一种电化学发光光谱检测装置及方法

本发明涉及电化学发光，特别是涉及一种电化学发光光谱检测装置及方法。

背景技术：

1、本部分的陈述仅仅是提供了与本发明相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。

2、电化学发光或电致化学发光(ecl)在临床诊断、生物医学、环境监测和化学分析等领域都有重要应用。通常，电化学发光信号是通过基于光电倍增管(pmt)的发光检测器进行发光强度检测，不能进行光谱分析；而对电化学发光光谱的检测和分析有助于电化学发光机理的研究，并且可用于多参数分析以及比率法电化学发光传感器的设计和应用。

3、由于电化学发光强度通常较低，并且其随电化学反应过程而发生变化，导致无法用传统的波长扫描方法对电化学发光光谱进行测定。一种常用的方法是使用单色仪和电荷耦合器件(ccd)来实现电化学发光光谱测定，但ccd的检测灵敏度较低，需要较长的曝光时间，尤其对于电化学发光强度较弱的体系，所得到的光谱噪声较大，而且此类电化学发光光谱仪价格昂贵，需要高性能的单色仪和ccd设备。

4、目前为止，使用最广泛也最有效的电化学发光光谱检测方法是通过使用一组不同波长的带通滤波器来调制电化学发光强度，通过重复电化学发光实验来测量每个波段的电化学发光信号；但是，尽管这种方法检测灵敏度高，但时间效率较低，需要耗费大量的实验时间。

技术实现思路

1、为了解决上述问题，本发明提出了一种电化学发光光谱检测装置及方法，在不改变原有光强检测设备硬件的条件下实现电化学发光光谱的检测，光谱检测快速便捷，无需中途手动更换滤波片，填补了低成本快速光谱测量领域存在的实验仪器的空白。

2、为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

3、第一方面，本发明提供一种电化学发光光谱检测装置，包括：自动换片装置、驱动器、发光检测器和处理器；

4、所述自动换片装置包括壳体以及设于壳体内的电化学反应池、转盘和驱动转盘转动的电机；所述电化学反应池用于电化学发光试剂发生反应而产生电化学发光信号，所述转盘上设有用于对经过的电化学发光信号进行滤波的滤波片；

5、所述驱动器用于控制电机动作，以根据电化学发光信号的激发频率驱动转盘的转动；

6、所述发光检测器用于采集经滤波片滤波的电化学发光信号并发送至处理器；

7、所述处理器被配置为根据电化学发光信号经过每个滤波片的电化学发光强度和对应的滤波片波长，得到电化学发光光谱图。

8、作为可选择的实施方式，在所述电化学反应池中按次序放入对电极、工作电极和参比电极，将电化学发光试剂泵入电化学反应池中，设定激发电位和持续时间，以在电化学反应池中激发产生电化学发光信号。

9、作为可选择的实施方式，所述壳体上设有用于放置电化学反应池的第一卡槽，电化学反应池卡接在壳体上，且工作电极中心与滤波片中心在垂直方向上对齐。

10、作为可选择的实施方式，所述转盘上设有若干个用于放置滤波片的第二卡槽，若干个滤波片根据透过波长的大小按顺序依次放置在第二卡槽中。

11、作为可选择的实施方式，所述转盘上以相邻的至少两个滤波片为一组，相邻的两组之间留有一个空白卡槽作为空白对照。

12、作为可选择的实施方式，所述处理器还被配置为：根据电化学发光信号的激发时长和激发周期确定转盘的转动周期，通过驱动器控制电机动作，使得在激发产生电化学发光信号时，转盘不转动，转盘上的滤波片对电化学发光信号进行滤波，当不激发产生电化学发光信号时，转盘转向下一个透过波长的滤波片。

13、作为可选择的实施方式，所述处理器还被配置为：电化学反应池中的电化学发光试剂连续泵入时，获取转盘转动一周得到的电化学发光强度随时间变化的图谱，提取经过每个滤波片时的电化学发光强度峰值或平均值，结合对应的滤波片波长，得到电化学发光光谱图。

14、作为可选择的实施方式，所述处理器还被配置为：电化学反应池中的电化学发光试剂泵入后静止，即在静态体系下时，获取转盘转动一周得到的电化学发光强度随时间变化的图谱，并进行多项式拟合；根据初始电化学发光强度和拟合的电化学发光强度得到衰减函数，根据衰减函数对拟合的电化学发光强度进行归一化处理，得到最终的电化学发光强度，再结合对应的滤波片波长，得到电化学发光光谱图。

15、作为可选择的实施方式，根据初始电化学发光强度i0除以拟合的电化学发光强度if(t)得到衰减函数k(t)，通过if(t)/k(t)进行归一化处理，得到最终的电化学发光强度i(t)；提取经过每个滤波片时的电化学发光强度平均值，将该平均值除以对应的滤波片波长作为该波段的光强值，由此得到电化学发光光谱图。

16、第二方面，本发明提供一种电化学发光光谱检测方法，采用第一方面所述的电化学发光光谱检测装置，包括：

17、将对电极、工作电极和参比电极按次序放入电化学反应池中；

18、将若干个滤波片根据中心透过波长的大小按顺序依次放置在转盘的第二卡槽中，且以相邻的至少两个滤波片为一组，相邻的两组之间留有一个空白卡槽作为空白对照；

19、将电化学发光溶液泵入电化学反应池中，设定激发电位和持续时间，在电化学反应池中激发产生电化学发光信号，根据电化学发光信号的激发频率驱动转盘的转动，使得在激发产生电化学发光信号时，由滤波片对经过的电化学发光信号进行滤波，由发光检测器采集经滤波片滤波的电化学发光信号发送给处理器，由处理器根据电化学发光信号经过每个滤波片的电化学发光强度和对应的滤波片波长，得到电化学发光光谱图。

20、与现有技术相比，本发明的有益效果为：

21、本发明提出一种电化学发光光谱检测装置，填补了低成本快速光谱测量领域存在的实验仪器的空白，与基于光电倍增管的电化学发光强度检测仪相配合使用，在不改变原有光强检测设备硬件的条件下实现电化学发光光谱的检测，具有可行性、准确性、便捷性和可重复性的优势。

22、本发明提出一种电化学发光光谱检测装置，通过在转盘上设置若干个滤波片，根据电化学发光信号的激发频率驱动转盘的转动，使得在激发产生电化学发光信号时，由滤波片对经过的电化学发光信号进行滤波，然后由发光检测器采集经滤波片滤波的电化学发光信号，光谱检测快速便捷，无需中途手动更换滤波片。

23、本发明提出一种电化学发光光谱检测装置，在转盘上留有空白卡槽作为发光强度的空白对照组，有助于对发光不稳定的电化学反应系统进行发光强度校正。

24、本发明提出了一种电化学发光光谱检测装置及方法，通过对电化学发光强度随时间变化的曲线进行校正优化，实现对电化学发光光谱的修正，克服电化学发光信号随时间或电位变化的不稳定性对光谱测量的影响。

25、本发明附加方面的优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

技术特征：

1.一种电化学发光光谱检测装置，其特征在于，包括：自动换片装置、驱动器、发光检测器和处理器；

2.如权利要求1所述的一种电化学发光光谱检测装置，其特征在于，在所述电化学反应池中按次序放入对电极、工作电极和参比电极，将电化学发光试剂泵入电化学反应池中，设定激发电位和持续时间，以在电化学反应池中激发产生电化学发光信号。

3.如权利要求2所述的一种电化学发光光谱检测装置，其特征在于，所述壳体上设有用于放置电化学反应池的第一卡槽，电化学反应池卡接在壳体上，且工作电极中心与滤波片中心在垂直方向上对齐。

4.如权利要求1所述的一种电化学发光光谱检测装置，其特征在于，所述转盘上设有若干个用于放置滤波片的第二卡槽，若干个滤波片根据透过波长的大小按顺序依次放置在第二卡槽中。

5.如权利要求4所述的一种电化学发光光谱检测装置，其特征在于，所述转盘上以相邻的至少两个滤波片为一组，相邻的两组之间留有一个空白卡槽作为空白对照。

6.如权利要求1所述的一种电化学发光光谱检测装置，其特征在于，所述处理器还被配置为：根据电化学发光信号的激发时长和激发周期确定转盘的转动周期，通过驱动器控制电机动作，使得在激发产生电化学发光信号时，转盘不转动，转盘上的滤波片对电化学发光信号进行滤波，当不激发产生电化学发光信号时，转盘转向下一个透过波长的滤波片。

7.如权利要求1所述的一种电化学发光光谱检测装置，其特征在于，所述处理器还被配置为：电化学反应池中的电化学发光试剂连续泵入时，获取转盘转动一周得到的电化学发光强度随时间变化的图谱，提取经过每个滤波片时的电化学发光强度峰值或平均值，结合对应的滤波片波长，得到电化学发光光谱图。

8.如权利要求1所述的一种电化学发光光谱检测装置，其特征在于，所述处理器还被配置为：电化学反应池中的电化学发光试剂泵入后静止，即在静态体系下时，获取转盘转动一周得到的电化学发光强度随时间变化的图谱，并进行多项式拟合；根据初始电化学发光强度和拟合的电化学发光强度得到衰减函数，根据衰减函数对拟合的电化学发光强度进行归一化处理，得到最终的电化学发光强度，再结合对应的滤波片波长，得到电化学发光光谱图。

9.如权利要求8所述的一种电化学发光光谱检测装置，其特征在于，根据初始电化学发光强度i0除以拟合的电化学发光强度if(t)得到衰减函数k(t)，通过if(t)/k(t)进行归一化处理，得到最终的电化学发光强度i(t)；提取经过每个滤波片时的电化学发光强度平均值，将该平均值除以对应的滤波片波长作为该波段的光强值，由此得到电化学发光光谱图。

10.一种电化学发光光谱检测方法，其特征在于，采用权利要求1-9任一项所述的电化学发光光谱检测装置，包括：

技术总结
本发明公开一种电化学发光光谱检测装置及方法，包括：设于壳体内的电化学反应池、转盘和驱动转盘转动的电机；电化学反应池用于电化学发光试剂发生反应而产生电化学发光信号，转盘上设有用于对经过的电化学发光信号进行滤波的滤波片；驱动器用于控制电机动作，以根据电化学发光信号的激发频率驱动转盘的转动；发光检测器用于采集经滤波片滤波的电化学发光信号并发送至处理器；处理器被配置为根据电化学发光信号经过每个滤波片的电化学发光强度和对应的滤波片波长，得到电化学发光光谱图。在不改变原有光强检测设备硬件的条件下实现电化学发光光谱的检测，光谱检测快速便捷，无需中途手动更换滤波片，可以实现低成本快速地电化学发光光谱测量。

技术研发人员：高文跃,张怡菲,高德辛,吴锜
受保护的技术使用者：山东大学
技术研发日：
技术公布日：2024/3/24