CN108303525A - 一种生物检测系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种生物检测系统，样品单元，所述样品单元为封闭结构，其内设置有样品检测囊体，在所述样品检测囊体的内部设置有检测仓，所述检测仓内装载有待检测生物样品，所述检测仓内的温度和气压能够实时调整，用以模拟生物样瓶的存活环境，并能够根据实时检测的生物样品调整相应温度、气压参数。本发明提供一种生物检测系统，本发明检测仓内装载有待检测生物样品，如血糖、酶、微生物等，所述检测仓内的温度和气压能够实时调整，用以模拟生物样瓶的存活环境，并能够根据实时检测的生物样品调整相应温度、气压参数。

Description

一种生物检测系统

技术领域

本发明涉及生物检测技术领域，尤其涉及一种在适当温度和压力下的生物检测系统。

背景技术

医学临床实验室和生物实验室经常需要对批量样品进行检测。在进行检测时，往往需要在不同时间点向样品内加入不同的试剂或液体，完成稀释、混合、反应和清洗等处理步骤。例如，蛋白免疫印迹分析设备就是一种常用的利用特异性抗体鉴定抗原的装置，该装置利用抗体与附着于膜条上的靶蛋白所发生的特异性免疫反应进行检测。为了获得更为准确的检测结果，对分析设备所在环境需要精确控制，以模拟实际的生物检测环境。

但是，现有技术中的生物检测设备，如血糖检测、微生物检测设备均不能够对样品环境进行模拟及调整。

鉴于上述缺陷，本发明创作者经过长时间的研究和实践终于获得了本创作。

发明内容

本发明的目的在于提供一种生物检测系统，用以克服上述技术缺陷。

为实现上述目的，本发明提供一种生物检测系统，包括：样品单元，所述样品单元为封闭结构，其内设置有样品检测囊体，在所述样品检测囊体的内部设置有检测仓，所述检测仓内装载有待检测生物样品，所述检测仓内的温度和气压能够实时调整，用以模拟生物样瓶的存活环境，并能够根据实时检测的生物样品调整相应温度、气压参数；

所述检测囊体的其中一端设置有卡夹，卡夹将检测囊体的开口端连接，所述卡夹内部设置气管通道，用以与检测囊体的两个通气口连通，并与两个通气口固定；

所述卡夹的输入端通过第一气管与一气压泵连接，在所述第一气管上设置有一气压计量器，其对通入所述检测囊体内的气压及通气量进行控制，在气压泵的驱动下向所述检测囊体内输入气体，以在所述检测仓的周围形成包覆空间；

在所述检测囊体的内侧壁通过第二气管、第三气管与检测仓连接，用以向所述检测仓输送气体或者抽离气体，以改变所述检测仓内的气压；

还包括对检测仓内的样品温度进行调整的温控机构，其包括加热电源、第一导热管、第二导热管，其中，所述第一导热管为金属管，其导通热量；所述第二导热管从所述卡夹延伸至检测仓内，并穿过整个检测仓的空间内，以对整个检测仓进行加热；

在所述第二导热管内设置有一加热丝，所述加热丝与所述第一导热管连接，并伸入所述第二导热管内，直到第二导热管的端部内侧壁，在第一导热管与第二导热管之间为裸露的一段加热丝；

所述加热丝与卡夹相对的一端设置有一金属棒，金属棒与所述加热丝连通，对所述加热丝进行吸热，在设置金属棒一端的所述检测仓外侧设置有一吸热盒，所述金属棒贯穿所述吸热盒，并部分伸出所述加热盒，吸热盒内装有吸热液体，通过吸收所述金属棒的温度对金属棒及加热丝进行降温；

所述吸热盒沿远离检测仓的方向内径逐渐增大，并且，吸热盒的两侧设置分别与检测囊体粘接，以使卡夹、检测囊体、吸热盒围成内部封闭的内部空间。

进一步地，所述吸热盒为三聚氰胺甲醛树脂制作而成，其与检测仓连接的一端设置有开口，用以供金属棒通过；在所述吸热盒的一侧开设有一蒸发孔，用以供吸热液体受热蒸发而出，以及在液体挥发完后进行灌注。

进一步地，所述吸热液体为水与乙醇的混合液体，其中水与乙醇的体积比为3：1。

进一步地，所述第二导热管为导热材质，其能够在所述第二导热管与检测内外产生温差；所述第二导热管从远离卡夹的一端内径逐渐减小，其中，靠近所述检测仓的一端，其内径较大，与检测仓的空间接触面较大，远离所述检测仓的一端，其内径较小，与检测仓的空间接触面较小，温度较低，以在所述检测仓内形成温差，使得检测仓内进行温度循环，从高温一侧向低温一侧过渡。

进一步地，在所述检测仓内的上端侧壁上设置有检测传感器组，在所述检测仓外侧的检测气囊内设置有检测芯片，对所述传感器组检测的数据进行采集及分析，以获知检测样品的相应信息。

进一步地，所述检测芯片内设置有关于压力与温度的二维矩阵f(p,t)，二维矩阵f(p,t)的输出值为：

其中，a为常数，p为系统实时压力值，t为系统实时温度值；

对于确定的某种样品，设定其在连续的时间内的一时间单元的输出值的最大值为Amax，最小值为Amin，设定基准值A₀为：

按照下式确定时间单元内温度的均值：

上式中，T表示时间单元内温度的均值，f(p,t)表示压力与温度的二维矩阵，在时间单元内满足f(p,t)≥A₀的采样点数目为N，满足f(p,t)＜A₀采样点数目为M；

按照下式确定时间单元内温度的均值：

上式中，P表示时间单元内压力的均值，f(p,t)表示压力与温度的二维矩阵，在时间单元内满足f(p,t)≤A₀的采样点数目为N，满足f(p,t)＞A₀采样点数目为M。

与现有技术相比本发明的有益效果在于，本发明提供一种生物检测系统，本发明检测仓内装载有待检测生物样品，如血糖、酶、微生物等，所述检测仓内的温度和气压能够实时调整，用以模拟生物样瓶的存活环境，并能够根据实时检测的生物样品调整相应温度、气压参数。

进一步地，本发明通过其裸露的加热丝，一方面可以方便检测其温度，如在其上设置温度检测装置，实时获取其温度，另一方面，由于加热丝的端部与第二导热管的端部内侧壁相接触，在实际使用时，可通过调整裸露段的加热丝适当松紧加热丝，使其能够改变在第二导热管内的长度，进而改变检测仓内的温度。

进一步地，本发明通过设置三聚氰胺甲醛树脂材质的吸热盒，三聚氰胺甲醛树脂具有很高的胶接强度、耐水能力高、热稳定性高，同时耐磨性好，一方面能够有足够的强度支撑金属棒，允许其通过，并且金属棒在受热膨胀后，也能够与金属棒具有较好的支撑作用；另一方面，能够在吸热液体的作用下不受俯视，保持稳定的强度；同时，方便与检测囊体接触及粘接，其热稳定好，在高温的作用下，仍能保持稳定性。本实施例采用水与乙醇的混合溶液吸热，一方面具有较大的比热容，具有较好的吸热效果，另一方面，还能够依靠乙醇的挥发带走热量，利于快速对金属棒进行降温。

进一步地，本发明第二导热管为导热材质，如金属管等，其能够在第二导热管与检测仓内外产生温差，温度高于检测仓内的温度；其从远离卡夹的一端内径逐渐减小，也即，靠近检测仓的一端，其内径较大，与检测仓的空间接触面较大，方便检测仓内的温度快速加热；同时，远离检测仓的一端，其内径较小，与检测仓的空间接触面较小，温度较低，这样，在检测仓内形成温差，方便检测仓内进行温度循环，从高温一侧向低温一侧过渡；同时，还能够驱动检测仓内的气体及样品产生循环流动，能够模拟实际检测样品的活性状态。

本发明通过减化温度和气压的运算程序，通过反应芯片采集的实时数据，并模拟样品存活状态，通过在检测系统建立温度与压力的模型，而获知温度或压力的实时值，并通过确定的实时值来调整气泵、加热丝的加热温度，进而调整检测仓的温度和压力值，以满足检测需求。

附图说明

图1为本发明实施例的生物检测系统的结构示意图；

图2为本发明实施例的图1的局部结构示意图；

图3为本发明实施例的卡夹的第一截面的结构示意图；

图4为本发明实施例的卡夹的第二截面的结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图，对本发明上述的和另外的技术特征和优点作更详细的说明。

下面参照附图来描述本发明的优选实施方式。本领域技术人员应当理解的是，这些实施方式仅仅用于解释本发明的技术原理，并非旨在限制本发明的保护范围。

需要说明的是，在本发明的描述中，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”等指示的方向或位置关系的术语是基于附图所示的方向或位置关系，这仅仅是为了便于描述，而不是指示或暗示所述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。

请参阅图1所示，其为本发明实施例的生物检测系统的结构示意图，本实施例系统包括样品单元1，所述样品单元1为封闭结构，其内设置有样品检测囊体2，在所述样品检测囊体2的内部设置有检测仓3，所述检测仓3内装载有待检测生物样品，如血糖、酶、微生物等；在本实施例中，所述检测仓3内的温度和气压能够实时调整，用以模拟生物样瓶的存活环境，并能够根据实时检测的生物样品调整相应温度、气压参数。

在本实施例中，检测囊体2的其中一端设置有卡夹54，卡夹54将检测囊体2的开口端连接，所述卡夹54内部设置气管通道，用以与检测囊体2的两个通气口211连通，并与两个通气口211固定。本领域技术人员可以理解的是，通气孔与气管通道的固定方式多种，如粘接，通过连接件诸如连接法兰连接，通过插接方式连接。

所述卡夹54的输入端通过第一气管52与一气压泵51连接，在所述第一气管52上设置有一气压计量器5，其对通入所述检测囊体2内的气压及通气量进行控制。在工作时，气动所述气压泵51，在气压泵51的驱动下向所述检测囊体2内输入气体，以在所述检测仓3的周围形成包覆空间。在本实施例中，检测囊体2可以为气囊或气袋，其能够为所述检测仓3提供相应气压。在所述检测囊体2的内侧壁通过第二气管31、第三气管32与检测仓3连接，用以向所述检测仓3输送气体或者抽离气体，以改变所述检测仓3内的气压。同时，为了能够对检测仓3内输送的气体进行控制，在第二气管31、第三气管32上还设置有第二电磁阀，其通过通断对传输的气体进行控制。

继续参阅图1所示，还包括对检测仓3内的样品温度进行调整的温控机构，其包括加热电源4、第一导热管41、第二导热管40，其中，所述第一导热管41为金属管，其导通热量；所述第二导热管40从所述卡夹54延伸至检测仓3内，并穿过整个检测仓3的空间内，以对整个检测仓3进行加热。结合图2所示，其为本发明实施例图1的局部示意图，其中，在所述第二导热管40内设置有一加热丝42，所述加热丝42与所述第一导热管41连接，并伸入所述第二导热管40内，直到第二导热管40的端部内侧壁。也即，在第一导热管41与第二导热管40之间有一段加热丝42是裸露的，通过其裸露的加热丝，一方面可以方便检测其温度，如在其上设置温度检测装置，实时获取其温度，另一方面，由于加热丝42的端部与第二导热管40的端部内侧壁相接触，在实际使用时，可通过调整裸露段的加热丝42适当松紧加热丝，使其能够改变在第二导热管40内的长度，进而改变检测仓3内的温度。

继续结合图1所示，在本实施例中，所述加热丝42与卡夹54相对的一端设置有一金属棒43，金属棒43与所述加热丝42连通，对所述加热丝进行吸热，同时，在设置金属棒43一端的所述检测仓3外侧设置有一吸热盒44，所述金属棒43贯穿所述吸热盒44，并部分伸出所述加热盒。吸热盒44内装有吸热液体，通过吸收所述金属棒43的温度对金属棒及加热丝进行适当降温。在本实施例中，所述吸热盒44沿远离检测仓3的方向内径逐渐增大，并且，吸热盒44的两侧设置分别与检测囊体2粘接，以使卡夹54、检测囊体2、吸热盒围成内部封闭的内部空间。

具体而言，所述吸热盒44为三聚氰胺甲醛树脂制作而成，其与检测仓3连接的一端设置有开口，用以供金属棒43通过；在吸热盒44的一侧开设有一蒸发孔(图中未标示出，只需能够满足蒸发汽体输出即可)，用以供吸热液体受热蒸发而出，以及在液体挥发完后进行灌注。在本实施例中，吸热液体为水与乙醇的混合液体，其中水与乙醇的体积比为3：1，吸热液体受热后蒸发，带走金属棒的热量。本实施例通过设置三聚氰胺甲醛树脂材质的吸热盒，三聚氰胺甲醛树脂具有很高的胶接强度、耐水能力高、热稳定性高，同时耐磨性好，一方面能够有足够的强度支撑金属棒，允许其通过，并且金属棒在受热膨胀后，也能够与金属棒具有较好的支撑作用；另一方面，能够在吸热液体的作用下不受俯视，保持稳定的强度；同时，方便与检测囊体2接触及粘接，其热稳定好，在高温的作用下，仍能保持稳定性。本实施例采用水与乙醇的混合溶液吸热，一方面具有较大的比热容，具有较好的吸热效果，另一方面，还能够依靠乙醇的挥发带走热量，利于快速对金属棒进行降温。

继续参阅图1所示，所述第二导热管40为导热材质，如金属管等，其能够在第二导热管40与检测仓3内外产生温差，温度高于检测仓3内的温度；其从远离卡夹54的一端内径逐渐减小，也即，靠近检测仓3的一端，其内径较大，与检测仓3的空间接触面较大，方便检测仓3内的温度快速加热；同时，远离检测仓3的一端，其内径较小，与检测仓3的空间接触面较小，温度较低，这样，在检测仓3内形成温差，方便检测仓3内进行温度循环，从高温一侧向低温一侧过渡；同时，还能够驱动检测仓内的气体及样品产生循环流动，能够模拟实际检测样品的活性状态。

继续参阅图1所示，在所述检测仓3内的上端侧壁上设置有检测传感器组61，在所述检测仓3外侧的检测气囊3内设置有检测芯片6，对所述传感器组61检测的数据进行采集及分析，以获知检测样品的相应信息。同时，导线62穿过卡夹54并与加热电源4连通。

参阅图3所示，其为本发明实施例的卡夹的第一截面的结构示意图，其中，在其中一截面上设置有管线通道541和加热丝通道542，分别穿过导线和加热丝。

参阅图4所示，其为本发明实施例的卡夹的第二截面的结构示意图，其包括竖直设置的第一气管通道543和水平设置的第二气管通道544，分别与两个检测囊体2连通；在下端设置有两个气管通道的聚积区，用以与所述第一气管52连通，接收来自气泵51的气体。

在本实施例中，所述检测芯片6内设置有关于压力与温度的二维矩阵f(p,t)，本实施例的生物检测系统模拟实际样品的存活环境，对温度和压力进行模拟，通过该二维矩阵确定本系统的温度和压力调节值。其中，二维矩阵f(p,t)的输出值为：

其中，a为常数，p为系统实时压力值，t为系统实时温度值。

对于确定的某种样品，设定其在连续的时间内的一时间单元的输出值的最大值为Amax，最小值为Amin，设定基准值A₀为：

按照下式确定某一时刻的温度的实时值：

上式中，T表示时间单元内温度的均值，f(p,t)表示压力与温度的二维矩阵，在时间单元内满足f(p,t)≥A₀的采样点数目为N，满足f(p,t)＜A₀采样点数目为M；为了方便对气压和温度的控制，本实施例采用在每个时间单元内设置一个值，也即温度的实时值T。

按照下式确定某一时刻的压力的实时值：

上式中，P表示时间单元内压力的均值，f(p,t)表示压力与温度的二维矩阵，在时间单元内满足f(p,t)≤A₀的采样点数目为N，满足f(p,t)＞A₀采样点数目为M；为了方便对气压和温度的控制，本实施例采用在每个时间单元内设置一个值，也即压力的实时值P。

本发明通过减化温度和气压的运算程序，通过反应芯片采集的实时数据，并模拟样品存活状态，通过在检测系统建立温度与压力的模型，而获知温度或压力的实时值，并通过确定的实时值来调整气泵51、加热丝42的加热温度，进而调整检测仓的温度和压力值，以满足检测需求。

上述详细说明是针对本发明其中之一可行实施例的具体说明，该实施例并非用以限制本发明的专利范围，凡未脱离本发明所为的等效实施或变更，均应包含于本发明技术方案的范围内。

Claims (6)

1.一种生物检测系统，其特征在于，包括：样品单元，所述样品单元为封闭结构，其内设置有样品检测囊体，在所述样品检测囊体的内部设置有检测仓，所述检测仓内装载有待检测生物样品，所述检测仓内的温度和气压能够实时调整，用以模拟生物样瓶的存活环境，并能够根据实时检测的生物样品调整相应温度、气压参数；

所述检测囊体的其中一端设置有卡夹，卡夹将检测囊体的开口端连接，所述卡夹内部设置气管通道，用以与检测囊体的两个通气口连通，并与两个通气口固定；

所述卡夹的输入端通过第一气管与一气压泵连接，在所述第一气管上设置有一气压计量器，其对通入所述检测囊体内的气压及通气量进行控制，在气压泵的驱动下向所述检测囊体内输入气体，以在所述检测仓的周围形成包覆空间；

在所述检测囊体的内侧壁通过第二气管、第三气管与检测仓连接，用以向所述检测仓输送气体或者抽离气体，以改变所述检测仓内的气压；

还包括对检测仓内的样品温度进行调整的温控机构，其包括加热电源、第一导热管、第二导热管，其中，所述第一导热管为金属管，其导通热量；所述第二导热管从所述卡夹延伸至检测仓内，并穿过整个检测仓的空间内，以对整个检测仓进行加热；

在所述第二导热管内设置有一加热丝，所述加热丝与所述第一导热管连接，并伸入所述第二导热管内，直到第二导热管的端部内侧壁，在第一导热管与第二导热管之间为裸露的一段加热丝；

所述加热丝与卡夹相对的一端设置有一金属棒，金属棒与所述加热丝连通，对所述加热丝进行吸热，在设置金属棒一端的所述检测仓外侧设置有一吸热盒，所述金属棒贯穿所述吸热盒，并部分伸出所述加热盒，吸热盒内装有吸热液体，通过吸收所述金属棒的温度对金属棒及加热丝进行降温；

所述吸热盒沿远离检测仓的方向内径逐渐增大，并且，吸热盒的两侧设置分别与检测囊体粘接，以使卡夹、检测囊体、吸热盒围成内部封闭的内部空间。

2.根据权利要求1所述的生物检测系统，其特征在于，所述吸热盒为三聚氰胺甲醛树脂制作而成，其与检测仓连接的一端设置有开口，用以供金属棒通过；在所述吸热盒的一侧开设有一蒸发孔，用以供吸热液体受热蒸发而出，以及在液体挥发完后进行灌注。

3.根据权利要求2所述的生物检测系统，其特征在于，所述吸热液体为水与乙醇的混合液体，其中水与乙醇的体积比为3：1。

4.根据权利要求3所述的生物检测系统，其特征在于，所述第二导热管为导热材质，其能够在所述第二导热管与检测内外产生温差；所述第二导热管从远离卡夹的一端内径逐渐减小，其中，靠近所述检测仓的一端，其内径较大，与检测仓的空间接触面较大，远离所述检测仓的一端，其内径较小，与检测仓的空间接触面较小，温度较低，以在所述检测仓内形成温差，使得检测仓内进行温度循环，从高温一侧向低温一侧过渡。

5.根据权利要求3所述的生物检测系统，其特征在于，在所述检测仓内的上端侧壁上设置有检测传感器组，在所述检测仓外侧的检测气囊内设置有检测芯片，对所述传感器组检测的数据进行采集及分析，以获知检测样品的相应信息。

6.根据权利要求5所述的生物检测系统，其特征在于，所述检测芯片内设置有关于压力与温度的二维矩阵f(p,t)，二维矩阵f(p,t)的输出值为：

其中，a为常数，p为系统实时压力值，t为系统实时温度值；

对于确定的某种样品，设定其在连续的时间内的一时间单元的输出值的最大值为Amax，最小值为Amin，设定基准值A₀为：

按照下式确定时间单元内温度的均值：

上式中，T表示时间单元内温度的均值，f(p,t)表示压力与温度的二维矩阵，在时间单元内满足f(p,t)≥A₀的采样点数目为N，满足f(p,t)＜A₀采样点数目为M；

按照下式确定时间单元内温度的均值：

上式中，P表示时间单元内压力的均值，f(p,t)表示压力与温度的二维矩阵，在时间单元内满足f(p,t)≤A₀的采样点数目为N，满足f(p,t)＞A₀采样点数目为M。