CN108387610A - 标志物检测装置及检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明揭示了一种标志物检测装置及检测方法，标志物检测装置包括：第一模块，第二模块及第三模块；所述第一模块具有第一电感，所述第二模块具有相连接的第二电感及电容结构的标志物反应结构，所述第二电感与所述标志物反应结构构成LC谐振器，所述第一电感与所述第二电感对应互感，所述第三模块与所述第一电感相连接并检测谐振特性。因此在进行样品检测时具有检测方便、灵敏度高、准确、速度快的优点。

Description

标志物检测装置及检测方法

技术领域

本发明涉及检测领域，尤其涉及一种基于射频无线检测技术的标志物检测装置及检测方法。

背景技术

恶性肿瘤已成为严重威胁人类健康的非传染性疾病，居我国居民死亡病因的首位。目前，恶性肿瘤的防控形势严峻，多数癌症被发现已属中晚期，失去了手术治疗的最佳时机。所以，恶性肿瘤的早期发现早期治疗是临床肿瘤防治中的关键环节。

临床常联合多种检测手段进行早期恶性肿瘤的诊断，其中，血清肿瘤标志物对恶性肿瘤诊断具有重要的作用。肿瘤标志物是指在恶性肿瘤的发生和增殖过程中，由肿瘤细胞的基因表达而合成分泌的或是由机体对肿瘤反应而异常产生的/或升高的，反映肿瘤存在和生长的一类物质，包括蛋白质、激素、酶(同工酶)、多胺及癌基因产物等，存在于患者的血液、体液、细胞或组织中，可用生物化学、免疫学及分子生物学等方法进行测定。根据肿瘤组织的产生，肿瘤标志物可分为分化抗原、癌胚抗原(carcino-embryonicantigen,CEA)、酶及同工酶(isoenzyme)、激素(hormone)、组织特异性抗原(tissurespecificantigen)、黏蛋白、糖蛋白、糖脂(glycolipid)、癌基因及其产物、多胺类等。

测定肿瘤标志物的存在或含量，对辅助诊断肿瘤、分析病程、指导治疗、监测复发或转移、判断预后等具有重要意义和实用价值。基于此，如何能够快速、灵敏和准确的检测肿瘤标志物，是一种亟待解决的问题。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种标志物检测装置及检测方法，实现样品中标志物的快速、灵敏和准确检测。

为解决上述技术问题，本发明提供一种标志物检测装置，包括：第一模块，第二模块及第三模块；所述第一模块具有第一电感，所述第二模块具有相连接的第二电感及电容结构的标志物反应结构，所述第二电感与所述标志物反应结构构成LC谐振器，所述第一电感与所述第二电感对应互感，所述第三模块与所述第一电感相连接并检测谐振特性。

可选的，对于所述的标志物检测装置，所述第一电感和所述第二电感正对且间隔设置。

可选的，对于所述的标志物检测装置，所述第一电感和所述第二电感之间的间距为0mm～2mm。

可选的，对于所述的标志物检测装置，所述第一电感、所述第二电感及所述标志物反应结构的本征谐振频率皆在100KHz～2GHz之间。

可选的，对于所述的标志物检测装置，所述标志物反应结构为叉指电容，包覆有与标志物反应的捕获体。

可选的，对于所述的标志物检测装置，所述第一模块包括第一基底，所述第一电感设置在所述第一基底的一个面上，且在所述一个面上具有所述第一电感的一端，一导体自与所述一个面相对的另一个面穿过所述第一基底连接至所述第一电感的另一端，所述第一电感的一端与所述导体连接至所述第三模块。

可选的，对于所述的标志物检测装置，所述第一基底的厚度为 0.8mm～1.6mm，所述第一电感的厚度为35μm～70μm。

可选的，对于所述的标志物检测装置，所述第二模块包括第二基底，所述第二电感及标志物反应结构设置在所述第二基底的一个面上。

可选的，对于所述的标志物检测装置，所述第二基底的厚度为0.5mm～1mm，所述第二电感及标志物反应结构的厚度为50μm～200μm。

可选的，对于所述的标志物检测装置，还包括一壳体，所述壳体具有一开口，所述第一模块设置在所述壳体中，所述第二模块可插拔式插入所述开口中。

本发明还提供一种标志物检测方法，利用如上所述的标志物检测装置，该方法包括：

提供待检测样品，放置在所述标志物反应结构中进行反应，由第三模块测得具有检测样品时的谐振特性；以及

将具有检测样品时的谐振特性与谐振网络-标志物样本数据库对应，获得待检测样品的标志物浓度。

可选的，对于所述的标志物检测方法，所述谐振特性包括阻抗实部带宽，中心频率及谐振峰值。

在本发明中的标志物检测装置，包括：第一模块，第二模块及第三模块；所述第一模块具有第一电感，所述第二模块具有相连接的第二电感及电容结构的标志物反应结构，所述第二电感与所述标志物反应结构构成LC谐振器，所述第一电感与所述第二电感对应互感，所述第三模块与所述第一电感相连接并检测谐振特性。因此在进行样品检测时具有检测方便、灵敏度高、准确、速度快的优点，其有益效果具体包括：

(1)采用无线射频检测技术，能准确、快速和高灵敏的实现标志物检测。采用RLC网络谐振特性的变化能更加显著反应出标志物捕获前后的微弱信号，避免常规直流电阻测试时阻抗信号变化被系统本底大阻抗淹没，同时射频信号也具有更强的抗干扰能力。

(2)采用本发明的装置进行检测时，具有便捷、快速检测的优点，和其他常规方法相比，检测过程更加简单、方便，检测速度也非常快，一旦捕获，可以直接测得结果。

(3)本发明的装置精度高，所第二模块成本低，检测程序少，简单、方便，适合于大样本、大规模推广使用，具有重要的应用价值。

附图说明

图1为本发明一实施例中标志物检测装置的示意图；

图2为本发明一实施例中第一模块的示意图；

图3为本发明一实施例中第二模块的示意图；

图4为本发明另一实施例中标志物检测装置的示意图。

具体实施方式

下面将结合示意图对本发明的标志物检测装置及检测方法进行更详细的描述，其中表示了本发明的优选实施例，应该理解本领域技术人员可以修改在此描述的本发明，而仍然实现本发明的有利效果。因此，下列描述应当被理解为对于本领域技术人员的广泛知道，而并不作为对本发明的限制。

为了清楚，不描述实际实施例的全部特征。在下列描述中，不详细描述公知的功能和结构，因为它们会使本发明由于不必要的细节而混乱。应当认为在任何实际实施例的开发中，必须做出大量实施细节以实现开发者的特定目标，例如按照有关系统或有关商业的限制，由一个实施例改变为另一个实施例。另外，应当认为这种开发工作可能是复杂和耗费时间的，但是对于本领域技术人员来说仅仅是常规工作。

在下列段落中参照附图以举例方式更具体地描述本发明。根据下面说明和权利要求书，本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。

发明人对肿瘤标志物的检测进行了深入研究，发现肿瘤标志物大多无器官特异性(广谱标志物)，基本上不可以定位。同一种肿瘤可以有几种不同的肿瘤标志物，不同肿瘤可能有相同的肿瘤标志物。如CA125不仅是卵巢癌相关抗原，也是其他肿瘤(肺癌、肝癌、胰腺癌、胃肠道癌等)的相关抗原。肿瘤标志物在一些良性疾病和炎症时也会有不同程度升高。一般表现为中等程度升高。此时，仅仅根据某肿瘤标志物检测很难定性，而应联合多个相关指标连续监测，通过动态观察可以判断肿瘤的消退、疗效及预后复发。

由于血清学指标比明显的临床症状出现早，因此，在健康人中定期或不定期进行肿瘤相关血清指标的检测，对恶性肿瘤的早期发现和治疗具有重要意义，有利于肿瘤的预防，指导临床治疗并改善预后状况。

目前，肿瘤标志物的血清检测主要采用血清ELISA方法。该方法需要离心机先分离血清，还需要孵育箱、酶标仪等医疗设备，操作过程复杂，每次只能检测一种指标，不能随时随地检测，检测过程至少需要40～60分钟，且价格昂贵，无法满足全面高效的健康体检及临床诊断要求。

胶体金免疫层析技术(Gold-Immunochromatography Assay，GICA)是在酶联免疫吸附分析方法(ELISA)的基础上发展起来的一项免疫标记技术，它以微孔滤膜为载体，利用微孔滤膜的毛细管作用，使滴加在膜条一侧的液体样品慢慢向微孔滤膜另一端渗移，若液体中有特异抗原或抗体，它们可以和免疫金结合后再与固定在微孔滤膜上的相应抗体或抗原结合而显示免疫金颜色。该技术简单、快速、不需任何仪器设备，几分钟就能用肉眼观察结果，被誉称为“浓缩的ELISA”，现已广泛用于免疫学检测的几乎所有方面。但目前的胶体金免疫层析应用通常以裸露试纸条形式对样品进行检测，而且多为单一指标检测，很少有人将其用于样品多项指标并行检测。裸露试纸检测后的废弃物处理会污染环境，不利于环保处理。样品单一指标检测不利于更快提高工作效率，也不利于消除各样品检测间存在的检测误差。

由此，本申请发明人提出一种标志物检测装置及方法，实现样品中标志物的快速、灵敏和准确检测。

所述标志物检测装置包括：第一模块，第二模块及第三模块；所述第一模块具有第一电感，所述第二模块具有相连接的第二电感及电容结构的标志物反应结构，所述第二电感与所述标志物反应结构构成LC谐振器，所述第一电感与所述第二电感对应互感，所述第三模块与所述第一电感相连接并检测谐振特性。

以下列举所述标志物检测装置及方法的较优实施例，以清楚说明本发明的内容，应当明确的是，本发明的内容并不限制于以下实施例，其他通过本领域普通技术人员的常规技术手段的改进亦在本发明的思想范围之内。

请参考图1-图4，图1为本发明一实施例中标志物检测装置的示意图；图2 为本发明一实施例中第一模块的示意图；图3为本发明一实施例中第二模块的示意图；图4为本发明另一实施例中标志物检测装置的示意图。

如图1所示，本实施例的标志物检测装置包括：

第一模块10，第二模块20及第三模块30；所述第一模块10具有第一电感 102，所述第二模块20具有相连接的第二电感202及电容结构的标志物反应结构203，所述第二电感202与所述标志物反应结构203构成LC谐振器，所述第一电感102与所述第二电感202对应互感，所述第三模块30与所述第一电感102 相连接并检测谐振特性。

在一个实施例中，所述第一模块10和所述第二模块20皆是水平放置，且可以是所述第一模块10位于所述第二模块20上方。

可选的，所述第一电感102和所述第二电感202正对且间隔设置。可以理解的是，这种正对设置能够提高互感的耦合度。

在一个实施例中，所述第一电感102和所述第二电感202之间的间距H为 0mm～2mm。

当然，所述第一模块10和所述第二模块20还可以是其他位置排布，例如竖直放置、倾斜放置等，本领域技术人员可以在本发明的基础上，依据实际需求，例如空间限制等，灵活调整所述第一模块10和所述第二模块20的排布方向。

在一个实施例中，所述第一电感102、所述第二电感202及所述标志物反应结构203的本征谐振频率皆在100KHz～2GHz之间。

下面请参考图2，对本发明一实施例中的第一模块10进行详细介绍。

在一个实施例中，所述第一模块10包括第一基底101，所述第一电感102 设置在所述第一基底101的一个面上，且在所述一个面上具有所述第一电感102 的一端103，一导体104自与所述一个面相对的另一个面穿过所述第一基底101 连接至所述第一电感102的另一端，所述第一电感102的一端103与所述导体 104连接至所述第三模块。

在一个实施例中，所述第一模块10设置有SMA接口105，所述第一电感 102的一端103与所述导体104连接至所述SMA接口105，之后经由导线40(如图1所示)连接至所述第三模块。

可以理解的是，其他类型接口也是可以的，SMA接口并不能够作为对本发明的限制。

在一个实施例中，所述第一基底101例如可以是FR4或FR5等其他PCB材料的基板，此外，例如还可以是玻璃基板，硅基板等。

所述第一基底101的厚度可以为0.8mm～1.6mm。

所述第一电感102可以采用半导体光刻和选择性电镀方式形成，可以是形成在所述第一基底101一个面上的厚度为35μm～70μm的膜层。由此可知，所述第一电感102可以是平面螺旋电感。

在一个实施例中，所述第一电感102的材质可以包括铜箔和/或镀金。

下面请参考图3，对本发明一实施例中的第二模块20进行详细介绍。

在一个实施例中，所述第二模块20包括第二基底201，所述第二电感202 及标志物反应结构203设置在所述第二基底20的一个面上。

在一个实施例中，所述标志物反应结构203为叉指电容，包覆有与标志物反应的捕获体。例如，所述捕获体可以是抗体，则可以实现对抗原的检测，具体检测过程将在下文描述。

由图3可知，所述叉指电容包括交叉排布的两部分，分别与第二电感202 的两端对应连接。于是，当样品的标志物施加于叉指电容上与捕获体反应后，就改变了叉指电容的电容电场，进而改变叉指电容-第二电感202的网络阻抗特性。则这一改变通过互感传递至第一电感102中，最终可以由第三模块检测到。

所述叉指电容、第一电感102及第二电感202一起形成一个整体的电阻、电容和电感(RLC)谐振网络。

在一个实施例中，所述第二基底201例如可以是玻璃基板，硅基板等。

所述第二基底201的厚度可以为0.5mm～1mm。

所述第二电感202及所述标志物反应结构203可以采用半导体光刻和选择性电镀方式形成，可以是形成在所述第二基底201一个面上的厚度为 50μm～200μm的膜层。由此可知，所述第二电感202可以是平面螺旋电感。

在一个实施例中，所述第二电感202的材质可以包括金属钛和/或镀金。

可知，本发明中可以制备有多个第二模块20，可以分别具有不同的捕获体，从而能够进行多种检测。

在一个实施例中，所述第三模块30可以是矢量网络分析仪(Vector NetworkAnalyzer，VNA)。

请参考图4，在本发明另一实施例中，所述的标志物检测装置还包括一壳体 110，所述壳体110具有一开口120，所述第一模块10设置在所述壳体110中，所述第二模块20可插拔式插入所述开口120中。

在图4所示结构的基础上，所述第三模块可以是设置在所述壳体110中，也可以是位于壳体110外部，可以任意选择。可以理解的是，第三模块在检测时具有数据输出显示，因此当设置在壳体110中时，所述壳体110具有相应的窗口或透明部分，以便能够得知第三模块的检测结果。

本发明还提供一种标志物检测方法，借助于本发明所述的标志物检测装置，该方法包括：

步骤S11，提供待检测样品，放置在所述标志物反应结构中进行反应，由第三模块测得具有检测样品时的谐振特性；以及

步骤S12，将具有检测样品时的谐振特性与谐振网络-标志物样本数据库对应，获得待检测样品的标志物浓度。

以癌胚抗原(carcino-embryonic antigen，CEA)的检测为例，从待测者样本血液通过获得CEA抗原，CEA抗原与包被后的叉指电容均匀接触，CEA抗体抗原结合。这样就改变了叉指电容的电场变化，进而改变叉指电容-第二电感的202网络阻抗特性。该第二电感202又充当互偶天线，通过与之相配的第一电感 102耦合。同时，该第一电感102与矢量网络分析仪相连，便通过矢量网络分析仪测出附有CEA的电容-电感谐振网络的谐振特性。

不同种类和数量肿瘤标志物对谐振网络的谐振特性影响非常灵敏，因此，可以通过优化设计的谐振网络-标志物样本数据库的建立，可以非常灵敏地检测到肿瘤标志物的浓度。采用这种射频无线耦合方式读出分析检测肿瘤标志物信号的方法同时还能避免了直接采用直流阻抗测量时的微弱检测信号易被较大的回路大电阻淹没和干扰的问题。

检测时，通过SMA接口与矢量网络分析仪的一个端口连接。VNA发出激励信号，第一电感与第二电感互偶得到整个谐振网络的谐振特性，并反馈到矢量网络分析仪。这样从矢量网络分析仪上便可以得到谐振网络的谐振特性变化，包括谐振频率、阻抗实部、虚部等的变化，得到阻抗实部带宽，中心频率及谐振峰值等，例如是最后计算出RLC谐振网络的阻抗实部带宽的变化，从而对比得出检测芯片上所捕获的肿瘤标志物的浓度。

综上所述，本发明中的标志物检测装置，包括：第一模块，第二模块及第三模块；所述第一模块具有第一电感，所述第二模块具有相连接的第二电感及电容结构的标志物反应结构，所述第二电感与所述标志物反应结构构成LC谐振器，所述第一电感与所述第二电感对应互感，所述第三模块与所述第一电感相连接并检测谐振特性。因此在进行样品检测时具有检测方便、灵敏度高、准确、速度快的优点，其有益效果具体包括：

(1)采用无线射频检测技术，能准确、快速和高灵敏的实现标志物检测。采用RLC网络谐振特性的变化能更加显著反应出标志物捕获前后的微弱信号，避免常规直流电阻测试时阻抗信号变化被系统本底大阻抗淹没，同时射频信号也具有更强的抗干扰能力。

(2)采用本发明的装置进行检测时，具有便捷、快速检测的优点，和其他常规方法相比，检测过程更加简单、方便，检测速度也非常快，一旦捕获，可以直接测得结果。

(3)本发明的装置精度高，所第二模块成本低，检测程序少，简单、方便，适合于大样本、大规模推广使用，具有重要的应用价值。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (12)

1.一种标志物检测装置，其特征在于，包括：第一模块，第二模块及第三模块；所述第一模块具有第一电感，所述第二模块具有相连接的第二电感及电容结构的标志物反应结构，所述第二电感与所述标志物反应结构构成LC谐振器，所述第一电感与所述第二电感对应互感，所述第三模块与所述第一电感相连接并检测谐振特性。

2.如权利要求1所述的标志物检测装置，其特征在于，所述第一电感和所述第二电感正对且间隔设置。

3.如权利要求2所述的标志物检测装置，其特征在于，所述第一电感和所述第二电感之间的间距为0mm～2mm。

4.如权利要求1所述的标志物检测装置，其特征在于，所述第一电感、所述第二电感及所述标志物反应结构的本征谐振频率皆在100KHz～2GHz之间。

5.如权利要求1所述的标志物检测装置，其特征在于，所述标志物反应结构为叉指电容，包覆有与标志物反应的捕获体。

6.如权利要求1所述的标志物检测装置，其特征在于，所述第一模块包括第一基底，所述第一电感设置在所述第一基底的一个面上，且在所述一个面上具有所述第一电感的一端，一导体自与所述一个面相对的另一个面穿过所述第一基底连接至所述第一电感的另一端，所述第一电感的一端与所述导体连接至所述第三模块。

7.如权利要求6所述的标志物检测装置，其特征在于，所述第一基底的厚度为0.8mm～1.6mm，所述第一电感的厚度为35μm～70μm。

8.如权利要求1所述的标志物检测装置，其特征在于，所述第二模块包括第二基底，所述第二电感及标志物反应结构设置在所述第二基底的一个面上。

9.如权利要求8所述的标志物检测装置，其特征在于，所述第二基底的厚度为0.5mm～1mm，所述第二电感及标志物反应结构的厚度为50μm～200μm。

10.如权利要求1所述的标志物检测装置，其特征在于，还包括一壳体，所述壳体具有一开口，所述第一模块设置在所述壳体中，所述第二模块可插拔式插入所述开口中。

11.一种标志物检测方法，其特征在于，采用如权利要求1-10中任意一项所述的标志物检测装置，该方法包括：

提供待检测样品，放置在所述标志物反应结构中进行反应，由第三模块测得具有检测样品时的谐振特性；以及

将具有检测样品的时谐振特性与谐振网络-标志物样本数据库对应，获得待检测样品的标志物浓度。

12.如权利要求11所述的标志物检测方法，其特征在于，所述谐振特性包括阻抗实部带宽，中心频率及谐振峰值。