CN113030460A - 一种用于检测磁敏生物芯片信号的手持仪器 - Google Patents
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Abstract
本发明提供的一种用于检测磁敏生物芯片信号的手持仪器，包括壳体，所述壳体内设置有磁敏生物检测单元和控制器，其中，所述磁敏生物检测单元安装在壳体的底部，包括芯片承载台、信号采集单元、GMR磁敏传感生物芯片、磁片和加热器，其中，GMR磁敏传感生物芯片和信号采集单元均安装在芯片承载台的上表面；所述磁片和加热器呈上下位置关系安装在芯片承载台的侧壁上；所述磁片用于向GMR磁敏传感生物芯片的检测提供外磁场；所述加热器用于向GMR磁敏传感生物芯片的检测提供所需温度；所述信号采集单元用于采集GMR磁敏传感生物芯片所储存的信息；本发明将复杂的检测过程集成到磁敏生物检测单元之中，简化了仪器的整体结构，减小了仪器的整体尺寸。
Description
技术领域
本发明属于医疗器械领域，具体涉及一种用于检测磁敏生物芯片信号的手持仪器。
背景技术
磁敏免疫分析是新兴的免疫分析技术，是一种通过检测、分析磁珠标记的抗原的磁信号间接定量待测标志物的方法，这种分析方法为癌症的早期检查提供了全新的手段与方式，其对于肿瘤标志物高精度、高灵敏度、低成本及快速的检测，为癌症的早期检测提供了未来发展的一条新的道路。
在生活日益紧凑的今天，传统的癌症早期诊断方式已经越来越不适应人们的要求，检测速度慢，检测时间长，检测地点的要求及对于检测人员专业技能的需求，都限制着其发展与应用。随着POCT的概念的推行与发展，POCT在便捷快速准确检测方面的优势越来越被人们看重，POCT不需要专业的检测人员，操作便捷，也不需要固定的地点(POCT仪器一般为便携带)，检测时间相较于传统检测方式大幅缩短，越来越受到人们的欢迎。
磁敏免疫分析技术在医学、食品安全、环境等领域的应用十分广泛，除检测肿瘤标志物外，还可应用于心肌损伤标志物、病毒、真菌毒素、抗生素残留、多环芳烃、农药残留等的快速、高灵敏、低成本检测。
中国专利CN 208171923 U提出了一种磁敏免疫分析仪，以试纸条为检测单元，并带有滑载台，外接打印机等外部设备，但是其测量效率较低，仪器尺寸较大，亦不方便携带。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用于检测磁敏生物芯片信号的手持仪器，用以解决现有磁敏生物芯片检测存在的尺寸大、不便携带的缺陷。
为了达到上述目的，本发明采用的技术方案是：
本发明提供的一种用于检测磁敏生物芯片信号的手持仪器，包括壳体，所述壳体内设置有磁敏生物检测单元和控制器，其中，所述磁敏生物检测单元安装在壳体的底部，包括芯片承载台、信号采集单元、GMR磁敏传感生物芯片、磁片和加热器，其中，GMR磁敏传感生物芯片和信号采集单元均安装在芯片承载台的上表面；
所述磁片和加热器呈上下位置关系安装在芯片承载台的侧壁上；
所述磁片用于向GMR磁敏传感生物芯片的检测提供外磁场；
所述加热器用于向GMR磁敏传感生物芯片的检测提供所需温度；
所述信号采集单元用于采集GMR磁敏传感生物芯片所储存的信息，并将采集到的信息传输至控制器；
所述控制器用于将接收到的信息进行模拟数码转换。
优选地，所述GMR磁敏传感生物芯片由上下两片键合而成，其中，上片开设有三个通孔，分别作为第一泵膜、第二泵膜和第三泵膜；
所述下片的上表面上开设有蛇形流道，所述蛇形流道的入口连接有第一储存室和第二储存室；所述第一储存室的入口连接有样本泵室；所述第二储存室的入口连接有磁珠泵室；
所述样本泵室和磁珠泵室的位置分别与第一泵膜和第二泵膜的位置一一对应；
所述下片的上表面还开设有反应腔和废液腔，所述反应腔的入口连接蛇形流道的出口；所述反应腔的出口连接废液腔的入口；
所述反应腔的入口还连接有第三储存室，所述第三储存室的入口连接有洗涤液泵室；所述洗涤液泵室的位置与第三泵膜的位置相对应；
所述反应腔的一侧设置有GMR生物传感器。
优选地，该仪器还包括用于将流体通过按压泵室方式注射至GMR磁敏传感生物芯片的反应腔的流体驱动单元。
优选地，所述流体驱动单元包括方形压板，所述方形压板滑动安装在壳体顶底部设置的套管上；
所述方形压板上设置有三个压头，三个压头分别作用于废液泵室、样本泵室和磁珠泵室；
所述方形压板连接有用于带动方形压板上下运动的驱动单元。
优选地，所述驱动单元包括微型电机，所述微型电机的输出轴连接有丝杠，所述丝杠连接方形压板。
优选地，所述壳体包括上半盒和下半盒，其中，上半盒和下半盒活动连接；所述磁敏生物检测单元和控制器布置在下半盒的内腔中；所述流体驱动单元安装在上半盒的内腔中。
优选地，所述上半盒上开设有方孔，所述方孔的侧壁上铰接连接有反转盖。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明提供的一种用于检测磁敏生物芯片信号的手持仪器，相对与市场上现有的磁敏检测仪器，将复杂的检测过程集成到磁敏生物检测单元之中，简化了仪器的整体结构，进而减小了仪器的整体尺寸；本发明仪器降低了重量并减小了仪器尺寸，便于携带，能够进行实时实地的检测。
进一步的，本发明涉及的GMR生物芯片中有储存室，用于对检测所需的样本、磁珠、洗涤液等进行预储存，并且通过按压泵室的方式驱动液体的流动，省去了专门的流体驱动模块，进一步的减小了仪器的整体尺寸。
进一步的，使用的微型电机尺寸、重量较小，在满足检测需求的前提下避开了大电机体积大，重量大的缺点，进一步减小了仪器的尺寸。
附图说明
图1是本发明下半盒的结构示意图；
图2是本发明上半盒的结构示意图；
图3是本发明上半盒的底部结构示意图；
图4是本发明的整体示意图；
图5是本发明的GMR磁敏传感生物芯片的结构示意图；
其中，1、下半盒 2、芯片承载台 3、电池盒 4、电池 5、信号采集单元 6、GMR磁敏传感生物芯片 7、支撑台 8、控制器 9、加热器 10、磁片 11、反转盖 12、方形压板 13、第一压头 14、第二压头 15、第三压头 16、微型电机 17、电机固定板 18、上半盒
具体实施方式
下面结合附图，对本发明进一步详细说明。
如图1至图5所示，本发明提供的一种用于检测磁敏生物芯片信号的手持仪器，包括下半盒1和上半盒18，其中，下半盒1与上半盒18之间通过连接柱连接。
所述下半盒1的内腔中四角均设置有一个第一套管；所述上半盒18的内腔四角均设置有一个第一连接柱1806，所述第一连接柱与第一套管一一对应配合，实现上半盒18和下半盒1之间的扣装连接。
所述下半盒1的内腔中还并排布置有磁敏生物检测单元、电池盒3和控制器8，其中，所述电池盒3内设置有电池4。
所述电池4用于向磁敏生物检测单元和控制器提供电源。
所述磁敏生物检测单元包括芯片承载台2，所述芯片承载台2的上表面安装有GMR磁敏传感生物芯片6。
所述控制器8与GMR磁敏传感生物芯片6连接。
所述芯片承载台2上还设置有信号采集单元5，所述信号采集单元用于采集GMR磁敏传感生物芯片6的信号，并将采集到的信号传输至控制器。
所述信号采集单元的型号为ADS1256。
所述控制器的型号为STM32；用于将接收到的信息进行模拟数码转换。
所述芯片承载台2的侧壁上开设有呈上下布置的两个安装卡槽，两个安装卡槽的开设方向与GMR磁敏传感生物芯片6的安装方向互相垂直。
所述下部安装卡槽内安装有磁片10，所述磁片10用以向GMR生物传感芯片6的检测提供外磁场；所述上部安装卡槽内安装有加热器9，用以向GMR生物传感芯片6的检测提供所需的最佳温度。
所述磁片10和加热器9的安装位置与GMR磁敏传感生物芯片6中的GMR生物传感器604位置相对应。
所述下半盒1的内腔中还设置有支撑台7，所述支撑台7与芯片承载台2对接连接；为GMR磁敏传感生物芯片6的插入提供通道。
所述GMR磁敏传感生物芯片6材料为PMMA，由上下两片键合而成，其中，上片开设有三个通孔，三个通孔处分别设置有第一泵膜611、第二泵膜612和第三泵膜613。
所述下片的上表面上开设有蛇形流道603，所述蛇形流道603的入口连接有第一储存室607和第二储存室608；所述第一储存室607的入口连接有样本泵室610；所述第二储存室608的入口连接有磁珠泵室609。
所述样本泵室和磁珠泵室的位置分别与第一泵膜611和第二泵膜612的位置一一对应。
所述下片的上表面还开设有反应腔602和废液腔601，所述反应腔602的入口连接蛇形流道603的出口；所述反应腔602的出口连接废液腔601的入口。
所述反应腔602的入口还连接有第三储存室606，所述第三储存室606的入口连接有洗涤液泵室606；所述洗涤液泵室的位置与第三泵膜613的位置相对应。
所述反应腔602的一侧设置有GMR生物传感器604。
所述上半盒18设置有腔室1801和方孔1802，其中，所述腔室1801与方孔1802对接布置；且所述方孔1802的位置与支撑台7的位置相对应。
所述腔室内设置有方形压板12，所述方形压板12的下表面四角均设置有一个第二连接柱。
所述腔室的底部设置有四个第二套管1804，四个第二套管分别与压板12上的四个第二连接柱一一配合连接。
所述方形压板12的上表面设置有三个压头，分别是第一压头13、第二压头14和第三压头15。
所述第一压头13、第二压头14和第三压头15分别作用于废液泵室606、样本泵室610和磁珠泵室609。
通过是三个压头分别对三个泵室进行机械按压，将储存室储存的样本、洗涤液和磁珠压入反应腔602；反应腔602容积为30微升，用于磁珠的生物标记和免疫反应的进行。
所述腔室内还设置有电机固定板17，所述电机固定板17上安装有微型电机16，所述微型电机16的输出轴连接有丝杠18，所述丝杠18与方形压板12上开设的螺纹孔1201配合连接，用以实现微型电机16带动方形压板12上下运动。
所述微型电机16与控制器连接。
所述方孔设置有反转盖11，其中，所述反转盖11铰接在方孔的侧壁上，实现反转盖11的开合。
同时，所述方孔还设置有用于对反转盖11的打开方向进行限位的限位块1803，使得反转盖11的打开方向朝向外侧。
所述上半盒18的外表面上设置有启动键19、触摸屏20及复位键21，其中，启动键19、触摸屏20及复位键21均与控制器连接。
所述启动键19用于仪器的开机启动及关机操作。
所述复位键21用于在仪器卡死等特殊状况下对仪器进行复位。
所述触摸屏20用于显示控制器传输的处理结果；同时用以实现人机互动，实现对整个仪器运行的控制。
所述下半盒1与上半盒18，材料为树脂或者硬质塑料，可由机加工或者3D打印制造而成，下半盒1与上半盒18通过连接柱连接，使得仪器封闭。
所述芯片承载台2，材料为硬质塑料，可通过机加工的方式加工而成；芯片承载台2通过螺钉固定在下半盒1上。
所述磁片10，为永磁铁加工而成，通过胶水贴合在芯片承载台的2下空腔内，为GMR生物传感芯片6的检测提供外磁场。
本发明的工作过程：
一种可以检测磁敏生物芯片信号的手持仪器，包括以下使用步骤：
(1)在GMR生物传感器604表面进行抗体标记，将GMR生物传感器604粘在GMR磁敏传感生物芯片6背面凹槽中。
(2)打开仪器翻转盖11将GMR磁敏传感生物芯片6插入到芯片装载台2上，信号采集单元5的弹簧头与GMR生物传感器604接触，关闭仪器翻转盖11。
(3)长按启动键19，仪器启动，点击触摸屏开始对GMR磁敏传感生物芯片6进行检测。
(4)控制器控制加热器9加热到反应所需温度。
(5)微型电机16工作，控制方形压板12下压，方形压板12上的三个压头分别对三个泵室进行机械按压，将储存室中储存的样本，洗涤液，磁珠压入反应腔602，在反应腔602中进行生物标记与免疫反应；反应腔602中反应完成后，检测区603已经捕获已经标记磁珠的免疫蛋白。
(7)反应完成后，信号采集单元5通过弹簧头电极采集GMR生物传感器604信号变化，并将信息传递到处理器，处理器将信息处理后传递由触摸屏20显示，即完成对磁敏生物芯片信号的检测。
(8)长按启动键19仪器关闭。
Claims (7)
1.一种用于检测磁敏生物芯片信号的手持仪器，其特征在于，包括壳体，所述壳体内设置有磁敏生物检测单元和控制器，其中，所述磁敏生物检测单元包括芯片承载台(2)、信号采集单元(5)、GMR磁敏传感生物芯片(6)、磁片(10)和加热器(9)，其中，GMR磁敏传感生物芯片(6)和信号采集单元(5)均安装在芯片承载台(2)的上表面；
所述磁片(10)和加热器(9)呈上下位置关系安装在芯片承载台(2)的侧壁上；
所述磁片(10)用于向GMR磁敏传感生物芯片(6)的检测提供外磁场；
所述加热器(9)用于向GMR磁敏传感生物芯片(6)的检测提供所需温度；
所述信号采集单元用于采集GMR磁敏传感生物芯片(6)所储存的信息，并将采集到的信息传输至控制器；
所述控制器用于将接收到的信息进行模拟数码转换。
2.根据权利要求1所述的一种用于检测磁敏生物芯片信号的手持仪器，其特征在于，所述GMR磁敏传感生物芯片(6)由上下两片键合而成，其中，上片开设有三个通孔，分别作为第一泵膜(611)、第二泵膜(612)和第三泵膜(613)；
所述下片的上表面上开设有蛇形流道(603)，所述蛇形流道(603)的入口连接有第一储存室(607)和第二储存室(608)；所述第一储存室(607)的入口连接有样本泵室(610)；所述第二储存室(608)的入口连接有磁珠泵室(609)；
所述样本泵室和磁珠泵室的位置分别与第一泵膜(611)和第二泵膜(612)的位置一一对应；
所述下片的上表面还开设有反应腔(602)和废液腔(601)，所述反应腔(602)的入口连接蛇形流道(603)的出口；所述反应腔(602)的出口连接废液腔(601)的入口；
所述反应腔(602)的入口还连接有第三储存室(606)，所述第三储存室(606)的入口连接有洗涤液泵室(606)；所述洗涤液泵室的位置与第三泵膜(613)的位置相对应；
所述反应腔(602)的一侧设置有GMR生物传感器(604)。
3.根据权利要求2所述的一种用于检测磁敏生物芯片信号的手持仪器，其特征在于，该仪器还包括用于将流体通过按压泵室方式注射至GMR磁敏传感生物芯片的反应腔的流体驱动单元。
4.根据权利要求3所述的一种用于检测磁敏生物芯片信号的手持仪器，其特征在于，所述流体驱动单元包括方形压板(12)，所述方形压板(12)滑动安装在壳体顶底部设置的套管上；
所述方形压板(12)上设置有三个压头，三个压头分别作用于废液泵室(606)、样本泵室(610)和磁珠泵室(609)；
所述方形压板(12)连接有用于带动方形压板(12)上下运动的驱动单元。
5.根据权利要求4所述的一种用于检测磁敏生物芯片信号的手持仪器，其特征在于，所述驱动单元包括与控制器连接的微型电机(16)，所述微型电机(16)的输出轴连接有丝杠，所述丝杠连接方形压板(12)。
6.根据权利要求1所述的一种用于检测磁敏生物芯片信号的手持仪器，其特征在于，所述壳体包括上半盒(18)和下半盒(1)，其中，上半盒(18)和下半盒(1)活动连接；所述磁敏生物检测单元和控制器(8)布置在下半盒(1)的内腔中；所述流体驱动单元安装在上半盒(18)的内腔中。
7.根据权利要求6所述的一种用于检测磁敏生物芯片信号的手持仪器，其特征在于，所述上半盒(18)上开设有方孔，所述方孔的侧壁上铰接连接有反转盖(11)。
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2021
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