CN213875516U

CN213875516U - 一种双通道迷你型电化学分析仪

Info

Publication number: CN213875516U
Application number: CN202121529434.2U
Authority: CN
Inventors: 杨军; 蒋卉; 刘新梅; 胡文彦
Original assignee: Nanjing Food And Drug Supervision And Inspection Institute
Current assignee: Nanjing Food And Drug Supervision And Inspection Institute
Priority date: 2021-07-07
Filing date: 2021-07-07
Publication date: 2021-08-03
Anticipated expiration: 2031-07-07

Abstract

本实用新型公开了一种双通道迷你型电化学分析仪，属于电化学检测领域。本实用新型所述的双通道迷你型电化学分析仪，包括电化学模块、USB Type‑C、传感芯片、外扩板、微电脑、传感探头接口、接线端子，其中外扩板是电化学模块、USB Type‑C接口、传感探头接口、接线端子的载体，USB Type‑C在外扩板的一侧，传感探头接口在USB Type‑C相对的外扩板的另一侧，电化学模块在外扩板的中间，传感芯片通过传感探头与外扩板相连接，传感探头接口和电化学模块通过接线端子相连接，外扩板通过USB Type‑C和微电脑相连接。本实用新型的电化学分析仪可以用于现场检测或特殊应用场景的快速检测。

Description

一种双通道迷你型电化学分析仪

技术领域

本实用新型涉及一种双通道迷你型电化学分析仪，属于电化学检测领域。

背景技术

在实验应用测量领域，现有的电化学分析仪需市电供电和数据线通信，电极需要电极电缆线连接，且基本都是单通道进行测试；如果需要双通道进行测试的话，则需要两个电化学模块；此外，现有的电化学分析仪体积较大，供电限制、电极连接和样品添加繁琐，在移动或特殊应用场景中无法操作。

目前，电化学分析仪常规采用的芯片是单层丝网印刷芯片，需要用移液器加样于电极上且待测液体容易滑落导致定量检测不准。

实用新型内容

为了解决上述至少一个问题，本实用新型提供了一种双通道迷你型电化学分析仪，解决了批量检测的问题，同时增加了两个通道顺序测量样品。

本实用新型提供了一种双通道迷你型电化学分析仪，包括电化学模块、USB Type-C接口、传感芯片、外扩板、传感探头接口、接线端子，其中外扩板是电化学模块、传感探头接口、接线端子的载体，USB Type-C接口在外扩板的一侧，传感探头接口在USB Type-C接口相对的外扩板的另一侧，电化学模块在外扩板的中间，传感芯片通过传感探头接口与外扩板相连接，传感探头接口和电化学模块通过接线端子相连接。

在本实用新型的一种实施方式中，所述的双通道迷你型电化学分析仪中传感芯片包括底层、中间层、顶层组成，所述的底层是电极层，是由直径4 mm的工作电极、宽1 mm的对电极和宽1 mm的参比电极构成；中间层是通道层，包括虹吸入口（1.6 × 2.8 mm）、反应腔（13 × 10 mm）和挤压腔（8.5 × 7.8 mm），反应腔和挤压腔通过毛细管（0.7 × 3.0 mm）连接，反应腔、挤压腔、毛细管、虹吸入口的中心线在同一条直线上，是用于连接顶层和底层形成液体通道；顶层为封闭层，用于封闭传感芯片和帮助样品虹吸进入通道，在挤压腔对应位置有一个小孔使得传感芯片在封闭后可与大气连通。

在本实用新型的一种实施方式中，所述的双通道迷你型电化学分析仪中传感芯片的底层、中间层、顶层是粘合在一起的。

在本实用新型的一种实施方式中，所述的双通道迷你型电化学分析仪中传感芯片的通道层是采用激光雕刻机在双面胶上雕刻通道图案得到的，雕刻采用的参数为：焦距5cm、功率22%、速度15 mm/s。

在本实用新型的一种实施方式中，所述的双通道迷你型电化学分析仪中传感芯片的工作电极和对电极通过丝网印刷导电碳墨水制备，参比电极通过丝网印刷Ag-AgCl浆制备；封闭层是Tween-20亲水处理的PET膜。

在本实用新型的一种实施方式中，所述的双通道迷你型电化学分析仪通过外扩板上的USB Type-C和微电脑连接，经由USB Type-C供电和通信。

在本实用新型的一种实施方式中，所述的微电脑为上位机，内置锂电池正常可工作5~7小时，同时可使用充电宝边充电边工作，而且微电脑通过软件可以显示实时曲线，可进行定量化和定性化分析。

在本实用新型的一种实施方式中，所述的双通道迷你型电化学分析仪还包括开关，开关在外扩板的边缘，起到对传感芯片的保护作用。

在本实用新型的一种实施方式中，所述的双通道迷你型电化学分析仪中电化学模块是采用集成常规的电化学方法制备得到的，其中包括交流阻抗EIS的测试。

在本实用新型的一种实施方式中，所述的双通道迷你型电化学分析仪中传感芯片有1或2个，2个传感芯片之间呈并列关系。

在本实用新型的一种实施方式中，所述的双通道迷你型电化学分析仪中传感芯片为PET传感芯片。

在本实用新型的一种实施方式中，所述的双通道迷你型电化学分析仪可以两个传感芯片同时滴加样品进行测试。

在本实用新型的一种实施方式中，所述的双通道迷你型电化学分析仪直接由微电脑供电，无需外接电源。

在本实用新型的一种实施方式中，所述的双通道迷你型电化学分析仪中传感探头接口的针脚间距为2.54mm，厚度为0.1~0.8mm，最大宽度11mm。

在本实用新型的一种实施方式中，所述的双通道迷你型电化学分析仪中传感探头接口可更换。

在本实用新型的一种实施方式中，所述的双通道迷你型电化学分析仪中外扩板中还包括TTL转USB模块和供电稳压模块。

在本实用新型的一种实施方式中，所述的双通道迷你型电化学分析仪中外扩板和电化学模块是通过排针进行连接。

在本实用新型的一种实施方式中，所述的微电脑为6英寸(153*113*23.5mm)。

在本实用新型的一种实施方式中，所述的双通道迷你型电化学分析仪整体的尺寸为48.3*40.7*18.5mm。

本实用新型的工作原理：

本实用新型所述的双通道电化学分析仪通过USB Type-C连接至微电脑（上位机）；在传感芯片的虹吸入口吸入待测物并充满反应腔，在微电脑（上位机）控制软件调用预设定的检测参数和预测的标准曲线，启动电化学分析程序，电化学模块施加电压至待测物，自动获取其测量的电流数据并显示在微电脑（上位机）界面，再经由微电脑（上位机）的转换公式自动计算出待测物的最终浓度并显示出来。测量结束后，挤压挤压腔排出溶液。

本实用新型所述的双通道迷你型电化学分析仪与微电脑连接之后对测量待测物具有定性和定量功能，并进行判断待测物是否存在目标物或测量出目标物的准确浓度。

本实用新型的有益效果：

（1）本实用新型的一种迷你型双通道的电化学分析仪，解决了批量的问题，同时增加两个通道顺序测量样品。

（2）本实用新型的电化学分析仪外壳的尺寸为48.3*40.7*18.5mm和微电脑尺寸为6英寸(153*113*23.5mm)，实现电化学分析仪小型化和便携式，便于现场检测或特殊应用场景的快速检测。

（3）本实用新型的电化学分析仪体积小、双通道；仪器端为Type接口，接入微电脑端可进行样品测量；由微电脑直接供电给电化学分析仪，解决了常规电化学工作站需要交流供电的问题；侧面的探头接口，可插入传感器探头，滴加在传感芯片探头上进行样品分析。

（4）本实用新型的电化学分析仪传感芯片涵盖了取样功能，简化了检测的操作流程并降低了设备需求，同时传感芯片中反应腔固定的空间可以准确控制样品体积减小检测误差。

（5）本实用新型的电化学传感仪是双通道仅连接了一个电化学模块，成本上更低和体积集成度更高；而且双通道由USB Type-C直接供电和通信的，不需要市电供电和数据线通信。

附图说明

图1为双通道迷你型电化学分析仪俯视图；

图2为双通道迷你型电化学分析仪的剖视图；

图3为双通道迷你型电化学分析仪的剖视图；

图4为PET传感芯片的示意图；

图5为PET传感芯片(A)，微流控通道尺寸(B)，电极(C)；

图6为传感芯片的结构(A)，实物图(B)，反应腔充满液体(C)，虹吸和挤压过程(D)；

其中，1是电化学模块，2是USB Type-C，3是开关，4是PET传感芯片，5是传感探头接口，6是接线端子，7是微电脑，8是外扩板；

PET传感芯片中，41是底层，42是中间层，43是顶层；411是参比电极，412是工作电极，413是对电极，414是连接头，415是PET膜；421是挤压腔，422是毛细管，423是反应腔，424是虹吸入口，425是双面胶；431是小孔，432是Tween-20亲水处理的PET膜。

具体实施方式

为使得本实用新型实现上述目的、特征和优点且能够更加明显易懂，下面结合具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。

实施例1

一种双通道迷你型电化学分析仪，包括电化学模块1、USB Type-C 2、PET传感芯片4、外扩板8、传感探头接口5、接线端子6，其中外扩板8是电化学模块1、USB Type-C接口、传感探头接口5、接线端子6的载体，USB Type-C接口在外扩板8的一侧，传感探头接口5在USBType-C接口相对的外扩板8的另一侧，电化学模块1在外扩板8的中间，PET传感芯片4通过传感探头接口5与外扩板8相连接，传感探头接口5和电化学模块1通过接线端子6连接。

进一步的，所述的双通道迷你型电化学分析仪中PET传感芯片4包括底层41、中间层42、顶层43组成，所述的底层41是电极层，是由直径4 mm的工作电极、宽1 mm的对电极和宽1 mm的参比电极构成；中间层42是通道层，包括虹吸入口424（1.6 × 2.8 mm）、反应腔423（13 × 10 mm）和挤压腔421（8.5 × 7.8 mm），反应腔423和挤压腔421通过毛细管422（0.7 × 3.0 mm）连接，反应腔423、挤压腔421、毛细管422、虹吸入口424的中心线在同一条直线上，是用于连接顶层43和底层41形成液体通道；顶层43为封闭层，用于封闭PET传感芯片4和帮助样品虹吸进入通道，在挤压腔421对应位置有一个小孔431使得PET传感芯片4在封闭后可与大气连通。

进一步的，所述的双通道迷你型电化学分析仪中PET传感芯片4的底层41、中间层42、顶层43是粘合在一起的。

进一步的，所述的双通道迷你型电化学分析仪中PET传感芯片4的通道层是采用激光雕刻机在双面胶上雕刻通道图案得到的，雕刻采用的参数为：焦距5 cm、功率22%、速度15mm/s。

进一步的，所述的双通道迷你型电化学分析仪中PET传感芯片4的工作电极412和对电极413通过丝网印刷导电碳墨水制备，参比电极411通过丝网印刷Ag-AgCl浆制备；封闭层是Tween-20亲水处理的PET膜432。

进一步的，所述的双通道迷你型电化学分析仪通过外扩板8上的USB Type-C 2和微电脑7连接；经由USB Type-C 2供电和通信。微电脑7为上位机，内置锂电池正常可工作5~7小时，同时可使用充电宝边充电边工作，而且微电脑通过软件可以显示实时曲线，可进行定量化和定性化分析。

进一步的，所述的双通道迷你型电化学分析仪还包括开关3，开关在外扩板8的边缘，起到对PET传感芯片4的保护作用。

进一步的，所述的双通道迷你型电化学分析仪中PET传感芯片4有1或2个，2个PET传感芯片4之间呈并列关系。

进一步的，所述的双通道迷你型电化学分析仪可以两个PET传感芯片4同时滴加样品进行测试。

进一步的，所述的双通道迷你型电化学分析仪直接由微电脑7供电，无需外接电源。

进一步的，所述的双通道迷你型电化学分析仪中传感探头接口5的针脚间距为2.54mm，厚度为0.1~0.8mm，最大宽度11mm。

进一步的，所述的双通道迷你型电化学分析仪中传感探头接口5可更换。

进一步的，所述的双通道迷你型电化学分析仪中外扩板8中还包括TTL转USB模块和供电稳压模块。

进一步的，所述的双通道迷你型电化学分析仪中外扩板8和电化学模块1是通过排针进行连接。

工作原理：

双通道电化学分析仪通过USB Type-C 2连接至微电脑7（上位机）；在PET传感芯片4的虹吸入口424吸入待测物并充满反应腔423，在微电脑7（上位机）控制软件调用预设定的检测参数和预测的标准曲线，启动电化学分析程序，电化学模块1施加电压至待测物，自动获取其测量的电流数据并显示在微电脑7（上位机）界面，再经由微电脑7（上位机）的转换公式自动计算出待测物的最终浓度并显示出来。测量结束后，挤压挤压腔421排出溶液。

双通道迷你型电化学分析仪与微电脑连接之后对测量待测物具有定性和定量功能，并进行判断待测物是否存在目标物或测量出目标物的准确浓度。

本实用新型采用的传感芯片涵盖了取样功能，简化了检测的操作流程并降低了设备需求，同时传感芯片中反应腔固定的空间可以准确控制样品体积减小检测误差。本实用新型的电化学传感仪是双通道仅连接了一个电化学模块，成本上更低和体积集成度更高；而且双通道由USB Type-C直接供电和通信的，不需要市电供电和数据线通信。

此外，本实用新型的电化学分析仪的检测准确率和市售的芯片相当或者更好。

Claims

1.一种双通道迷你型电化学分析仪，其特征在于，包括电化学模块、USB Type-C接口、传感芯片、外扩板、传感探头接口、接线端子，其中外扩板是电化学模块、USB Type-C接口、传感探头接口、接线端子的载体，USB Type-C接口在外扩板的一侧，传感探头接口在USBType-C接口相对的外扩板的另一侧，电化学模块在外扩板的中间，传感芯片通过传感探头接口与外扩板相连接，传感探头接口和电化学模块通过接线端子相连接。

2.根据权利要求1所述的双通道迷你型电化学分析仪，其特征在于，所述的双通道迷你型电化学分析仪中传感芯片包括底层、中间层、顶层组成，所述的底层是电极层，是由直径4mm的工作电极、宽1 mm的对电极和宽1 mm的参比电极构成；中间层是通道层，包括虹吸入口、反应腔和挤压腔，反应腔和挤压腔通过毛细管连接，反应腔、挤压腔、毛细管、虹吸入口的中心线在同一条直线上；顶层为封闭层，在挤压腔对应位置有一个小孔使得传感芯片在封闭后可与大气连通。

3.根据权利要求2所述的双通道迷你型电化学分析仪，其特征在于，所述的双通道迷你型电化学分析仪中传感芯片的底层、中间层、顶层是粘合在一起的。

4.根据权利要求2所述的双通道迷你型电化学分析仪，其特征在于，所述的双通道迷你型电化学分析仪中传感芯片的通道层是采用激光雕刻机在双面胶上雕刻通道图案得到的，雕刻采用的参数为：焦距5 cm、功率22%、速度15 mm/s。

5.根据权利要求2所述的双通道迷你型电化学分析仪，其特征在于，所述的双通道迷你型电化学分析仪中传感芯片的工作电极和对电极通过丝网印刷导电碳墨水制备，参比电极通过丝网印刷Ag-AgCl浆制备；封闭层是Tween-20亲水处理的PET膜。

6.根据权利要求1所述的双通道迷你型电化学分析仪，其特征在于，所述的双通道迷你型电化学分析仪还包括开关，开关在外扩板的边缘。

7.根据权利要求1所述的双通道迷你型电化学分析仪，其特征在于，所述的双通道迷你型电化学分析仪中传感芯片有1或2个，2个传感芯片之间呈并列关系。

8.根据权利要求1所述的双通道迷你型电化学分析仪，其特征在于，所述的双通道迷你型电化学分析仪通过USB Type-C和微电脑连接，经由USB Type-C供电和通信。

9.根据权利要求1所述的双通道迷你型电化学分析仪，其特征在于，所述的双通道迷你型电化学分析仪中传感探头接口的针脚间距为2.54mm，厚度为0.1~0.8mm，最大宽度11mm。

10.根据权利要求1所述的双通道迷你型电化学分析仪，其特征在于，所述的双通道迷你型电化学分析仪中外扩板中还包括TTL转USB模块和供电稳压模块。