[發(fā)明專利]便攜式電化學(xué)生物芯片檢測儀系統(tǒng)

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210138677.2
• 申請日: 2012-05-07
• 公開（公告）號: CN102914583A
• 公開（公告）日: 2013-02-06
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 趙朝輝;甘先云;謝國明
• 申請（專利權(quán)）人: 趙朝輝;謝國明;甘先云
• 主分類號: G01N27/416
• 分類號: G01N27/416
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及電化學(xué)生物芯片檢測儀系統(tǒng)，特別是能夠滿足無線信息傳輸?shù)谋銛y式電化學(xué)生物芯片檢測儀系統(tǒng)，用于生物(酶、蛋白質(zhì)、抗體、抗原、微生物、細(xì)胞、核酸等)和非生物標(biāo)志物(銅、鉻、鉛等有毒重金屬離子)的快速分析與檢測，屬于生物芯片系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

現(xiàn)今的醫(yī)療診斷、食品工業(yè)(食品成分、食品添加劑、有害毒物等的分析檢測)、軍事醫(yī)學(xué)(生物毒素的檢測)中的生化反恐，環(huán)境監(jiān)測(水質(zhì)分析)對于現(xiàn)場即時檢測的需求越來越高，因此一種能夠滿足現(xiàn)場即時檢測的儀器系統(tǒng)將具有十分重要的意義。目前已有許多檢測技術(shù)及設(shè)備(如基因芯片系統(tǒng)、生化分析儀、微生物檢測儀等等)用于多種生物或非生物標(biāo)志物的檢測，但是由于自身技術(shù)的局限性，如操作繁瑣、分析時間長且需要專業(yè)技術(shù)背景人員或因儀器造價成本過高、體積龐大等因素，無法滿足現(xiàn)場即時檢測的需求。

生物電化學(xué)技術(shù)是與尖端科學(xué)技術(shù)的發(fā)展緊密相關(guān)的，它能夠?qū)ξ镔|(zhì)進(jìn)行組成形態(tài)和成分含量的檢測與分析，在生命科學(xué)、能源科學(xué)、信息科學(xué)和環(huán)境科學(xué)的發(fā)展中具有重要的作用。微電子機械系統(tǒng)(MEMS)是20世紀(jì)80年代后期在微電子技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一門新興應(yīng)用基礎(chǔ)技術(shù)，MEMS具有微型化、集成化、應(yīng)用范圍廣等優(yōu)點。近年來與生物學(xué)技術(shù)的聯(lián)合應(yīng)用形成生物微電子機械系統(tǒng)(Bio-MEMS)新的前沿技術(shù)，已被廣泛應(yīng)用到多個研究領(lǐng)域，尤其是在醫(yī)療診斷方面。由于MEMS器件具有體積小、重量輕、成本低及性能穩(wěn)定、一致性好等優(yōu)點，基于此技術(shù)基礎(chǔ)研制的便攜式電化學(xué)生物芯片檢測儀系統(tǒng)，具有體積小、專一性強、分析速度快、準(zhǔn)確度高、檢測量大、檢測成本低等優(yōu)點；與目前高度成熟的無線信息傳輸技術(shù)整合后，該電化學(xué)生物芯片檢測儀系統(tǒng)實用性大大增強，能夠滿足現(xiàn)場即時檢測及分析數(shù)據(jù)無線傳輸?shù)男枨螅摫銛y式檢測儀系統(tǒng)適用于醫(yī)院、家庭或單兵檢測裝備。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明目的在于提供一種滿足現(xiàn)場即時檢測應(yīng)用的便攜式電化學(xué)生物芯片檢測儀系統(tǒng)。

本發(fā)明主要通過以下技術(shù)方案實施，該便攜式電化學(xué)生物芯片檢測儀系統(tǒng)主要包括電化學(xué)生物芯片、電化學(xué)生物芯片讀數(shù)器及電化學(xué)生物芯片檢測儀三個部分。

所述的便攜式電化學(xué)生物芯片檢測儀系統(tǒng)中的電化學(xué)生物芯片包括一個底板及其上面的16個微反應(yīng)單元體系。

其中底板的形狀為一個長方體，其材料可以選自玻璃、硅、陶瓷或PVC。

其中16個微反應(yīng)單元體系由納米材料構(gòu)成，每個單元分別含有(工作電極、輔助電極、參比電極)三電極體系，納米材料可以選自金、鉑、鈦、銅、銀、鈀、鎳或鉻等。工作電極表面可以用化學(xué)試劑或生物分子進(jìn)行功能化修飾，在其表面構(gòu)建生物反應(yīng)層界面，最常用的物質(zhì)為巰基醇、EDC、NHS、辣根過氧化物酶、生物素或親和素等。

所述的便攜式電化學(xué)生物芯片檢測儀系統(tǒng)中的電化學(xué)生物芯片讀數(shù)器包括加樣槽、上蓋、底盒和信號傳導(dǎo)線路；上蓋通過轉(zhuǎn)軸和轉(zhuǎn)軸槽旋轉(zhuǎn)后閉合在底盒上面，與底盒形成一個密閉腔室。

其中加樣槽含有16個圓形生化反應(yīng)池，反應(yīng)池和電化學(xué)生物芯片上的16個微反應(yīng)單元相對應(yīng)，當(dāng)覆蓋在電化學(xué)生物芯片表面時，只露出電極接觸點部分。

其中上蓋含有一個標(biāo)本加樣窗口，加樣窗含有一個蓋子，通過卡式結(jié)構(gòu)裝配在上蓋，可以很方便的取下或扣上。

其中底盒上面有一個凹槽用來放置和固定電化學(xué)生物芯片，凹槽的正中間有兩個對應(yīng)的半圓形缺口，便于電化學(xué)生物芯片的拿取；當(dāng)關(guān)閉上蓋后，凹槽的方位正對于上蓋加樣窗口。

其中信號傳導(dǎo)線路包括電路板、USB傳輸端口及底盒外置線路端口構(gòu)成，位于上蓋內(nèi)部的電路板含有48個伸縮式金屬觸針，通過擋板固定在上蓋，具有信號傳輸功能，三個一組共16組，用于和電化學(xué)生物芯片表面16個微反應(yīng)單元電極觸點接觸；底盒內(nèi)部的USB傳輸端口分別與底盒外置線路端口及USB信號傳輸電路板相連接。

所述的便攜式電化學(xué)生物芯片檢測儀系統(tǒng)中的電化學(xué)檢測儀包括微控制器單元模塊、AD與DA轉(zhuǎn)換模塊、時鐘和溫度傳感器模塊、觸摸液晶顯示模塊、恒電壓/恒電流數(shù)字采集模塊、電源模塊、藍(lán)牙數(shù)據(jù)傳輸模塊；電化學(xué)檢測儀前部含有一個電源開關(guān)、USB端口及藍(lán)牙指示燈，后部含有一個讀數(shù)器連接線端口，還有一個含有凹槽式結(jié)構(gòu)防滑條紋的手持部位，底部含有左右對稱的四個墊腳。

其中微控制器單元模塊為微處理器，它具有高性能、低功耗、多種高精度及高速的外設(shè)。

其中AD與DA轉(zhuǎn)換模塊為具有多路帶功能的AD和DA，可以在微處理器很少參與的情況下，自動、高速的進(jìn)行AD和DA轉(zhuǎn)換，為恒電壓和恒電流方式的信號輸出和輸入采集提供了基本支持。