电化学发光分析方法响应速度快、灵敏度高、可控性好,在生物芯片、免疫分析以及药物和生化分析领域被广泛应用。然而,大多数电化学发光传感器的构建都基于传统三电极体系,在工作电极的同一区域兼顾靶目标捕获和界面电-光能量转换的双重功能,这不免造成了对检测结果准确性的影响。同时,电化学发光传感技术的高灵敏度特性也势必会将干扰信号同步放大。近年来,封闭式双极电极被提出并用于构建电化学发光传感器。通过将封闭式双极电极空间分隔的阴、阳极反应区分别设置为检测端与信号输出端,有效地屏蔽了检测区与信号区不同反应间的相互干扰,实现了电化学发光传感技术在实际样本中的高灵敏性、高准确性检测。目前,双极电化学发光传感器已经实现了对于小分子物质、核酸、蛋白以及细胞的检测。本论文以双极电致化学发光电极为研究对象,以提升传感器性能和拓展传感器应用为目的,从电极材料、传感器组成和装置设计三方面入手,搭建了多种类型的双极电化学发光传感器,实现不同检测环境中的应用。本论文基于封闭式双极电极,构建了三种不同类型的传感器,分别是比率型传感器、双模式传感器以及多功能传感器。上述传感器都利用了封闭式双极电极的两极反应室物理分隔的性质,从不同侧面验证了传感体系抗干扰的能力。其中,双信号比率型传感器可以有效避免两套电化学发光传感体系间的相互干扰,保证了高稳定性、准确性检测。双模式传感器达成了电化学发光和比色的双模式信号输出,并且两种检测方法之间不存在相互干扰。而多功能传感器则避免了样本环境和检测试剂间的相互干扰,其兼具物理传感和化学传感的能力,利用水凝胶构建了柔性双极电化学发光汗液成分检测单元,并结合水凝胶自身的可拉伸性、粘附性以及应变传感特性,构建了应力传感单元,实现了对运动行为和汗液成分的综合评价。首先,通过在双极电极的两端分别设计一套电化学发光检测系统的方式,构建了一种比率型双极电化学发光传感器。在双极电极的阳极端修饰分子印迹聚合物用来特异性识别抗坏血酸,而阳极电解液中的Ru（bpy）32+提供阳极的电化学发光信号,阴极表面修饰的Zn In2S4提供阴极的电化学发光信号。当抗坏血酸在阳极表面再结合后,阳极信号下降而阴极信号上升,从而构建了一个比率型传感模式。在最佳的实验条件下,所制备的双极电化学发光传感器对于浓度范围在50 n M～3μM的抗坏血酸样本呈现出良好的线性关系。经验证,比值传感方式获得的检测结果的相对标准偏差相比于单极检测方式在重复性以及长期稳定性方面分别降低了15倍和5倍。此外,该传感器通过融合比率型构建理念以及分子印迹技术,实现了对于实际牛血清样本中抗坏血酸的高灵敏、准确检测。阴极发光材料Zn In2S4也是首次作为电化学发光试剂被用于构建电化学发光传感器。值得注意的是,在无任何额外增敏修饰的情况下,该传感器的检测限即可满足实际样本检测需求,避免了过多的电极表面修饰给检测结果带来的误差。其次,通过在双极电极的两端分别设计电化学发光检测系统以及比色检测系统的方式,构建了一种双模式传感器。双极电极阳极电解液中的鲁米诺提供电化学发光信号,而阴极表面修饰的普鲁士蓝提供比色信号。传感器具有两种检测模式,分别为检测一种分析物的“双模态”检测模式以及针对两种分析物的“双目标”检测模式。采用两种常见的生理指标（葡萄糖和乳酸）作为模型分析物,考察了传感器的“双模态”传感表现。“双模态”检测方式相比于单一的检测方式,具有更宽的响应范围,且两种检测方式的输出结果互为验证。另外,以Ⅳ型高脂血症的两个重要生理指标（极低密度脂蛋白和乙酰胆碱酯酶）作为模型分析物,考察了传感器的“双目标”传感表现。经验证,该传感器的两种检测模式均有效可行,且实现了对牛血清中的葡萄糖含量以及He La细胞中的NADH和过氧化氢的定量检测。最后,改进了双极电极的制备材料,构建了一种基于水凝胶的柔性双极电化学发光传感器。并结合水凝胶在运动行为监测方面的潜力,整合成一个多功能传感设备,包含了物理传感单元与生化传感单元。本章工作中合成了两种不同掺杂的水凝胶,分别为掺杂了还原氧化石墨烯的水凝胶和掺杂了发光试剂鲁米诺的水凝胶。前者构成了应变传感单元用于感知运动行为,并且在过程中完成汗水的收集。随后,两种不同掺杂的水凝胶自主愈合形成一个水凝胶基双极电极,并进一步构成汗液传感单元。在实际应用考察中,运动监测单元的监测连续性很好,可以有效捕获实时的运动行为;汗液检测单元实现了对汗液中的尿素、乳酸以及氯离子的准确检测。此外,验证了水凝胶基电化学发光传感体系在稳定性和发光时长方面,相较于刚性电极传感体系具有显著优势。在连续十次相同的激发条件下,刚性电极体系的第十次响应信号强度仅为第一次的74.6%,而水凝胶体系的第十次信号强度为第一次的92.6%。同时,水凝胶体系的响应信号持续时长为刚性电极体系的两倍以上。