CN107271516A - 一种酶标仪 - Google Patents

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卫晓峰
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    • G01N27/26—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating electrochemical variables; by using electrolysis or electrophoresis
    • G01N27/28—Electrolytic cell components
    • G01N27/30—Electrodes, e.g. test electrodes; Half-cells
    • G01N27/327—Biochemical electrodes, e.g. electrical or mechanical details for in vitro measurements
    • G01N27/3271—Amperometric enzyme electrodes for analytes in body fluids, e.g. glucose in blood
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Abstract

本发明属于医疗器械领域，具体涉及一种酶标仪。本发明提供的酶标仪包括壳体、压电传感器、信号处理器、显示器，其中，压电传感器包括压电材料层、金属粘附层、微电极阵列、介质膜以及酶组合物。通过加入待检测底物，与固定在反应区的酶组合物发生反应，反应区上总质量发生变化，转化成压电传感信号，信号处理器将压电传感信号进行运算处理并将结果传输到显示屏，显示数值。该结构的酶标仪检测限低、响应时间短、灵敏度高、稳定性好而且结构简单，成本低廉，能够满足社区和家庭智能化、个性化需求。

Description

一种酶标仪
技术领域
本发明属于医疗器械领域，具体涉及一种酶标仪。
背景技术
酶标仪(Micro-plate Reader)是对酶联免疫检测(EIA)的实验结果进行读取和分析的仪器。现有的酶联免疫反应以比色法为基础，通过偶联在抗原或抗体上的酶催化显色底物进行，其反应结果以颜色显示，根据显色的深浅即吸光度值的大小判断标本中待检测抗体或抗原的浓度。酶标仪广泛地应用在临床检验、生物学研究、农业科学、食品和环境科学中，特别是在最近几年，由于大量的酶联免疫检测测试盒的应用，使得酶标仪在医院或者家庭社区中的应用越来越广泛。
近年来，随着生物科学、信息科学和材料科学发展成果的推动，生物传感器技术飞速发展。生物传感器是一种对生物物质敏感并将其浓度转换为电信号进行检测的仪器，由固定化的生物敏感材料作识别元件(包括酶、抗体、抗原、微生物、细胞、组织、核酸等生物活性物质)、适当的理化换能器(如氧电极、光敏管、场效应管、压电晶体等等)及信号放大装置构成的分析工具或系统。生物传感器具有专一性强、分析速度快、准确度高等优点，因此，越来越受到广泛关注。
迄今为止，国内外尚未有利用生物传感器用于酶标仪检测的，因此，发明一种检测限低，响应时间短、灵敏度高、稳定性好的酶标仪是一个迫切要解决的重要技术问题。
发明内容
因此，本发明要解决的技术问题在于克服现有技术中以比色法为基础的酶标仪检测误差大的技术缺陷，从而提供专一性强、分析速度快、准确度高的酶标仪。
为解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案来实现的：
本发明提供一种酶标仪，包括：
外壳，具有由第一底面与侧壁构成的第一壳体，以及由第二底面与侧壁构成的第二壳体；所述第二壳体可拆卸地与所述第一壳体扣合围成内腔；所述第一壳体上开设检测口；
压电传感器，设置在所述内腔中，具有与所述检测口正对设置的反应区，以及与所述反应区连接的电极引线；所述反应区上固定酶组合物，用于与待检测底物发生酶促反应；
信号处理器，设置在所述内腔中，与所述电极引线连接，用于将所述压电传感器压电信号进行运算处理；
显示器，设置在所述第一壳体的外表面并与所述信号处理器连接，用于显示所述信号处理器的运算处理结果。
优选地，此结构的酶标仪，所述压电传感器包括压电材料层，固定在所述压电材料层表面的微电极阵列，固定在所述微电极阵列表面的介质膜、酶组合物。
优选地，此结构的酶标仪，所述压电材料层材质为石英、铌酸锂、胆酸锂、氧化锌中的至少一种。
优选地，此结构的酶标仪，所述微电极阵列通过粘附层固定在所述压电材料层表面。
优选地，此结构的酶标仪，所述微电极阵列通过光刻法制成，所述微电极阵列与所述电极引线连接。
优选地，此结构的酶标仪，所述介质膜由亲水材料制成，所述介质膜包被所述微电极形成所述反应区，所述反应区固定所述酶组合物。
优选地，此结构的酶标仪，所述酶组合物为尿酸酶、过氧化物酶。
本发明还提供采用上述酶标仪在检测血液或尿液中的尿酸的应用。
本发明技术方案，具有如下优点：
1.本发明提供的酶标仪，包括外壳、压电传感器、信号处理器和显示器。通过加入待检测底物，与固定在反应区的酶组合物发生反应，反应区上总质量发生变化，转化成压电传感信号，信号处理器将压电传感信号进行运算处理并将结果传输到显示屏，显示数值。与现有的以比色法为基础的酶标仪相比，该结构的酶标仪检测限低、响应时间短、灵敏度高、稳定性好而且结构简单，成本低廉，能够满足社区和家庭智能化、个性化需求。
2.本发明提供的酶标仪，反应区固定的酶组合物为尿酸酶、过氧化物酶，能够与加入的血液或尿液中的尿酸进行反应，用于家庭社区检测血液或尿液中的尿酸。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是根据本发明实施例1所述的酶标仪示意图；
图2是图1中酶标仪的压电传感器、信号处理器、显示器信号传输流程图；
图3是图1中的压电传感器的剖面示意图。
图中附图标记表示为：
1-外壳；11-第一壳体；111-检测口；12-第二壳体；
2-压电传感器；21-压电材料层；22-粘附层；23-微电极阵列；231-电极引线；24-介质膜；
3-信号处理器；
4-显示器；
5-电源接口。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
实施例1
本实施例提供一种酶标仪，如图1和图2所示，包括：外壳1，压电传感器2，信号处理器3，显示器4，电源接口5。
外壳1具有由第一底面与侧壁构成的第一壳体11，以及由第二底面与侧壁构成的第二壳体12；第二壳体12可拆卸地与第一壳体11扣合围成内腔。第一壳体11上开设检测口111。
压电传感器2设置在外壳1的内腔中，如图3所示，包括压电材料层21、粘附层22、微电极阵列23和介质膜24。压电材料层21选自石英、铌酸锂、胆酸锂、氧化锌，优选为石英，厚度为500μm，谐振频率为200MHz。压电材料层21上蒸镀粘附层22，优选地，在粘附层22材质为Cr/Mo。粘附层22上固定微电极阵列23，电极引线231由微电极阵列23引出，用于传输微电极阵列23的电荷信号变化。微电极阵列23上固定介质膜24，介质膜24为亲水材料，优选聚丙烯酰胺。介质膜24所在的区域为反应区，与检测口111正对设置。反应区上固定酶组合物，用于和血液或尿液中的尿酸反应。优选地，酶组合物为尿酸酶、过氧化物酶。
信号处理器3设置在外壳1的内腔中，与电极引线231连接，用于将压电传感器压电信号进行运算处理。
显示器4设置在第一壳体的外表面并与信号处理器3连接，用于显示信号处理器的运算处理结果。
电源接口5为酶标仪提供电源。
此结构的酶标仪的操作过程为：将血液或尿液滴由检测口111滴加至压电传感器2的反应区，血液或尿液中的尿酸与固定在反应区的酶组合物尿酸酶、过氧化物酶发生酶促反应，在此过程中，反应区的质量发生变化，导致压电材料层21的电荷发生变化，微电极阵列23将电信号通过电极引线传输给信号处理器3，信号处理器3将压电传感器2压电信号进行运算处理，然后由显示器4显示数值。
作为第一个可替换的实施方式，酶组合物还可以选择为其它酶，只要能够与血液或尿液中的尿酸发生反应，并导致质量变化即可。
作为第二个可替换的实施方式，反应区还可以不固定酶组合物，而是其他化学试剂，只要能够与血液或尿液中的尿酸发生反应，并导致质量便变化即可。
作为第二个可替换的实施方式的变形，介质膜还可以采用疏水材料制成，介质膜固定在微电极阵列上围成环形区域，中间即为反应区。
作为第三个可替换的实施方式，微电极阵列还可以采用其它方法制成，只要能采集压电材料层的电荷即可。
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (8)

1.一种酶标仪，其特征在于，包括：
外壳(1)，具有由第一底面与侧壁构成的第一壳体(11)，以及由第二底面与侧壁构成的第二壳体(12)；所述第二壳体(12)可拆卸地与所述第一壳体(11)扣合围成内腔；所述第一壳体(11)上开设检测口(111)；
压电传感器(2)，设置在所述内腔中，具有与所述检测口(111)正对设置的反应区，以及与所述反应区连接的电极引线(231)；所述反应区上固定酶组合物，用于与待检测底物发生酶促反应；
信号处理器(3)，设置在所述内腔中，与所述电极引线(231)连接，用于将所述压电传感器(2)压电信号进行运算处理；
显示器(4)，设置在所述第一壳体(11)的外表面并与所述信号处理器(3)连接，用于显示所述信号处理器(3)的运算处理结果。
2.根据权利要求1所述的酶标仪，其特征在于，所述压电传感器(2)包括压电材料层(21)，固定在所述压电材料层(21)表面的微电极阵列(23)，固定在所述微电极阵列(23)表面的介质膜(24)、酶组合物。
3.根据权利要求1或2所述的酶标仪，其特征在于，所述压电材料层(21)材质为石英、铌酸锂、胆酸锂、氧化锌中的至少一种。
4.根据权利要求1-3任一项所述的酶标仪，其特征在于，所述微电极阵列(23)通过粘附层(22)固定在所述压电材料层(21)表面。
5.根据权利要求1-4任一项所述的酶标仪，其特征在于，所述微电极阵列(23)通过光刻法制成，所述微电极阵列(23)与所述电极引线(231)连接。
6.根据权利要求1-5任一项所述的酶标仪，其特征在于，所述介质膜(24)由亲水材料制成，所述介质膜(24)包被所述微电极阵列(23)形成所述反应区，所述反应区固定所述酶组合物。
7.根据权利要求1-6任一项所述的酶标仪，其特征在于，所述酶组合物为尿酸酶、过氧化物酶。
8.一种如权利要求1-7任一项所述的酶标仪在检测血液或尿液中的尿酸的应用。
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