用于化学发光检测的微流控芯片成像仪器和系统的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种用于化学发光检测的微流控芯片成像仪器和系统，该仪器包括仪器框架及安装在所述仪器框架上的光路固定模块、芯片支持结构、反光镜和光学透镜组及检测模块，所述光路固定模块用于固定光学透镜组的位置及光路的调整和固定，所述芯片支持结构用于支持及移动芯片以调整芯片位置，所述反光镜和光学透镜组用于将芯片上的化学发光信号收集并聚焦到所述检测模块；所述检测模块用于接收化学发光信号并转变为模拟电信号，再将模拟电信号转变为数字电信号。该仪器连接计算机构成系统。该仪器可以对微流控芯片上的化学发光信号进行有效收集和分析，该仪器体积小，是一种新型的便携式微流控芯片分析仪。
【专利说明】用于化学发光检测的微流控芯片成像仪器和系统
【技术领域】
[0001]本发明涉及微流控芯片分析系统【技术领域】，具体涉及一种用于化学发光检测的微流控芯片成像仪器和系统。
【背景技术】
[0002]微流控分析方法是近些年新发展起来的一项技术，该方法以分析化学为主，结合生物化学、分子生物学、物理化学和免疫学等相关学科的成果，在微米级结构中操控纳升至皮升体积流体，对待测物质进行分析检测，具有体积小、比表面积大、反应时间短、分析速度快、试剂和样品用量少及多样品多指标同时检测等优点。对临床疾病研究中有关疾病标志物的发现及疾病早期诊断具有重要实用价值。常规的诊断分析方法需要比较长的分析时间，液体处理过程也比较麻烦，通量比较小(每次只能检测一个或者几个样品)，而且需要比较多的抗体试剂。而微流控分析芯片则可以有效地克服这些缺点。例如，在分析样本量非常少的样品时，微流控技术表现出极强的优势，通常需要样品量为几毫升的实验在采用微流控技术后，仅需要几微升的样品量，大大节省了样本和试剂的消耗量。在临床免疫检测领域，微流控分析技术与免疫分析的结合，还可以在一定程度上克服传统免疫分析的其它缺点，因此，近几年来已引起临床检验医学的广泛关注。微流控技术应用于免疫检测会极大地促进免疫检测技术的提高，具有广泛的应用前景和重要的应用价值。
[0003]但是，目前微流控免疫分析方法中，微流控芯片体积虽然很小，但与微流控芯片配套的检测仪器体积一般很大，不便于微流控检测方法的广泛应用和推广。而且不能完全体现微流控在简便快速检测这一方面的优势。主要是因为还没有专门的用于微流控芯片检测的仪器，因此，有必要开发一种小型的微流控芯片分析仪器，实现信号采集和分析处理的有机整合，使微流控技术微型化，简便化。
[0004]化学发光是产生于化学反应过程中的一种光辐射，化学发光分析法是借助化学发光现象而建立起来的一种分析方法，此方法不需要光源和色散装置，没有光学分析方法中常见的散射光和杂散光的干扰，大大提高了信噪比，因而具有特异性好、线性范围宽的优点，近年来己被广泛应用于生命科学、临床医学、环境检测等各个领域。在医院的免疫检测中，微孔板化学发光方法已经成为主要检测方法，在临床诊断工作中发挥着巨大的作用。将微流控芯片技术与化学发光检测方法结合后能够有效地降低微流控芯片对检测装置的要求，减小检测装置的体积，便于微流控芯片技术的推广应用。因此，本领域需要能够将微流控芯片技术与化学发光检测方法结合的专门用于微流控芯片检测的小型仪器。
【发明内容】
[0005]本发明提供一种用于化学发光检测的微流控芯片成像仪器和系统，可以对微流控芯片上的化学发光信号进行有效收集和分析，该仪器体积小，是一种新型的便携式微流控芯片分析仪。
[0006]本发明提供以下技术方案:[0007]—种用于化学发光检测的微流控芯片成像仪器，包括仪器框架及安装在所述仪器框架上的光路固定模块、芯片支持结构、反光镜和光学透镜组及检测模块，所述光路固定模块用于固定光学透镜组的位置及光路的调整和固定，所述芯片支持结构用于支持及移动芯片以调整芯片位置，所述反光镜和光学透镜组用于将芯片上的化学发光信号收集并聚焦到所述检测模块；所述检测模块用于接收化学发光信号并转变为模拟电信号，再将模拟电信号转变为数字电信号。
[0008]优选地，所述芯片支持结构为芯片托盘，更优选推拉式芯片托盘。
[0009]优选地，所述检测模块为CXD相机。
[0010]优选地，所述CXD相机水平设置。
[0011]优选地，所述仪器框架为光密闭结构。
[0012]优选地，所述成像仪器还包括开关电源。
[0013]优选地，所述检测模块连接计算机，所述计算机接收并处理来自所述检测模块的
数字电信号。
[0014]优选地，所述成像仪器整体呈长方体形。
[0015]优选地，所述长方体形的成像仪器三个相邻边的长度分别是12-18cm、12-18cm和35_45cm,优选 15cm、15cm 和 40cm。
[0016]一种用于化学发光检测的微流控芯片成像系统，包括如上所述的用于化学发光检测的微流控芯片成像仪器及与其连接的计算机。
[0017]本发明的有益效果为:本发明的用于化学发光检测的微流控芯片成像仪器，包括仪器框架及安装在所述仪器框架上的光路固定模块、芯片支持结构、反光镜和光学透镜组及检测模块，所述光路固定模块用于固定光学透镜组的位置及光路的调整和固定，所述芯片支持结构用于支持及移动芯片以调整芯片位置，所述反光镜和光学透镜组用于将芯片上的化学发光信号收集并聚焦到所述检测模块；所述检测模块用于接收化学发光信号并转变为模拟电信号，再将模拟电信号转变为数字电信号。上述结构的成像仪器可以对微流控芯片上的化学发光信号进行有效收集和分析。由于是专用于微流控芯片化学发光信号的成像仪器，除上述主要部件以外没有其它不相关部件；并且由于观察面积相对较小，不需要调焦，光程较小；反光镜改变光路方向使得检测模块(CCD相机)可以水平设置，降低了仪器的整体高度，因此该仪器体积小，是一种新型的便携式微流控芯片分析仪。
【专利附图】
【附图说明】
[0018]图1为本发明的用于化学发光检测的微流控芯片成像系统的结构示意图，其中，I表不仪器框架，2表光路固定模块,3表不芯片托盘,4表反光镜,5表光学透镜组,6表示CCD相机，7表示开关电源，8表示计算机。
[0019]图2为本发明的用于化学发光检测的微流控芯片成像仪器中化学发光信号光路不意图，其中，I表不仪器框架，2表不光路固定模块,3表不芯片托盘,4表不反光镜,5表不光学透镜组，6表不(XD相机,7表不开关电源,9表不微流控芯片。
[0020]图3为本发明的用于化学发光检测的微流控芯片成像系统读取的微流控免疫检测结果照片，其中白色方块表示化学发光信号，白色方块越亮表示化学发光信号越强。【具体实施方式】
[0021]下面将结合实施例对本发明的实施方案进行详细描述。本领域技术人员将会理解，以下实施例仅为本发明的优选实施例，以便于更好地理解本发明，因而不应视为限定本发明的范围。对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换或改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
[0022]请参考图1和图2，用于化学发光检测的微流控芯片成像系统包括成像仪器和计算机8。其中该仪器主要由仪器框架1、光路固定模块2、芯片托盘3、反光镜4及光学透镜组5、CCD (Charge-coupled Device,电荷稱合元件)相机6和开关电源7。其中，仪器框架I用于仪器各个组件位置的固定；光路固定模块2用于固定光学透镜组5的位置以及光路的调整和固定；芯片托盘3用于移动芯片，以及调整芯片位置，使芯片的化学发光信号区域置于检测系统的观测区域的正下方；反光镜4及光学透镜组5用于将芯片上的化学发光信号收集、CCD相机6 ；CCD相机6将得到的光学信号转变为模拟电信号，再将模拟电信号转变为数字电信号传输给计算机8。该系统实现了检测系统的集成，该系统满足对微流控芯片9进行化学发光信号检测的要求，体积小，是一种新型的便携式微流控芯片分析仪，在微流控分析领域有着重要的应用潜力。
[0023]所述芯片托盘3可以用芯片支持板等其它芯片支持结构替代，但是本发明优选芯片托盘3，并且特别优选推拉式芯片托盘，这种推拉式芯片托盘使得芯片的取放都非常便捷，只需将芯片托盘拉出将芯片放置其上，然后将其推入即可。所述CXD相机6可以用其它检测模块代替，只要该检测模块能够接收化学发光信号并转变为模拟电信号再将模拟电信号转变为数字电信号，本发明优选CCD相机，也可以称为CCD图像传感器，是一种半导体器件，能够把光学影像转化为数字信号，完成微流控芯片上化学发光信号的成像并传输给计算机。本发明的CCD相机6体积小，并水平设置，因此降低了仪器的整体高度。化学发光信号的采集需要避光环境，以排除环境中光的干扰，因此仪器框架为光密闭结构。本发明的成像仪器整体呈长方体形，三个相邻边的长度分别可以是12-18cm、12-18cm和35_45cm，比如宽度可以是12cm、13cm、14cm、15cm、16cm、17cm或18cm,优选15cm ;高度可以是12cm、13cm、14cm、15cm、16cm、17cm 或 18cm,优选 15cm ；长度可以是 35cm、37cm、39cm、41cm、43cm或45cm,优选40cm。可以看出，该成像仪器非常小巧,便于使用及携带。
[0024]本发明的微流控芯片成像系统的工作原理和过程是:将芯片托盘3拉出，将微流控芯片9置于托盘上，推入芯片托盘3，避免外界光线影响；微流控芯片9的化学发光信号由反光镜4反射后通过光学透镜组5进行收集；(XD相机6将照射到(XD芯片表面的光学信号转变为电学信号，进而传输给计算机8进行数据处理和分析。
[0025]经过测试，该微流控芯片成像仪器具有较高的分辨率和灵敏度，能够满足在微流控芯片上进行化学发光方法检测的需要；仪器的结构简单紧凑，体积小，便于携带和使用。微流控化学发光检测系统有以下特点:芯片托盘采用推拉设计，避光性好，芯片放入和取出方便，同时能够精确确定芯片的空间位置，便于检测；使用反光镜，是光路发生直角转变，可以使CCD相机水平放置，最大程度上利用空间；系统设计简单，加工制造成本低廉；实现了检测系统的集成化，体积较小，便于进行现场检测。
[0026]使用该微流控芯片成像系统检测微流控芯片的化学发光信号。具体地，在微流控芯片的1、2、3、4和5方向上分别预先固定促甲状腺激素(TSH)、催乳素(PRL)、促黄体生成素(LH)、生长激素(GH)和卵泡刺激素(FSH)的包被抗体；在々、8、(:、0和E五个微流控管道内依次通入封闭液(小牛血清白蛋白等)、激素(上述5种激素)、清洗液(磷酸盐缓冲液等)、混合激素检测抗体(上述5种激素的抗体混合液)、清洗液和化学发光液(过氧化氢和鲁米诺等)，其中A、B、C、D和E五个微流控管道内分别通入的激素是TSH、PRL、LH、GH和FSH。读取的照片(图3)显示:上述5种激素均能通过其特异性包被抗体捕获，并被检测抗体检测到，图中白色方块表示化学发光信号，白色方块越亮表示化学发光信号越强。
[0027] 申请人:声明，本发明通过上述实施例来说明本发明的详细特征以及详细方法，但本发明并不局限于上述详细特征以及详细方法，即不意味着本发明必须依赖上述详细特征以及详细方法才能实施。所属【技术领域】的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明选用组分的等效替换及辅助成分的添加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。
【权利要求】
1.一种用于化学发光检测的微流控芯片成像仪器，其特征在于，包括仪器框架及安装在所述仪器框架上的光路固定模块、芯片支持结构、反光镜和光学透镜组及检测模块，所述光路固定模块用于固定光学透镜组的位置及光路的调整和固定，所述芯片支持结构用于支持及移动芯片以调整芯片位置，所述反光镜和光学透镜组用于将芯片上的化学发光信号收集并聚焦到所述检测模块；所述检测模块用于接收化学发光信号并转变为模拟电信号，再将模拟电信号转变为数字电信号。
2.根据权利要求1所述的用于化学发光检测的微流控芯片成像仪器，其特征在于，所述芯片支持结构为芯片托盘，优选推拉式芯片托盘。
3.根据权利要求1或2所述的用于化学发光检测的微流控芯片成像仪器，其特征在于，所述检测模块为CCD相机。
4.根据权利要求3所述的用于化学发光检测的微流控芯片成像仪器，其特征在于，所述(XD相机水平设置。
5.根据权利要求1-4任一项所述的用于化学发光检测的微流控芯片成像仪器，其特征在于，所述仪器框架为光密闭结构。
6.根据权利要求1-5任一项所述的用于化学发光检测的微流控芯片成像仪器，其特征在于，还包括开关电源。
7.根据权利要求1-6任一项所述的用于化学发光检测的微流控芯片成像仪器，其特征在于，所述检测模块连接计算机，所述计算机接收并处理来自所述检测模块的数字电信号。
8.根据权利要求1-7任一项所述的用于化学发光检测的微流控芯片成像仪器，其特征在于，整体呈长方体形。
9.根据权利要求8所述的用于化学发光检测的微流控芯片成像仪器，其特征在于，所述长方体形三个相邻边的长度分别是12_18cm、12_18cm和35_45cm,优选15cm、15cm和40cmo
10.一种用于化学发光检测的微流控芯片成像系统，包括如权利要求1-9任一项所述的用于化学发光检测的微流控芯片成像仪器及与其连接的计算机。
【文档编号】G01N21/76GK103674934SQ201310503116
【公开日】2014年3月26日 申请日期:2013年10月23日 优先权日:2013年10月23日
【发明者】蒋兴宇, 沈海滢, 张伟 申请人:国家纳米科学中心