[发明专利]富集、检测一体化量热式生物传感器

说明书

技术领域

本发明专利涉及一种集富集和检测于一体的量热式生物传感器，能够应用在食品、医药、生化、环境及化工等过程的现场、在线监测和痕量分析等。

背景技术

科学的发展要求分析领域能够用更低的消耗、更简便的方法和设备、更快的分析速度提供实时、准确、全面的信息，其明显的发展趋势是分析设备的准确化、集成化与自动化。

量热式生物传感器是通过测量生化反应过程产生的热量变化来进行分析的生物传感器。相对于电化学和光学等生物传感器方法，量热式生物传感器不受颜色、浑浊及电化学等固有属性的干扰，具有优势，尤其适用于现场、在线监测和分析未处理的实际试样。另外，量热方法的检测原理简单、可靠，有利于微型系统的开发。

传统量热式生物传感器应用在痕量分析，其灵敏度和选择性不近如人意，其特异性可通过结合特定的生物敏感元件来提高，但其灵敏度不能简单地通过提高量热换能器的灵敏度来提高，因为这往往会造成干扰信号的同时放大，并引起输出信号的不稳定。通过对待测试样的适当富集才是根本之道。富集是排除干扰、降低检出限、提高分析精度的重要手段，能大大提高有效信号的强度，并相对改善其特异性。目前，结合富集功能的量热式生物传感器未见报道和产品销售，并且传统的在线富集方法采用的流程是在固相载体上完成对待测组分分离、富集后，用洗脱液将试样组分洗脱，然后将洗脱液送入检测器进行检测，操作繁琐、耗时长，同时增加了检测的复杂性和不确定性，也增加了误差传递过程，制约了它们的应用。

针对上述背景，本发明涉及一种富集、检测一体化量热式生物传感器，集分离、富集、增敏、检测于一体，并省略传统的洗脱等步骤，结合高精度热传感器，能够实现高灵敏度和高选择性的检测和分析。

发明内容

本发明的目的是提供一种高适应性、特异性和灵敏度的生物传感器，其采用简单、可靠的量热方法，并利用富集增强检测的灵敏度和特异性，富集、检测的一体化进一步减少了中间环节，提高了分析的自动化程度和精度。

本发明的技术方案是这样实现的，一种采用流动注射分析技术作为自动化连续流动分析方法的富集、检测一体化量热式生物传感器系统，包括恒流泵、注入阀、恒温器、反应器、检测器和流路等，其特点是恒流泵提供样液、载流和试剂的定流量输送的动力；注入阀实现样液、载流和试剂的组合和控制；恒温器使样液、载流和试剂的组合在进入反应器前恒定达到设定的反应温度；反应器是由孪生对称结构的检测微反应器和参比微反应器组成，二者内部填充富集载体(树脂、活性炭等)；作为检测器的热传感器得到检测微反应器和参比微反应器的反应热信号差，经信号处理及显示单元或计算机处理后显示；反应器和热传感器均放置在绝热环境中。富集、检测一体化量热式生物传感器采用如下检测流程：第一步，准备和稳定过程，在检测微反应器和参比微反应器中自然堆积填充富集载体，整个系统通入载流并至系统稳定，获得稳定基线；第二步，富集过程，样液与载流混合物定流量流过检测微反应器，同时载流同流量流过参比微反应器，过程持续设定时间作为富集时间，此时，被测组分被富集到富集载体上；第三步，反应及检测过程，试剂组合与载流混合物同流量、同时间、同时流过检测微反应器和参比微反应器，并在其中的富集载体上进行反应，热传感器全程监测两反应器中各种反应放出的热量变化，其信号变化反映了被测组分的量；第四步，排除检测微反应器和参比微反应器中富集载体及流路中的残液，进行下一样品测试。所述的系统流程，每步分别对应相应的程序和控制，实现流速和切换等操作。

本发明的有益效果是该量热式生物传感器集分离、富集、增敏、检测于一体，富集有效增强了灵敏度，富集、检测一体化省略传统的洗脱等步骤，同时减少了误差传递过程，进一步提高了检测的灵敏度和选择性。并且其分离、富集、测定一次完成，减少了人工干预，提高分析的自动化程度和精度，这将大大加强量热式生物传感器的固有优势和应用。

附图说明

图1为富集、检测一体化量热式生物传感器系统示意图

图2为检测环境水样中重金属实施例的流程图

图3为检测果蔬中有机磷农药残留实施例的流程图

具体实施方式