参比电极构成三电极体系，测定不同浓度发光试剂鲁米诺的发光信号，光学传感器14测得的光强信号被转换成数字后由计算机记录，以电流强度-浓度绘制标准曲线，测定灵敏度，结果见表2：

表2

从表2的数据，可以看出，本发明所述的便携式电化学发光检测设备100的灵敏度较好。

总而言之，根据本发明所述的便携式电化学发光检测设备100，克服了传统仪器笨重、多装置、多模块、操作流程复杂、连接线路繁琐、成本高昂的缺点，解决了现有市场没有专门的小型化、轻量化、移动化、一体化的电化学发光检测设备、检测效率低并对检测场所要求高、无法就地开展检测等问题，弥补了现有检测设备的空缺，意义重大并且具有较好的应用价值。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (7)

1.一种便携式电化学发光检测设备，其特征在于，包括：

盒体，所述盒体内限定有上端敞开的腔室，所述盒体的侧部设有与所述腔室连通的电源接口和与计算机连通的数字接口；

垫板，所述垫板设于所述腔室内且与所述盒体的底面间隔开；

电化学反应池，所述电化学反应池设于安装于所述垫板上的光学屏蔽部内，所述电化学反应池内限定有反应腔，所述电化学反应池的至少一部分侧壁为透光层，所述电化学反应池内的介质反应时产生的光线穿过所述透光层；

反应电极，所述反应电极设于所述电化学反应池内，所述反应电极通电对所述电化学反应池内的介质进行电化学反应；

光学传感器，所述光学传感器设于所述电化学反应池的一侧且与所述透光层的位置相对应，所述光学传感器接收所述透光层射出的光线并将光线信号转换成数字信号，所述光学传感器为集成式光电倍增管；

控制器，所述控制器设于所述垫板，所述控制器与所述反应电极和所述光学传感器相连；

电源，所述电源与所述控制器相连；

盖体，所述盖体与所述盒体以转轴相连以打开和关闭所述腔室；

其中，所述光学屏蔽部设于所述腔室在长度方向上的一端，所述光学屏蔽部由光学屏蔽材料构成，所述光学屏蔽部内限定有安置所述电化学反应池的腔体，所述光学屏蔽部具有透光窗口，所述透光窗口的长度和宽度分别小于所述光学屏蔽部的长度和宽度，所述透光窗口的一侧与所述电化学反应池的透光层位置对应且紧密贴合，所述光学传感器的探测窗口正对所述透光窗口的另一侧。

2.根据权利要求1所述的便携式电化学发光检测设备，其特征在于，还包括：

电子快门，所述电子快门设于所述光学传感器的探测窗口与所述光学屏蔽部的透光窗口之间，所述电子快门与所述控制器相连以由所述控制器控制。

3.根据权利要求2所述的便携式电化学发光检测设备，其特征在于，所述透光窗口、所述电子快门和所述光学传感器设于所述光学屏蔽部的一侧，所述电源和所述控制器设于所述光学屏蔽部的另一侧。

4.根据权利要求1所述的便携式电化学发光检测设备，其特征在于，所述盖体的一侧通过转轴与所述盒体的一侧可枢转地相连，所述盒体上设有压触式开关，所述盖体在关闭所述腔室时挤压所述压触式开关以接通所述控制器对光学传感器提供的工作电压。

5.根据权利要求1所述的便携式电化学发光检测设备，其特征在于，还包括：

盖板，所述盖板设于所述腔室以至少覆盖所述控制器和所述电源。

6.根据权利要求1所述的便携式电化学发光检测设备，其特征在于，所述反应电极为三电极，所述三电极包括工作电极、参比电极和辅助电极。

7.根据权利要求1所述的便携式电化学发光检测设备，其特征在于，所述垫板为铝合金垫板。

Images