CN105647796A - 单一生物样本多参数联合检测系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种单一生物样本多参数联合检测系统，其特征是由样品分选单元、捕获检测单元、温控单元以及数据分析单元构成；待检生物样本首先经过样品分选单元分别获得各检测样，各检测样进入捕获检测单元，利用捕获检测单元中的各捕获管道分别完成对各检测样中目的成分的捕获，和/或在捕获管道中注入相关试剂完成目的成分的相关反应，获得检测数据。本发明可以同时对同一份标本，甚至同一种类细胞进行细胞、基因和蛋白水平的多参数一体化联合检测。

Description

单一生物样本多参数联合检测系统

技术领域

本发明涉及一种医学临床标本多指标联合检测系统，更具体地说是一种单一生物样本的细胞、蛋白和基因多参数联合检测装置。

背景技术

临床上很多疾病的筛查和诊断，包括新生儿缺陷，大多缺乏一种既特异又敏感的指标，存在漏诊和误诊的风险，采用多个指标的联合检测，一定程度上可以弥补单一指标的不足，提高诊断效率。

随着液流技术、微机电系统技术、分子生物学和免疫学及其检测技术的迅速发展，科研人员已经可以通过物理方法对生物样本中细胞等有形成分进行初步分离，并通过免疫标记技术捕获和检测其中的细胞和蛋白。通过精确控制的程序性温度循环，实现基因扩增，极大提高了检测的灵敏度。但是，现有的实验技术对样品的分离、标记、细胞检测、蛋白检测和基因检测基本都是分开进行，采取多个指标逐一检测的方法不仅样品用量大、费时、总体费用高，而且无法实现对单样本包括单细胞的多指标进行检测，极大地限制了诊断效率的提高，无法满足精准医疗的需求。

发明内容

本发明是为避免上述现有技术存在的不足，提供一种单一生物样本的细胞、蛋白和基因多参数联合检测装置，以实现对同一份标本或其中同一类细胞的多指标、基因和蛋白层面的多参数联合检测，以利于提高对疾病，包括出生缺陷的筛查和诊断效率。

本发明为解决技术问题采用如下技术方案：

本发明单一生物样本多参数联合检测系统的特点是：所述检测系统由样品分选单元、捕获检测单元、温控单元以及数据分析单元构成；待检生物样本首先经过所述样品分选单元分别获得各检测样，所述各检测样进入捕获检测单元，利用所述捕获检测单元中的各捕获管道分别完成对各检测样中目的成分的捕获，和/或在所述捕获管道中注入相关试剂完成目的成分的相关反应，获得检测数据；利用所述温控系统控制所述相关反应的反应温度，由所述数据分析单元对于所述检测数据进行分析获得实验数据；所述目的成分的相关反应是指按目的成分的性质和检测方法学设置的相关反应。

本发明单一生物样本多参数联合检测系统的特点也在于：

所述捕获检测单元中的各捕获管道分别是第一捕获管道、第二捕获管道、第三捕获管道、第四捕获管道、第五捕获管道和第六捕获管道；

所述样品分选单元具有样本池，待检生物样本注入在所述样本池中；

所述样本池一路直接与第一通道节点相通，另一路经支路过滤器与第二通道节点相通；所述第一通道节点分别经设置在对应捕获管道入口处的检测样截止阀与第一捕获管道、第二捕获管道以及第三捕获管道相通；所述第二通道节点分别经设置在对应捕获管道入口处的检测样截止阀与第四捕获管道、第五捕获管道以及第六捕获管道相通；

设置各试剂池及试剂截止阀，分别是通过第一试剂截止阀与第三通道节点相通的第一试剂池，以及通过第二试剂截止阀与第四通道节点相通第二试剂池；

在所述各捕获管道的出口分别设置废液阀，各废液阀经废液管与废液池相通，在所述废液管中设置微型液泵，由所述微型液泵为样品和试剂在管道内的定向流动提供负压驱动力。

本发明单一生物样本多参数联合检测系统的特点也在于：

所述第一通道节点一路经第一检测样截止阀与第一捕获管道的入口相通，另一路经第二检测样截止阀与第二捕获管道的入口相通，再一路经第三检测样截止阀与第三捕获管道的入口相通；

所述第二通道节点一路经第四检测样截止阀与第四捕获管道的入口相通，另一路经第五检测样截止阀与第五捕获管道的入口相通，再一路经第六检测样截止阀与第六捕获管道的入口相通；

所述第三通道节点是经第一试剂截止阀与第三捕获管道的入口相通，第四通道节点是经第二试剂截止阀与第四捕获管道的入口相通。

本发明单一生物样本多参数联合检测系统的特点也在于：所述捕获管道是指在管道内壁上预先包被有特异抗体用于分别捕获样品中的细胞、蛋白或游离核酸的捕获管道；所述捕获管道也可以包括在通道内壁上预先锚定有寡核苷酸探针用于捕获样品中游离核酸的捕获管道。

本发明单一生物样本多参数联合检测系统的特点也在于：通过关断各捕获管道入口处的检测样截止阀、试剂截止阀，以及关断各捕获管道的出口处的废液阀，使得在各捕获管道中形成密闭的反应腔室，利用温控单元对各反应腔室进行独立的温度控制，分别构成细胞检测区、蛋白检测区和基因检测区。

本发明单一生物样本多参数联合检测系统的特点也在于：设置温控平台，在所述温控平台的顶部台面上平行设置各道温控凹槽；所述捕获管道为管件，所述捕获管道一一对应嵌装在所述温控凹槽中，利用所述温控凹槽控制形成在捕获管道中的反应腔室的温度，在所述温控平台与捕获管道之间铺有导热胶，用于粘合温控平台和捕获管道。

与已有技术相比，本发明技术效果体现在：

1、本发明系统采用液流控制、抗原抗体反应、核酸杂交技术分离、捕获生物样本中特定成分，实现对特定细胞、蛋白和基因进行多参数联合检测，并且因检测用途不同管腔内包被抗体或锚定探针的、可更换的捕获管道，可以按照不同疾病诊断标志物的不同进行不同的组合；

2、本发明利用管腔内包被有特异抗体和核酸探针的管道，捕获通过液流控制技术初步分离的生物样品中特定组分，与温控系统集成，对每根捕获管道实施精确温度循环和恒温控制，在捕获管道内原位对捕获组分依据性质不同选择进行基因扩增、基因杂交、酶联反应和酶促反应等，实现在同一类细胞多个参数、基因和蛋白层面的同时检测；

3、本发明中管腔内包被有特异抗体和核酸探针的不同捕获管道，可以同时对样本中的细胞、蛋白、游离核酸分别捕获，通过阀门控制形成反应腔室，在集成温控系统的控制下进行基因扩增、基因杂交、酶联反应和酶促反应等，进而可以对单一生物样本中多个组分进行基因和蛋白层面的检测；

4、本发明中捕获管道为嵌入式，可以置换，并且可以按照检测目的和方法的不同，对捕获管道内腔预先进行抗体包被、探针锚定等处理，组成不同疾病筛查和诊断组合套装；

5、本发明是在捕获管道的两端设置截止阀构成反应腔室，其结构简单，易于实施。

6、本发明通过温控系统对各捕获管道进行独立的温度控制，使检测结果更加精确。

附图说明

图1为本发明系统结构示意图；

图2为本发明中温控平台断面结构示意图；

图3为本发明中温控平台立面结构示意图；

图中标号：11样本池，12直通支路，13支路过滤器，15废液池，14微型液泵，21第一捕获管道，22a第一试剂池，22b第二试剂池，22第二捕获管道，23第三捕获管道，24第四捕获管道，25第五捕获管道，26第六捕获管道，A第一通道节点，B第二通道节点，C第三通道节点，D第四通道节点，31温控平台，32导热胶。

具体实施方式

参见图1、图2和图3，本实施例中单一生物样本多参数联合检测系统由样品分选单元、捕获检测单元、温控单元以及数据分析单元构成；待检生物样本首先经过样品分选单元分别获得各检测样，各检测样进入捕获检测单元，利用捕获检测单元中的各捕获管道分别完成对各检测样中目的成分的捕获，和/或在捕获管道中注入相关试剂完成目的成分的相关反应，获得检测数据；利用温控系统控制相关反应的反应温度，由数据分析单元对于检测数据进行分析获得实验数据；目的成分的相关反应是指按目的成分的性质和检测方法学设置的相关反应。

具体实施中，相应的结构设置包括：

捕获检测单元中的各捕获管道分别是第一捕获管道21、第二捕获管道22、第三捕获管道23、第四捕获管道24、第五捕获管道25和第六捕获管道26；样品分选单元具有样本池11，待检生物样本注入在样本池11中。

如图1所示，样本池11一路通过直通支路12直接与第一通道节点A相通，另一路经支路过滤器13与第二通道节点B相通；第一通道节点A分别经设置在对应捕获管道入口处的检测样截止阀与第一捕获管道21、第二捕获管道22以及第三捕获管道23相通；第二通道节点B分别经设置在对应捕获管道入口处的检测样截止阀与第四捕获管道24、第五捕获管道25以及第六捕获管道26相通。

图1中示出，设置各试剂池及试剂截止阀，分别是通过第一试剂截止阀与第三通道节点C相通的第一试剂池22a，以及通过第二试剂截止阀与第四通道节点D相通第二试剂池22b；在各捕获管道的出口分别设置废液阀，各废液阀经废液管与废液池15相通，在废液管中设置微型液泵14，由微型液泵14为样品和试剂在管道内的定向流动提供负压驱动力。

本实施例中，针对六路捕获管道，第一通道节点A一路经第一检测样截止阀与第一捕获管道21的入口相通，另一路经第二检测样截止阀与第二捕获管道22的入口相通，再一路经第三检测样截止阀与第三捕获管道23的入口相通；第二通道节点B一路经第四检测样截止阀与第四捕获管道24的入口相通，另一路经第五检测样截止阀与第五捕获管道25的入口相通，再一路经第六检测样截止阀与第六捕获管道26的入口相通；第三通道节点C是经第一试剂截止阀与第三捕获管道23的入口和第四捕获管道24的入口相通，第四通道节点D是经第二试剂截止阀与第三捕获管道23的入口和第四捕获管道24的入口相通。

捕获管道是指在管道内壁上预先包被有特异抗体用于分别捕获样品中的细胞、蛋白或游离核酸的捕获管道；捕获管道也可以包括在通道内壁上预先锚定有寡核苷酸探针用于捕获样品中游离核酸的捕获管道。

检测过程中，通过关断各捕获管道入口处的检测样截止阀、试剂截止阀，以及关断各捕获管道的出口处的废液阀，使得在各捕获管道中形成密闭的反应腔室，利用温控单元对各反应腔室进行独立的温度控制，分别构成细胞检测区、蛋白检测区和基因检测区。

如图2和图3所示，本实施例中设置温控平台31，在温控平台31的顶部台面上平行设置各道温控凹槽；捕获管道为管件，捕获管道一一对应嵌装在温控凹槽中，利用温控凹槽控制形成在捕获管道中的反应腔室的温度，在温控平台与捕获管道之间铺有导热胶32，用于粘合温控平台和捕获管道。

本发明具体应用中，待检生物样本即标本包括血液、尿液、胸腹水、脑脊液、痰液、脱落细胞、羊水、组织块制成的细胞悬液等，含细胞成分的标本经直通支路12分别进入第一捕获管道21、第二捕获管道22和第三捕获管道23，其中特定细胞被特异性抗体捕获吸附在捕获管道的管壁上；标本在经支路过滤器13后，其中的细胞等有形成分被过滤掉，游离核酸、蛋白、多肽等成分进入后续的第四捕获管道24、第五捕获管道25和第六捕获管道26，利用预先包被的抗体或锚定的探针对特定分子进行捕获；在标本中特定细胞或特定分子被捕获后，根据不的要求，在各捕获管道中分别注入混合试剂或单一试剂进行相关反应；核酸扩增、核酸杂交、酶联反应、酶促反应在不同的捕获管道内同时进行，通过对不同反应产生的光学信号进行独立扫描、光电转换和分析获得检测结果。

根据检测目的和方法的不同，在捕获管道内壁预先包被特异抗体或锚定特异探针。按照筛查和诊断疾病不同，可以将这些预制的捕获管道组成诊断套装，用于血液中循环肿瘤细胞检测及来源鉴定、痰液中肿瘤细胞、胸腹水中肿瘤细胞、子宫颈脱落细胞、脑脊液中肿瘤细胞、母亲外周血胎儿有核红细胞及羊水细胞用于出生缺陷诊断、以及各种体液中特定病原体、蛋白、游离核酸检测等。

具体实施中，配置光学分析仪以实现加样、分选、捕获、反应、检测、分析、发送报告的全过程自动控制。

Claims (6)

1.一种单一生物样本多参数联合检测系统，其特征是：所述检测系统由样品分选单元、捕获检测单元、温控单元以及数据分析单元构成；待检生物样本首先经过所述样品分选单元分别获得各检测样，所述各检测样进入捕获检测单元，利用所述捕获检测单元中的各捕获管道分别完成对各检测样中目的成分的捕获，和/或在所述捕获管道中注入相关试剂完成目的成分的相关反应，获得检测数据；利用所述温控系统控制所述相关反应的反应温度，由所述数据分析单元对于所述检测数据进行分析获得实验数据；所述目的成分的相关反应是指按目的成分的性质和检测方法学设置的相关反应。

2.根据权利要求1所述的单一生物样本多参数联合检测系统，其特征是：

所述捕获检测单元中的各捕获管道分别是第一捕获管道(21)、第二捕获管道(22)、第三捕获管道(23)、第四捕获管道(24)、第五捕获管道(25)和第六捕获管道(26)；

所述样品分选单元具有样本池(11)，待检生物样本注入在所述样本池(11)中；

所述样本池(11)一路直接与第一通道节点(A)相通，另一路经支路过滤器(13)与第二通道节点(B)相通；所述第一通道节点(A)分别经设置在对应捕获管道入口处的检测样截止阀与第一捕获管道(21)、第二捕获管道(22)以及第三捕获管道(23)相通；所述第二通道节点(B)分别经设置在对应捕获管道入口处的检测样截止阀与第四捕获管道(24)、第五捕获管道(25)以及第六捕获管道(26)相通；

设置各试剂池及试剂截止阀，分别是通过第一试剂截止阀与第三通道节点(C)相通的第一试剂池(22a)，以及通过第二试剂截止阀与第四通道节点(D)相通第二试剂池(22b)；

在所述各捕获管道的出口分别设置废液阀，各废液阀经废液管与废液池(15)相通，在所述废液管中设置微型液泵(14)，由所述微型液泵(14)为样品和试剂在管道内的定向流动提供负压驱动力。

3.根据权利要求2所述的单一生物样本多参数联合检测系统，其特征是：

所述第一通道节点(A)一路经第一检测样截止阀与第一捕获管道(21)的入口相通，另一路经第二检测样截止阀与第二捕获管道(22)的入口相通，再一路经第三检测样截止阀与第三捕获管道(23)的入口相通；

所述第二通道节点(B)一路经第四检测样截止阀与第四捕获管道(24)的入口相通，另一路经第五检测样截止阀与第五捕获管道(25)的入口相通，再一路经第六检测样截止阀与第六捕获管道(26)的入口相通；

所述第三通道节点(C)是经第一试剂截止阀与第三捕获管道(23)的入口相通，第四通道节点(D)是经第二试剂截止阀与第四捕获管道(24)的入口相通。

4.根据权利要求1所述的单一生物样本多参数联合检测系统，其特征是：所述捕获管道是指在管道内壁上预先包被有特异抗体用于分别捕获样品中的细胞、蛋白或游离核酸的捕获管道；所述捕获管道也可以包括在通道内壁上预先锚定有寡核苷酸探针用于捕获样品中游离核酸的捕获管道。

5.根据权利要求2所述的单一生物样本多参数联合检测系统，其特征是：通过关断各捕获管道入口处的检测样截止阀、试剂截止阀，以及关断各捕获管道的出口处的废液阀，使得在各捕获管道中形成密闭的反应腔室，利用温控单元对各反应腔室进行独立的温度控制，分别构成细胞检测区、蛋白检测区和基因检测区。

6.根据权利要求1所述的单一生物样本多参数联合检测系统，其特征是：设置温控平台(31)，在所述温控平台(31)的顶部台面上平行设置各道温控凹槽；所述捕获管道为管件，所述捕获管道一一对应嵌装在所述温控凹槽中，利用所述温控凹槽控制形成在捕获管道中的反应腔室的温度，在所述温控平台与捕获管道之间铺有导热胶(32)，用于粘合温控平台和捕获管道。