[发明专利]一种电化学免疫生物传感器检测装置及检测分析方法

权利要求书

1.一种电化学免疫生物传感器检测装置,其特征在于包括声能传输与电化学免疫反应检测装置部分、控制检测部分；

所述的电化学免疫反应检测装置部分从下至上依次包括换能器固定基板110、声能量阻尼衰减片109、超声换能器101、超声耦合胶体102、声聚焦透镜阵列一体化玻璃基板103、突触点硅橡胶密封圈108、可更换电化学免疫生物敏感膜基片104、高分子金膜电极基板107、多通道微弱电信号检测电路106；

由声聚焦透镜阵列一体化玻璃基板103、突触点硅橡胶密封圈108、高分子金膜电极基板107从下至上依次设置构成流动注射反应池/注射装置；

高频超声换能器101放置在高分子超声耦合胶体102与声能量阻尼衰减片109之间，通过PID超声能量模式控制模块202来控制高频超声换能器101超声能量的辐射强度； 

超声耦合胶体102由超声耦合剂与高分子薄膜构成；其中高分子薄膜的声阻抗特性与所选超声耦合剂的声阻抗特性相近；

超声耦合胶体102上表面设有声透镜阵列，用于聚焦超声能量，超声耦合胶体102通过声透镜阵列与声聚焦透镜阵列一体化玻璃基板103紧贴；声透镜的凹球面尺寸由焦距而定，焦距为透镜表面到超声束聚焦的焦点的距离；通过调整声透镜的凹球面尺寸，控制焦点到可更换电化学免疫生物敏感膜基片104表面的垂直距离为1～2mm； 

声聚焦透镜阵列一体化玻璃基板103开有两个通道作为流体传输的进出口,且两通道分别设于超声耦合胶体102的两侧；声聚焦透镜阵列一体化玻璃基板103上表面开有凹槽，用于放置超声传感器201；该凹槽与两通道构成倒置的U型结构，使得流体从一个通道流向另一个通道；

在声聚焦透镜阵列一体化玻璃基板103边沿设有突触点硅橡胶密封圈108，用于密封流动注射反应池/注射装置，调节流动注射反应池/注射装置的流动反应室105的高度，并与高分子金膜电极基板107形成封闭结构；

所述的流动注射反应池/注射装置的流动反应室105的高度为1～3mm；

所述的高分子金膜电极基板107的材质为聚甲基丙烯酸甲酯PMMA或聚二甲基硅氧烷PDMS；

高分子金膜电极基板107上开有多个厚度为2mm的凹槽，用于嵌入电极，电极与可更换电化学免疫生物敏感膜基片104表面导通，将可更换电化学免疫生物敏感膜基片104采集到电信号通过电极传递到多通道微弱电信号检测电路106；

所述的电极为双通道微间距三电极结构；

所述的可更换电化学免疫生物敏感膜基片104是由硅烷、戊二醛或壳聚糖通过交联方法进行电极表面修饰，形成基膜；然后在基膜上固定抗原分子或抗体分子和催化酶，其中催化酶用以催化氧化还原反应，产生电活性物质而引起电流变化；

所述的控制检测部分包括超声传感器201、PID超声能量模式控制模块202、微弱电信号处理模块203、数据分析及反馈控制模块204、能量控制模式与免疫电化学反应体系数据库205； 

PID超声能量模式控制模块202作为控制处理单元，接收超声传感器201的超声能量信号以及能量控制模式与免疫电化学反应体系数据库205的反馈信号，PID超声能量模式控制模块202驱动超声换能器101启动工作模式；微弱电信号处理模块203接收多通道微弱电信号检测电路106的采集信号，能量控制模式与免疫电化学反应体系数据库205通过数据分析及反馈控制模块204分析处理微弱电信号处理模块203的信号，然后将识别后的信号传递PID超声能量模式控制模块202，最终调节超声换能器101的超声发射模式。

2.利用如权利要求1所述的一种电化学免疫生物传感器检测装置进行电化学免疫生物反应测定的分析方法，其特征在于该方法包括以下步骤：

步骤(1).调节超声波换能器101的辐射能量场：

通过超声耦合胶体102上声透镜的凹球面尺寸来调节焦距，使焦点到电化学免疫生物敏感膜基片104表面的垂直距离为1～2mm；

步骤(2).进行微流动注射分析：

将待测溶液、载流经一通道恒速注入至流动注射反应池/注射装置的流动反应室105达到二者的混合，最终经另一通道流出； 

在进行微流动注射分析过程中，可更换电化学免疫生物敏感膜基片104上若固定有抗原分子，则使得待测溶液中的相应抗体发生特异性结合反应；

所述的流动注射反应池/注射装置的流动反应室105通过光刻或蚀刻的方法实现了反应池的微型化；

步骤(3).超声发射能量智能测控过程： 

在进行步骤（2）的过程中，同时进行超声发射能量智能测控；所述的智能控制过程包括两条反馈信号通路，分别是超声能量的反馈信号通路、检测反馈通路；

所述的超声能量的反馈信号由超声传感器201来检测超声辐射能量的强度，其与超声换能器101以及PID超声能量模式控制模块202构成一条闭环测控系统；

PID超声能量模式控制模块202接收超声传感器201的超声能量信号，PID超声能量模式控制模块202驱动超声换能器101启动工作模式；

所述的检测反馈通路是由PID超声能量模式控制模块202、微弱电信号处理检测模块203、数据分析及反馈控制模块204、能量控制模式与免疫电化学反应体系数据库205构成闭环测控系统；

微弱电信号处理检测模块203处理多通道微弱电信号检测电路106获得的电化学信号，通过超声能量模式控制模块202调节超声换能器的辐射能量来确定较优的免疫反应效果,数据分析及反馈控制模块204将对不同免疫反应体系的参数集合进行整合，形成能量控制模式与免疫电化学反应体系数据库205，这些数据库的内容将为不同免疫检测分析体系的应用提供必要的PID控制参数；进一步地，利用标准质控免疫反应溶液和超声传感器201所测量的超声能量反馈参数，来获得超声辐射能量的控制参数对电化学免疫反应的动态效果，通过对反应效果参数与超声能量控制参数之间动力学数据进行拟合，获得用于控制的优化参数，这些优化参数与PID控制参数进行信息融合，获得待测溶液中目标抗体或抗原的浓度。