CN106018309A - 一种多功能核酸蛋白检测系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种多功能核酸蛋白检测系统，涉及核酸蛋白检测领域，该检测系统包括一样品池，所述样品池用于存放待检测样品；一光源，所述光源用于发射光线；一光栅分光机构，所述光栅分光机构用于对来自光源的光线进行滤光，以得到当前待测样品的特定吸收光，并将所述特定吸收光射入样品池中；一信号采集机构，所述信号采集机构用于将经过样品池的光信号转换为电信号，并对电信号进行处理得到待测样品的信息；一显示器，所述显示器与信号采集机构电连接，所述显示器用于显示所述信号采集机构得到的待测样品信息。本发明成本较低，能够简化实验过程，操作比较简单，效率较高，且能够满足系统化，大规模化测试的要求。
Description
技术领域
本发明涉及核酸蛋白检测领域，具体涉及一种多功能核酸蛋白检测系统。
背景技术
核酸和蛋白质是生命构成的最主要两类生物大分子，其中，核酸是生物的基本遗传物质，是基因表达的基础，它核酸控制着蛋白质的合成和有机体细胞的机能，进而控制着生物的生长、发育、繁殖、遗传和变异等生命活动；而蛋白质是基因表达的最终产物，是细胞内各类代谢和调控等生命功能的执行者，同时，蛋白质也是致病因子、药物对机体作用时最重要的靶标分子。
根据医学验证表明，细胞内蛋白质的表达量指示着细胞的生理和病理状态，蛋白质的异常表达会影响细胞的正常运转，进而导致疾病的产生，与此同时，通过蛋白质的表达可以诊断药物及环境因素对生命体的影响，因此，通过深入研究蛋白质的表达是理解生命现象、疾病进程和药物作用的必要手段和途径。
核酸和蛋白质己成为现代生物学、化学和医学中的重要研宄领域，对它们的研究和分析将会对疾病诊断、基因治疗和新型药物筛选等诸多方面产生非常重要的意义，因此，核酸蛋白检测仪是当今从事生命科学研究、药物测定、化工、食品科学及医学研究等行业重要实验仪器，广泛用于工业、农业、科研和大专院校的科学研究和教学实验。
传统的核酸蛋白定量分析方法通常为核酸杂交技术、免疫荧光技术、荧光光谱分析法等。
核酸杂交检测技术是利用核酸碱基严格配对的特异性，对单链DNA或RNA探针用放射性或非放射性标记后，与相对应的DNA或RNA杂交，形成带有不同标记物的探针，目前，利用核酸杂交技术可以在均相及固相界面对特定的DNA或RNA分子进行定性或定量检测。
免疫荧光技术(immune fluorescence)是将免疫学方法(抗原抗体特异结合)，先将已知的抗原或抗体标记上荧光素制成荧光标记物，将荧光抗体(或抗原)作为分子探针导入细胞或者组织内，与待检测的蛋白特异性结合，使得待检测的蛋白上带有荧光素，然后利用荧光显微镜观察标本，荧光素受激发光的照射而发出明亮的荧光，因此，可以根据荧光的分布确定蛋白质在细胞或者组织中的分布。
且随着检测技术及小信号处理技术的不断发展，一些新的核酸和蛋白质分析技术不断涌现：以朗伯比尔定律为原理的紫外分光分度法近年发展起来的一项新型检测技术，该方法依据不同蛋白质和核酸在紫外至可见光区具有特定波长的光，且同一蛋白质和核酸在不同浓度时具有不同的吸收光谱曲线和吸光度，因此，可以采用紫外分光分度法对蛋白质和核酸进行定性和定量分析。
但是，采用上述方法进行检测时，通常需要采用进口设备才能得到较准确的结果，进口设备不仅价格昂贵，而且不易维护，使用成本较高；同时，现有方法实验过程比较复杂，操作较繁琐，人机交互效果较差，效率低，难以满足系统化，大规模化测试的要求。
发明内容
针对现有技术中存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种多功能核酸蛋白检测系统，成本较低，能够简化实验过程，操作比较简单，效率较高，且能够满足系统化，大规模化测试的要求。
为达到以上目的，本发明采取的技术方案是：
一种多功能核酸蛋白检测系统，包括：
一样品池，所述样品池用于存放待检测样品；
一光源，所述光源用于发射光线；
一光栅分光机构，所述光栅分光机构用于对来自光源的光线进行滤光，以得到当前待测样品的特定吸收光，并将所述特定吸收光射入样品池中；
一信号采集机构，所述信号采集机构用于将经过样品池的光信号转换为电信号，并对电信号进行处理得到待测样品的信息；
一显示器，所述显示器与信号采集机构电连接，所述显示器用于显示所述信号采集机构得到的待测样品信息。
在上述技术方案的基础上，所述信号采集机构包括一光电转换器、一放大电路、一采样芯片和一信号处理器，所述光电转换器、放大电路、采样芯片和信号处理器顺次连接；
所述光电转换器用于将通过样品池吸收后的光信号转换为电信号，并将所述电信号传递至放大电路；
所述放大电路用于将所述电信号放大并传递至采样芯片；
所述采样芯片用于将放大的电信号传递至信号处理器；
所述信号处理器用于根据所述放大信号确定待测样品并计算相应样品的浓度。
在上述技术方案的基础上，所述光栅分光机构包括一准直镜和一物镜，所述准直镜和光源之间设置一入射狭缝，所述物镜与样品池之间设置一出射狭缝，且所述出射狭缝与样品池之间设置有一平面透镜，所述光源产生的光线经入射狭缝射入准直镜上，准直镜将入射光投射至物镜，物镜将转向后的入射光会聚并成像到出射狭缝上，所述出射狭缝将会聚后的光线射入样品池。
在上述技术方案的基础上，所述光栅分光机构和所述信号采集机构之间设置一脉冲宽度调制，所述信号处理器通过控制所述脉冲宽度调制，调整所述光栅分光机构的光栅宽度。
在上述技术方案的基础上，所述入射狭缝位于准直镜的焦点上，且入射狭缝与准直镜之间的距离为60mm。
在上述技术方案的基础上，所述出射狭缝位于物镜的焦点上，且所述出射狭缝与物镜之间的距离为60mm。
与现有技术相比，本发明的优点在于：
(1)本发明中的多功能核酸蛋白检测系统，通过检测样品池中样品吸收的紫外光来判断样品的浓度和纯度，操作比较简单，成本较低，效率较高，且本发明使用的样品池容积较小，耗费的样品成本较少，能够节约检测成本，且光栅分光机构、光源和样品池均处于全封闭的环境中，在检测时，能够避免外部的杂散光对检测的干扰，提高检测的精确度。
(2)本发明中的多功能核酸蛋白检测系统，且入射狭缝与准直镜之间的距离为60mm，出射狭缝与物镜之间的距离为60mm，使得光线能够较好的保持平衡，且得到的光线单一性较好，能够有效提高检测的准确度。
附图说明
图1为本发明实施例中多功能核酸蛋白检测系统的结构示意图；
图2为本发明实施例中光栅分光机构的结构示意图。
图中：1-样品池，2-光源，3-光栅分光机构，4-信号采集机构，5-显示器，6-光电转换器，7-放大电路，8-采样芯片，9-信号处理器，10-准直镜，11-物镜，12-入射狭缝，13-出射狭缝。
具体实施方式
以下结合附图及实施例对本发明作进一步详细说明。
参见图1所示，本发明实施例提供一种多功能核酸蛋白检测系统，包括一样品池1，一光源2、一光栅分光机构3和一信号采集机构4，光栅分光机构3位于光源2和样品池1之间，且光栅分光机构3、光源2和样品池1处于全封闭环境，样品池1用于存放待检测样品，光源2用于发射波长为200～400nm紫外光线，光栅分光机构3用于对来自光源2的光线进行滤光，以得到当前待测样品的特定吸收光，并将特定吸收光射入样品池1中，本实施例中，样品池1为超微量样品池，其容积为100μl～500μl。
参见图2所示，光栅分光机构3包括一准直镜10和一物镜11，准直镜10和光源2之间设置一入射狭缝12，入射狭缝12位于准直镜10的焦点上，且入射狭缝12与准直镜10之间的距离为60mm；物镜11与样品池1之间设置一出射狭缝13，且出射狭缝13与样品池1之间设置有一平面透镜13，出射狭缝13位于物镜11的焦点上，且出射狭缝13与物镜11之间的距离为60mm。
光源1产生的光线经入射狭缝12射入准直镜10上，准直镜10将入射光投射至物镜11，物镜11将转向后的入射光会聚并成像到出射狭缝13上，出射狭缝13将会聚后的光线射入样品池。
信号采集机构4用于将经过样品池1的光信号转换为电信号，并对电信号进行处理得到待测样品的信息；信号采集机构4包括一光电转换器6、一放大电路7、一采样芯片8和一信号处理器9，光电转换器6、放大电路7、采样芯片8和信号处理器9顺次连接；光电转换器6用于将通过样品池1吸收后的光信号转换为电信号，并将电信号传递至放大电路7，本实施例中的光电转换器6为光电二极管，在实际使用中，光电转换器6可以选用其他能够将光信号转换为电信号的仪器；放大电路7用于将电信号放大并传递至采样芯片8，采样芯片8用于将放大的电信号传递至信号处理器9，信号处理器9用于根据放大信号确定待测样品并计算相应样品的浓度，本实施例中的信号处理器9选用单片机，在实际使用中，可以选用DSP(数字信号处理芯片)等其他能够实现本实施例功能的芯片。
本发明实施例中，检测系统还包括一显示器5，显示器5与信号采集机构4电连接，显示器5用于显示信号采集机构4得到的待测样品信息。
进一步的，本发明实施例中，光栅分光机构3中设置一动力机构，该动力机构用于带动物镜11旋转，且光栅分光机构3和信号采集机构4之间设置一脉冲宽度调制13，脉冲宽度调制13与动力机构电连接，信号处理器9通过控制脉冲宽度调制13，进而调整光栅分光机构3的光栅宽度，本实施例中的分光精度达到0.25nm，即电机带动物镜11旋转时，使得单色光波变化的最小位移为0.25nm，精确度较高，能够精确调整进入样品池1中的波长。
在实际使用中，信号处理器9根据放大信号技术得到的值为待检测容易的吸光度，由于吸光度与样品池吸收的光强度成正比，且DNA、RNA、蛋白质对应的特征紫外吸收波长位于230nm、260nm、280nm，因此，信号处理器9只需要将波长为230nm、260nm、280nm处的吸光值进行比值分析，就能够得到待检测样品中DNA、RNA和蛋白质的浓度及纯度。
其浓度确定方法为：计算波长为260nm、280nm的吸光值之比A260/A280，若A260/A280的值为1.8～2.0之间，则说明溶液中DNA纯度较高；计算波长为260nm、230nm的吸光值之比A260/A230，若A260/A230的值大于2.0或小于1.8，表明DNA被蛋白质、酚等污染，需要对样品进一步处理；若A260/A230比值大于2，表明样品中核酸的纯度较高，反之则说明样品被糖类盐类或有机溶剂污染，需对样品提纯
本发明以朗伯比尔定律为原理，并贯穿于系统整个设计过程，系统检测的吸光度及透过率严格符合朗伯比尔定律(A＝Lg(1/T))，样品池1为超微量单次消耗品设计，即节省了样品，也避免了不同样品间的相互污染，简化了操作流程；本系统出了检测核酸及蛋白质的浓度外，还可检测吸收波峰在200～400nm的多种物质的浓度，极大的拓展了应用范围；整个系统体积较小，无需外接PC等，外观简洁美观。
本发明不局限于上述实施方式，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围之内。本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。
Claims (6)
1.一种多功能核酸蛋白检测系统，其特征在于，包括：
一样品池(1)，所述样品池(1)用于存放待检测样品；
一光源(2)，所述光源(2)用于发射光线；
一光栅分光机构(3)，所述光栅分光机构(3)用于对来自光源(2)的光线进行滤光，以得到当前待测样品的特定吸收光，并将所述特定吸收光射入样品池(1)中；
一信号采集机构(4)，所述信号采集机构(4)用于将经过样品池(1)的光信号转换为电信号，并对电信号进行处理得到待测样品的信息；
一显示器(5)，所述显示器(5)与信号采集机构(4)电连接，所述显示器(5)用于显示所述信号采集机构(4)得到的待测样品信息。
2.如权利要求1所述的一种多功能核酸蛋白检测系统，其特征在于：所述信号采集机构(4)包括一光电转换器(6)、一放大电路(7)、一采样芯片(8)和一信号处理器(9)，所述光电转换器(6)、放大电路(7)、采样芯片(8)和信号处理器(9)顺次连接；
所述光电转换器(6)用于将通过样品池(1)吸收后的光信号转换为电信号，并将所述电信号传递至放大电路(7)；
所述放大电路(7)用于将所述电信号放大并传递至采样芯片(8)；
所述采样芯片(8)用于将放大的电信号传递至信号处理器(9)；
所述信号处理器(9)用于根据所述放大信号确定待测样品并计算相应样品的浓度。
3.如权利要求2所述的一种多功能核酸蛋白检测系统，其特征在于：所述光栅分光机构(3)包括一准直镜(10)和一物镜(11)，所述准直镜(10)和光源(2)之间设置一入射狭缝(12)，所述物镜(11)与样品池(1)之间设置一出射狭缝(13)，且所述出射狭缝(13)与样品池(1)之间设置有一平面透镜(13)，所述光源(1)产生的光线经入射狭缝(12)射入准直镜(10)上，准直镜(10)将入射光投射至物镜(11)，物镜(11)将转向后的入射光会聚并成像到出射狭缝(13)上，所述出射狭缝(13)将会聚后的光线射入样品池。
4.如权利要求3所述的一种多功能核酸蛋白检测系统，其特征在于：所述光栅分光机构(3)和所述信号采集机构(4)之间设置一脉冲宽度调制(13)，所述信号处理器(9)通过控制所述脉冲宽度调制(13)，调整所述光栅分光机构(3)的光栅宽度。
5.如权利要求3所述的一种多功能核酸蛋白检测系统，其特征在于：所述入射狭缝(12)位于准直镜(10)的焦点上，且入射狭缝(12)与准直镜(10)之间的距离为60mm。
6.如权利要求3所述的一种多功能核酸蛋白检测系统，其特征在于：所述出射狭缝(13)位于物镜(11)的焦点上，且所述出射狭缝(13)与物镜(11)之间的距离为60mm。
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