专利名称：电化学电极阵列芯片多通道选通器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种电化学电极阵列芯片多通道选通器，适用于对生物组分进行
多通道、准确、快速、大信息量地检测。
背景技术：
目前市场上的各种电化学分析仪大都只能对一个烧杯中电解液的氧化还原反应 进行检测，也就是单通道检测；每次实验，需要对电极进行清洗和预处理，检测效率低，且每 次预处理过程的细微差别，都会影响实验结果。小部分的电化学分析仪可以进行多通道检 测，但都在多个独立的烧杯中进行。采用烧杯盛装电解液，烧杯体积通常较大，因此试剂消 耗量大，反应时间也很长。由于电化学生物传感器本身或检测对象中往往包含具有生物活 性的细胞、蛋白质、核酸等物质，这些物质容易受环境温度的影响，易变质。在耗时较长的检 测过程中，反应物易受环境温度影响，使得检测结果的可靠性较差。实验室的仪器设备多， 电源线和数据线交错，影响实验人员的操作。各个公司生产的电化学分析仪，软硬件上都没 有公开提供接口 ，无法利用实验室现有电化学分析仪进行多通道检测，或者进行芯片检测。 某些厂家的芯片各反应单元一致性差，现有仪器无法对芯片的一致性进行检测，保证实验 的准确性。因此，如何解决上述现有问题是本实用新型研究的对象。

发明内容本实用新型涉及一种电化学电极阵列芯片多通道选通器，适用于对生物组分进行 多通道、准确、快速、大信息量地检测。 本实用新型技术方案是这样实现的一种电化学电极阵列芯片多通道选通器，包 括电化学电极阵列芯片定位装置，A/D转换器，控制器，其特征在于所述电化学电极阵列 芯片上的各反应单元采集信号一路经继电器开关与电化学分析仪输入端接口连接，另一路 经A/D转换器与控制器连接，A/D转换器将通道上的阻抗值转换为数字信号传给控制器，控 制器通过比较所有通道的阻值来确定各通道是否连接正常，芯片各反应单元一致性是否满 足要求。所述控制器的输出 一路用于控制继电器开关工作， 一路用于控制制冷制热装置的 工作，另一路经USB控制器与计算机连接。 电化学电极阵列芯片定位装置上的电极阵列芯片安装在可抽出的托盘上，其上侧 部设有与各反应单元的检测池相对应的被测体滴入口 ，所述托盘上侧设置有可方便更换 的、与不同规格电化学电极阵列芯片接触导通的弹性接触针。 电化学电极阵列芯片定位装置下部设有用以控制电化学电极阵列芯片上的被测 体温度的制冷制热调控装置，所述被测体调控温度为0 40°C。 电化学电极阵列芯片多通道选通器还设有电源分配控制器，其一路输入为USB总 线上的5V直流电，输出为多通道选通器单独供电；另一路输入为220V交流电，输出为制冷 制热装置和多通道选通器双向供电。 电化学电极阵列芯片多通道选通器仪器外壳为铁制外壳，实验时盖上铁制加样孔盖，整个装置与外界电磁干扰信号隔绝，此外仪器中的制热制冷装置为半导体制热制冷，电 路中无任何感性元件和高频元件，不会产生强电磁干扰，以上措施最大程度地保证检测到 的微小电流信号不受电磁干扰的影响。 电化学电极阵列芯片多通道选通器中的继电开关为导通电阻极低的光电继电开 关，这样，当电流通过本仪器的继电开关时，由于导通电阻产生的压降低至可以忽略，保证 了电化学信号无失真地通过本仪器在芯片与电化学分析仪中传递。 电化学电极阵列芯片上的各反应单元通过继电开关与等效电阻和电源连接，并设 置检测点，所述检测点经过放大电路与A/D转换器输入端连接，用于芯片各反应单元一致 性与机械接触是否良好的自动检测。 电化学电极阵列芯片定位装置的机械部分是可以更换，以配合不同的电极芯片进 行检测。 本实用新型可使市面上所有的单通道的电化学分析仪实现多通道自动检测，通道 的导通个数、何时导通都可以人工设定，人工干预少，自动化程度高；芯片定位装置可以与 电化学电极阵列芯片可靠连接，以电化学电极阵列芯片取代烧杯，体积小，试剂消耗量小， 检测灵敏度提高，反应时间短；仪器具有自动检测芯片各反应单元的一致性与机械接触是 否良好的功能；仪器还具有温控功能，温度控制范围为0°C 4(TC，可以保证一些需要低温 保存的生物活性物质不失去活性。

图1为电化学电极阵列多通道选通器的正面。 图2为电化学电极阵列多通道选通器的侧面。 图3为电化学电极阵列多通道选通器的背面。 图4为电化学电极阵列多通道选通器的俯视图。 图5为电化学电极阵列多通道选通器的原理框图 图6单个反应单元的阻抗检测结构图 附图中主要组件说明 1-定位装置 11-机械开关12-芯片托盘13-接触针14-弹簧15-固定装置16-加样 孔17-加样孔盖 2-电路部分 21-电路板22-半导体加热制冷片23-散热装置24-散热风扇25-总开关 26-电化学分析仪接口 27-USB接口 28-外部电源接口 29-指示灯 3-排线4-电极阵列芯片
具体实施方式参照图1、图2、图3、图4及图5，一种电化学电极阵列芯片多通道选通器，包括电 化学电极阵列芯片定位装置1，A/D转换器，控制器，其特征在于所述电化学电极阵列芯片 上的各反应单元采集信号一路经继电器开关与电化学分析仪输入端接口 26连接，另一路 经A/D转换器与控制器连接，A/D转换器将通道上的阻抗值转换为数字信号传给控制器，控制器通过比较所有通道的阻值来确定各通道是否连接正常，芯片各反应单元一致性是否满 足要求。所述控制器的输出一路用于控制继电器开关工作，一路用于控制制冷制热装置的 制冷与制热，另一路经USB控制器与计算机连接。 图6中，R为分压电阻，Rr为继电开关导通时的等效电阻，Rc为电路中导线的等效 电阻，Re为反应单元中加入纯净水后的电极等效电阻，Ro = Rr+Rc+Re ;显然，Ro = Uo*R/ (U-Uo)。通过放大电路，A/D转换后，控制器可以得到0点电压值Uo，然后求出Ro电阻值， 即这个反应单元导通后的总阻值。通过比较各反应单元导通后的总阻值，可以判断电化学 电极阵列芯片中各反应单元的电极一致性是否良好。若Ro值很大，可能存在机械装置接触 不良、电路板导线断开、电子元件损坏或焊点脱落的问题；若Ro值较大或较小，则可能是电 极阵列芯片此反应单元中的电极与其它单元中的电极一致性较差。这样，实验员可以在实 验前了解哪些通道存在异常，及时处理或不使用此通道进行实验，提高了实验的准确性。 电化学电极阵列芯片定位装置1上的电极阵列芯片4安装在可抽出的托盘12上， 其上侧部设有与各反应单元的检测池相对应的被测体滴入口 16。所述托盘上侧设置有可方 便更换的、与不同规格电化学电极阵列芯片接触导通的弹性接触针13。 电化学电极阵列芯片定位装置1下部设有用以控制电化学电极阵列芯片上的被 测体温度的制冷制热调控装置22。所述被测体调控温度为0 40°C。 电化学电极阵列芯片多通道选通器还设有电源分配控制器，其一路输入为USB总 线上的5V直流电，输出为多通道选通器单独供电；另一路输入为220V交流电，输出为制冷 制热装置和多通道选通器双向供电。 仪器外壳为铁制外壳，实验时盖上铁制加样孔盖17，整个装置与外界电磁干扰信 号隔绝，此外仪器中的制热制冷装置为半导体制热制冷，电路中无任何感性元件和高频元 件，不会产生强电磁干扰。以上措施最大程度地保证检测到的微小电流信号不受电磁干扰 的影响。 选通器中的继电开关为导通电阻极低的光电继电开关，这样，当电流通过本仪器 的继电开关时，由于导通电阻产生的压降低至可以忽略，保证了电化学信号无失真地通过 本仪器在芯片与电化学分析仪中传递。 电化学电极阵列芯片上的各反应单元通过继电开关与等效电阻和电源连接，并设 置检测点，所述检测点经过放大电路与A/D转换器输入端连接，用于芯片各反应单元一致 性与机械接触是否良好的自动检测。 电化学电极阵列芯片定位装置的机械部分是可以更换，以配合不同的电极芯片进 行检测。
权利要求一种电化学电极阵列芯片多通道选通器，包括电化学电极阵列芯片定位装置，A/D转换器，控制器，其特征在于所述电化学电极阵列芯片上的各反应单元采集信号一路经继电器开关与电化学分析仪输入端接口连接，另一路经A/D转换器与控制器连接，所述控制器的输出一路用于控制继电器开关工作，另一路经输出接口与计算机连接。
2. 根据权利要求1所述的电化学电极阵列芯片多通道选通器，其特征是控制器的另一路输出接口经USB控制器与计算机的接口相连接。
3. 根据权利要求1或2所述的电化学电极阵列芯片多通道选通器，其特征是所述的 电化学电极阵列芯片定位装置上的电极阵列芯片安装在可抽出的托盘上，其上侧部设有与 各反应单元的检测池相对应的被测体滴入口 ；所述托盘上侧设置有与不同规格电化学电极 阵列芯片接触导通的弹性接触针。
4. 根据权利要求1或2所述的电化学电极阵列芯片多通道选通器，其特征是所述的 电化学电极阵列芯片定位装置下部设有用以控制电化学电极阵列芯片上的被测体温度的 制冷制热调控装置；所述被测体调控温度为0 40°C。
5. 根据权利要求1所述的电化学电极阵列芯片多通道选通器，其特征是所述的电化 学电极阵列芯片定位装置下部设有用以控制电化学电极阵列芯片上的被测体温度的制冷 制热调控装置；所述被测体调控温度为0 40°C。
6. 根据权利要求1所述的电化学电极阵列芯片多通道选通器，其特征是所述电化学 电极阵列芯片多通道选通器还设有电源分配控制器，其输出一路为制冷制热装置和多通道 选通器双向供电，另 一路为多通道选通器单独供电。
7. 根据权利要求1所述的电化学电极阵列芯片多通道选通器，其特征是仪器外壳为 铁制外壳，实验时盖上铁制加样孔盖，整个装置与外界电磁干扰信号隔绝，此外仪器中的制 热制冷装置为半导体制热制冷，电路中无任何感性元件和高频元件，不会产生强电磁干扰。
8. 根据权利要求1所述的电化学电极阵列芯片多通道选通器，其特征是继电开关为 导通电阻极低的光电继电开关，保证了电化学信号无失真地通过本仪器在芯片与电化学分 析仪中传递。
9. 根据权利要求1所述的电化学电极阵列芯片多通道选通器，其特征是所述电化学 电极阵列芯片上的各反应单元通过继电开关与分压电阻和电源连接，并设置检测点，所述 检测点经过放大电路与A/D转换器输入端连接，用于芯片各反应单元一致性与机械接触是 否良好的自动检测。
10. 根据权利要求l所述的电化学电极阵列芯片多通道选通器，其特征是所述电化学 电极阵列芯片定位装置的机械部分是可以更换，以配合不同的电极芯片进行检测。
专利摘要本实用新型涉及一种电化学电极阵列芯片多通道选通器，包括电化学电极阵列芯片定位装置，A/D转换器，控制器。电化学电极阵列芯片上的各反应单元采集信号一路经继电器开关与电化学分析仪输入端接口连接，另一路经A/D转换器与控制器连接，所述控制器的输出一路用于控制继电器开关工作，另一路经输出接口与计算机连接。本实用新型使单通道的电化学分析仪实现对电极阵列芯片的多通道自动检测，通道的导通个数、何时导通都可以人工设定，人工干预少，自动化程度高；芯片定位装置可以与电化学电极阵列芯片可靠连接，检测灵敏度提高，反应时间短；仪器具有自动检测芯片各反应单元的一致性与机械接触是否良好的功能；仪器还具有温控功能，可以保证生物活性物质不失去活性。
文档编号G01N27/27GK201488972SQ20092013766
公开日2010年5月26日 申请日期2009年4月16日 优先权日2009年4月16日
发明者杜民, 林新华, 陈旭海 申请人:福州大学