光电双寻址多通道生化分析仪的制作方法
【技术领域】
[0001] 本实用新型涉及一种基于光电化学型生化传感芯片的生化分析仪，属于检测装置 封装设计领域。
【背景技术】
[0002] 光电化学型生化传感芯片是一种具有阵列结构的的新型生化分析器件，具 有高通量检测的优势，其中包括多种器件，如光寻址电位传感器（Light addressable potentiometric sensors, LAPS) [1]、基于（MSe/ZnS 纳米颗粒的 pH 传感器[2]、光电化学 DNA 传感器[3]等[4]。
[0003] 光电型生化传感芯片及其测试系统[5,6]，其中涉及到光电化学型生化传感芯片、光 源阵列及其控制模块、三电极电化学测试系统三个主要部分。简要说明如下：
[0004] 1)光电化学型生化传感芯片采用点阵结构，每一个阵列点上设有一个光电化学 型生化传感器，作为芯片的敏感点；该芯片分为两面，一面与光源阵列相邻，接收光源照射； 另一面，与三电极电化学测试系统相邻，并浸入电化学测试体系的电解质溶液中。
[0005] 2)光源阵列为阵列式排布的点光源，点光源的布局与传感器芯片中的敏感点 对应；光源阵列内各个点光源的波长与光功率，需要根据传感器的设计合理规划；光源阵 列的控制模块用于控制各点光源寻址和调制（包括调制信号的波形、强度和频率）。
[0006] 3)三电极电化学测试系统[7]，采用经典三电极测试体系（包括工作电极、对电极、 参比电极），以光电化学传感器芯片作为工作电极，Pt丝作为对电极，Ag/AgCl电极作为参 比电极，三个电极全部浸入电解质溶液中；当参比电极上施加适当电压，同时敏感点受到特 定光源照射时，工作电极和对电极间将形成测量电流，且电流大小与被测物质的种类和浓 度相关。
[0007] 光电化学型传感芯片具有高通量、快速、在线、高灵敏的潜在优势[5'6]，然而现有的 电化学测试体系仍为传统电化学测试体系，无法满足阵列式光电化学传感芯片中敏感点的 寻址、光激发与电测控的多方面需求，因此光电化学性传感芯片的上述潜在优势仅限于科 研领域，无法在实际应用领域得以充分施展。
[0008] 针对光电化学传感芯片在寻址、高通量、快速检测方面的技术问题，国内外均开展 了大量研究工作提出了多种解决方案，如：基于LAPS的pH值图像传感器检测系统[8]、多离 子浓度检测与呈像系统 [9]等；针对于光源寻址问题，目前主要有光源阵列寻址[9]和点光源 移动扫描[7]两种方式。然而，对大规模的传感芯片阵列，这两种寻址方法均存在弊端：对于 阵列寻址方式，光源阵列的规模必须随着传感芯片同时扩大，从而增加了系统成本；对扫描 的方式，阵列规模的增加将引起检测时间的延长，不利于发挥光电化学传感芯片高通量、快 速检测的优势。针对现有检测装置存在的问题，本实用新型专利申请提出了基于均匀光束 和多通道并行采集技术的"光电双寻址多通道生化分析仪"设计方案。
[0009] 参考文献：
[0010] [1]D. G. Hafemanj J. W. Parcej Η. M. Mcconnell. Light addressable potentionmetric sensor for biochemical systems[J] · Science, 1988,240 :1182
[0011] [2]Christian Stoll, Stefan Kudera, Wolfgang J. Parak, Fred Lisdat. Quantum Dots on Gold:Electrodes For Photoswitchable Cytochrome c Electrochemist ry. 2006, 2(2) :741-743
[0012] [3]吴一萍，郭良宏.DNA损伤的光电化学传感器检测，化学进 展，2014, 26(1) : 1-9
[0013] [4]赵伟伟，马征远，徐静娟，陈洪渊。光电化学免疫分析研究进展，科学通报， 2014,02,122-132
[0014] [5]王光丽，徐静娟，陈洪渊.光电化学传感器的研究进展，中国科学B辑：化 学，2009, 39(11) :1336-1347.
[0015] [6]彭芳，朱德荣，司士辉，肖辉.光电化学型半导体生物传感器，化学进 展，2008, 20(4) :586-593
[0016] [7]吴守国，袁倬斌.电分析化学原理，中国科学技术大学出版社，2006年4月.
[0017] [8]Nakao M, Yoshinobu T, Iwasaki H. Scanning-laser-beam semiconductor pH-imaging sensor. Sensors and Actuators B1994 ;20:119-123
[0018] [9]T. Yoshinobu, H. Iwasaki, Y. Ui, K. Furuichi, Yu. Ermolenko, Yu. Mourzina, T. Wagner, N. Nather, M. J. Schoning. The light-addressable potentiometric sensor for multi-ion sensing and imaging. Methods, 2005, 37(I):94-102
[0019] M. J. Schoning, T. Wagner, C. Wang, R. Otto, T. Yoshinobu, Development of a handheld 16channel pen-type for electrochemical sensing, Sensors and Actuators B,2005,108, Issues 1-2:808
【发明内容】
[0020] 为解决阵列式光电化学传感芯片测试体系所面临的，无法兼顾高通量、低成本、 快速检测的实际问题，本实用新型专利提供一种"光电双寻址多通道生化分析仪"，满足光 电化学型传感器对激发光源、电化学测试的双重要求；同时，综合利用光源寻址和多通道并 行数据采集技术，同时实现对阵列式传感器芯片中敏感点的寻址需求，与实际应用对低成 本、高通量和快速检测要求。
[0021] 本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案为：
[0022] 光电双寻址多通道生化分析仪，包括主体框架和置于主体框架内的光源控制器、 点光源、光学系统、多个测试芯片单元、圆形水平转盘、中心转轴和中央控制器；
[0023] 其中，所述圆形水平转盘水平的置于中心转轴顶部并与其同轴心，所述圆形水平 转盘能绕所述中心转轴的轴心转动；
[0024] 所述多个测试芯片单元以中心转轴的轴心为圆心均匀分布于圆形水平转盘的盘 面上；
[0025] 所述光源控制器、点光源和光学系统沿水平方向依次排布，所述光源控制器控制 点光源发光，所述光学系统位于所述圆形水平转盘的下方，其接收点光源的发散光并将其 转换为平行光，并能将平行光垂直照射于所述圆形水平转盘上的测试芯片单元；
[0026] 所述中央控制器分别电连接所述光源控制器和每个测试芯片单元。
[0027] 进一步，每个所述测试芯片单元包括光电化学型传感芯片，在其上部设有储液池， 所述储液池内装载待测溶液，参比电极、对电极均浸入待测溶液中，并与所述光电化学型传 感芯片构成三电极电化学测试系统，并分别通过参比电极接口、对电极接口、敏感点电极接 口，经由芯片引线电缆与中央控制器电连接。
[0028] 进一步，所述中心转轴为管状，管芯内容纳芯片引线电缆和转盘驱动器；所述中央 控制器通过所述芯片引线电缆与各个所述测试芯片单元电连接。
[0029] 进一步，所述圆形水平转盘为透明材质。所述光学系统发出的平行光能透过圆形 水平转盘照射于测试芯片单元上。也可以是所述圆形水平转盘开有用于对应容纳各个测试 芯片单元的开口，所述光学系统发出的平行光能穿过开口照射于测试芯片单元上。
[0030] 进一步，所述中央控制器置于主体框架内的上部。
[0031] 本实用新型的有益效果有三点：
[0032] 1)采用均匀寻址光束，这一点有别于现有的光源阵列的寻址方