CN115060776A - 生物细胞检测的可温控扫描探针密闭检测池及检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及生物细胞检测技术领域，公开了一种生物细胞检测的可温控扫描探针密闭检测池及检测方法，该检测池包括基底固定模块、检测池模块、检测池控制模块、探针固定模块，所述基底固定模块、检测池模块、检测池控制模块、探针固定模块从下到上堆叠连接在一起，所述检测池控制模块的两侧设置有两个宝塔头，所述探针固定模块的顶部安装有橡胶以及探针，所述橡胶套接在探针的外侧。本发明提供的生物细胞检测的可温控扫描探针密闭检测池及检测方法，通过不同模块组合实现针对生物、催化、电池等需要密闭检测条件，可以为生物检测提供一种支持流动体系、可维持特定气体含量、温度可控，其密闭结构可与电化学发光联用进行SECM‑ECL检测。

Description

生物细胞检测的可温控扫描探针密闭检测池及检测方法

技术领域

本发明涉及生物细胞检测技术领域，具体涉及一种生物细胞检测的可温控扫描探针密闭检测池及检测方法。

背景技术

对于SECM实验而言，最常见的检测模式是正负反馈模式。反馈工作模式主要用于确定探针相对于被测基底的高度，分为正反馈模式和负反馈模式，主要是按照探针接近被测基底时电流增大还是减小来区分的。当探针与基底的距离小到一定程度时，这时的电流会发生剧烈变化，如果探针下方是导体，那边电流会迅速上升，反之则迅速下降。正负反馈模式是采集电流的主要方法，依靠该方法可以使得扫描探针下移至离基底足够近的距离，而控制扫描探针通过步近电极或压电晶体进行移动。上位机软件依据设置的位移方向、位移距离(水平、纵向位移)、移动速度、位移间距等参数可以生成一个矩阵的扫描区域，在扫描区域内进行电流采集。在这个高度上对被测基底进行一个区域扫描后就会得到被测基底电化学活性的一个图像信息。那么实际的成像测量结果是基底电化学性质和物理形貌综合作用的结果。

扫描电化学显微镜(Scanning Electrochemical Microscopy,SECM)是显微镜的一种。基于电化学原理工作，可测量微区内物质氧化或还原所给出的电化学电流。利用驱动非常小的电极(探针)在靠近样品处进行扫描，样品可以是导体、绝缘体或半导体，从而获得对应的微区电化学和相关信息，目前可达到的最高分辨率约为几十纳米。

由于SECM依靠步进位移系统(步进电极、压电晶体)带动探针进行位移，普遍来说探针垂直与检测池上方，但固定探针机械臂有垂直固定与90度固定两种，普遍而言SECM由于检测池上方探针需要移动探针，不容易做成封闭体系。但SECM对生物、催化剂及燃料电池领域需要在恒温恒湿密闭条件下以避免外界干扰，或在密闭充满保护气体的条件下进行测量。而对生物体系SECM通过与电化学发光联用可以对生物体实现非接触原位检测，但由于SECM探针电极尺寸较小，发光区域有限，对周围密闭条件要求高，采用超微电极采集电流普遍在pA级左右，往往需要依靠屏蔽箱以屏蔽外界干扰，但由于SECM需要依靠滑轨移动，因此屏蔽箱普遍较大，并由由于有数据通信线路影响，导致在闭关性上相对较差。

因此如何实现一种密闭、具有气体进出孔、温度可调、支持流动体系、可观察探针与基底状况的SECM检测池由为重要，为此本发明提出新的生物细胞检测的可温控扫描探针密闭检测池及检测方法。

发明内容

(一)解决的技术问题

针对现有技术的不足，本发明提供了生物细胞检测的可温控扫描探针密闭检测池及检测方法，通过不同模块组合实现针对生物、催化、电池等需要密闭检测条件，可以为生物检测提供一种支持流动体系、可维持特定气体含量、温度可控，以解决上述的问题。

(二)技术方案

为实现上述所述目的，本发明提供如下技术方案：

一种生物细胞检测的可温控扫描探针密闭检测池，包括基底固定模块、检测池模块、检测池控制模块、探针固定模块，所述基底固定模块、检测池模块、检测池控制模块、探针固定模块从下到上堆叠连接在一起，所述检测池控制模块的两侧设置有两个宝塔头，所述探针固定模块的顶部安装有橡胶以及探针，所述橡胶套接在探针的外侧，橡胶为堆叠橡胶，探针反向插入在橡胶中且探针延伸到基底固定模块、检测池模块、检测池控制模块、探针固定模块的内部，橡胶具有一定上下、左右位移能力，反套在探针固定模块上。橡胶自身具有一定收缩量，通过反向插入探针，再通过封口膜(封口膜parafilm是一种复合材料，具有密封性能，防止产品内容物挥发、污染，无气味析出)进行二次密封固定。

优选的，基底固定模块、检测池模块、检测池控制模块、探针固定模块的上下两侧壁面拐角处均开设有圆形凹槽，圆形凹槽为磁吸孔，用于与下部模块磁吸连接。

优选的，所述探针固定模块底部对应橡胶位置上一体成型有环形凸起，所述探针固定模块对应橡胶的位置上开设有两个电极固定孔，所述探针固定模块对应橡胶的位置上开设有两个用于参比电极与对电极安装电极固定孔。

优选的，所述检测池控制模块上开设有贯穿式的开口，所述检测池控制模块的两侧开设有用于安装宝塔头的螺纹孔，所述检测池控制模块上开设有两个连通开口的硅胶管通道，所述探针固定模块的底部一体成型有凸起部,凸起部靠近开口的一侧壁面上开设有多组与硅胶管通道连通的圆柱形凹槽，检测池控制模块用以实现保护气体或细胞二氧化碳恒定，气体交换。另外留有两个硅胶管通道用于导通硅胶管，硅胶管通过循环水实现检测池模块内温度变化。

优选的，所述检测池模块上开设有检测池，所述检测池底部开设有探针孔，防止硅胶管由于水流干扰探针移动，所述检测池的底部内壁对探针孔位置上设置有十字刻痕，所述检测池模块以及检测池控制模块的顶部均开设有玻璃凹槽，所述玻璃凹槽内部插接有玻璃，所述检测池模块以及检测池控制模块均开设有遮光板插槽，所述检测池模块以及检测池控制模块的侧壁上开设有观察窗,所述检测池模块的底部开设有矩形凹槽，所述矩形凹槽的内壁对应探针孔位置上安装有胶圈，观察窗用于遮光挡片放入，首先通过观察探针移动，移动值绿色圈位置，中心留有十字刻痕用于侧边观察。常规使用通过观察窗下移探针至观察窗中圆弧下沿，则可插入观察窗挡板，通过仪器进行渐进曲线实验方法，再进行基底成像。检测池模块底部留有探针孔用于放置基底固定模块(ITO、FTO、硅片等扫描基底)，并留有胶圈，通过基底固定模块实现整体密封。

优选的，所述基底固定模块的顶部对应矩形凹槽的位置上一体成型有基底凸起，所述基底凸起与矩形凹槽卡接，且基底固定模块对应探针孔的位置上开设有孔洞。

使用前述的生物细胞检测的可温控扫描探针密闭检测池极检测方法，包括以下步骤：

第一步：首先安装基底固定模块，进行基底固定模块、检测池模块进行基底密闭。为保护针尖，将探针到倒着插入橡胶中，预留好一定长度以免探针与检测池模块发生碰撞，将探针固定；

第二步：确认是否使用检测池控制模块，若使用则安装好相应模块，若不使用则将其余部分密封，加入测量溶液，探针固定模块与其余模块组合，插入参比电极与对电极，进行扫描条件改变如温度改变、气体流入等；

第三步：通过观察窗观测探针位置，移动至中央位置，插入观察窗挡板，在仪器上选择渐进曲线实验，自动将探针向基底固定模块自动移动，根据电流变化比例自动停止探针下降。可根据自身实验需求进行区域扫描、或根据需求向通过蠕动泵等方式，向检测池内添加其他检测溶液。

(三)有益效果

与现有技术相比，本发明提供了生物细胞检测的可温控扫描探针密闭检测池及检测方法，具备以下有益效果：

该生物细胞检测的可温控扫描探针密闭检测池及检测方法，可通过不同模块组合实现针对生物、催化、电池等需要密闭检测条件，可以为生物检测提供支持流动体系、可维持特定气体含量、温度可控；其密闭结构可与电化学发光联用进行SECM-ECL检测。

附图说明

图1为本发明实施例可温控扫描探针密闭检测池的整体外形结构示意图。

图2为本发明实施例可温控扫描探针密闭检测池的装配结构示意图；

图3为本发明实施例可温控扫描探针密闭检测池结构另一视角的装配结构示意图；

图4为本发明实施例的检测池控制模块的结构示意图。

图中：1、基底固定模块；2、检测池模块；3、检测池控制模块；4、探针固定模块；5、宝塔头；6、橡胶；7、探针；8、玻璃；9、基底凸起；10、玻璃凹槽；11、遮光板插槽；12、观察窗；13、检测池；14、开口；15、硅胶管通道；16、圆形孔；17、电极固定孔；18、环形凸起；19、螺纹孔；20、凸起部；21、矩形凹槽；22、探针孔；23、孔洞；24、圆柱形凹槽。

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。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例：

请参阅图1-4，本发明实施例提供的生物细胞检测的可温控扫描探针密闭检测池，其包括基底固定模块1、检测池模块2、检测池控制模块3、探针固定模块4，基底固定模块1、检测池模块2、检测池控制模块3、探针固定模块4从下到上堆叠连接在一起，检测池控制模块3的两侧设置有两个宝塔头5，探针固定模块4的顶部安装有橡胶6以及探针7，橡胶6套接在探针7的外侧，橡胶6为堆叠橡胶，探针7反向插入在橡胶6中且探针7延伸到基底固定模块1、检测池模块2、检测池控制模块3、探针固定模块4的内部，橡胶6具有一定上下、左右位移能力，反套在探针固定模块4上。橡胶6自身具有一定收缩量，通过反向插入探针7，再通过封口膜(该封口膜parafilm是复合材料，具有密封性能，防伪效果，防止产品内容物挥发、污染，无气味析出)进行二次密封固定。

进一步的，基底固定模块1、检测池模块2、检测池控制模块3、探针固定模块4的上下两侧壁面拐角处均开设有圆形凹槽，圆形凹槽为磁吸孔，用于与下部模块磁吸连接。

进一步的，探针固定模块4底部对应橡胶6位置上一体成型有环形凸起18，所述探针固定模块4对应橡胶6的位置上开设有两个用于参比电极与对电极安装电极固定孔17，两个电极固定孔17用于固定参比电极与对电极。

进一步的，检测池控制模块3上开设有贯穿式的开口14，检测池控制模块3的两侧开设有用于安装宝塔头5的螺纹孔19，检测池控制模块3上开设有两个连通开口14的硅胶管通道15，探针固定模块4的底部一体成型有凸起部20,凸起部20靠近开口14的一侧壁面上开设有多组与硅胶管通道15连通的圆柱形凹槽24，检测池控制模块3用以实现保护气体或细胞二氧化碳恒定，气体交换。另外留有两个硅胶管通道15用于导通硅胶管，硅胶管通过循环水实现检测池模块2内温度变化。

进一步的，检测池模块2上开设有检测池13，检测池13底部开设有探针孔22，防止硅胶管由于水流干扰探针移动，检测池13的底部内壁对探针孔22位置上设置有十字刻痕，检测池模块2以及检测池控制模块3的顶部均开设有玻璃凹槽10，玻璃凹槽10内部插接有玻璃8，检测池模块2以及检测池控制模块3均开设有遮光板插槽11，检测池模块2以及检测池控制模块3的侧壁上开设有观察窗12,检测池模块2的底部开设有矩形凹槽21，矩形凹槽21的内壁对应探针孔22位置上安装有胶圈，观察窗12用于遮光挡片放入，首先通过观察探针7移动，移动值绿色圈位置，中心留有十字刻痕用于侧边观察。常规使用通过观察窗12下移探针7至观察窗12中圆弧下沿，则可插入观察窗挡板，通过仪器进行渐进曲线实验方法，再进行基底成像。检测池模块2底部留有探针孔22用于放置基底固定模块1(ITO、FTO、硅片等扫描基底)，并留有胶圈，通过基底固定模块1实现整体密封。

进一步的，基底固定模块1的顶部对应矩形凹槽21的位置上一体成型有基底凸起9，基底凸起9与矩形凹槽21卡接，且基底固定模块1对应探针孔22的位置上开设有孔洞23。

使用前述的生物细胞检测的可温控扫描探针密闭检测池的检测方法，包括以下步骤：

第一步：首先安装基底固定模块1，进行基底固定模块1、检测池模块2进行基底密闭。为保护针尖，将探针7到倒着插入橡胶6中，预留好一定长度以免探针7与检测池模块2发生碰撞，将探针7固定；

第二步：确认是否使用检测池控制模块3，若使用则安装好相应模块，若不使用则将其余部分密封，加入测量溶液，探针固定模块4与其余模块组合，插入参比电极与参比电极，进行扫描条件改变如温度改变、气体流入等；

第三步：通过观察窗12观测探针7位置，移动至中央位置，插入观察窗挡板，在仪器上选择渐进曲线实验，自动将探针7向基底固定模块1自动移动，根据电流变化比例自动停止探针下降。可根据自身实验需求进行区域扫描、或根据需求向通过蠕动泵等方式，向检测池内添加其他检测溶液。

本发明实施例可直接使用基底固定模块1、检测池模块2、探针固定模块4进行组合使用，也可以基底固定模块1、检测池模块2、检测池控制模块3、探针固定模块4组合进行，可通过不同模块组合实现针对生物、催化、电池等需要密闭检测条件，可以为生物检测提供支持流动体系、可维持特定气体含量、温度可控；其密闭结构可与电化学发光联用进行SECM-ECL检测。

本发明上述实施例提供的生物细胞检测的可温控扫描探针密闭检测池及检测方法，通过不同模块组合实现针对生物、催化、电池等需要密闭检测条件，可以为生物检测提供一种支持流动体系、可维持特定气体含量、温度可控。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神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，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (7)

1.一种生物细胞检测的可温控扫描探针密闭检测池，其特征在于：其包括基底固定模块(1)、检测池模块(2)、检测池控制模块(3)、探针固定模块(4)，所述基底固定模块(1)、检测池模块(2)、检测池控制模块(3)、探针固定模块(4)从下到上堆叠连接在一起，所述检测池控制模块(3)的两侧设置有两个宝塔头(5)，所述探针固定模块(4)的顶部安装有橡胶(6)以及探针(7)，所述橡胶(6)套接在探针(7)的外侧，橡胶(6)为堆叠橡胶。

2.根据权利要求1所述的生物细胞检测的可温控扫描探针密闭检测池，其特征在于：所述基底固定模块(1)、检测池模块(2)、检测池控制模块(3)、探针固定模块(4)的上下两侧壁面拐角处均开设有圆形凹槽，圆形凹槽为磁吸孔，用于与下部模块磁吸连接。

3.根据权利要求1所述的生物细胞检测的可温控扫描探针密闭检测池，其特征在于：所述探针固定模块(4)底部对应橡胶(6)位置上一体成型有环形凸起(18)，所述探针固定模块(4)对应橡胶(6)的位置上开设有两个用于参比电极与对电极安装电极固定孔(17)。

4.根据权利要求1所述的生物细胞检测的可温控扫描探针密闭检测池，其特征在于：所述检测池控制模块(3)上开设有贯穿式的开口(14)，所述检测池控制模块(3)的两侧开设有用于安装宝塔头(5)的螺纹孔(19)，所述检测池控制模块(3)上开设有两个连通开口(14)的硅胶管通道(15)，所述探针固定模块(4)的底部一体成型有凸起部(20),凸起部(20)靠近开口(14)的一侧壁面上开设有多组与硅胶管通道(15)连通的圆柱形凹槽(24)。

5.根据权利要求4所述的生物细胞检测的可温控扫描探针密闭检测池，其特征在于：所述检测池模块(2)上开设有检测池(13)，所述检测池(13)底部开设有探针孔(22)，防止硅胶管由于水流干扰探针移动，所述检测池(13)的底部内壁对探针孔(22)位置上设置有十字刻痕，所述检测池模块(2)以及检测池控制模块(3)的顶部均开设有玻璃凹槽(10)，所述玻璃凹槽(10)内部插接有玻璃(8)，所述检测池模块(2)以及检测池控制模块(3)均开设有遮光板插槽(11)，所述检测池模块(2)以及检测池控制模块(3)的侧壁上开设有观察窗(12),所述检测池模块(2)的底部开设有矩形凹槽(21)，所述矩形凹槽(21)的内壁对应探针孔(22)位置上安装有胶圈。

6.根据权利要求5所述的生物细胞检测的可温控扫描探针密闭检测池，其特征在于：所述基底固定模块(1)的顶部对应矩形凹槽(21)的位置上一体成型有基底凸起(9)，所述基底凸起(9)与矩形凹槽(21)卡接，且基底固定模块(1)对应探针孔(22)的位置上开设有孔洞(23)。

7.使用权利要求1-6任一项所述生物细胞检测的可温控扫描探针密闭检测池的检测方法，其特征在于，包括以下步骤：

第一步：首先安装基底固定模块(1)，进行基底固定模块(1)、检测池模块(2)进行基底密闭，将探针(7)到倒着插入橡胶(6)中，预留好一定长度以免探针(7)与检测池模块(2)发生碰撞，将探针(7)固定；

第二步：确认是否使用检测池控制模块(3)，若使用则安装好相应模块，若不使用则将其余部分密封，加入测量溶液，探针固定模块(4)与其余模块组合，插入参比电极与对电极，进行扫描条件改变如温度改变、气体流入；

第三步：通过观察窗(12)观测探针(7)位置，移动至中央位置，插入观察窗挡板，在仪器上选择渐进曲线实验，自动将探针(7)向基底固定模块(1)自动移动，根据电流变化比例自动停止探针(7)下降，可根据自身实验需求进行区域扫描、或根据需求向通过蠕动泵方式，向检测池内添加检测溶液。

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