[发明专利]阵列式光电化学型生化分析仪

说明书

【技术领域】

本发明涉及一种生化分析仪，具体来讲是一种以阵列式光电化学型半导体生化传感器为核心部件的生化分析仪器。 

【背景技术】

生化分析仪是科研、医疗等领域的常用仪器，现有生化分析仪均以标记法为基础，即，借助于示踪标记物(如荧光标记[1]，电致化学发光标记[2]、化学发光[3]、量子点标记[4]等)将被测生化量，转变为承载有生化信息的光信号，再利用光电传感器将其转化为电信号，被用户获取和分析，是一种“生化＝＞光＝＞电”间接检测的仪器。随着传感器技术的不断发展，“生化＝＞电”直接转换的生化检测体系日益成熟，其中以半导体光电效应为基础的光电化学型生化传感器[5]，在阵列式、光寻址、工艺简单等方面具有优势，广泛应用于多种生化量检测[6，7，8，9，10，11]。本发明针对生化分析仪器领域的技术发展新趋势，提出了一种以阵列式光寻址光电化学(Light Addressable Photoelectrochemical，LAP)型传感器为核心部件的新型生化分析仪器。 

本发明的技术基础为LAP型传感器的敏感机制及其测试体系。半导体材料的光电效应可简述为：半导体材料受光照后产生光生载流子(光生电子或光生空穴)，在电场的驱动下，光生载流子产生定向运动并被外电路采集，形成输出光电信号(光电流I_p或光电压V_p)，这一现象称为光电效应。图1为典型LAP型传感器测试体系示意图，光源7受光源控制电路模块8的控制而保持恒定，此时，光电流I_p或光电压V_p的大小由电场强度决定；该电场位于LAP型传感器1与电解质溶液2之间的界面区域，其强度的大小，由外加偏置电压V_b和传感器的自建电势V_s两方面决定。V_b由参比电极3和恒电位控制电路模块6控制，并保持恒定；V_s由LAP型传感器1自身特性及其与电解质溶液2之间的界面特性、并与被测生化量的种类、浓度相关；输出光电信号(光电流I_p或光电压V_p)经对电极4和工作电极5被光电信号采集调理电路模块9收集。对于同一传感器来讲，当偏置电压、光源均保持、电解质溶液等均恒定时，光电信号的强度仅与被测生化量有关，因此通过探测光电流I_p或光电压V_p可实现对生化检测。 

LAP型传感器1自上世纪80年代首次提出至今已有近30年的时间，但是，现有的生化分析仪器不能满足LAP型传感器1在阵列式、光寻址、无标记电信号直接检测等方面的需要，针对这一问题，本发明提出了阵列式光电化学型生化分析仪的专利设计。 

【发明内容】

本发明的目的是满足光电化学型生化传感器无标记检测的需要，提供一种全自动、阵列式、可光寻址的光电化学型生化分析仪及其配套芯片卡的设计方案，其中涉及到仪器设计和传感器芯片封装两方面内容。