CN108548857A - 一种生物电极板及生物电子检测装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种生物电极板及生物电子检测装置。该生物电极板包括：生物电极基板、固定在生物电极基板正面的生物电极、位于生物电极基板反面的电极接点；电极接点的数量与生物电极的数量相同；每个电极接点与对应的生物电极的位置相对应；每个生物电极均与对应的电极接点通过穿透生物电极基板的导电材料连接。本发明公开的生物电极板，能够增强接口适配性。

Description

一种生物电极板及生物电子检测装置

技术领域

本发明涉及生物传感器领域，特别是涉及一种生物电极板及生物电子检测装置。

背景技术

生物传感器(biosensor)是利用生物敏感材料作识别元件与适当的理化换能器组成的一种生物电子分析器件和检测装置，其核心部件是生物电极，包括酶电极、免疫电极、核酸电极、细胞电极、组织电极等，广泛应用于医学检测、家庭护理、食品安全、工业过程、农业应用、环境污染控制、军事生化防护等领域。

目前，生物传感器已发展到以直接生物电极为主的第三代分析技术阶段，特点是生物敏感元件与电极之间是直接电子传递过程，更接近生物体化学反应***的原始模型。直接生物传感器的研究和应用不仅可以获得生化反应的动力学和力学过程的重要应用参数，而且对于人们了解生命分子机器的结构及各种理化性质，探索酶、抗原抗体、核酸适体等生物分子在生命体中的生理作用和作用机制都具有重要的意义。

图1为现有技术中的直接生物传感器的结构图。参见图1，该直接生物传感器包括位于电极载体上表面的生物电极槽、电极导线槽、位于生物电极槽上的生物电极和位于电极导线槽上的电极导线，每个所述电极导线槽的一端分别连接至一个生物电极槽，另一端均延伸至电极载体边缘，每个电极导线均连接到位于电极载体外侧的电极接点，每个生物电极槽内设置一个生物电极，连接至对应的电极导线。生物电极包括辅助电极、工作电极和参比电极。测定时将被测样品滴加在生物电极表面，电极接点***生物反应检测仪器的接口，该生物传感器只能实现一次性插接，接口适配性差。

发明内容

本发明的目的是提供一种生物电极板及生物电子检测装置，提高接口适配性。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种生物电极板，包括：生物电极基板、固定在所述生物电极基板正面的生物电极、位于所述生物电极基板反面的电极接点；所述电极接点的数量与所述生物电极的数量相同；每个所述电极接点与对应的生物电极的位置相对应；每个所述生物电极均与对应的电极接点通过穿透所述生物电极基板的导电材料连接。

可选的，所述生物电极和所述电极接点的数量均为三个；三个所述生物电极分别为辅助电极、工作电极和参比电极。

可选的，三个所述电极接点等间距排列成一排；位于中间的所述电极接点与所述工作电极连接，位于两端的两个电极接点分别与所述辅助电极和所述参比电极连接。

可选的，所述工作电极的形状为圆形，位于所述生物电极基板的中央；所述辅助电极和所述参比电极均为位于所述工作电极***且以所述工作电极的圆心为圆心的弧形。

可选的，所述生物电极基板的材料为聚四氟乙烯、陶瓷或玻璃。

可选的，所述导电材料为金、铂金、银、铜、碳纳米管或石墨烯。

本发明还公开了一种生物电子检测装置，包括上述的生物电极板，还包括反应池、搅拌器和电极棒；所述反应池为圆柱形腔体；所述反应池侧壁上设置有与所述生物电极板的电极接点相对应的电极接口；所述生物电极板贴在所述反应池侧壁上且所述生物电极板的各个电极接点分别对应在各个电极接口，所述电极棒的一端设置有与各个电极接口相对应的电极接头，各个所述电极接头通过所述电极接口连接到对应的电极接点上，各个所述电极接头与所述电极棒内部的导线连接，所述导线连接到生物反应分析仪器上；

所述搅拌器设置在所述反应池底部；

在所述反应池底部还设置有液体进入管道，在所述反应池顶部设置有液体出口管道和进样孔。

本发明还公开一种生物电极阵列，包括多个上述的生物电极板，多个所述生物电极板等间距排列成多行多列。

根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：本发明公开的生物电极板、生物电子检测装置及生物电极阵列，将生物电极和电极接点分布在生物电极基板两面，从而能够使电极更加方便地与生物反应分析仪器插接，提高了接口适配性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为现有技术中的直接生物传感器的结构图；

图2为本发明生物电极板实施例的正面结构图；

图3为本发明生物电极板实施例的反面结构图；

图4为本发明生物电子检测装置实施例的装置结构图；

图5为本发明生物电力检测装置实施例中生物电极板与电极棒连接示意图；

图6为本发明由12个生物电极板组成的生物电极阵列实施例的结构图；

图7为本发明由48个生物电极板组成的生物电极阵列实施例的结构图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

图1为现有技术中的直接生物传感器的结构图。该直接生物传感器存在只能实现一次性插接，接口适配性差的问题。经过研究发现，造成该问题的原因在于该生物传感器是单面生物传感器，即将生物电极和电极接点均设置在基板的同一面。因此本发明通过改变现有技术中的这一设计从而提供一种提高接口适配性的生物电极板及生物电子检测装置。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

图2为本发明生物电极板实施例的正面结构图。

图3为本发明生物电极板实施例的反面结构图。

参见图2和图3，该生物电极板，包括：生物电极基板1、固定在所述生物电极基板正面的生物电极2、位于所述生物电极基板反面的电极接点3；所述电极接点3的数量与所述生物电极2的数量相同；每个所述电极接点3与对应的生物电极2的位置相对应；每个所述生物电极2均与对应的电极接点通过穿透所述生物电极基板1的导电材料连接。

所述生物电极2和所述电极接点3的数量均为三个；三个所述生物电极2分别为辅助电极201、工作电极202和参比电极203。

三个所述电极接点3等间距排列成一排；位于中间的所述电极接点3与所述工作电极202连接，位于两端的两个电极接点3分别与所述辅助电极201和所述参比电极203连接。

所述工作电极202的形状为圆形，位于所述生物电极基板1的中央；所述辅助电极201和所述参比电极203均为位于所述工作电极202***且以所述工作电极202的圆心为圆心的弧形。所述辅助电极201所对应的圆心角大于180度，所述参比电极203所对应的圆心角小于90度。

所述生物电极基板1的材料为聚四氟乙烯、陶瓷或玻璃。所述生物电极板的形状为圆形或方形。

所述导电材料为金、铂金、银、铜、碳纳米管或石墨烯。

所述生物电极2为霉、抗原抗体或核酸等生物材料。

本发明的生物电极板的制作方法如下：

(1)制作生物电极基板。以聚四氟乙烯(PTFE)、陶瓷、玻璃等耐水、耐腐蚀绝缘材料为基板材料，采用3D打印技术制作具有一定形状、尺寸和按电极线路接点分布的元件孔。元件孔采用导电材料填充。

(2)制作基础电极：在电极电路板正面元件孔部位，采用印刷、溅镀、化镀等方法，将Au、Pt、Ag、Cu、碳纳米管、石墨烯等电极材料印制在电路板上，形成基础电极。

(3)生物敏感元件固定化：采用共价、交联、吸附、自组装、纳米材料修饰方法等在电极板正面的电极上固定化生物分子，形成生物电极。

本发明是一种双面立体式生物电极板(Double-Side Printed Plate)，即电极板一面是生物(酶、抗原抗体、核酸等)电极、另一面是信号电路接口，即电极接点，两面之间有导电材料连接。该类型电极可方便地与生物反应分析仪器连接、接插或“焊接”，形成一种适配性强的生物分子电子器件。该生物电极板代表了现代生物微电子学的发展方向，对利用直接生物电极构建高精度生物传感分析***，在生物传感器分析仪器、生物传感阵列、生物传感芯片、生物集成电路、生命器官模型等智能生命体系等领域具有广阔的应用前景。

图4为本发明生物电子检测装置实施例的装置结构图。

图5为本发明生物电力检测装置实施例中生物电极板与电极棒连接示意图。

参见图4和图5，该生物电子检测装置，包括上述的生物电极板，还包括反应池4、搅拌器5和电极棒6；所述反应池4为圆柱形腔体；所述反应池4侧壁上设置有与所述生物电极板的电极接点相对应的电极接口；所述生物电极板贴在所述反应池4侧壁上且所述生物电极板的各个电极接点分别对应在各个电极接口，所述电极棒6的一端设置有与各个电极接口相对应的电极接头，各个所述电极接头通过所述电极接口连接到对应的电极接点上，各个所述电极接头与所述电极棒6内部的导线10连接，所述导线10连接到生物反应分析仪器上；

所述搅拌器5设置在所述反应池4底部；

在所述反应池4底部还设置有液体进入管道7，在所述反应池4顶部设置有液体出口管道8和进样孔9。

所述电极棒6为圆柱形绝缘材料支撑棒。

该生物电子检测装置配套有以下试剂：

标准液、缓冲液、清洗液；

还配套有以下部件：

试剂瓶、废液瓶、样品和标准液进样器；

所述生物反应分析仪器具有电源、电路、面板、机壳、液体泵，并具有搅拌控制、数据处理、结果显示打印等功能。

图6为本发明由12个生物电极板组成的生物电极阵列实施例的结构图。

图7为本发明由48个生物电极板组成的生物电极阵列实施例的结构图。

参见图6和图7，根据与生物反应分析仪器对接的要求，可以将多个生物电极板按一定顺序排列，制备多电极生物传感器阵列检测装置。比如12个生物电极板按照2*6的顺序排列成12个生物电极板组成的生物电极阵列，48个生物电极板按照4*8的顺序排列成48个生物电极板组成的生物电极阵列。

12、24、48、96孔板常用于细胞培养、酶标分析、生物芯片等多种生物分析。本发明的生物电极板能够组合成生物电极阵列，实现对多孔板生物反应池的对接和检测。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (8)

1.一种生物电极板，其特征在于，包括：生物电极基板、固定在所述生物电极基板正面的生物电极、位于所述生物电极基板反面的电极接点；所述电极接点的数量与所述生物电极的数量相同；每个所述电极接点与对应的生物电极的位置相对应；每个所述生物电极均与对应的电极接点通过穿透所述生物电极基板的导电材料连接。

2.根据权利要求1所述的生物电极板，其特征在于，所述生物电极和所述电极接点的数量均为三个；三个所述生物电极分别为辅助电极、工作电极和参比电极。

3.根据权利要求2所述的生物电极板，其特征在于，三个所述电极接点等间距排列成一排；位于中间的所述电极接点与所述工作电极连接，位于两端的两个电极接点分别与所述辅助电极和所述参比电极连接。

4.根据权利要求3所述的生物电极板，其特征在于，所述工作电极的形状为圆形，位于所述生物电极基板的中央；所述辅助电极和所述参比电极均为位于所述工作电极***且以所述工作电极的圆心为圆心的弧形。

5.根据权利要求1所述的生物电极板，其特征在于，所述生物电极基板的材料为聚四氟乙烯、陶瓷或玻璃。

6.根据权利要求1所述的生物电极板，其特征在于，所述导电材料为金、铂金、银、铜、碳纳米管或石墨烯。

7.一种生物电子检测装置，其特征在于，包括如权利要求1～6中任意一项所述的生物电极板，还包括反应池、搅拌器和电极棒；所述反应池为圆柱形腔体；所述反应池侧壁上设置有与所述生物电极板的电极接点相对应的电极接口；所述生物电极板贴在所述反应池侧壁上且所述生物电极板的各个电极接点分别对应在各个电极接口，所述电极棒的一端设置有与各个电极接口相对应的电极接头，各个所述电极接头通过所述电极接口连接到对应的电极接点上，各个所述电极接头与所述电极棒内部的导线连接，所述导线连接到生物反应分析仪器上；

所述搅拌器设置在所述反应池底部；

在所述反应池底部还设置有液体进入管道，在所述反应池顶部设置有液体出口管道和进样孔。

8.一种生物电极阵列，包括多个如权利要求1～6中任意一项所述的生物电极板，多个所述生物电极板等间距排列成多行多列。