专利名称：一种高灵敏度的旋转扫描式多通道化学发光检测仪的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种微流控检测技术。
背景技术：
微流控芯片(Microfluidics， Lab-on-a-chip)是一个跨学科的新领域， 指的是把生化领域中所涉及的样品制备、反应、分离、检测等基本操作单 元集成或基本集成到一块几平方厘米(甚至更小)的芯片上，由微通道形成网 络，以可控流体贯穿整个系统，用以取代常规生物或化学实验室的各种功 能的一种技术。它是微纳米技术的重要组成部分，也是系统生物学研究的 主要技术平台之一。
芯片实验室技术所涉及到的微通道的宽度一般介于几十至几百微米， 如此小的尺寸不仅保证了微流控芯片实验室技术极小的试剂消耗量( 1(T9 升)，还使在小面积芯片上集成高密度流路成为可能。微消耗对结构生物学、 组合化学、药物筛选等诸多学科意义重大，而高集成化流路则可将整个样 品处理流程微縮到一块芯片上，实现理想化的"原始样品入，结果报告出"， 这种傻瓜型样品处理的直接好处是样品处理时间的大幅縮短，检测分辨率/ 灵敏度的显著提高和成本的大幅降低，更为深远的意义则在于，它极有可 能使疾病诊断设备小型化，家庭化，从而大幅提高人类的健康水平，改善 生活质量。
微流控芯片的检测装置是微流控芯片的结果输出单元，其发展必须与 微流控芯片的集成相适应。当前微流控芯片已经从最初的单通道发展到规模集成的多通道芯片，据文献报道激光诱导荧光检测仪能检测高达384通 道的微流控芯片。但是激光诱导荧光检测通常需要复杂的光路，造成仪器 价格昂贵，体积庞大。现有的其他类型的检测器尚不能与微流控芯片的高 集成相匹配。
化学发光也是微流控中主要的检测方式之一，其光路简单，体积小， 灵敏度高，在微流控芯片中目前主要应用于重金属离子的检测和免疫检测。 但是化学发光检测存在如下问题，虽然光子检测技术发展很快，已经达到 单光子检测水平，但是现有的微流控化学发光检测系统大多是基于光电倍 增管(PMT)检测系统，而没有采用灵敏度更高的光子计数器检测，导致 了微流控芯片化学发光检测的灵敏度与激光诱导荧光相比有很大差距。另 外，多通道检测也未见报道，虽然CCD能够进行图像的采集，但是其灵敏 度还需要进一步提高，才能满足微流控芯片多通道化学发光检测的需求。
发明内容
本发明提供了一种高灵敏度的旋转扫描式化学发光检测仪，其能用于 微流控芯片的多通道道化学发光检测。
本发明提供一种高灵敏度的旋转扫描式多通道化学发光检测仪，该检 测仪由芯片平台l、光路系统2、信号收集系统3、信号检测系统4组成， 信号收集系统3 —端与光路系统2与以光路相联，另一端与信号检测系统4 以电连接方式相连；其中光路系统2包括中心旋转平台2-1和光路元件 2-2，光路元件2-2置于中心旋转平台2-1上，使得光路沿中心旋转平台的 中心旋转轴传递至信号收集系统3。中心旋转平台2-l旋转一周后检测到芯 片的全部通道。本发明提供的高灵敏度的旋转扫描式多通道化学发光检测仪，其光路
元件2-2由物镜2-2-1和棱镜组2-2-2构成；其信号收集系统3由聚焦透镜 3-1和针孔3-2组成，且针孔3-2位于针孔3-2位于聚焦透镜3-1的光轴线 上，信号检测系统4一侧的焦距处，使得经聚焦透镜3-l会聚后的信号被针 孔3-2过滤并传递至信号检测系统4中。
本发明提供的高灵敏度的旋转扫描式多通道化学发光检测仪，其信号 检测系统4由光子计数器型光电倍增管、脉冲放大电路、计数器电路、单 片机数据采集系统组成；光子计数器型光电倍增管、脉冲放大电路、计数 器电路、单片机数据采集系统以电子信号相继传递相连。
本发明提供的高灵敏度的旋转扫描式多通道化学发光检测仪，中心旋 转平台2-l的中心旋转轴与芯片平台1的中心重^"。
本发明提供的高灵敏度的旋转扫描式多通道化学发光检测仪，其芯片 平台l、光路系统2、信号收集系统3、信号检测系统4均处于不透光的机 箱中，且机箱内部进行发黑处理。
本发明提供的高灵敏度的旋转扫描式多通道化学发光检测仪，芯片平 台1在电控平移台的带动下沿Z轴移动，所述的Z轴与芯片平台1所在平 面垂直。
本发明提供的高灵敏度的旋转扫描式多通道化学发光检测仪，其中心 旋转平台2在步进电机6带动下旋转。
与常规化学发光检测器相比，本发明具有如下独特优点
1、 检测灵敏度高，其采用的光子计数器检测灵敏度能达到单光子水平。
2、 能进行微流控芯片多通道化学发光检测，与微流控芯片通量化的发展趋势相适应。
3、整个仪器构架简单，成本低，适合进行多通道化学发光免疫检测等。
图1是高灵敏度扫描式多通道化学发光检测仪系统构架图。其中1是芯片 平台；2是光路系统，其中2-l中心旋转平台，2-2光路元件，2-2-1物镜， 2-2-2棱镜组；3是信号收集系统，包括3-l聚焦透镜，3-2针 U 4是信号 检测系统，其中4-l光子计数器型光电倍增管；5中心旋转平台的中心轴； 6为步进电机，其中6-1为传动带。
图2是采用化学发光检测仪测定50ng/mL的五通道皮质醇重现性谱图(谱图 经200点滤波)。
图3是采用化学发光检测仪测定不同浓度皮质醇的谱图(谱图经200点滤 波)。
具体实施例方式
该检测仪由芯片平台l、光路系统2、信号收集系统3、信号检测系统4 组成，芯片平台l、光路系统2、信号收集系统3、信号检测系统4均处于 不透光的机箱中，且机箱内部进行发黑处理。其中芯片平台1安装有如 图1所示18通道芯片，灌入己经反应的化学发光物质，整个芯片通道宽度 为200nm，高度为25nm，芯片共用缓冲废液池；芯片平台1在电控平移台 (图l中未画出)的带动下沿Z轴移动，所述的Z轴与芯片平台所在平面 垂直；光路系统2包括中心旋转平台2-l和光路元件2-2，中心旋转平台与 步进电机6相连且在传动带6-1带动下绕其自身中心轴5旋转，转速2周 /s 10周/s;光路元件2-2包括2个棱镜和一个物镜，其中2个棱镜的下表面与中心旋转平台2-l的下表面平齐，物镜2-2-1与棱镜组光路相连，使得 物镜接收的信号进入第一个棱镜后，经其斜边折射后进入第二个棱镜，再 经第二个棱镜折射后经中心旋转平台2-1的中心轴射出，物镜2-2-1放大倍 数为4 40倍；信号收集系统3由聚焦透镜和针孔组成，聚焦透镜的主光轴 与中心旋转平台的中心轴重合，针孔3-2位于聚焦透镜3-l的光轴线上，信 号检测系统4 一侧的焦距处，直径为100 5000微米，使得经聚焦透镜3-1 会聚后的信号被针孔3-2过滤并传递至信号检测系统4中；信号检测系统4 由光子计数器型光电倍增管、脉冲放大电路、计数器电路、单片机数据采 集系统组成；光子计数器型光电倍增管、脉冲放大电路、计数器电路、单 片机数据采集系统以电子信号相继传递相连。
检测时沿Z轴调节芯片平台并在X-Y平面调节芯片、针孔的位置，使 得光子计数器型PMT接受到的信号达到最强后固定针孔。
采用此化学发光检测仪测定50ng/mL的五通道皮质醇重现性谱图(谱图 经200点滤波)如图2所示。
采用此化学发光检测仪测定不同浓度皮质醇的谱图(谱图经200点滤 波)如图3所示。
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权利要求
1、一种高灵敏度的旋转扫描式多通道化学发光检测仪，该检测仪由芯片平台(1)、光路系统(2)、信号收集系统(3)、信号检测系统(4)组成，其特征在于信号收集系统(3)一端与光路系统(2)与以光路相联，另一端与信号检测系统(4)以电连接方式相连；其中光路系统(2)包括中心旋转平台(2-1)和光路元件(2-2)，光路元件(2-2)置于中心旋转平台(2-1)上，使得光路沿中心旋转平台(2-1)的中心旋转轴传递至信号收集系统(3)。
2、 按照权利要求1所述的高灵敏度的旋转扫描式多通道化学发光检测 仪，其特征在于所述的光路元件(2-2)由物镜(2-2-1)和棱镜组(2-2-2) 构成，物镜和棱镜组以光路顺次相连。
3、 按照权利要求1所述的高灵敏度的旋转扫描式多通道化学发光检测 仪，其特征在于所述的信号收集系统(3)由聚焦透镜(3-1)和针孔(3-2) 组成，且针孔(3-2)位于聚焦透镜(3-1)的光轴线上，信号检测系统(4)
4、 按照权利要求2所述的高灵敏度的旋转扫描式多通道化学发光检测 仪，其特征在于所述的信号收集系统(3)由聚焦透镜(3-1)和针孔(3-2) 组成，且针孔(3-2)位于聚焦透镜(3-1)的光轴线上，信号检测系统(4) 一侧的焦距处。
5、 按照权利要求1~4之一所述的高灵敏度的旋转扫描式多通道化学发 光检测仪，其特征在于所述的信号检测系统(4)由光子计数器型光电倍 增管、脉冲放大电路、计数器电路、单片机数据采集系统组成，光子计数器型光电倍增管、脉冲放大电路、计数器电路、单片机数据采集系统以电 子信号相继传递相连。
6、 按照权利要求1-4之一所述的高灵敏度的旋转扫描式多通道化学发 光检测仪，其特征在于中心旋转平台(2-1)的中心旋转轴与芯片平台(1)的中心重合。
7、 按照权利要求5所述的高灵敏度的旋转扫描式多通道化学发光检测仪，其特征在于中心旋转平台(2-1)的中心旋转轴与芯片平台(1)的中心重合。
8、 按照权利要求1-4和7之一所述的高灵敏度的旋转扫描式多通道化 学发光检测仪，其特征在于所述芯片平台(1)、光路系统(2)、信号收 集系统(3)、信号检测系统(4)均处于不透光的机箱中，且机箱内部进行 发黑处理。
9、 按照权利要求5所述的高灵敏度的旋转扫描式多通道化学发光检测 仪，其特征在于所述芯片平台(1)、光路系统(2)、信号收集系统(3)、 信号检测系统(4)均处于不透光的机箱中，且机箱内部进行发黑处理。
10、 按照权利要求6所述的高灵敏度的旋转扫描式多通道化学发光检 测仪，其特征在于所述芯片平台(1)、光路系统(2)、信号收集系统(3〉、 信号检测系统(4)均处于不透光的机箱中，且机箱内部进行发黑处理。
全文摘要
一种高灵敏度的旋转扫描式多通道化学发光检测仪，该检测仪由芯片平台(1)、光路系统(2)、信号收集系统(3)、信号检测系统(4)组成，信号收集系统(3)一端与光路系统(2)与以光路相联，另一端与信号检测系统(4)以电连接方式相连；其中光路系统(2)包括中心旋转平台(2-1)和光路元件(2-2)。与常规化学发光检测器相比，本发明具有如下独特优点检测灵敏度高，其采用的光子计数器检测灵敏度能达到单光子水平；能进行微流控芯片多通道化学发光检测，与微流控芯片通量化的发展趋势相适应；整个仪器构架简单，成本低，适合进行多通道化学发光免疫检测等。
文档编号G01N21/76GK101620187SQ20081001213
公开日2010年1月6日 申请日期2008年7月4日 优先权日2008年7月4日
发明者雷 姜, 林炳承, 秦建华, 瑶 陆 申请人:中国科学院大连化学物理研究所