[實用新型]便攜式的生物氣溶膠富集及快速檢測分析裝置

有效

• 申請號: 201220652990.3
• 申請日: 2012-12-03
• 公開（公告）號: CN202956299U
• 公開（公告）日: 2013-05-29
• 發明（設計）人: 隋國棟;荊雯雯;趙望;劉思秀
• 申請（專利權）人: 復旦大學
• 主分類號: G01N1/24
• 分類號: G01N1/24;G01N33/53
• 代理公司: 上海正旦專利代理有限公司 31200
• 代理人: 張磊

技術領域

本實用新型涉及一種便攜式的生物氣溶膠富集及快速檢測分析裝置。?

背景技術

對各種環境條件下的生物氣溶膠中的微生物以及包括花粉、孢子等過敏原在內的環境污染物進行實時監控，是對人類生活提供健康及安全保障的重要環節。目前能夠真正實現生物氣溶膠的快速在線監測系統很少，比較著名的生物氣溶膠的快速在線監測系統主要有美國氣溶膠飛行時間質譜技術（aerosol?time?of?flight?mass?spectrometry，簡稱ATOFMS）和美國Lawrence?Livermore國家實驗室2003年開發的APDS系統（Autonomous?Pathogen?Detection?System）。前者最初由Sinha等發明，借助顆粒物真空加速技術和離子化激光技術，它可以檢測單個微生物分子的空氣動力學直徑和化學組分。然而，這種技術不僅設備昂貴，而且微生物分子的質譜鑒定質量也還有待提高。后者可以同時檢測11中不同的目標（包含細菌、病毒和毒素），也可以擴展到100種不同的目標。采用PCR技術，分析時間大約1小時，遠遠少于常規實驗的4至24小時分析時間，這套系統已經通過實際測試，相關技術已經轉讓，正在被商業化。目前也有建立在免疫分析技術的生物氣溶膠的快速監測系統，這種系統的優點是利用抗原抗體間的特異性結合，分析速度快而且更準確，缺點是分析的目標種類取決于是否存在高質量抗體。2008年3月份MIT，Lincoln實驗室的研究人員在免疫分析的基礎上，結合基因工程改造B細胞，開發了PANTHER?(Pathogen?Notification?for?THreatening?Environmental?Releases)系統，可以分析包括炭疽、天花之類高危險性病原體，而且分析時間少于3分鐘。以上儀器設備價格非常昂貴，需要專業的人員操作，不易普及。?

目前國內相關研究主要集中在以下兩個方面：1、常規或在線檢測氣溶膠微粒濃度和粒度的方法；2、各類微生物常規檢測。對于以微流控芯片為技術核心，結合大氣氣溶膠的在線分析和篩選技術、對空氣氣溶膠所含多種傳染性病原微生物進行高通量、全自動的在線實時監測的分析系統方面的研究尚屬空白。國內外現行的氣體樣品收集方法主要用專門的儀器進行收集，除了使用不便，效率不高外，也難以完成收集分析的全過程操作。迄今為止國內外尚無實用的代表性氣體收集并實時監測的快速檢測系統。未來的技術發展主要集中在檢測儀器的多功能化和微型化上。國外多功能化儀器集中在用于空氣中生物顆粒分析的自動化儀器上。?

微型全分析系統(Miniaturized?Total?Analysis?Systems,TAS)或稱為芯片實驗室(Laboratory?on?a?Chip,LOC)，是一個跨學科的新領域，是通過分析化學、微機電加工、計算機、電子學、材料科學及生物學、醫學的交叉實現化學分析系統，從試樣處理到檢測的整體微型化、自動化、集成化與便攜化。根據芯片結構及工作機理又可分為兩大類：微陣列芯片（Microarray?Chip）和微流控芯片（Microffluidic?Chip），前者也稱生物芯片，主要以生物技術為基礎，以親和絡合技術為核心，以在芯片表面固定一系列可尋址的識別分子陣列為結構特征，它使用方便，測定快速，一般是一次性使用，有很強的專用型。它的發展已相當成熟，在國外已深度產業化；后者主要以分析和生物化學為基礎，利用微機電加工的技術（MEMS）與生物技術，在硅、玻璃、石英、塑料表面加工出10—100微米的微通道網絡，主要以電滲流和電泳流為驅動力，通過改變驅動電壓，控制流體在微通道網絡中的流動方向和速率，從而實現對目標分析物得采樣、稀釋、加試劑、富集、萃取、混合、反應、分離、檢測等步驟。微流控芯片已成為目前分析儀器發展的重要方向與前沿，是當前最活躍的、代表著21世紀分析儀器走向微型化、集成化的發展方向，已突破其發展初期加工技術及基本流控技術上的主要難關，正在進入一個開展更深入的基礎研究，廣泛擴大應用領域，及深度產業化的轉折時期。微流控分析系統具有獨特的優勢，它體積小、設計靈活、分辨率高、樣品消耗少和分析快速、檢測效率高、時間短、耐用性好、成本低廉、可以在一塊微芯片上實現多路并行檢測等，大大提高了分析效能且可多次使用，因此具有廣泛的適用性。已用于DNA、氨基酸、蛋白質、細胞等的檢測和分析,在食品安全、新藥篩選、環境檢測、司法鑒定、臨床疾病診斷等領域均具有廣泛的應用前景。微全分析系統的出現不僅可使珍貴的生物試樣與試劑消耗大大降低到微升甚至納升級，而且使分析速度成百倍地提高，費用也相應下降。?