本发明专利技术公开了一种手持式POCT双性电极‑电化学发光装置及其应用，该装置是由一个避光外壳将可充电蓄电池、恒电压电路转换系统和微流控芯片集成在其内；在避光外壳内部，微流控芯片与其他部件之间用隔离板隔开；在避光外壳上嵌装一部智能手机，其背部摄像头正对着避光外壳内的微流控芯片。本发明专利技术装置与实验室目前所采用的CCD成像装置及稳压电源相比具有体积小、操作简单、集成化程度高、便于携带等优点，尤其可应用于POCT检测领域。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于微流控分析领域，具体涉及一种手持式POCT双性电极-电化学发光装置及其在检测过氧化氢(H2O2)和葡萄糖中的应用。
技术介绍
POCT(point of care testing)一般称为即时检验，是体外诊断(IVD)的一个分支行业，具有操作简便、快速、效率高、成本低的优势，具有巨大的市场需求和良好的发展前景，主要应用于环境监测、食品安全检测、临床疾病诊断、个人家庭自检与健康管理等领域。以智能手机等移动互联网设备为基础的POCT具备高灵敏、高特异的多参数定量的检测能力和更加集成便携、操作简便、信息化等诸多潜在优势，促进了远程医疗以及家庭护理等领域的发展，提高了即时诊断的便携性和普遍性，使现场采集的数据能够通过移动设备传送到分析中心，从而避免了试样运输带来的麻烦，已成为分子生物诊断、微流控、电化学检测等领域的最前沿技术。目前，微流控领域中电化学发光检测装置主要应用于实验室，利用PMT(光电倍增管)检测光强或者CCD成像装置捕捉发光图像，与电压源、微流控芯片等组合装置进行成像检测。但是，这些装置集成化不足、成本高、体积庞大、重量不轻，因而导致检测过程繁琐，稳定性和便携性不足。到目前为止，基于智能手机POCT双性电极-电化学发光及其检测应用未被报道过。1990年，Manz和Widmer等人首次提出微流控全分析系统(Miniaturized Total Analysia Systems,μTAS)概念以来，基于微流控芯片的生化分析技术得到了非常快速的发展，已从理论层次开始真正走向实际应用层面。2007年，Whitesides研究组提出使用纸作为微流控衬底材料，开启了纸芯片的领域。2009年，Henry课题组更首次提出在纸芯片上进行电化学检测，弥补了比色法灵敏度低的缺陷。随后，本领域获得了持续的发展。近来，本申请专利技术人所在的实验室首次提出利用纸基双性电极电化学发光方法检测H2O2和三丙胺，然而文中使用的检测装置为专用CCD摄像和数据处理设备和可调电压源等设备，整体检测设备体积和重量都很大，未对装置进行集成以及提出POCT的概念；同时检测过程操作较为复杂，对操作人员的要求较高；文中未对检测系统的应用领域进行拓展，未利用该系统来间接检测待检测物，例如葡萄糖的检测方法为利用葡萄糖氧化酶和葡萄糖反应产生H2O2，通过检测H2O2从而实现间接检测葡萄糖浓度的方法等。
技术实现思路
本专利技术的首要目的在于提供一种手持式POCT双性电极-电化学发光装置，该装置将微流控芯片与智能手机等移动互联网设备相结合，具有体积小、重量轻、操作简便、成本低、稳定性好的优点。本专利技术的另一目的在于提供上述装置在检测H2O2和葡萄糖中的应用，该装置可以达到高灵敏度和低检测限的效果，可实际应用于环境监测、食品安全检测、临床疾病诊断等领域。本专利技术的目的通过下述技术方案实现：一种手持式POCT双性电极-电化学发光装置，是由一个避光外壳将可充电蓄电池、恒电压电路转换系统和微流控芯片集成在其内；在避光外壳内部，可充电蓄电池连接恒电压电路转换系统，采用粘性导电胶布将恒电压电路转换系统的正负极输出端固定连接到微流控芯片的驱动电极上；微流控芯片与可充电蓄电池、恒电压电路转换系统之间用隔离板隔开，以保证避光外壳闭合时芯片处于一个暗环境中，同时防止电磁信号干扰，尽量提高采集图像时的信噪比；所述的微流控芯片固定在支撑平台上。在避光外壳上嵌装一部智能手机，该智能手机有背部摄像头，同时还具有无线传输功能；其背部摄像头正对着避光外壳内的微流控芯片，能将芯片上发生的双性电极电化学反应成像，然后发送给远程的PC端进行分析；智能手机的显示屏朝外，方便使用者操作。智能手机的背部摄像头与微流控芯片之间的距离优选3cm。当距离小于3cm时不便于手机聚焦，导致采集到的数据图像模糊，影响实验数据的分析；当距离大于3cm时摄像头视场较宽，大于整个纸基微流控芯片的面积，一方面有可能产生外界信号干扰，另一方面会导致采集的光强度偏小。3cm的距离既能便于聚焦，又能保证视场和纸基微流控芯片吻合，从而使检测效果达到最佳。所述的微流控芯片是中国专利申请(申请号)201410494915.2中所述的双性电极电致化学发光的纸基微流控芯片。所述的可充电蓄电池具有体积小、重量轻、容量大的优点，特别适合作为手持式检测装置的供电电源。所述的恒电压电路转换系统具有电压实时显示功能，同时输出电压可调节。所述的手持式POCT双性电极-电化学发光装置可以用于检测H2O2和葡萄糖；所述的手持式POCT双性电极-电化学发光装置用于检测H2O2时，包括以下步骤：将鲁米诺溶液与含有H2O2的待检测溶液按体积比1:1混合，滴加到微流控芯片的通道内，调节输出电压5.5-8V，将避光外壳闭合，在芯片上物质充分反应过程中，利用智能手机摄取发光图像，分析得到结果；所述鲁米诺溶液的pH值优选9.0-11.5，浓度优选5-10mM。所述的手持式POCT双性电极-电化学发光装置用于检测葡萄糖时，包括以下步骤：将葡萄糖氧化酶滴加在微流控芯片的双性电极阳极上；将葡萄糖溶解到人工尿中形成待测溶液，然后滴加到微流控芯片的通道内，待反应充分后滴加鲁米诺溶液，调节输出电压5.5-8V，将避光外壳闭合，利用智能手机摄取发光图像，分析得到结果；所述鲁米诺溶液的pH值优选9.0-11.5，浓度优选5-10mM；检测葡萄糖的原理为葡萄糖氧化酶法，利用葡萄糖与葡萄糖氧化酶反应产生H2O2,通过检测H2O2的浓度从而来检测葡萄糖的浓度。本专利技术相对于现有技术具有如下的优点及效果：1、以智能手机等移动互联网设备为基础的POCT具备高灵敏、高特异的多参数定量的检测能力和更加集成便携、操作简便、信息化等诸多潜在优势，促进了远程医疗以及家庭护理等领域的发展，提高了即时诊断的便携性和普遍性，使现场采集的数据能够通过移动设备传送到分析中心，从而避免了试样运输带来的麻烦，已成为分子生物诊断、微流控、电化学检测等领域的最前沿技术。2、本专利技术装置与实验室目前所采用的CCD成像装置及稳压电源相比具有体积小、操作简单、集成化程度高、便于携带并且可用于现场实时检测等优点，尤其可应用于POCT检测领域。3、本专利技术的装置中，样品的加样过程约3s(对于葡萄糖检测而言，需要额外30s来产生H2O2)，电化学发光被触发后整个反应过程持续约25s，完成样品成像传感分析仅需30s左右，将得到的数据无线传输给计算机处理，因此从进样到检测的分析速度极快。4、本专利技术的检测方法中，对检测条件诸如驱动电压、缓冲液pH值、以及鲁米诺溶液浓度进行了优化，得到了较优的检测条件。5、本专利技术对H2O2和葡萄糖的检测，降低了检测限，达到了高灵敏度的检测效果。附图说明图1是本专利技术手持式POCT双性电极-电化学发光装置的组成示意图；其中，1-避光外壳，2-可充电蓄电池，3-恒电压电路转换系统，4-智能手机，5-隔离板，6-微流控芯片，7-支撑平台。图2是驱动电压与发光强度的关系曲线图。图3是缓冲液pH值与发光强度的关系曲线图。图4是鲁米诺浓度与发光强度的关系曲线图。图5是H2O2浓度与发光强度的关系曲线图。图6是葡萄糖浓度与发光强度的标准曲线图。具体实施方式下面结合实施例及附图对本发本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种手持式POCT双性电极‑电化学发光装置，其特征在于：是由一个避光外壳将可充电蓄电池、恒电压电路转换系统和微流控芯片集成在其内；在避光外壳内部，可充电蓄电池连接恒电压电路转换系统，采用粘性导电胶布将恒电压电路转换系统的正负极输出端固定连接到微流控芯片的驱动电极上；微流控芯片与可充电蓄电池、恒电压电路转换系统之间用隔离板隔开；在避光外壳上嵌装一部智能手机，该智能手机有背部摄像头，同时还具有无线传输功能；其背部摄像头正对着避光外壳内的微流控芯片；智能手机的显示屏朝外。
【技术特征摘要】
1.一种手持式POCT双性电极-电化学发光装置，其特征在于：是由一个避光外壳将可充电蓄电池、恒电压电路转换系统和微流控芯片集成在其内；在避光外壳内部，可充电蓄电池连接恒电压电路转换系统，采用粘性导电胶布将恒电压电路转换系统的正负极输出端固定连接到微流控芯片的驱动电极上；微流控芯片与可充电蓄电池、恒电压电路转换系统之间用隔离板隔开；在避光外壳上嵌装一部智能手机，该智能手机有背部摄像头，同时还具有无线传输功能；其背部摄像头正对着避光外壳内的微流控芯片；智能手机的显示屏朝外。2.根据权利要求1所述的手持式POCT双性电极-电化学发光装置，其特征在于：所述的微流控芯片固定在支撑平台上。3.根据权利要求1所述的手持式POCT双性电极-电化学发光装置，其特征在于：智能手机的背部摄像头与微流控芯片之间的距离为3cm。4.权利要求1-3任一项所述的手持式POCT双性电极-电化学发光装置在检测H2O2中的应用。5.根据权利要求4所述的手持式POCT双性电极-电化学发光装置在检测H2O2中的应用，其特征在于包括以下步骤：将鲁米诺溶液与...
【专利技术属性】
技术研发人员：章春笋，陈路，
申请(专利权)人：华南师范大学，
类型：发明
国别省市：广东;44
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