CN111751523B - 一种基于微流控芯片和智能手机的生化指标检测装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种生化指标检测装置，包括用于检测生化指标的试纸或用于检测生化指标的微流控芯片、无色的显色底物，图像分析处理设备或者比色卡；所述试纸的检测区域由若干个检测微单元组成；所述检测微单元为负载活性酶的巯丙基琼脂糖球。所述无色的显色底物为3,3‑二氨基联苯胺和氯化镍的混合物。本发明制备简单，反应条件温和，所需材料易获取，价格便宜可操作性强。本发明与现有检测技术相比，不需要大型的仪器设备，不需要复杂的流程，可以很方便地在家里检测尿酸或葡萄糖的含量，动态检测尿酸或葡萄糖含量变化，不必反复跑医院挂号检查等待结果。

Description

一种基于微流控芯片和智能手机的生化指标检测装置
技术领域
本发明属于生化检测技术领域，具体涉及一种基于微流控芯片和智能手机的生化指标检测装置。
背景技术
血糖含量是重要的生化指标，血糖是指血液中葡萄糖的含量，尿糖是指尿液中葡萄糖的含量，人体内的血糖必须保持一定的水平才能维持体内各器官和组织的需要。正常人的空腹血糖浓度为3.9-6.0mmol/L，其受饮食、神经系统、激素等影响，当出现不平衡时，会出现血糖升高或降低，空腹血糖浓度超过6.0mmol/L称为高血糖，血糖浓度低于3.9mmol/L称为低血糖。
目前，血清中葡萄糖的检测方法主要有：葡萄糖氧化酶法、己糖激酶法、葡萄糖脱氢酶法、电极法、干化学法、气相色谱一同位素稀释质谱法以及无创血糖测量法等。尿糖的检测方式主要包括班氏法检测、费氏法检测、葡萄糖氧化酶试纸法检测、尿液干化学分析仪检测等。己糖激酶方法多见于自动生化分析仪，但从红细胞中释放出的有机磷酸酯和一些酶会消耗NADP，使结果产生偏差，并且价格偏高，临床应用受到限制。葡萄糖脱氢酶法会受到己糖、木糖等其他糖类的干扰而导致测试者血糖值假性偏高。电极法方法简便迅速，标本用量较少，且特异性、灵敏度、精密度、准确性均较高，但需要专业设备，适合在医院等机构使用，不适合居家使用。干化学法快速简便，主要用于急诊。班氏法能够了解患者尿液中糖分类型，但是对病情较低的糖尿病患者无诊断意义，并且需要较长的反应时间，容易受其他因素的干扰，从而出现漏诊或误诊的现象。尿液干化学分析仪检测法是一种现代化的尿糖检测方式，该检查方式具有快捷、准确率高等特点，但是该检测方式会受到温度、尿液中过氧化氢的含量等多方面内的影响，并且该方法的成本较高，无法在基层医院里推广使用。
尿酸也是重要的生化指标，尿酸是嘌呤类化合物代谢的终产物，通过血浆从肝脏运输到肾脏，其中70％的尿酸通过尿液排出体外，其余经肠道、皮肤和头发排出体外。人体血浆中尿酸的正常值为：150-400μM，尿液中尿酸的正常值为：1.4-4.4mM，血浆中尿酸浓度大于420μM被称为高尿酸血症，低于150μM被称为低尿酸血症。
目前，尿酸的检测分析方法有高效液相色谱法、荧光法、电化学方法和酶方法等。色谱法是最基本的检测方法，分离效果好，流动相简单，但样本处理过程繁琐，检测周期长，并且需要大型仪器，限制了其应用范围和场景。荧光法由于部分发色基团接近重合，可能存在相互干扰，导致数据不准确。电化学方法操作简单，成本低廉，灵敏度高，检出限低，但其要求的分离技术高，所需试剂和仪器昂贵难以普及。酶法分为紫外法和基于过氧化氢的尿酸间接测量法。紫外法的检测原理为：尿酸酶催化尿酸氧化还原反应后生成尿囊素和H2O2，通过检测293nm波长吸光度的变化来检测尿酸浓度，该方法反应时间长，吸光度的变化小，灵敏度低，现临床上一般作为备选方案。
发明内容
本发明的目的在于提供一种生化指标检测装置。
本发明所提供的生化指标检测装置，包括用于检测生化指标的试纸或用于检测生化指标的微流控芯片、无色的显色底物，图像分析处理设备或者比色卡；
所述试纸的检测区域由若干个检测微单元组成；
所述检测微单元为负载活性酶的巯丙基琼脂糖球；
待测生化指标为尿酸时，所述检测微单元为负载尿酸酶和过氧化氢酶的巯丙基琼脂糖球；
待测生化指标为葡萄糖时，所述检测微单元为负载有葡萄糖氧化酶和过氧化氢酶的巯丙基琼脂糖球；
所述无色的显色底物为3,3-二氨基联苯胺和氯化镍的混合物；
所述用于检测生化指标的微流控芯片其结构如图1所示。
所述微流控芯片包括一个反应池、一个加样池、一个空气池、一个进样通道、一个废液池，两个螺栓，以及旋转阀1和旋转阀2；
所述反应池内填充有负载活性酶的巯丙基琼脂糖球和显色底物；
加样池上设置一个螺栓，用于控制进样；
空气池上设置另一个螺栓，用于排入空气，挤出多余待测样本；
旋转阀1接通加样池，旋转阀2接通废液池，转动加样池螺栓使待测样本流经进样通道到废液池；
旋转阀1接通空气池，旋转阀2接通反应池，转动空气池螺栓，在外界空气的压力下，进样通道内的待测样本流动到反应池；
所述进样通道的体积可根据需要设置，从而实现定量加样的目的；
反应池和废液池均设有一个排气孔，所述排气孔用于连通外界空气。
本发明还提供一种使用上述微流控芯片检测生化指标的方法，包括：将待测样本加入加样池，旋转阀1接通加样池，旋转阀2接通废液池，转动加样池螺栓使待测样本流经进样通道到废液池，此时进样通道充满待测样本，进样通道的体积就是需要检测样品的体积；然后旋转阀1接通空气池，旋转阀2接通反应池，转动空气池，在外界空气的压力下，进样通道内的液体流动到反应池，与反应池中的负载酶的琼脂糖球和显色底物发生化学反应，使得小球变色，通过使用智能手机摄像、存储和分析功能，得到相对应的待测物质的浓度。
所述图像分析处理设备至少包括：照相机、图像分析计算装置，
所述照相机用于拍摄显色反应后试纸检测区域或微流控芯片反应池区域的颜色，得到图像数据，
所述图像分析计算装置包括处理器和存储器，存储器里预先存储有图像数据(图片三原色R,G,B)与生化指标浓度(C)之间的关系式，处理器被配置成将接收到的图像数据通过调用储存在存储器中的关系式转换成生化指标浓度。
所述图像分析处理设备具体可为智能手机；
所述智能手机有照相功能、且配置有具有存储功能和计算功能的app。
含待测生化指标的样本滴加到所述试纸的检测区域或微流控芯片的反应池，待测生化指标与活性酶反应完全后，加入所述无色的显色底物的溶液，试纸的检测区域或微流控芯片的反应池区域显色，采用图像分析处理设备的照相机获取检测区域或反应池区域的颜色得到图像数据，图像分析计算装置的处理器调用储存在存储器中的图像数据(图片三原色R,G,B)与生化指标浓度(C)之间的关系式，将获得的图像数据转换成生化指标浓度；或者将获取的检测区域或反应池区域的颜色与比色卡进行颜色对比，得到生化指标浓度数据；
所述预先存储的图像数据(图片三原色R,G,B)与生化指标浓度(C)之间的关系式通过如下方法获得：首先用生化指标固体粉末配制系列已知浓度的标准生化指标溶液，将所述标准生化指标溶液依次加入到检测试纸的检测区域或微流控芯片的反应池，反应后，加入无色的显色底物溶液，将检测区域或反应池区域的颜色用图像分析处理设备的照相机拍照，通过图片三原色(R,G,B)构建图像数据(图片三原色R,G,B)与生化指标浓度(C)之间的关系式，尿酸：G/(R+G+B)＝0.0002C+0.3401，R2＝0.9918，葡萄糖：G/(R+G+B)＝-6*10-5C+0.3394，R2＝0.9901；将上述关系式预存到图像分析处理设备的图像分析计算装置的存储器中，即可；
所述比色卡通过如下方法制备得到：首先用生化指标固体粉末配制系列已知浓度的标准生化指标溶液，将所述标准生化指标溶液依次加入到检测试纸的检测区域或微流控芯片的反应池，反应后，加入无色的显色底物溶液，采集检测区域或反应池区域的颜色数据，得到不同生化指标浓度对应的颜色条带，制作成生化指标浓度-颜色标准比色卡，即可。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
本发明制备简单，反应条件温和，所需材料易获取，价格便宜可操作性强。
本发明与现有检测技术相比，不需要大型的仪器设备，不需要复杂的流程，可以很方便地在家里检测尿酸含量(包括血尿酸和尿尿酸)，动态检测尿酸含量变化，不必反复跑医院挂号检查等待结果。
附图说明
图1为本发明中用于检测生化指标的微流控芯片的结构示意图。
图2为本发明中的葡萄糖检测比色卡示意图，葡萄糖的浓度依次为500、400、250、125、62.5、31.25、0(体系中葡萄糖的终浓度)，单位μM。
图3为颜色数据(R,G,B)与葡萄糖浓度(C)之间的对应关系，G/(R+G+B)＝-6*10-5C+0.3394，R2＝0.9901。
图4为本发明中的尿酸检测比色卡示意图，尿酸的浓度依次为300、200、100、50、25、12.5、5、0(体系中尿酸的终浓度)，单位μM。
图5为颜色数据(R,G,B)与尿酸浓度(C)之间的对应关系，G/(R+G+B)＝0.0002C+0.3401，R2＝0.9918。
具体实施方式
下面通过具体实施例对本发明进行说明，但本发明并不局限于此。
下述实施例中所使用的实验方法如无特殊说明，均为常规方法；下述实施例中所用的试剂、材料等，如无特殊说明，均可从商业途径得到。
下述实施例中的用于检测葡萄糖的检测试纸通过如下方法制备：
a)首先将2ml双蒸水加入到0.2ml干燥的巯丙基琼脂糖球Thiopropyl
Figure BDA0002561836660000041
6B中浸泡过夜，巯丙基琼脂糖球吸水膨胀，其体积大概是干燥状态下体积的3倍。离心弃去上清液，将三(2-羧乙基)膦(TCEP)溶液分别与上述巯丙基琼脂糖球、葡萄糖氧化酶溶液和过氧化氢酶溶液室温下反应1小时，使其双硫键打开。TCEP溶液的浓度为0.1mM，溶剂为10mM Tris-HCl溶液，葡萄糖氧化酶溶液和过氧化氢酶溶液浓度为50μg/ml，溶剂为10mM PBS(PH7.4)；葡萄糖氧化酶的酶活为100—250units/mg、过氧化氢酶的酶活为≥250units/mg；
b)将TCEP处理过的激活的巯丙基琼脂糖球用10mM PBS(PH7.4)缓冲液洗涤5遍，去除上清液。接着加入1.5mlTCEP处理过的激活的葡萄糖氧化酶溶液室温旋转反应1小时，使葡萄糖氧化酶负载到巯丙基琼脂糖球上。用10mM PBS(PH7.4)缓冲液洗涤5遍，去除上清液，然后加入1.5mlTCEP处理过的过氧化氢酶溶液室温旋转反应1小时，最后用10mM PBS(PH7.4)缓冲液洗涤5遍，去除上清液，得到负载葡萄糖氧化酶和过氧化氢酶的巯丙基琼脂糖球，并按照巯丙基琼脂糖球：PBS＝1:2的体积比加入PBS，备份待用；
c)将负载酶的巯丙基琼脂糖球均匀滴加到检测试纸(玻璃纤维)的检测区域内，使巯丙基琼脂糖球能够充分负载到检测试纸里并固定好，形成葡萄糖检测区，巯丙基琼脂糖球进入到玻璃纤维的空隙当中被“卡住”。
下述实施例中用于检测葡萄糖的微流控芯片通过如下方法制备：
将步骤b)所得负载酶的巯丙基琼脂糖球设置于微流控芯片的反应池中，得到用于检测葡萄糖的微流控芯片。
下述实施例中用于检测葡萄糖的比色卡通过如下方法制备：
首先用葡萄糖固体粉末配制系列浓度的标准葡萄糖溶液，62.5、125、250、500、800、1000单位μM，溶剂是10mM的PBS(PH7.4)，将20μl不同浓度的标准葡萄糖溶液滴加到检测试纸条上，然后分别滴加0.05％DAB(含0.05％NiCl2)的混合溶液20μl(加入20μl混合溶液使得葡萄糖终浓度依次为：31.25、62.5、125、250、400、500单位μM)，反应10分钟。根据反应后得到检测试纸的颜色，使用手机拍照，重复操作得到不同葡萄糖浓度对应的颜色条带，并制作成浓度-颜色标准比色卡(图2所示)。
下述实施例中采用的预先存储的图像数据(图片三原色R,G,B)与葡萄糖浓度(C)之间的关系式通过如下方法获得：首先用葡萄糖固体粉末配制系列浓度的标准葡萄糖溶液，62.5、125、250、500、800、1000单位μM，溶剂是10mM的PBS(pH7.4)，将20μl不同浓度的标准葡萄糖溶液滴加到检测试纸条上，然后分别滴加0.05％DAB(含0.05％NiCl2)的混合溶液20μl(加入20μl混合溶液使得葡萄糖终浓度依次为：31.25、62.5、125、250、400、500单位μM)，反应10分钟。使用手机拍照，根据反应后得到检测试纸的颜色，并通过图片三原色(R,G,B)构建图像数据(图片三原色R,G,B)与β-D-葡萄糖浓度(C)之间的关系式，优化得到：G/(R+G+B)＝-6*10-5C+0.3394，R2＝0.9901(图3)。
下述实施例中的用于检测尿酸的检测试纸通过如下方法制备：
a)首先将2ml双蒸水加入到0.2ml干燥的巯丙基琼脂糖球
Figure BDA0002561836660000051
6B，平均尺寸90微米中浸泡过夜，巯丙基琼脂糖球吸水膨胀，其体积大概是干燥状态下体积的3倍。离心弃去上清液，将三(2-羧乙基)膦(TCEP)溶液分别与上述巯丙基琼脂糖球、尿酸酶溶液和过氧化氢酶溶液室温下反应1小时，使其双硫键打开。TCEP溶液的浓度为0.5mM，溶剂为10mM Tris-HCl溶液，尿酸酶溶液和过氧化氢酶溶液浓度为50μg/ml，溶剂为10mM PBS(PH7.4)；尿酸酶的酶活为≥2units/m，过氧化氢酶的酶活为≥250units/mg。
b)将TCEP处理过的激活的巯丙基琼脂糖球用10mM PBS(PH7.4)缓冲液洗涤5遍，去除上清液。接着加入1.5mlTCEP处理过的激活的尿酸酶溶液室温旋转反应1小时，使尿酸酶负载到巯丙基琼脂糖球上。用10mM PBS(PH7.4)缓冲液洗涤5遍，去除上清液，然后加入1.5mlTCEP处理过的过氧化氢酶溶液室温旋转反应1小时，最后用10mM PBS(PH7.4)缓冲液洗涤5遍，去除上清液，得到负载尿酸酶和过氧化氢酶的巯丙基琼脂糖球，并按照巯丙基琼脂糖球：PBS＝1:2的体积比加入PBS，得到负载尿酸酶和过氧化氢酶的巯丙基琼脂糖球的PBS溶液，备份待用；
c)将负载酶的巯丙基琼脂糖球均匀滴加到检测试纸(玻璃纤维)的检测区域内，使巯丙基琼脂糖球能够充分负载到检测试纸里并固定好，形成尿酸检测区，巯丙基琼脂糖球进入到玻璃纤维的空隙当中被“卡住”。
下述实施例中用于检测尿酸的微流控芯片通过如下方法制备：
将步骤b)所得负载酶的巯丙基琼脂糖球设置于微流控芯片的反应池中，得到用于检测尿酸的微流控芯片。
下述实施例中用于检测尿酸的比色卡通过如下方法制备：
首先用尿酸固体粉末配制系列浓度的标准尿酸溶液，10、25、50、100、200、400、600，单位μM，溶剂是10mM的PBS(PH7.4)，将20μl不同浓度的标准尿酸溶液滴加到检测试纸条上，然后分别滴加0.05％DAB(含0.05％NiCl2)的混合溶液20μl(加入20μl混合溶液使得尿酸终浓度依次为：5、12.5、25、50、100、200、300，单位μM)，反应10分钟。根据反应后得到检测试纸的颜色，使用手机拍照，重复操作得到不同尿酸浓度对应的颜色条带，并制作成浓度-颜色标准比色卡(如图4所示)。
下述实施例中采用的预先存储的图像数据(图片三原色R,G,B)与尿酸浓度(C)之间的关系式通过如下方法获得：
首先用尿酸固体粉末配制系列浓度的标准尿酸溶液，10、25、50、100、200、400、600，单位μM，溶剂是10mM的PBS(PH7.4)，将20μl不同浓度的标准尿酸溶液滴加到检测试纸条上，然后分别滴加0.05％DAB(含0.05％NiCl2，质量百分浓度)的混合溶液20μl(加入20μl混合溶液使得尿酸终浓度依次为：5、12.5、25、50、100、200、300，单位μM)，反应10分钟。根据反应后得到检测试纸的颜色，并通过图片三原色(R,G,B)构建图像数据(图片三原色R,G,B)与尿酸浓度(C)之间的关系式，优化得到：G/(R+G+B)＝0.0002C+0.3401，R2＝0.9918(图5)。
实施例1
采用本发明的检测装置检测葡萄糖，具体操作如下：
将血糖样本滴加到所述试纸的检测区域或微流控芯片的反应池，葡萄糖与活性酶反应完全后，加入所述无色的显色底物的溶液(滴加0.05％DAB(含0.05％NiCl2)的混合溶液)，试纸的检测区域或微流控芯片的反应池区域显色，采用图像分析处理设备的照相机获取检测区域或反应池区域的颜色得到图像数据，图像分析计算装置的处理器调用储存在存储器中的图像数据(图片三原色R,G,B)与生化指标浓度(C)之间的关系式，将获得的图像数据转换成葡萄糖浓度；或者将获取的检测区域或反应池区域的颜色与葡萄糖比色卡进行颜色对比，得到葡萄糖浓度数据。
实施例2
将尿糖样本滴加到所述试纸的检测区域或微流控芯片的反应池，葡萄糖与活性酶反应完全后，加入所述无色的显色底物的溶液(滴加0.05％DAB(含0.05％NiCl2)的混合溶液)，试纸的检测区域或微流控芯片的反应池区域显色，采用图像分析处理设备的照相机获取检测区域或反应池区域的颜色得到图像数据，图像分析计算装置的处理器调用储存在存储器中的图像数据(图片三原色R,G,B)与葡萄糖浓度(C)之间的关系式，将获得的图像数据转换成葡萄糖浓度；或者将获取的检测区域或反应池区域的颜色与葡萄糖比色卡进行颜色对比，得到葡萄糖浓度数据。
实施例3
将尿酸样本滴加到所述试纸的检测区域或微流控芯片的反应池，尿酸与活性酶反应完全后，加入所述无色的显色底物的溶液(滴加0.05％DAB(含0.05％NiCl2)的混合溶液)，试纸的检测区域或微流控芯片的反应池区域显色，采用图像分析处理设备的照相机获取检测区域或反应池区域的颜色得到图像数据，图像分析计算装置的处理器调用储存在存储器中的图像数据(图片三原色R,G,B)与尿酸浓度(C)之间的关系式，将获得的图像数据转换成尿酸浓度；或者将获取的检测区域或反应池区域的颜色与尿酸比色卡进行颜色对比，得到尿酸浓度数据。

Claims (7)

1.一种生化指标检测装置，包括用于检测生化指标的试纸或用于检测生化指标的微流控芯片、无色的显色底物，图像分析处理设备或者比色卡；
所述用于检测生化指标的试纸的检测区域由若干个检测微单元组成；
所述用于检测生化指标的微流控芯片的反应池中设有若干个检测微单元；
所述检测微单元为负载活性酶的巯丙基琼脂糖球；
所述无色的显色底物为3,3-二氨基联苯胺和氯化镍的混合物；
待测生化指标为尿酸时，所述检测微单元为负载尿酸酶和过氧化氢酶的巯丙基琼脂糖球；
待测生化指标为葡萄糖时，所述检测微单元为负载有葡萄糖氧化酶和过氧化氢酶的巯丙基琼脂糖球；
所述图像分析处理设备至少包括：照相机、图像分析计算装置，
所述照相机用于拍摄显色反应后用于检测生化指标的试纸的检测区域或微流控芯片反应池区域的颜色，得到图像数据，
所述图像分析计算装置包括处理器和存储器，存储器里预先存储有图像数据图片三原色R,G,B与生化指标浓度C之间的关系式，处理器被配置成将接收到的图像数据通过调用储存在存储器中的关系式转换成生化指标浓度C。
2.根据权利要求1所述的生化指标检测装置，其特征在于：所述图像分析处理设备为智能手机；
所述智能手机有照相功能、且配置有具有存储功能和计算功能的app。
3.根据权利要求1所述的生化指标检测装置，其特征在于：预先存储的图像数据图片三原色R,G,B与生化指标浓度C之间的关系式通过如下方法获得：首先用生化指标固体粉末配制系列已知浓度的标准生化指标溶液，将所述标准生化指标溶液依次加入到用于检测生化指标的试纸的检测区域或微流控芯片的反应池，反应后，加入无色的显色底物溶液，将检测区域或反应池区域的颜色用图像分析处理设备的照相机拍照，通过图片三原色R,G,B构建图像数据图片三原色R,G,B与生化指标浓度C之间的关系式。
4.根据权利要求1所述的生化指标检测装置，其特征在于：所述比色卡通过如下方法制备得到：首先用生化指标固体粉末配制系列已知浓度的标准生化指标溶液，将所述标准生化指标溶液依次加入到用于检测生化指标的试纸的检测区域或微流控芯片的反应池，反应后，加入无色的显色底物溶液，采集检测区域或反应池区域的颜色数据，得到不同生化指标浓度C对应的颜色条带，制作成生化指标浓度C-颜色标准比色卡，即可。
5.根据权利要求1所述的生化指标检测装置，其特征在于，所述生化指标检测装置的使用方法包括：将含待测生化指标的样本滴加到所述用于检测生化指标的试纸的检测区域或微流控芯片的反应池，待测生化指标与活性酶反应完全后，加入所述无色的显色底物的溶液，用于检测生化指标的试纸的检测区域或微流控芯片的反应池区域显色，采用图像分析处理设备的照相机获取检测区域或反应池区域的颜色得到图像数据，图像分析计算装置的处理器调用储存在存储器中的图像数据图片三原色R,G,B与生化指标浓度C之间的关系式，将获得的图像数据转换成生化指标浓度C；或者将获取的检测区域或反应池区域的颜色与比色卡进行颜色对比，得到生化指标浓度C数据。
6.一种用于生化指标检测的微流控芯片，包括一个反应池、一个加样池、一个空气池、一个进样通道、一个废液池，两个螺栓，以及旋转阀1和旋转阀2；
所述反应池内填充有负载活性酶的巯丙基琼脂糖球和显色底物；
加样池上设置一个螺栓，用于控制进样；
空气池上设置另一个螺栓，用于排入空气，挤出多余待测样本；
旋转阀1接通加样池，旋转阀2接通废液池，转动加样池螺栓使待测样本流经进样通道到废液池；
旋转阀1接通空气池，旋转阀2接通反应池，转动空气池螺栓，在外界空气的压力下，进样通道内的待测样本流动到反应池；
所述进样通道的体积可根据需要设置，从而实现定量加样的目的；
反应池和废液池均设有一个排气孔，所述排气孔用于连通外界空气；
待测生化指标为尿酸时，所述负载活性酶的巯丙基琼脂糖球为负载尿酸酶和过氧化氢酶的巯丙基琼脂糖球；
待测生化指标为葡萄糖时，所述负载活性酶的巯丙基琼脂糖球为负载有葡萄糖氧化酶和过氧化氢酶的巯丙基琼脂糖球；
所述显色底物为3,3-二氨基联苯胺和氯化镍的混合物。
7.根据权利要求6所述的用于生化指标检测的微流控芯片，其特征在于：所述用于生化指标检测的微流控芯片的使用方法包括：将待测样本加入加样池，旋转阀1接通加样池，旋转阀2接通废液池，转动加样池螺栓使待测样本流经进样通道到废液池，此时进样通道充满待测样本，进样通道的体积就是需要检测样品的体积；然后旋转阀1接通空气池，旋转阀2接通反应池，转动空气池，在外界空气的压力下，进样通道内的液体流动到反应池，与反应池中的负载酶的琼脂糖球和显色底物发生化学反应，使得小球变色，通过使用智能手机摄像、存储和分析功能，得到相对应的待测物质的浓度。
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