一种变频生物传感器平台的制作方法

1.本发明涉及医疗器械技术领域，具体涉及一种变频生物传感器平台。


背景技术：

2.目前用于未知细菌和病毒的高精度快速检测设备主要有气相色谱－质谱联用仪(gc-ms)、高效液相色谱仪(hplc)、高效液相色谱－质谱联用仪(lc-ms)等。这些仪器价格昂贵，少则几十万多则上百万；检测成本高，一个样品检测往往要几百元甚至上千元；对操作人员的要求高，一般人即使经过培训也很难胜任；检测时间很长，不能满足大规模筛查的需要和推广应用。
3.因此，亟待一种能够实现高精度快速检测的变频生物传感器平台。


技术实现要素：

4.本发明的目的是针对现有技术中存在的上述问题，提供了一种变频生物传感器平台。
5.为了实现上述发明目的，本发明采用了以下技术方案：一种变频生物传感器平台包括反应容器、芯片光纤基板、超微弱发光检测平台、自动采样装置以及主机；所述主机包括光学检测模块、数据处理模块以及控制操作模块；所述芯片光纤基板上设有圆盘阵列式芯片，该芯片为f0f
1-atpase分子马达生物传感器，且该f0f
1-atpase分子马达生物传感器上依次连接有检测探针和目标病毒的核酸；所述自动采样装置包括电动转盘、注样装置、采光装置以及注样泵；所述电动转盘周向设有多个均匀设置的注样槽；所述注样装置位于该电动转盘上方并与注样泵连通；该采光装置上设有光纤采样头，且该光纤采样头与所述超微弱发光检测平台连接；所述注样泵底部连接有装有待测样本溶液或抗原洗脱液的容器瓶并与所述注样装置连通；
6.还包括病毒检测方法，该病毒检测方法包括以下步骤：
7.s100、将所述反应容器安装于每个所述注样槽内，逐一放置f0f
1-atpase分子马达生物传感器，其中每个f0f
1-atpase分子马达生物传感器的目标病毒的核酸根据检测需求变更；
8.s200、控制操作模块所述自动采样装置的电动转盘旋转实现将所述注样槽逐一经过所述注样装置和所述采光装置；
9.s300、所述注样泵将样本逐一注入到所述注样槽的反应容器内；
10.s400、当所述反应容器移动至所述采光装置下方时，通过所述光纤采样头采集荧光信息发送至所述超微弱发光检测平台；
11.s500、通过该超微弱发光检测平台获取f0f
1-atpase分子马达生物传感器的荧光信息发送给所述主机；
12.s600、所述主机通过光学检测模块分析荧光信息并通过数据处理模块判断所述样本是否存在目标病毒并输出结果。
13.工作原理及有益效果：1、与现有技术相比，本技术在使用时，通过注样泵将容器瓶中的待测样本溶液通过导管输入至注样装置，通过注样装置对旋转至该其下方的注样槽进行注样操作，在注样槽的反应容器中放置有连接有目标病毒核酸的f0f
1-atpase分子马达生物传感器，如此当每个反应容器内的反应一段时间后，可再次转动电动转盘，依次经过采光装置下方，依靠采光装置的光纤采样头采集荧光信息，如此可起到快速检测的效果，显著提高了检测效率，每次滴入的待测样本溶液的量都能够精确控制，减少干扰；
14.2、与现有技术相比，因此在不同的注样槽的反应容器中可以放置连接有不同目标病毒核酸的f0f
1-atpase分子马达生物传感器，如此可快速检测到待测样本溶液中是否存在多种病毒或快速确定待测样本溶液中是具有哪种病毒，因为待测样本溶液所要检查的病毒都是预先确定的，如需要检测新冠病毒，那么就只要放置连接有新冠病毒核酸的生物传感器即可，本技术的目的不在于检测未知病毒，而是在于检测已知病毒；
15.3、与现有技术相比，本技术采用f0f
1-atpase分子马达生物传感器来检测病毒，不需要核酸反转录及pcr扩增的步骤，这样就可以避免由于扩增所带来的特异性影响，减少假阳性率，同时解决了病毒检测操作复杂，成本高，时间长，实验室设备及人员要求高，不易大量开展等问题。
16.4、由于f0f
1-atpase分子马达生物传感器本身就是可以转动的，因此在捕捉到病毒后的转速会明显改变，其转速快慢和化学发光强弱呈正相关，因此将化学发光强度与生物传感器的转速快慢对应，可以显著提高识别灵敏度，从而起到快速精确的检测效果。
17.进一步地，所述f0f
1-atpase分子马达生物传感器通过链接剂与检测探针连接，该检测探针用生物素标记并通过生物素抗体连接在f0f
1-atpase分子马达生物传感器上。
18.进一步地，所述电动转盘包括圆形转盘和用于驱动该电动转盘旋转的驱动电机，以使得通过该驱动电机每转动一次代表移动每个所述注样槽转动一个工位，工位数量与注样槽数量一致。此设置，使得每次圆形转盘转动一次都能够使得注样槽旋转至所需要到的工位上，不需要其他定位装置，显著降低了定位难度，且定位精度高。
19.进一步地，所述注样装置上设有多个注样头，且所述圆形转盘每转动一次，所述注样槽均能够与所述注样头对准，至少其中一个所述注样头上均设有捕捉探针，该捕捉探针用于捕捉样本。可同时检测多种目标病毒，可极大地提高检测效率。
20.进一步地，所述注样泵的数量为三个，且每个所述注样泵与所述容器瓶螺接配合，所述注样装置上设有三个注样头。可同时对三个注样槽进行注样，还可以一个注样头注入样本，另一个注入洗脱液，方便进行洗脱操作。
21.进一步地，所述自动采样装置还包括人机交互界面，所述人机交互界面包括显示屏和按键。在使用时，通过人机交互界面可以控制本平台以及输入各种参数，如开始检测和停止检测等，操作方便。
22.进一步地，所述自动采样装置还包括外壳体，所述电动转盘、注样装置、采光装置以及注样泵均安装于外壳体的空腔内。外壳体提供了安装环境，可以有效地保护内部的零件。
23.进一步地，所述外壳体内设有固定框，该固定框设于所述电动转盘外围，且所述注样装置和所述采光装置固定于所述固定框上。通过固定框可以方便地安装固定注样装置和采光装置。
24.进一步地，所述自动采样装置还包括控制板，该控制板与电动转盘、注样装置、采光装置、注样泵以及主机通信连接。通过控制板单独控制自动采样装置，因此可以减少主机的负担，而且对于电动转盘和注样泵的操作，主机一般是没有对应的驱动的，只能够靠控制板来驱动，而主机只需要与控制板通信即可间接控制电动转盘和注样泵。
25.进一步地，所述控制板通过多个铜柱安装于所述外壳体的内壁上，以使得该控制板与所述外壳体的内壁之间具有散热间隙。不仅是可以方便控制板的安装，也可以方便控制板的散热。
附图说明
26.图1是本发明的结构示意图；
27.图2是自动采样装置的结构示意图；
28.图3是自动采样装置的内部结构示意图；
29.图4是自动采样装置的注样装置示意图；
30.图5是自动采样装置的采光装置示意图；
31.图6为采用atp生物传感器的病毒检测示意图。
32.图中，1、外壳体；2、电动转盘；3、注样装置；4、采光装置；5、注样泵；6、容器瓶；7、固定框；8、控制板；11、人机交互界面；21、圆形转盘；22、驱动电机；211、注样槽；31、注样头；41、光纤采样头。
具体实施方式
33.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
34.本领域技术人员应理解的是，在本发明的披露中，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系是基于附图所示的方位或位置关系，其仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此上述术语不能理解为对本发明的限制。
35.如图1-5所示，本变频生物传感器平台包括反应容器、芯片光纤基板、超微弱发光检测平台、自动采样装置以及主机，其中反应容器为多个，为本领域参见的产品，而芯片光纤基板以及超微弱发光检测平台也是市面上可以购买到的产品，这里不再对其原理进行赘述。
36.具体地，主机包括光学检测模块、数据处理模块以及控制操作模块，在本实施例中，主机为x86架构的电脑，其中数据处理模块为处理器，而控制操作模块和光学检测模块均为安装在电脑上的软件或外接设备或者其他硬件，光学检测模块的作用在于获取超微弱发光检测平台获取的荧光信息，也就是生物传感器连接上病毒核酸时发生的化学发光图像，光学检测模块能够处理这个化学发光图像，将其转换成二进制数据然后发送给处理器，让处理器来处理运算这个数据，得出是否存在发光现象，以及根据发光现象得出样本是否
存在目标病毒并输出结构，而控制操作模块主要作用是控制和获取其他设备和模块的运行状态，如控制自动采样装置进行采样操作。
37.具体地，芯片光纤基板上设有圆盘阵列式芯片，该芯片为f0f
1-atpase分子马达生物传感器，且该f0f
1-atpase分子马达生物传感器上依次连接有检测探针和目标病毒的核酸，此芯片需要人工放置到反应容器内，而且f0f
1-atpase分子马达生物传感器为市面上可以购买到的产品，f0f
1-atpase分子马达生物传感器通过链接剂与检测探针连接，该检测探针用生物素标记并通过生物素抗体连接在f0f
1-atpase分子马达生物传感器上，这里不再对其结构和原理进行赘述，本技术采用f0f
1-atpase分子马达生物传感器来检测病毒，不需要核酸反转录及pcr扩增的步骤，这样就可以避免由于扩增所带来的特异性影响，减少假阳性率，同时解决了病毒检测操作复杂，成本高，时间长，实验室设备及人员要求高，不易大量开展等问题。由于f0f
1-atpase分子马达生物传感器本身就是可以转动的，因此在捕捉到病毒后的转速会明显改变，其转速快慢和化学发光强弱呈正相关，因此将化学发光强度与生物传感器的转速快慢对应，可以显著提高识别灵敏度，从而起到快速精确的检测效果。f0f
1-atpase分子马达生物传感器可以简称为atp生物传感器，或者叫做变频生物传感器，因为其转速是可以随着反应程度发生变化的。
38.具体地，自动采样装置包括外壳体1以及安装在外壳体1内的控制板8、电动转盘2、注样装置3、采光装置4以及注样泵5，该控制板8与电动转盘2、注样装置3、采光装置4、注样泵5以及主机通信连接；电动转盘2轴向设有多个均匀设置的注样槽211，因此在不同的注样槽211的反应容器中可以放置连接有不同目标病毒核酸的f0f
1-atpase分子马达生物传感器，如此可快速检测到待测样本溶液中是否存在多种病毒或快速确定待测样本溶液中是具有哪种病毒，因为待测样本溶液所要检查的病毒都是预先确定的，如需要检测新冠病毒，那么就只要放置连接有新冠病毒核酸的生物传感器即可，本技术的目的不在于检测未知病毒，而是在于检测已知病毒。
39.在本实施例中，电动转盘2包括圆形转盘21和用于驱动该电动转盘2旋转的驱动电机22，以使得通过该驱动电机22每转动一次代表移动每个注样槽211转动一个工位，工位数量与注样槽211数量一致。此设置，使得每次圆形转盘21转动一次都能够使得注样槽211旋转至所需要到的工位上，不需要其他定位装置，显著降低了定位难度，且定位精度高。
40.在本实施例中，注样装置3上设有多个注样头31，且圆形转盘21每转动一次，注样槽211均能够与注样头31对准，至少其中一个注样头31上均设有捕捉探针，该捕捉探针用于捕捉样本，注样泵5的数量为三个，且每个注样泵5与容器瓶6螺接配合，注样装置3上设有三个注样头31。可同时检测多种目标病毒，可极大地提高检测效率，可同时对三个注样槽211进行注样，还可以一个注样头31注入样本，另一个注入洗脱液，方便进行洗脱操作，洗脱操作可以人工进行或者人工借助其他设备进行。
41.在本实施例中，外壳体1内设有固定框7，该固定框7设于电动转盘2外围，且注样装置3和采光装置4固定于固定框7上。通过固定框7可以方便地安装固定注样装置3和采光装置4，控制板8通过多个铜柱安装于外壳体1的内壁上，以使得该控制板8与外壳体1的内壁之间具有散热间隙。不仅是可以方便控制板8的安装，也可以方便控制板8的散热。
42.具体地，注样装置3位于该电动转盘2上方并与注样泵5连通，该采光装置4上设有光纤采样头41，且该光纤采样头41与超微弱发光检测平台连接，注样泵5底部连接有装有待
测样本溶液或抗原洗脱液的容器瓶6并与注样装置3连通，自动采样装置还包括人机交互界面11，人机交互界面11包括显示屏和按键。在使用时，通过人机交互界面11可以控制本平台以及输入各种参数，如开始检测和停止检测等，操作方便。通过人机交互界面11可以控制本平台以及输入各种参数，如开始检测和停止检测等，通过注样泵5将容器瓶6中的待测样本溶液通过导管输入至注样装置3，通过注样装置3对旋转至该其下方的注样槽211进行注样操作，在注样槽211中放置有连接有目标病毒核酸的生物传感器，如此当每个注样槽211内的反应一段时间后，可再次转动电动转盘2，依次经过采光装置4下方，依靠采光装置4的光纤采样头41采集荧光信息，如此可起到快速检测的效果，显著提高了检测效率，每次滴入的待测样本溶液的量都能够精确控制，减少干扰。
43.本技术平台的病毒检测方法包括以下步骤：
44.s100、将反应容器安装于每个注样槽211内，逐一放置f0f
1-atpase分子马达生物传感器，其中每个f0f
1-atpase分子马达生物传感器的目标病毒的核酸根据检测需求变更；
45.s200、控制操作模块自动采样装置的电动转盘2旋转实现将注样槽211逐一经过注样装置3和采光装置4；
46.s300、注样泵5将样本逐一注入到注样槽211的反应容器内；
47.s400、当反应容器移动至采光装置4下方时，通过光纤采样头41采集荧光信息发送至超微弱发光检测平台；
48.s500、通过该超微弱发光检测平台获取f0f
1-atpase分子马达生物传感器的荧光信息发送给主机；
49.s600、主机通过光学检测模块分析荧光信息并通过数据处理模块判断样本是否存在目标病毒并输出结果。
50.本技术在使用时，通过注样泵5将容器瓶6中的待测样本溶液通过导管输入至注样装置3，通过注样装置3对旋转至该其下方的注样槽211进行注样操作，在注样槽211的反应容器中放置有连接有目标病毒核酸的f0f
1-atpase分子马达生物传感器，如此当每个反应容器内的反应一段时间后，可再次转动电动转盘2，依次经过采光装置4下方，依靠采光装置4的光纤采样头41采集荧光信息，如此可起到快速检测的效果，显著提高了检测效率，每次滴入的待测样本溶液的量都能够精确控制，减少干扰。其中本技术方法的检测原理如图6所示，图6中的链接剂为另一种实施例的产品，为本领域参见的产品，如检测对象为新冠病毒，那就将生物传感器与检测探针连接，检测探针连接新冠病毒rna，捕获探针进行标记用于捕捉样本，捕获探针可以设置在滴管或移液枪枪头上，相当于本技术的注样头31，如此只要用捕获探针捕获样本，使其与带有新冠病毒rna的生物传感器反应，若能够连接上就会产生化学发光，同时生物传感器的转速也会发生变化，此时进行荧光检测即可得到样本中是否存在新冠病毒。
51.本发明未详述部分为现有技术，故本发明未对其进行详述。
52.可以理解的是，术语“一”应理解为“至少一”或“一个或多个”，即在一个实施例中，一个元件的数量可以为一个，而在另外的实施例中，该元件的数量可以为多个，术语“一”不能理解为对数量的限制。
53.尽管本文较多地使用了外壳体1、电动转盘2、注样装置3、采光装置4、注样泵5、容器瓶6、固定框7、控制板8、人机交互界面11、圆形转盘21、驱动电机22、注样槽211、注样头
31、光纤采样头41等术语，但并不排除使用其他术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本发明的本质；把它们解释成任何一种附加的限制都是与本发明精神相违背的。
54.本发明不局限于上述最佳实施方式，任何人在本发明的启示下都可得出其他各种形式的产品，但不论在其形状或结构上做任何变化，凡是具有与本技术相同或相近似的技术方案，均落在本发明的保护范围之内。