一种基于微电极阵列的快速检测食品组分的系统检测仪的制作方法
【专利摘要】本实用新型涉及一种电化学检测食品安全装置，具体的说是一种基于微电极阵列的快速检测食品组分的系统检测仪。一种基于微电极阵列的快速检测食品组分的系统检测仪，所述的仪器主机内一处设有芯片插入槽，仪器主机一面上设有按键区、显示区；生物传感器芯片主要由比对液囊、槽芯片卡所组成，所述的槽芯片卡与芯片插入槽相匹配。本实用新型能够快速检测出食品中的有效组分，该种组分可以是有毒有害物质，比如黄曲霉素；也可以是增补的有效成分，比如人参皂碱；同时解决了对食品添加剂、有毒有害物质检测操作复杂，且需要花费时间长的问题，提供了一种容易制备且测试操作简单方便、灵敏度高、特异性强、响应时间短。
【专利说明】—种基于微电极阵列的快速检测食品组分的系统检测仪
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种电化学检测食品安全装置，具体的说是一种基于微电极阵列的快速检测食品组分的系统检测仪。
【背景技术】
[0002]有效成分是化学、生物学，药物学广泛应用的术语，指一种混合物中，对生物体代谢或者化学反应起作用的成分。在药学中，有效成分:即天然药物中具有一定的生物学活性，能代表其功效的化学成分。如左旋麻黄素具有平喘，解痉作用；甘草酸具有抗炎，抗过敏个，治疗胃溃疡的作用，分别被认作是中药麻黄和甘草的代表性有效成分。因此能够快速检测出食品有限组分是相当必要的，而对于一些食品，有些食品组分有毒有害，比如我们食用菜籽香油，一般出油的香油中一般都含有一定组分的黄曲霉素，这种霉素是对人体具有害的，因此世界卫生组织对于食品安全提出了新定义。
[0003]食品安全指食品无毒、无害，符合应当有的营养要求，对人体健康不造成任何急性、亚急性或者慢性危害。根据世界卫生组织的定义，食品安全是“食物中有毒、有害物质对人体健康影响的公共卫生问题”。食品安全也是探讨在食品加工、存储、销售等过程中确保食品卫生及食用安全，降低疾病隐患，防范食物中毒的一个跨学科领域。专业研究人们的日常生活关系最密切的饮食问题，其作用不可低估。食品科学与工程研究食品工业生产中所用的加工方法、过程和装置，她是食品生产工艺和设备的设计基础，涉及化学、物理、农学、生物化学、微生物学、化学工程、生化工程、机械工程、人体营养与食品卫生学、环境治理与工程等各门学科。食品科学与工程的一个重要方面是引入和运用化工单元操作，并发展形成食品工程单元操作，从而促进食品工业向大规模、连续化和自动化的方向发展。食品科学与工程的发展同化学工程、生物工程紧密相关，它的发展方向是新包装手段和装备改善食品包装技术，提高食品保藏性能和货架寿命；完善蒸煮技术、无菌包装技术；研究合理的节能装置以降低冷冻食品的成本；食品工程单元操作的最优化、自动化及计算机的应用。食品科学与工程虽然是年轻的技术学科，但她在现代社会早已成为经济发展、文明程度提高的主要标志。未来的发展趋势是借鉴基因技术的发展成果，研制出营养更加丰富、味道更加鲜美、保质期更科学的食品。
[0004]因此快速有效的检测食品中不达标的添加剂以及有毒有害的物质是目前对于整个食品安全业的重要发展课题。
【发明内容】
[0005]本实用新型的目的是提供一种基于微电极阵列的快速检测食品组分的系统检测仪。
[0006]本实用新型解决其上述的技术问题所采用以下的技术方案:一种基于微电极阵列的快速检测食品组分的系统检测仪，其主要构造有:仪器主机、按键区、显示区、比对液囊、生物传感器芯片、槽芯片卡、芯片读取探头、分析器、芯片插入槽、刺破探针、比对电极、芯片顶盖膜、比对液渗透膜、滤液基膜、黄色膜、三色基膜、传感器基板、绿色膜、红色膜、测试液注入针头、芯片顶盖内槽膜、内槽口、注入器、测试液，所述的仪器主机内一处设有芯片插入槽，仪器主机一面上设有按键区、显示区；生物传感器芯片主要由比对液囊、槽芯片卡所组成，所述的槽芯片卡与芯片插入槽相匹配；芯片插入槽内侧上部设有比对电极，下部设有芯片读取探头，芯片读取探头底座固定于分析器上；仪器主机内一处还设有刺破探针，刺破探针位置对应于比对液囊上；
[0007]所述的比对液囊是由芯片顶盖膜、比对液渗透膜、滤液基膜、三色基膜、传感器基板复合而成；三色基膜复合有黄色膜、绿色膜、红色膜；
[0008]所述的芯片顶盖膜内层面设有内槽口，内槽口蜷缩有一层芯片顶盖内槽膜；
[0009]所述的测试液置放于注入器内，测试液通过测试液注入针头滴入芯片顶盖内槽膜内。
[0010]上述的生物传感器芯片为一次性可抛弃。
[0011]上述的黄色膜、绿色膜、红色膜为半透膜。
[0012]上述的仪器主机一处设有数据输出端口。
[0013]本实用新型的有益效果:能够快速检测出食品中的有效组分，该种组分可以是有毒有害物质，比如黄曲霉素；也可以是增补的有效成分，比如人参皂碱；同时解决了对食品添加剂、有毒有害物质检测操作复杂，且需要花费时间长的问题，提供了一种容易制备且测试操作简单方便、灵敏度高、特异性强、响应时间短、可定量检测食品添加剂、有毒有害物质含量的微流体混合器芯片，实现了对食品有益成分、有毒有害物质含量的直接检测。本实用新型在食品工业和环境保护领域均具有十分重要的意义。
【专利附图】
【附图说明】
[0014]图1为本实用新型一种基于微电极阵列的快速检测食品组分的系统检测仪主机结构示意图。
[0015]图2为本实用新型一种基于微电极阵列的快速检测食品组分的系统检测仪芯片插入槽与生物传感器芯片的结构示意图。
[0016]图3为本实用新型一种基于微电极阵列的快速检测食品组分的系统检测仪比对液囊各膜分离状态示意图。
[0017]图4为本实用新型一种基于微电极阵列的快速检测食品组分的系统检测仪比对液囊各膜合并状态示意图。
[0018]图5为本实用新型一种基于微电极阵列的快速检测食品组分的系统检测仪比对液囊被刺破状态滴入测试液的示意图。
[0019]图6是显示本实施例2的多浓度测定结果的图。
[0020]图中 1-仪器主，2-按键区，3-显示区，4-比对液囊，5-生物传感器芯片，6_槽芯片卡，7-芯片读取探头，8-分析器，9-芯片插入槽，10-刺破探针，11-比对电极，12-芯片顶盖膜，13-比对液渗透膜，14-滤液基膜，15-黄色膜，16-三色基膜，17-传感器基板，18-绿色膜，19-红色膜，20-测试液注入针头，21-芯片顶盖内槽膜，22-内槽口，23-注入器，24-测试液。【具体实施方式】
[0021]下面结合附图1-6对本实用新型的【具体实施方式】做一个详细的说明。
[0022]实施例:一种基于微电极阵列的快速检测食品组分的系统检测仪，其主要构造有:仪器主机1、按键区2、显示区3、比对液囊4、生物传感器芯片5、槽芯片卡6、芯片读取探头7、分析器8、芯片插入槽9、刺破探针10、比对电极11、芯片顶盖膜12、比对液渗透膜13、滤液基膜14、黄色膜15、三色基膜16、传感器基板17、绿色膜18、红色膜19、测试液注入针头20、芯片顶盖内槽膜21、内槽口 22、注入器23、测试液24，所述的仪器主机I内一处设有芯片插入槽9，仪器主机I 一面上设有按键区2、显示区3 ;生物传感器芯片5主要由比对液囊
4、槽芯片卡6所组成，所述的槽芯片卡6与芯片插入槽9相匹配；芯片插入槽9内侧上部设有比对电极11，下部设有芯片读取探头7，芯片读取探头7底座固定于分析器8上；仪器主机I内一处还设有刺破探针10，刺破探针10位置对应于比对液囊4上；
[0023]所述的比对液囊4是由芯片顶盖膜12、比对液渗透膜13、滤液基膜14、三色基膜16、传感器基板17复合而成；三色基膜16复合有黄色膜15、绿色膜18、红色膜19 ；
[0024]所述的芯片顶盖膜12内层面设有内槽口 22，内槽口 22蜷缩有一层芯片顶盖内槽膜21 ；
[0025]所述的测试液24置放于注入器23内，测试液24通过测试液注入针头20滴入芯片顶盖内槽膜21内。
[0026]所述的生物传感器芯片5为一次性可抛弃。
[0027]所述的黄色膜15、绿色膜18、红色膜19为半透膜。
[0028]所述的仪器主机I 一处设有数据输出端口。
[0029]下面针对测试液24的配置组分做一个描述的讲解:
[0030]通过在测定时可以确认被检查溶液量，降低误判断，可以实现正确性高而且已有的一步免疫阵列法具有的简易操作。所谓的一步免疚阵列法是使用可以润湿的多孔质材料，通过被检查溶液的添加而开始测定的免疫测定法，是利用了抗原抗体反应的测定体系，相对于通常的免疫测定法中，B/F分离等必要的洗净操作，一步免疫阵列法是通过被检查溶液浸透色语法担体的过程，实现B/F分离的测定体系。通常所有的试剂处于干燥状态，在测定时利用被检查溶液湿润。由于使用者的基本的测定操作只是添加被检查溶液的操作，所以称为一步免疫阵列法。作为标记物一般使用金胶体、胶乳，也使用磁性粒子、酶、金属胶体
坐寸ο
[0031]配置组分实施例1:
[0032]制造在峭化纤维素膜中含有抗hCG-p抗体固定化的线、以及抗hCG-a抗体和金胶体的复合物的宽带的免疫色语法展开层。利用空间形成材料使该免疫阵列法展开层，在被检查溶液添加部分形成间隙部，制造免疫阵列试片。试样含有抗体固定化部，与此相比被检查溶液更接触的一侧、含有抗hCG-a抗体和金胶体的复合物的标记试剂保持部。这些试样按如下进行制造。
[0033]a.免疫阵列法展开层的配制
[0034]首先准备以磷酸缓冲溶液稀释，调整好浓度的抗hcG-p抗体溶液，使用溶液流出装置将该抗体溶液涂敷在硝化纤维素膜上。这样可以在硝化纤维素膜上得到检测用的抗体固定化的线。将该硝化纤维素膜干燥后，浸在含有I %的脱脂乳的Tris-Hcl缓冲溶液中，缓慢地摇动30分钟。30分钟之后，将膜转移到Tris-HCI缓冲溶液槽中，缓慢振动10分钟，之后在另外的Tris-HCI缓冲溶液槽中再缓慢振动10分钟，洗净膜。进行2次如上的洗净操作之后，从洗净液中取出膜，在室温干燥。利用0.01%氯金酸、在回流中的100°C的溶液中加入柠檬酸溶液配制金胶体。金胶体再连续回流30分钟之后冷却，利用0.2M的碳酸钾溶液调整为pH9。该金胶体溶液中加入hCG-a抗体，进行数分钟的搅拌，之后只添加10%BsA (牛血清白蛋白)溶液PH9使其最终为I %量,进行搅拌,配成抗体金胶体复合物(标记抗体)溶液。其后利用20000G50分钟的离心分离，单独分离标记抗体，将其悬浊于洗净缓冲液(1%BSA磷酸缓冲液)中，之后进行离心分离，分离洗净标记抗体。
[0035]用洗净缓冲溶液悬浊该标记抗体，用过滤器进行过滤，配成最初的金胶体溶液量的10分之一，在4°C储藏.然后，将这样配制的标记抗体溶液放置在溶液流出装置上，涂敷在与抗hCG-p抗体固定化干燥膜上的抗体固定化位置分离的位置上，之后使膜干燥。这样在固定化膜上可以得到标记抗体保持部位。这样可以完成免疫阵列法反应层、即展开层。
[0036]b.免疫阵列法试片的制作:
[0037]在厚度为0.8mm的白色PET制成的传感器基板17上粘贴知上所述制成的疫阵列法展开层，以2.8mm的宽度切断。切断后，将免疫阵列法的各片从标记抗体保持部分到终端部分，卷起厚度为100 μ m的透明带。在没有卷起的透明带的始端部分的中央，拈贴厚度100 μ m的透明PET层叠制成的预先具有空气孔的空间形成材料，形成间隙部(宽2.0_、长6.0Omx高0.8mm)。这样制成免疫阵列法试片。
[0038]c.试液的配制
[0039]通过在人尿中添加已知浓度的hCG溶液，配制成各种已知浓度的hCG溶液。
[0040]d.测定
[0041 ] 将浓度配制好的含有hCG的尿15 μ I滴至传感器基板17上，在传感器基板17上形成液滴。将形成的液滴接触免疫色语法试件的间隙部，使其导入间隙部中。导入的液滴沿吸水层方向展开处理，使其进行抗原抗体反应，进行固定化部上的显色反应。这里使用反射型分光光度计测定在向该试件件中添加试样5分钟之后的显色状况，计算处理显色度。首先在免疫阵列试件上添加含有hcG浓度各为100、1000、10000U/1的hCG的尿，进行展开处理。然后，使用反射型分光光度计测定各hCG的尿对应的试件上的抗体固定化部的显色状况。利用反射型分光光度计测定520nm的波长的吸光度，带入预先做成的显示hCG浓度和吸光度的关系的检测线。
[0042]配置组分实施例2:
[0043]全血CRP定量用试片的制作制造在稍化纤维素膜中含有固定化抗CRP抗体A的试剂固定化部、以及保持抗CRP抗体B和金胶体的复合物的标记试剂的免疫阵列法试片。该免疫阵列法试片包括在比抗体被固定化的试剂固定化部更接近添加被检查溶液的展开开始点的部分的、含有抗CRP抗体B和金胶体的复合物的区域的标记试剂和检测物保持部。该免疫色语试片进行如下制造。
[0044]a.免疫阵列法试片的制备
[0045]准备以磷酸缓冲溶液稀释，调整好浓度的抗CRP抗体A溶液。使用溶液流出装置将该抗体溶液涂敷在硝化纤维素膜上。这样可以在硝化纤维素膜上得到试剂固定化部的抗体固定化的线。将该硝化纤维素膜干燥后，浸溃在含有1%的脱脂乳的Tris-HCI缓冲溶液中，缓慢地摇动30分钟。30分钟之后，将膜转移到Tris-Hcl缓冲溶液槽中，缓慢振动10分钟，之后在另外的Tris-HCI缓冲溶液槽中再缓慢振动10分钟，洗净膜。进行2次知上的洗净操作之后，从液槽中取出膜，在室温干燥。利用0.01%氯金酸、在回流中的100°C的溶液中加入柠檬酸溶液配制金胶体。再连续回流30分钟之后冷却，利用0.2M的碳酸钾溶液，在调整为PH9的所述金胶体溶液中加入抗CP抗体B进行数分钟的搅拌，之后只添加10%BSA(牛血清白蛋白)溶液PH9使其最终为I %量，进行搅拌，配成检测物质的抗体一金胶体复合物(标记抗体)。其后利用20000G50分钟的离心分离所述标记抗体溶液，分离洗净标记抗体，将其悬浊于洗净缓冲液(1%BSA磷酸缓冲液)中，之后进行离心分离，分离洗净分离标记抗体。用洗净缓冲溶液悬浊该标记抗体，用0.8微米的过滤器进行过滤，之后配成最初的金胶体溶液量的10分之一,在4°C储藏。将所述金胶体标记抗体溶液放置在溶液流出装置上,涂敷，呈从抗CRP抗体固定化A干燥膜上的固定化的线分开、由被检查溶液添加开始方向依次为标记抗体、固定化的线的位置关系，之后使膜进行真空冻结干燥。这样可以得到固定化膜上具有标记试剂的反应层担体。然后，将配制好的含有标记试剂的反应层担体粘贴在厚度为0.8mm的白色PET组成的传感器基板17上，以5.0mm的宽度切断。切断后，将各片从标记抗体保持部分到终端部分，卷起厚度为100微米的透明带。在没有、卷起的透明带的始端部分的中央，粘贴厚度100微米的透明PET层叠制成的预先具有空气孔的空间形成材料，形成间隙部(宽5.0mmx长12.0_、高0.8mm)?在空间形成材料上形成着预先防止检测物保持部的液漏的壁。而且，所述空间形成材料是如下制成的，在每单位面积上点着2μ I预先配成1.SM的氯化钾水溶液，之后利用液氮立即冷冻，进行冷冻干燥，由此制造具有氯化钾以干燥状态保持的收缩剂保持部的空间形成材料。这样制造免疫阵列法试片。[0046]b.试样的配制
[0047]将添加EDTA.ZK作为抗凝固剂的人血液配制成血细胞比容值为45%。通过在该血液中添加已知浓度的CRP溶液，配制成各种含有已知浓度CRP的血液。
[0048]c.试片上的显色程度的测定
[0049]使用所述配制好的全血，考虑实际的采血状况，使其填充20ml体积用的注射器，不用测定一定体积的含有CRP的全血，适量地添加到检测物保持部。添加之后，被检查溶液被吸入间隙部。再向吸水部方向展开处理，使其进行抗原抗体反应，进行抗体固定化部的显色反应。向该生物传感器上添加试样5分钟之后，利用反射吸光度测定仪测定其显色状况。
[0050]作为血桨浓度含有0.lmg/dl、l.0mg/dl、3.0mg/dl的全血由所述20ml注射器直接适量添加到生物传感器上，进行展开处理。各CRP浓度的血液对应的生物传感器上的试剂固定化部分的显色状况利用)测定。测定635nm的波长的吸光度，根据个CRP浓度作图。将该图示于图6。图6是显示本实施例2的多浓度测定结果的图。横轴显示使用市售的测定装置测定的CRP浓度。这里市售测定装置使用胶乳免疫凝集法的试剂。另外纵轴显示得到的吸光度。所谓检测线是指在相对CRP浓度上升吸光度上升的区域，通常预先利用已知浓度的被检查溶液进行计算，然后测定位置被检查溶液之后，从得到的吸光度可以计算该未知被检查溶液中的CRP浓度的计算式。另外，在本实施例2中的生物器件使用硝化纤维素以及玻璃纤维滤纸这样的由任意的多孔质性担体构成的阵列法材料组成的生物传感器。这样材料构成的生物传感器使用例如抗原抗体反应类的任意测定原理，具有分析检出某种特定物质，进行定性或定量的功能。在本实施例2中，使用在同一箱化纤维素膜上设有标记试剂和试剂固定化部的生物传感器，以在和硝化纤维素不同的材料，例如无纺布类的多孔质性担体上担持标记试剂的作为标记试剂，即使放在支撑体上也没有任何问题。构成标记试剂的标记物使用金胶体已有实例，也可以是着色物质、荧光物质、磷光物质、发光物质、氧化还原物质、酶、核酸、内质网，只要是在反应前后产生某些变化的物质都可以使用。
[0051]作为测定的被检查溶液例如有水或水溶液、尿、血液、血桨、血清、唾液等体液，固体以及粉体或使气体溶解的液体等，其用途为尿检查及妊振检查、水质检查、便检查、土壤分析、食品分析等.另外被检物质C反应性蛋白质(CRP)已有实例叙述，另外还有抗体、免疫球蛋白、激素、酶以及肤等蛋白质以及蛋白质衍生物以及细菌、病毒、真菌类、支原体、寄生虫以及这些产物及其成分等的感染性物质、治疗药以及乱用药等的药物以及肿瘤标记。具体的即使是绒毛膜促性腺激素(hcG)、黄体激素(LH)、甲状腺刺激激素、滤胞形成激素、甲状亲腺刺激激素、肾上腺皮质刺激激素、雌二醇、前列腺特异性抗原、乙型肝炎表面抗原、肌红蛋白、CRP、心肌肌钙蛋白、HbAlc /蛋白质等也没有问题。另外，也可以用在水质检查、土壤分析等环境分析、以及食品分析等方面。根据知前所述的形态，可以实现简便快速、高灵敏度高性能、高正确性的测定。产业上利用的可能性知上所述。
[0052]本实用新型涉及的生物传感器作为一种在免疫阵列法、即一步免疫阵列法等中使用的生物传感器是有用的，特别适合作为用于面向食品组分判定以及一般家庭等的操作简便化以及迅速化所要求的状况下测定的。
【权利要求】
1.一种基于微电极阵列的快速检测食品组分的系统检测仪，其主要构造有:仪器主机(I)、按键区(2)、显示区(3)、比对液囊(4)、生物传感器芯片(5)、槽芯片卡(6)、芯片读取探头(7)、分析器(8)、芯片插入槽(9)、刺破探针(10)、比对电极(11)、芯片顶盖膜(12)、比对液渗透膜(13)、滤液基膜(14)、黄色膜(15)、三色基膜(16)、传感器基板(17)、绿色膜(18)、红色膜(19)、测试液注入针头(20)、芯片顶盖内槽膜(21)、内槽口(22)、注入器(23)、测试液(24)，其特征在于:仪器主机(I)内一处设有芯片插入槽(9)，仪器主机(I) 一面上设有按键区(2)、显示区(3);生物传感器芯片(5)主要由比对液囊(4)、槽芯片卡(6)所组成，所述的槽芯片卡(6)与芯片插入槽(9)相匹配；芯片插入槽(9)内侧上部设有比对电极(11)，下部设有芯片读取探头(7)，芯片读取探头(7)底座固定于分析器(8)上；仪器主机Cl)内一处还设有刺破探针(10)，刺破探针(10)位置对应于比对液囊(4)上； 所述的比对液囊(4)是由芯片顶盖膜(12)、比对液渗透膜(13)、滤液基膜(14)、三色基膜(16)、传感器基板(17)复合而成；三色基膜(16)复合有黄色膜(15)、绿色膜(18)、红色膜(19)； 所述的芯片顶盖膜(12)内层面设有内槽口(22)，内槽口(22)蜷缩有一层芯片顶盖内槽膜(21)； 所述的测试液(24)置放于注入器(23 )内，测试液(24)通过测试液注入针头(20 )滴入芯片顶盖内槽膜(21)内。
2.根据权利要求1所述的一种基于微电极阵列的快速检测食品组分的系统检测仪，其特征在于所述的生物传感器芯片(5)为一次性可抛弃。
3.根据权利要求1所述的一种基于微电极阵列的快速检测食品组分的系统检测仪，其特征在于所述的黄色膜(15)、绿色膜(18)、红色膜(19)为半透膜。
4.根据权利要求1所述的一种基于微电极阵列的快速检测食品组分的系统检测仪，其特征在于所述的仪器主机(I) 一处设有数据输出端口。
【文档编号】G01N33/02GK203422367SQ201320577354
【公开日】2014年2月5日 申请日期:2013年9月17日 优先权日:2013年9月17日
【发明者】徐云鹏, 燕春晖 申请人:徐云鹏