CN100365418C - 用于固定化酶生物传感器分析仪的流动注射装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于固定化酶生物传感器分析仪的流动注射装置，其特点是：有机玻璃流动反应池与铝合金支撑体系的底部通过合页状结构联接，能够方便地开合，流动反应池可设一至二个酶膜圈槽，并带有进液和出液不锈钢管接口，铝合金支撑体系与膜圈槽对应的位置开设有过氧化氢电极固定孔，内装过氧化氢电极，还埋入进、出液不锈钢管、流动池锁定装置、电极线引出孔、温度传感器安装孔、加热功率晶体管安装孔、微动状态开关安装孔等，利用大功率晶体管的PN结功耗作为恒温热源。本装置更换传感器十分方便，过氧化氧电极与固定化酶传感器和流动反应池呈紧密结合状态，测定过程中传感器的响应和洗脱速度快、重复性好，测定一个样品全部时间总和小于1分钟，重复误差小于2%，本装置有很强的通用性，并可同时测定两种化学物质。

Description

用于固定化酶生物传感器分析仪的流动注射装置

技术领域：

本发明涉及生物化学分析仪器，具体地说是关于用于固定化酶生物传感器分析仪的流动注射装置。

背景技术：

固定化酶生物传感器分析仪是以固定化酶膜圈为关健元件，微电脑控制的智能化仪表，可快速完成有关物质的定量分析，由电脑设定各种操作程序，达到最精确的测定结果。已经越来越多的用于工业发酵、环境检测、临床化验、体育训练和科学研究等领域[1]。这类分析仪器是基于下列反应

及其它类似的反应，由过氧化氢电极的响应电流来表达反应过程中乳酸、葡萄糖、谷氨酸等物质的含量，用户可通过更换试剂盒得到各种成份分析化验结果。

为了充分发挥固定化酶生物传感器分析仪快速测定多个化学物质的特点，满足化验分析过程自动化的要求，设计一种能够迅速简便更换传感器的流动注射装置是十分必要的。

发明内容：

本发明的目的是设计一种流动注射装，能够安装一个或两个不同的固定化酶传感器和过氧化氢电极，并能够方便、迅速地更换固定化酶传感器，同时带有电加热自动恒温系统和反应池状态传感开关，以适应快速、自动测定一个或二个物质的需要。

本发明的用于固定化酶传感器的流动注射装置，其技术方案是这样实现的：有机玻璃流动反应池与铝合金恒温支撑体系的底部通过合页状结构联接，能够方便地开合，有机玻璃流动池开设至少一个膜圈槽，带有与进液和出液不锈钢管的接口；铝合金恒温支撑体系与膜圈槽对应的位置开设有过氧化氢电极安装孔，内装过氧化氢电极，进液和出液接口对应的位置安装有进液不锈钢管、出液不锈钢管，并带有流动池锁定装置、过氧化氢电极引出线孔、温度传感器安装孔、加热功率晶体管固定孔、微动状态开关安装孔、安装固定孔、过氧化氢电极定位螺丝。如果在有机玻璃流动池上开设两个膜圈槽，放置不同的酶膜圈，那么在铝合金恒温支撑体系上对应的位置安装两个过氧化氢电极，可用于同时测定两种不同的物质。

附图说明：

图1单电极流动注射装置

图2双电极流动注射装置

图3单电极铝合金恒温支撑体系背面视图

图4双电极铝合金恒温支撑体系背面视图

图5过氧化氢电极外形图

图6恒温加热电原理图

1、过氧化氢电极     2、流动反应池    3、铝合金恒温支撑体系

4、传感器膜圈槽     5、不锈钢片做的流动池锁定装置也叫脱扣按钮

6、进液不锈钢管     7、出液不锈钢管  8、微动状态开关杠杆

9、流动池锁定弹簧   10、流动池与铝合金支架固定销

11、锁定装置与铝合金支架固定销  12、流动池与进液不锈钢管接口

13、流动池与出液不锈钢管接口    14、流动反应池自动锁定半圆形结构

15、过氧化氢电极定位螺丝     16、过氧化氢电极引出线

17、温度传感器安装孔         18、加热功率晶体管固定孔

19、微动状态开关安装孔  20、安装固定孔  21、过氧化氢电极定位槽

具体实施方式：

如图1、2、3、4、5所示有机玻璃流动池2与铝合金恒温支撑体系3通过固定销10联接呈合页状结构，流动池2可作最大90度转动，在打开状态下流动池呈水平放置，用“O”形橡胶圈作支撑的固定化酶传感器膜正好放入膜圈槽4内。过氧化氢电极1与流动反应池2的接口面呈圆锥形结构，锥度一致，电极体的大部分埋入恒温铝合金体内，通过铝合金上的定位螺丝15固定，在电极体上开一个长型定位槽21使电极在铝合金体内有约1.5毫米的伸缩空间，在电极的后部放一只弹簧，保证电极与酶传感器膜和流动反应池紧密接触：同时也使脱扣按钮按下时流动反应池能自动弹出。电极的电缆16从铝合金恒温块的后背面引出。

流动反应池2通过锁定装置5与铝合金支撑体系3、过氧化氢电极接合，锁定装置5由0.5～0.8mm不锈钢薄板制作，通过固定销11与铝合金块3结合，脱扣按钮5下的弹簧9使锁定装置处于锁定状态。流动反应池2边上的半圆形结构14使流动池在闭合过程中自动打开锁定装置。

流动池的液体流动管道内径为1mm，避免液体在流动过程中由于表面张力的作用出现截面不同部位流速不匀现象。在流动池锁定状态下，缓冲液和测定样品从进液不锈钢管6进入，通过流动反应池上进液接口12和出液接口13，从不锈钢管7排出，不锈钢管的内径也为1mm，不锈钢管与流动反应池接口通过硅橡胶密封圈密封。在接口处的铝块上开一与不锈钢管同心的圆形凹孔，用以安放密封用硅橡胶圈，深度比橡胶密封圈厚度小0.2毫米左右。

在铝合金块3与流动反应池2的接合面上开一圆孔，内置一杠杆与固定于铝合金背面微动状态开关安装孔19的微动开关相连，用于检测流动反应池的位置状态，作为对流动注射使能的控制信号，当流动反应池打开时，禁止流动注射分析。

固定化酶生物传感器，对系统的恒温要求不会超过40℃，本装置巧妙地利用大功率晶体管的PN结功耗作为系统的加热源，安装十分方便，控制电路如图6所示，Q1为加热晶体管，Q1发射极所接0.5欧电阻为采样电阻，用于加热电流的控制，TL431提供设定温度的基准电压，随着铝合金块温度上升，温度传感器LM335输出电压升高，当输出电压接近TL431设定电压时，运放LM358的7脚输出电压下降，从而控制加热晶体管加热电流下降，由于LM358的最高输出电压在10V左右，经R4和R11分压，使Q1的最大加热电流限制在0.6A左右，最大加热功率约7瓦。

本装置在流动注射测定过程中，缓冲液与样品首先通过穿越恒温铝合金支架的不锈钢管进行预加热，再流入流动反应池，固定化酶传感器作为信号源紧贴过氧化氢电极，而后者大部分被埋入恒温铝合金支架中，所以反应过程中可保持酶传感器的反应温度恒定，保证了反应装置可在较大的温度范围内使用。

本装置结构简单，操作方便，流动反应池与铝合金支撑体系呈合页状结构，更换传感器时，只要压下锁定装置5，流动反应池即可弹出，翻开90度，把传感器放入流动池的膜圈槽4内，合上流动反应池即完成传感器的安装。本装置的过氧化氢电极表面呈圆锥型结构，与固定化酶传感器和流动反应池呈紧密配合状态，测定过程中传感器的响应和洗脱速度快，测定重复性好，用葡萄糖传感器实际测试表明：本装置用于测定4mg/100ml的葡萄糖标准液，包括采样、测定、洗脱的全部时间总和小于1分钟，重复误差小于2％。

本装置对于使用固定化酶生物传感器的分析仪器具有很强的通用性。

参考文献

[1]冯德荣等，山东科学1990，3(3)1-6

Claims (3)

1.一种用于固定化酶生物传感器分析仪的流动注射装置，其特征在于有机玻璃流动反应池(2)开设至少一个传感器膜圈槽(4)，传感器膜圈槽(4)的中心正对连接进液接口(12)和出液接口(13)的液体流动管道，有机玻璃流动反应池(2)与铝合金恒温支撑体系(3)的底部通过固定销(10)连接呈合页状结构，用“O”形橡胶圈作支撑的固定化酶传感器膜正好放入传感器膜圈槽(4)内；过氧化氢电极(1)与流动反应池(2)的接口面呈圆锥形结构，锥度一致，电极体的大部分埋入铝合金恒温支撑体系(3)内，通过铝合金恒温支撑体系(3)上的定位螺丝(15)固定，在电极体上开一个长形定位槽(21)使电极在铝合金恒温支撑体系(3)内有1.5毫米的伸缩空间，在电极的后部放一只弹簧，保证电极与酶传感器膜和流动反应池紧密接触；同时也使锁定装置(5)按下时流动反应池能自动弹出；电极的电缆(16)从铝合金恒温支撑体(3)的后背面引出；流动反应池(2)通过锁定装置(5)与铝合金恒温支撑体(3)、过氧化氢电极(1)接合，锁定装置(5)由厚0.5～0.8mm不锈钢薄板制作，通过固定销(11)与铝合金恒温支撑体系(3)结合，锁定装置(5)下的弹簧(9)使锁定装置(5)处于锁定状态；流动反应池(2)边上的半圆形结构(14)使流动反应池(2)在闭合过程中自动打开锁定装置(5)；流动反应池(2)的液体流动管道内径为1mm，在流动反应池锁定状态下，缓冲液和测定样品从进液不锈钢管(6)进入，通过流动反应池(2)上的进液接口(12)和出液接口(13)从出液不锈钢管(7)排出，进、出液不锈钢管的内径也为1mm，进、出液不锈钢管与流动反应池(2)接口通过硅橡胶密封圈密封；在接口处的铝合金恒温支撑体系(3)上开与进、出液不锈钢管同心的圆形凹孔，用以安放密封用硅橡胶密封圈，其深度比硅橡胶密封圈厚度小0.2毫米；在铝合金恒温支撑体系(3)与流动反应池(2)的接合面上开一圆孔，内置一杠杆(8)与固定于铝合金恒温支撑体系(3)背面微动状态开关安装孔(19)的微动开关相连，用于检测流动反应池(2)的位置状态，作为对流动注射使能的控制信号，当流动反应池(2)打开时，禁止流动注射分析；铝合金恒温支撑体系(3)与传感器膜圈槽(4)对应的位置开设有过氧化氢电极(1)固定孔，还开设有过氧化氢电极引出线孔、温度传感器安装孔(17)，加热功率晶体管固定孔(18)，微动状态开关安装孔(19)，安装固定孔(20)，过氧化氢电极定位螺丝(15)。

2.根据权利要求1所述的用于固定化酶生物传感器分析仪的流动注射装置，其特征在于所述的系统的加热源是利用大功率晶体管PN结的功耗。

3.根据权利要求1所述的用于固定化酶生物传感器分析仪的流动注射装置，其特征在于所述的有机玻璃流动反应池(2)开设两个传感器膜圈槽(4)，铝合金恒温支撑体系(3)与传感器膜圈槽(4)对应的位置开设过氧化氢电极固定孔，可装两个过氧化氢电极(1)。

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