CN114324543A - 电极及其应用 - Google Patents
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Abstract
一种电极及其应用，所述电极用于凝胶电泳设备用缓冲液的pH值测量或用于所述凝胶电泳设备与外界电源的电性连接，所述缓冲液的pH值为7‑9，所述电极包括金属丝，所述金属丝的材质包括钛、铂、钛/铱氧化物和不锈钢中的一种。本发明提供的电极具有多种用途，可以作为凝胶电泳设备的pH值量测电极，也可以用作凝胶电泳设备的电泳电极，极大地降低了凝胶电泳设备的成本；另外，金属丝制作的电极结构简单、可挠性好，可以根据实际凝胶电泳设备的结构进行弯折，适应多种应用场景。
Description
技术领域
本发明涉及凝胶电泳检测技术领域，尤其涉及一种电极及其应用。
背景技术
凝胶电泳检测过程中，一方面需要采用pH值量测电极对缓冲液进行pH值检测，另一方面需要采用电泳电极实现凝胶电泳设备与电源的电性连接。然而，现有的凝胶电泳检测设备需要考虑成本的问题。
发明内容
有鉴于此，为克服上述缺陷的至少之一，有必要提供一种电极。
另，本发明还提供了一种包含上述电极的pH值测量设备、凝胶电泳设备及凝胶电泳系统。
另，本发明还提供了一种包含上述凝胶电泳设备的核酸检测盒。
本发明提供了一种电极，所述电极用于凝胶电泳设备用缓冲液的pH值测量或用于所述凝胶电泳设备与外界电源的电性连接，所述缓冲液的pH值为7-9，所述电极包括金属丝，所述金属丝的材质包括钛、铂、钛/铱氧化物和不锈钢中的一种。
本申请实施方式中，所述金属丝的材质为不锈钢。
本申请实施方式中，所述电极的直径为0.2mm-1.0mm。
本申请实施方式中，所述电极的直径包括0.25mm、0.3mm、0.48mm、0.5mm和0.8mm中的任一种。
本申请实施方式中，所述电极还包括设于所述金属丝表面的表面处理层。
本申请实施方式中，所述表面处理层的材质包括锌、镍、锡和铬中的至少一种。
本发明还提供一种pH值测量设备，所述pH值测量设备包括检测主机和与所述检测主机电性连接的电极，所述电极用于测量凝胶电泳设备用缓冲液的pH值，所述电极包括金属丝，所述金属丝的材质包括钛、铂、钛/铱氧化物和不锈钢中的一种。
本发明还提供一种凝胶电泳设备，所述凝胶电泳设备包括电泳槽、设于所述电泳槽内的缓冲液、设于所述缓冲液内的凝胶介质以及两个电极，所述电极包括金属丝，所述金属丝的材质包括钛、铂、钛/铱氧化物和不锈钢中的一种，两个所述电极位于所述凝胶介质相对的两端，每一所述电极一端均穿过所述电泳槽并伸入所述缓冲液内，另一端均与外界电源电性连接。
本发明还包括一种凝胶电泳系统，所述凝胶电泳系统包括pH值测量设备和凝胶电泳设备。所述pH值测量设备包括检测主机和pH值量测电极，所述pH值量测电极用于测量缓冲液的pH值，所述pH值量测电极包括金属丝，所述金属丝的材质包括钛、铂、钛/铱氧化物和不锈钢中的一种；所述凝胶电泳设备包括电泳槽、设于所述电泳槽内的所述缓冲液、设于所述缓冲液内的凝胶介质以及两个电泳电极，所述电泳电极包括金属丝，所述金属丝的材质包括钛、铂、钛/铱氧化物和不锈钢中的一种，两个所述电泳电极位于所述凝胶介质相对的两端，每一所述电泳电极一端均穿过所述电泳槽并伸入所述缓冲液内，另一端均与外界电源电性连接。
本发明还提供一种核酸检测盒，所述核酸检测盒包括盒体、检测芯片、如上所述的凝胶电泳设备以及连接器，所述检测芯片、所述凝胶电泳设备和所述连接器均设于所述盒体内，所述检测芯片和所述凝胶电泳设备均与所述连接器电性连接。
相较于现有技术，本发明提供的电极具有多种用途，可以作为凝胶电泳设备的pH值量测电极，也可以用作凝胶电泳设备的电泳电极，极大地降低了凝胶电泳设备的成本；另外，金属丝制作的电极结构简单、可挠性好，可以根据实际凝胶电泳设备的结构进行弯折，适应多种应用场景。
附图说明
图1为本发明一实施方式提供的pH值量测电极的结构示意图。
图2为本发明一实施方式提供的pH值测量设备的结构示意图。
图3为本发明一实施方式提供的电泳电极的结构示意图。
图4为本发明一实施方式提供的凝胶电泳设备的结构示意图。
图5为本发明一实施方式提供的凝胶电泳系统的示意图
图6为本发明一实施方式提供的核酸检测盒的爆炸图。
图7为本发明一实施方式提供的核酸检测盒去掉盒体的结构示意图。
主要元件符号说明
如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本发明。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
需要说明的是，当组件被称为“固定于”另一个组件，它可以直接在另一个组件上或者也可以存在居中的组件。当一个组件被认为是“连接”另一个组件，它可以是直接连接到另一个组件或者可能同时存在居中组件。当一个组件被认为是“设置于”另一个组件，它可以是直接设置在另一个组件上或者可能同时存在居中组件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。
以下所描述的系统实施方式仅仅是示意性的，所述模块或电路的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式。此外，显然“包括”一词不排除其他单元或步骤，单数不排除复数。系统权利要求中陈述的多个单元或装置也可以由同一个单元或装置通过软件或者硬件来实现。第一，第二等词语用来表示名称，而并不表示任何特定的顺序。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
凝胶电泳设备可采用pH值量测电极对缓冲液进行pH值测量，同时采用电泳电极实现凝胶电泳设备与电源的电性连接。pH值量测电极采用的基材为玻璃，通过物理气相沉积(Physical Vapor Deposition，PVD)技术，在玻璃基材上通过化学蒸镀Ti(钛)/Pt(铂)等金属形成复合金属镀层，利用金属镀层的导电性来达到测量pH值的目的。但是，该类pH值量测电极为玻璃电极，在使用时易碎，不具有可挠性，一旦成型，规格和形状固定，需要根据实际需求设计出多种规格和形状，适应性差；而且，PVD技术需要抽真空，而且贵金属价格昂贵，制造成本高。电泳电极也是通过PVD技术，在基材(可以是金属基材或其他不导电的基材)上通过化学蒸镀Ti/Pt等金属形成复合金属镀层，实现凝胶电泳设备与电源的电性连接，但是，该类电泳电极需要采用PVD技术以及镀贵金属，成本非常高。
请参阅图1，为本发明实施例提供的一种pH值量测电极10，所述pH值量测电极10用于凝胶电泳设备用缓冲液的pH值测量，所述缓冲液的pH值为7-9，所述pH值量测电极10包括金属丝1，所述金属丝1的材质包括但不限于钛、铂、钛/铱氧化物和不锈钢等导电金属。本发明采用导电金属丝制作出同时具有可挠性与测量可靠性的pH值量测电极10，制造简单，可随意弯折，适应多种应用场景，而且价格低廉，材料易得。尤其针对小型的凝胶电泳设备内缓冲液pH值的测量，测量准确性与传统玻璃白金电极相当，能够取代传统的玻璃白金电极。
本实施方式中，所述金属丝1优选为不锈钢。不锈钢的价格低廉，与传统的玻璃白金电极相比，极大地降低了成本。
本实施方式中，所述不锈钢的型号包括SUS 304、SUS 312和SUS 316，具体地，所述不锈钢的型号优选SUS 304。
所述pH值量测电极10直径的选择也会影响到电极的性能，本发明常用所述pH值量测电极10的直径为0.2mm-1.0mm。
本实施方式中，所述pH值量测电极10的直径包括但不限于0.25mm、0.3mm、0.48mm、0.5mm和0.8mm。由于电极的直径过大，电阻也会增加，影响测量效果，因此电极的直径不易过大，所述pH值量测电极10的直径优选为0.3mm。
请再次参阅图1，所述pH值量测电极10还包括设于所述金属丝1表面的表面处理层2。通过金属表面处理工艺，在金属丝1的表面形成表面处理层2，能够提高金属丝1的耐腐蚀性、保障金属丝1的电性能稳定，进一步提高pH值的测量精准度。
本实施方式中，所述表面处理层2的材质包括但不限于锌、锡、镍和铬中的一种。
以下结合具体实施例和对比例对本发明进行详细说明。
实施例1
pH值量测电极10采用钛金属丝制作，直径φ为0.25mm。
实施例2
pH值量测电极10采用SUS 304线材制作，直径φ为0.3mm。
对比例
采用传统的玻璃白金电极。
具体pH值测量方法为：将缓冲液或标准液放置于小型的凝胶电泳设备的电泳槽中，首先采用对比例的玻璃白金电极进行pH值的测量，之后分别将实施例1和实施例2的金属丝电极安装在原本玻璃白金电极的位置，架设好pH值测量设备，进行pH值的测量。其中，Buffer缓冲液的组成包括：Tris缓冲液(Tris(hydroxymethyl)aminomethane)：242g/l；醋酸：58.1g/l；EDTA：18.6g/l。
如表1所示，为采用对比例和实施例1-2的电极进行凝胶电泳槽内缓冲液pH值测量得到的测量结果。
表1
| pH值 | 已知值 | 对比例 | 实施例1 | 实施例2 |
| 缓冲液(25℃) | 8.2 | 8.2-8.3 | 8.3-8.4 | 8.2-8.3 |
| 标准液(H<sub>2</sub>O,25℃) | 7.0-7.5 | 7.2-7.3 | 7.4-7.5 | 7.1-7.2 |
表1中给出了三种电极用于在Buffer缓冲液中、空白条件下测得的pH值，从表1的测试结果可以看出，本发明提供的两施例1-2中的两种金属丝做成的pH值量测电极10相较于对比例的玻璃白金电极的测试结果的准确性差异并不大，尤其是SUS 304不锈钢电极相较于对比例的玻璃白金电极的测试结果的准确性非常相似，表现出与玻璃白金电极类似的pH测量值准确性。因此，将SUS 304不锈钢电极替代传统玻璃白金电极成为了可能，因此优选SUS 304(φ0.3mm)作为工作电极的材料。
本发明提供的pH值量测电极10，尤其是不锈钢材质的pH值量测电极10最佳的使用条件为测试液体为弱碱性，温度不超过80℃，在上述条件下，不锈钢金属丝不会被氧化，而且pH值量测电极10使用过程中的测量准确性与传统玻璃白金电极无差别。因此，本发明提供的pH值量测电极10特别适用于小型的凝胶电泳设备，此类凝胶电泳设备通常应用于便携式核酸检测仪。其中电泳槽内缓冲液的pH值在7-9之间，属于弱碱性，使用温度通常在80℃以下，因此，利用本发明提供的金属丝制成的pH值量测电极10替代传统玻璃白金电极成为可能，极大地降低了成本。
请参阅图2，本发明还提供了一种pH值测量设备100，所述pH值测量设备100包括检测主机101和电极，所述电极为如上所述的pH值量测电极10。
pH测量过程中，需要将两个所述pH值量测电极10的一端均与检测主机101电性连接，其中一个所述pH值量测电极10作为检测电极插入凝胶电泳设备的缓冲液内，另一个所述pH值量测电极10作为参比电极插入标准液中，通过检测缓冲液与标准液的电势差得出缓冲液的pH值。
请参阅图3，本发明还提供了一种电泳电极20，所述电泳电极20用于实现凝胶电泳设备与电源的电性连接，所述电泳电极20包括金属丝3。
具体地，所述金属丝3的表面形成有表面处理层4。所述金属丝3和所述表面处理层4的材质与所述pH值量测电极10的金属丝1和表面处理层2的材质分别相同。适用于pH值量测电极10的实施方式均适用于所述电泳电极20，此处不做过多赘述。
本发明提供的采用金属丝制作的电泳电极20主要应用于凝胶电泳设备中，其具有可挠性，具有尺寸多样性，能够满足多种设备规格要求，并且常用金属丝的价格低廉，材料易得，极大降低了电泳电极20的成本，尤其适合小型一次性使用的凝胶电泳设备。
请参阅图4，本发明还提供了一种凝胶电泳设备200，所述凝胶电泳设备200包括电泳槽30、设于所述电泳槽30内的缓冲液40、设于所述电泳槽30内且浸在所述缓冲液40内的凝胶介质50以及分别设于所述电泳槽30两端的上述电泳电极20。两个所述电泳电极20分别位于所述凝胶介质50相对的两端。每一所述电泳电极20的一端均设于电泳槽30内并伸入所述缓冲液40，另一端与控制板电性连接，通过两电泳电极20可以为凝胶电泳设备200通电。
本实施方式中，所述电泳槽30包括底板11、与所述底板11连接的多个侧壁12以及盖设于所述侧壁12远离底板11一端的盖板(图未示)。所述底板11、多个所述侧壁12和所述盖板共同形成一槽体。所述凝胶介质50和所述缓冲液40均位于所述槽体内。
本实施方式中，一个所述侧壁12上设有两通孔13，两个所述电泳电极20分别穿过两个所述通孔13伸入所述缓冲液40内。
本实施方式中，每一所述通孔13外均设有固定件14，所述固定件14固定在所述通孔13便于的所述侧壁12上，所述电泳电极20穿过所述固定件14并通过所述固定件14固定在通孔13处，避免电泳电极20晃动或移位，从而影响电性连接效果。
本发明提供的电泳电极20无须更凝胶电泳设备200的结构，只需在安装传统电极的位置安装所述电泳电极20便可，有效降低了成本；而且，本发明提供的电泳电极20结构简单，安装便捷，可随意弯折，适应多种应用场景。
请参阅图5，本发明还提供了一种凝胶电泳系统1000，该凝胶电泳系统1000包括上述pH值测量设备100和和凝胶电泳设备200。由于pH值量测电极10和电泳电极20的材质相同且作用不同，因此，本发明可采用一套电极同时实现缓冲液40进行pH值测量以及实现凝胶电泳设备200与电源的电性连接。如此，有利于进一步降低凝胶电泳设备200的整体成本。
请参阅图6与图7，本发明还提供一种核酸检测盒300，所述核酸检测盒300包括盒体301、检测芯片302、如上所述的凝胶电泳设备200以及连接器303，所述检测芯片302、所述凝胶电泳设备200和所述连接器303均设于所述盒体301内，所述检测芯片302与所述凝胶电泳设备200连通，所述检测芯片302和所述凝胶电泳设备200均与所述连接器303电性连接。该核酸检测盒300用于进行核酸扩增反应和电泳检测，将含有核酸样本的检测液加入该检测芯片302的通道内进行核酸扩增反应得到产物，产物由该检测芯片302直接进入凝胶电泳设备200内进行电泳检测，最后通过与该核酸检测盒300配合的图像采集装置拍摄凝胶电泳设备200的图像，其中该图像为电泳检测的荧光照片。本发明通过将检测芯片302与凝胶电泳设备200集成在一个盒体301内，整体结构简单，不需要复杂的大型设备，成本低，检测液完成核酸扩增后可以直接进入凝胶电泳设备200进行电泳检测，简化了不同检测环节的样品转移配合衔接过程，提高了检测效率。
本实施方式中，所述检测芯片302的表面设有加热线路板304，所述加热线路板304与所述连接器303电性连接，所述加热线路板304用于为所述检测芯片302进行加热。所述凝胶电泳设备200上的电泳电极20远离所述电泳槽30的一端连接至所述加热线路板304上，并实现与连接器303的电性连接。通过将电泳电极20直接连接在加热线路板304上，结构简单，组装方便，能够简化核酸检测盒300的结构。
本实施方式中，所述电泳电极20通过卡扣305卡在所述加热线路板304上，进而实现与加热线路板304的电性连接。
相较于现有技术，本发明提供的电极具有多种用途，可以作为凝胶电泳设备的pH值量测电极10，也可以用作凝胶电泳设备的电泳电极20，极大地降低了凝胶电泳设备的成本；另外，金属丝制作的电极结构简单、可挠性好，可以根据实际凝胶电泳设备的结构进行弯折，适应多种应用场景。
Claims (10)
1.一种电极，其特征在于，所述电极用于凝胶电泳设备用缓冲液的pH值测量或用于所述凝胶电泳设备与外界电源的电性连接，所述缓冲液的pH值为7-9，所述电极包括金属丝，所述金属丝的材质包括钛、铂、钛/铱氧化物和不锈钢中的一种。
2.如权利要求1所述的电极，其特征在于，所述金属丝的材质为不锈钢。
3.如权利要求1所述的电极，其特征在于，所述电极的直径为0.2mm-1.0mm。
4.如权利要求3所述的电极，其特征在于，所述电极的直径包括0.25mm、0.3mm、0.48mm、0.5mm和0.8mm中的任一种。
5.如权利要求1所述的电极，其特征在于，所述电极还包括设于所述金属丝表面的表面处理层。
6.如权利要求5所述的电极，其特征在于，所述表面处理层的材质包括锌、镍、锡和铬中的至少一种。
7.一种pH值测量设备，其特征在于，包括检测主机和与所述检测主机电性连接的电极，所述电极用于测量凝胶电泳设备用缓冲液的pH值，所述电极包括金属丝，所述金属丝的材质包括钛、铂、钛/铱氧化物和不锈钢中的一种。
8.一种凝胶电泳设备，其特征在于，包括电泳槽、设于所述电泳槽内的缓冲液、设于所述缓冲液内的凝胶介质以及两个电极，所述电极包括金属丝，所述金属丝的材质包括钛、铂、钛/铱氧化物和不锈钢中的一种，两个所述电极位于所述凝胶介质相对的两端，每一所述电极一端均穿过所述电泳槽并伸入所述缓冲液内，另一端均与外界电源电性连接。
9.一种凝胶电泳系统，其特征在于，包括：
pH值测量设备，包括检测主机和pH值量测电极，所述pH值量测电极用于测量缓冲液的pH值，所述pH值量测电极包括金属丝，所述金属丝的材质包括钛、铂、钛/铱氧化物和不锈钢中的一种；
凝胶电泳设备，包括电泳槽、设于所述电泳槽内的所述缓冲液、设于所述缓冲液内的凝胶介质以及两个电泳电极，所述电泳电极包括金属丝，所述金属丝的材质包括钛、铂、钛/铱氧化物和不锈钢中的一种，两个所述电泳电极位于所述凝胶介质相对的两端，每一所述电泳电极一端均穿过所述电泳槽并伸入所述缓冲液内，另一端均与外界电源电性连接。
10.一种核酸检测盒，其特征在于，包括盒体、检测芯片、如权利要求8所述的凝胶电泳设备以及连接器，所述检测芯片、所述凝胶电泳设备和所述连接器均设于所述盒体内，所述检测芯片和所述凝胶电泳设备均与所述连接器电性连接。
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