CN113433116A - 一种不锈钢超声片化学发光溶液检测装置及其使用方法 - Google Patents

一种不锈钢超声片化学发光溶液检测装置及其使用方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种化学发光溶液检测装置，包括无孔的不锈钢雾化片以及设置在所述无孔的不锈钢雾化片背面的化学发光溶液储液槽。本发明在微孔不锈钢雾化片的压电超声换能器的基础上，通过使用无孔的不锈钢片代替多孔的微孔不锈钢片，加上化学发光溶液后产生超声化学发光。本发明可以避免化学发光溶液通过微孔漏液，有效抑制了化学发光溶液的雾化，不利于化学发光检测的缺陷，从而可以实现较长时间超声化学发光检测。同时该超声装置可以显著增强发光，使那些在没有超声下，不产生化学发光或产生化学发光很弱的溶液产生较强的光，从而可以通过人眼、智能手机或相关仪器观察到。该化学发光溶液检测装置制造成本低，驱动电压低，体积小，使用方便。

Description

一种不锈钢超声片化学发光溶液检测装置及其使用方法
技术领域
本发明属于化学发光溶液检测技术领域，涉及一种化学发光溶液检测装置及其使用方法，尤其涉及一种不锈钢超声片化学发光溶液检测装置及其使用方法。
背景技术
超声化学发光(SCL)是指空化气泡产生的声溶产物发生化学反应而产生的光发射。与化学发光(CL)和电化学发光(ECL)相比，超声化学发光具有一些独特的优点。在典型的超声化学发光***中，可以通过超声原位生成活性氧，无需添加其他的辅助试剂。因此，超声化学发光受到越来越多的关注。
到目前为止，有些种类型的超声设备已经被用于超声化学发光研究。一种是带有钛探针的喇叭式压电超声换能器。一种是由函数发生器和功放驱动的兰氏型超声换能器。但是这两种装置都昂贵、体积大、能耗高，极大地限制了它们在超声化学发光中的广泛应用。
因而，如何找到一种更为适宜的超声化学发光装置用于化学发光溶液检测等方面，解决现有装置存在的上述缺陷，更加便于应用和推广，已成为本领域诸多研究人员广为关注的焦点之一。
发明内容
有鉴于此，本发明要解决的技术问题在于提供一种化学发光溶液检测装置及其使用方法，特别是一种不锈钢超声片化学发光溶液检测装置。本发明提供的化学发光溶液检测装置，造价便宜、驱动电压低、体积很小、易于控制以及使用十分方便，可以实现较长时间的超声化学发光检测，有利于实现工业化规模生产和应用。
本发明提供了一种化学发光溶液检测装置，包括无孔的不锈钢雾化片以及设置在所述无孔的不锈钢雾化片背面的化学发光溶液储液槽。
优选的，所述无孔的不锈钢雾化片为改进的微孔不锈钢雾化片；
所述改进具体包括，将不锈钢雾化片中的微孔不锈钢片替换为无孔的不锈钢片。
优选的，所述不锈钢雾化片包括超声雾化片；
所述不锈钢雾化片包括加湿器用微孔不锈钢雾化片；
所述加湿器包括家用加湿器或小型加湿器。
优选的，所述无孔的不锈钢雾化片的直径为10～50mm；
所述无孔的不锈钢雾化片的正面为设置有压电陶瓷圈的一面；
所述化学发光溶液储液槽具体是由无孔的不锈钢雾化片的背面板，以及复合在背面板上的环形绝缘装置，形成可以储液的储液槽。
优选的，所述环形绝缘装置的高度为0.2～0.7mm；
所述储液槽的直径为无孔的不锈钢雾化片直径的50％～70％；
所述环形绝缘装置的材质包括树脂、泡棉、塑料、橡胶和陶瓷中的一种或多种。
优选的，所述化学发光溶液检测装置还包括所述电力供应装置；
所述电力供应装置与无孔的不锈钢雾化片通过导线相连接；
所述电力供应装置的输出电压为5V；
所述电力供应装置的输出电流为300mA。
本发明提供了一种化学发光溶液检测装置的使用方法，包括以下步骤：
将待测的化学发光溶液置于检测装置化学发光溶液储液槽中，在暗室的环境下，开启超声振动，引发超声化学发光，进行检测。
优选的，所述待测的化学发光溶液包括在没有超声条件下，不产生化学发光或产生化学发光很弱的溶液；
所述超声化学发光包括肉眼可视的超声化学发光或仪器可以观察到的超声化学发光。
优选的，所述待测的化学发光溶液包括鲁米诺溶液、过氧化氢-鲁米诺溶液和葡萄糖-葡萄糖氧化酶-鲁米诺预处理溶液中的一种或多种；
所述待测的化学发光溶液的摩尔浓度为0.1～50μM。
优选的，所述超声化学发光的强度与待测的化学发光溶液摩尔浓度具有关联性；
所述检测包括定性检测和/或定量检测。
本发明提供了一种化学发光溶液检测装置，包括无孔的不锈钢雾化片以及设置在所述无孔的不锈钢雾化片背面的化学发光溶液储液槽。与现有技术相比，本发明特别选择了微孔不锈钢雾化片的压电超声换能器，并进行了创造性的改进，通过使用无孔的不锈钢片代替多孔的微孔不锈钢片，加上化学发光溶液后产生超声化学发光。本发明可以避免化学发光溶液通过微孔漏液，有效抑制了化学发光溶液的雾化，不利于化学发光检测的缺陷，从而可以实现较长时间超声化学发光检测。同时该超声装置可以显著增强发光，使那些在没有超声下，不产生化学发光或产生化学发光很弱的溶液产生较强的光，从而可以很容易地通过人眼、智能手机或相关仪器观察到。
本发明在家用USB加湿器等所使用的微孔不锈钢雾化片的基础上，将不锈钢微孔雾化片上的多孔不锈钢片替换为无孔不锈钢片(普通不锈钢片)，制作成一种无孔的不锈钢超声片，将化学发光溶液加到不锈钢片上，然后通过不锈钢超声片超声振动引起超声化学发光。本发明提供的这种基于微孔不锈钢雾化片压电超声换能器改进的无孔不锈钢超声片，制造价格便宜，这种微孔不锈钢雾化片的压电超声换能器广泛用于家用加湿器等，而且驱动电压低，体积很小，使用十分方便，
实验结果表明，本发明提供的检测装置，实现了过氧化氢在0.5～50μM范围内的定量检测，H2O2浓度与SCL强度为线性关系，通过强度与浓度的关联性实现简单、快速且高效的即时检测。
附图说明
图1为本发明制备的不锈钢超声片化学发光溶液检测装置半成品的外观图；
图2为本发明制备的不锈钢超声片化学发光溶液检测装置的背面外观图；
图3为本发明实施例1中鲁米诺浓度(μM)与超声化学发光强度(SCLIntensity)的关系曲线；
图4为本发明实施例2中CBS缓冲液的pH与超声化学发光强度(SCLIntensity)的关系曲线；
图5为本发明实施例3中过氧化氢浓度与超声化学发光强度(SCLIntensity)的关系曲线。
具体实施方式
为了进一步理解本发明，下面结合实施例对本发明优选实施方案进行描述，但是应当理解，这些描述只是为了进一步说明本发明的特征和优点，而不是对发明权利要求的限制。
本发明所有原料，对其来源没有特别限制，在市场上购买的或按照本领域技术人员熟知的常规方法制备的即可。
本发明所有原料，对其纯度没有特别限制，本发明优选采用分析纯或化学发光溶液检测领域常规的纯度要求。
本发明所有原料，其牌号和简称均属于本领域常规牌号和简称，每个牌号和简称在其相关用途的领域内均是清楚明确的，本领域技术人员根据牌号、简称以及相应的用途，能够从市售中购买得到或常规方法制备得到。
本发明提供了一种化学发光溶液检测装置，包括无孔的不锈钢雾化片以及设置在所述无孔的不锈钢雾化片背面的化学发光溶液储液槽。
在本发明中，所述无孔的不锈钢雾化片优选为改进的微孔不锈钢雾化片。其中，所述改进具体包括，将不锈钢雾化片中的微孔不锈钢片替换为无孔的不锈钢片。
在本发明中，所述不锈钢雾化片优选包括超声雾化片。也可以称为，微孔不锈钢雾化片型压电超声换能器。
在本发明中，所述不锈钢雾化片优选包括加湿器用微孔不锈钢雾化片，更具体的，所述加湿器优选包括家用加湿器或小型加湿器。
在本发明中，所述无孔的不锈钢雾化片的直径优选为10～50mm，更优选为15～45mm，更优选为20～40mm，更优选为25～35mm。
在本发明中，所述无孔的不锈钢雾化片的正面为设置有压电陶瓷圈的一面优选。
在本发明中，所述化学发光溶液储液槽具体优选为是由无孔的不锈钢雾化片的背面板，以及复合在背面板上的环形绝缘装置，形成可以储液的储液槽。
在本发明中，所述环形绝缘装置的高度优选为0.2～0.7mm，更优选为0.3～0.6mm，更优选为0.4～0.5mm。
在本发明中，所述储液槽的直径优选为无孔的不锈钢雾化片直径的50％～70％，更优选为53％～68％，更优选为55％～65％，更优选为58％～63％。
在本发明中，所述环形绝缘装置的材质优选包括树脂、泡棉、塑料、橡胶和陶瓷中的一种或多种，更优选为树脂、泡棉、塑料、橡胶或陶瓷。
在本发明中，所述化学发光溶液检测装置优选包括所述电力供应装置。
在本发明中，所述电力供应装置与无孔的不锈钢雾化片优选通过导线相连接。
在本发明中，所述电力供应装置的输出电压优选为5V。
在本发明中，所述电力供应装置的输出电流优选为300mA。
本发明上述步骤提供了一种不锈钢超声片化学发光溶液检测装置。本发明在家用USB加湿器的微孔不锈钢雾化片的基础上，将不锈钢微孔雾化片上的多孔不锈钢片改换为无孔的不锈钢片制作成一种无孔的不锈钢超声片。
参见图1，图1为本发明制备的不锈钢超声片化学发光溶液检测装置半成品的外观图。其中，图1中上图为化学发光溶液检测装置的压电陶瓷圈面，即正面。下图为化学发光溶液检测装置的无压电陶瓷圈面，即背面。
参见图2，图2为本发明制备的不锈钢超声片化学发光溶液检测装置的背面外观图。由图2可以看出，无压电陶瓷圈面贴有环状塑料绝缘片。
本发明在不锈钢片没有压电陶瓷圈的那一面粘贴特定尺寸的环状塑料片形成凹槽(如图2所示)，将化学发光溶液(如鲁米诺溶液)加到凹槽中，然后通过不锈钢超声片超声振动引起超声化学发光。
本发明通过使用无孔的不锈钢片代替多孔不锈钢片可以避免化学发光溶液通过微孔漏液，有效抑制化学发光溶液的雾化，从而可以实现较长时间超声化学发光检测。同时该超声装置可以显著增强发光，使那些在没有超声下不产生化学发光或产生化学发光很弱的溶液产生较强的光，从而可以很容易地通过手机、人眼或相应的仪器观察到。
本发明提供了一种化学发光溶液检测装置的使用方法，包括以下步骤：
将待测的化学发光溶液置于检测装置化学发光溶液储液槽中，在暗室的环境下，开启超声振动，引发超声化学发光，进行检测。
在本发明中，所述待测的化学发光溶液优选包括在没有超声条件下，不产生化学发光或产生化学发光很弱的溶液。
在本发明中，所述超声化学发光优选包括肉眼可视的超声化学发光或仪器可以观察到的超声化学发光。
在本发明中，所述待测的化学发光溶液优选包括鲁米诺溶液、过氧化氢-鲁米诺溶液和葡萄糖-葡萄糖氧化酶-鲁米诺预处理溶液中的一种或多种，更优选为鲁米诺溶液、过氧化氢-鲁米诺溶液或葡萄糖-葡萄糖氧化酶-鲁米诺预处理溶液。
在本发明中，所述待测的化学发光溶液的摩尔浓度优选为0.1～50μM，更优选为0.5～40μM，更优选为1～30μM，更优选为5～25μM。
在本发明中，所述超声化学发光的强度优选与待测的化学发光溶液摩尔浓度具有关联性。具体的，本发明中的待测的化学发光溶液摩尔浓度可以超过前述摩尔浓度，但是在本发明中，在上述摩尔浓度范围内，超声化学发光的强度优选与待测的化学发光溶液摩尔浓度呈线性变化。超过上述摩尔浓度时，则超声化学发光强度的变化程度趋缓。
在本发明中，所述检测优选包括定性检测和/或定量检测，更优选为定性检测或定量检测。
本发明在上述步骤中提供的具有特殊结构的超声片的凹槽中加入250μM鲁米诺溶液，进行超声化学发光测试。通过给不锈钢超声片驱动电路板通电，不锈钢超声片可促进活性氧的生成，从而触发声化学发光。在暗箱中用智能手机拍照记录通电后产生的光信号，可以观察到在本发明所述的装置中鲁米诺有了强烈的发光现象。
本发明配置鲁米诺浓度为250μM、过氧化氢浓度在0.1μM～100mM范围内形成一定梯度的混合溶液，重复上面的步骤，并使用智能手机拍照记录，可以观察到随着过氧化氢浓度的增加，化学发光强度明显增强。通过后续数据处理得到发光强度与过氧化氢浓度的关系曲线，实现过氧化氢浓度的定量检测。
本发明上述步骤提供了一种不锈钢超声片化学发光溶液检测装置及其使用方法。本发明特别选择了微孔不锈钢雾化片的压电超声换能器，通过使用无孔的不锈钢片代替多孔的微孔不锈钢片，加上化学发光溶液后产生超声化学发光。本发明可以避免化学发光溶液通过微孔漏液，有效抑制了化学发光溶液的雾化，不利于化学发光检测的缺陷，从而可以实现较长时间超声化学发光检测。同时该超声装置可以显著增强发光，使那些在没有超声下，不产生化学发光或产生化学发光很弱的溶液产生较强的光，从而可以很容易地通过人眼、智能手机或相关仪器观察到。
本发明在家用USB加湿器等所使用的微孔不锈钢雾化片的基础上，将不锈钢微孔雾化片上的多孔不锈钢片替换为无孔不锈钢片(普通不锈钢片)，制作成一种无孔的不锈钢超声片，将化学发光溶液加到不锈钢片上，然后通过不锈钢超声片超声振动引起超声化学发光。本发明提供的无孔不锈钢超声片化学发光装置，制造成本低，驱动电压低、安全、体积很小、便携，使用方便。
实验结果表明，本发明提供的检测装置，经过前期的实验条件优化，实现了过氧化氢在0.5～50μM范围内的定量检测，H2O2浓度与SCL强度为线性关系，通过强度与浓度的关联性实现简单、快速且高效的即时检测。而且根据葡萄糖的催化反应，结合本发明，能够实现葡萄糖在0.5～70μM浓度范围内的定量检测。
为了进一步说明本发明，以下结合实施例对本发明提供的一种化学发光溶液检测装置及其使用方法进行详细描述，但是应当理解，这些实施例是在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，只是为进一步说明本发明的特征和优点，而不是对本发明权利要求的限制，本发明的保护范围也不限于下述的实施例。
实施例1
制备不锈钢超声片化学发光溶液检测装置
在家用USB加湿器的微孔不锈钢雾化片的基础上，将不锈钢微孔雾化片上的多孔不锈钢片改换为无孔的不锈钢片，在无压电陶瓷圈面贴上环状塑料绝缘片形成直径10mm的凹槽。
然后将化学发光溶液(在0.5～200μM范围内呈一定梯度的鲁米诺溶液，以及上述鲁米诺溶液和25μM过氧化氢溶液)分别加到凹槽中，加入量一般为30～50μL然后通过不锈钢超声片超声振动引起超声化学发光。
对本发明实施例1提供的化学发光溶液检测装置所检测的化学发光溶液的超声化学发光过程进行分析。
参看图3，图3为本发明实施例1中鲁米诺浓度(μM)与超声化学发光强度(SCLIntensity)的关系曲线。
由图3可以看出，在c(Luminol)＝100μM[其他实验条件：CBS缓冲溶液(pH＝12)，实验条件可以根据优化实验的结果来进行选取]时，发光强度的增加逐渐变缓，后续检测过氧化氢及葡萄糖浓度时鲁米诺溶液的浓度选择100μM(实施例1主要是实际检测中实验条件的优化过程)。
实施例2
CBS缓冲液的pH与超声化学发光强度(SCLIntensity)的关系。
pH条件优化实施例
配置不同pH的检测溶液(其pH梯度为：9.4、10、10.5、11、11.5、12、12.5、13)，在本发明反面的反应凹槽中加入混合溶液，利用超声作用引起超声化学发光。
参看图4，图4为本发明实施例2中CBS缓冲液的pH与超声化学发光强度(SCLIntensity)的关系曲线。
在CBS缓冲液的pH＝12时[其他实验条件：c(Luminol)＝100μM,c(H2O2)＝25μM]时，发光强度达到最大值，继续升高pH强度反而降低，所以检测过氧化氢及葡萄糖浓度时CBS缓冲液的pH值可以选择12。
实施例3
过氧化氢浓度与SCL强度的关系
在CBS缓冲液的pH＝12时[其他实验条件：c(Luminol)＝100μM]时，发光强度达到最大值，继续升高pH强度反而降低，后续检测过氧化氢及葡萄糖浓度时CBS缓冲液的pH值选择12。
配置鲁米诺与过氧化氢的混合溶液，其中，鲁米诺浓度为100μM，H2O2浓度介于0.5～50μM之间，进行过氧化氢的定量检测。
在雾化片反面的反应凹槽中加入混合溶液，然后通过不锈钢超声片超声振动引起超声化学发光。
对本发明实施例3提供的化学发光溶液检测装置所检测的化学发光溶液的超声化学发光过程进行分析。
参看图5，图5为本发明实施例3中过氧化氢浓度与超声化学发光强度(SCLIntensity)的关系曲线。
由图5可以看出，在过氧化氢溶液的浓度介于0.5～50μM之间时，得到了过氧化氢浓度与SCL强度的线性关系，根据该线性关系能够实现过氧化氢的定量检测。
以上对本发明提供的一种不锈钢超声片化学发光溶液检测装置及其使用方法进行了详细的介绍，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，包括最佳方式，并且也使得本领域的任何技术人员都能够实践本发明，包括制造和使用任何装置或***，和实施任何结合的方法。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。本发明专利保护的范围通过权利要求来限定，并可包括本领域技术人员能够想到的其他实施例。如果这些其他实施例具有不是不同于权利要求文字表述的结构要素，或者如果它们包括与权利要求的文字表述无实质差异的等同结构要素，那么这些其他实施例也应包含在权利要求的范围内。

Claims (10)

1.一种化学发光溶液检测装置，其特征在于，包括无孔的不锈钢雾化片以及设置在所述无孔的不锈钢雾化片背面的化学发光溶液储液槽。
2.根据权利要求1所述的化学发光溶液检测装置，其特征在于，所述无孔的不锈钢雾化片为改进的微孔不锈钢雾化片；
所述改进具体包括，将不锈钢雾化片中的微孔不锈钢片替换为无孔的不锈钢片。
3.根据权利要求1所述的化学发光溶液检测装置，其特征在于，所述不锈钢雾化片包括超声雾化片；
所述不锈钢雾化片包括加湿器用微孔不锈钢雾化片；
所述加湿器包括家用加湿器或小型加湿器。
4.根据权利要求1所述的化学发光溶液检测装置，其特征在于，所述无孔的不锈钢雾化片的直径为10～50mm；
所述无孔的不锈钢雾化片的正面为设置有压电陶瓷圈的一面；
所述化学发光溶液储液槽具体是由无孔的不锈钢雾化片的背面板，以及复合在背面板上的环形绝缘装置，形成可以储液的储液槽。
5.根据权利要求4所述的化学发光溶液检测装置，其特征在于，所述环形绝缘装置的高度为0.2～0.7mm；
所述储液槽的直径为无孔的不锈钢雾化片直径的50％～70％；
所述环形绝缘装置的材质包括树脂、泡棉、塑料、橡胶和陶瓷中的一种或多种。
6.根据权利要求1所述的化学发光溶液检测装置，其特征在于，所述化学发光溶液检测装置还包括所述电力供应装置；
所述电力供应装置与无孔的不锈钢雾化片通过导线相连接；
所述电力供应装置的输出电压为5V；
所述电力供应装置的输出电流为300mA。
7.一种化学发光溶液检测装置的使用方法，其特征在于，包括以下步骤：
将待测的化学发光溶液置于检测装置化学发光溶液储液槽中，在暗室的环境下，开启超声振动，引发超声化学发光，进行检测。
8.根据权利要求7所述的使用方法，其特征在于，所述待测的化学发光溶液包括在没有超声条件下，不产生化学发光或产生化学发光很弱的溶液；
所述超声化学发光包括肉眼可视的超声化学发光或仪器可以观察到的超声化学发光。
9.根据权利要求7所述的使用方法，其特征在于，所述待测的化学发光溶液包括鲁米诺溶液、过氧化氢-鲁米诺溶液和葡萄糖-葡萄糖氧化酶-鲁米诺预处理溶液中的一种或多种；
所述待测的化学发光溶液的摩尔浓度为0.1～50μM。
10.根据权利要求1所述的使用方法，其特征在于，所述超声化学发光的强度与待测的化学发光溶液摩尔浓度具有关联性；
所述检测包括定性检测和/或定量检测。
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