本發(fā)明涉及分析檢測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于封閉式雙極電極陣列的分析檢測(cè)裝置。

背景技術(shù)：

封閉式雙極電極是雙極電極的一種，電極的兩端物理隔離僅通過(guò)導(dǎo)線相連接，在一定的電壓下電極的兩端分別發(fā)生氧化還原反應(yīng)。作為分析檢測(cè)平臺(tái)，常利用雙極電極信號(hào)端產(chǎn)生的諸如電致化學(xué)發(fā)光、電致熒光、電致變色等作為檢測(cè)信號(hào)來(lái)反映雙極電極檢測(cè)端的情況。封閉式結(jié)構(gòu)，可以有效地避免電極兩端信號(hào)的互相干擾，提高靈敏度，降低檢測(cè)限，增加應(yīng)用的范圍。結(jié)合陣列的形式構(gòu)建檢測(cè)裝置，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)多目標(biāo)的高通量可視化檢測(cè)，因而具有非常廣闊的應(yīng)用前景，近年來(lái)受到越來(lái)越高的重視。

封閉式雙極電極的兩端的尺寸對(duì)信號(hào)的影響非常大。采用傳統(tǒng)微加工、蝕刻等方式來(lái)精確控制其尺寸無(wú)疑會(huì)大大增加其制作的難度與成本；另外，絕緣封閉式雙極電極兩端之間的連接部分，也需要增加額外的工序，這同樣會(huì)增加裝置的制作難度和成本。因此，非常不利于其進(jìn)一步的商業(yè)化應(yīng)用。

封閉式雙極電極在進(jìn)行分析檢測(cè)時(shí)，傳統(tǒng)的做法是將驅(qū)動(dòng)電極做的足夠大或者采用非極化電極材料來(lái)穩(wěn)定獲得穩(wěn)定的電位，然而當(dāng)電流信號(hào)足夠大時(shí)，尤其是在進(jìn)行可視化檢測(cè)需要較高的電流通過(guò)時(shí)會(huì)出現(xiàn)雙極電極上電位的漂移，非常不利于精確的分析檢測(cè)。因此，亟待解決上述問(wèn)題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種基于封閉式雙極電極陣列的分析檢測(cè)裝置，本發(fā)明有效解決了現(xiàn)有封閉式雙極電極在進(jìn)行分析檢測(cè)時(shí)，所采用的檢測(cè)裝置會(huì)導(dǎo)致雙極電極上電位漂移的情況出現(xiàn)，從而影響分析檢測(cè)精度問(wèn)題。

本發(fā)明通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：

一種基于封閉式雙極電極陣列的分析檢測(cè)裝置，其特征在于：所述分析檢測(cè)裝置包括多個(gè)對(duì)稱設(shè)置在承載層上的信號(hào)池（10）陣列、檢測(cè)池（11）陣列，所述信號(hào)池（10）包括雙極電極的信號(hào)采集端（5）以及驅(qū)動(dòng)電極a（7），所述檢測(cè)池（11）包括雙極電極的檢測(cè)端（6）、驅(qū)動(dòng)電極b（8）以及參比電極（9），雙極電極的信號(hào)采集端（5）、檢測(cè)端（6）通過(guò)承載層上的導(dǎo)電層（2）相連接，驅(qū)動(dòng)電極a（7）、驅(qū)動(dòng)電極b（8）通過(guò)承載層上的導(dǎo)電層（2）與外界電源連接。

本發(fā)明進(jìn)一步技術(shù)改進(jìn)方案是：

所述承載層由玻璃基片（1）、絕緣夾心薄膜（3）以及蓋片（4）疊加而成，三層材料之間通過(guò)空氣等離子體鍵合或疏水作用相互貼合，蓋片（4）上微井與絕緣夾心層（3）形成檢測(cè)池（11）與信號(hào)池（10），其容積受微井的大小所控制；蓋片（4）上的微井中的孔與玻璃基片（1）上的導(dǎo)電層（2）形成雙極電極陣列上的信號(hào)采集端（5）、檢測(cè)端（6），驅(qū)動(dòng)電極a（7）、驅(qū)動(dòng)電極b（8）以及參比電極（9），電極尺寸與距離受到絕緣夾心薄膜（3）在蓋片（4）上的微井中的的孔徑大小與距離所決定。

本發(fā)明進(jìn)一步技術(shù)改進(jìn)方案是：

所述導(dǎo)電層（2）由銦錫氧化物、或?yàn)榻?、或?yàn)殂K、或?yàn)槭牧现瞥桑湫螤钔ㄟ^(guò)絲網(wǎng)印刷的方式覆蓋上油墨形成保護(hù)層，再蝕刻掉（玻璃基片上本身有導(dǎo)電材料如ito玻璃）不受油墨保護(hù)的區(qū)域，或在未受保護(hù)區(qū)域磁控濺射上導(dǎo)電層（玻璃基片本身沒(méi)有導(dǎo)電層覆蓋如au，pt，石墨）。

本發(fā)明進(jìn)一步技術(shù)改進(jìn)方案是：

所述絕緣夾心薄膜（3）厚度為0.1mm～0.5mm，由聚二甲基硅氧烷、或聚甲基丙烯酸甲酯材料制成。

本發(fā)明進(jìn)一步技術(shù)改進(jìn)方案是：

所述蓋片（4）由聚二甲基硅氧烷材料制成。

本發(fā)明進(jìn)一步技術(shù)改進(jìn)方案是：

所述信號(hào)采集端（5）為一定電壓下能夠產(chǎn)生電化學(xué)、或電致化學(xué)發(fā)光、或電致變色、或電致熒光信號(hào)的電極，電極材料為ito、或au、或pt、或石墨、或表面修飾電極。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下明顯優(yōu)點(diǎn)：

一、本發(fā)明所采用的分析檢測(cè)裝置，在一定電壓下，雙極電極陣列信號(hào)端產(chǎn)生的電致化學(xué)發(fā)光、電致熒光、電致變色信號(hào)實(shí)現(xiàn)對(duì)檢測(cè)端檢測(cè)對(duì)象的高通量檢測(cè)。

二、本發(fā)明采用封閉式結(jié)構(gòu)，可以有效避免雙極電極信號(hào)端與檢測(cè)端的相互干擾；同時(shí)采用陣列的形式，可以高通量地對(duì)不同檢測(cè)對(duì)象進(jìn)行同時(shí)檢測(cè)；在檢測(cè)池中設(shè)置獨(dú)立參比電極的方式，穩(wěn)定由于電流過(guò)大而帶來(lái)的電位漂移問(wèn)題；采用絲網(wǎng)印刷的方式成型玻璃基片上的導(dǎo)電層，以及通過(guò)絕緣夾心薄膜控制電極的尺寸，大幅度降低制備的成本。

三、本發(fā)明具有制備成本低、測(cè)量精確、用途廣泛、操作方便等特點(diǎn)。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明檢測(cè)裝置結(jié)構(gòu)示意圖；

其中，1為玻璃基片、2為導(dǎo)電層、3為絕緣夾心薄膜、4為蓋片、5為信號(hào)采集端、6為檢測(cè)端、7為驅(qū)動(dòng)電極a、8為驅(qū)動(dòng)電極b、9為參比電極、10為信號(hào)池、11為檢測(cè)池；5、6、7、8、9、10、11都有結(jié)構(gòu)與性能相同的陣列。

圖2為本發(fā)明測(cè)試原理圖；

圖3為具體實(shí)施測(cè)試結(jié)果圖。

具體實(shí)施方式

結(jié)合附圖進(jìn)一步闡釋基于封閉式雙極電極陣列裝置結(jié)合電致化學(xué)發(fā)光進(jìn)行過(guò)氧化氫可視化高通量檢測(cè)。

1、裝置制作方法：

1.1帶有導(dǎo)電層的玻璃基片1的制作方法如下：將商用ito玻璃切割成長(zhǎng)寬皆為55mm的正方形，使用畫(huà)圖軟件設(shè)計(jì)絲網(wǎng)圖案加工成絲網(wǎng)，利用手工絲印臺(tái)將ito油墨刷到ito玻璃上，常溫干燥后油墨將保護(hù)被覆蓋區(qū)域，即玻璃基片1上的導(dǎo)電區(qū)域；在恒溫下使用蝕刻液（fecl3、hcl、hno3的混合液）將沒(méi)有覆蓋油墨部分的ito蝕刻掉，接著使用堿液洗掉油墨，獲得圖案化的ito玻璃基片（1），此處，ito即玻璃基片1上的導(dǎo)電層2。

1.2pdms蓋片4的制作方法如下：按照單體與固化劑10:1的比例混合、固化，厚度為5mm，尺寸為50mm*50mm；使用專用打孔器（長(zhǎng)10mm，寬4mm）在pdms蓋片4上以間隔3mm的距離打上6對(duì)平行的微井。

絕緣夾心薄膜3的制備方法如下：使用pdms薄膜作為絕緣夾薄膜3，pdms薄膜的成分與pdms蓋片相同，厚度為0.2mm，尺寸為50mm*50mm。

將pdms蓋片4與pdms夾心薄膜3通過(guò)空氣等離子體鍵合形成6對(duì)微池，分別作為信號(hào)池10陣列和檢測(cè)池11陣列，在微池中使用不同的打孔器為pdms夾心薄膜打孔，用于制備驅(qū)動(dòng)電極a7、驅(qū)動(dòng)電極b8、參比電極9的薄膜孔徑為3mm，雙極電極的信號(hào)采集端（5）和檢測(cè)端6的薄膜孔徑為1.5mm。最終，將玻璃基片1與已制得的上述結(jié)構(gòu)利用疏水作用貼合到一起，從而制得封閉式雙極電極陣列裝置，為封閉式雙極電極上的一個(gè)單元雙極電極系統(tǒng)外接電路后，在一定的電壓各電極上發(fā)生的氧化還原情況，即其工作的原理。雙極電極的信號(hào)端與檢測(cè)端發(fā)生相反的反應(yīng)，但電流相同，基于此，可以用信號(hào)端產(chǎn)生的電致信號(hào)（如電致化學(xué)發(fā)光、電致熒光、電致變色）來(lái)反應(yīng)檢測(cè)端待檢測(cè)物的情況，如附圖1所示。

[2、實(shí)驗(yàn)條件：

2.1外界電源：使用導(dǎo)電膠帶接出驅(qū)動(dòng)電極到電化學(xué)工作站（上海辰華chi660e）上，驅(qū)動(dòng)電極a7、驅(qū)動(dòng)電極b8陣列分別接到chi660e電化學(xué)工作站的工作電極和對(duì)電極接口上，參比電極9陣列接到參比電極接口，為封閉式雙極電極上的一個(gè)單元雙極電極系統(tǒng)外接電路后，在一定的電壓各電極上發(fā)生的氧化還原情況，即其工作的原理。雙極電極的信號(hào)端與檢測(cè)端發(fā)生相反的反應(yīng)，但電流相同，基于此，可以用信號(hào)端產(chǎn)生的電致信號(hào)（如電致化學(xué)發(fā)光、電致熒光、電致變色）來(lái)反應(yīng)檢測(cè)端待檢測(cè)物的情況，如附圖2所示。

2.2光學(xué)信號(hào)記錄：使用工業(yè)照相機(jī)結(jié)合單體顯微鏡置于封閉式雙極電極的信號(hào)端陣列上方，記錄下才能的光學(xué)信號(hào)，信號(hào)的記錄過(guò)程在外界無(wú)光的暗室中進(jìn)行。

2.3信號(hào)池10陣列加入聯(lián)吡啶釕/三正丙胺（5mm/50mm）作為電致化學(xué)發(fā)光試劑，以pbs（na2hpo4與kh2po4的混合液，ph=7）作為緩沖溶液；檢測(cè)池11陣列加入不同濃度的過(guò)氧化氫溶液作為檢測(cè)目標(biāo)，過(guò)氧化氫溶液同樣以pbs(ph=7)作為緩沖溶液。

3、實(shí)驗(yàn)過(guò)程

3.1使用移液器將200ml電致化學(xué)發(fā)光試劑（聯(lián)吡啶釕/三正丙胺，5mm/50mm）加入到每個(gè)信號(hào)池10陣列中；再使用移液器將200ml不同濃度的過(guò)氧化氫溶液加入到每個(gè)檢測(cè)池11陣列中。

3.2改變電化學(xué)工作站施加在雙極電極陣列驅(qū)動(dòng)電極上的電壓，當(dāng)電壓升到一定值時(shí)，信號(hào)端發(fā)生氧化反應(yīng)使得電致化學(xué)發(fā)光試劑發(fā)出光強(qiáng)，使用工業(yè)相機(jī)記錄下光信號(hào)并測(cè)定其光強(qiáng)，選擇光強(qiáng)最強(qiáng)時(shí)（2.8v）作為驅(qū)動(dòng)電壓。

3.3相對(duì)應(yīng)地，雙極電極檢測(cè)端6上發(fā)生過(guò)氧化氫的還原反應(yīng)，不同的濃度過(guò)氧化氫在雙極電極信號(hào)端對(duì)應(yīng)不同強(qiáng)度的光強(qiáng)信號(hào)，利用其光強(qiáng)信號(hào)實(shí)現(xiàn)對(duì)不同濃度過(guò)氧化氫的檢測(cè)，利用信號(hào)端產(chǎn)生的電致化學(xué)發(fā)光信號(hào)的強(qiáng)度來(lái)反映檢測(cè)端過(guò)氧化氫濃度的大小，電致化學(xué)發(fā)光所用試劑為聯(lián)吡啶聊（5mm），共反應(yīng)劑為正三丙胺（50mm），如附圖3所示。

本發(fā)明方案所公開(kāi)的技術(shù)手段不僅限于上述實(shí)施方式所公開(kāi)的技術(shù)手段，還包括由以上技術(shù)特征任意組合所組成的技術(shù)方案。應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤(rùn)飾，這些改進(jìn)和潤(rùn)飾也視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。