检测卡、检测系统、检测方法及应用与流程

本技术属于检测，特别涉及一种用于液体样本检测的检测卡、检测系统、检测方法及其应用。

背景技术：

1、基于生物及化学作用发生结合或反应的快速检测是一项非常重要的技术，已广泛应用于体外诊断、化学传感及探针、生物医学分析、食品安全、环境监测等重要领域。其中，液体样本在快速检测领域占有绝大部分的比例，比如水溶液、流体、饮料、生物或化学制剂、血液、体液、唾液、尿液等待测物均为很常见的液体样本。

2、在快速检测中，检测卡与检测设备一般会配套使用，检测卡独立于设备，可作为耗材使其方便清理或更换。目前，液体样本的检测设备及检测卡形式多样，不同的测试项目难以在同一个检测平台上进行，不具有通用性，且不同检测平台之间在系统或数据的兼容性上情况复杂。

3、对于这些液体样本的测试而言，由于涉及到生物分子识别、免疫结合或化学反应相关的作用，温度是一项重要的影响因素，通常还需要进行确定的控温孵育过程。但是，液体的控温孵育往往不能在检测卡上同步进行，例如最常见的免疫层析试纸条检测卡，由于液体样本加入试纸条的进液口中之后，很快即开始层析扩散，控温预孵育过程及操作需在另外的设备中进行。因此，在操作过程中需要反复的液体转移，容易造成对样本自身及检测场地的污染，甚至增加操作人员暴露及感染的风险。

4、此外，以上这些因素也易造成测试操作繁琐、测试数据不准确等问题。因此，迫切需要开发一种系统兼容性强的液相检测卡及检测系统。

技术实现思路

1、本技术的目的是提供一种用于待测样本检测的液相检测卡及检测系统。本技术所述的液相检测卡中液体的控温孵育过程可以在检测卡上同步进行，无需待测样本的多次转移，因而降低了样本及场地污染的可能性；此外，本技术提供的检测系统兼容性好，可以涵盖绝大部分的待测样本的检测，包括常见的免疫层析检测、生化试剂检测、化学探针及传感检测等。同时，所述检测系统也可同时兼容两种及以上的不同项目类型，按照实际需求进行自由搭配式复合项目设计，实现多种项目组合套餐的快速便捷检测。

2、在本技术的第一方面，提供了一种检测卡，该检测卡包括用于添加待检测的液相样本的进液口、用于孵育所述待检测的液相样本的液体孵育槽、以及构造成适于使所述待检测的液相样本流出所述液体孵育槽的出液口。所述进液口、液体孵育槽和出液口依次相连通，当所述检测卡处于第一位置时，所述检测卡构造成适于对所述待检测的液相样本进行孵育，且所述检测卡构造成当所述检测卡被从第一位置翻转到第二位置时，所述待检测的液相样本从所述出液口流出。

3、在一种具体实施方式中，待测样本从进液口位置加入后预先储存在液体孵育槽中，在特定温度下经过温育单元预先孵育一段时间，然后当液相检测卡被翻转后液体孵育槽中的液体从出液口流出，最终到达测试区域。

4、在一种具体实施方式中，所述检测卡还包括温育单元，所述温育单元被配置用于对所述液体孵育槽进行控温。在上述技术方案中，通过将液体孵育槽和温育单元设置在检测卡上，在待测样本孵育过程中可以根据免疫反应或者化学反应的要求进行确定的控温，不需要转移到其他的孵育设备中进行控温，因而不会因为多次转移导致样本量减少，且在待测样本量较小时也可以进行检测。此外，由于控温孵育过程可以在检测卡上同步实现，只需要进行简单的加样操作及设置操作后即可检测，检测人员无需在设备间反暴露在感染风险中，尤其是待测样本具有传染性的情况下，从一定程度上而言操作人员的操作安全性及防护得到较好的保障。

5、在一些优选实施方式中，一般来说检测卡还包括限位挡块，该限位挡块连接液体孵育槽和出液口，该限位挡块与孵育槽相连的部分也构成孵育槽的槽壁，该部分槽壁和液体孵育槽与进液口相连的部分槽壁相比，优选地，限位挡块与孵育槽相连的部分槽壁为弧形设计，更优选地，所述孵育槽、限位挡块、出液口的连接处均为弧形设计，且限位挡块的最高点高于孵育槽底部和出液口，弧形设计更便于待检测液体的全部流出。所述孵育槽与进液口相连的槽壁的斜面与槽底相连部分具有棱角或设置为弧形设计。为了后续陈述方便，也将与进液口相连的部分槽壁称为第一槽壁，将与出液口相连的部分槽壁称为第二槽壁，当然，为了防止在水平放置时槽内液体流出，限位挡块的高度要高于孵育槽的底部，优选地，在设计时和与进液口相连的部分高度一致，即第一槽壁和第二槽壁与槽底之间的高度相等。在实际使用时，在液相检测卡被翻转后弧形的设计可确保液体孵育槽中的待测样本完全流入出液口。相比于孵育槽靠近进液口一侧具有棱角的斜面设计即第一槽壁的设计，限位挡块的巧妙设计使得第二槽壁没有死角，避免在翻转时待测样本的积留，此外，经过光滑处理，严格控制孵育槽槽壁的表面粗糙度，这样孵育槽表面光洁，液体或者液珠不易于附着在孵育槽壁上。因而圆弧形限位挡块的合理设计使得待测样本在孵育槽内随着检测卡翻转时没有死角，不会造成待测样本挂壁，不会影响待测样本的快速检测，提高了检测效率。此外，优选地，限位挡块相对于出液口的倾斜面有一个凸起，使得限位挡块能够将孵育槽内的液体和出液口的液体分隔开，以免在滴加待测样本后在孵育的过程中孵育槽的液体和出液口的液体接触交叉污染。

6、在液相样本的检测中，孵育过程是一个重要的前处理步骤，而该过程有严格的避光及孵育温度的要求。如本文中所使用的，术语“孵育槽”主要是用来使抗体发生特异性结合反应的容器，例如可以将抗体稀释后控制在一定温度下孵育一定的时间，目的是使抗体充分与目标蛋白抗原结合。

7、在一些优选实施方式中，液体孵育槽被配置位于由上卡壳和下卡壳配合卡扣形成的腔室内，靠近进液口一端。

8、在一些优选实施方式中，检测卡还进一步包括检测区域，检测区域被配置位于上卡壳和下卡壳配合卡扣形成的腔室内，靠近出液口一端。待测样本自出液口出来后进入至检测区域，样本在层析力的作用下向下游移动，样本中的某些物质会随着标记物质向下移动，在检测区域上与固定在检测区域上的物质反应，在检测区域显示出检测结果。

9、在一些优选实施方案中，上卡壳位于检测区域部分为透明结构，用于信号采集。更为优选地，上卡壳和下卡壳位于检测区域部分均为透明结构，在方便信号采集的同时还可以便于观察。

10、需要说明的是，术语“透明结构”包括两层含义，即透光和透视，该透明结构不发生光或者电磁波的吸收，也不发生光或电磁波的散射或多次反射。由于采集到的光子信号或者拍照获得的图像在经过数据处理后会直接影响到检测结果，因此这里设置成透明结构是努力最大化还原本身的光信号，提高检测的准确度，降低环境因素或者仪器因素对检测结果造成的误差。

11、在一些优选实施方案中，上卡壳和下卡壳的材质为玻璃，可以防止化学反应溶剂或者待测样本等的腐蚀。例如，上卡壳和下卡壳的材质可以是金属玻璃，一方面因为金属玻璃中不存在晶态材料中易腐蚀的晶界、相界等晶体缺陷，同时成分均匀，可以大量包含易形成稳定钝化膜的元素，另一方面，金属玻璃硬度高，钝化膜结合力强，不易发生剥落分离。又例如，上卡壳和下卡壳的材质还可以是普通的玻璃，由于其主要成分是二氧化硅，另外还存在一些al、na、ca、k的盐，这些元素形成的化合物的价态都处于饱和，与大多数化合物都不发生反应，且玻璃中的si与o形成硅氧四面体，这些si-o四面体结构具备短程有序、长程无序的特征，可以视为形成无定型的网络结构。稳定的si-o四面体结构有利于玻璃的稳定性，因而可以防止化学反应溶剂腐蚀。当然，此处仅作示意性说明，也可以是其他的满足要求的复合玻璃等。

12、除了液相检测卡以外，在本技术的第二方面，还提供了一种检测系统，该检测系统不仅包括本技术第一方面描述的检测卡，还包括探测模块、信号处理模块、控制模块、光源及避光外壳。其中，探测模块与光源均设于避光外壳内，信号处理模块与探测模块电性连接，探测模块用于获取检测卡测试区域的光子信号或是对检测卡测试区域拍照成像，光源用于显色物质的曝光或者发光物质的激发，控制模块用于控制探测模块与光源的开闭，信号处理模块用于将探测模块传递的光电信号处理得到待检测目标物信息。

13、在本技术的第三方面，本技术还提供一种检测方法，所述方法使用根据第二方面所述的检测系统，且所述方法包括以下步骤：s1:准备待测样本及与待测样本相关的反应溶剂或者化学试剂；s2:将上述准备好的待测样本或溶剂按照检测需求从进液口滴加，并按照检测所需温度在温育单元的控温下于液体孵育槽中进行孵育；s3:将承载有上述孵育完毕的待测样本的检测卡插入至检测系统中，检测卡在检测系统中翻转后，待测样本进行检测卡的检测区域；s4:通过检测系统的控制模块启动光源和探测模块，对检测区域的信号进行探测或者拍照；s5:通过信号处理模块处理后的结果进行比对分析得到待测样本的信息。

14、在本技术的第四方面中，本技术提供一种根据第一方面所述的检测卡及根据第二方面所述的检测系统中的应用，所述应用包括以下项目中的至少一个：免疫层析检测、生化试剂检测、化学探针及传感检测、多项目组合检测。

15、在上述技术方案中，液相检测卡中的待测样本在液体孵育槽中控温孵育后，当液相检测卡随着所插入的检测系统一起被翻转后液体孵育槽中的液体经由出液口流出，最终到达检测区域，控制模块启动光源，然后待检测区域的显色物质被曝光或发光物质被激发，检测卡检测区域的光子信号被探测模块捕捉或者检测区域的发光情景被探测模块拍照记录，再经由信号处理模块的转换处理得到待检测样本的含量。

16、需要说明的是，本文中所述的“显色物质”是指在光源照射下本身具有明显颜色的物质，例如胶体金纳米粒子、有颜色的纳米微球等，术语“发光物质”是指在光源照射下被激发而产生发光信号的物质，例如荧光探针或者长余辉探针。术语“光子信号”在本文中是指测试区域发出的光信号，因而探测模块捕捉到的可以是光的强度。本文中所描述的“信号处理模块与探测模块电性连接”可以理解为两个模块电性导通，这样探测模块获取的检测卡测试区域的光子信号或是检测卡测试区域的成像信号或图片可以传输到信号处理模块，以便信号处理模块对信号进行转换或者处理，例如将光信号转换为电信号以得到待检测目标物含量。

17、为了确保该检测系统可以满足不同待测样本的需求，优选地，检测卡随该检测系统翻转的角度范围为30°～120°，翻转的方向是沿着从进液口到出液口的水平延伸方向逆时针翻转，优选为90°垂直翻转，这样可以确保待测样本可以从孵育槽中流出至检测区域进行检测。一般而言，孵育槽中的待测样本体积最多占据孵育槽容积的2/3，这样可以便于观察，因此考虑到孵育槽实际孵育的液体体积，翻转角度范围设为30°～120°，这样待测样本能从液体孵育槽中流出并经由出液口到达检测区域进行检测，在90°垂直翻转时，液体孵育槽中的待测样本几乎可以全部流出至检测区域，这有利于待测样本量较少时，防止待测样本挂壁而不能全部流出，同时对于仪器而言，通常倾向都是待测样本量越少，测量结果误差更大，因此优选为90°垂直翻转，这样在待测样本量很少时，确保该检测系统也可以检测到，且检测的准确度在可控范围内。

18、在本技术中提到的术语“翻转”是以轴为中心的转动，包括沿着x轴方向进行的前后翻转及沿着y轴方向进行的左右翻转，旋转轨迹呈立体。

19、在一些优选实施方案中，该检测系统还包括检测卡底座，检测卡底座主要用于检测卡的固定和定位，以免检测卡在翻转或者检测过程中偏移，导致探测模块探测不到光子信号或者拍照不到发光照片，因而得不到待测样本的含量，需要重复进行测量。

20、在一些优选实施方案中，该检测卡底座与检测卡测试区域对应处配置有通孔，该通孔可用于透过光线。如前所述，该检测系统需要光源照射待检测区域，使得待检测区域的显色物质被曝光或者发光物质被激发。

21、在一些优选实施方案中，该检测卡底座的底部还配置有温度调节组件。可以理解的是，温度调节组件与控制模块连接，这样，可以提前在控制模块中输入目标温度值，当孵育槽的实时温度值和预设的目标温度值的差值大于预设温度阈值时，可以控制温度调节模块来升高温度或者降低温度来满足孵育槽恒温的要求。还可以理解的是，温度调节组件可供检测人员手动设置，例如，在需要控制恒温时，可直接将温度设置在目标温度，还可以通过阶梯设置来控制不同温度的恒温时间。由于在待测样本检测比如生物样本的检测中当温度过高或者过低时，抗体可能会变质或者失活，降低了检测的成功率，因而温度调节模块显得十分重要。

22、在一些优选实施方案中，该检测系统的探测模块与检测卡的检测区域之间光路上设有聚焦模块和/或滤波片。在整个检测中，检测系统需要采集检测区域的真实光信号，或者说还原检测区域的光信号，当检测系统的探测模块和检测卡的检测区域之间的光路上存在聚焦模块时，例如聚焦模块为凸透镜时，可以配合调整至适应焦距，这样聚焦更为清晰，拍照获得的图像像素更高。此外，当检测系统的探测模块和检测卡的检测区域之间的光路上存在滤波片时，由于滤波片在其光谱范围内有选择性地允许某光谱波长透过或阻止某光谱波长透过，又或者是降低指定光谱波长范围的透过率，减少光通量，因此在实际使用中滤波片可以用来滤除多余的杂波，降低背景信号或者杂波对检测结果的干扰。因此检测系统的探测模块与检测卡的检测区域之间光路上设置聚焦模块和/或滤波片更有利检测。

23、在一些优选实施方案中，该检测系统的信号处理模块配置有设于避光外壳内部的嵌入式处理器或外置的智能终端。更优选地，嵌入式处理器可以是嵌入式芯片，如单片机、dsp(digital signal processing，数字信号处理器)、fpga(filed-programmable gatearray，可编程门阵列)等，智能终端可以是智能手机、笔记本、pda(personal digitalassistant)智能终端、平板电脑、vr/ar(virtual reality/augmented reality)设备和智能可穿戴设备等。智能终端与该检测系统的探测模块之间的连接可以是有线或者无线连接或者二者兼可。

24、在本技术的第三方面，提供了液相检测卡及对应的检测系统的应用，包括免疫层析检测、生化试剂检测、化学探针及传感检测、多项目组合检测。

25、首先，免疫层析检测是指基于免疫层析原理的体外检测项目，在该类项目中所述检测卡为免疫层析试纸条，配套使用于检测系统中，使用其中的免疫层析检测功能。在一种示例中，免疫层析试纸条检测卡由上卡壳、液体孵育槽、卡芯与下卡壳组成；卡芯由底板、上样垫、nc膜和吸水垫组成；上样垫、nc膜和吸水垫依次搭接于底板上；进液口位于试纸条上卡壳上；液体孵育槽设于由上卡壳与下卡壳配合卡扣形成的腔室内，且位于靠近进液口的一端；从进液口位置处一方面加入含有待检测目标物的液体样本，另一方面加入探针纳米微球偶联的生物标志物ⅰ；从进液口加入的液体首先流入到液体孵育槽储存；nc膜上划有检测线(t线)与质控线(c线)，检测线上标记能与待测目标物特异性结合的生物标志物ii，质控线上标记活性检测物；所述生物标志物i能与待测目标物特异性结合；所述活性检测物用于指示探针纳米微球偶联的生物标志物的有效性；生物标志物ⅰ与生物标志物ⅱ分别与待测目标物通过免疫反应的作用结合；t线与c线所在位置在测试区域内；上卡壳于进液口与测试区域均设有开口，分别用于液体样本加样和信号采集。

26、应用于免疫层析中的探针物质为显色物质或发光物质。所述显色物质为在光源照射下本身具有明显颜色的物质，例如胶体金纳米粒子、有颜色的纳米微球等；所述发光物质为在光源照射下被激发而产生发光信号的物质，例如荧光探针或是长余辉探针。

27、其次，生化试剂检测是指基于生化原理的体外检测项目，在该类项目中所述检测卡为生化试剂条，配套使用于检测系统中，使用其中的生化试剂检测功能。在一种示例中，生化试剂条检测卡由上卡壳、液体孵育槽、检测视窗与下卡壳组成；进液口位于试纸条上卡壳上；液体孵育槽设于由上卡壳与下卡壳配合卡扣形成的腔室内，且位于靠近进液口的一端；检测视窗设于由上卡壳与下卡壳配合卡扣形成的腔室内，且位于远离进液口的一端；从进液口位置处一方面加入含有待检测目标物的液体样本，另一方面加入显色底物溶液；从进液口加入的液体首先流入到液体孵育槽储存；所述显色底物溶液可以在待检测目标物的作用下，在溶液中产生颜色或发光信号的变化；检测视窗所在位置在测试区域内；上卡壳于进液口设有开口，用于液体样本加样；上卡壳于测试区域设置为透明，用于信号采集。

28、应用于生化试剂检测中的显色底物为本身不显色的物质或不发光的物质。所述不显色的物质为在光源照射下本身不具有明显颜色的物质；所述不发光的物质为在光源照射下不会被激发而产生发光信号的物质。在待检测目标物的作用下，所述显色底物溶液因发生了生化反应而生成显色物质，从而产生颜色或发光信号的变化。

29、再次，化学探针及传感检测是指基于化学作用原理的检测项目，在该类项目中所述检测卡为化学检测试剂条，配套使用于检测系统中，使用其中的化学探针及传感检测功能。在一种示例中，化学检测试剂条检测卡由上卡壳、液体孵育槽、检测视窗与下卡壳组成；进液口位于试纸条上卡壳上；液体孵育槽设于由上卡壳与下卡壳配合卡扣形成的腔室内，且位于靠近进液口的一端；检测视窗设于由上卡壳与下卡壳配合卡扣形成的腔室内，且位于远离进液口的一端；从进液口位置处一方面加入含有待检测目标物的液体样本，另一方面加入探针溶液；从进液口加入的液体首先流入到液体孵育槽储存；所述探针溶液可以在待检测目标物的作用下，在溶液中产生颜色或发光信号的变化；检测视窗所在位置在测试区域内；上卡壳于进液口设有开口，用于液体样本加样；上卡壳于测试区域设置为透明，用于信号采集。

30、应用于化学探针及传感检测中的探针，在待检测目标物的作用下，因发生了化学作用而产生颜色或发光信号的变化。所述化学作用包括化学反应、化学电离、化学传感等。

31、对于一个化学探针及传感检测卡，其上可以兼容一种或多种探针，实现检测的多元化。多个探针独立地分布在检测卡上，在空间位置上每个探针相对隔离。

32、最后，根据以上设计，所述检测系统对多个项目类型均可兼容。按照实际需求，可进行自由搭配式项目复合，实现多种项目组合套餐的快速便捷检测。在所述套餐中，可以复合1至10张检测卡的组合，例如以下示例的组合方式。所述套餐组合中，检测卡可以为1至10个单通道检测卡的并排组合，也可以为单张检测卡中设置1至10个通道。

33、组合方式i：检测卡设置为3卡，所述3卡全部为免疫层析检测项目。

34、组合方式ii：检测卡设置为2卡，所述2卡全部为生化试剂检测项目。

35、组合方式iii：检测卡设置为4卡，所述4卡全部为化学探针及传感检测项目。

36、组合方式iv：检测卡设置为3卡，所述3卡分别为免疫层析检测项目、生化试剂检测项目和化学探针及传感检测项目，其中每种项目各1项。

37、组合方式v：检测卡设置为4卡，所述4卡分别为免疫层析检测项目、生化试剂检测项目和化学探针及传感检测项目，其中免疫层析检测项目1项、生化试剂检测项目2项、化学探针及传感检测项目1项。

38、组合方式vi：检测卡设置为3卡，所述3卡分别为免疫层析检测项目和生化试剂检测项目，其中免疫层析检测项目2项、生化试剂检测项目1项。

39、组合方式vii：检测卡设置为4卡，所述4卡分别为生化试剂检测项目和化学探针及传感检测项目，其中生化试剂检测项目2项、化学探针及传感检测项目2项。

40、组合方式viii：检测卡设置为4卡，所述4卡分别为免疫层析检测项目和化学探针及传感检测项目，其中免疫层析检测项目2项、化学探针及传感检测项目2项。

41、组合方式ix：检测卡设置为6卡，所述6卡分别为免疫层析检测项目、生化试剂检测项目和化学探针及传感检测项目，其中免疫层析检测项目2项、生化试剂检测项目2项、化学探针及传感检测项目2项。

42、组合方式x：检测卡设置为8卡，所述8卡分别为免疫层析检测项目、生化试剂检测项目和化学探针及传感检测项目，其中免疫层析检测项目1项、生化试剂检测项目2项、化学探针及传感检测项目5项。

43、综合对以上所兼容项目的分析，从信号的产生及检测模式出发，可以分为显色模式和发光模式两种。两种模式均能在本发明的检测系统中实现快速便捷的检测。曝光的显色探针能显现颜色，激发的荧光探针能发出荧光，激发的长余辉探针能发出余辉光；曝光时采集显色信号，光源照射下收集荧光，关闭光源后的一定时段收集余辉光。收集方式可以是直接探测器收集，也可以是通过拍照成像方式得到图片，优选拍照成像的方式，然后对图片进行分析处理，可得到待检物质的含量。

44、在显色模式中，位于试纸条底部的光源首先由控制模块控制打开，光源发出的激发光对试纸条上的显色物质进行曝光，曝光的显色物质发出显色信号，由探测器接受信号，或是对试纸条检测区域进行拍照；探测器将此信号或是图片传递至信号处理模块，信号处理模块根据其内部预存程序将相关信号和图片进行处理，得到待检物质的含量。

45、在发光模式中，位于试纸条底部的光源首先由控制模块控制打开，光源发出的激发光对试纸条上的荧光物质或是长余辉物质进行激发，激发后的荧光物质发出荧光，由探测器接受发出的荧光信号，或是对试纸条检测区域进行拍照；探测器将此信号或是图片传递至信号处理模块，信号处理模块根据其内部预存程序将相关信号和图片进行处理，得到待检物质的含量。

46、对于大部分的液体样本的快速检测项目，本发明的检测卡及检测系统兼容性能优异。原本由于不可能在一起检测而采用多台设备检测的项目，在该检测系统中实现了一平台通用检测。基于本发明的检测系统，可广泛应用于体外诊断、化学传感及探针、生物医学分析、食品安全、环境监测等重要领域。待测样本可以为以下很常见的液体：水溶液、流体、饮料、生物或化学制剂、血液、体液、唾液、尿液等。检测卡与检测系统配套使用，检测系统通用性强故不需要变化；而检测卡独立于设备，可作为耗材使其方便清理或更换。所述液相检测卡设置有液体孵育槽，液体从进液口位置加入后预先储存在液体孵育槽中，在特定温度下预先孵育一段时间，然后当液相检测卡随着所插入的检测系统一起被翻转后液体孵育槽中的液体从出口位置流出，最终到达测试区域。在这些液体样本的测试中，可进行确定的控温孵育过程，而且液体的控温孵育能够在检测卡上同步进行，从而控制温度对生物分子识别、免疫结合或化学反应相关的影响作用。另外，在操作过程中不需要反复的液体转移，有效避免了对样本自身及检测场地的污染，大大降低了操作人员的暴露及感染风险。因此，本发明开发了一个系统兼容性强的检测系统以及多功能且可预孵育的配套检测卡，对液相样本实现多种项目类型的快速便捷检测，可解决现有的快速检测领域存在的操作繁琐、测试数据不准确等问题，具有显著的技术进步且有望产生巨大的经济效益。