一種全自動、高通量農藥殘留檢測的微流控芯片系統及方法技術方案

本發明專利技術提供一種用于農藥殘留現場檢測的基于酶抑制反應全自動、高通量農藥殘留檢測的微流控芯片系統及方法，主要由一個便攜式的分析檢測儀器，以及一次性使用的微流控芯片組成。所述的微流控芯片塑料高分子材質通過現有的微加工技術制造而成，由中心卡槽，萃取室，樣品室，反應室，檢測室，微槽，微孔和質控條形碼構成。內部固定有農殘檢測所需的試劑(包括提取液、酶、顯色劑等)，能夠實現自動定量進樣、流體分配以及生化反應和分子識別等功能。所述便攜式分析儀器中整合流體操控模塊、光電檢測模塊、數據分析處理模塊、信息存儲及通訊模塊，能夠實現對微流控芯片中生化反應的操控與待測指標-農藥殘留的快速分析與檢測。本發明專利技術提供的微流控芯片系統及方法，特別適合于水果、蔬菜、土壤、水質等樣本中農藥殘留的全自動、高通量檢測和篩查。

【技術實現步驟摘要】
【專利摘要】本專利技術提供一種用于農藥殘留現場檢測的基于酶抑制反應全自動、高通量農藥殘留檢測的微流控芯片系統及方法，主要由一個便攜式的分析檢測儀器，以及一次性使用的微流控芯片組成。所述的微流控芯片塑料高分子材質通過現有的微加工技術制造而成，由中心卡槽，萃取室，樣品室，反應室，檢測室，微槽，微孔和質控條形碼構成。內部固定有農殘檢測所需的試劑(包括提取液、酶、顯色劑等)，能夠實現自動定量進樣、流體分配以及生化反應和分子識別等功能。所述便攜式分析儀器中整合流體操控模塊、光電檢測模塊、數據分析處理模塊、信息存儲及通訊模塊，能夠實現對微流控芯片中生化反應的操控與待測指標-農藥殘留的快速分析與檢測。本專利技術提供的微流控芯片系統及方法，特別適合于水果、蔬菜、土壤、水質等樣本中農藥殘留的全自動、高通量檢測和篩查。【專利說明】
本專利技術涉及微流控芯片分析領域，特別涉及一種基于酶抑制反應全自動、高通量農藥殘留檢測的微流控芯片系統及方法。
技術介紹
酶抑制反應及分析方法在重金屬離子、有機磷和氨基甲酸酯類農藥等有毒有害物質的檢測領域具有極其深入的研宄和極其廣泛的應用。例如，目前，基于酶抑制法原理的農藥殘留快速檢測方法和儀器(主要包括農殘速測儀和農殘速測卡)已被列入國家標準和行業標準(GB/T5009.199-2003)，并廣泛應用于蔬菜、水果、茶葉等生產基地、農貿市場、超市及監督部門，成為我國農藥殘留快速檢測的主流技術，是當今和今后一段時期內農產品農藥殘留快速檢測的首選方法之一。 然而，現有的農藥殘留快速檢測產品往往是基于傳統的生化分析實驗室檢測方法實現酶抑制反應分析檢測。例如，現有的農殘速測儀主要依靠移液器、燒杯、比色皿等大量的附件及分析器皿完成酶抑制分析，操作步驟包括溶液配制(包括提取液、酶、顯色劑、底物)、酶抑制反應、顯色反應過程繁瑣，全部依靠人工完成，耗時長，并且操作人員需要具備一定的專業知識，只能在實驗室內進行，難以實現現場快速檢測；為了實現現場快速檢測，人們還開發了基于酶抑制反應原理的農殘速測卡，這種方法雖然簡便易行，然而這種方法存在反應均一性差、分析準確率低等缺點，這是由于該方法依靠在膜、試紙等多孔固體介質表面固定酶，繼而將溶液樣本滴加于試紙表面完成酶抑制反應過程，屬于一種“干化學法”的酶抑制反應分析，受到試劑固定不均一、溶液蒸發等因素影響較大。 微流控芯片指的是一種在一塊幾平方厘米的芯片上構建的生物或化學實驗室。它把生物和化學領域中所涉及的反應、分離、培養、分選、檢測等基本操作單元分別做成微/納米量級的構件，集成到一塊很小的芯片上，由微通道形成網絡，以可控流體貫穿整個系統，用以實現常規生物或化學實驗室的各種功能。由于微流控芯片技術具有進樣量小、集成度高、易實現自動化控制和高通量分析的特點，使得在微流控芯片上進行生化反應操作較常規的分析樣品前處理更方便、快速、成本低廉。而且，高特異性的生化反應與微流控芯片強大的分離、檢測能力相結合將顯示出更為顯著的優勢。 因此，如果能夠在微流控芯片技術平臺上，開發一種用于酶抑制反應的全自動、高通量農藥殘留檢測的平臺及分析方法，不僅將使樣品處理時間大幅縮短、試劑和儀器成本大幅降低、檢測分辨率和靈敏度顯著提高，而且基于溶液反應的酶抑制反應對比農殘速測卡技術將極大地提高反應均一性和可控性。特別是將便攜型檢測儀器進一步與微流控芯片整合，將大大縮小檢測系統的體積，使基于酶抑制反應的現場、簡便、快速、準確檢測成為可會K。
技術實現思路
本專利技術的目的在于針對目前農藥特別是有機磷和氨基甲酸酯類農藥殘留現場快速檢測技術的上述問題，提供一種全自動、高通量農藥殘留檢測的平臺及分析方法，具體方案是基于微流控芯片技術，集成前處理、進樣、生化反應和分析檢測，基于溶液酶抑制反應、生化顯色反應和吸光度檢測原理，實現農藥殘留的全自動、高通量、快速、準確檢測。 為實現上述目的，本專利技術提供，主要由一個便攜式的分析檢測儀器，以及一次性使用的微流控芯片組成。 本專利技術提供的全自動、高通量農藥殘留檢測的微流控芯片系統，所述便攜式分析儀器中整合流體操控模塊、光電檢測模塊、數據分析處理模塊、信息存儲及通訊模塊，能夠實現對微流控芯片中生化反應的操控與待測指標一農藥殘留的快速分析與檢測。 本專利技術提供的全自動、高通量農藥殘留檢測的微流控芯片系統，所述的流體控制模塊由離心機旋轉產生的離心力構成，微流控芯片內部的樣本溶液在離心力的控制下，沿導管進入各個反應池相應的反應； 本專利技術提供的全自動、高通量農藥殘留檢測的微流控芯片系統，所述的溫度控制模塊由加熱板和溫度傳感器構成用于控制微流控芯片的整體溫度，溫度控制范圍為10?60°C，控溫精度為±0.1?±2°C ； 本專利技術提供的全自動、高通量農藥殘留檢測的微流控芯片系統，所述的檢測模塊由光源和光電傳感器構成，用于對生化反應結果進行吸光度測定；所述的光源優先使用微型單色LED冷光源，波長范圍為340?800nm，所述的光電傳感器可以是光電二極管、光電三極管、CMOS或CCD等； 本專利技術提供的全自動、高通量農藥殘留檢測的微流控芯片系統，所述的數據處理和控制模塊由單片機、顯示屏或打印機、藍牙或無線通訊器件組成，用于對上述模塊進行程序化控制及數據采集、分析、顯示和傳輸處理。 本專利技術提供的全自動、高通量農藥殘留檢測的微流控芯片系統，所述微流控芯片為塑料高分子材質通過現有的微加工技術制造而成，內部固定有農殘檢測所需的試劑(包括提取液、酶、顯色劑等)，能夠實現自動定量進樣、流體分配以及生化反應和分子識別等功會K。 本專利技術提供的全自動、高通量農藥殘留檢測的微流控芯片系統，所述的微流控芯片由中心卡槽，萃取室(提取液池)，樣品室，反應室，檢測室，微槽，微孔和質控條形碼構成。 本專利技術提供的全自動、高通量農藥殘留檢測的微流控芯片系統，所述的微流控芯片內部預先存儲有用于農藥殘留檢測的生化試劑，包括萃取劑(農藥提取液)、酶、底物和顯色劑等；所述生化試劑可以是液體試劑，也可以是粉末狀、薄膜狀或塊狀的固體試劑；所述的存儲方式可以是液囊封裝，也可以是表面修飾、凝膠包埋、塊體封裝等。 本專利技術提供的全自動、高通量農藥殘留檢測的微流控芯片分析方法，在農殘檢測操作時首先掃描芯片質控條形碼，待測樣品放入芯片樣品室，關閉樣品室密封蓋，釋放芯片內部預先存儲的生化試劑，將芯片放入檢測儀器并開啟儀器，5-10分鐘內在芯片各微腔室內完成樣品前處理、生化反應、檢測等，并將精確的檢測結果以屏幕顯示或打印的方式呈現出來，獲得農藥殘留的含量。 本專利技術提供的全自動、高通量農藥殘留檢測的微流控芯片分析方法，所述的前處理是在芯片內部完成樣本和農藥提取液在萃取池中的萃取反應。 本專利技術提供的全自動、高通量農藥殘留檢測的微流控芯片分析方法，所述的生化反應包括溶液相的酶抑制反應和顯色反應，所述的檢測是通過溶液吸光度連續測定法而實現。 本專利技術的優點在于:1)在微流控芯片內部固定酶試劑及生化試劑，包括萃取劑、酶、底物和顯色劑等，無需使用其余的附件以及避免大量繁瑣的溶液配制工作；2)便攜式分析儀器中整合流體操控模塊、光電檢測模塊、數據分析處理模塊、信息存儲及通訊模塊，能夠實現對微流控芯片中生化反應的操控與本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種全自動、高通量農藥殘留檢測的微流控芯片系統及方法，其特征在于該系統主要由一個便攜式的分析檢測儀器，以及一次性使用的微流控芯片組成。其中，微流控芯片為塑料高分子材質通過現有的微加工技術制造而成，內部固定有農藥殘留檢測所需的試劑(包括提取液、酶、顯色劑等)，能夠實現自動定量進樣、流體分配以及生化反應和分子識別等功能；便攜式分析儀器中整合流體操控模塊、光電檢測模塊、數據分析處理模塊、信息存儲及通訊模塊，能夠實現對微流控芯片中生化反應的操控與待測農藥殘留指標的快速檢測。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：葉嘉明，呂志榮，王曉東，黃昱俊，周海夢，
申請(專利權)人：杭州霆科生物科技有限公司，
類型：發明
國別省市：浙江;33