[发明专利]获得电化学测量结果的方法、系统及设备

说明书

相关申请的交叉参考

本申请要求2005年1月26日提交的美国临时专利申请No 60/646,640的优先权，并通过参考将该临时专利申请合并于此。

技术领域

本发明涉及并行电化学测试领域。特别地，本发明在包含于不同测试格式的监测化验中得到应用，所述测试格式包括但不限于微滴定板(microtiterplate)、小型测试板以及培养皿。

背景技术

许多现有系统利用单个测量系统进行测试，而电化学技术已经应用于多个科学领域。电化学仪器相对便宜，且通常被认为是很灵敏的分析手段。虽然电化学分析方法与分光镜方法相比具有不存在色彩和混浊干扰(turbidinterference)等优点，但是在科学界电化学并行测量系统并未得到广泛应用。

近年来采用了几种多通道分析系统，其中将多个自制电极经由继电器盘(relay board)或者多路复用器连接至商用稳压器。将这些电极(例如8个和16个)与现有仪器集成是为了制造连续电子分析系统。虽然各种电化学分析技术的应用例如CV、DVPV等等可能实现，但是这种混合结构具有限制性，包括它们的结构复杂、分析配置不便，从而导致可重复性差、存在外部噪声干扰以及电极可靠性有限。

最近在关于异类黄酮(isoflavonoid)对癌细胞的细胞毒素效应的研究中，采用了使用96个电极格式的电化学氧生物传感器。该系统配备有12个可任意布置的基底，每一个基底包括三个丝网印刷电极，用于设置在各个基底上的任意8个电化学单元。虽然利用测量电流的氧传感器示范了进行多个并行测量的能力，但是仍然存在严重的限制，包括：可重复性差，以及在不同测量之间再现性表现出的精度为大约20％(RSD)。

现有技术系统的其它实例包括：

美国专利No.6,247,350(Tsukada等人)描述了一种电化学传感器，能够测量96个测试样品中溶解的氧。该系统配备有多重稳压器，该多重稳压器连接至传感器阵列，传感器阵列包括12个可任意布置的基底，每一个基底包括三个丝网印刷电极，用于设置在各个基底上的任意8个电化学单元。可任意布置的丝网印刷微电极使用镀金工艺进行修正。

此结构的限制在于与可任意布置的电极的可变性相关的精度和可重复性。该器件已用于利用电流计来测量溶液中溶解的氧，并用于通过溶解的氧的消耗来监测微生物呼吸行为。此外，例如发生在可任意布置的基底与连接至电子元件系统的连接器之间的连接位置处的不良接触或者腐蚀现象等任何问题都会导致信号全部丢失。

美国专利No.6,649,402(Van der Weide等人)描述了一种微制造多阱设备，通过测量各个阱中电极之间的电容或电阻或者这两者，就能够快速进行微生物生长化验。此发明中，能够测量电容、电阻或电感的商用仪表连接至开关/控制单元。开关/控制单元依次将仪表连接至一个选定阱的电极。虽然此发明采用双电极系统，但是由于是测量溶液中离子的迁移率，使其应用限制到狭小的分析领域，因此不被认为是受控电流技术。利用阻抗测量，仅仅能够检测溶液全部成分的变化，而不能检测出测试样品中的单个分析物或电活化粒种。

美国专利No.6,235,520(Malin等人)描述了一种高产量筛选方法和设备，其测量测试样品的两个电极之间电导的变化。此设备用于监测包含在各个阱中微生物细胞的生长水平或代谢活动。提供一个小的交变AC电压，并且多路复用或者采样电路通过向各个阱提供短持续信号，依次询问各个微阱，测量“受激励”电极之间的电流。

美国专利No.5,312,590(Gunasingham)描述了一种测量电流的传感器，用于单个和多成分分析。此器件包括：多个感测元件，每一个都覆盖有完全氟化(perfluorinate)的离子交换聚合体膜(混合有氧化还原介质)；固定的酶层以及在酶层上的半透膜。该发明中提出的技术特别适用于确定生物流体中的葡萄糖和胆固醇。该器件包括四个对称排列的传感器元件，能够利用单一测试样品确定多个物种。每个传感器元件覆盖有独特的反应层，以使其响应于特定的化学物种。

因此，希望提供一种新颖的系统、方法和器件来获得电化学测量结果(measurement)。

发明内容

本发明提供一种易用、可修改的、方便的方案，用于电化学地监测化验的仪器，特别是利用高速数据获取系统的多阱化验。