专利名称：具有自洁功能且无附加干扰的电致化学发光分析检测装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种具有自洁功能且无附加干扰的电致化学发光分析检测装置，属于分析测试领域。
背景技术：
在应用分析检测手段中，电致化学发光是在化学发光基础上发展起来的一种新的检测技术，通过电极对含有化学发光物质的体系施加一定的电压或者电流，使发光物质受激发并跃迁回基态而发出光子，因此电化学发光具有电化学优良的选择性和化学发光的高灵敏度的优点。电致化学发光技术在在生命分析，环境监测，食品分析检测等方面有着广泛的应用，基于其优良的特点主要表现为(I)电致化学发光技术其选择性高，电致化学发光是结合电化学和化学发光两部分，因为不同的物质发生的氧化还原反应的电位是不同的， 表现在循环伏安曲线上就是不同电位出现氧化还原峰，这样根据峰电位的变化可以针对不同的物质有响应曲线。(2)灵敏度高，化学发光的高灵敏度同样适用于 电致化学发光，在暗盒当中产生的氧化还原反应没有外界光源的干扰，通过光电倍增管的检测，实现高灵敏度的检测。(3)实验仪器设备简单，操作该实验技术只需要相应的电化学工作站以及检测光信号的光电倍增管和信号输出系统，操作方便。(4)耗时短，响应效率高，完成一次循环伏安扫描只需要3-5分钟的时间。然而，该电致化学发光检测所涉装置中的工作电极以及对电极即辅助电极十分容易受到电解产生的有机类物质的吸附污染，尤其是在采用玻碳电极作为工作电极的情形下，所述吸附污染更为严重，所述吸附污染会导致工作电极以及辅助电极性能的迅速衰减； 因此，如何在进行电致化学发光检测操作的同时，有效地、即时地清洁所述工作电极以及辅助电极，就成为了一个亟待解决的技术问题。

发明内容
本发明所要解决的问题是，研发一种能够在进行电致化学发光分析检测的同时， 即时地进行电极自洁运作的新型电致化学发光分析检测装置，并且，该自洁运作不应当带来负面干扰。本案通过以下方案解决上述问题，该方案提供的装置是一种具有自洁功能且无附加干扰的电致化学发光分析检测装置，该装置的结构包括电解池，以及，装设于电解池下方或侧面的光电倍增管，所述电解池装设在暗盒之内，以及，工作电极，以及，对电极，以及，参比电极，所述对电极是片状、柱状或丝状的钼电极或金电极，所述参比电极是Ag/AgCl电极或甘汞电极，所述工作电极是玻碳电极，所述工作电极以及对电极以及参比电极的工作端位于所述电解池的内部，该电解池是其敞口端轮廓呈方形、矩形、圆形或椭圆形的内凹的杯状器皿，重点是，该装置的结构包括超声波换能器，该超声波换能器的装设位置是在该电解池的侧面位置或电解池的底部位置，以及，超声波能量吸收器，该超声波能量吸收器其轮廓呈笔套状或试管状，该呈笔套状或试管状的超声波能量吸收器其封闭的一端位于电解池的内部，所述参比电极其工作端深入该超声波能量吸收器的内腔，该超声波能量吸收器其材质是微孔材质，所述微孔材质是微孔陶瓷、微孔泡沫玻璃、微孔泡沫铝、微孔硅橡胶、微孔聚四氟乙烯或微孔聚偏氟乙烯。所述微孔陶瓷、微孔泡沫玻璃、微孔泡沫铝、微孔硅橡胶、微孔聚四氟乙烯以及微孔聚偏氟乙烯等等微孔材料，均有市售；可以买来选定的微孔材料进行简单切削、凿孔，制成所需的形态。所述玻碳电极一词，其技术含义在电致化学发光分析领域，是公知的。所述超声波换能器是将高频振荡电讯号转换成高频机械振荡的器件，所述超声波换能器一词其本身的技术含义在超声波专业技术领域是公知的。本案装置当然还可以包括高频振荡电讯号发生器，该高频振荡电讯号发生器可以经由高频振荡电讯号传输电缆与所述超声波换能器连接，该高频振荡电讯号发生器连同经由高频振荡电讯号传输电缆与其连接在一起的所述超声波换能器构成超声发射机构，该超声发射机构的超声发射功率介于I毫瓦与20瓦之间。采用较低的功率，有助于避免损伤所述电极，并且有利于避免干扰电致化学发光检测。
所述高频振荡电讯号发生器一词的技术含义，在超声波专业技术领域是公知的。本案装置的结构，还可以包括一些附件，所述附件例如微弱光测量仪，该微弱光测量仪可以与所述光电倍增管连接；以及，记录仪，该记录仪可以与所述微弱光测量仪连接。所述附件又例如电化学工作站装置，该电化学工作站装置可以与所述工作电极以及辅助电极以及参比电极连接。所述电化学工作站当然也可以是集成了微弱光检测、记录以及数据处理模块的电
化学工作站。所述附件还例如用于夹持工作电极以及辅助电极以及参比电极的电极夹持、固定支架；等等。所述微弱光测量仪以及所述记录仪以及电化学工作站装置等术语表达，对于仪器分析化学领域而言，其技术含义是公知的。超声空化作用是一种十分强有力的作用，低频超声波对对象工件的表面冲击较强，该低频超声波的空化作用对于精细如本案的检测装置而言是不太适合的；随着超声波频率的提高，空化作用对对象工件的损伤逐渐弱化直至可以忽略；因此，适于本案装置的优选的超声波频率不是随意的频率。如上所述，为避免超声空化作用对工作电极及辅助电极表面的损伤，并避免诱发声致发光，该超声发射机构所发射的超声波的优选的频率至少应当在40KHz以上；该超声发射机构所发射的超声波的优选的频率其范围是在40KHz与12MHz之间。在更为精细的层面上，为避免所述工作电极及辅助电极的表面超声损伤，以及，更为精细地避免诱发声致发光，该超声发射机构所发射的超声波的更进一步的优选的频率至少应当在80KHz以上；该超声发射机构所发射的超声波的更进一步优选的频率其范围是在 80KHz 与 12MHz 之间。不同的电解池底液以及不同的电致化学发光检测分析对象，对不同功率及频率的超声波的敏感度是不同的，为避免超声波对分析的干扰，可以根据具体的电解池底液及具体的检测分析对象,逐步调整、确定所需超声波频率及功率。本案结构中的超声波能量吸收器，是用于保护参比电极使其免受超声波的干扰， 维持参比电极电位稳定。任何孔径的微孔材料都有一定的吸收振波的功能；本案该微孔材质其微孔孔径的优选值是小于I. O毫米。任何壁厚的所述超声波能量吸收器均有一定的超声波消解、吸收功能；本案该呈笔套状或试管状的超声波能量吸收器其壁厚的优选值是介于O. 3厘米与3. O厘米之间。仅就微孔材料对高频振荡波能量的吸收、消解功能及原理，对于声学领域的专业人员而目，是公知的。如上所述，针对不同的电致化学发光分析检测对象及电解池底液，应当细致调整、 选择所需的超声波频率及功率，然而，在前期工作不到位的情形下，当所选用超声波频率及功率不是足够恰当，以至于诱发出一定强度的声致发光，也是不足忧虑的，只要在分析 检测过程中扣除空白比对值即可，本案该装置此情形下自动转换为一种具有电极即时自洁功能的电致化学发光、声致化学发光双激励联合分析检测装置。本案的优点在于，本案装置能够在进行电致化学发光分析检测的同时，透过电解池底液的声波传递，利用高频率、低功率的超声波对安置于电解池内的工作电极及辅助电极的工作端面进行持续的、即时的清洁作用，以此方式，即时避免了电解氧化还原反应生成的有机杂质对所述电极表面的吸附污染，使得所述电极能够在整个的所述分析检测过程中始终保持电极表面的清新状态，阻止了电极性能的快速衰减。当然，基于本案装置的结构特点，在电致化学发光分析检测开始之前及结束之后，本案装置也能够利用其自带的所述超声发射机构，方便地展开针对电解池以及电极的预先清洁工作及收尾清洁工作。本案该装置也可方便地转换成一种具有电极即时自洁功能的电致化学发光、声致化学发光双激励联合分析检测装置。另一方面，本案利用所述呈笔套状或试管状的超声波能量吸收器，削弱、抑制超声波对所述参比电极的综合干扰，藉此维持所述参比电极电位稳定。


图I是本案实施例示意图，所表达的是该装置的核心结构部分的大略形态。图中，I是暗盒，2是连接参比电极的电缆，3是连接工作电极的电缆，4是连接辅助电极的电缆，5是高频振荡电讯号传输电缆，6是辅助电极，该辅助电极又称对电极，7是工作电极，本案工作电极特指玻碳电极，8是超声波换能器,9是电解池，10示意地表示是光电倍增管，11是底座，12是呈笔套状或试管状的超声波能量吸收器，13是参比电极。
具体实施例方式在图I所展示的本案实施例中，装置的结构包括电解池9，以及，装设于电解池9下方的光电倍增管10，该光电倍增管10既可以是端窗型光电倍增管，该光电倍增管10也可以是侧窗型光电倍增管，图例中该光电倍增管10是装设在电解池9的底部，然而，该光电倍增管10也可以装设在电解池9的侧面，所述电解池9装设在暗盒I之内，以及，工作电极7，以及，对电极6，以及，参比电极13，所述对电极6是片状、柱状或丝状的钼电极或金电极，所述参比电极13是Ag/AgCl电极或甘汞电极，所述工作电极7是玻碳电极，所述工作电极7以及对电极6以及参比电极13的工作端位于所述电解池9的内部，该电解池9是其敞口端轮廓呈方形、矩形、圆形或椭圆形的内凹的杯状器皿，重点是，该装置的结构包括超声波换能器8，图例中，该超声波换能器8的装设位置是在该电解池9的侧面位置，然而，该超声波换能器8的装设位置当然也可以允许是在电解池9的底部，以及，超声波能量吸收器12，该超声波能量吸收器12其轮廓呈笔套状或试管状，该呈笔套状或试管状的超声波能量吸收器 12其封闭的一端位于电解池9的内部，所述参比电极13其工作端深入该超声波能量吸收器12的内腔，该超声波能量吸收器12其材质是微孔材质，所述微孔材质是微孔陶瓷、微孔泡沫玻璃、微孔泡沫铝、微孔硅橡胶、微孔聚四氟乙烯或微孔聚偏氟乙烯。所述微孔陶瓷、微孔泡沫玻璃、微孔泡沫铝、微孔硅橡胶、微孔聚四氟乙烯以及微孔聚偏氟乙烯等等微孔材料，均有市售；可以买来选定的微孔材料进行简单切削、凿孔，制成所需的形态。该图例中，没有绘出经由高频振荡电讯号传输电缆5与超声波换能器8连接的高频振荡电讯号发生器；也没有绘出与光电倍增管10连接的微弱光测量仪；并且，没有绘出与该微弱光测量仪连接的记录仪；该图例也没有绘出经由电缆2、3、4与参比电极13以及工作电极7以及对电极6连接的电化学工作站装置；该图例中也没有绘出用于夹持各个电极的电极夹持、固定支架，等等。
图例中的超声波换能器8可以经由高频振荡电讯号传输电缆5与高频振荡电讯号发生器连接，包括高频振荡电讯号发生器以及经由高频振荡电讯号传输电缆5与其连接在一起的超声波换能器8构成超声发射机构，该超声发射机构的超声发射功率其优选范围是介于I毫瓦与20瓦之间；该超声发射机构所发射的超声波的频率其优选范围是在40KHz与 12MHz之间；该超声发射机构所发射的超声波的频率的更进一步优选的范围是在80KHz与 12MHz之间。上述优选值范围之内的任意值都是本案装置允许选择的操作参数值；当然，实际选择的具体操作参数值要根据具体分析对象体系的具体情况作谨慎选择。装置中所装设的超声波换能器当然可以不止是一个，也就是说，超声波换能器的装设数量可以是一个以上，例如两个、三个、四个、五个、六个等等；超声波换能器的数量要根据实际需要选定；一般而言，一个足也。超声波能量吸收器12是用于保护参比电极13使其免受超声波干扰，藉此维持参比电极13电位稳定。任何孔径的微孔材料都有一定的吸收振波的功能；本案该微孔材质其微孔孔径的优选值是小于I. O毫米。任何壁厚的所述超声波能量吸收器12均有一定的超声波消解、吸收功能；本案该呈笔套状或试管状的超声波能量吸收器12其壁厚的优选值是介于O. 3厘米与3. O厘米之间。参比电极13其本身的技术含义及结构细节，对于分析专业领域的人员而言，是公知的，故本案图例不描绘其结构细节，仅以直线简单示意。本案装置的实施方式不限于本案附例。
权利要求
1.具有自洁功能且无附加干扰的电致化学发光分析检测装置，该装置的结构包括电解池，以及，装设于电解池下方或侧面的光电倍增管，所述电解池装设在暗盒之内，以及，工作电极，以及，对电极，以及，参比电极，所述对电极是片状、柱状或丝状的钼电极或金电极，所述参比电极是Ag/AgCl电极或甘汞电极，所述工作电极是玻碳电极，所述工作电极以及对电极以及参比电极的工作端位于所述电解池的内部，该电解池是其敞口端轮廓呈方形、矩形、圆形或椭圆形的内凹的杯状器皿，其特征在于，该装置的结构包括超声波换能器，该超声波换能器的装设位置是在该电解池的侧面位置或电解池的底部位置，以及，超声波能量吸收器，该超声波能量吸收器其轮廓呈笔套状或试管状，该呈笔套状或试管状的超声波能量吸收器其封闭的一端位于电解池的内部，所述参比电极其工作端深入该超声波能量吸收器的内腔，该超声波能量吸收器其材质是微孔材质，所述微孔材质是微孔陶瓷、微孔泡沫玻璃、微孔泡沫铝、微孔硅橡胶、微孔聚四氟乙烯或微孔聚偏氟乙烯。
2.根据权利要求I所述的具有自洁功能且无附加干扰的电致化学发光分析检测装置， 其特征在于，该装置的结构包括高频振荡电讯号发生器，该高频振荡电讯号发生器经由高频振荡电讯号传输电缆与所述超声波换能器连接，该高频振荡电讯号发生器连同经由高频振荡电讯号传输电缆与其连接在一起的所述超声波换能器构成超声发射机构，该超声发射机构的超声发射功率介于I毫瓦与20瓦之间。
3.根据权利要求2所述的具有自洁功能且无附加干扰的电致化学发光分析检测装置，其特征在于，该超声发射机构所发射的超声波的频率在40KHz与12MHz之间。
4.根据权利要求3所述的具有自洁功能且无附加干扰的电致化学发光分析检测装置，其特征在于，该超声发射机构所发射的超声波的频率在80KHz与12MHz之间。
5.根据权利要求I所述的具有自洁功能且无附加干扰的电致化学发光分析检测装置，其特征在于，该微孔材质其微孔孔径小于I. 0毫米。
6.根据权利要求I所述的具有自洁功能且无附加干扰的电致化学发光分析检测装置，其特征在于，该呈笔套状或试管状的超声波能量吸收器其壁厚介于0. 3厘米与3. 0厘米之间。
全文摘要
本发明涉及一种具有自洁功能且无附加干扰的电致化学发光分析检测装置，属于分析测试领域。电致化学发光分析检测所涉装置中的玻碳电极十分容易受到电解产生的有机类物质的吸附污染，本案旨在解决该问题。本案装置的结构包括电解池以及插在电解池中的工作电极、对电极以及参比电极，重点是，在电解池的底部或侧面装设有超声波换能器，同时，以微孔材质的笔套状或试管状的超声波能量吸收器套住参比电极，使其免受超声波干扰。本案在无附加干扰的前提下，以低功率、高频率的超声波对电解池内的所述电极进行即时的清洁，由此遏制所述电极的吸附污染进程。
文档编号G01N21/01GK102706863SQ20121014189
公开日2012年10月3日 申请日期2012年4月23日 优先权日2012年4月23日
发明者侯建国, 周汉坤, 周靖, 干宁, 曾少林, 李天华, 李榕生 申请人:宁波大学