一种基于流动注射分析的电化学分析仪制造技术

本发明专利技术涉及一种基于流动注射分析的电化学分析仪。该分析仪包括一电化学池；一生物传感器；一流动控制模块；一恒电位器；一控制系统和一电源；生物传感器夹设在电化学池之间，检测液体由流动控制模块推入电化学池，流经生物传感器，生物传感器连接恒电位器，控制系统控制恒电位器和流动控制模块的动作。本发明专利技术可快速检测水中污染物，并具有结构简单、操作方便、成本较低的特点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种环境监测仪器，特别是关于一种可快速检测水中污染物的基于流动注射分析的电化学生物传感器分析仪。
技术介绍
近年来，全球范围内环境污染对水环境安全和人类健康的危害日益引起广泛关注。尤其在我国，有毒有害污染物大量增加，污染事故频频发生，严重危及我国可持续发展。为了能够有效控制有毒有害污染物(尤其是持久性有毒污染物)，急需有效的监测技术和监测仪器。但是现在使用的常规分析测试方法(如HPLC)，需要采集水样后，从现场返回实验室进行分析，检测步骤也比较繁琐。更为重要的是，由于水样容易变化，保存和运输过程都会对检测结果产生重要影响。为了解决现场检测的问题，各国研究团体相继开展针对有毒污染物快速检测技术的研究。在这些研究中，环境生物传感器技术表现出广阔的应用前景。随着这种分析器件的核心技术(传感原理和识别机制)日益成熟，各国都纷纷进行相关的生物传感器集成分析系统的研究与开发，一方面可以结合现场监测试验进一步完善环境生物传感器技术，另外一个方面也推动环境监测仪器的发展。由于生物传感技术种类繁多，因此相应的集成分析系统也有较大差异。尽管如此，结合水环境监测的实际需求来看，生物传感器系统的发展目标有一定的共性，如可靠性好，可以在现场工作，能适应各种环境；操作简单，自动化程度高，便于一般技术人员操作；小型化或微型化，成本较低，能够快速部署和检测大量样本。在这样的需求下，近年来出现一些生物传感器系统。如德国Tübingen大学研制了自动化水质分析计算机支持系统(Automated Water Analyzer ComputerSupported System，AWACSS)，并将其用于莱茵河的水质监测研究；又如日本东芝公司采用电化学生物传感器原理研制了现代环境监测系统(AdvancedEnvironmental Monitoring System)，用于地下水有毒污染物的预警试验研究等。这些研究表明，在生物传感器核心器件研究的基础上，需要进一步对集成系统进行开发，以推动环境生物传感器的发展。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种基于流动注射分析的电化学生物传感器分析仪，其可快速检测水中污染物，并具有结构简单、操作方便、成本较低的特点。为实现上述目的，本专利技术采取以下技术方案一种基于流动注射分析的电化学分析仪，其特征在于它包括一电化学池；一生物传感器；一流动控制模块；一恒电位器；一控制系统和一电源；所述生物传感器夹设在所述电化学池之间，检测液体由所述流动控制模块推入所述电化学池，流经所述生物传感器，所述生物传感器连接所述恒电位器，所述控制系统控制所述恒电位器和所述流动控制模块的动作。所述电化学池包括一上板，一下板，一电极触板，一电极引线，一进样孔，一出样孔，和一四周设有O形橡胶圈的检测腔；所述上板与下板紧密贴合，所述电极触板夹设在所述上板、下板之间，其上设置有三个电极，一端连接所述电极引线，另一端紧密贴合所述检测腔，形成一容室，所述进样孔与出样孔通过所述容室导通。所述生物传感器包括采用丝网印刷电极制成的所述电极触板，所述电极触板的一侧面设置所述三个电极，所述三个电极贴合所述检测腔的检测端放置有生物酶，另一侧面设置有外围运放电路，用于向所述控制系统传输检测信息。所述流动控制模块包括恒流泵、六通阀和八位阀，分别连接所述控制系统，并在所述控制系统的控制下动作。所述流动控制模块还包括一电磁阀，以切换流路。所述流动控制模块还包括一插设在所述六通阀上的定量环，以将被测液体推入主流路中。所述恒电位器包括一微控制器，一光耦元件，三电极外围运放电路，模数转换器，数模转换器，及多个继电器；所述微控制器发出的指令经所述光耦元件输送至所述数模转换器和多个继电器，再输入所述三电极外围运放电路；所述三电极外围运放电路的检测信息经所述模数转换器输送至所述光耦元件再输入所述微处理器中。所述恒电位器通过一极低压差稳压模块连接电源。所述控制系统包括一主板，所述主板上设置有CPU模块和数据采集模块，所述数据采集模块连接所述流动控制模块的恒流泵和电磁阀，所述六通阀、八位阀和恒电位器通过串口与所述控制系统连接，所述主板上还设置有连接外接存储卡、硬盘、显示器及键盘、鼠标的接口。所述主板上设有以太网接口。本专利技术由于采取以上技术方案，其具有以下优点1、本专利技术将恒电位器和控制系统集成在两块电路板上，可使设备的结构简单，且操作方便。2、本专利技术通过采用集成电路，降低了设备成本。3、本专利技术不仅可快速进行电流分析，而且通过在三电极外围运放电路中增设电流放大器和极低压差稳压器，使本专利技术具有抗干扰能力强，检测精度高的优点。附图说明图1是本专利技术的电化学流动池结构示意2是本专利技术的结构示意图3是本专利技术恒电位器的结构示意4是本专利技术控制系统的主板结构5是本专利技术的流路示意6是本专利技术的控制过程示意7是本专利技术的检测实例具体实施方式下面结合附图和实施例对本专利技术进行详细的描述。本专利技术是采用生物传感器原理的水质自动分析设备，主要原理是利用电化学传感器表面的生物识别分子进行酶分析和免疫分析。本专利技术的仪器包括一电化学池；一生物传感器；一流动控制模块；一恒电位器；一控制系统和一电源。如图1所示，本专利技术的电化学流动池结构包括上板1，下板2，电极引线5，进样孔6，出样孔7，电极触板8，橡胶圈9，检测腔10。电化学池的上板1和下板2的材料为有机玻璃，电极引线5穿设在上板1的一侧，相对一侧距离一间距设置有进样孔6和出样孔7，在进样孔6和出样孔7的下方凹设薄层检测腔10。电极触板8采用丝网印刷电极，上层排列设置有工作电极、参比电极和对电极三个电极，电极的设置形式为本领域中常用的，在此不再详述。三个电极的检测端放置生物功能制剂，如酶或抗体，另一端为外露的电极触点，中间进行绝缘处理。电极触板8的下层设置三电极外围运放电路14，电极触板8设置在紧密贴合的上、下板1、2之间，放置有生物酶的检测端紧密贴合检测腔10，在橡胶圈9的密封作用下，将检测腔10密闭为一容室，构成生物传感器。电极触板8具有外露的电极的一端贴合在电极引线5的下端，使电极引线5与检测腔10电性连通。使用时，溶液从进样孔6进入检测腔10，流经电极触板8的表面，然后从出样孔7流出电化学池，溶液的电化学参数经各电极传导至电极引线5。为了减小紊流对测量的影响以及减少响应时间，检测腔10采用薄层结构，设计厚度为0.4mm，直径10mm，理论容积为31.4μL。检测腔10四周辅以O形橡胶圈9防止渗漏。电极触板8连接电极引线5的一端为与电极引线5相配合的0.8mmU型SIM卡卡座。上板1与下板2的叠合固定可以采用在四角设置螺孔用螺栓螺固的方式，也可以采用在上板1和下板2的一侧设置铰链4，另一侧设置搭扣的固定方式。总之，只要能达到上下板固定紧密，开合方便的目的即可。本专利技术的流动控制模块是为了实现自动进样和生化反应控制而设计的，其基本原理是流动注射分析技术。如图2、图5所示，它包括一恒流泵11，一六通阀12，一八位阀13，以及一用于切换流路的电磁阀23。恒流泵11采用兰格公司生产的BT00-100M恒流泵驱动器和DG-6多通道泵头，泵管内径为0.5mm，外径为0.8mm。六通阀12和八位阀13分别采用Valco公司生产的C22-3186EH六通阀和C25-31本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于流动注射分析的电化学分析仪，其特征在于：它包括一电化学池；一生物传感器；一流动控制模块；一恒电位器；一控制系统和一电源；所述生物传感器夹设在所述电化学池之间，检测液体由所述流动控制模块推入所述电化学池，流经所述生物传感器，所述生物传感器连接所述恒电位器，所述控制系统控制所述恒电位器和所述流动控制模块的动作。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：何苗，蔡强，施汉昌，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]