本实用新型专利技术涉及一种基于绝缘微球状态改变的高通量生物电阻传感测量装置，所述装置包括多个多孔微通道、导电池组、加热装置、升降装置、电极板和机座；导电池组包括1号导电池和2号导电池，1号导电池和2号导电池通过之间设有多孔微通道；加热装置为位于1号导电池和和2号导电池底部的加热盘，加热盘与1号导电池的接触部分开有小孔，加热盘底部通过触点与机座上的加热电极相连，加热电极连接直流电源形成闭合回路。本实用新型专利技术极大地提高了检测效率和降低了检测成本，搅拌装置可使溶液中的微球分布更均匀，使微通道的电阻变化和微球状态所呈线性关系相关度更高，检测时间短，操作简单。操作简单。操作简单。
【技术实现步骤摘要】
一种基于绝缘微球状态改变的高通量生物电阻传感测量装置
[0001]本技术涉及食品安全、体外诊断、环境监测等领域，涉及一种基于绝缘微球状态改变的高通量生物电阻传感测量装置。
技术介绍
[0002]当前在食品安全、体外诊断、环境监测等领域中，生物传感检测作为一种新兴检测方法，具有检测方式多样、仪器便携性好、准确度高等优点，能够满足现场快速检测的需求。常用的生物传感器有热敏生物传感器、压电生物传感器、电化学生物传感器、光学生物传感器等。其中电化学生物传感器操作简单、灵敏度高，是目前应用较为广泛的一类传感器。电化学生物传感器是把特定的生物识别元件作为检测单元，电极作为信号转换装置，在进行相应的生化反应后，将样品中目标物的浓度大小转换为电信号读出，并进一步转换成数字信号与上位机完成通讯。但是该类传感器需要在电极上进行生化反应，反应过程会使电极表面发生钝化，长期使用会造成检测不灵敏，且容易受到样品基质的干扰，稳定性较差。
[0003]在前期工作中，技术人提出了一种基于绝缘微球浓度变化导致微通道电阻改变的生物传感检测方法(公开号CN112415058A)，该方法是在微通道两端施以恒定的电压/电流，高压作用下导电池内会产生电渗流，电渗流驱动待测液通过微通道，待测液中的绝缘微球在通过微通道的过程中会产生阻塞效应，导致微通道内的电阻发生改变，因此通过测量微通道的电流变化值可以检测绝缘微球浓度，从而间接得到待测目标物的含量。该技术专利基于电化学生物传感原理，通过微通道两端的电阻变化来间接测量待测目标物的浓度变化，提高了电化学生物传感方法的便捷性，降低了设备成本。但该方法需要磁分离、洗涤等步骤，影响了整个检测速度。为了解决这个问题，技术人提出了一种基于绝缘微球状态变化导致微通道电阻改变的均相分析方法(申请号：202011239627.4)，该方法根据免疫反应可以改变绝缘微球的状态，而绝缘微球状态的改变可以引起微通道两端电阻的改变，进而构建了一种均相、免洗的免疫分析方法，但该方法无法实现多个目标物的高通量检测，也没有实现自动化的装置。此外，技术人还提出了一种用于检测微米颗粒的多通道颗粒检测装置及检测方法(公开号CN111413264A)，该装置在箱体上设置多个侧边开有小孔的试管，试管内外装有正负电极，利用升降机构来控制小孔试管插入或离开样品池，试管内有吸液管，样品池中的待测目标物在吸液管的负压作用下进入小孔从而引起内部电阻变化，随后将电信号转换为数字信号输出，该技术实现了对多个样品进行同时检测，降低了检测时间和检测成本，但该装置还是相对复杂，成本比较高。因此需要开发一种便携、全自动、高通量的检测装置，实现对微球状态改变的监测，进而实现多个样品的高通量检测。
技术实现思路
[0004]为解决上述技术问题，提供一种基于绝缘微球状态改变的高通量生物电阻传感测量装置。
[0005]本技术的方案是：
[0006]一种基于绝缘微球状态改变的高通量生物电阻传感测量装置，所述装置包括多个多孔微通道、导电池组、加热装置、升降装置、电极板和机座；
[0007]导电池组包括1号导电池和2号导电池，1号导电池和2号导电池通过之间设有多孔微通道；
[0008]加热装置为位于1号导电池和和2号导电池底部的加热盘，加热盘与1号导电池的接触部分开有小孔，加热盘底部通过触点与机座上的加热电极相连，加热电极连接直流电源形成闭合回路；
[0009]升降装置包括升降电机和滚珠丝杆，滚珠丝杆一端连接升降电机，另一端连接电极板。
[0010]优选地，所述1号导电池和2号导电池通过螺纹连接，多孔微通道与1号导电池和2号导电池连通的两侧分别设有硅胶垫圈。
[0011]所述电极板底部有多组检测电极，检测电极通过导线与直流电源相连形成闭合回路，其闭合回路上设有检测仪表和电源输出控制器，检测电极包括可分别插入1号导电池内的正极检测电极和2号导电池内的负极检测电极。
[0012]优选地，所述1号导电池内底部设有搅拌转子，机座包括操作显示模块和搅拌模块，操作显示模块为显示屏和对测量通道进行选择的按钮开关，搅拌模块为多组与永磁铁相连的微电机，微电机通过加热盘上的小孔带动1号导电池内的搅拌转子转动完成搅拌。
[0013]优选地，所述多孔微通道孔数≤3孔。
[0014]优选地，所述多孔微通道的通道内径为70
‑
80μm，长度为1.5
‑
2.5mm。
[0015]优选地，所述导电池组内设有待识别的颗粒，所述待识别颗粒为高分子绝缘微球，所述高分子绝缘微球表面修饰有特定的生物识别分子，所述特定的生物识别分子包括抗体或者DNA分子探针。
[0016]优选地，所述1号导电池和2号导电池材质为聚乙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯或其他。
[0017]优选地，所述导电池组设有7
‑
9组。
[0018]采用上述装置进行测量方法包括如下：
[0019]首先将特定的生物识别分子如抗体或者DNA分子探针分别修饰在高分子绝缘微球表面，随后加入待测目标物进行免疫反应，经过抗体
‑
抗原之间的免疫反应之后，绝缘微球状态由原来的分散状态变成聚集状态，绝缘微球状态与待测目标物浓度相关。将待测溶液置于1号导电池内，在正极检测电极和负极检测电极上施加恒定的电压或电流，高压作用下导电池内部产生的电渗流驱动高分子绝缘微球通过多孔微通道，微球在通过多孔微通道时会产生阻塞效应，阻塞效应导致闭环电路的电阻上升，更为重要的是在微球浓度一定的条件下，聚集状态的微球通过多孔微通道引起的阻塞效应比分散状态的微球大，引起的电阻变化值更大，因此，电阻值变化大小与高分子绝缘微球的状态呈正相关，通过测量得到微通道两端的电压/电流值变化量，该变化量取决于高分子绝缘微球的状态的改变，从而实现目标物浓度的测量。
[0020]其中1号导电池作为反应池，底部装有搅拌转子，2号导电池作为废液收集部分，检测时待测液从1号导电池进入多孔微通道后流向2号导电池。
[0021]所述通道内径为75μm，长度为2mm。
[0022]所述检测电极上施加的电压为1～1000V，优选为200V。
[0023]所述1号导电池和2号导电池材质为聚乙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯等，但不仅限于此类材料。
[0024]所述电极材质为铜，表面处理方式为镀金或镀铂，但不仅限于此类处理方式。
[0025]与现有的现场快速检测装置相比，本技术具有如下优点：
[0026](1)高通量检测：本技术设置8组导电池，可实现8种样品的同时检测，极大地提高了检测效率和降低了检测成本。
[0027](2)检测精度高：搅拌装置可使溶液中的微球分布更均匀，使微通道的电阻变化和微球状态所呈线性关系相关度更高，每组导电池内有多孔微通道，可实现对电阻信号的精确采集。
[0028](3)检测时间短：该装置通过电信号的读出来反应高分子绝缘微球状态的变化，信号读出速度快，检本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种基于绝缘微球状态改变的高通量生物电阻传感测量装置，其特征在于：所述装置包括多个多孔微通道、导电池组（1）、加热装置（2）、升降装置（3）、电极板（4）和机座（5）；导电池组（1）包括第一号导电池（101）和第二号导电池（102），第一号导电池（101）和第二号导电池（102）通过之间设有多孔微通道（103）；加热装置（2）为位于第一号导电池（101）和和第二号导电池（102）底部的加热盘，加热盘与1号导电池的接触部分开有小孔，加热盘底部通过触点与机座（5）上的加热电极相连，加热电极连接直流电源形成闭合回路；升降装置（3）包括升降电机（301）和滚珠丝杆（302），滚珠丝杆（302）一端连接升降电机（301），另一端连接电极板（4）。2.根据权利要求1所述的基于绝缘微球状态改变的高通量生物电阻传感测量装置，其特征在于：所述第一号导电池（101）和第二号导电池（102）通过螺纹连接，多孔微通道（103）与第一号导电池（101）和第二号导电池（102）连通的两侧分别设有硅胶垫圈（104），硅胶垫圈（104）起到密封作用。3.根据权利要求1所述的基于绝缘微球状态改变的高通量生物电阻传感测量装置，其特征在于：所述电极板（4）底部有多组检测电极，检测电极通过导线与直流电源相连形成闭合回路，其闭合回路上设有检测仪表和电源输出控制器，检测电极包括可分别插入第一号导电池（101）内的正极检测电极（401）和第二号导电池（102）内的负极检测电极（402）。4.根据权利要求1所述的...
【专利技术属性】
技术研发人员：陈翊平，鲁鹏，周阳，刘友明，
申请(专利权)人：华中农业大学，
类型：新型
国别省市：
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