本實(shí)用新型屬于傳感器技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種集成性可自由組合的多電極系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

生物傳感器是一類特殊形式的傳感器，由生物分子識(shí)別元件與各類物理、化學(xué)換能器組成，用于各種生命物質(zhì)和化學(xué)物質(zhì)的分析和檢測(cè)。生物傳感器融生物學(xué)、化學(xué)、物理學(xué)、信息科學(xué)及相關(guān)技術(shù)于一體，是發(fā)展生物技術(shù)必不可少的一種先進(jìn)的檢測(cè)方法與監(jiān)控方法，也是物質(zhì)分子水平的快速、微量分析方法，已經(jīng)發(fā)展成為一個(gè)十分活躍的研究領(lǐng)域。

電化學(xué)生物傳感器則是由生物材料作為敏感元件，電極作為轉(zhuǎn)換元件，以電勢(shì)或電流為特征檢測(cè)信號(hào)的傳感器。由于使用生物材料作為傳感器的敏感元件，因此電化學(xué)生物傳感器具有高度選擇性，是快速、直接獲取復(fù)雜體系組成信息的理想分析工具。一些研究成果已在生物技術(shù)、食品工業(yè)、臨床檢測(cè)、醫(yī)藥工業(yè)、生物醫(yī)學(xué)、環(huán)境分析等領(lǐng)域獲得實(shí)際應(yīng)用。

目前，電化學(xué)傳感器的電極多為二電極或三電極體系，研究中使用一般為三電極系統(tǒng)。圖1示出了現(xiàn)有技術(shù)涉及的三電極系統(tǒng)的具體結(jié)構(gòu)，三電極系統(tǒng)40包括工作電極401，參比電極402和輔助電極403，三電極系統(tǒng)40只提供一個(gè)工作電極401，測(cè)量時(shí)只能對(duì)單一成分的單一性質(zhì)進(jìn)行檢測(cè)，對(duì)被檢成分的品質(zhì)要求高，增加了復(fù)雜體系檢測(cè)的工作量，限制三電極體系40的使用效率。

因此，現(xiàn)有的電化學(xué)傳感器的電極技術(shù)存在因二電極或三電極只能對(duì)單一成分的單一性質(zhì)進(jìn)行檢測(cè)導(dǎo)致檢測(cè)效率低的問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型目的在于提供一種集成性可自由組合的多電極系統(tǒng)，旨在解決現(xiàn)有的電化學(xué)傳感器的電極技術(shù)存在因二電極或三電極只能對(duì)單一成分的單一性質(zhì)進(jìn)行檢測(cè)導(dǎo)致檢測(cè)效率低的問題。

本實(shí)用新型提供了一種集成性可自由組合的多電極系統(tǒng)，所述多電極系統(tǒng)包括：

電極基座和多個(gè)工作單元；

所述電極基座設(shè)有可插接所述工作單元的多個(gè)插槽，并且還依序設(shè)有輔助電極、參比電極、陽性對(duì)照電極以及陰性對(duì)照電極，多個(gè)所述插槽與多個(gè)所述工作單元一一相對(duì)應(yīng)；

每個(gè)所述工作單元都包括至少兩個(gè)工作電極。

本實(shí)用新型實(shí)施例提供了一種集成性可自由組合的多電極系統(tǒng)，包括電極基座和多個(gè)工作單元，電極基座設(shè)有可插接工作單元的多個(gè)插槽，并且還依序設(shè)有輔助電極、參比電極、陽性對(duì)照電極以及陰性對(duì)照電極，多個(gè)插槽與多個(gè)工作單元一一相對(duì)應(yīng)；每個(gè)工作單元都包括至少兩個(gè)工作電極。由此通過上述多電極系統(tǒng)，可自由組合工作電極的數(shù)量，實(shí)現(xiàn)在同一測(cè)量系統(tǒng)中，對(duì)多種不同成分進(jìn)行檢測(cè)，有效提高工作電極的使用效率和減少了檢測(cè)的工序；同時(shí)，工作電極的集中化使其體積更小，可選擇性使其操作更靈活，解決了現(xiàn)有的電化學(xué)傳感器的電極技術(shù)存在因二電極或三電極只能對(duì)單一成分的單一性質(zhì)進(jìn)行檢測(cè)導(dǎo)致檢測(cè)效率低的問題。

附圖說明

圖1為現(xiàn)有技術(shù)涉及的三電極系統(tǒng)的具體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本實(shí)用新型實(shí)施例提供的一種集成性可自由組合的多電極系統(tǒng)的工作單元正面結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本實(shí)用新型實(shí)施例提供的一種集成性可自由組合的多電極系統(tǒng)的工作單元反面結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為本實(shí)用新型實(shí)施例提供的一種集成性可自由組合的多電極系統(tǒng)的電機(jī)基座正面結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5為本實(shí)用新型實(shí)施例提供的一種集成性可自由組合的多電極系統(tǒng)的電機(jī)基座反面結(jié)構(gòu)示意圖；

圖6為本實(shí)用新型實(shí)施例提供的一種集成性可自由組合的多電極系統(tǒng)的工作單元與電極基座組合正面結(jié)構(gòu)示意圖；

圖7為本實(shí)用新型實(shí)施例提供的一種集成性可自由組合的多電極系統(tǒng)的工作單元與電極基座組合反面結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

為了使本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問題、技術(shù)方案及有益效果更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本實(shí)用新型，并不用于限定本實(shí)用新型。

本實(shí)用新型實(shí)施例提供的一種集成性可自由組合的多電極系統(tǒng)，主要應(yīng)用于電化學(xué)傳感器中，其包括電極基座和多個(gè)工作單元，電極基座設(shè)有可插接工作單元的多個(gè)插槽，并且還依序設(shè)有輔助電極、參比電極、陽性對(duì)照電極以及陰性對(duì)照電極，多個(gè)插槽與多個(gè)工作單元一一相對(duì)應(yīng)，每個(gè)工作單元都包括至少兩個(gè)工作電極，通過上述多電極系統(tǒng)，可自由組合工作電極的數(shù)量，實(shí)現(xiàn)在同一測(cè)量系統(tǒng)中，對(duì)多種不同成分進(jìn)行檢測(cè)，有效提高工作電極的使用效率和減少了檢測(cè)的工序；同時(shí)，工作電極的集中化使其體積更小，可選擇性使其操作更靈活。

圖2和圖3分別示出了本實(shí)用新型實(shí)施例提供的一種集成性可自由組合的多電極系統(tǒng)的工作單元正面結(jié)構(gòu)和反面結(jié)構(gòu)，為了便于說明，僅示出了與本實(shí)用新型實(shí)施例相關(guān)的部分，詳述如下：

上述工作單元10依序設(shè)有四個(gè)工作電極，分別為第一工作電極101、第二工作電極102、第三工作電極103以及第四工作電極104，每個(gè)所述工作單元10的多個(gè)所述工作電極的檢測(cè)順序也依次為所述第一工作電極101、所述第二工作電極102、所述第三工作電極103以及所述第四工作電極104。

圖4和圖5分別示出了本實(shí)用新型實(shí)施例提供的一種集成性可自由組合的多電極系統(tǒng)的電機(jī)基座正面結(jié)構(gòu)和反面結(jié)構(gòu)，為了便于說明，僅示出了與本實(shí)用新型實(shí)施例相關(guān)的部分，詳述如下：

上述電極基座設(shè)有可插接所述工作單元的多個(gè)插槽(201～207)，并且還依序設(shè)有第一輔助電極301、第一陽性對(duì)照電極302、第二陽性對(duì)照電極303、第二陰性對(duì)照電極304、第一陰性對(duì)照電極305、第二輔助電極306以及參比電極307，多個(gè)所述插槽與多個(gè)所述工作單元一一相對(duì)應(yīng)，并且在工作過程中，多個(gè)所述插槽可根據(jù)需要插接多個(gè)所述工作單元中的任意一個(gè)或多個(gè)。

圖6和圖7分別示出了本實(shí)用新型實(shí)施例提供的一種集成性可自由組合的多電極系統(tǒng)的工作單元與電極基座組合正面結(jié)構(gòu)和反面結(jié)構(gòu)，為了便于說明，僅示出了與本實(shí)用新型實(shí)施例相關(guān)的部分，詳述如下：

該種集成性可自由組合的多電極系統(tǒng)，包括電極基座20和多個(gè)工作單元10。

所述電極基座20設(shè)有可插接所述工作單元10的多個(gè)插槽，并且還依序設(shè)有輔助電極、參比電極、陽性對(duì)照電極以及陰性對(duì)照電極，多個(gè)所述插槽與多個(gè)所述工作單元一一相對(duì)應(yīng)，并且在工作過程中，多個(gè)所述插槽可根據(jù)需要插接多個(gè)所述工作單元中的任意一個(gè)或多個(gè)。

每個(gè)所述工作單元都包括至少兩個(gè)工作電極。

作為本實(shí)用新型一實(shí)施例，上述輔助電極的數(shù)量為兩個(gè)，陽性對(duì)照電極以及陰性對(duì)照電極的數(shù)量也都為兩個(gè)，陽性對(duì)照電極和陰性對(duì)照電極是用來檢測(cè)緩沖液的有效性，該多電極系統(tǒng)使用特制的緩沖液，雜交和檢測(cè)過程就不用換液；同時(shí)，設(shè)置兩個(gè)輔助電極使電極極化作用主要集中在工作電極上，提高檢測(cè)的靈敏度，降低各工作電極與輔助電極之間的距離影響和測(cè)量的誤差。

作為本實(shí)用新型一實(shí)施例，每個(gè)所述插槽都包括第一位點(diǎn)、第二位點(diǎn)、第三位點(diǎn)以及第四位點(diǎn)，所述第一位點(diǎn)與所述第一工作電極101相連接，所述第二位點(diǎn)與所述第二工作電極102相連接，所述第三位點(diǎn)與所述第三工作電極103相連接，所述第四位點(diǎn)與所述第四工作電極104相連接。

作為本實(shí)用新型一實(shí)施例，所述第一位點(diǎn)與第一開關(guān)相連接，所述第二位點(diǎn)與第二開關(guān)相連接，所述第三位點(diǎn)與第三開關(guān)相連接，所述第四位點(diǎn)與第四開關(guān)相連接，所述第一開關(guān)用于控制所述第一位點(diǎn)的工作狀態(tài)，所述第二開關(guān)用于控制所述第二位點(diǎn)的工作狀態(tài)，所述第三開關(guān)用于控制所述第三位點(diǎn)的工作狀態(tài)，所述第四開關(guān)用于控制所述第四位點(diǎn)的工作狀態(tài)。所述第一開關(guān)、所述第二開關(guān)、所述第三開關(guān)以及所述第四開關(guān)具體為三極管、場(chǎng)效應(yīng)管以及機(jī)械開關(guān)中的任意一項(xiàng)。通過對(duì)第一位點(diǎn)、第二位點(diǎn)、第三位點(diǎn)以及第四位點(diǎn)進(jìn)行單獨(dú)控制，可實(shí)現(xiàn)控制每個(gè)工作單元10中的第一工作電極101、第二工作電極102、第三工作電極103以及第四工作電極104的同時(shí)工作或者依序工作，該種控制方式簡(jiǎn)單易行。

作為本實(shí)用新型一實(shí)施例，所述第一位點(diǎn)、所述第二位點(diǎn)、所述第三位點(diǎn)以及所述第四位點(diǎn)都與控制開關(guān)相連接，所述控制開關(guān)用于控制所述第一位點(diǎn)、所述第二位點(diǎn)、所述第三位點(diǎn)以及所述第四位點(diǎn)的工作狀態(tài)。所述控制開關(guān)具體為三極管、場(chǎng)效應(yīng)管以及機(jī)械開關(guān)中的任意一項(xiàng)。通過對(duì)第一位點(diǎn)、第二位點(diǎn)、第三位點(diǎn)以及第四位點(diǎn)進(jìn)行合并控制，可實(shí)現(xiàn)控制每個(gè)工作單元10中的第一工作電極101、第二工作電極102、第三工作電極103以及第四工作電極104的同時(shí)工作。

作為本實(shí)用新型一實(shí)施例，所述多電極系統(tǒng)與電源相連接，所述電源對(duì)所述多電極系統(tǒng)進(jìn)行供電，所述電源與多個(gè)所述插槽一一對(duì)應(yīng)相連接。所述電源可以是具備固定電壓的直流電源VCC，直流電源VCC的參考電壓為5V。整個(gè)多電極系統(tǒng)工作時(shí)接通電源，由外接的集成線路控制工作電極的工作狀態(tài)，電極基座上的每個(gè)電極通過緩沖液覆蓋連接。其中，工作電極按順序一個(gè)一個(gè)地進(jìn)行檢測(cè)，也可以是一個(gè)工作單元上的四個(gè)工作電極同時(shí)進(jìn)行檢測(cè)，即可得出檢測(cè)結(jié)果。

上述多電極系統(tǒng)具體為7+4n型多電極系統(tǒng)，分為兩部分實(shí)現(xiàn)其自由組合功能：附有四個(gè)工作電極的工作單元(W1，W2，W3，W4)；帶有七個(gè)電極的電極基座，包括兩個(gè)輔助電極(C1，C2)，一個(gè)參比電極(R)，兩個(gè)陽性對(duì)照電極(PC1，PC2)，兩個(gè)陰性對(duì)照電極(NC1，NC2)，并設(shè)有七個(gè)插接槽。工作單元與電極基座均為正反雙面設(shè)置：正面為測(cè)量體系的接觸面，各電極均裸露在表面，其余部分由絕緣層覆蓋；反面為電極的電流線分布，電流線有小部分裸露在基座表面，以供測(cè)量時(shí)接觸，其余部分由絕緣層覆蓋。

電極基座20表面設(shè)有插接槽，可對(duì)應(yīng)插入1～7個(gè)工作單元，每個(gè)工作單元10按順序進(jìn)行測(cè)量工作。工作單元10表面的四個(gè)電極則可對(duì)應(yīng)1～4種不同成分按順序進(jìn)行測(cè)量發(fā)工作。此多電極系統(tǒng)相對(duì)于三電極系統(tǒng)，在針對(duì)復(fù)雜體系進(jìn)行大量信息檢測(cè)時(shí)，減少了工作電極的使用數(shù)量。工作電極單獨(dú)集中處理，提升處理效率，減少了電極占據(jù)的空間。多個(gè)工作電極處于同一檢測(cè)體系，按需求針對(duì)檢測(cè)復(fù)雜體系的各種成分，簡(jiǎn)化了檢測(cè)樣品的前處理工作。

7+4n型電極系統(tǒng)在工作時(shí)，可選擇性使用工作單元的數(shù)量，減少了電極的使用數(shù)量，可有效節(jié)約成本，工作電極的集中化使其體積更小，通量可選擇性使其操作更靈活。

以下通過檢測(cè)DNA樣本的SNP位點(diǎn)為實(shí)施方案對(duì)上述一種集成性可自由組合的多電極系統(tǒng)的工作原理進(jìn)行描述：

工作電極為金電極(也可為其它電極如碳電極、氯化銀電極等)，此處針對(duì)電化學(xué)DNA傳感器中電極的使用，以金電極為實(shí)施例。將基因探針通過自組裝過程固定在金電極表面，由于工作單元的設(shè)計(jì)，固定探針類型最少可為4種。對(duì)工作電極W1～W4設(shè)置如下：

W1:3’-XXXXXXXX-A-XXXXXXXX-5’

W2:3’-XXXXXXXX-T-XXXXXXXX-5’

W3:3’-XXXXXXXX-C-XXXXXXXX-5’

W4:3’-XXXXXXXX-G-XXXXXXXX-5’

A/T/C/G位待檢測(cè)位點(diǎn)，X為已知序列。

在電極基座上對(duì)陽性對(duì)照和陰性對(duì)照的電極進(jìn)行oligo18T探針固定處理。

電極處理完畢后，將工作單元與電極基座通過插接槽組合在一起，形成檢測(cè)的完整體系，即可進(jìn)行一次檢測(cè)。

檢測(cè)時(shí)雜交緩沖液覆蓋所有電極表面，DNA樣品直接加入雜交緩沖液中，無需進(jìn)行單一成分純化處理，工作電極表面的基因探針特異識(shí)別雜交緩沖液中的同源序列，進(jìn)而雜交形成雙鏈DNA，使得電極表面性質(zhì)發(fā)生改變。檢測(cè)從陽性對(duì)照電極，檢測(cè)順序?yàn)镻C1--PC2--NC1--NC2--工作單元，工作單元上的電極檢測(cè)順序?yàn)閃1--W2--W3--W4，至此，一個(gè)SNP位點(diǎn)檢測(cè)完畢。

通過固定在檢測(cè)探針上的電活性指示劑在電化學(xué)工作站的運(yùn)行下發(fā)出電流響應(yīng)信號(hào)，由外部信息收集器接收電流信號(hào)，經(jīng)分析工作電極W1～W4所產(chǎn)生的電流信號(hào)，判定DNA樣品中特定基因位點(diǎn)的SNP基因型，如工作電極W2與W3上有電流響應(yīng)信號(hào)，則可判定SNP基因型為AG。

上述7+4n型電極系統(tǒng)主要是針對(duì)多個(gè)基因位點(diǎn)檢測(cè)電極基座上至少可接1個(gè)工作單元，至多可接7個(gè)工作單元，所以7+4n型電極系統(tǒng)最多可一次性檢測(cè)7個(gè)SNP位點(diǎn)，相較于三電極系統(tǒng)的單一性檢測(cè)，很大程度上提高了檢測(cè)速率，此電極系統(tǒng)的集成性使用將有效的提高電化學(xué)分析檢測(cè)的通量，同時(shí)節(jié)約材料成本，并降低檢測(cè)樣品的用量。

綜上所述，本實(shí)用新型實(shí)施例提供了一種集成性可自由組合的多電極系統(tǒng)，包括電極基座和多個(gè)工作單元，電極基座設(shè)有可插接工作單元的多個(gè)插槽，并且還依序設(shè)有輔助電極、參比電極、陽性對(duì)照電極以及陰性對(duì)照電極，多個(gè)插槽與多個(gè)工作單元一一相對(duì)應(yīng)；每個(gè)工作單元都包括至少兩個(gè)工作電極。由此通過上述多電極系統(tǒng)，可自由組合工作電極的數(shù)量，實(shí)現(xiàn)在同一測(cè)量系統(tǒng)中，對(duì)多種不同成分進(jìn)行檢測(cè)，有效提高工作電極的使用效率和減少了檢測(cè)的工序；同時(shí)，工作電極的集中化使其體積更小，可選擇性使其操作更靈活，解決了現(xiàn)有的電化學(xué)傳感器的電極技術(shù)存在因二電極或三電極只能對(duì)單一成分的單一性質(zhì)進(jìn)行檢測(cè)導(dǎo)致檢測(cè)效率低的問題。本實(shí)用新型實(shí)施例實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單，不需要增加額外的硬件，可有效降低成本，具有較強(qiáng)的易用性和實(shí)用性。

以上所述僅為本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本實(shí)用新型，凡在本實(shí)用新型的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。