一種可準確采集電致化學發光光譜信息的檢測系統技術方案

本發明專利技術涉及一種可準確采集電致化學發光光譜信息的檢測系統，包括電化學設備單元、ECL輻射產生裝置單元、光譜檢測裝置單元和數據處理與控制單元。ECL輻射產生裝置單元包括ECL池及與電化學設備單元相連的工作電極、參比電極和對電極；光譜檢測裝置單元包括收集物鏡和CCD光柵光譜儀；ECL輻射產生裝置單元和收集物鏡設置于暗盒內，工作電極的發光面正對收集物鏡，而收集物鏡焦點與CCD光柵光譜儀入射狹縫重合；暗盒直接與入射狹縫的固定板相連，將檢測系統光路與外界隔絕；CCD光柵光譜儀和電化學設備單元通過TTL信號觸發實現同步運行，并將所采集的電化學信號和ECL光譜信號同步輸入數據處理與控制單元。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及一種可準確采集電致化學發光光譜信息的檢測系統，屬于電致化學檢測

技術介紹
電致化學發光(Electrochemiluminescence，ECL)兼有電化學和化學發光的優點，是一種利用電化學方法激發某種物質并使之產生光輻射的分析技術。ECL分析技術無需激發光源，具有信噪比高、檢測靈敏和裝置簡單的特點，已在生化分析、醫學診斷等領域獲得廣泛應用。ECL輻射通常較弱且強度不穩定，導致難以采用常規的熒光光譜采集裝置或波長掃描的采集方法獲得其光譜信息，因此，ECL檢測裝置通常以靈敏度高、時間響應快和接受面積大的光電轉換元件(如光電倍增管，PMT)作為檢測器，采取將ECL反應池直接近距離地組裝在PMT前端的方式高效地采集ECL輻射總強度，以減少光損失、提高信噪比和分析靈敏度。目前，無論是商品化的ECL分析儀還是各實驗室自行組裝的ECL檢測設備都是由化學發光分析儀(或PMT及其供電裝置模塊)和電化學儀器簡單組合而成(Chem.Rev.2008,108,2506)。羅氏公司(ROCHE)生產的E1ecsys系列全自動電化學發光免疫分析儀和西安瑞邁分析儀器有限公司生產的MPI系列電化學發光檢測儀是ECL分析儀研發現狀的典型代表。其中，以檢測釕聯吡啶體系ECL輻射總強度為基礎的E1ecsysl010和Elecsys2010全自動ECL免疫分析儀已被廣泛應用于甲狀腺、激素、心肌損傷、腫瘤標志物、傳染病、貧血和骨代謝等項目的臨床診斷，在國內外大中型醫院中獲得廣泛應用。而西安瑞邁分析儀器有限公司生產的MPI-A型毛細管電泳電化學發光檢測儀和MPI-E型微流控芯片電致化學發光檢測儀是國內商品化ECL分析儀的典型代表。MPI-A和MPI-E型ECL檢測儀系可以同步顯示ECL輻射的總強度信號和與之相應的電化學信號，對ECL基礎研究很有幫助。常規ECL檢測裝置均只能采用在ECL反應池和PMT之間加裝濾光片、多次平行測定的方式粗略繪制ECL輻射的光譜信息，測定結果重現性較差。這導致常規ECL檢測裝置只能開展簡單的定性分析研究，不能準確和詳細研究ECL輻射的光譜性質及變化規律，更無法基于ECL光譜信息開展定量分析研究，從而大大限制了ECL分析在基礎研究和診斷領域的應用。事實上，由于無法采用光譜分辨形式準確區分不同信號源的ECL輻射信息，依賴于檢測ECL信號總強度的常規ECL儀器裝置(包括E1ecsys系列全自動電化學發光免疫分析儀)僅能進行簡單的單組分分析。近年來，學術界已經開始嘗試采用CCD光柵光譜儀或將電荷耦合元件(Charge-coupledDevice，CCD)和單色儀簡單耦合的方式采集ECL光譜(J.Am.Chem.Soc.2016,138,1947；J.Am.Chem.Soc.2015,137,11266)。但是，由于ECL輻射產生方式的特殊性導致入射光通量較低、所采用的電化學設備與CCD光柵光譜儀協同運行較差、雜散光干擾及儀器自身噪聲信號等原因，上述直接采用CCD光柵光譜儀采集ECL光譜的做法不但信噪比低、靈敏度較差，不能準確采集弱ECL輻射的光譜，而且重現性較差，不能準確比較不同電化學狀態或實驗條件下ECL輻射的光譜變化。因此，單純基于CCD光柵光譜儀而開展的光譜型ECL研究也被局限在簡單的定性分析研究范疇內。
技術實現思路
針對現有技術的不足，本專利技術采用搭建封閉光路系統、提高ECL輻射采集效率和采用TTL信號觸發電化學設備和CCD光柵光譜儀同步運行的方法，構建了一種可準確采集ECL光譜信息的檢測系統，該系統不但背景噪聲低，具有較高的分析靈敏度，可以檢測超弱ECL輻射的光譜信息，而且能準確比較不同電化學狀態或實驗條件下ECL輻射的光譜變化，開展光譜型ECL定量分析和多組分分析研究。本專利技術的技術方案如下：一種可準確采集ECL光譜信息的檢測系統，包括電化學設備單元、ECL輻射產生裝置單元、光譜檢測裝置單元和數據處理與控制單元；所述的ECL輻射產生裝置單元包括ECL池，所述的ECL池內設置有工作電極、參比電極和對電極，所述的工作電極、參比電極和對電極分別與電化學設備單元連接；所述的光譜檢測裝置單元包括用于收集ECL輻射的收集物鏡和CCD光柵光譜儀；所述的CCD光柵光譜儀由CCD探測器和光柵光譜儀組成；所述的工作電極的發光面正對所述收集物鏡；所述的CCD光柵光譜儀和電化學設備單元分別跟數據處理與控制單元連接，所述的CCD光柵光譜儀和電化學設備單元之間通過TTL信號線連接。CCD光柵光譜儀和電化學設備單元之間通過TTL信號觸發實現同步運行，由CCD光柵光譜儀所采集的ECL光譜信息和電化學設備單元所采集的電化學信息被同步輸送到數據處理與控制單元，實現不同電化學狀態下ECL光譜信息的準確采集。根據本專利技術，優選的，所述的ECL輻射產生裝置單元還包括在底部設置有透光孔的可調節ECL池支架，ECL池固定在可調節ECL池支架上。所述可調節ECL池支架能在三維空間內實現ECL池幾何位置的調整，確保工作電極底部產生的ECL輻射經收集物鏡最大程度進入CCD光柵光譜儀。根據本專利技術，優選的，所述的ECL池的底部為透明結構，進一步優選的，所述的ECL池為全透明結構；優選的，所述的ECL池設置有電極固定裝置，所述的工作電極、參比電極和對電極固定在電極固定裝置上。根據本專利技術，優選的，所述的可準確采集ECL光譜信息的檢測系統還包括暗盒，所述ECL輻射產生裝置單元和收集物鏡設置于暗盒內；優選的，所述的暗盒設置有電極導線轉接口和導氣管轉接口；在保證光路完全封閉的前提下滿足電極與外界接通和實驗過程中通氣的需要。根據本專利技術，優選的，所述的ECL池還設置有導氣管，導氣管聯通ECL池內部，所述的導氣管通過導氣管轉接口連接至暗盒外部。ECL光譜信息檢測時，向ECL池中裝入量子點溶液，導氣管一端位于ECL池內液面以下，另一端可經導氣管轉接口連接暗盒外的供氣裝置；設置導氣管可以方便對ECL池內進行除氧或通氧。優選的，所述導氣管表面設置有刻度線，溶液通氣結束后可將通氣管出氣口調整至液面以上，在實驗過程中保持液面氮氣(或氧氣等某種特定氣體)氛圍。根據本專利技術，優選的，所述的工作電極、參比電極和對電極通過電極導線轉接口分別與電化學設備單元連接。根據本專利技術，優選的，所述的CCD光柵光譜儀設置有入射狹縫和入射狹縫固定板，所述的暗盒設置有C或F接口，所述的收集物鏡通過C或F接口固定在暗盒內，收集物鏡的焦點與入射狹縫重合。暗盒可采用螺絲固定方式直接與入本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種可準確采集ECL光譜信息的檢測系統，其特征在于，該檢測系統包括電化學設備單元、ECL輻射產生裝置單元、光譜檢測裝置單元和數據處理與控制單元；所述的ECL輻射產生裝置單元包括ECL池，所述的ECL池內設置有工作電極、參比電極和對電極，所述的工作電極、參比電極和對電極分別與電化學設備單元連接；所述的光譜檢測裝置單元包括用于收集ECL輻射的收集物鏡和CCD光柵光譜儀；所述的CCD光柵光譜儀由CCD探測器和光柵光譜儀組成；所述的工作電極的發光面正對所述收集物鏡；所述的CCD光柵光譜儀和電化學設備單元分別跟數據處理與控制單元連接，所述的CCD光柵光譜儀和電化學設備單元之間通過TTL信號線連接。

【技術特征摘要】
1.一種可準確采集ECL光譜信息的檢測系統，其特征在于，該檢測系統包括電化學設
備單元、ECL輻射產生裝置單元、光譜檢測裝置單元和數據處理與控制單元；
所述的ECL輻射產生裝置單元包括ECL池，所述的ECL池內設置有工作電極、參比電
極和對電極，所述的工作電極、參比電極和對電極分別與電化學設備單元連接；
所述的光譜檢測裝置單元包括用于收集ECL輻射的收集物鏡和CCD光柵光譜儀；所述
的CCD光柵光譜儀由CCD探測器和光柵光譜儀組成；所述的工作電極的發光面正對所述收
集物鏡；
所述的CCD光柵光譜儀和電化學設備單元分別跟數據處理與控制單元連接，所述的
CCD光柵光譜儀和電化學設備單元之間通過TTL信號線連接。
2.根據權利要求1所述的可準確采集ECL光譜信息的檢測系統，其特征在于，所述的
ECL輻射產生裝置單元還包括在底部設置有透光孔的可調節ECL池支架，ECL池固定在可
調節ECL池支架上。
3.根據權利要求1所述的可準確采集ECL光譜信息的檢測系統，其特征在于，所述的
ECL池的底部為透明結構，優選的，所述的ECL池為全透明結構；
優選的，所述的ECL池設置有電極固定裝置，所述的工作電極、參比電極和對電極固
定在電極固定裝置上。
4.根據權利要求1所述的可準確采集ECL光譜信息的檢測系統，其特征在于，所述的
可準確采集ECL光譜信息的檢測系統還包括暗盒...

【專利技術屬性】
技術研發人員：鄒桂征，和玉鵬，
申請(專利權)人：山東大學，
類型：發明
國別省市：山東;37