[发明专利]一种电路系统及其应用

说明书

本发明涉及一种电路系统及运用该电路系统的测试装置。电路系统包括电路及连接于电路上的电化学传感器，所述电路包括基准电压电路、恒电位电路和微信号测量电路，并在对应电路上设置通断开关。本发明所述电路系统及其测试装置能显著降低了检测噪音，提高检测低限能力，促进电化学传感器在临床样本检测上的应用。

技术领域

本发明涉及电学领域，具体涉及一种用于检测样本中被分析物的电路系统及其应用。

背景技术

电化学传感器具有高效、简便、灵敏、快速、易于微型化、集成化、能耗低等诸多优点，近年来更是随着电化学、材料学、生物学等相关学科技术的快速发展，电化学传感器已经被广泛应用到汽车工业、环境监测、食品安全、临床诊断等领域中。

电化学传感器的工作原理是将待测物质以适当形式置于电化学反应池中，测量其电化学参数(如电位、电流、电导)的变化，实现待检物质含量的测定。电化学传感器按照其输出信号的不同，可以分为电位型传感器、电流型传感器和电导型传感器。

电流型的电化学传感器应用非常普遍，包括一些气体传感器如一氧化碳传感器、一氧化氮传感器、氧传感器等，生物传感器如血糖试纸、血酮试纸、尿酸试纸等，都是基于电流型传感器的原理。这类传感器最简单的一种形式就是两电极系统，由工作电极(敏感电极)和对电极组成，两者之间用一个薄层电解液隔开。当待测样本进入传感器后，在工作电极表面进行氧化或者还原反应，产生电流并通过外电路流经两个电极。产生的电流的大小和待测物的浓度成正比，外电路通过测量电流的大小推算出待测物的浓度。

为了让反应能够发生，工作电极的电位需要保持在一个特定的范围内，因此一些电化学传感器需要在工作电极相对于对电极之间维持一个偏置电压。当反应物的浓度增加时，反应电流增加，对电极电位因极化发生改变，导致工作电极的电位也随之改变。如果反应物浓度不断地升高，工作电极的电位最终有可能超出其允许范围，传感器信号将不成线性。因此针对上述问题，技术人员引入了参比电极，并利用恒电位电路在参比电极上施加了基准电位；在检测过程中，参比电极上基本无电流流过，因此在工作电极和参比电极之间维持在一个恒定的电位；此时对电极则仍然可以极化，和工作电极形成反应回路，但不会对传感器的检测上限造成限制。

一些电化学传感器，如一氧化氮气体传感器(如Alphasense公司的NO B4一氧化氮传感器)，在新施加偏置电压后，会产生一个比较大的、快速下降的基线信号，并且需要一个比较长的时间进行稳定。因此对于这类电化学传感器，生产厂家通常会在产品出厂时在传感器上配制偏置电压的电路，通过电池供电，以保证传感器“准备好工作”的状态。

目前，电化学传感器经常被应用到痕量物质的检测中，如呼气中一氧化氮的检测。因为被测物质含量很低，电化学传感器的响应信号很小，所以一些微弱的干扰(如对电极回路平衡电流的干扰)也会对工作电极检测信号造成显著的噪音干扰。然而，现有技术尚未有效解决背景噪音(如对电极回路平衡电流所产生的背景噪音)的问题，电化学传感器检测结果的精度、可靠性等性能都受到了一定的局限，甚至影响其检测结果的应用。

发明内容

为克服现有技术存在的上述问题和缺陷，本发明提出了一种与电化学传感器相关联的电路系统，及其相对应的检测方法，以消除对电极回路平衡电流等因素对工作电极检测信号的干扰，降低检测信号的背景噪音，提高检测结果的精密度。

为实现本发明的目的，本发明提供了如下的技术方案。

本发明提供了一种电路系统，包括电路和与电路连接的电化学传感器，电化学传感器上的对电极与电路之间通过通断元件连接，所述通断元件控制对电极与所述电路之间的连通或断开。

在一个实施例中，所述电化学传感器包括工作电极、对电极、参比电极和辅助电极。

进一步的，所述电路包括基准电压发生电路、恒电位电路和微信号测量电路。所述基准电压发生电路通过恒电位电路连接到电化学传感器上。所述电化学传感器的工作电极、辅助电极分别与微信号测试电路连接。