带有对称参比电极的封闭式双极电极阵列的分析检测装置
阅读说明：本技术 带有对称参比电极的封闭式双极电极阵列的分析检测装置 (Analysis and detection device of closed bipolar electrode array with symmetrical reference electrodes ) 是由 蒋星宇 张加栋 俞伟渐 肖赟 周苏闽 朱秀芳 李进 韩海峰 赵建强 张大兵 于 2021-08-18 设计创作，主要内容包括：本发明涉及分析检测技术领域,公开了一种带有对称参比电极的封闭式双极电极阵列的分析检测装置,包括多个对称设置在承载层上的反应池A阵列、反应池B阵列,反应池A包括双极电极的端点A、驱动电极A以及参比电极A,反应池B包括双极电极的端点B、驱动电极B以及参比电极B；所述端点A和端点B仅通过承载层上的导电层中位于两端点之间的导电条带阵列互相连接,驱动电极A、参比电极A、驱动电极B以及参比电极B通过所述导电层与外界电源连接。本发明采用拥有对称参比电极的封闭式双极电极阵列可有效地解决现有封闭式双极电极在电沉积、电化学修饰端点A阵列和端点B阵列时难以精准控制的问题,拓展了双极电极在分析检测领域上的应用前景。(The invention relates to the technical field of analysis and detection, and discloses an analysis and detection device of a closed bipolar electrode array with symmetrical reference electrodes, which comprises a plurality of reaction pool A arrays and reaction pool B arrays, wherein the reaction pool A arrays and the reaction pool B arrays are symmetrically arranged on a bearing layer; the end points A and B are only connected with each other through a conductive strip array positioned between the two end points in a conductive layer on the bearing layer, and the driving electrode A, the reference electrode A, the driving electrode B and the reference electrode B are connected with an external power supply through the conductive layer. The invention adopts the closed bipolar electrode array with the symmetrical reference electrode, can effectively solve the problem that the prior closed bipolar electrode is difficult to accurately control in the processes of electrodeposition and electrochemical modification of the endpoint A array and the endpoint B array, and expands the application prospect of the bipolar electrode in the field of analysis and detection.)
技术领域
本发明涉及分析检测技术领域，特别涉及一种带有对称参比电极的封闭式双极电极阵列的分析检测装置。
背景技术
封闭式双极电极是双极电极的一种，电极的两端物理隔离仅通过导线相连，在一定的电压下电极的两端分别发生氧化还原反应。作为分析检测平台，常利用双极电极信号端产生的诸如电致化学发光、电致荧光、电致变色等作为检测信号来反映双极电极检测端的情况。封闭式结构，可以有效地避免电极两端信号的互相干扰，提高灵敏度，降低检测限，增加应用的范围。结合阵列的形式构建检测装置，可以实现对多目标的高通量可视化检测，极大地拓宽了电化学的应用范围。
现有的封闭式双极电极在进行电化学修饰端点时，存在着难以精准控制电位的问题，非常不利于进行后续的分析检测工作。因此，亟待解决上述问题。
发明内容
发明目的：针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种带有对称参比电极的封闭式双极电极阵列的分析检测装置，本发明采用拥有对称参比电极的封闭式双极电极阵列可有效地解决现有封闭式双极电极在电沉积、电化学修饰端点A阵列和端点B阵列时难以精准控制的问题，从而进一步拓展了双极电极在分析检测领域上的应用前景。
技术方案：本发明提供了一种带有对称参比电极的封闭式双极电极阵列的分析检测装置，包括多个对称设置在承载层上的反应池A阵列、反应池B阵列，所述反应池A包括双极电极的端点A、驱动电极A以及参比电极A，所述反应池B包括双极电极的端点B、驱动电极B以及参比电极B；所述端点A和端点B仅通过承载层上的导电层中位于两端点之间的导电条带阵列互相连接，所述驱动电极A、参比电极A、驱动电极B以及参比电极B通过所述导电层与外界电源连接。
进一步地，所述承载层由玻璃基片、绝缘夹心薄膜以及盖片叠加而成，所述盖片上的微井与所述绝缘夹心薄膜形成所述反应池A和所述反应池B，所述绝缘夹心薄膜上的孔与所述玻璃基片上的所述导电层形成所述端点A、端点B、驱动电极A、参比电极A、驱动电极B以及参比电极B，所述端点A阵列、端点B阵列通过所述导电条带阵列与所述外界电源连接。
进一步地，当使用电化学方法修饰所述端点A阵列时，所述外界电源的连接方式为：所述外界电源的工作电极接线连接所述导电条带阵列，所述外界电源的参比电极接线与所述参比电极A阵列连接，所述外界电源的对电极接线与所述驱动电极A阵列连接。
进一步地，当使用电化学方法修饰所述端点B阵列时，所述外界电源的连接方式为：所述外界电源的工作电极接线连接所述导电条带阵列，所述外界电源的参比电极接线与所述参比电极B阵列连接，所述外界电源的对电极接线与所述驱动电极B阵列连接。
进一步地，当使用所述分析检测装置进行检测时，所述外界电源的连接方式为：所述外界电源的工作电极接线连接所述驱动电极A阵列，所述外界电源的参比电极接线与所述参比电极B阵列连接，所述外界电源的对电极接线与所述驱动电极B阵列连接。
优选地，所述导电层由铟锡氧化物、金、铂或导电碳材料制成。导电炭材料可以为石墨材料，导电层的形状通过丝网印刷的方式覆盖上油墨形成保护层，再蚀刻掉（玻璃基片上本身有导电材料如ITO玻璃）不受油墨保护的区域，或在未受保护区域磁控溅射上导电层（玻璃基片本身没有导电层覆盖如 Au，Pt，石墨）。
优选地，所述参比电极A和参比电极B由Ag/AgCl、铟锡氧化物、金、铂、或导电碳材料制成。
优选地，所述绝缘夹心薄膜厚度为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。
优选地，所述端点A和端点B为一定电压下能够产生电化学、或电致化学发光、或电致变色、或电致荧光信号的电极，电极材料为ITO、Au、Pt、石墨或表面修饰电极。
有益效果：一、本发明的带有对称参比电极的封闭式双极电极阵列的分析检测装置，采用两边对称参比电极阵列并允许通过端点间裸露的导电区域直接与外界电源相连接，有效地解决了现有封闭式双极电极在进行电化学修饰端点时，难以精准控制的问题，从而进一步拓展了双极电极在分析检测领域上的应用前景。
二、本发明的带有对称参比电极的封闭式双极电极阵列的分析检测装置是一种新型的光电分析装置，双极电极的两端都可以进行电化学修饰等操作；采用封闭式结构，可以有效地避免双极电极的端点A与端点B之间的相互干扰，同时采用阵列的形式，可以高通量地对不同检测对象进行同时检测。
三、本发明具有制备成本低、用途广泛、操作方便等特点。
附图说明
图1为带有对称参比电极的封闭式双极电极阵列的分析检测装置结构示意图；
图2为本发明测试原理图
图3为本发明具体实施测试结果图；
其中，1为基片、2为导电层、3为绝缘夹心薄膜、4为盖片、5为双极电极的端点A、6为双极电极的端点B、7为驱动电极A、8为参比电极A、9为驱动电极B、10为参比电极B、11为反应池A、12为反应池B、13为导电条带。
具体实施方式
下面结合附图进一步阐释基于封闭式双极电极阵列装置结合电化学电镀在端点B（6）阵列上修饰电致变色试剂普鲁士蓝。
一、带有对称参比电极的封闭式双极电极阵列的分析检测装置的结构：
如图1和2所示，该分析检测装置包括六个对称设置在承载层上的反应池A 11 阵列、反应池B 12 阵列，反应池A 11包括双极电极的端点A 5、驱动电极A 7以及参比电极A8，所述反应池B 12包括双极电极的端点B 6、驱动电极B 9以及参比电极B 10；所述端点A 5和端点B 6仅通过承载层上的导电层 2中位于两端点之间的导电条带 13阵列互相连接，所述驱动电极A 7、参比电极A 8、驱动电极B 9以及参比电极B 10通过导电层 2与外界电源连接。导电层2优选使用铟锡氧化物材料制成。
承载层由玻璃基片1、绝缘夹心薄膜3以及盖片4叠加而成，盖片4上的微井与绝缘夹心薄膜3形成反应池A 12和反应池B 11，绝缘夹心薄膜3上的孔与玻璃基片1上的导电层2形成端点A 5、端点B 6、驱动电极A 7、参比电极A 8、驱动电极B 9以及参比电极B 10，端点A5阵列、端点B 6阵列通过导电条带13阵列与外界电源连接。
二、上述带有对称参比电极的封闭式双极电极阵列的分析检测装置的制作方法：
1.1带有导电层的玻璃基片1的制作方法如下：将商用ITO玻璃切割成长宽皆为65mm的正方形，使用画图软件设计丝网图案加工成丝网，利用手工丝印台将ITO油墨刷到ITO玻璃上，常温干燥后油墨将保护被覆盖区域，即玻璃基片1上的导电区域；在恒温下使用蚀刻液 （FeCl3 、HCl 、HNO3的混合液）将没有覆盖油墨部分的ITO蚀刻掉，接着使用碱液洗掉油墨，获得图案化的ITO玻璃基片1，此处，ITO即玻璃基片1上的导电层2。
1.2 PDMS盖片4的制作方法如下：按照单体与固化剂10:1的比例混合、固化，厚度为5mm，尺寸为50mm*50mm；使用专用打孔器（长20mm，宽5mm）在PDMS盖片4上以间隔3mm的距离打上6对平行的微井。
1.3绝缘夹心薄膜3的制备方法如下：使用PDMS薄膜作为绝缘夹心薄膜3，PDMS薄膜的成分与PDMS盖片相同，厚度为0.2mm，尺寸为50mm*50mm。
1.4将PDMS盖片4与PDMS绝缘夹心薄膜3通过空气等离子体键合形成6对微池，分别作为反应池A 11阵列和反应池B 12阵列，在微池中使用不同的打孔器为PDMS夹心薄膜打孔，用于制备双极电极的端点A 5和端点B 6、驱动电极A 7、参比电极A 8、驱动电极B 9和参比电极B 10的薄膜孔径为3mm，切割掉导电条带13阵列上面的盖片4和绝缘夹心薄膜3。最终，将玻璃基片1与已制得的上述结构利用疏水作用贴合到一起，从而制得封闭式双极电极阵列装置，如附图1所示。
三、使用上述带有对称参比电极的封闭式双极电极阵列的分析检测装置用电化学方法修饰端点B 6阵列：
2.1外界电源：使用导电胶带将电化学工作站（上海辰华 CHI 660e）的工作电极接线连接到导电条带13阵列上，参比电极B 10阵列、驱动电极B 9阵列分别接到CHI660e电化学工作站的参比电极接线和对电极接线上。
2.2每个反应池B 12阵列加入300μl电镀普鲁士蓝的电镀液。
2.3通过计时电流法，改变电化学工作站施加在双极电极阵列驱动电极B 9上的电压，当电压设为0.2V（普鲁士蓝的还原电位为0.1V），计时时间设为2000s，在反应池B 12中的端点B 6阵列上有普鲁士蓝沉积，且效果明显。
通过上述相同的方式同样可以在端点A 5阵列上实现电化学修饰。
四、使用上述带有对称参比电极的封闭式双极电极阵列的分析检测装置进行检测：
3.1电极A8阵列滴涂一层Ag/AgCl作为参比电极，端点A5阵列上涂覆有硫化镉量子点。
3.2外界电源：使用导电胶带将电化学工作站（上海辰华 CHI 660e）的工作电极接线连接到驱动电极B9阵列，参比电极A8阵列、驱动电极A7阵列分别接到CHI660e电化学工作站的参比电极接线和对电极接线上。
3.3使用移液器将300μl不同浓度的抗坏血酸溶液加入到每个反应池A11阵列中；再使用移液器将300μl PBS缓冲溶液（pH=7.4，0.1M）加入到每个反应池B12阵列中。
3.4将电化学工作站的电位设置为0.9V左右，通过计时电流的方式微调系统的电位，使用波长为410nm的紫外光光源照射在涂覆有硫化镉量子点的端点A5阵列上，经过300s的照射可以发现端点B6阵列上的普鲁士蓝，由蓝色逐渐变成白色。不同浓度的抗坏血酸，普鲁士蓝由蓝变白的程度不一样。通过变色程度的不一样可以间接的反应抗坏血酸浓度的高低。
上述实施方式只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所做的等效变换或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。