一种一次性结石电化学传感器分析芯片制造技术

本发明专利技术公开了一种一次性结石电化学传感器分析芯片，包括线路承载基板、IC模组、数据储存器和外接导电装置，所述IC模组、数据储存器和外接导电装置连接并被线路承载基板固定，还包括电化学腐蚀探针、探针腐蚀检测传感器和尿液分隔装置，尿液分隔装置将尿液分隔在各电化学腐蚀探针处，构成独立电化学腐蚀单元，IC模组控制电化学腐蚀探针通电进行电化学腐蚀，将电化学腐蚀数据存入数据储存器中，用户或医师对数据进行分析。本发明专利技术根据实际需求，一次取样，同时检测出尿液pH值和尿中的草酸、枸橼酸、尿酸、磷酸、碳酸氢盐、钙、镁、钠、铵和肌酐共10个标志物，快速、精准、高效、低成本的研究患者肾结石的复杂成因和演变过程，一对一精准诊疗。疗。疗。

【技术实现步骤摘要】
一种一次性结石电化学传感器分析芯片


[0001]本专利技术涉及肾结石快速检测
，特别涉及一种一次性结石电化学传感器分析芯片。

技术介绍

[0002]CN201611233104.2公开了一种基于电化学方法的凝血酶原时间(PT)检测卡及其制备方法。该凝血酶原时间(PT)检测卡由导电基板、化学试剂等部分组成。其中化学试剂具体包括：组织因子、磷脂等主要成分。本专利技术制备的凝血酶原时间检测卡能够实现对指尖血或未经凝血处理血样的凝血酶原时间检测，具有准确性高、重复性好等优点。
[0003]本申请部分专利技术人在中国科学院苏州生物医学工程技术研究所研究了一种电化学检测芯片和电化学传感器，专利号为：201822268842.1，公开了一种电化学检测芯片，包括电极层，所述电极层的工作电极包括依次层叠设置的导电层、纳米材料层和凝血反应层；所述凝血反应层产生用于检测凝血酶原时间的电信号，所述纳米材料层传递和放大所述电信号。利用纳米材料层的高导电性、大比表面积以及良好的生物相容性等，实现对凝血酶原时间检测过程中电信号的放大、增强，以提高芯片检测的灵敏度、缩短检测时间，另，本申请部分专利技术人的导师娄保华博士于2016年发表了文献《基于微流控芯片技术的电化学生物传感器的设计和研究》分别公开了：微流控芯片技术(microfluidic chip)自发展以来，由于其高灵敏、高通量、低试剂消耗等优点，在分析化学领域表现出了巨大的应用价值。目前，微流控芯片已经成功的应用到了许多分析检测领域如细胞分析、蛋白质、核酸分析、酶动力学测试等。随着科技的发展和生活水平的提高，人们对生存环境质量和身体健康越来越关注。由于微流控芯片具有自动化程度高，可进行实时原位检测，灵敏度高，成本低的优势，具有应用于环境检测和疾病诊断的潜力。然而，通常情况下微流控芯片仅仅提供了微流体样品的载体，需要结合荧光/紫外、激光诱导荧光、质谱等大型分析检测仪器来完成分析工作。“头小尾大”的工作模式违背了微流控芯片创建小型化、微型化分析平台并应用于实时分析、现场分析的初衷，很大程度限制了微流控芯片的发展。在本论文中，我们致力于高集成度、微小型分析传感平台的构建，设计新型微流控芯片用于生物样品的分析，开展了一系列的研究工作，具体包括以下几个部分:1.基于在纸芯片上集成导电聚合物薄膜修饰电极的新型阴离子电化学传感平台。我们通过丝网印刷技术把三电极体系集成到纸芯片上，通过电化学聚合方法在电极上修饰氯离子掺杂的聚吡咯(PPy)薄膜。通过检测氯离子掺杂的PPy膜对溶液中氯离子浓度的电位响应，可以快速检测出溶液中的氯离子浓度。该芯片成本低廉，制作简单，能批量化生产，只用万用表就能检测电位输出信号。相对于传统的选择性离子电极，除了制备方法简便可控外，其最大优点是电极响应十分快速灵敏，而且响应信号稳定。把该芯片应用到自来水和血清的实样分析中，均获得了准确的结果，证明了该芯片在环境检测和临床分析中的应用价值。
[0004]2.基于铂纳米粒子催化肼氧化反应的电化学细胞传感器。我们制备了一种宽度为
20μm的微电极用来实现对靶细胞的灵敏检测。该传感器以细胞适配子作为识别元素，靶细胞被固定在电极表面上的细胞适配子识别捕获后，进一步与适配子修饰的铂纳米粒子结合。由于铂纳米粒子对肼的电化学氧化具有很高的催化能力，当样品中含有靶细胞时会检测到强氧化电流信号，同时得益于微电极的低背景信号，该传感器最低可以检测到10个靶细胞。因此该方法可以用于检测癌症病人血液中稀少的循环肿瘤细胞(CTCs)，对癌症的早期诊断具有重要意义。
[0005]3.在微流控芯片上设计用于智能检测多种肿瘤细胞的逻辑门传感器。我们设计了一种叉指排列的，具有10μm宽的金导线阵列，修饰在金导线上的细胞适配子捕获细胞后会改变芯片的电阻，通过电阻的变化就可以判断样品中是否含有靶细胞。通过将两个相同的金导线微阵列并联或串联的方式就可以组成OR和AND逻辑门的传感芯片。通过逻辑操作，可以获得样品中含有几种靶细胞的信息。因此该方法在癌症诊断方面具有很大的应用潜力。
[0006]4.在微流控芯片上原位检测靶细胞释放的基质金属蛋白酶
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9(MMP
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9)。我们设计了一个把细胞捕获、细胞培养、多肽水解反应、电化学测试集成在一个通道内的3
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D微流控芯片。该芯片不仅能够用于检测靶细胞，还能对靶细胞培养过程中释放的MMP
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9进行定量检测，实现了单芯片多功能的分析应用。该芯片能实时检测肿瘤细胞的新陈代谢活动，对研究和认识肿瘤细胞的生理反应规律具有重要意义。
[0007]然而单纯的学术研究不具有实用性，存在难以量产、制造周期长，成本过高，效率低等明显缺点，在具体的应用环节，在医院为患者诊疗的实战环节，检测需要的时间和成本面，与其它现有医疗手段来比，毫无优势可言，新技术的落地应用需要有实力的医疗机构配合一同产学研，为克服以上缺陷，中国科学院苏州生物医学工程技术研究所与苏州科技城医院和南京中医药大学附属医院三家一起合作，抽调专家王卫国（苏州科技城医院），陈雪花（南京中医药大学附属医院），张威、周连群（中科院苏州医工所），徐彦（南京中医药大学附属医院），组成联合团队，进驻苏州科技城医院，根据实际需求情况，研究患者肾结石的复杂成因和演变过程，一次取样，同时检测出尿液pH值和尿中的草酸、枸橼酸、尿酸、磷酸、碳酸氢盐、钙、镁、钠、铵和肌酐共10个标志物，以苏州科技城医院为主体研发出了本专利技术。

技术实现思路

[0008]本专利技术的主要目的在于提供一种一次性结石电化学传感器分析芯片，可以有效解决
技术介绍
中的问题。
[0009]为实现上述目的，本专利技术采取的技术方案为：一种一次性结石电化学传感器分析芯片，包括线路承载基板、IC模组、数据储存器和外接导电装置，所述IC模组、数据储存器和外接导电装置连接并被线路承载基板固定，还包括电化学腐蚀探针、探针腐蚀检测传感器和尿液分隔装置，所述尿液分隔装置包围并隔离各电化学腐蚀探针之间的联系，在滴入尿液时，将尿液分隔在各电化学腐蚀探针处，分别构成独立的电化学腐蚀单元，电化学腐蚀时，各电化学腐蚀单元内的尿液不会相互干扰，所述外接导电装置从外界获取电源，所述IC模组控制电化学腐蚀探针通电进行电化学腐蚀，并通过探针腐蚀检测传感器探测电化学腐蚀数据，存入数据储存器中，用户或医师能够提取数据储存器中的电化学腐蚀数据，对数据进行分析。
[0010]进一步的，用户或医师是通过外接导电装置提取数据储存器中的电化学腐蚀数
据，进行医学分析，即外接导电装置即是供电装置，又是数据采集装置，所述外接导电装置为导电点、导电盘、导电板，探针、导电夹头或线束接插件，所述线路承载基板为电路板、绿油铜箔或绝缘板块，用于连接固定电子元器件，并构成完整电路。
[0011]进一步的，所述IC模组为至少拥有12引脚以上的通用IC，如：江苏长电的8050SS，额定功率：1W ，集电极电流Ic：1.5A ，集射极击穿电压Vce：25V， 类型：NPN；又如：SINOWEALTH/本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种一次性结石电化学传感器分析芯片，包括线路承载基板（1）、IC模组（2）、数据储存器（3）和外接导电装置（4），所述IC模组（2）、数据储存器（3）和外接导电装置（4）连接并被线路承载基板（1）固定，其特征在于：还包括电化学腐蚀探针（5）、探针腐蚀检测传感器（6）和尿液分隔装置（7），所述尿液分隔装置（7）包围并隔离各电化学腐蚀探针（5）之间的联系，在滴入尿液时，将尿液分隔在各电化学腐蚀探针（5）处，分别构成独立的电化学腐蚀单元，所述外接导电装置（4）从外界获取电源，所述IC模组（2）控制电化学腐蚀探针（5）通电进行电化学腐蚀，并通过探针腐蚀检测传感器（6）探测电化学腐蚀数据，存入数据储存器（3）中，用户或医师能够提取数据储存器（3）中的电化学腐蚀数据，对数据进行分析。2.根据权利要求1所述的一种一次性结石电化学传感器分析芯片，其特征在于：用户或医师是通过外接导电装置（4）提取数据储存器（3）中的电化学腐蚀数据，进行医学分析，即外接导电装置（4）即是供电装置，又是数据采集装置，所述外接导电装置（4）为导电点、导电盘、导电板，探针、导电夹头或线束接插件，所述线路承载基板（1）为电路板、绿油铜箔或绝缘板块，用于连接固定电子元器件，并构成完整电路。3.根据权利要求1所述的一种一次性结石电化学传感器分析芯片，其特征在于：所述IC模组（2）为通用IC，所述数据储存器（3）为通用IC自带的储存空间。4.根据权利要求1所述的一种一次性结石电化学传感器分析芯片，其特征在于：所述电化学腐蚀探针（5）为金属针，并设置有涂层，该涂层在尿液浸泡下，与尿液中的标志物进行作用，加快或减缓电化学腐蚀的进程，避免电化学腐蚀速度过快或过慢，控制电化学腐蚀反应的速度，方便同时采集差异化数据，并保证同时采样时的数据偏差在5%
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20%以内，具有多次数据采集的相对一致...

【专利技术属性】
技术研发人员：王卫国，陈雪花，张威，周连群，徐彦，
申请(专利权)人：苏州科技城医院，
类型：发明
国别省市：