一种电增强气液相化学发光检测装置及检测方法与流程

本发明涉及气体检测的技术领域，更具体地讲，涉及一种电增强气液相化学发光检测装置及检测方法。

背景技术

化学发光法是一种应用非常广泛的高灵敏度检测方法。气液相化学发光法是利用气相与液相之间发生的化学发光反应来检测待测物质，该方法可以直接应用于痕量气体的检测，在大气污染物的检测领域应用较广，比如大气中臭氧、二氧化氮、pan、二氧化硫等污染气体的检测。通过一些检测装置或检测技术的改进优化，可以大幅度提升检测灵敏度，起到增敏的效果。

现有的增敏方法主要集中在两种方式：一是在检测试剂成分的优化，检测试剂中添加一些额外的反应试剂，也就是增敏剂，用于反应体系的增敏，提高检测方法的灵敏度；二是通过改变反应器的结构，比如增大反应床的表面积，从而提高反应界面面积，增强化学发光反应，达到增敏的目的。

总体来说，增敏技术非常有限，且不能通用，并且在一些特殊的检测体系中，这两种方式所起的作用非常有限。

技术实现要素：

为了克服现有技术中存在的问题，本发明旨在提供一种利用电增强的方式实现对气液相化学发光检测方法增敏的电增强气液相化学发光检测装置及检测方法。

本发明的一方面提供了电增强气液相化学发光检测装置，所述检测装置的反应器包括反应器主体、电增强模块和反应床，所述反应器主体设置有进液端、出液端、进气端和出气端，反应器主体上开设有能够形成反应腔的第一凹槽且第一凹槽与进液端、出液端、进气端和出气端连通，第一凹槽的底表面上开设有第二凹槽，电增强模块设置在第二凹槽中，反应床设置在电增强模块的上表面上并与之贴合。

根据本发明电增强气液相化学发光检测装置的一个实施例，所述装置还包括蔽光壳体、光窗和光电传感单元，光窗设置在反应器与蔽光壳体之间，反应器通过反应器主体的第一凹槽与蔽光壳体形成密闭的反应腔并且所述反应腔位于光窗的一侧，光电传感单元安装在蔽光壳体内且位于光窗的另一侧。

根据本发明电增强气液相化学发光检测装置的一个实施例，所述第一凹槽为菱形槽，所述第二凹槽为设置在菱形槽的底表面中部的条形反应槽，所述电增强模块和反应床均设置在所述条形反应槽中并且所述反应床的上表面略低于所述菱形槽的上表面。

根据本发明电增强气液相化学发光检测装置的一个实施例，所述进液端、出液端、进气端和出气端分别位于所述菱形槽的四个顶点处，其中，进液端位于菱形槽的上端且位于条形反应槽的上端，出液端位于菱形槽的下端且位于条形反应槽的下端，进气端与出气端分别位于菱形槽的左右两端。

根据本发明电增强气液相化学发光检测装置的一个实施例，所述电增强模块包括电路基板和设在电路基板上表面的印刷电路，所述印刷电路为刻蚀成特定形状的铜层且表面进行了沉金处理，所述电路基板与第二凹槽之间的缝隙采用防水密封处理。

根据本发明电增强气液相化学发光检测装置的一个实施例，所述印刷电路为交错分布的栅格结构，印刷电路通过反应器最上端的电极连接孔与外部供电电源的正负极分别相连。

根据本发明电增强气液相化学发光检测装置的一个实施例，所述进液端包括进液接头和设置在进液接头末端的进液缓冲腔，所述进液缓冲腔中填充有第一强亲水性超细纤维填充体并且所述第一强亲水性超细纤维填充体紧贴所述反应床设置。

本发明的另一方面提供了电增强气液相化学发光检测方法，采用上述电增强气液相化学发光检测装置进行气体检测。

根据本发明电增强气液相化学发光检测方法的一个实施例，所述检测方法包括以下步骤：

a、将检测装置的电增强模块与外部电源连接并开通电源，将检测装置的进气端连接气体过滤器并将出气端连接真空泵，使过滤后的待检测气体进入反应器中；

b、将检测装置的进液端和出液端均连接蠕动泵，使检测试剂进入反应器中并扩散至反应床形成均匀的液膜；

c、进入反应器的待检测气体中的目标气体与反应床上的检测试剂非均相化学发光反应，将检测到的经电增强模块增强的化学发光信号转换为电信号v，同时利用反应温度t转换得到待检测气体中的目标气体浓度。

根据本发明电增强气液相化学发光检测方法的一个实施例，控制所述检测装置的出液速度为进液速度的1.5～2倍，所述电增压模块的外部电源为直流电压或交流电压。

与现有技术相比，本发明结构简单、易于实现且成本低，可有效地增强检测体系的化学发光信号，提高检测方法的灵敏度。本发明区别于传统的只能从试剂配方、检测器结构尺寸等因素增敏化学发光检测信号的方式，对检测方法的增敏方式提供了新思路，有助于提高检测技术的灵敏度，推动气液相化学发光检测技术的发展。

附图说明

图1示出了根据本发明示例性实施例的电增强气液相化学发光检测装置的剖视结构示意图。

图2示出了图1中反应器主体的俯视结构示意图。

附图标记说明：

1-反应器、2-蔽光壳体、3-光窗、4-光电传感单元、5-反应腔、6-o型圈、11-反应器主体、12-进液端、13-出液端、14-进气端、15-出气端、16-第二凹槽、17-电增强模块、171-电路基板、172-印刷电路、18-反应床、19-电极连接孔、20-第一凹槽。

具体实施方式

本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。

本说明书中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。

下面将先对本发明电增强气液相化学发光检测装置的结构和原理进行详细的说明。

图1示出了根据本发明示例性实施例的电增强气液相化学发光检测装置的剖视结构示意图，图2示出了图1中反应器主体的俯视结构示意图。

如图1和图2所示，根据本发明的示例性实施例，所述电增强气液相化学发光检测装置包括反应器1、蔽光壳体2、光窗3和光电传感单元4，光窗3设置在反应器1与蔽光壳体2之间，反应器1与蔽光壳体2之间形成密闭的反应腔5并且反应腔5位于光窗3的一侧，光电传感单元4安装在蔽光壳体2内且位于光窗3的另一侧。其中，反应器1与蔽光壳体2之间设置光窗3的位置处设置有o型圈以保证装置的密封性。

气相与液相之间发生的化学发光反应在反应器1的反应腔5内发生，蔽光壳体2阻止光线进入反应腔5，光窗3将反应产生的光透出，光电传感单元4则检测透出的光信号并传输给计算机实现后续的转换计算，从而得到待检测气体中的目标气体浓度。

本发明旨在采用电增强的方式有效地增强检测体系的化学发光信号，提高检测方法的灵敏度，具体涉及反应器1的结构和功能改进。

根据本发明的示例性实施例，反应器1包括反应器主体11、电增强模块17和反应床18，反应器主体11设置有进液端12、出液端13、进气端14和出气端15，反应器主体11上开设有能够形成反应腔的第一凹槽20且第一凹槽20与进液端12、出液端13、进气端14和出气端15连通，第一凹槽20的底表面上开设有第二凹槽16，电增强模块17设置在第二凹槽16中，反应床18设置在电增强模块17的上表面上并与之贴合。

具体地，第一凹槽20优选为菱形槽，第二凹槽16优选为设置在菱形槽的底表面中部的条形反应槽并且该条形反应槽优选为竖向设置，电增强模块17和反应床18均设置在条形反应槽中并且反应床18的上表面略低于菱形槽的上表面。其中，反应床18可以由强亲水性薄膜材料制成，例如可以为纯棉布、丝绸、聚酯纤维布、无纺布等。

进液端12、出液端13、进气端14和出气端15分别位于菱形槽的四个顶点处，其中，进液端12位于菱形槽的上端且位于条形反应槽的上端，出液端13位于菱形槽的下端且位于条形反应槽的下端，进气端14与出气端15分别位于菱形槽的左右两端，则气体流向和液体流向是呈基本上垂直的关系，有利于促进化学发光反应的进行。

其中，进液端12优选地包括进液接头和设置在进液接头末端的进液缓冲腔，该进液缓冲腔中填充有第一强亲水性超细纤维填充体并且该第一强亲水性超细纤维填充体紧贴反应床18设置，由此有利于将检测试剂迅速均匀地导向反应床18，同时避免进液时流速过快产生的不良影响。

将电增强模块17设置在反应床18的底部，由此可以有效通过电增强作用增强发生在反应床气液相界面上的化学发光反应，进一步增强化学发光和产生的化学发光信号。反应床18铺设在竖向设置的条形反应槽中则有利于检测试剂在重力作用下渗流和扩散并在反应床18表面形成均匀的液膜，促进反应的均匀性并保证检测效率；铺设在略低于菱形槽的位置则可以避免检测试剂的溢出。

本发明采用的电增强模块17包括电路基板171和设在电路基板171上表面的印刷电路172，印刷电路172为刻蚀成特定形状的铜层且表面进行了沉金处理。具体地，印刷电路172可以为交错分布的栅格结构(如图2所示)，印刷电路172通过反应器最上端的电极连接孔19与外部供电电源的正负极分别相连，实现对电增强模块的供电。

为了防止液体试剂浸入电路基板导致电路基板变形损坏并影响反应床的平整性，本发明在电路基板171与第二凹槽16之间的缝隙中采用防水密封处理。

在采用上述电增强气液相化学发光检测装置进行气体检测时，具体可以包括以下多个步骤。

步骤a：

将检测装置的电增强模块17与外部电源连接并开通电源，将检测装置的进气端14连接气体过滤器并将出气端15连接真空泵，使过滤后的待检测气体进入反应器1中。其中，电增压模块的外部电源可以为直流电压或交流电压。

步骤b：

将检测装置的进液端12和出液端13均连接蠕动泵，使检测试剂进入反应器1中并扩散至反应床18形成均匀的液膜。其中，优选地控制检测装置的出液速度为进液速度的1.5～2倍。

步骤c：

进入反应器1的待检测气体中的目标气体与反应床18上的检测试剂发生非均相化学发光反应，将检测到的经电增强模块增强的化学发光信号转换为电信号v，同时利用反应温度t转换得到待检测气体中的目标气体浓度。

下面结合具体实施例对本发明作进一步说明。

首先，组装形成如图1所示结构的电增强气液相化学发光检测装置。

之后利用上述装置进行电增强气液相化学发光检测。

具体步骤为：

步骤1：将检测装置的电增强模块通过电极连接孔与外部电源的正负端连接，开通电源；

步骤2：将检测装置的进气端连接气体过滤器并将出气端连接真空泵，在真空泵的作用下，使过滤后的待检测气体通过进气端进入反应器内；

步骤3：将检测装置的进液端和出液端均连接蠕动泵，在进液端蠕动泵的作用下，使检测试剂通过进液端进入进液缓冲腔中并经由第一强亲水性超细纤维填充体扩散至反应床，检测试剂在重力的作用下渗流和扩散并在反应床的表面形成均匀的液膜；

步骤4：进入反应器的待检测气体中的目标气体与反应床上的检测试剂在气液相界面发生非均相化学发光反应；在电增强模块上所施加电压的作用下，印刷电路栅格之间的化学发光被增强，所产生的化学发光信号增加；

步骤5：利用光电传感单元检测反应床表面化学发光反应产生的光信号并转换为电信号v，利用温度传感模块检测当前的反应温度t，经计算机计算处理后转换为当前的目标气体浓度。

综上所述，本发明结构简单、易于实现且成本低，可有效地增强检测体系的化学发光信号，提高检测方法的灵敏度。本发明区别于传统的只能从试剂配方、检测器结构尺寸等因素增敏化学发光检测信号的方式，对检测方法的增敏方式提供了新思路，有助于提高检测技术的灵敏度，推动气液相化学发光检测技术的发展。

本发明并不局限于前述的具体实施方式。本发明扩展到任何在本说明书中披露的新特征或任何新的组合，以及披露的任一新的方法或过程的步骤或任何新的组合。