用于快速檢測(cè)水中萘含量的電化學(xué)免疫傳感器的制造方法
【專(zhuān)利摘要】本實(shí)用新型提供用于快速檢測(cè)水中萘含量的電化學(xué)免疫傳感器，由三電極電化學(xué)系統(tǒng)、轉(zhuǎn)換電路、單片機(jī)和顯示單元組成；所述三電極電化學(xué)系統(tǒng)的工作電極上固化萘抗體。所述轉(zhuǎn)換電路包括恒電位電路、放大電路、數(shù)模轉(zhuǎn)換電路、I/V轉(zhuǎn)換電路、低通濾波電路和模數(shù)轉(zhuǎn)換電路，所述三電極電化學(xué)系統(tǒng)的參比電極和工作電極之間連接恒電位電路，恒電位電路通過(guò)放大電路、數(shù)模轉(zhuǎn)換電路連接單片機(jī)；輔助電極通過(guò)I/V轉(zhuǎn)換電路、低通濾波電路、模數(shù)轉(zhuǎn)換電路連接單片機(jī)。本實(shí)用新型具有的優(yōu)點(diǎn)和積極效果是：由于采用上述技術(shù)方案，實(shí)現(xiàn)了水中萘含量的快速檢測(cè)，選擇性好，靈敏度高、響應(yīng)時(shí)間短；且儀器簡(jiǎn)單、操作方便、便于推廣使用。
【專(zhuān)利說(shuō)明】用于快速檢測(cè)水中萘含量的電化學(xué)免疫傳感器
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型屬于電化學(xué)免疫傳感器【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其是涉及一種用于快速檢測(cè)水中萘含量的電化學(xué)免疫傳感器。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著環(huán)境污染的加劇，致癌物質(zhì)多環(huán)芳烴的含量不斷增加，成為危害人們身體健康的主要物質(zhì)之一。多環(huán)芳烴的種類(lèi)很多，其中萘含量最大，一般存在于水中和土壤中。
[0003]在現(xiàn)有的技術(shù)中，多環(huán)芳烴的含量的檢測(cè)方法均采用化學(xué)方法，化學(xué)方法檢測(cè)速度慢，且得到的數(shù)據(jù)具有片面性和不準(zhǔn)確性，現(xiàn)需要提供一種快速用于檢測(cè)水中萘濃度含
量的裝置。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本實(shí)用新型要解決的問(wèn)題是提供一種用于快速檢測(cè)水中萘含量的電化學(xué)免疫傳感器，尤其適合用于檢測(cè)水中萘濃度含量，為治理污染提供依據(jù)。
[0005]為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案是:
[0006]用于快速檢測(cè)水中萘含量的電化學(xué)免疫傳感器，其特征在于:由三電極電化學(xué)系統(tǒng)、轉(zhuǎn)換電路、單片機(jī)和顯示單元組成；所述三電極電化學(xué)系統(tǒng)通過(guò)轉(zhuǎn)換電路與單片機(jī)進(jìn)行通信連接，所述顯示單元連接單片機(jī)；所述三電極電化學(xué)系統(tǒng)的工作電極上固化萘抗體。
[0007]進(jìn)一步的，所述轉(zhuǎn)換電路包括恒電位電路、放大電路、數(shù)模轉(zhuǎn)換電路、I/V轉(zhuǎn)換電路、低通濾波電路和模數(shù)轉(zhuǎn)換電路，
[0008]所述三電極電化學(xué)系統(tǒng)的參比電極和工作電極之間連接恒電位電路,恒電位電路通過(guò)放大電路、數(shù)模轉(zhuǎn)換電路連接單片機(jī)；輔助電極通過(guò)Ι/v轉(zhuǎn)換電路、低通濾波電路、模數(shù)轉(zhuǎn)換電路連接單片機(jī)。
[0009]進(jìn)一步的，所述三電極電化學(xué)系統(tǒng)的工作電極為石英晶體金電極、參比電極為甘汞電極、輔助電極為鉬電極，電解液為鐵氰化鉀、亞鐵氰化鉀、KCL和PBS的混合物。
[0010]進(jìn)一步的，所述三電極電化學(xué)系統(tǒng)為電流型三電極電化學(xué)系統(tǒng)。
[0011]本實(shí)用新型具有的優(yōu)點(diǎn)和積極效果是:
[0012]由于采用上述技術(shù)方案，實(shí)現(xiàn)了水中萘含量的快速檢測(cè)，選擇性好，靈敏度高、響應(yīng)時(shí)間短；且儀器簡(jiǎn)單、操作方便、便于推廣使用。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0013]圖1是本實(shí)用新型的電路模塊框圖；
[0014]圖2是本實(shí)用新型的三電極電化學(xué)系統(tǒng)的示意圖；
[0015]圖3是本實(shí)用新型的恒電位電路圖和放大電路圖；
[0016]圖4是本實(shí)用新型的I/V轉(zhuǎn)換電路圖；
[0017]圖5是本實(shí)用新型的低通濾波電路圖；[0018]圖6是本實(shí)用新型的數(shù)模轉(zhuǎn)換電路圖。
【具體實(shí)施方式】
[0019]本實(shí)用新型的用于快速檢測(cè)水中萘含量的電化學(xué)免疫傳感器，由三電極電化學(xué)系統(tǒng)、轉(zhuǎn)換電路、單片機(jī)和顯示單元組成；
[0020]單片機(jī)采用IAP15F2K61S2芯片，是控制的核心，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的采集、處理、儲(chǔ)存和顯示，同時(shí)提供-0.8-0.8V連續(xù)變化電壓信號(hào)；
[0021]如圖2所示，所述三電極電化學(xué)系統(tǒng)優(yōu)選電流型三電極電化學(xué)系統(tǒng)，其工作電極WE為石英晶體金電極、參比電極RE為甘萊電極、輔助電極AE為鉬電極，電解液為鐵氰化鉀、亞鐵氰化鉀、KCL和PBS的混合物，工作電極WE上固化萘抗體；
[0022]如圖1所示，所述轉(zhuǎn)換電路包括數(shù)模轉(zhuǎn)換電路、放大電路、恒電位電路、I/V轉(zhuǎn)換電路、低通濾波電路和模數(shù)轉(zhuǎn)換電路；
[0023]所述三電極電化學(xué)系統(tǒng)的參比電極RE和工作電極WE之間連接恒電位電路，單片機(jī)依次通過(guò)數(shù)模轉(zhuǎn)換電路、放大電路和恒電位電路將外部激勵(lì)信號(hào)準(zhǔn)確地施加于三電極電化學(xué)傳感器；輔助電極AE采集電流信號(hào)，經(jīng)過(guò)IV轉(zhuǎn)換電路、低通濾波電路、數(shù)模轉(zhuǎn)換電路后輸入單片機(jī)進(jìn)行分析處理后，最終通過(guò)顯示單元對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行顯示；
[0024]所述恒電位電路是用來(lái)維持工作電極WE和參比電極RE間電位差恒定的，如圖3所示，恒電位電路包括控制放大器，將參比電極RE電位加到控制放大器的反相端，在控制放大器同相輸入端接地作為基準(zhǔn)電位，控制放大器的輸出端接輔助電極AE形成閉環(huán)負(fù)反饋調(diào)節(jié)系統(tǒng)，電極中電流變化時(shí)，參比電極RE相對(duì)于工作電極WE電位的任何微小變化，均將為電路的電壓負(fù)反饋所糾正，從而達(dá)到自動(dòng)恒定電位的目的；
[0025]單片機(jī)將激勵(lì)信號(hào)通過(guò)數(shù)模轉(zhuǎn)換電路將數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換為模擬信號(hào)，并通過(guò)放大電路放大后通過(guò)恒電位電路，最終將激勵(lì)信號(hào)加于三電極電化學(xué)傳感器上驅(qū)動(dòng)樣品溶液發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)；其中數(shù)模轉(zhuǎn)換電路如圖6所示，是采用TLV5638芯片，是TI公司的12位D/A轉(zhuǎn)換器，具有兩個(gè)輸出通道，數(shù)據(jù)傳輸接口為3線的串行接口，每次傳輸數(shù)據(jù)由16位的數(shù)據(jù)組成一幀，其中4位控制命令字，12位輸出數(shù)據(jù)；
[0026]恒電位電路使工作電極和參比電極間的電壓保持恒定后，通過(guò)輔助電極AE采集電流信號(hào)，經(jīng)過(guò)IV轉(zhuǎn)換電路、低通濾波電路、數(shù)模轉(zhuǎn)換電路后輸入單片機(jī)IAP15F2K61S2進(jìn)行運(yùn)算，并通過(guò)顯示單元顯示出結(jié)果；
[0027]具體的電路實(shí)施方式如下:
[0028]所述I/V轉(zhuǎn)換電路如圖4所示，由LM324運(yùn)算放大器組成，主要作用是把輔助電極AE米集的電流輸入信號(hào)轉(zhuǎn)換成電壓輸出信號(hào)。因?yàn)檫\(yùn)算放大器的輸入阻抗遠(yuǎn)大于輸出阻抗，從而起到了與單片機(jī)主電路隔離的作用，避免因輸入的電流過(guò)大而燒壞單片機(jī)主電路的芯片。通過(guò)電阻Rl可以調(diào)節(jié)輸出的電壓大小，防止轉(zhuǎn)換的電壓過(guò)大而超出AD轉(zhuǎn)換能承受的電壓；
[0029]低通濾波電路如圖5所示，其作用是只允許IV轉(zhuǎn)換后的電壓信號(hào)通過(guò)，把其他的干擾信號(hào)過(guò)濾掉。二階低通濾波電路通過(guò)增加RC環(huán)節(jié)，使得濾波器的過(guò)渡帶變窄，衰減斜率值加大，更好的還原了輸入電壓。
[0030]本實(shí)例的工作過(guò)程:[0031]將含有一定量萘的養(yǎng)殖水加入到樣品池中，將三電極電化學(xué)系統(tǒng)的三電極放入待測(cè)溶液中，由單片機(jī)控制，給三電極提供-0.8-0.8V連續(xù)變化電壓信號(hào)，通過(guò)恒電位電路將外部激勵(lì)信號(hào)準(zhǔn)確地施加于三電極電化學(xué)傳感器上，驅(qū)動(dòng)樣品溶液發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)，并對(duì)產(chǎn)生的響應(yīng)信號(hào)進(jìn)行IV轉(zhuǎn)換、放大、濾波、AD轉(zhuǎn)換后送入到單片機(jī)，經(jīng)過(guò)計(jì)算找到峰電流，測(cè)得循環(huán)伏安曲線。根據(jù)循環(huán)伏安曲線陰極峰電流的變化，可以測(cè)定溶液中萘的含量，并在12864液晶顯示屏顯示出來(lái)。
[0032]每次掃描結(jié)束后，將三電極電化學(xué)系統(tǒng)的電極置于的PBS緩沖溶液中，更新電極表面，使電極有良好的重現(xiàn)性。
[0033]以上對(duì)本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例進(jìn)行了詳細(xì)說(shuō)明，但所述內(nèi)容僅為本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例，不能被認(rèn)為用于限定本實(shí)用新型的實(shí)施范圍。凡依本實(shí)用新型申請(qǐng)范圍所作的均等變化與改進(jìn)等，均應(yīng)仍歸屬于本實(shí)用新型的專(zhuān)利涵蓋范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.用于快速檢測(cè)水中萘含量的電化學(xué)免疫傳感器，其特征在于:由三電極電化學(xué)系統(tǒng)、轉(zhuǎn)換電路、單片機(jī)和顯示單元組成；所述三電極電化學(xué)系統(tǒng)通過(guò)轉(zhuǎn)換電路與單片機(jī)進(jìn)行通信連接，所述顯示單元連接單片機(jī)；所述三電極電化學(xué)系統(tǒng)的工作電極上固化萘抗體。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于快速檢測(cè)水中萘含量的電化學(xué)免疫傳感器，其特征在于:所述轉(zhuǎn)換電路包括恒電位電路、放大電路、數(shù)模轉(zhuǎn)換電路、ΙΛ轉(zhuǎn)換電路、低通濾波電路和模數(shù)轉(zhuǎn)換電路， 所述三電極電化學(xué)系統(tǒng)的參比電極和工作電極之間連接恒電位電路,恒電位電路通過(guò)放大電路、數(shù)模轉(zhuǎn)換電路連接單片機(jī)；輔助電極通過(guò)ΙΛ轉(zhuǎn)換電路、低通濾波電路、模數(shù)轉(zhuǎn)換電路連接單片機(jī)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的用于快速檢測(cè)水中萘含量的電化學(xué)免疫傳感器，其特征在于:所述三電極電化學(xué)系統(tǒng)的工作電極為石英晶體金電極、參比電極為甘汞電極、輔助電極為鉬電極。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于快速檢測(cè)水中萘含量的電化學(xué)免疫傳感器，其特征在于:所述三電極電化學(xué)系統(tǒng)為電流型三電極電化學(xué)系統(tǒng)。
【文檔編號(hào)】G01N27/48GK203732498SQ201420041334
【公開(kāi)日】2014年7月23日 申請(qǐng)日期:2014年1月22日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月22日
【發(fā)明者】劉源, 吳海云, 陳麗梅, 劉利華 申請(qǐng)人:天津農(nóng)學(xué)院