[發(fā)明專利]微型化智能便攜式直接免疫的電化學檢測裝置及檢測方法

有效

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• 申請日: 2020-09-17
• 公開（公告）號: CN112098479B
• 公開（公告）日: 2022-09-02
• 發(fā)明（設計）人: 邢宇;蔡新霞;劉軍濤;張禹;孫帥;王楊;明濤;羅金平
• 申請（專利權）人: 中國科學院空天信息創(chuàng)新研究院
• 主分類號: G01N27/26
• 分類號: G01N27/26;G01N27/327;B01L3/00;G01N33/543;G05B15/02
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 任巖

一種微型化智能便攜式直接免疫的電化學檢測裝置及檢測方法，該電化學檢測裝置包括微流控紙芯片電化學免疫傳感器，包括微流控紙芯片和傳感器接口，用于將生物標志物濃度轉(zhuǎn)換為可供檢測的電信號；以及智能便攜式電化學儀表，包括手機應用程序和外部電路，其中，手機應用程序用于控制電化學檢測的開始與終止和最終結果的展示；外部電路用于完成電化學檢測功能。本發(fā)明建立了可隨時隨地進行快速電化學檢測的新方法，可應用于多種生物標志物的現(xiàn)場快速檢驗；OTG功能使得該裝置外部電路極大地降低了供電和通訊成本，縮小了外部電路尺寸。

技術領域

本發(fā)明涉及電化學檢測領域，具體涉及一種微型化智能便攜式直接免疫的電化學檢測裝置及檢測方法。

背景技術

數(shù)年來，全世界一直致力于各種疾病的預防與治療，只有“早預防，早發(fā)現(xiàn)，早治療”才能夠“早解決”。對于體內(nèi)相關疾病指標的長期監(jiān)測，定時去醫(yī)院存在著價格昂貴、檢測時間長、路途遙遠等缺點，因此急需具有實驗儀器小型化、操作簡單化、報告結果即時化等優(yōu)點的現(xiàn)場快速檢驗。現(xiàn)場快速檢驗的定義為：在采樣現(xiàn)場進行的、利用便攜式分析儀器及配套試劑快速得到檢測結果的一種檢測方式，可以將其理解為在患者身邊進行的測試和即時檢驗。

生物標志物作為一種體現(xiàn)系統(tǒng)、器官、組織、細胞及亞細胞結構或功能改變或可能發(fā)生改變的生化指標，可用于疾病診斷、判斷疾病分期或者用來評價新藥或新療法在目標人群中的安全性及有效性，因此對其進行相關檢測具有重要意義。微流控紙芯片是一種新興的微流控分析技術平臺，用紙張作為基底，通過簡單的加工技術，在紙上形成具有一定結構的親/疏水微細通道網(wǎng)絡及相關分析器件，構建紙上微型實驗室，具有成本低、生物兼容性好、加工簡易、使用和攜帶方便等優(yōu)點。通過在微流控紙芯片上進行生物材料的修飾，可對尿液、唾液、血液中多種生物標志物進行測量，從而為多分析物和半定量實驗提供了一個低成本、便攜式的分析平臺，大大降低了疾病診斷的花銷。

針對用于生物標志物檢測的微流控紙芯片，常用的檢測方法有比色法、電化學檢測法、電化學發(fā)光法等。比色法裝置簡單，但靈敏度不高，對于需要精準定量分析的生物標志物就難以滿足檢測需求；電化學發(fā)光法雖然檢測范圍廣，靈敏度高，但對于檢測裝置要求較高，儀器難以小型化；電化學方法儀器裝置簡單，操作簡便，檢測儀器可以小型化，滿足實時檢測的需求，因此可用于生物標志物的相關檢測。通常用于電化學檢測的儀器有CHI660、Gamry、Autolab等，這些儀器的問題在于價格昂貴，體型較大，數(shù)據(jù)解讀需要專業(yè)人士，無法適用于病床旁或者在家庭中的實時檢測，因此需要設計一款兼具價格低廉、攜帶方便、檢測精度高、可自動進行數(shù)據(jù)處理和結果顯示的電化學檢測儀表。常用的數(shù)據(jù)處理設備包括電腦、智能手機等。現(xiàn)階段所研究的便攜式電化學儀表大多存在如下問題：通過電池、電腦、插座供電，使電化學儀表對使用場合要求嚴格，影響便攜式；利用USB連接線或通過無線方式進行通訊，會使得通訊依賴于外部電路，同時無線傳輸方式功耗較高，會占用本就供能低的便攜式儀表能耗，增加供電負擔。

手機作為人們生活中不可或缺的一種電子產(chǎn)品，具有體型小、功能全等優(yōu)點。手機和外部電路除了利用無線方式進行通訊外，還可通過耳機孔和充電孔進行數(shù)據(jù)傳輸，這兩種傳輸方式在通訊的同時，也可通過手機向外部設備進行供電，這樣便可省去附加電池或電源，從而將供電和數(shù)據(jù)傳輸集為一體。但由于耳機孔存在輸出電壓和輸出功率低的問題，需要大量外部電路進行能量的收集和輸出電壓的穩(wěn)定，因此又極大地增加了便攜式儀表的體積。OTG(On-The-Go)于2014年左右開始普及，主要應用于各種不同的設備或移動設備間的連接，從而進行數(shù)據(jù)交換。手機的OTG功能可向外輸出較高的電壓和功率，可滿足在對生物傳感器進行檢測時便攜式電化學儀表外部電路所需能量。手機OTG進行數(shù)據(jù)傳輸時，遵循的是USB傳輸方式。

綜上所述，采用微流控紙芯片作為前端電化學生物傳感器，將手機OTG功能與電化學檢測所需外部電路結合形成電化學儀表，可制造出符合所需要求的微型化智能便攜式直接免疫電化學檢測裝置，從而對生物標志物進行現(xiàn)場快速檢驗。

發(fā)明內(nèi)容