一種可攜式生物檢驗傳感器的製作方法

2023-05-12 23:22:56

專利名稱：一種可攜式生物檢驗傳感器的製作方法
技術領域：
本發明設計一種可攜式生物檢驗傳感器，特別是一種用來檢測試樣液體中是否含有生物有毒成分的可攜式生物檢驗傳感器。
背景技術：
免疫層析法(Immunochromatography)是近幾年來興起的一種快速診斷技術，其 原理是將特異的抗體先固定於硝酸纖維素膜的某一區帶，當乾燥的硝酸纖維素一端浸入樣 品後，由於毛細管作用，樣品沿著該膜向前移動，當移動至固定有抗體的區域時，樣品中相 應的抗原即與該抗體發生特異性結合，若用免疫膠體金或免疫酶染色可使該區域顯示一定 的顏色，從而實現特異性的免疫診斷。免疫金標記技術(ImmunogoId labelling techique)利用金顆粒具有高電子密度 的特性，金標蛋白在相應的配體處大量聚集時，可形成肉眼可見的紅色或粉紅色斑點，因而 用於定性或半定量的快速免疫檢測方法中。其基本原理是將抗原包被在硝酸纖維素膜的檢 測線(T)上，將人工合成抗體包被在硝酸纖維素膜的對照線(C)上，用膠體金標記的抗原幹 燥後置於硝酸纖維素膜下端。把樣本加入加樣孔內，由於層析的原理，血清樣本開始沿紙條 向上移動，當遇上乾燥的金標抗原，將其溶解，並帶著金標抗原繼續往上移動，至硝酸纖維 素膜的檢測線。如果樣品中有抗體存在時，包被在檢測線上的抗原和金標抗原與樣品中的 抗體將會在檢測線上形成一條紫紅色的夾心免疫複合物。如果檢測線上形成複合色線，判 為陽性；檢測線位於對照線下端，樣本要達到對照線處就必須先通過檢測線，當檢測線與對 照線處都顯現時就可以判斷為陽性；檢測線未出現，只有對照線出現時即可判斷為陰性。近年來，膠體金標記免疫層析試紙檢測技術具有簡單方便、反應快速、容易識別等 特點被廣泛應用於醫學診斷、生物和化學檢驗等領域。這種檢測方法既適用於肉眼視覺判 斷，也可儀器識別，但是視覺判斷具有不能定量測量，只能定性測量；測量結果的客觀性差； 不能監測生物反應的動態過程等缺點。為了克服這些缺點，國內相繼開發了一些檢測儀器， 如2003年10月29日公開的公開號為CN1451963A，發明專利名稱為金標試條定量測試方 法及系統；2006年2月15日授權的授權公告號為CN2758754Y，實用新型專利名稱為金標 試條光纖探頭裝置；2007年1月31日公開的公開號為CN1904592A，發明專利名稱為金標 免疫試紙條的反射式光度計；2007年11月28日公開的公開號為CN101078722A，發明專利 名稱為一種金標試劑定量檢測裝置及測定方法。這些儀器的開發克服了人工視覺判斷的 一些缺點，提高了檢測水平，有利於識別判斷的標準化。但是，以上這些儀器除了結果識別 判定以外，其他操作都是人工完成，一次只能檢測1個樣品，無法實現聯機在線自動工作和 多個樣品同時檢測。

發明內容
針對上述問題，本發明的目的是提出一種用來檢測試樣液體中是否含有生物有毒 成分的可攜式生物檢驗傳感器。
為實現上述目的，本發明採用以下技術方案可攜式生物檢驗傳感器，該可攜式生 物檢驗傳感器由試液檢驗裝置和控制裝置組成；所述的試液檢驗裝置包括蠕動泵、蠕動泵 閥門控制電機、橡膠管、針頭控制電機、絲槓控制電機、CCD鏡頭、試樣盤、樣品液採集瓶、廢 品液收集瓶等；控制裝置包括直流或交流電源，微控制系統、按鍵、顯示模塊、無線通信模塊 和串行通信模塊等。一 種可攜式生物檢驗傳感器，包括一安裝架、一懸臂機構、一測試盤倉和一蠕動 泵；所述安裝架由一前面板、一後面板、一左側板、一右側板、一中間隔板、一底板和一頂板 組成；所述頂板上水平設置有至少一根X軸導軌；在X軸導軌正下方平行設置一絲槓。採用交流電源、直流電源或高容量鋰離子電池供電，便於攜帶，適用性及可移動性 增強。可獨立運行啟動、掃描、排樣品液、排廢品液過程。本發明由於採用上述技術方案，具有以下優點它還包括微處理器控制系統、按鍵和顯示模塊、串行通信和無線通信模塊。用戶可 以通過中控機和本發明進行串行通信或者無線數據通信；還可以通過顯示模塊觀察系統檢 測運行狀態及接收結果數據。本發明的光源和光電開關轉換部件能夠自動掃描識別檢測結 果，發現陽性結果後，可以顯示在顯示模塊上或者上傳到上位機。本發明將多個檢測試紙卡集成在一個測試盤上，實現了多個樣品的同時檢測。保 證實現相同功能的前提下，本發明布局合理，結構緊湊，佔用空間小，重量輕，便於攜帶和移 動使用。本發明可以與相關採樣儀器或者樣品液容器連接，自動抽取液體樣品，並自動排 出液體管道中的空氣，自動定量加液。本發明將根據檢測結果將試液排放到樣品液收集瓶 或者廢品液收集瓶中，並可以衝洗液體管道。本發明既可現場控制，也可以通過串行通信的連接實現遠程的控制和檢測，還可 以通過無線通信進行短距離無線傳輸，減輕了操作者的勞動強度，提高了操作者的安全性。


下面根據附圖和實施例對本發明作進一步詳細說明。圖1是本發明的立體結構示意2是本發明的主視3是本發明的後視圖
具體實施例方式下面結合附圖和實例對本發明進行詳細描述如圖1-圖3所示，本發明包括一前面板、一後面板、一左側板、一右側板、一中間 隔板、一頂板和一底板。在頂板上設置一 X軸導軌；在X軸導軌正下方平行設置一絲槓；在 絲槓上連接一懸臂機構；在懸臂機構上垂直固定一 Y軸直線電機，在Y軸直線電機的輸出端 上連接一針頭。Y軸直線電機驅動針頭在豎直方向上做直線運動。在懸臂機構的一側設置 一光源和光電轉換元件；在針頭上方設置一 Y軸限位開關，用來限制針頭的行程。在絲槓的 右側，連接一步進電機Xi，用於控制懸臂機構在X軸導軌上做直線運動。在絲槓兩端設置兩個限位開關，用於限制懸臂機構在X軸導軌上的行程如圖2，在底板上左側設置一樣品瓶，用於採集樣品液；在樣品瓶右側設置一廢液 瓶，用於收集廢品液；在廢液瓶正上方設置一液位檢測窗，在液位檢測窗內設置一液位檢測 器；在廢液瓶右側設置一電源。在電源上方設置一試劑盒，用於放置一個試樣盤。如圖3，在中間隔板上左側設置一蠕動泵，用來輸送試液；在蠕動泵上面設置一串 口轉換器件，用於控制蠕動泵；在中間隔板上右側固定主控電路板，用於控制系統運行。在 主控電路板上設置一藍牙無線通信模塊，用於無線通信。在底板的右側和主控電路板正下 方，設置3個電機驅動器，用於控制電機的運動。在電機驅動器的左側設置一電源開關和串 行RS-232通信接口 ；在電源開關上方水平設置一直線電機X2，直線電機X2連接蠕動泵的 卡管座，並在水平方向上做直線運動，用於壓緊和鬆開液體管道。在直線電機X2左側設置 一限位開關，用於限制蠕動泵卡管座的行程。在正面板上設置一顯示屏，用來監測系統的工作狀態；在顯示屏的下方設置按鍵， 用來控制系統的運行；在正面板的左下方設置一前門，用來取樣品瓶或者排空廢液瓶。在右 側板上設置一側門，用來更換試樣盤。本發明在上電之後，顯示屏顯示「系統復位中」，首先使各電機回到零點位置，並使 傳感器系統進入空閒狀態，等待接收指令，此時顯示屏顯示「系統空閒中」。接收指令方式有 兩種，一是利用串口 RS-232通信和藍牙無線通信；二是利用傳感器前面板上的按鍵。方式一可攜式生物檢驗傳感器接收到啟動指令後，其工作流程分為以下幾個階 段1-1、取液過程直線電機X2運動使卡管座壓緊液體管道，直線電機X2停止；步進 電機Xl帶動懸臂機構水平移動，移動到液位檢測窗口正上方時停止；Y軸直線電機帶動針 頭向下移動，移動到液位檢測器附近時停止；蠕動泵開始抽取試樣液體，液體將從管道入口 開始充滿管道，當液體到達針頭後，從針尖處滴出。滴出的液體流經液位檢測器，液位檢測 器將被觸發；Y軸直線電機向上移動到零點位置。此時，顯示屏顯示「取採樣液中」。1-2、液體分配過程步進電機Xl帶動懸臂機構移動到測試盤上第一個注射孔的 正上方後停止，接著Y軸直線電機帶動針頭向下移動，使針尖刺破試樣盤上的保護薄膜，插 入到注射孔內；蠕動泵慢速運動，向注射孔內注入約幾滴試液後停止；針頭向上回歸到零 點位置。如此便完成了一個注射孔的注液過程。餘下的十二個孔全部以相同的步驟執行。 注射完全部十三個孔後，步進電機Xl回歸到零點位置。此時，顯示屏顯示「分配採樣液中」。1-3、浸潤過程試液和試紙浸潤一段時間，時間一般為5分鐘左右。此時，顯示屏 顯示「試紙浸潤中」。1-4、掃描過程掃描就是利用光源和光電轉換元件將測試條讀出，並傳送到中控 機，其工作原理是光源和光電轉換元件將測試條的灰度信號轉換成電壓信號，微弱的電壓 信號經過放大、濾波燈一系列操作後，輸入到單片機的AD輸入端，單片機的AD轉換器將模 擬的電壓信號轉換成數位訊號，然後數據經過單片機處理後，通過串行RS-232通信或者藍 牙無線通信上傳到中控機。該過程是一個動態過程，持續大約有十幾分鐘，因此，在這段時 間內應不停的讀取數據。傳感器一共要進行4次讀循環，每次讀循環都將十三個試紙條讀 一遍。步進電機Xl帶動光源和光電轉換元件移動到測試條的位置，啟動光電轉換元件開始 讀取數據。為了消除鏡頭與測試條的對準誤差，在每個測試條的附近，步進電機都要微動讀取5次數據。此時，顯示屏顯示「試紙掃描中」，並顯示「當前第X次掃描」。1-5、採集樣品液過程若試紙條的掃描結果顯陽性，則步進電機Xl使懸臂機構回 歸零點位置；Y軸直線電機移動針頭刺破採樣瓶的保護膜後停止；啟動蠕動泵，開始收集試 液到採樣瓶中。此時，顯示屏顯示「採樣液收集中」。1-6、排放廢品液 過程若試紙條的掃描結果均為陰性，則步進電機Xl是懸臂機構 回歸零點位置，然後，移動懸臂機構到廢液瓶的正上方時停止；Y軸直線電機帶動針頭移動 到液體檢測窗口正上方時停止；啟動蠕動泵，開始排放試液到廢液瓶中。此時，顯示屏顯示 「管道清洗中」。1-7、清洗管道過程一般用清水對管道進行清洗工作。步進電機Xl移動懸臂機構 回歸到零點位置，然後移動懸臂機構到廢液瓶的正上方時停止；Y軸直線電機帶動針頭移 動到液體檢測窗口正上方時停止；啟動蠕動泵，進行管道清洗。此時，顯示屏顯示「管道清 洗中」。清洗管道之後，系統回復到空閒狀態，此時，顯示屏顯示「系統空閒中」。1-8、更換試樣盤由於該傳感器只能放置一個試樣盤，因此，在掃描結束後，就可 以打開右側門，進行試樣盤的更換。方式二 傳感器接收按鍵指令後，其工作流程分以下幾個階段2-1、取液過程「取液」鍵按下，「確認」鍵按下，工作流程同1-1。2-2、液體分配過程同1-2。2-3、浸潤過程顯示屏顯示浸潤時間，由「掃描」鍵結束浸潤。2-4、掃描過程「掃描」鍵按下，「確認」鍵按下，工作流程同1-4，且每次掃描完成， 顯示屏會圖形顯示掃描結果。2-5、採集樣品液過程「放樣液」鍵按下，「確認」鍵按下，工作流程同1-5。2-6、排放廢品液過程「放廢液」鍵按下，「確認」鍵按下，工作流程同1-6。2-7、清洗管道過程「放廢液」鍵按下，「確認」鍵按下，工作流程同1-7。2-8、更換試樣盤過程同1-8。以上所述的實施例，只是本發明較優選的具體實施方式
的一種，本領域的技術人 員在本發明技術方案範圍內進行的通常變化和替換，如各部件的結構、設置位置及其連接 都是可以有所變化的，在本發明技術方案的基礎上，凡根據本發明原理對個別部件進行的 改進和等同變換都應包含在本發明技術方案的保護範圍內。以上所述的實施例，只是本發明較優選的具體實施方式
的一種，本領域的技術人 員在本發明技術方案範圍內進行的通常變化和替換，如各部件的結構、設置位置及其連接 都是可以有所變化的，在本發明技術方案的基礎上，凡根據本發明原理對個別部件進行的 改進和等同變換都應包含在本發明技術方案的保護範圍內。
權利要求
1.一種可攜式生物檢驗傳感器，包括一安裝架、一懸臂機構、一測試盤倉和一蠕動泵； 所述安裝架由一前面板、一後面板、一左側板、一右側板、一中間隔板、一底板和一頂板組 成；其特徵在於所述頂板上水平設置有至少一根X軸導軌；在X軸導軌正下方平行設置一 絲槓。
2.如權利1所述的可攜式生物檢驗傳感器，其特徵在於可採用交直兩種電源供電。
3.如權利1或2所述的可攜式生物檢驗傳感器，其特徵在於它包括微處理器控制系 統、按鍵和顯示模塊、串行通信和無線通信模塊。
4.如權利3所述的可攜式生物檢驗傳感器，其特徵在於用戶通過中控機和本發明進 行串行通信或者無線數據通信；並通過顯示模塊觀察系統檢測運行狀態及接收結果數據。
5.如權利1所述的可攜式生物檢驗傳感器，其特徵在於可獨立運行啟動、掃描、排樣 品液、排廢品液過程。
全文摘要
本發明提供一種可攜式生物檢驗傳感器，包括一安裝架、一懸臂機構、一測試盤倉和一蠕動泵；所述安裝架由一前面板、一後面板、一左側板、一右側板、一中間隔板、一底板和一頂板組成；所述頂板上水平設置有至少一根X軸導軌；在X軸導軌正下方平行設置一絲槓。採用交流或直流電源供電，便於攜帶，可移動性增強。可獨立運行啟動、掃描、排樣品液、排廢品液過程。本發明將多個檢測試紙卡集成在一個測試盤上，實現了多個樣品的同時檢測。保證實現相同功能的前提下，本發明布局合理，結構緊湊，佔用空間小，重量輕，便於攜帶和移動使用。
文檔編號G01N35/00GK102135533SQ20101010076
公開日2011年7月27日 申請日期2010年1月25日 優先權日2010年1月25日
發明者劉強, 劉毅, 劉航, 張曉清, 李勁松, 李善文, 鹿建春 申請人:中國人民解放軍軍事醫學科學院微生物流行病研究所, 北京滙豐隆生物科技發展有限公司, 北京滙豐隆經濟技術開發有限公司