CN216192324U - 一种变频生物传感器平台 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种变频生物传感器平台，该方案包括外壳体以及设于该外壳体上的控制板、电动转盘、注样装置、采光装置以及注样泵；外壳体上设有与该控制板通信连接的人机交互界面；电动转盘周向设有多个均匀设置的注样槽，且该电动转盘能够转动实现将注样槽逐一经过注样装置和所述采光装置，每个注样槽内设有生物传感器；注样装置位于该电动转盘上方并与注样泵连通，以使得通过该注样泵能够对移动至该注样装置下方的注样槽注入待测样本溶液；该采光装置上设有能够收集待测样本溶液中化学发光的光纤采样头；所述注样泵底部连接有装有待测样本溶液的容器瓶并通过导管与所述注样装置连通。本申请具有检测速度快，操作方便，可提高检测效率的优点。

Description

一种变频生物传感器平台

技术领域

本实用新型涉及医疗器械技术领域，具体涉及一种变频生物传感器平台。

背景技术

目前用于未知细菌和病毒的高精度快速检测设备主要有气相色谱-质谱联用仪(GC-MS)、高效液相色谱仪(HPLC)、高效液相色谱-质谱联用仪(LC-MS)等。这些仪器价格昂贵，少则几十万多则上百万；检测成本高，一个样品检测往往要几百元甚至上千元；对操作人员的要求高，一般人即使经过培训也很难胜任；检测时间很长，不能满足大规模筛查的需要和推广应用。目前利用ATP合酶进行病毒检测的技术是发展趋势，但是该技术通常是需要人工操作进行采样，即将待测样本溶液通过滴管滴入到反应容器中与连接有病毒核酸的ATP合酶生物传感器反应，一旦待测样本溶液中存在目标病毒，就会使得连接有病毒核酸的ATP合酶生物传感器能够与待测样本溶液中的病毒连接上产生荧光，因此只需要检测该荧光即可判断待测样本溶液中是否存在目标病毒。但是这种过程中，人工操作效率较低，而且无法很好地控制每次滴管滴入待测样本溶液的量。

因此，亟待一种能够实现快速检测的变频生物传感器平台。

实用新型内容

本实用新型的目的是针对现有技术中存在的上述问题，提供了一种变频生物传感器平台。

为了实现上述实用新型目的，本实用新型采用了以下技术方案：一种变频生物传感器平台包括外壳体以及设于该外壳体上的控制板以及分别与该控制板通信连接的电动转盘、注样装置、采光装置以及注样泵；所述外壳体上设有与该控制板通信连接的人机交互界面；所述电动转盘周向设有多个均匀设置的注样槽，且该电动转盘能够转动实现将所述注样槽逐一经过所述注样装置和所述采光装置，每个所述注样槽内设有生物传感器；所述注样装置位于该电动转盘上方并与注样泵连通，以使得通过该注样泵能够对移动至该注样装置下方的注样槽注入待测样本溶液；该采光装置上设有能够收集待测样本溶液中化学发光的光纤采样头；所述注样泵底部连接有装有待测样本溶液的容器瓶并通过导管与所述注样装置连通。

工作原理及有益效果：1、与现有技术相比，本申请在使用时由于多个注样槽的设置，因此在不同的注样槽中可以放置连接有不同目标病毒核酸的ATP合酶生物传感器，如此可快速检测到待测样本溶液中是否存在多种病毒或快速确定待测样本溶液中是具有哪种病毒，因为待测样本溶液所要检查的病毒都是预先确定的，如需要检测新冠病毒，那么就只要放置连接有新冠病毒核酸的生物传感器即可，本申请的目的不在于检测未知病毒，而是在于检测已知病毒。

进一步地，所述生物传感器为F₀F₁-ATPase分子马达生物传感器，该F₀F₁-ATPase分子马达生物传感器依次连接有检测探针和病毒核酸。此设置，选用F₀F₁-ATPase分子马达生物传感器可以快速地检测到病毒，因为F₀F₁-ATPase分子马达生物传感器使用ATP合酶作为变频生物传感器，可在时间上积累ATP 化学分子信息，再通过化学发光系统检测ATP的浓度，从而指示被检测物质的存在，而且ATP合酶具有：体积放大作用，化学发光信号放大作用（旋转累积），并能够同时进行液相杂交，故其性能将比生物检测技术的特异性高很多，其动态检测范围高达正常表达水平的 10-100倍。这些特征不仅能够最大程度上避免其他免疫反应中的交叉反应，而且在特异性、线性范围、准确度上均优于目前方法；同时，由于其良好的化学发光信号放大作用，使得在保障测定灵敏度的前提下，大大降低检测成本。ATP合酶具有耐高温的特性，因此有利于选择较高温度的核酸杂交温度，在较高温度下进行ATP合成反应，将靶分子的数量信息转化为可在时间上积累的ATP化学分子信息，再通过化学发光系统检测ATP的浓度，从而指示靶分子的存在。经过空间上的分离富集技术以及时间上的ATP合成放大信号，可检测到低浓度的靶分子，对于核酸，避免了扩增带来的假阳性以及复杂的操作过程和昂贵的仪器设备。因此利用本申请的平台可以更加方便利用生物传感器来进行病毒检测。

进一步地，所述电动转盘包括圆形转盘和用于驱动该电动转盘旋转的驱动电机，以使得通过该驱动电机每转动一次代表移动每个所述注样槽转动一个工位，工位数量与注样槽数量一致。此设置，可使得每次圆形转盘转动一次都能够使得注样槽旋转至所需要到的工位上，不需要其他定位装置，显著降低了定位难度，且定位精度高。

进一步地，所述注样装置上设有多个注样头，且所述圆形转盘每转动一次，所述注样槽均能够与所述注样头对准。此设置，可同时检测多种目标病毒，可极大地提高检测效率。

进一步地，所述注样泵的数量为三个，且每个所述注样泵与所述容器瓶螺接配合，所述注样装置上设有三个注样头。可同时对三个注样槽进行注样。

进一步地，所述人机交互界面包括显示屏和按键。

进一步地，所述控制板通过多个铜柱安装于所述外壳体的内壁上，以使得该控制板与所述外壳体的内壁之间具有散热间隙。不仅是可以方便控制板的安装，也可以方便控制板的散热。

进一步地，所述外壳体通过铝板制成。

进一步地，所述圆形转盘伸出所述外壳体的顶部。

进一步地，所述外壳体内设有固定框，该固定框设于所述电动转盘外围，且所述注样装置和所述采光装置固定于所述固定框上。此设置，可以方便地安装固定注样装置和采光装置。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图；

图2是本实用新型的内部结构示意图；

图3是本实用新型的注样装置示意图；

图4是本实用新型的采光装置示意图。

图中，1、外壳体；2、电动转盘；3、注样装置；4、采光装置；5、注样泵；6、容器瓶；7、固定框；8、控制板；11、人机交互界面；21、圆形转盘；22、驱动电机；211、注样槽；31、注样头；41、光纤采样头。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

本领域技术人员应理解的是，在本实用新型的披露中，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系是基于附图所示的方位或位置关系，其仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，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，因此上述术语不能理解为对本实用新型的限制。

本申请采用的生物传感器为F₀F₁-ATPase分子马达生物传感器，该F₀F₁-ATPase分子马达生物传感器依次连接有检测探针和病毒核酸。此设置，选用F₀F₁-ATPase分子马达生物传感器可以快速地检测到病毒，因为F₀F₁-ATPase分子马达生物传感器使用ATP合酶作为变频生物传感器，可在时间上积累ATP 化学分子信息，再通过化学发光系统检测ATP的浓度，从而指示被检测物质的存在，而且ATP合酶具有：体积放大作用，化学发光信号放大作用（旋转累积），并能够同时进行液相杂交，故其性能将比生物检测技术的特异性高很多，其动态检测范围高达正常表达水平的 10-100倍。这些特征不仅能够最大程度上避免其他免疫反应中的交叉反应，而且在特异性、线性范围、准确度上均优于目前方法；同时，由于其良好的化学发光信号放大作用，使得在保障测定灵敏度的前提下，大大降低检测成本。ATP合酶具有耐高温的特性，因此有利于选择较高温度的核酸杂交温度，在较高温度下进行ATP合成反应，将靶分子的数量信息转化为可在时间上积累的ATP化学分子信息，再通过化学发光系统检测ATP的浓度，从而指示靶分子的存在。经过空间上的分离富集技术以及时间上的ATP合成放大信号，可检测到低浓度的靶分子，对于核酸，避免了扩增带来的假阳性以及复杂的操作过程和昂贵的仪器设备。因此利用本申请的平台可以更加方便利用生物传感器来进行病毒检测。

如图1-4所示，本变频生物传感器平台外壳体1以及设于该外壳体1上的控制板8以及分别与该控制板8通信连接的电动转盘2、注样装置3、采光装置4以及注样泵5；外壳体1上设有与该控制板8通信连接的人机交互界面11，其中电动转盘2的圆形转盘21伸出外壳体1的顶部，外壳体1内设有固定框7，该固定框7设于电动转盘2外围，且注样装置3和采光装置4固定于固定框7上，而且固定框7是高出外壳体1外的，因此当注样装置3和采光装置4安装在固定框7顶部时，可以高于圆形转盘21。可以方便地安装固定注样装置3和采光装置4。

在本实施例中，人机交互界面11包括显示屏和按键，或者是触屏。

在本实施例中，控制板8为常见的PCB板，可以是ARM控制板8或X86控制板8，其中控制板8通过多个铜柱安装于外壳体1的内壁上，以使得该控制板8与外壳体1的内壁之间具有散热间隙。不仅是可以方便控制板8的安装，也可以方便控制板8的散热。

具体地，电动转盘2周向设有多个均匀设置的注样槽211，且该电动转盘2能够转动实现将注样槽211逐一经过注样装置3和采光装置4，每个注样槽211内设有生物传感器，电动转盘2包括圆形转盘21和用于驱动该电动转盘2旋转的驱动电机22，以使得通过该驱动电机22每转动一次代表移动每个注样槽211转动一个工位，工位数量与注样槽211数量一致。可使得每次圆形转盘21转动一次都能够使得注样槽211旋转至所需要到的工位上，不需要其他定位装置，显著降低了定位难度，且定位精度高。由于多个注样槽211的设置，因此在不同的注样槽211中可以放置连接有不同目标病毒核酸的ATP合酶生物传感器，如此可快速检测到待测样本溶液中是否存在多种病毒或快速确定待测样本溶液中是具有哪种病毒，因为待测样本溶液所要检查的病毒都是预先确定的，如需要检测新冠病毒，那么就只要放置连接有新冠病毒核酸的生物传感器即可，本申请的目的不在于检测未知病毒，而是在于检测已知病毒。

具体地，注样装置3位于该电动转盘2上方并与注样泵5连通，以使得通过该注样泵5能够对移动至该注样装置3下方的注样槽211注入待测样本溶液，其中注样装置3上设有3个注样头31，且圆形转盘21每转动一次，注样槽211均能够与注样头31对准，注样泵5的数量为三个，且每个注样泵5与容器瓶6螺接配合，注样装置3上设有三个注样头31，可同时对三个注样槽211进行注样。

具体地，该采光装置4上设有能够收集待测样本溶液中化学发光的光纤采样头41，该光纤采样头41是现有技术，以及如何分析荧光得出具有病毒的手段也是现有技术，因此本申请不存在任何对于计算机方法的改进，仅在于结构上进行改进设计。

具体地，注样泵5底部连接有装有待测样本溶液的容器瓶6并通过导管与注样装置3连通。本申请在使用时，通过人机交互界面11可以控制本平台以及输入各种参数，如开始检测和停止检测等，通过注样泵5将容器瓶6中的待测样本溶液通过导管输入至注样装置3，通过注样装置3对旋转至该其下方的注样槽211进行注样操作，在注样槽211中放置有连接有目标病毒核酸的生物传感器，如此当每个注样槽211内的反应一段时间后，可再次转动电动转盘2，依次经过采光装置4下方，依靠采光装置4的光纤采样头41采集荧光信息，如此可起到快速检测的效果，显著提高了检测效率，每次滴入的待测样本溶液的量都能够精确控制，减少干扰。

本实用新型未详述部分为现有技术，故本实用新型未对其进行详述。

可以理解的是，术语“一”应理解为“至少一”或“一个或多个”，即在一个实施例中，一个元件的数量可以为一个，而在另外的实施例中，该元件的数量可以为多个，术语“一”不能理解为对数量的限制。

尽管本文较多地使用了外壳体1、电动转盘2、注样装置3、采光装置4、注样泵5、容器瓶6、固定框7、控制板8、人机交互界面11、圆形转盘21、驱动电机22、注样槽211、注样头31、光纤采样头41等术语，但并不排除使用其他术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本实用新型的本质；把它们解释成任何一种附加的限制都是与本实用新型精神相违背的。

本实用新型不局限于上述最佳实施方式，任何人在本实用新型的启示下都可得出其他各种形式的产品，但不论在其形状或结构上做任何变化，凡是具有与本申请相同或相近似的技术方案，均落在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种变频生物传感器平台，其特征在于，包括外壳体以及设于该外壳体上的控制板以及分别与该控制板通信连接的电动转盘、注样装置、采光装置以及注样泵；所述外壳体上设有与该控制板通信连接的人机交互界面；所述电动转盘周向设有多个均匀设置的注样槽，且该电动转盘能够转动实现将所述注样槽逐一经过所述注样装置和所述采光装置，每个所述注样槽内设有生物传感器；所述注样装置位于该电动转盘上方并与注样泵连通，以使得通过该注样泵能够对移动至该注样装置下方的注样槽注入待测样本溶液；该采光装置上设有能够收集待测样本溶液中化学发光的光纤采样头；所述注样泵底部连接有装有待测样本溶液的容器瓶并通过导管与所述注样装置连通。

2.根据权利要求1所述的一种变频生物传感器平台，其特征在于，所述生物传感器为F₀F₁-ATPase分子马达生物传感器，该F₀F₁-ATPase分子马达生物传感器依次连接有检测探针和病毒核酸。

3.根据权利要求1所述的一种变频生物传感器平台，其特征在于，所述电动转盘包括圆形转盘和用于驱动该电动转盘旋转的驱动电机，以使得通过该驱动电机每转动一次代表移动每个所述注样槽转动一个工位，工位数量与注样槽数量一致。

4.根据权利要求3所述的一种变频生物传感器平台，其特征在于，所述注样装置上设有多个注样头，且所述圆形转盘每转动一次，所述注样槽均能够与所述注样头对准。

5.根据权利要求3所述的一种变频生物传感器平台，其特征在于，所述注样泵的数量为三个，且每个所述注样泵与所述容器瓶螺接配合，所述注样装置上设有三个注样头。

6.根据权利要求1所述的一种变频生物传感器平台，其特征在于，所述人机交互界面包括显示屏和按键。

7.根据权利要求1所述的一种变频生物传感器平台，其特征在于，所述控制板通过多个铜柱安装于所述外壳体的内壁上，以使得该控制板与所述外壳体的内壁之间具有散热间隙。

8.根据权利要求1-7任意一项所述的一种变频生物传感器平台，其特征在于，所述外壳体通过铝板制成。

9.根据权利要求3-5任意一项所述的一种变频生物传感器平台，其特征在于，所述圆形转盘伸出所述外壳体的顶部。

10.根据权利要求9所述的一种变频生物传感器平台，其特征在于，所述外壳体内设有固定框，该固定框设于所述电动转盘外围，且所述注样装置和所述采光装置固定于所述固定框上。

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