CN100580426C - 定量分析酶抑制剂的检测装置及方法 - Google Patents

Abstract

一种定量分析酶抑制剂的检测装置及方法，该检测装置包含一内存单元，供储存至少一组检测参数；一接口，供容置一待测试片；一反射式光学侦测单元，提供一光束于待测试片，以产生一量测讯号；一微处理器，依据检测参数处理量测讯号，以获得一定量检测结果；以及一显示单元，输出定量检测结果。

Description

定量分析酶抑制剂的检测装置及方法

技术领域

本发明系关于一种检测装置及方法，特别是，关于一种以反射光学分析法来定量分析酶抑制剂的检测装置及方法。

背景技术

习知分析蔬果中农药(酶抑制剂)残余量的方法有分光光度法、原子吸收光谱法、毛细管气相色谱法、气相色谱法、液相色谱法、荧光法、免疫分析法......等等。目前普遍被采用的还是以气相色谱法与液相色谱法为主，因其具有良好的再现性、灵敏度、并可确定农药品种等优点。然而，前述各方法均需专业技术人员在实验室进行大量试液的配制，无法简便地在田野或一般消费者出入的场所，使分析的工作可在任意场所进行，免除多种大量试液的配置，或由未经严格训练的人员进行快速的分析。

近年来，生技界发展出检测酶抑制程度的方法来快速筛检过高杀虫剂残留的农产品。例如，于比色槽内使乙酰胆碱酯酶(简称AChE)、丁酰胆碱酯酶(BChE)或胆碱酯酶(ChE)等与样品液(可能含有抑制剂)作用，继而加入呈色剂显色，再用分光光度剂量测其颜色变化，得知酶的活性被杀虫剂抑制之程度数值(如抑制百分比)。然而，这些检测技术，仍具有过多废液与废材处理等问题，对于操作人员造成极大的不便。

一般市售定性检测显色卡片也是以同样原理，其将样品液滴置卡片上之一酶垫片，再将此垫片与另一呈色垫片以手指对折接触并压合等待反应后，再松开压合处以目视观察呈色与否作为定性判断，以降低废液与废材量。

然而，酶之作用与温度息息相关，故习知另有提供具有加温之装置，以结合上述检测显色卡片进行定性量测。但是习知加温装置却具有样品液易于外漏、卡片固定不易与垫片接触不够完全，以及加热所需时间较长造成样品液蒸发等缺点，因此无法精确呈现检验结果。此外，此方式所需要操作时间较长，且操作入员有直接接触含杀虫剂之萃取液等污染之虞。

鉴于此，有必要提供一种新颖的反射光学分析方法与装置，克服习知技术的限制，供一般非专业人员方便在任意场所使用于分析酶抑制剂(如杀虫剂)含量，不须以手压合检测卡片，便于人员不费力地操作并等待反应，且此装置能提供呈色或抑制程度之定量分析，不仅使能废液、废材减量，亦达到定性/定量皆可运用之便捷性。

发明内容

鉴于先前技术所存在的问题，本发明之目的在于提供一种简单、易于操作之酶抑制剂定量分析装置及方法。

本发明之一特色在于，每次分析时，使用干燥形式呈现的各种试剂，且均仅含单次分析剂量，可免除多种大量试液的配置。

本发明之一方面系提供一种定量分析酶抑制剂的检测装置，其利用一般农药具抑制酶活性的特性，藉由光学反射式原理，基于预设参数分析样品中农药的含量。

于一实施例，本发明之定量分析酶抑制剂装置包含内存单元，供储存至少一组检测参数；接口，供容置待测试片；反射式光学侦测单元，提供光束于待测试片，以产生量测讯号；微处理器，依据检测参数处理量测讯号，以获得定量检测结果；以及显示单元，输出定量检测结果。

于一实施例，至少一组检测参数包含校正参数，用以界定酶抑制剂浓度与反射式光学侦测单元所得量测讯号之关系。再者。上述检测装置更包含温度感应器，用以量测环境温度，且至少一组检测参数包含温度补偿参数。此外，至少一组检测参数更包含时间补偿参数，微处理器可依据校正参数、温度补偿参数、及时间补偿参数处理量测讯号。

本发明之检测装置更包含数据传输端口，系与微处理器耦合，以作为与外部电子装置传输数据之接口，例如传输检测参数或定量检测结果。于另一实施例，本发明之检测装置更包含放大器与模拟数字转换器，其于微处理器前预处理量测讯号。

本发明更包含测试片夹具，于每次分析时方便试片的定位、接触，可免除试片上试剂呈现反应不完全，以及检测装置使用时操作不正确等问题。亦即，待测试片系置于夹具中，且检测装置之接口系设计供容置该夹具。

本发明于另一方面系提供一种利用上述检测装置定量分析酶抑制剂的方法，其藉由酶动力学计算农药对抑制酶活性的抑制率。

于一实施例，本发明方法包含：(a)提供液体样品至测试片之酶垫片，使液体样品与酶垫片作用；(b)将测试片之呈色剂垫片与酶垫片接触，使呈色剂垫片与酶垫片进行反应呈色；以及(c)放置测试片于检测装置，其中反射式光学侦测单元提供光束于测试片，以产生量测讯号，微处理器依据检测参数处理量测讯号，以获得定量检测结果，且显示单元输出定量检测结果。

本发明方法于定量分析测试片前，利用至少已知参考试片，建立至少一组检测参数。再者，本发明方法更包含于定量分析测试片前，于不同温度或于不同检测时间量测已知参考试片，以建立温度补偿参数或时间补偿参数，且将其储存于内存单元，供微处理器处理量测讯号时所用。再者，本发明方法更包含于定量分析测试片前，以特定颜色之试片校正检测装置之稳定性。于一实施例，微处理器系依据至少一组检测参数，运用内插法处理量测讯号。另一实施例，微处理器以空白试片之反射光值差减去测试片之反射光值差，再除以空白试片之反射光值差，并乘以100％，而获得酶抑制剂之抑制百分比。

附图说明

图1A系本发明一实施例之测试片夹具装置及测试片之展开状态示意图。

图1B系测试片置于测试片夹具装置迭合后之示意图。

图2A系本发明一实施例之检测装置之立体示意图。

图2B系本发明一实施例之检测装置之系统示意图。

图3系本发明一实施例之校正曲线之示意图。

图4系本发明一实施例之方法流程图。

图5系本发明一实施例之步骤流程图。

主要组件符号说明

10 检测装置             110 微处理器

120 反射式光学侦测单元

130 接口                140 内存单元

150 环境温度感应器      160 数据传输端口

170 显示单元            180 电源供应单元

190 放大器              191 模拟数字转换器

20 测试片夹具装置       210 壳体

211 第一部份            212 第二部份

213 接合部              214 第一卡合构件

215 定位穴              216 第二卡合构件

220 凹槽                230 检测孔

240 凹陷部              250 固定机构

30 测试片               300 基板

310 酶垫片              320 呈色剂垫片

具体实施方式

本发明揭露一种定量分析酶抑制剂的检测装置及方法，其可供使用者进行安全、便捷地检测，而获得相当精确性的定量分析。为了使本发明之叙述更加详尽与完备，可参照下列描述并配合图1A至图5之图式。应了解以下实施例系为解说本发明之内容，而非限制本发明之范围。

参考图1A，根据本发明之一方面，系提供一种酶抑制剂定量分析测试片30与检测装置10。测试片30包含基板300、酶垫片310、及呈色剂垫片320。酶垫片310包含单次分析剂量的酶。呈色剂垫片320包含有单次分析剂量的呈色剂。酶垫片310与呈色剂垫片320系位于基材300的两侧相对位置上。基材300可为透明基材，或半透明基材。此测试片30之特色在于：酶的催化能力可被酶抑制剂所抑制，因此从酶被抑制程度的变化(即此化学反应变慢的程度)可推算酶抑制剂的含量。而本发明之检测装置10(见图2A及2B)提供特定波长的光，故可藉由反测光量测此反应过程中产物之化合物于特定波长之反射值变化，测得此化学反应变慢的程度，而计算出酶抑制剂的含量。

于一实施例，测试片30较佳系放置于测试片夹具装置20。测试片夹具装置20包含壳体210、凹槽220、检测孔230。壳体210包含第一部份211及第二部份212且第一部份211及第二部份212藉由接合部213可弹性弯折的特性，使壳体210选择性地成为展开状态及迭合状态。凹槽220系设置于壳体210，且供放置测试片30。检测孔230系设置于凹槽220内。当壳体210为展开状态时，使用者可透过凹陷部240提供的空间取放测试片30(如图1A所示)。当测试片30放置于凹槽220并藉由固定机构250(例如设置于凹槽220周缘的孔洞)，且壳体210为迭合状态时(如图1B所示)，使得测试片30之酶垫片310与呈色剂垫片320接触，而检测装置10可藉由检测孔230读取测试片30之测试结果。此外，壳体210更包含使维持壳体210迭合状态之第一卡合机构214及第二卡合机构216，例如相对应的突出部及凹口。当液体样品液滴入酶垫片310上，利用壳体210之接合部213可使壳体210之第一部份211及第二部份212相对折迭而成迭合状态，以使酶垫片310、以及呈色垫片320紧密接触，进而进行反应(如图1B所示)。如此一来，使用者可安全且便捷地将包含测试片30的夹具20插入检测装置10中进行定量分析。

参考图2A及图2B，于一实施例，本发明提供一种定量分析酶抑制剂的检测装置10。图2A为本发明之检测装置10的立体图，而图2B为检测装置10之系统图。如图所示，检测装置10包含微处理器110、反射式光学侦测单元120、接口130、内存单元140、环境温度感应器150、数据传输端口160、显示单元170、电源供应单元180、放大器190、及模拟数字转换器191。电源供应单元180提供检测装置10操作时所需之电力。内存单元140包含但不限于：例如电子可程序读写内存。内存单元140与微处理器110相连接。内存140系储存有一组或是数组检测参数，用于提供微处理器110进行检测时所需之参数值。检测参数可为试片经测试后之校正比对用参数，系由预先校正之结果而定。此外，检测参数另可包含检测时间与温度补偿参数。

接口130供容置一测试片20。举例而言，接口130可为检测装置100之壳体上的一个插槽，系可用以插入含有测试片30之夹具20或其它以之参考试片或校正试片。亦即，接口130系设计供容置夹具20并可以其定位穴215定位，再者，接口130配合其它用以挟持测试片30的装置可有不同的变化。反射式光学侦测单元120包含光源与侦测器，其可提供特定波长的光束至测试片30，并根据光束的反射特性藉由侦测器将光学测量所得的讯号转变为电性讯号。其中，电性讯号系与检验试片30反应后之光学特性具有相关性。而此量测讯号透过放大器190与模拟数字转换器191，耦合至微处理器110。微处理器110依据内存单元140所储存的检测参数处理量测讯号，以获得一定量检测结果。显示单元170，例如液晶显示器或发光二极管显示器，系与微处理器110连接，用以输出定量检测结果。此外，依据不同的设计需求，显示单元170亦可用以指示使用者下一步骤的提醒，或显示时间、日期等。

于一实施例，检测参数包含校正参数，用以界定酶抑制剂浓度与反射式光学侦测单元所得量测讯号之关系。参考图3，其系于特定波长及特定检测时间对数个已知酶抑制剂浓度进行检测而得的校正曲线。举例而言，于特定波长(如630nm)量测已知参考试剂在预定时间内的反射光值差，而得参考反射光值差(ΔRef，_STD)。重复上述步骤，可量测数个浓度不同的已知参考试剂，而得数个参考反射光值差，以取得酶抑制剂浓度与反射式光学侦测单元所得量测讯号(亦即，反射光值差)的关系，而成为校正曲线。图3系显示加保利农药含量与其反射光值差的关系图。当检测未知样品中的酶抑制剂含量时，微处理器即可运用依上述方式所建立的校正参数，以内插法处理测试片的量测讯号，而得知测试片中的酶抑制剂含量。在此需注意，本发明可依据不同的酶抑制剂、不同的浓度、不同的温度、不同的量测时间建立不同的校正参数。再者，储存于内存140的检测参数可依使用者所需更新。

于另一实施例，本发明藉由温度感应器150，用以量测环境温度，且检测参数包含温度补偿参数，使得微处理器110可因应所量测的环境温度对量测讯号进行温度补偿。亦即，本发明可运用在不同温度下对相同或不同浓度的已知参考试片进行侦测，而建立针对不同环境温度的补偿参数。如此一来，即使在不同的温度下进行量测，亦可藉由温度补偿参数对酶于不同温度的活性差异加以修正，而得到更精确的检测结果。

同理，于另一实施例，本发明可针对不同的检测时间对相同或不同浓度的已知参考试片进行侦测，而建立针对不同检测时间的补偿参数。如此一来，即使在检测时间不同下进行量测，微处理器110亦可藉由检测时间参数对酶于不同检测时间的活性差异加以修正，而得到更精确的检测结果。

再者，数据传输端口160系与微处理器110耦合，以作为与外部电子装置(未绘示)传输数据之接口。数据传输端口160包含但不限于例如RS232或USB方式进行讯息传输，且所传输的数据包含但不限于内存内之参数或微处理器运算之结果。

参考图4，于另一实施例，本发明提供一种利用检测装置定量分析酶抑制剂的方法。于此实施例，检测装置可为图2所示的检测装置10。本发明方法包含(a)提供液体样品至测试片之酶垫片，使液体样品与酶垫片作用(步骤S410)；(b)将测试片之呈色剂垫片与酶垫片接触，使呈色垫剂片与酶垫片进行反应呈色(步骤S420)；以及(c)放置测试片于检测装置(步骤S430)，其中反射式光学侦测单元提供光束于测试片，以产生量测讯号，微处理器依据检测参数处理量测讯号，以获得定量检测结果，且显示单元输出定量检测结果。

本发明方法更包含利用数据传输端口与外部电子装置传输数据。再者，于定量分析测试片前，利用至少已知参考试片，建立至少一组检测参数。选择性地，于定量分析测试片前，于不同温度或不同检测时间量测已知参考试片，以建立温度补偿参数或检测时间补偿参数，且储存于内存单元，供微处理器处理量测讯号时所用。再者，于定量分析测试片前，以特定颜色之试片校正检测装置之稳定性。亦即，可以固定色卡之校正夹具(未显示)校正检测装置之反射式光学侦测单元是否正常。举例而言，本发明可固定颜色的片子测试检测装置的系统是否处于正常状态，若检测装置是处于正常状态，则每次开机后插入此校正试片其读值应实质相同。而微处理器系依据至少一组检测参数，运用内插法处理量测讯号。选替地，于另一实施例，微处理器以空白试片之反射光值差减去测试片之反射光值差，再除以空白试片之反射光值差，并乘以100％，而获得酶抑制剂之抑制百分比。

本发明系利用一般农药具抑制酶活性的特性，提供一种简便的酶抑制剂定量分析方法与装置，以分析样品中农药的含量。本发明所能分析的农药以具有酶抑制特性为主，包含但不仅限于有机磷、氨基甲酸盐，以及溴水处理过之硫代有机磷。

本发明中所使用的检测参数包含实际测量与待测试测量单位数值的转换参数值、所需测量的时间、温度校正参数、或可测量温度的上下限等等。

以下例示本发明所采用之试剂及其化学反应，于此应了解此仅系举例说明，而非用以限制本发明之范围：

酶：乙酰硫代胆碱酯酶(简称AChE)。

呈色剂：靛酚乙酸酯(Indoxyl acetate)。

第二化合物：靛酚(Indophenol)。

乙酰胆碱酯酶催化靛酚乙酸酯水解为乙酸和靛酚，由于有机磷和氨基甲酸酯类农药对胆碱酯酶的活性有强烈的抑制作用，根据显色的不同，其于可见光区630nm有吸收尖峰。即可判断样品中含有机磷或氨基甲酸酯类农药的残留情况。

兹详细说明本发明定量分析方法的步骤如下：(a)提供酶(如AChE)；呈色剂(如Indoxyl acetate)。本发明所使用之酶及呈色剂均呈现干燥形式，且分别仅含单次分析剂量。例如使用不溶于水的基材，如塑料试片，塑料基材的一端固定酶垫片上直接包含有单次分析剂量的酶，另一端固定呈色剂垫片上直接包含有单次分析剂量的呈色剂。使用时可简便地将检测试片固定于夹具之中，并直接将待测溶液待测溶液滴在酶垫片，使固定其上之试剂溶解，折合夹具使呈色剂垫片与酶垫片能紧密接触，使得呈色剂转移至酶垫片上与酶反应。

另外，本发明所用试剂并不仅限于上述几种，熟悉此项技艺者可视需要加入其它必要试剂，例如缓冲盐类，以调节水溶液之酸碱值。

(b)提供第一样品，具有已知含量(可包括含量为0)之酶抑制剂，此称为标准组。

(c)利用光学反射式光学检测装置，于特定波长下(如630nm)，量测此水溶液于预定时间内的反射光值差，定义为第一反射光值差(ΔRef，STD)。可以数个浓度不同的标准组进行上述分析步骤，以取得酶抑制剂浓度与反射光值差的关系，而成为校正线。量测结果之范例可参考图3。

(d)提供第二样品，具未知含量之酶抑制剂，此称为测试组。

(e)以第二样品取代第一样品进行(a)至(c)之步骤，量测于相同之预定时间内的反射光值差，定义为第二吸反射值差(ΔRef sample)。

(f)比较第二反射光值差与校正线的关系，以计算第二样品中酶抑制剂的含量。

举例而言，依据图3，可获得酶抑制剂浓度对反射光值差的函数，以微处理器处理ΔRef sample与此函数之关系，即可获得第二样品所含酶抑制剂的浓度。或者，可利用上述酶抑制含量为零之一控制组所测得之反射光值差(ΔRef control)，直接与第二样品所测之反射光值差比较，即可计算出第二样品中所含酶制剂抑制酶活性的程度，称为抑制百分比，计算式如下：

抑制百分比＝(ΔRef control-ΔRef sample)/ΔRef control X 100％

上述之计算皆可利用设置于检测装置中之微处理器自动处理。

藉由以下范例系详细说明本发明之方法与模块的操作，应了解本发明并不仅限于此等范例。

实施例

图5使用本发明之酶抑制剂的分析方法流程图。首先，在步骤S500提供本发明之检测试片。如前述，此测试包含互相应对之酶垫片与呈色剂垫片，接着，在步骤S510，将检测试片置入固定与支持用之夹具中，便藉由步骤S520并将未知杀虫剂含量样品液或空白试验样品之待测溶液液滴入酶垫片上，在步骤S530中，利用连结件折合夹具，至步骤S540使呈色剂垫片、以及酶垫片折迭后紧密接触进行反应，其可依照样品液中酶抑制剂的含量，继而在步骤S550将夹具置入检测装置中，藉由检测装置量测，步骤S560，测定以1分钟为间距的反射光值差(ΔRef控制)，最后步骤S570于检测装置之显示器，显示量测结果、时间、日期等资料。

藉由本发明提供之新颖的反射光学分析装置及方法，可克服习知技术的限制，供一般非专业人员方便在任意场所使用于分析酶抑制剂(如杀虫剂)含量，不须以手直接压合检测卡片，便于人员安全地操作并等待反应，且此夹具装置可重复使用，甚至能提供反射光学分析仪器作为呈色或抑制程度之定量使用，这样不仅使能废液、废材减量，亦达到定性/定量皆可运用之便捷。

藉由以上较佳实施例之详述，系希望能更加清楚说明本发明之技术特征与精神，而上述所揭露的较佳实施例并非用以限制本发明之范围。相反地，该较佳实施例及其各种变更或均等性之安排，皆属本发明所欲受到保护之范围。因此，本发明所申请之专利范围应根据上述说明作最宽广的解释，并涵盖所有可能之变更与均等性之安排。

Claims (14)

1.一种定量分析酶抑制剂的检测系统，包含：

测试片，包含酶垫片和呈色剂垫片；

夹具，包含：

壳体，该壳体包含第一部份和第二部份，该第一部份与该第二部份可迭合地接合，以使该壳体选择性地成为展开状态及迭合状态；

凹槽，设置于该壳体，供放置该测试片；以及

检测孔，设置于该凹槽内；

其中当所述测试片放置于该凹槽，且所述壳体为所述迭合状态时，所述的酶垫片接触所述的呈色剂垫片；

检测装置，包含：

内存单元，供储存至少一组检测参数；

接口，供容置所述夹具；

反射式光学侦测单元，通过该检测孔提供光束于该测试片，以产生量测讯号；

微处理器，依据该检测参数处理该量测讯号，以获得定量检测结果；以及

显示单元，输出该定量检测结果。

2.如权利要求1所述之检测系统，其中该至少一组检测参数包含校正参数，用以界定酶抑制剂浓度与该反射式光学侦测单元所得量测讯号之关系。

3.如权和要求1所述之检测系统，其中该检测装置更包含温度感应器，用以量测环境温度，且该至少一组检测参数包含温度补偿参数，其中该微处理器依据该温度补偿参数处理该量测讯号。

4.如权利要求2所述之检测系统，其中该至少一组检测参数更包含时间补偿参数，其中该微处理器依据该时间补偿参数处理该量测讯号。

5.如权利要求1所述之检测系统，其中该检测装置更包含数据传输端口，系与该微处理器耦合，以作为与外部电子装置传输数据之接口。

6.如权利要求1所述之检测系统，其中该检测装置更包含放大器与模拟数字转换器于该微处理器前预处理该量测讯号。

7.一种利用检测装置定量分析酶抑制剂的方法，该检测装置包含微处理器、内存单元、反射式光学侦测单元与显示单元，且该内存单元储存至少一组检测参数，该方法包含：

(a)提供测试片，该测试片包含酶垫片和呈色剂垫片；

(b)提供液体样品至该酶垫片，使该液体样品与该酶垫片作用；

(c)将该呈色剂垫片与该酶垫片接触，使该呈色剂垫片与该酶垫片进行反应呈色；以及

(d)放置该测试片于检测装置，

其中该反射式光学侦测单元提供光束于该测试片，以产生量测讯号，该微处理器依据该检测参数处理该量测讯号，以获得定量检测结果，且该显示单元输出该定量检测结果。

8.如权利要求7所述之方法，其中该检测装置更包含数据传输端口，且该方法更包含利用该数据传输端口与外部电子装置传输数据。

9.如权利要求7所述之方法，于定量分析该测试片前，利用至少一已知参考试片，建立该至少一组检测参数。

10.如权利要求7所述之方法，更包含于定量分析该测试片前，于不同温度量测已知参考试片，以建立温度补偿参数，且储存于该内存单元，供该微处理器处理该量测讯号时所用。

11.如权利要求7所述之方法，更包含于定量分析该测试片前，于不同检测时间量测已知参考试片，以建立检测时间补偿参数，且储存于该内存单元，供该微处理器处理该量测讯号时所用。

12.如权利要求7所述之方法，更包含于定量分析该测试片前，以特定颜色之试片校正检测装置之稳定性。

13.如权利要求7所述之方法，其中该微处理器系依据该至少一组检测参数，运用内插法处理该量测讯号。

14.如权利要求7所述之方法，其中该微处理器以空白试片之反射光值差减去该测试片之反射光值差，再除以空白试片之反射光值差，并乘以100％，而获得酶抑制剂之抑制百分比。

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