一种多通道芯片安培检测仪及检测系统的制作方法

xiaoxiao2020-7-23  10

专利名称:一种多通道芯片安培检测仪及检测系统的制作方法
技术领域
本实用新型涉及微全分析技术,特别提供了一种多通道芯片安培检测仪。
芯片电泳从最初的简单”十”字通道到96通道阵列芯片电泳,多通道免疫检测芯片,十年内得到了飞速的发展。近年来,高通量的多通道检测得到了广泛的重视。在现有的多通道检测中,主要的检测手段是激光诱导荧光检测。激光诱导荧光检测以其高灵敏度,在微流控芯片的检测中占主导地位。激光诱导荧光检测的方法,需要激光源和平动平台等,这造成了多通道激光诱导荧光检测的设备体积庞大。但是这种检测方式价格昂贵,尚需进一步缩小检测装置体积,降低成本,以便与芯片实验室相匹配,相比而言,安培检测是微全分析中很好的检测方式,安培检测灵敏高,选择性好,样品用量少,成本低,特别是电化学检测装置特有的微型化的特点,受到人们的广泛关注。但是在当前芯片电泳安培检测分析中,都是采用单通道安培检测。尚未见有多通道芯片安培检测仪出现。
本实用新型的目的在于提供一种多通道芯片安培检测仪及多通道芯片安培检测系统,以便与芯片实验室更好地相匹配。
本实用新型提供了一种多通道芯片安培检测仪,其特征在于该检测仪由系统控制数据采集部分,高压部分,多通道安培检测部分构成;其中系统控制数据采集部分的核心为一单片机CPU;高压部分由多个并列的高压模块EMCO及与高压模块EMCO相连的高压继电器组成;多通道安培检测部分为多个并列的恒电位电流—电压变换器;所述单片机CPU通过并行的多路D/A输出分别接高压部分的高压模块EMCO,通过另外多路D/A输出作为多通道安培检测部分的恒电位,通过多路A/D接电流—电压变换器的输出;所述高压继电器控制多通道检测芯片上检测通道两端的电极,恒电位施加于检测池内工作电极和参比电极上,工作电极接电流—电压变换器的输入。
因为本实用新型多通道芯片安培检测仪测量的电流比较小,通常在nA~pA级范围,微弱信号极易受到环境因素的干扰,甚至被淹没在背景噪声里,因此对安培检测部分提出了更高的要求。其中,多通道安培检测部分的电流—电压变换器最好由低偏置电流的运算放大器OPA128接程控放大模块PGA204组成。电路中所用的电阻均应选用低噪声的金属膜电阻,电容选用低噪声的云母或瓷介质电容。另外,所述安培检测部分应置于铝屏蔽盒中与其他部分分开,特别是尽量远离高压部分。
本实用新型多通道芯片安培检测仪中,高压模块可以采用C40,高压继电器可以采用单刀双置型高压继电器k8lc235。
本实用新型多通道芯片安培检测仪中,cpu采用低成本的8031。根据需要本实用新型多通道芯片安培检测仪,可以设计成4,8、16或32路。
上述多通道芯片安培检测仪还可以通过RS232接口与计算机相连接构成多通道芯片安培检测系统。从而通过程序软件,对所采集的数据进行分析,绘制谱线。
本实用新型首次研制出了程控多通道芯片安培检测仪,通过数据采集部分,为高压部分提供电压,为安培检测部分提供检测电势,采用多通道模数转换,多通道同时采样,可对测量量程提供自动选择。高压部分可任意调节所加的电压。多通道安培检测部分也能根据不同的检测对象进行电势的调节。完全可以实现多通道检测芯片的高通量的多通道检测安培检测。
图2为系统控制数据采集部分电路原理图;图3为高压部分电路原理图;图4为多通道安培检测部分电路原理图;图5为多通道芯片安培检测系统整体结构框图。
系统控制数据采集部分见附图
2,CPU采用的是8031,D/A转换芯片采用的是DA0832,A/D转换芯片选用的是AD574,为了降低成本使用了十六选一开关4067,同时接有8255输入输出扩展芯片。本系统控制数据采集电路能输出八路D/A(0-5V),控制高压模块的电压,另外还输出八路D/A(±5V)为安培检测提供检测电势,总计十六路D/A输出,提供数字量输出32路,八路A/D可以同时采样,每路输入±5V,每路采样频率至少20点/秒。
高压部分见附图3,由两块完全相同的高压板组成,高压模块采用C40,高压继电器采用单刀双置型高压继电器kilovac。为了获得更好的效果,设计了高压模块的保护电路,即二极管提供反相保护,防止负的D/A控制电压和瞬时尖峰电压;可调保险管(Raychem P/N RXE020,025 or 030)提供短路保护;串联电阻提供电弧保护,同时接上输出电容还可减少波纹,非常重要的一点是,可以保持输入、D/A控制和输出三者以消除接地环路引起的精度误差;所有暴露的高压导线均采用高压绝缘材料进行包裹。
多通道安培检测部分见附图4,由两块板子构成,每块板子上有四路完全相同的安培检测电路,安培检测电路由低偏置电流的运算放大器OPA128接程控放大模块PGA204组成。所有安培检测电路的灵敏度是相同的,可以用三路数字输出控制所有的八选一开关,用两路数字输出控制所有PGA204进行量程的自动调节,调节范围1倍、10倍、100倍、1000倍。
上述多通道芯片安培检测仪通过RS232接口与计算机相连接构成多通道芯片安培检测系统见附图5,通过系统控制单片机程序完成数据采集、RS232的串行通信、高压继电器的开断和电压量程的选择。通过系统管理程序,与系统单片机控制程序间通过RS232串行通信,实现数据的采集和控制命令的传送。系统管理程序的具体要求如下
1.能在8路电泳A/D输入回路中进行选择(选择1路或多路);2.能对各路高压输出值进行设定;3.能对图谱进行实时显示,操作界面友好,能对图形进行存取,实验参数的存取,能测量峰高,峰面积,能用鼠标进行图形的局部放大。
权利要求1.一种多通道芯片安培检测仪,其特征在于该检测仪由系统控制数据采集部分,高压部分,多通道安培检测部分构成;其中系统控制数据采集部分的核心为一单片机CPU;高压部分由多个并列的高压模块EMCO及与高压模块EMCO相连的高压继电器组成;多通道安培检测部分为多个并列的恒电位电流—电压变换器;所述单片机CPU通过并行的多路D/A输出分别接高压部分的高压模块EMCO,通过另外多路D/A输出作为多通道安培检测部分的恒电位,通过多路A/D接电流—电压变换器的输出;所述高压继电器控制多通道检测芯片上检测通道两端的电极,恒电位施加于检测池内工作电极和参比电极上,工作电极接电流—电压变换器的输入。
2.按照权利要求1所述多通道芯片安培检测仪,其特征在于所述多通道安培检测部分的电流—电压变换器由低偏置电流的运算放大器OPA128接程控放大模块PGA204组成。
3.按照权利要求1所述多通道芯片安培检测仪,其特征在于所述高压模块采用C40,高压继电器采用单刀双置型高压继电器为CII公司的k8lc235。
4.按照权利要求1所述多通道芯片安培检测仪,其特征在于所述单片机采用8031。
5.按照权利要求4所述多通道芯片安培检测仪,其特征在于所述多路为4,8、16或32路。
6.按照权利要求2所述多通道芯片安培检测仪,其特征在于所述多通道安培检测部分的电路中所用的电阻均选用低噪声的金属膜电阻,电容选用低噪声的云母或瓷介质电容。
7.按照权利要求6所述多通道芯片安培检测仪,其特征在于所述安培检测部分置于铝屏蔽盒中与其他部分分开。
8.按照权利要求7所述多通道芯片安培检测仪,其特征在于所述安培检测部分尽量远离高压部分。
9.一种多通道芯片安培检测系统,其特征在该系统由所述多通道芯片安培检测仪通过RS232接口与计算机相连接构成。
专利摘要一种多通道芯片安培检测仪,其特征在于该检测仪由系统控制数据采集部分,高压部分,多通道安培检测部分构成;其中系统控制数据采集部分的核心为一单片机CPU;高压部分由多个并列的高压模块EMCO及与高压模块EMCO相连的高压继电器组成;多通道安培检测部分为多个并列的恒电位电流—电压变换器;所述单片机CPU通过并行的多路D/A输出分别接高压部分的高压模块EMCO,通过另外多路D/A输出作为多通道安培检测部分的恒电位,通过多路A/D接电流—电压变换器的输出;所述高压继电器控制多通道检测芯片上检测通道两端的电极,恒电位施加于检测池内工作电极和参比电极上,工作电极接电流—电压变换器的输入。本实用新型可以与芯片实验室更好地相匹配。
文档编号G01N27/447GK2572407SQ0225648
公开日2003年9月10日 申请日期2002年10月8日 优先权日2002年10月8日
发明者姜雷, 秦建华, 周小棉, 林炳承 申请人:中国科学院大连化学物理研究所

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