[发明专利]便携式电化学生物芯片检测仪系统

说明书

技术领域

本发明涉及电化学生物芯片检测仪系统，特别是能够满足无线信息传输的便携式电化学生物芯片检测仪系统，用于生物(酶、蛋白质、抗体、抗原、微生物、细胞、核酸等)和非生物标志物(铜、铬、铅等有毒重金属离子)的快速分析与检测，属于生物芯片系统技术领域。

背景技术

现今的医疗诊断、食品工业(食品成分、食品添加剂、有害毒物等的分析检测)、军事医学(生物毒素的检测)中的生化反恐，环境监测(水质分析)对于现场即时检测的需求越来越高，因此一种能够满足现场即时检测的仪器系统将具有十分重要的意义。目前已有许多检测技术及设备(如基因芯片系统、生化分析仪、微生物检测仪等等)用于多种生物或非生物标志物的检测，但是由于自身技术的局限性，如操作繁琐、分析时间长且需要专业技术背景人员或因仪器造价成本过高、体积庞大等因素，无法满足现场即时检测的需求。

生物电化学技术是与尖端科学技术的发展紧密相关的，它能够对物质进行组成形态和成分含量的检测与分析，在生命科学、能源科学、信息科学和环境科学的发展中具有重要的作用。微电子机械系统(MEMS)是20世纪80年代后期在微电子技术的基础上发展起来的一门新兴应用基础技术，MEMS具有微型化、集成化、应用范围广等优点。近年来与生物学技术的联合应用形成生物微电子机械系统(Bio-MEMS)新的前沿技术，已被广泛应用到多个研究领域，尤其是在医疗诊断方面。由于MEMS器件具有体积小、重量轻、成本低及性能稳定、一致性好等优点，基于此技术基础研制的便携式电化学生物芯片检测仪系统，具有体积小、专一性强、分析速度快、准确度高、检测量大、检测成本低等优点；与目前高度成熟的无线信息传输技术整合后，该电化学生物芯片检测仪系统实用性大大增强，能够满足现场即时检测及分析数据无线传输的需求，该便携式检测仪系统适用于医院、家庭或单兵检测装备。

发明内容

本发明目的在于提供一种满足现场即时检测应用的便携式电化学生物芯片检测仪系统。

本发明主要通过以下技术方案实施，该便携式电化学生物芯片检测仪系统主要包括电化学生物芯片、电化学生物芯片读数器及电化学生物芯片检测仪三个部分。

所述的便携式电化学生物芯片检测仪系统中的电化学生物芯片包括一个底板及其上面的16个微反应单元体系。

其中底板的形状为一个长方体，其材料可以选自玻璃、硅、陶瓷或PVC。

其中16个微反应单元体系由纳米材料构成，每个单元分别含有(工作电极、辅助电极、参比电极)三电极体系，纳米材料可以选自金、铂、钛、铜、银、钯、镍或铬等。工作电极表面可以用化学试剂或生物分子进行功能化修饰，在其表面构建生物反应层界面，最常用的物质为巯基醇、EDC、NHS、辣根过氧化物酶、生物素或亲和素等。

所述的便携式电化学生物芯片检测仪系统中的电化学生物芯片读数器包括加样槽、上盖、底盒和信号传导线路；上盖通过转轴和转轴槽旋转后闭合在底盒上面，与底盒形成一个密闭腔室。

其中加样槽含有16个圆形生化反应池，反应池和电化学生物芯片上的16个微反应单元相对应，当覆盖在电化学生物芯片表面时，只露出电极接触点部分。

其中上盖含有一个标本加样窗口，加样窗含有一个盖子，通过卡式结构装配在上盖，可以很方便的取下或扣上。

其中底盒上面有一个凹槽用来放置和固定电化学生物芯片，凹槽的正中间有两个对应的半圆形缺口，便于电化学生物芯片的拿取；当关闭上盖后，凹槽的方位正对于上盖加样窗口。

其中信号传导线路包括电路板、USB传输端口及底盒外置线路端口构成，位于上盖内部的电路板含有48个伸缩式金属触针，通过挡板固定在上盖，具有信号传输功能，三个一组共16组，用于和电化学生物芯片表面16个微反应单元电极触点接触；底盒内部的USB传输端口分别与底盒外置线路端口及USB信号传输电路板相连接。

所述的便携式电化学生物芯片检测仪系统中的电化学检测仪包括微控制器单元模块、AD与DA转换模块、时钟和温度传感器模块、触摸液晶显示模块、恒电压/恒电流数字采集模块、电源模块、蓝牙数据传输模块；电化学检测仪前部含有一个电源开关、USB端口及蓝牙指示灯，后部含有一个读数器连接线端口，还有一个含有凹槽式结构防滑条纹的手持部位，底部含有左右对称的四个垫脚。

其中微控制器单元模块为微处理器，它具有高性能、低功耗、多种高精度及高速的外设。

其中AD与DA转换模块为具有多路带功能的AD和DA，可以在微处理器很少参与的情况下，自动、高速的进行AD和DA转换，为恒电压和恒电流方式的信号输出和输入采集提供了基本支持。