专利名称：原位电化学发光检测方法及其装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及电化学发光检测技术，更详细地是一种原位地、实时地利用电化学发光方法来检测药物等的方法。
本发明还涉及该方法使用的装置。
背景技术：
近年来，对电化学发光检测方法的研究和应用受到越来越多的关注。国外有几个课题组在从事这种方法的开发和应用，并且设计了一套完整的设备装置。他们用这种方法检测了癌胚抗原、甲胎蛋白等生物大分子；检测了大肠杆菌o157、葡萄球菌肠毒素B等微生物，用于食品及环境监测；还检测了一些生物小分子，如地高辛、可待因等，用于药物剂量标准检测。
对于检测癌胚抗原、甲胎蛋白等生物大分子和大肠杆菌o157、葡萄球菌肠毒素B等，首先要把三联吡啶钌([Ru(bpy)3]2+)连接到这些物质的抗体上，通过抗体去捕捉这些物质(抗原)。其发光原理是在三联吡啶钌([Ru(bpy)3]2+)与三丙胺(TPA)的发光体系中，[Ru(bpy)3]2+和TPA在阳极(工作电极)表面可同时各失去一个电子，使[Ru(bpy)3]2+被氧化成三价，后者是一种强氧化剂；另一方面，TPA被氧化成TPA+·，后者很不稳定，可自发失去一个质子(H+)，形成自由基TPA·，这是一种很强的还原剂，可将一个电子给三价的[Ru(bpy)3]3+，使其形成激发态的[Ru(bpy)3]2+*。激发态的[Ru(bpy)3]2+*通过荧光机制衰减，发射出一个波长620nm的光子，重新生成基态的[Ru(bpy)3]2+。该过程在电极上周而复始地进行，产生许多光子。对于检测地高辛、可待因等生物小分子，这些还原性的小分子本身就可以和氧化性很强的三价的三联吡啶钌发生氧化还原反应，这样通过发光的强度就可以计算还原物的量，即所要检测的物质的量。
光学信号的检测是这种检测方法及其应用的关键。但是，目前一般都是用普通的光电倍增管作为光子探测器，直接探测发光，这使得探测的极限只能达到毫摩尔或微摩尔。而且，目前的研究都不能做到原位检测，例如检测某种药品中主要成分的含量达不达标或某处水源中的大肠杆菌含量是否超标，必须先上生产线上或水源中取样，然后再拿回来检测，这样也不能进行实时的检测。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术存在的缺点，提出一种原位电化学发光检测方法，原位地、实时地利用电化学发光对药物等进行检测，用一种针管定向注射方法吸取并注射样品进入样品池，然后用光纤导光并用超高灵敏度的单光子计数模块进行探测。
本发明的另一目的在于提供一种实现上述方法的装置。
本发明的原位电化学发光检测方法包括如下步骤1、抽取等体积的待测样品和三联吡啶钌复合物或孵育好的溶液；2、抽取的样品注入装有工作电极、对电极和参比电极的样品池；3、在样品池的工作电极与参比电极间加上给定电压，使三联吡啶钌复合物反应并产生光子，利用光纤收集光子并进行传导，单光子计数模块进行光学探测，并把光信号转换为电信号；4、电信号再通过模数转换为数字信号；5、处理数字信号获得发光强度计数曲线，计算样品中所测物质的含量。
在第1步中，可以用电机控制双针管同时抽取样品和三联吡啶钌复合物或孵育好的溶液。
在第3步中，可以用恒电位仪在样品池的工作电极与参比电极间加上给定电压。
第1步中，双针管的两个推进器同时由一个手柄控制，采用最大体积为1毫升的针管。对于检测还原性的药物，三联吡啶钌复合物采用六水合二氯三联吡啶钌；对于检测生物大分子，三联吡啶钌复合物采用活化的三联吡啶钌，例如三联吡啶钌N-羟基琥珀酰亚胺酯等。
第2步中，双针管同时定向注射所抽取的样品进入样品池可以通过多个定向阀来实现，其注射速度为2毫升每分钟。
第3步中，工作电极呈多孔状，工作电极与参比电极间加上的给定电压设为1.25伏，光纤可采用通光截面为5毫米的光纤束，单光子计数模块采用PerkinElmer公司的通道式光子放大器CPM-962。
第4步中，模数转换可以用通用的模数转换器实现，例如Advantech公司的采集卡。
第5步中，数字信号处理用通用的软件结合计算机实现，如NationalInstruments公司开发的Labview软件实现。
电机控制的双针管、聚四氟乙烯管道、盛装三联吡啶钌复合物的容器、样品池、光纤、单光子计数模块、数模转换器、计算机和恒电位仪组成。电机控制的双针管、聚四氟乙烯管道、盛装三联吡啶钌复合物的容器、样品池、光纤、单光子计数模块通过管道连接；单光子计数模块、数模转换器、计算机依次电气连接；样品池中有工作电极、对电极和参比电极，都与恒电位仪通过电连接。
本发明和现有技术相比，具有如下优点1、由于本发明采用一种电机控制的双针管和定向阀实现定向吸取并注射样品进入样品池，能够准确的控制样品的采集并注入样品池，使这种利用电化学发光检测的方法能够做到原位、实时的检测；2、由于本发明采用多孔状的工作电极，并用光纤导光和超高灵敏度的单光子计数模进行探测，可显著的提高信噪比和灵敏度；3、由于本发明装置结构简单，所以组装容易，操作方便。
图1为本发明的原位电化学发光检测仪结构示意图；图2是用图1装置检测一种镇静剂氯丙嗪(CPZ)含量的电化学发光强度图；下面结合附图对本发明作进一步叙述。
具体实施例方式
以下是本发明的一个具体实施方式
，本发明并不仅限于此例。
如图1所示，本发明装置主要由电机控制的双针管1、聚四氟乙烯管道2、盛装三联吡啶钌复合物的容器3、样品池4、光纤5、单光子计数模块6、数模转换器7、计算机8和恒电位仪9组成。工作电极、对电极和参比电极置于样品池4内，通过导线连接恒电位仪9。样品池4上放置光纤5，光纤5连接单光子计数模块7再与电脑8连接。
选用各构件组成本装置，其中由电机控制的双针管1从医疗器械中选购；聚四氟乙烯管道2选用内径为2毫米的；盛装三联吡啶钌复合物的容器3有一个注射器用的注射口，从注射口中注入所需的三联吡啶钌复合物或孵育好的溶液；样品池4按设计由上海雷磁仪器厂加工，工作电极为5×5毫米的多孔薄片电极，对电极为环绕工作电极的铂丝电极，参比电极为银丝电极；光纤5由南京春辉科技公司制作，采用单光纤直径为35-40微米，通光截面为5毫米的光纤束；单光子计数模块6采用德国PerkinElmer公司的通道式光子放大器CPM-962型；数模转换器7选用Advantech公司的PCL-836采集卡；恒电位仪9选用福建三明公司的HDV-7C晶体管恒电位仪。
将上述装置应用于对一种镇静剂氯丙嗪(CPZ)含量的检测，氯丙嗪购于美国Aldrich公司，将其用磷酸缓冲盐溶液稀释到不同的浓度梯度，并模拟药品生产线上的方式流动，容器3中注入六水合二氯三联吡啶钌，用双针管1同时抽取1毫升的待测样品和六水合二氯三联吡啶钌，然后以2毫升每分钟的速度注入样品池4，通过恒电位仪9给工作电极与参比电极之间加上1.25伏电压，同时电脑8控制单光子计数模块6进行采集，数模转换器7对电信号进行模数转换为数字信号后将其输入计算机，在计算机中利用National Instruments公司开发的Labview软件进行发光强度的积分记录得到如图2所示的曲线。由图可见，本发明方法可以原位的、实时的利用电化学发光方法来检测药物，检测灵敏度可达到1nmol/L，信噪比非常好。
权利要求
1.一种原位电化学发光检测方法，其特征在于包括如下步骤(1)、抽取等体积的待测样品和三联吡啶钌复合物或孵育好的溶液；(2)、抽取的样品注入装有工作电极、对电极和参比电极的样品池；(3)、在样品池的工作电极与参比电极间加上给定电压，使三联吡啶钌复合物反应并产生光子，利用光纤收集光子并进行传导，单光子计数模块进行光学探测，并把光信号转换为电信号；(4)、电信号再通过模数转换为数字信号；(5)、处理数字信号获得发光强度计数曲线，计算样品中所测物质的含量。
2.根据权利要求1所述的原位电化学发光检测方法，其特征在于在第(1)步中，用电机控制双针管同时抽取样品和三联吡啶钌复合物或孵育好的溶液。
3.根据权利要求2所述的原位电化学发光检测方法，其特征在于在第(1)步中，双针管的两个推进器同时由一个手柄控制，采用最大体积为1毫升的针管。
4.根据权利要求2所述的原位电化学发光检测方法，其特征在于第(2)步中，双针管同时定向注射所抽取的样品进入样品池通过多个定向阀来实现，其注射速度为2毫升每分钟。
5.根据权利要求1或2所述的原位电化学发光检测方法，其特征在于在第(3)步中，用恒电位仪在样品池的工作电极与参比电极间加上给定电压。
6.根据权利要求1或2所述的原位电化学发光检测方法，其特征在于在第(1)步中，三联吡啶钌复合物采用六水合二氯三联吡啶钌。
7.根据权利要求1或2所述的原位电化学发光检测方法，其特征在于在第(1)步中，三联吡啶钌复合物采用三联吡啶钌N-羟基琥珀酰亚胺酯。
8.权利要求1所述的原位电化学发光检测装置，其特征在于由电机控制的双针管、聚四氟乙烯管道、盛装三联吡啶钌复合物的容器、样品池、光纤、单光子计数模块、数模转换器、计算机和恒电位仪组成；电机控制的双针管、聚四氟乙烯管道、盛装三联吡啶钌复合物的容器、样品池、光纤、单光子计数模块通过管道连接；单光子计数模块、数模转换器、计算机依次电气连接；样品池中有工作电极、对电极和参比电极，都与恒电位仪通过电连接。
9.根据权利要求8所述的原位电化学发光检测装置，其特征在于工作电极呈多孔状，光纤采用通光截面为5毫米的光纤束。
全文摘要
一种原位的、实时的利用电化学发光的检测方法，采用针管定向注射方法吸取并注射样品进入样品池，能够准确的控制样品的采集并注入样品池，使这种利用电化学发光检测的方法能够做到原位检测；本发明采用多孔状的工作电极，并用光纤导光和超高灵敏度的单光子计数模进行探测，可显著的提高信噪比和灵敏度；本发明装置主要由电机控制的双针管、聚四氟乙烯管道、盛装三联吡啶钌复合物的容器、样品池、光纤、单光子计数模块、数模转换器、计算机和恒电位仪组成。
文档编号G01N21/62GK1392411SQ02134519
公开日2003年1月22日 申请日期2002年8月6日 优先权日2002年8月6日
发明者邢达, 阎贵虹 申请人:华南师范大学