[发明专利]微型化智能便携式直接免疫的电化学检测装置及检测方法

说明书

一种微型化智能便携式直接免疫的电化学检测装置及检测方法，该电化学检测装置包括微流控纸芯片电化学免疫传感器，包括微流控纸芯片和传感器接口，用于将生物标志物浓度转换为可供检测的电信号；以及智能便携式电化学仪表，包括手机应用程序和外部电路，其中，手机应用程序用于控制电化学检测的开始与终止和最终结果的展示；外部电路用于完成电化学检测功能。本发明建立了可随时随地进行快速电化学检测的新方法，可应用于多种生物标志物的现场快速检验；OTG功能使得该装置外部电路极大地降低了供电和通讯成本，缩小了外部电路尺寸。

技术领域

本发明涉及电化学检测领域，具体涉及一种微型化智能便携式直接免疫的电化学检测装置及检测方法。

背景技术

数年来，全世界一直致力于各种疾病的预防与治疗，只有“早预防，早发现，早治疗”才能够“早解决”。对于体内相关疾病指标的长期监测，定时去医院存在着价格昂贵、检测时间长、路途遥远等缺点，因此急需具有实验仪器小型化、操作简单化、报告结果即时化等优点的现场快速检验。现场快速检验的定义为：在采样现场进行的、利用便携式分析仪器及配套试剂快速得到检测结果的一种检测方式，可以将其理解为在患者身边进行的测试和即时检验。

生物标志物作为一种体现系统、器官、组织、细胞及亚细胞结构或功能改变或可能发生改变的生化指标，可用于疾病诊断、判断疾病分期或者用来评价新药或新疗法在目标人群中的安全性及有效性，因此对其进行相关检测具有重要意义。微流控纸芯片是一种新兴的微流控分析技术平台，用纸张作为基底，通过简单的加工技术，在纸上形成具有一定结构的亲/疏水微细通道网络及相关分析器件，构建纸上微型实验室，具有成本低、生物兼容性好、加工简易、使用和携带方便等优点。通过在微流控纸芯片上进行生物材料的修饰，可对尿液、唾液、血液中多种生物标志物进行测量，从而为多分析物和半定量实验提供了一个低成本、便携式的分析平台，大大降低了疾病诊断的花销。

针对用于生物标志物检测的微流控纸芯片，常用的检测方法有比色法、电化学检测法、电化学发光法等。比色法装置简单，但灵敏度不高，对于需要精准定量分析的生物标志物就难以满足检测需求；电化学发光法虽然检测范围广，灵敏度高，但对于检测装置要求较高，仪器难以小型化；电化学方法仪器装置简单，操作简便，检测仪器可以小型化，满足实时检测的需求，因此可用于生物标志物的相关检测。通常用于电化学检测的仪器有CHI660、Gamry、Autolab等，这些仪器的问题在于价格昂贵，体型较大，数据解读需要专业人士，无法适用于病床旁或者在家庭中的实时检测，因此需要设计一款兼具价格低廉、携带方便、检测精度高、可自动进行数据处理和结果显示的电化学检测仪表。常用的数据处理设备包括电脑、智能手机等。现阶段所研究的便携式电化学仪表大多存在如下问题：通过电池、电脑、插座供电，使电化学仪表对使用场合要求严格，影响便携式；利用USB连接线或通过无线方式进行通讯，会使得通讯依赖于外部电路，同时无线传输方式功耗较高，会占用本就供能低的便携式仪表能耗，增加供电负担。

手机作为人们生活中不可或缺的一种电子产品，具有体型小、功能全等优点。手机和外部电路除了利用无线方式进行通讯外，还可通过耳机孔和充电孔进行数据传输，这两种传输方式在通讯的同时，也可通过手机向外部设备进行供电，这样便可省去附加电池或电源，从而将供电和数据传输集为一体。但由于耳机孔存在输出电压和输出功率低的问题，需要大量外部电路进行能量的收集和输出电压的稳定，因此又极大地增加了便携式仪表的体积。OTG(On-The-Go)于2014年左右开始普及，主要应用于各种不同的设备或移动设备间的连接，从而进行数据交换。手机的OTG功能可向外输出较高的电压和功率，可满足在对生物传感器进行检测时便携式电化学仪表外部电路所需能量。手机OTG进行数据传输时，遵循的是USB传输方式。

综上所述，采用微流控纸芯片作为前端电化学生物传感器，将手机OTG功能与电化学检测所需外部电路结合形成电化学仪表，可制造出符合所需要求的微型化智能便携式直接免疫电化学检测装置，从而对生物标志物进行现场快速检验。

发明内容