本發明涉及電化學檢測，特別是涉及一種基于旋嵌式離心微流控芯片的電化學檢測裝置及工作方法。
背景技術：
1、隨著微流控技術的快速發展，離心式微流控芯片電化學檢測裝置因其高效、低耗、高集成度的優勢，在生物醫學即時診斷、環境污染物快速篩查及食品安全高通量分析等領域展現出廣闊應用前景。離心式微流控技術通過精密設計的離心式芯片結構，結合電化學檢測方法的高靈敏度特性，可實現納升級樣本的全流程自動化處理，包括樣本分配、試劑混合、分離富集、反應及檢測，顯著提升檢測效率與數據可靠性。然而現有設計仍面臨以下問題：
2、（1）動態檢測能力不足：如cn105964314b依賴離心停止后的電極靜態對準，需精密機械控制，對時間依賴性生物標志物的分析能力受限。
3、（2）長期穩定性缺陷：如cn212748794u通過機械彈簧簡化安裝，但部件繁多易老化，長期使用造成位置偏差。
4、（3）系統復雜與成本高：如cn111982985a的集成化系統雖支持多數據融合，但依賴高功耗中央處理器與多模塊協同架構。
5、此外，離心式微流控電化學檢測技術普遍局限于“離心驅動-靜態檢測”的分步模式，無法在旋轉過程中實時捕捉反應動態變化，難以滿足即時檢測和高通量篩查對效率與數據全面性的需求。
技術實現思路
1、針對現有離心式微流控檢測電化學檢測裝置存在的動態檢測能力不足、長期穩定性缺陷和系統復雜等問題，本發明提供了一種基于旋嵌式離心微流控芯片、能夠實現快速精準定位與動態旋轉檢測的電化學檢測裝置及工作方法。
2、具體而言，本發明采用的技術方案具體如下：
3、一種基于旋嵌式離心微流控芯片的電化學檢測裝置，包括電化學檢測芯片、電極適配模塊、電化學檢測模塊和驅動模塊；
4、所述電化學檢測芯片包括芯片基體和位于芯片基體下方的檢測電極，所述芯片基體內設有至少一個檢測腔，所述檢測電極中設有至少一組相互連接的內電極和外電極，所述內電極的檢測區域與檢測腔的底面重合，所述外電極裸露于芯片基體的外側，所述檢測電極的上表面與芯片基體的底面緊密鍵合；
5、所述電極適配模塊包括固定殼，所述固定殼包括頂部開口的固定外殼，所述固定外殼的側壁內表面上連接有至少一個卡槽，所述卡槽的左側面或右側面開口，所述卡槽的頂面的內壁上嵌入有接觸電極，所述卡槽的底面上開設有定位孔，所述定位孔位于接觸電極的正下方，所述定位孔內裝有用于提高外電極與接觸電極貼合緊密度的自鎖分度銷；所述電化學檢測芯片放置于固定殼的空腔內，當電化學檢測芯片與固定殼未鎖緊時，電化學檢測芯片可旋轉調整角度；當電化學檢測芯片的外電極旋入卡槽內且檢測芯片與固定殼鎖緊時，外電極與接觸電極緊密貼合；
6、所述電化學檢測模塊包括電滑環和電化學檢測電路；所述電滑環位于固定殼下方且與固定殼電連接；
7、所述驅動模塊包括電機，所述電機通過傳動軸驅動芯片基體、檢測電極、固定殼及電滑環旋轉。
8、其中，所述芯片基體和檢測電極的中央均設有中心通孔，所述固定殼的底面中央設有通孔，所述固定殼底面的通孔內設有彈簧，所述彈簧的底部與固定殼接觸，彈簧的頂部與電化學檢測芯片的底面接觸，所述傳動軸穿過彈簧。
9、其中，所述電化學檢測電路集成有恒電位儀、信號生成電路、信號采集電路以及信號處理電路；所述信號采集電路與電滑環電連接。
10、其中，還包括調控模塊，所述調控模塊包括控制器、通信接口和交互界面，交互界面通過顯示器顯示；所述控制器包括電機驅動器和微處理器。
11、其中，所述芯片基體由聚甲基丙烯酸甲酯、聚二甲基硅氧烷或玻璃等材料制成且底面具有微結構設計，與檢測電極鍵合后形成腔室、微通道、閥門等結構，所述結構形狀由待測樣品及功能需求確定。
12、其中，所述檢測腔的數量與內電極、外電極、接觸電極和自鎖分度銷的數量相同，確保相互配合。
13、其中，所述檢測電極為兩電極、三電極或四電極體系，電極材料為金屬、碳材料或者半導體材料等，電極制作方法采用絲網印刷、真空蒸鍍、離子濺射或分子束外延等，檢測電極與接觸電極形狀相適配，在緊密接觸條件下能夠穩定傳輸電信號。
14、其中，所述芯片基體的檢測腔與檢測電極的內電極相配合，芯片基體的底面與檢測電極的電極面緊密鍵合，檢測腔完全覆蓋檢測電極的內電極區域。
15、其中，所述檢測電極的外電極、接觸電極和自鎖分度銷位于同一豎直軸線，鎖緊狀態下三者緊密貼合。
16、其中，所述接觸電極與檢測電極的外電極相配合，放入電化學檢測芯片時，用力按壓彈簧并將外電極旋轉進入接觸電極所在的卡槽內，停止按壓彈簧后，電化學檢測芯片在彈簧壓力的作用下上移，使接觸電極與外電極適配貼合。
17、其中，所述自鎖分度銷可以手動調節頂部高度，未鎖緊狀態下，自鎖分度銷頂部與外電極底部不貼合，手動順時針旋轉自鎖分度銷底部90°使其處于鎖緊狀態下，自鎖分度銷頂部給外電極底部施加向上的力，使外電極頂部與接觸電極緊密貼合，因此高速旋轉狀態下，電化學檢測芯片與電化學檢測模塊可以通過電極適配模塊實現穩定的電信號傳輸。
18、其中，所述電滑環包括轉子和定子，轉子部分的電路與電極適配模塊連接，定子部分的電路與電化學檢測電路連接，由此實現旋轉部分與靜止部分之間的穩定電信號連通。
19、其中，所述傳動軸與電滑環之間采用螺栓固定，通過橫向壓緊力實現連接，便于快速安裝、更換和定期維護，傳動軸與固定殼和電化學檢測芯片之間的配合方式是任意的，可以是過盈配合、鍵連接、脹緊套連接等。
20、其中，所述電機的額定轉速為4000r/min、額定轉矩為0.48nm，霍爾傳感器檢測轉速的相對誤差≤1%。
21、其中，所述電化學檢測電路集成恒電位儀、信號生成電路、信號采集電路、信號處理電路，支持循環伏安法、差分脈沖伏安法、方波伏安法等多種電化學檢測模式。
22、其中，所述恒電位儀能夠調節的電位范圍為±5v，精度為±1mv，測量電流范圍為±1na至±100ma，掃描速度范圍為0.1mv/s至1v/s。
23、其中，所述信號生成電路可以輸出方波、正弦波以及階梯波等多種激勵信號，頻率范圍為0.1hz至100khz，電壓幅值為±5v。
24、其中，所述信號采集電路的采樣率不低于100khz，支持24位模數轉換。
25、其中，所述信號處理電路包括低通濾波器和可編程增益放大器，可以捕獲1na-100ma的電流信號，滿足快速檢測需求。
26、其中，所述調控模塊作為整個裝置的核心控制樞紐，通過通信接口和控制器調控電機與電化學檢測電路運行，借助交互界面展示參數、接收指令以靈活設置檢測模式與檢測參數。
27、其中，所述通信接口分為電機通信接口和電化學檢測電路通信接口，所述電機通信接口采用rs485差分總線協議，波特率配置為9600，通過雙絞屏蔽電纜與阻抗匹配終端設計，確保電機高速旋轉時抗電磁干擾能力穩定，所述電化學檢測電路通信接口采用usb3.0superspeed協議，實際傳輸速率≥400mbps，支持即插即用功能與批量傳輸模式。
28、其中，所述控制器能夠調節電機轉速和運行時間，其中轉速調節范圍為±4000rpm，調節精度為±1rpm，且能夠設定電化學檢測電路的檢測方法、檢測時間、掃描速率等相關參數。
29、其中，所述顯示屏的交互界面支持多點觸控操作，可進行參數設定和電機運行狀態、電化學檢測結果的實時顯示及保存，方便用戶使用。
30、其中，整個裝置設有裝置外殼。
31、本發明基于旋嵌式離心微流控芯片的電化學檢測裝置的工作方法，具體為：將電化學檢測芯片的中心通孔與傳動軸軸線對齊，確保芯片水平放置，向下按壓電化學檢測芯片，壓縮彈簧至最大行程，保持按壓狀態，旋轉電化學檢測芯片使外電極嵌入接觸電極所在的卡槽內；緩慢松開，彈簧回彈推動電化學檢測芯片上移，外電極與接觸電極初步貼合；手動旋轉自鎖分度銷，自鎖分度銷頂部對外電極施加垂直向上壓力，確保緊密貼合；打開交互界面，設置運行流程，進行電化學檢測，檢測結束后，再次旋轉自鎖分度銷，解除鎖緊狀態，按壓旋轉并取出電化學檢測芯片。
32、同現有技術相比，本發明的突出效果在于：
33、（1）本發明的基于旋嵌式離心微流控芯片的電化學檢測裝置，運用固定殼與電滑環的協同設計實現離心力驅動與電化學檢測的同步耦合，突破傳統“離心驅動-靜態檢測”的分步檢測模式；彈簧與自鎖分度銷構建的軸向位移自補償機制抑制電化學檢測芯片徑向跳動，提高定位精度、保證檢測過程中信號的穩定傳輸；檢測模塊、調控模塊與交互界面的高度集成，簡化結構、降低成本，運行狀態和檢測結果實時顯示，便于操作和調整。
34、（2）本發明裝置通過旋轉驅動與電滑環的同步信號傳輸，實現在離心過程中實時進行電化學檢測；旋嵌式安裝與電極彈性適配相結合，安裝時僅需按壓旋轉芯片并手動鎖定自鎖分度銷，操作簡便且減少對電極的損傷；嵌入式布局提高系統集成度和便攜度，支持“裝樣-檢測-分析”全流程自動化，適配精準醫療、環境監測與食品安全等多種即時應用場景。
35、下面結合附圖說明和具體實施例對本發明所述的基于旋嵌式離心微流控芯片的電化學檢測裝置及工作方法作進一步說明。