用于快速檢測水中萘含量的電化學(xué)免疫傳感器的制造方法
【專利摘要】本實用新型提供用于快速檢測水中萘含量的電化學(xué)免疫傳感器，由三電極電化學(xué)系統(tǒng)、轉(zhuǎn)換電路、單片機和顯示單元組成；所述三電極電化學(xué)系統(tǒng)的工作電極上固化萘抗體。所述轉(zhuǎn)換電路包括恒電位電路、放大電路、數(shù)模轉(zhuǎn)換電路、I/V轉(zhuǎn)換電路、低通濾波電路和模數(shù)轉(zhuǎn)換電路，所述三電極電化學(xué)系統(tǒng)的參比電極和工作電極之間連接恒電位電路，恒電位電路通過放大電路、數(shù)模轉(zhuǎn)換電路連接單片機；輔助電極通過I/V轉(zhuǎn)換電路、低通濾波電路、模數(shù)轉(zhuǎn)換電路連接單片機。本實用新型具有的優(yōu)點和積極效果是：由于采用上述技術(shù)方案，實現(xiàn)了水中萘含量的快速檢測，選擇性好，靈敏度高、響應(yīng)時間短；且儀器簡單、操作方便、便于推廣使用。
【專利說明】用于快速檢測水中萘含量的電化學(xué)免疫傳感器
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型屬于電化學(xué)免疫傳感器【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其是涉及一種用于快速檢測水中萘含量的電化學(xué)免疫傳感器。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著環(huán)境污染的加劇，致癌物質(zhì)多環(huán)芳烴的含量不斷增加，成為危害人們身體健康的主要物質(zhì)之一。多環(huán)芳烴的種類很多，其中萘含量最大，一般存在于水中和土壤中。
[0003]在現(xiàn)有的技術(shù)中，多環(huán)芳烴的含量的檢測方法均采用化學(xué)方法，化學(xué)方法檢測速度慢，且得到的數(shù)據(jù)具有片面性和不準確性，現(xiàn)需要提供一種快速用于檢測水中萘濃度含
量的裝置。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本實用新型要解決的問題是提供一種用于快速檢測水中萘含量的電化學(xué)免疫傳感器，尤其適合用于檢測水中萘濃度含量，為治理污染提供依據(jù)。
[0005]為解決上述技術(shù)問題，本實用新型采用的技術(shù)方案是:
[0006]用于快速檢測水中萘含量的電化學(xué)免疫傳感器，其特征在于:由三電極電化學(xué)系統(tǒng)、轉(zhuǎn)換電路、單片機和顯示單元組成；所述三電極電化學(xué)系統(tǒng)通過轉(zhuǎn)換電路與單片機進行通信連接，所述顯示單元連接單片機；所述三電極電化學(xué)系統(tǒng)的工作電極上固化萘抗體。
[0007]進一步的，所述轉(zhuǎn)換電路包括恒電位電路、放大電路、數(shù)模轉(zhuǎn)換電路、I/V轉(zhuǎn)換電路、低通濾波電路和模數(shù)轉(zhuǎn)換電路，
[0008]所述三電極電化學(xué)系統(tǒng)的參比電極和工作電極之間連接恒電位電路,恒電位電路通過放大電路、數(shù)模轉(zhuǎn)換電路連接單片機；輔助電極通過Ι/v轉(zhuǎn)換電路、低通濾波電路、模數(shù)轉(zhuǎn)換電路連接單片機。
[0009]進一步的，所述三電極電化學(xué)系統(tǒng)的工作電極為石英晶體金電極、參比電極為甘汞電極、輔助電極為鉬電極，電解液為鐵氰化鉀、亞鐵氰化鉀、KCL和PBS的混合物。
[0010]進一步的，所述三電極電化學(xué)系統(tǒng)為電流型三電極電化學(xué)系統(tǒng)。
[0011]本實用新型具有的優(yōu)點和積極效果是:
[0012]由于采用上述技術(shù)方案，實現(xiàn)了水中萘含量的快速檢測，選擇性好，靈敏度高、響應(yīng)時間短；且儀器簡單、操作方便、便于推廣使用。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0013]圖1是本實用新型的電路模塊框圖；
[0014]圖2是本實用新型的三電極電化學(xué)系統(tǒng)的示意圖；
[0015]圖3是本實用新型的恒電位電路圖和放大電路圖；
[0016]圖4是本實用新型的I/V轉(zhuǎn)換電路圖；
[0017]圖5是本實用新型的低通濾波電路圖；[0018]圖6是本實用新型的數(shù)模轉(zhuǎn)換電路圖。
【具體實施方式】
[0019]本實用新型的用于快速檢測水中萘含量的電化學(xué)免疫傳感器，由三電極電化學(xué)系統(tǒng)、轉(zhuǎn)換電路、單片機和顯示單元組成；
[0020]單片機采用IAP15F2K61S2芯片，是控制的核心，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的采集、處理、儲存和顯示，同時提供-0.8-0.8V連續(xù)變化電壓信號；
[0021]如圖2所示，所述三電極電化學(xué)系統(tǒng)優(yōu)選電流型三電極電化學(xué)系統(tǒng)，其工作電極WE為石英晶體金電極、參比電極RE為甘萊電極、輔助電極AE為鉬電極，電解液為鐵氰化鉀、亞鐵氰化鉀、KCL和PBS的混合物，工作電極WE上固化萘抗體；
[0022]如圖1所示，所述轉(zhuǎn)換電路包括數(shù)模轉(zhuǎn)換電路、放大電路、恒電位電路、I/V轉(zhuǎn)換電路、低通濾波電路和模數(shù)轉(zhuǎn)換電路；
[0023]所述三電極電化學(xué)系統(tǒng)的參比電極RE和工作電極WE之間連接恒電位電路，單片機依次通過數(shù)模轉(zhuǎn)換電路、放大電路和恒電位電路將外部激勵信號準確地施加于三電極電化學(xué)傳感器；輔助電極AE采集電流信號，經(jīng)過IV轉(zhuǎn)換電路、低通濾波電路、數(shù)模轉(zhuǎn)換電路后輸入單片機進行分析處理后，最終通過顯示單元對數(shù)據(jù)進行顯示；
[0024]所述恒電位電路是用來維持工作電極WE和參比電極RE間電位差恒定的，如圖3所示，恒電位電路包括控制放大器，將參比電極RE電位加到控制放大器的反相端，在控制放大器同相輸入端接地作為基準電位，控制放大器的輸出端接輔助電極AE形成閉環(huán)負反饋調(diào)節(jié)系統(tǒng)，電極中電流變化時，參比電極RE相對于工作電極WE電位的任何微小變化，均將為電路的電壓負反饋所糾正，從而達到自動恒定電位的目的；
[0025]單片機將激勵信號通過數(shù)模轉(zhuǎn)換電路將數(shù)字信號轉(zhuǎn)換為模擬信號，并通過放大電路放大后通過恒電位電路，最終將激勵信號加于三電極電化學(xué)傳感器上驅(qū)動樣品溶液發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)；其中數(shù)模轉(zhuǎn)換電路如圖6所示，是采用TLV5638芯片，是TI公司的12位D/A轉(zhuǎn)換器，具有兩個輸出通道，數(shù)據(jù)傳輸接口為3線的串行接口，每次傳輸數(shù)據(jù)由16位的數(shù)據(jù)組成一幀，其中4位控制命令字，12位輸出數(shù)據(jù)；
[0026]恒電位電路使工作電極和參比電極間的電壓保持恒定后，通過輔助電極AE采集電流信號，經(jīng)過IV轉(zhuǎn)換電路、低通濾波電路、數(shù)模轉(zhuǎn)換電路后輸入單片機IAP15F2K61S2進行運算，并通過顯示單元顯示出結(jié)果；
[0027]具體的電路實施方式如下:
[0028]所述I/V轉(zhuǎn)換電路如圖4所示，由LM324運算放大器組成，主要作用是把輔助電極AE米集的電流輸入信號轉(zhuǎn)換成電壓輸出信號。因為運算放大器的輸入阻抗遠大于輸出阻抗，從而起到了與單片機主電路隔離的作用，避免因輸入的電流過大而燒壞單片機主電路的芯片。通過電阻Rl可以調(diào)節(jié)輸出的電壓大小，防止轉(zhuǎn)換的電壓過大而超出AD轉(zhuǎn)換能承受的電壓；
[0029]低通濾波電路如圖5所示，其作用是只允許IV轉(zhuǎn)換后的電壓信號通過，把其他的干擾信號過濾掉。二階低通濾波電路通過增加RC環(huán)節(jié)，使得濾波器的過渡帶變窄，衰減斜率值加大，更好的還原了輸入電壓。
[0030]本實例的工作過程:[0031]將含有一定量萘的養(yǎng)殖水加入到樣品池中，將三電極電化學(xué)系統(tǒng)的三電極放入待測溶液中，由單片機控制，給三電極提供-0.8-0.8V連續(xù)變化電壓信號，通過恒電位電路將外部激勵信號準確地施加于三電極電化學(xué)傳感器上，驅(qū)動樣品溶液發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)，并對產(chǎn)生的響應(yīng)信號進行IV轉(zhuǎn)換、放大、濾波、AD轉(zhuǎn)換后送入到單片機，經(jīng)過計算找到峰電流，測得循環(huán)伏安曲線。根據(jù)循環(huán)伏安曲線陰極峰電流的變化，可以測定溶液中萘的含量，并在12864液晶顯示屏顯示出來。
[0032]每次掃描結(jié)束后，將三電極電化學(xué)系統(tǒng)的電極置于的PBS緩沖溶液中，更新電極表面，使電極有良好的重現(xiàn)性。
[0033]以上對本實用新型的一個實施例進行了詳細說明，但所述內(nèi)容僅為本實用新型的較佳實施例，不能被認為用于限定本實用新型的實施范圍。凡依本實用新型申請范圍所作的均等變化與改進等，均應(yīng)仍歸屬于本實用新型的專利涵蓋范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.用于快速檢測水中萘含量的電化學(xué)免疫傳感器，其特征在于:由三電極電化學(xué)系統(tǒng)、轉(zhuǎn)換電路、單片機和顯示單元組成；所述三電極電化學(xué)系統(tǒng)通過轉(zhuǎn)換電路與單片機進行通信連接，所述顯示單元連接單片機；所述三電極電化學(xué)系統(tǒng)的工作電極上固化萘抗體。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于快速檢測水中萘含量的電化學(xué)免疫傳感器，其特征在于:所述轉(zhuǎn)換電路包括恒電位電路、放大電路、數(shù)模轉(zhuǎn)換電路、ΙΛ轉(zhuǎn)換電路、低通濾波電路和模數(shù)轉(zhuǎn)換電路， 所述三電極電化學(xué)系統(tǒng)的參比電極和工作電極之間連接恒電位電路,恒電位電路通過放大電路、數(shù)模轉(zhuǎn)換電路連接單片機；輔助電極通過ΙΛ轉(zhuǎn)換電路、低通濾波電路、模數(shù)轉(zhuǎn)換電路連接單片機。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的用于快速檢測水中萘含量的電化學(xué)免疫傳感器，其特征在于:所述三電極電化學(xué)系統(tǒng)的工作電極為石英晶體金電極、參比電極為甘汞電極、輔助電極為鉬電極。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于快速檢測水中萘含量的電化學(xué)免疫傳感器，其特征在于:所述三電極電化學(xué)系統(tǒng)為電流型三電極電化學(xué)系統(tǒng)。
【文檔編號】G01N27/48GK203732498SQ201420041334
【公開日】2014年7月23日 申請日期:2014年1月22日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月22日
【發(fā)明者】劉源, 吳海云, 陳麗梅, 劉利華 申請人:天津農(nóng)學(xué)院