CN102305866A

CN102305866A - 快速诊断急性心肌梗死的检测装置

Info

Publication number: CN102305866A
Application number: CN201110132221A
Authority: CN
Inventors: 刘剑; 孙善会
Original assignee: Shandong University
Current assignee: Shandong University
Priority date: 2011-05-20
Filing date: 2011-05-20
Publication date: 2012-01-04
Anticipated expiration: 2031-05-20
Also published as: CN102305866B

Abstract

本发明涉及一种快速诊断急性心肌梗死的检测装置，包括一个生物芯片、一个自动加样系统和一个自动检测系统，生物芯片分别与自动加样系统和自动检测系统相连，本发明的微系统能控制自动加样系统按顺序定量将待测样品、检测试剂、缓冲液等加入到微沟道内，能控制自动传动单元移动生物芯片到不同检测位置；检测诊断系统实现对微沟道三个不同区域荧光信号的定量检测，并将检测结果与系统内部已存储的设定的校准曲线的数据进行比较，给出当前心肌梗死发生的阶段或当前心肌的梗死面积。能通过温度传感器感知系统内部温度，并根据温度情况控制加热器启动时间，实现检测装置内部温度维持在37℃左右，保证生物反应能够在相同温度条件下进行。

Description

快速诊断急性心肌梗死的检测装置

技术领域

本发明涉及一种检测装置，尤其是一种快速诊断急性心肌梗死的检测装置。

背景技术

心脏损伤时的血中生化标志物检测值异常是急性心肌梗死(AMI)的重要诊断标准之一，多年来一直受到临床检验专家的重视。

临床上常用的早期诊断心肌梗死的生化标志物有肌红蛋白(Myoglobin，Mb)、肌酸激酶同工酶(Creatine Kinase MB，CK-MB)和心肌肌钙蛋白I(Cardiac Troponin I，cTnI)。当心肌细胞受损时，肌红蛋白(Mb)先于其它心肌标志物释放到血液中，心肌梗死发作后大约1小时就可以检测到血液中肌红蛋白升高，4-8小时达到高峰，Mb无心肌特异性，但其阴性有助于排除AMI的诊断。心肌梗死发作大约3小时后可检测到肌酸激酶同工酶(CK-MB)的升高，8-24小时达到高峰，CK-MB可以有效的监测短期内心梗的再发作情况和溶栓治疗效果。心梗发作后大约4小时可以检测到心肌肌钙蛋白I(cTnI)的升高，12-16小时达到高峰，cTnI对心肌损伤的敏感性和特异性都较高(图1)。

目前心肌梗死标志物常规检测技术有放射性免疫法(RIAs)、高压液相色谱分析法、电化学分析法、蛋白质分析仪、各种诊断试剂盒及免疫层析试条等，这些技术存在放射性污染、需要大型仪器、耗时长、不能定量检测等缺点，而且无法实现在同一时间三种参数联合测量，在临床上应用具有一定局限性。

中国专利ZL 201020185781.3公开了一种快速定量检测心肌肌钙蛋白I的试条装置，其包括基体，基体上由左向右依次设有加样区、过滤层区、试剂存储区、微沟道和废液区，微沟道上设有检测区，检测区的上、下方分别设有荧光检测装置和磁力装置。该专利只能实现一种心梗标志物心肌肌钙蛋白I的检测，无法对心肌梗死发展阶段及梗死面积做出更为准确的判断。

发明内容

本发明的目的是为克服上述现有技术的不足，提供一种结构简单、设备小、操作方便、耗时短、无污染、能定量检测，能实现同时三种参数联合测量，效率高的快速诊断急性心肌梗死的检测装置。

为实现上述目的，本发明采用下述技术方案：

一种快速诊断急性心肌梗死的检测装置，包括一个生物芯片、一个自动加样系统和一个自动检测系统，生物芯片分别与自动加样系统和自动检测系统相连。

所述生物芯片包括基体，基体上设有一横向微沟道，微沟道上设有三个检测区，三个检测区内分别固定有肌红蛋白(Myoglobin，简称Mb)、肌酸激酶同工酶(Creatine Kinase MB，简称CK-MB)和心肌肌钙蛋白I(Cardiac Troponin I，简称cTnI)的抗体，基体两端分别设有与微沟道相通的进液口和废液出口。

所述自动加样系统包括驱动泵，驱动泵通过管道分别与检测试剂和基体上的进液口相连，驱动泵通过微系统控制，其中，驱动泵与并联的检测试剂、待测样品、缓冲液相连的管道上设有换向阀。

所述驱动泵为蠕动泵或注射泵。

所述检测试剂包括标记有荧光探针的肌红蛋白(Myoglobin，简称Mb)、肌酸激酶同工酶(Creatine Kinase MB，简称CK-MB)和心肌肌钙蛋白I(Cardiac Troponin I，简称cTnI)的抗体、封闭液和缓冲液；所述标记有荧光探针的肌红蛋白(Myoglobin，简称Mb)、肌酸激酶同工酶(Creatine Kinase MB，简称CK-MB)和心肌肌钙蛋白I(Cardiac Troponin I，简称cTnI)的抗体与微沟道中三个检测区的肌红蛋白(Myoglobin，简称Mb)、肌酸激酶同工酶(Creatine Kinase MB，简称CK-MB)和心肌肌钙蛋白I(Cardiac Troponin I，简称cTnI)的抗体在与相对应的抗原结合时有不同的结合位点。

所述自动检测系统包括与微系统相连的自动传动单元、检测单元和加热单元，所述自动传动单元包括步进电机和与其相连的齿轮，齿轮与基体上设置的齿条相啮合。

所述检测单元为微弱荧光检测装置。

所述加热单元包括分别与微系统相连的温度传感器和加热器。

本发明中的微系统、微弱荧光检测装置均为现有技术或产品。其中微弱荧光检测装置与发明人发表于《仪表技术与传感器》2010年第8期第17、18、28页上的《基于光学共聚焦原理的便携式荧光检测装置》一样。各种型号的微系统可以在市场上买到，在此不再赘述。

本发明的微系统能控制自动加样系统按顺序定量将待测样品、检测试剂、缓冲液等加入到微沟道内，能控制自动传动单元移动生物芯片到不同检测位置；检测诊断系统实现对微沟道三个不同区域荧光信号的定量检测，并将检测结果与系统内部已存储的设定的校准曲线给出样本中三种标志物的含量数据进行比较，给出当前心肌梗死发生的阶段或当前心肌梗死的面积。能通过温度传感器感知系统内部温度，并根据温度情况控制加热器启动时间，实现检测装置内部温度维持在37℃左右。

生物芯片包含一个微沟道，在微沟道三个区域分别固定Mb、CK-MB和cTnI的三种抗体，用于特异性捕捉三种靶物质，在固定三种抗体后要加入封闭液，以减少非特异性吸附。使用时，首先通过自动加样系统向生物芯片微沟道内通入待测样本，如果待测样本中含有Mb、CK-MB和cTnI三种物质，那么它们分别会被各自的抗体所捕获，固定抗体的量相对于待测样本中Mb、CK-MB和cTnI是过量的，因此，如果待测样本中三种物质含量越多，被抗体捕获的也就越多。其次向生物芯片微沟道内通入荧光探针标记的Mb、CK-MB和cTnI第二抗体或者核酸适体等其它具有特异性识别功能的配体或受体，第二抗体会结合到各自的已经被第一抗体捕获的抗原上。此时，因为第二抗体也是过量的，所以，如果被捕获的抗原越多，与之结合的荧光标记的第二抗体也就越多，相应的荧光强度也就越强。

微系统控制传动单元和检测单元，依次对生物芯片三个检测区域的荧光分子进行激光诱导激发，使其发出荧光信号，通过检测荧光信号实现对心梗三种标志物的快速定量检测，并比较判断出当前心肌梗死发生的阶段或心肌梗死的面积，辅助医生进行诊断。

本发明与传统大型生化分析仪相比，本发明能实现心梗标志物多参数同时定量检测，检测时间短，检测仪器小型便携。在农村和社区医院具有潜在应用价值。

附图说明

图1是心梗发作时间与血液中三种标志物含量的关系图；

图2本发明生物芯片结构示意图；

图3是本发明结构示意图；

图4是检测结果表；

其中1.生物芯片，2.基体，3.微沟道，4.检测区，5.进液口，6.废液出口，7.检测试剂，8.废液箱，9.齿轮，10.齿条，11.缓冲液，12.待测样品，13.换向阀，

表示三种标记有荧光探针的第二抗体或者核酸适体等其它具有特异性识别功能的配体，

表示三种待测抗原样本，表示三种捕捉抗体。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

如图2-4所示，一种快速诊断急性心肌梗死的检测装置，包括一个生物芯片1、一个自动加样系统和一个自动检测系统，生物芯片分别与自动加样系统和自动检测系统相连。

所述生物芯片包括基体2，基体2上设有一横向微沟道3，微沟道3上设有三个检测区4，三个检测区4内分别固定有肌红蛋白(Myoglobin，简称Mb)、肌酸激酶同工酶(CreatineKinase MB，简称CK-MB)和心肌肌钙蛋白I(Cardiac Troponin I，简称cTnI)的抗体，基体2两端分别设有与微沟道3相通的进液口5和废液出口6，废液出口6通过管道与废液箱8连通。

所述自动加样系统包括驱动泵，驱动泵通过管道分别与检测试剂7、待测样品11、缓冲液12以及基体2上的进液口5相连，驱动泵通过微系统控制，其中，驱动泵与并联的检测试剂7、待测样品11、缓冲液12相连的管道上设有换向阀13。

所述驱动泵为蠕动泵或注射泵。

所述自动检测系统包括与微系统相连的自动传动单元、检测单元和加热单元，所述自动传动单元包括步进电机和与其相连的齿轮9，齿轮9与基体2上设置的齿条10相啮合。

所述检测单元为微弱荧光检测装置。

本发明的微系统能控制自动加样系统按顺序定量将待测样品12、检测试剂7、缓冲液11等加入到微沟道3内，能控制自动传动单元移动生物芯片到不同检测位置；检测诊断系统实现对微沟道3三个不同区域荧光信号的定量检测，并将检测结果与系统内部已存储的设定的校准曲线给出样本中三种标志物的含量数据进行比较，给出当前心肌梗死发生的阶段或当前心肌梗死的面积。能通过温度传感器感知系统内部温度，并根据温度情况控制加热器启动时间，实现检测装置内部温度维持在37℃左右。

生物芯片1包含一个微沟道3，在微沟道3三个区域分别固定Mb、CK-MB和cTnI的三种抗体，用于特异性捕捉三种靶物质，在固定三种抗体后要加入封闭液，以减少非特异性吸附。使用时，首先通过自动加样系统向生物芯片1微沟道3内通入待测抗原样本，如果待测抗原样本中含有Mb、CK-MB和cTnI三种物质，那么它们分别会被各自的捕捉抗体所捕获，固定抗体的量相对于待测抗原样本中Mb、CK-MB和cTnI是过量的，因此，如果待测抗原样本中三种物质含量越多，被捕捉抗体捕获的也就越多。其次向生物芯片微沟道内通入荧光探针标记的Mb、CK-MB和cTnI第二抗体，第二抗体会结合到各自的已经被第一抗体捕获的抗原上。此时，因为第二抗体也是过量的，所以，如果被捕获的抗原越多，与之结合的荧光标记的第二抗体也就越多，相应的荧光强度也就越强。

下面为一个具体的例子：

采集患者血液样本，离心后取上清50微升，作为待测样本。

检测步骤如下：

1.启动检测装置，进行预热。

2.取一未用的生物芯片1，放入芯片入口处，按动按键，传动单元将芯片移动到指定位置，在指定位置，自动加样系统的管道与生物芯片出入口对接。

3.自动加样系统驱动40微升封闭液(含5％的BSA)进入生物芯片微沟道3，反应5分钟后用缓冲液将封闭液推出。

4.自动加样系统驱动40微升待测血清进入生物芯片微沟道，反应10分钟后用缓冲液将待测血清推出。

5.自动加样系统驱动40微升荧光标记的第二抗体溶液(三种抗体浓度均为0.2mg/mL)进入生物芯片微沟道，反应10分钟后用缓冲液将第二抗体溶液推出。

6.自动传动单元移动生物芯片1到相应位置，检测单元对生物芯片微沟道3上三个检测区4荧光信号进行检测，给出检测结果。

Claims

1.一种快速诊断急性心肌梗死的检测装置，其特征在于：包括一个生物芯片、一个自动加样系统和一个自动检测系统，生物芯片分别与自动加样系统和自动检测系统相连。

2.根据权利要求1所述的快速诊断急性心肌梗死的检测装置，其特征在于：所述生物芯片包括基体，基体上设有一横向微沟道，微沟道上设有三个检测区，三个检测区内分别固定有肌红蛋白、肌酸激酶同工酶和心肌肌钙蛋白I的抗体，基体两端分别设有与微沟道相通的进液口和废液出口。

3.根据权利要求1所述的快速诊断急性心肌梗死的检测装置，其特征在于：所述自动加样系统包括驱动泵和换向阀，换向阀与通过管道与检测试剂和待测样品相连，驱动泵通过管道分别与换向阀和基体上的进液口相连，驱动泵和换向阀通过微系统控制，其中，驱动泵与并联的检测试剂、待测样品、缓冲液相连的管道上设有换向阀。

4.根据权利要求3所述的快速诊断急性心肌梗死的检测装置，其特征在于：所述驱动泵为蠕动泵或注射泵。

5.根据权利要求3所述的快速诊断急性心肌梗死的检测装置，其特征在于：所述检测试剂包括标记有荧光探针的肌红蛋白、肌酸激酶同工酶和心肌肌钙蛋白I的抗体以及封闭液和缓冲液；所述标记有荧光探针的肌红蛋白、肌酸激酶同工酶和心肌肌钙蛋白I的抗体与微沟道中三个检测区的肌红蛋白、肌酸激酶同工酶和心肌肌钙蛋白I的抗体在与相对应的抗原结合时有不同的结合位点。

6.根据权利要求1所述的快速诊断急性心肌梗死的检测装置，其特征在于：所述自动检测系统包括与微系统相连的自动传动单元、检测单元和加热单元，所述自动传动单元包括步进电机和与其相连的齿轮，齿轮与基体上设置的齿条相啮合。

7.根据权利要求6所述的快速诊断急性心肌梗死的检测装置，其特征在于：所述检测单元为微弱荧光检测装置。

8.根据权利要求6所述的快速诊断急性心肌梗死的检测装置，其特征在于：所述加热单元包括分别与微系统相连的温度传感器和加热器。