CN108490182A - 糖化血红蛋白检测装置及检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于医疗器械技术领域，公开了一种糖化血红蛋白检测装置及检测方法。其中糖化血红蛋白装置包括支撑板、安置于支撑板上的工作台、以及分布支撑板两端的第一面板与第二面板，该支撑板、第一面板、第二面板围合形成用于容置工作台的容纳腔，在工作台上安置有用于对样品进样、预处理、洗涤、分离、检测于一体的微流控芯片，在第一面板上安装有用于驱动所述微流控芯片工作的电机。这样，通过在工作台上安置有检测糖化血红蛋白的微流控芯片，该微流控芯片安置在工作台上的容置槽中，由于微流控芯片集样品进样、样品预处理、样品洗涤、样品分离、样品检测于一体，极大地简化了操作流程，降低了样品和试剂消耗，极大地降低了使用成本。

Description

糖化血红蛋白检测装置及检测方法

技术领域

本发明属于医疗器械技术领域，更具体地说，是涉及一种糖化血红蛋白检 测装置及检测方法。

背景技术

糖尿病是一组病因和发病机制尚未完全明了的内分泌代谢疾病，具有高并 发症和高致死率，近几年糖尿病的发病率呈不断上升趋势，是严重威胁人类健 康的世界性公共卫生问题。

在临床上糖尿病主要通过检测血糖参数来判定，而血糖参数只代表抽血时 的血糖水平，对确诊具有局限性。在正常人体内，有三种血红蛋白：HbA、HbF、 HbA2，而成人红细胞中主要含有HbA，在用层析法分离血红蛋白时，可洗脱 出3种含糖量成分即：HbA1a、HbA1b、HbA1c，合称为糖化血红蛋白。近年 来，糖化血红蛋白的检测日益受到临床高度重视，葡萄糖化血红蛋白(HbA1C) 是指血液中和葡萄糖结合的那一部分血红蛋白。人体内红细胞的寿命一般为 120天，在红细胞死亡之前，血液中葡萄糖化血红蛋白(HbA1C)含量也保持 相对不变，葡萄糖化血红蛋白(HbA1C)水平反应了检测前120天的平均血糖 水平，而与取血时间、病人是否空腹及是否使用胰岛素等因素无关，因此，葡 萄糖化血红蛋白(HbA1C)是反应长期血糖水平的标准，也是糖尿病辅助诊断、 监测、治疗的重要指标。

葡萄糖化血红蛋白(HbA1C)的测定方法多种多样，大致分为两类：一类 是基于HbA1C和HbA(血红蛋白)的电荷不同，如离子交换层析法；另一类 是基于Hb上糖化基团的结构特点，如亲和层析法，这些方法大多通过大型的 生化分析仪或离子交换高压液相色谱仪来完成，其样品消耗量大、操作程序复 杂、仪器试剂成本高，因此，开发快速、直观、携带方便、操作简便的用于糖 化血红蛋白的检测装置成为当前国内外研究的重点。

发明内容

本发明的目的在于提供一种糖化血红蛋白检测装置及检测方法，旨在解决 现有技术中测定糖化血红蛋白的设备高昂、检测方法复杂的技术问题。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：糖化血红蛋白检测装置， 包括支撑板、安置于所述支撑板上的工作台、以及由所述支撑板两端分别凸出 延伸的第一面板与第二面板，所述支撑板、所述第一面板、所述第二面板围合 形成用于容置所述工作台的容纳腔，所述工作台上安置有用于对样品进样、预 处理、洗涤、分离、检测于一体的微流控芯片，且所述工作台上开设有用于容 置所述微流控芯片的容置槽，所述第一面板上安装有用于驱动所述微流控芯片 工作的电机。

进一步地，所述微流控芯片包括芯片基体、设于所述芯片基体上并用于供 血样流通的进样通道、用于供血样进入所述进样通道的的进样池、用于对所述 进样通道中的所述血样进行预处理的样品吸附区、用于清洗预处理后样品的样 品洗涤区、用于吸附血样杂质以此分离出血红蛋白的样品聚集区、用于对血红 蛋白进行处理以此分离出葡萄糖化血红蛋白的缓冲溶液区、以及用于检测样品 中葡萄糖化血红蛋白含量的样品检测池，所述进样池、所述样品吸附区、所述 样品洗涤区、所述样品聚集区、所述样品检测池依次设于所述芯片基体上并通 过所述进样通道串行连通，所述缓冲溶液区设于所述样品检测池的旁侧并通过 进液通道与所述样品检测池连通。

进一步地，所述缓冲溶液区包括设于所述样品检测池一侧的第一缓冲溶液 池、以及设于所述样品检测池另一侧的第二缓冲溶液池，所述第一缓冲溶液池 与所述第一缓冲溶液池分别通过进液通道与所述样品检测池连通。

进一步地，所述进样池、所述样品吸附区、所述样品洗涤区、所述样品聚 集区、以及所述样品检测池呈环型分布于所述芯片基体上。

进一步地，还包括用于对血样进行预处理的第一电极，所述第一电极的阳 极或阴极插入所述进样池内，所述第一电极的阴极或阳极插入所述样品检测池 内。

进一步地，还包括用于对血红蛋白进行处理以此分离出葡萄糖化血红蛋白 的第二电极，所述第二电极的阳极或阴极插入所述第一缓冲溶液池内，所述第 二电极的阴极或阳极插入所述第二缓冲溶液池内。

糖化血红蛋白的检测方法，使用上述所述的糖化血红蛋白检测装置，包括 如下步骤：

S01、预处理：将待测血清通过进样通道加入至微流控芯片的进样池中；

S02、破碎处理：将经过预处理的所述待测血清通过所述进样通道流入所述 样品吸附区中，以破碎所述待测血清中的血细胞；

S03、洗涤处理：将上述经过破碎处理后的所述血细胞通过所述进样通道流 入所述样品洗涤区洗涤；

S04、电泳一次分离处理：将上述经过洗涤处理的所述血细胞通过所述进样 通道流至所述样品聚集区，通过一次电泳分离出血红蛋白；

S05、电泳二次分离处理：将上述经过一次电泳分离处理过的所述血红蛋白 流入所述样品缓冲溶液区，以实现对所述血红蛋白的二次电泳分离；

S06、通过检测装置检测并记录。

进一步地，所述微流控芯片由玻璃、聚二甲基硅氧烷(PDMS)、聚甲基 丙烯酸甲酯(PMMA)或聚酯(PC)材料制作而成。

进一步地，所述样品吸附区设有用于破碎所述待测血清的溶血剂。

进一步地，所述溶血剂可为钠盐或十四烷基三甲基溴化铵(TTAB)表面 活性剂。

进一步地，所述检测装置为光电检测器。

本发明提供的糖化血红蛋白检测装置的有益效果在于：与现有技术相比， 本发明的糖化血红蛋白检测装置，通过在工作台上安置有检测糖化血红蛋白的 微流控芯片，该微流控芯片安置在工作台上的容置槽中，由于微流控芯片集样 品进样、样品预处理、样品洗涤、样品分离、样品检测于一体，极大地简化了 操作流程，降低了样品和试剂消耗，并且不用配备昂贵的仪器，极大地降低了 使用成本，使现场即时检测成为可能，具有巨大的经济价值和社会价值。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技 术描述中所需要实用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅 仅是本实施例的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性 劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提出的糖化血红蛋白检测装置的主视图；

图2为本发明实施例提出的糖化血红蛋白检测装置的俯视图；

图3为本发明实施例提出的微流控芯片结构的示意图图；

图4为本发明实施例提出的微流控芯片分离检测结果分析图(HbA1c微流 控芯片分离检测结果分析图)。

其中，图中各附图标记：

1-支撑板；2-第一面板；3-第二面板；4-工作台；5-微流控芯片；6-风扇； 7-开关；8-电机；9-肋板；10-第一电极；11-第二电极；51-芯片基体；52-进样 池；53-样品吸附区；54-样品洗涤区；55-样品聚集区；56-样品检测池；57-缓 冲溶液区；571-第一缓冲溶液池；572-第二缓冲溶液池；58-进样通道；59-进液 通道。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实 施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅 仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直 接在另一个元件上或可能同时存在居中元件。当一个元件被称为是“连接于”另 一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。

另外，还需要说明的是，本发明实施例中的左、右、上、下等方位用语， 仅是互为相对概念或是以产品的正常使用状态为参考的，而不应该认为是具有 限制性的以下结合具体实施例对本发明的实现进行详细的描述。

如图1～3所示，本实施例提出了一种糖化血红蛋白检测装置，包括支撑板 1，在该支撑板1上安置有工作台4，在该支撑板1两端设置有第一面板2与第 二面板3，且该第一面板2与第二面板3由远离支撑板1方向凸出延伸，该第 一面板2与该第二面板3相互围合形成用于容置上述工作台的容纳腔(附图未 作出)，在上述的工作台4上安置有可用于对样品进样、预处理、洗涤、分离、 检测于一体的微流控芯片5，在工作台4上开设有容置槽(附图未作出)，该 微流控芯片5放置于容置槽中，此外，在上述第一面板2上安装有用于驱动上 述微流控芯片5工作的电机8。这样，通过在工作台4上安置有检测糖化血红 蛋白的微流控芯片5，该微流控芯片5安置在工作台4上的容置槽中，由于微 流控芯片5集样品进样、样品预处理、样品洗涤、样品分离、样品检测于一体， 极大地简化了操作流程，降低了样品和试剂消耗，并且不用配备昂贵的仪器， 极大地降低了使用成本，使现场即时检测成为可能，具有巨大的经济价值和社 会价值。优选地，上述第一面板2、第二面板3分别与支撑板1一体成型，当 然也可以通过螺纹的方式连接，此处不作唯一限定。

进一步地，请参阅图3，作为本发明提供的糖化血红蛋白检测装置的一种 具体实施方式，上述微流控芯片5包括芯片基体51，在芯片基体51上依次设 有进样池52、用于对血样进行预处理的样品吸附区53、用于清洗预处理后样品 的的样品洗涤区54、用于吸附血样中杂质以此分离出血红蛋白的样品聚集区 55、用于对血红蛋白进行处理以此分离出葡萄糖化血红蛋白的缓冲溶液区57、 以及用于检测样品中葡萄糖化血红蛋白含量的样品检测池56，在上述微流控芯 片5还包括用于供血样流通的进样通道58，通过进样通道58实现将上述的进 样池52、样品吸附区53、样品洗涤区54、样品聚集区55、样品检测池56的串 行连通，此外，上述的缓冲溶液区57设于样品检测池56的旁侧并通过进液通 道59与样品检测池56连通。这样，通过设置进样池52、样品吸附区53、样品 洗涤区54、样品聚集区55、样品检测池56于芯片基体51上，从而使得该糖化 血红蛋白检测装置集样品进样、样品预处理、样品洗涤、样品分离、样品检测 于一体，极大地简化了操作流程，降低了样品和试剂消耗，并且不用配备昂贵 的仪器，极大地降低了使用成本，使现场即时检测成为可能。

进一步地，请参阅图3，作为本发明提供的糖化血红蛋白检测装置的一种 具体实施方式，上述缓冲溶液区57包括第一缓冲溶液池571与第二缓冲溶液池 572，第一缓冲溶液池571与第二缓冲溶液池572分别位于样品检测池56的两 侧，并通过进液通道59与样品检测池56连通。在本实施例中，上述第一缓冲 溶液池571、样品检测池56、第二缓冲溶液池572沿直线分布，这样，便于样 品液的流通，当然，上述第一缓冲溶液池571、样品检测池56、第二缓冲溶液 池572也可呈弧型、S型分布，此处不作唯一限定。

进一步地，请参阅图3，作为本发明提供的糖化血红蛋白检测装置的一种 具体实施方式，上述进样池52、样品吸附区53、样品洗涤区54、样品聚集区 55、样品检测池56呈环形分布于芯片基体51上，通过将其设置为环形，从而 可以满足对流体进行不同方式下的操控，如采用离心式对流体运作进行操控、 泵阀系统对流体运作进行操控等，当然，在本实施例中，上述进样池52、样品 吸附区53、样品洗涤区54、样品聚集区55、样品检测池56也可沿直线分布， 此处不作唯一限定。

进一步地，请参阅图3，作为本发明提供的糖化血红蛋白检测装置的一种 具体实施方式，上述糖化血红蛋白检测装置还包括用于对血样进行预处理的第 一电极10，该第一电极10的阳极或阴极插入上述样品吸附区53内，该第一电 极10的阴极或阳极插入上述样品检测池56内，在使用时，会在样品吸附区内 预先固定所需的抗原或抗体，检测时将待测血清样品加入到进样池52中，随后 在电流的刺激下由进样通道58进入样品吸附区内进行免疫凝集反应，然后经过 样品洗涤区54将预处理后的样品进行清洗，再经过样品集聚区55以吸附血样 中的杂质以此分离出血红蛋白，最后，血红蛋白流入样品检测池56后开启光电检测器进行检测，从而使得微流控芯片5集样品进样、样品预处理、样品洗涤、 样品分离、样品检测于一体，极大地简化了操作流程，降低了样品和试剂消耗。

进一步地，请参阅图3，作为本发明提供的糖化血红蛋白检测装置的一种 具体实施方式，上述微流控芯片5还包括用于对血红蛋白进行处理以此分离出 葡萄糖化血红蛋白的第二电极11，该第二电极11的阳极或阴极插入上述第一 缓冲溶液池571内，第二电极11的阴极或阳极插入第二缓冲溶液池572内，由 于第一缓冲溶液池571、样品检测池56、第二缓冲溶液池572通过进液通道59 流通，这样，可依据血红蛋白中各种成分所带的电荷性不同，从而将其血红蛋 白进行分离，提高了后续检测的精准度。

进一步地，请参阅图3，作为本发明提供的糖化血红蛋白检测装置的一种 具体实施方式，上述微流控芯片5还包括遮光层(附图未作出)，该遮光层可 用于将进样通道58与样品吸附区53遮盖住，这样可以保证芯片内部的进样通 道58与样品吸附区53中的样品溶液和反应产物不受外界可见光与检测光源的 干扰。优选地，在本实施例中，上述遮光层采用黑色聚甲基丙烯酸甲酯制备， 当然，也可以采用其他材质，此处不作唯一限定。

进一步地，请参阅图1与图2，作为本发明提供的糖化血红蛋白检测装置 的一种具体实施方式，上述的血红蛋白检测装置还包括安装于工作台4下方的 风扇6，通过设置一风扇6可用于对上述微流控芯片5进行降温，这样，当微 流控芯片5在工作时，可始终保持温度的波动变化不大，使得为微流控芯片5 的后续工作提供更好的保证。

具体地，在本实施例中，在上述工作台上还设有用于检测微流控芯片5温 度的温度传感器(附图未作出)和用于控制风扇工作的PCB板(附图未作出)， 该PCB板与风扇6电性连接，该温度传感器与PCB板电性连接，这样，当温 度传感器检测到微流控芯片5的温度较高时，通过PCB板驱动风扇6工作，当 微流控芯片5的温度降到一定温度时，则温度传感器会将信号传递至PCB板， PCB板会与风扇断开，从而使风扇停止工作。

进一步地，请参阅图1与图2，作为本发明提供的糖化血红蛋白检测装置 的一种具体实施方式，上述糖化血红蛋白检测装置还包括肋板9，该肋板9可 用于将第一面板2、第二面板3与支撑板1固定，从而提高肋板9与第一面板2、 第二面板3之间的结合强度。

进一步地，请参阅图1，作为本发明提供的糖化血红蛋白检测装置的一种 具体实施方式，在上述的第二面板3上还设置有用于控制糖化血红蛋白检测装 置的开关7，当然也可以通过系统自动控制，此处不作唯一限定。

本发明还公开了一种检测糖化血红蛋白的检测方法，其具体步骤包括：

S01、预处理：将待测血清通过进样通道58加入至微流控芯片2的进样池 52中；

S02、破碎处理：将上述预处理的待测血清通过进样通道58流入样品吸附 区53中，以破碎待测血清中的血细胞；

S03、洗涤处理：将上述经过破碎处理过的血细胞通过进样通道流入样品洗 涤区54洗涤；

S04、电泳一次分离处理：将上述经过洗涤处理的待测血清通过进样通道 58流至样品聚集区55，通过一次电泳分离出血红蛋白；

S05、电泳二次分离处理：将上述经过一次电泳分离处理过的血红蛋白进入 样品缓冲溶液区57，以实现对血红蛋白的二次电泳分离；

S06、通过检测装置检测并记录。

进一步地，作为本发明提供的糖化血红蛋白检测检测方法的一种具体实施 方式，上述微流控芯片5可由玻璃、聚二甲基硅氧烷(PDMS)、聚甲基丙烯 酸甲酯(PMMA)或聚酯(PC)等材料制作而成。具体地，在本实施中，上述 微流控芯片5采用PMMA基高分子聚合物板材制作，通过二氧化碳激光光刻技 术，在上述的PMMA基高分子聚合物板材上分别刻蚀制作包括上述多个功能区 域的通道和池槽，最后，采用热压键合技术将蚀刻有功能区域的PMMA基高分 子聚合物板材和一片相同面积大小的盖板在一定的温度和压力下进行融合制成本发明所用的微流控芯片5。

进一步地，作为本发明提供的糖化血红蛋白检测检测方法的一种具体实施 方式，在上述的样品吸附区53内设有用于破碎待测血清的溶血剂，通过添加溶 血剂，可用于破碎血清中的血细胞，从而释放出血细胞中的血红蛋白和糖化血 红蛋白。优选地，上述溶血剂可为钠盐或十四烷基三甲基溴化铵(TTAB)表 面活性剂，当然，也可以为其他表面活性剂，此处不作唯一限定。

优选地，在本实施例中，将上述经过溶血剂处理后待测血清通过进样通道 58流向样品洗涤区54，从而将上述的溶血剂清洗掉，避免了在后续检测中溶血 剂等杂质对待测血清检测的影响。在本实施例中，上述的洗涤液可以为清水， 由于清水的PH值为中性，从而保证了血红蛋白的PH值不会被中和的前提下， 实现对待测血清的清洗。

进一步地，在本实施中，在上述的样品聚集区55中设有用于吸附待测血 清中杂质的溶剂，从而可将血红蛋白从待测血清中分离出来，便于后续进入样 品检测池56实现对血红蛋白的检测。由于待测血清通过样品吸附区53、样品 洗涤区54、样品聚集区55处理后分离出的糖化血红蛋白纯度还是比较低，因 此需要将流入缓冲区溶液区57内的血红蛋白进行二次电泳分离，以此分离出糖 化血红蛋白中的葡萄糖化血红蛋白，便于后续的检测测量。

优选地，上述检测装置为光电检测器。由于血红蛋白中的各个成分对光的 吸收度不同，这样会导致在特定的时间段下产生不同的峰值(如图4所示)。 通过光电检测器释放出紫外线可见光，使其糖化血红蛋白中的葡萄糖化血红蛋 白会在特定的时间产生特定的峰值，从而可通过计算葡萄糖化血红蛋白产生的 峰值面积占糖化血红蛋白的峰值面积比，得出葡萄糖化血红蛋白的含量比，测 其是否满足正常人的比例分布范围(1％-20％)，如若比例高于20％，则表明 得糖尿病的概率较高，若在其分布范围内，则表示人体血糖含量正常，以此实 现对糖化血红蛋白的检测。

本发明通过在工作台上安置有检测糖化血红蛋白的微流控芯片，且由于微 流控芯片5集样品进样、样品预处理、样品洗涤、样品分离、样品检测于一体， 极大地简化了操作流程，降低了样品和试剂消耗，并且不用配备昂贵的仪器， 极大地降低了使用成本，使现场即时检测成为可能；另外，通过对待测血清进 行两次电泳分离，从而可分离出高纯度的葡萄糖化血红蛋白，为后续的糖化血 红蛋白检测提供了保障，其检测方法简单便捷且成本较低。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发 明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明 的保护范围之内。

Claims (10)

1.糖化血红蛋白检测装置，其特征在于，包括支撑板、安置于所述支撑板上的工作台、以及由所述支撑板两端分别凸出延伸的第一面板与第二面板，所述支撑板、所述第一面板、所述第二面板围合形成用于容置所述工作台的容纳腔，所述工作台上安置有用于对样品进样、预处理、洗涤、分离、检测于一体的微流控芯片，且所述工作台上开设有用于容置所述微流控芯片的容置槽，所述第一面板上安装有用于驱动所述微流控芯片工作的电机。

2.如权利要求1所述的糖化血红蛋白检测装置，其特征在于，所述微流控芯片包括芯片基体、设于所述芯片基体上并用于供血样流通的进样通道、用于供血样进入所述进样通道的的进样池、用于对所述进样通道中的所述血样进行预处理的样品吸附区、用于清洗预处理后样品的样品洗涤区、用于吸附血样杂质以此分离出血红蛋白的样品聚集区、用于对血红蛋白进行处理以此分离出葡萄糖化血红蛋白的缓冲溶液区、以及用于检测样品中葡萄糖化血红蛋白含量的样品检测池，所述进样池、所述样品吸附区、所述样品洗涤区、所述样品聚集区、所述样品检测池依次设于所述芯片基体上并通过所述进样通道串行连通，所述缓冲溶液区设于所述样品检测池的旁侧并通过进液通道与所述样品检测池连通。

3.如权利要求2所述的糖化血红蛋白检测装置，其特征在于，所述缓冲溶液区包括设于所述样品检测池一侧的第一缓冲溶液池、以及设于所述样品检测池另一侧的第二缓冲溶液池，所述第一缓冲溶液池与所述第一缓冲溶液池分别通过进液通道与所述样品检测池连通。

4.如权利要求2所述的糖化血红蛋白检测装置，其特征在于，还包括用于对血样进行预处理的第一电极，所述第一电极的阳极或阴极插入所述进样池内，所述第一电极的阴极或阳极插入所述样品检测池内。

5.如权利要求3所述的糖化血红蛋白检测装置，其特征在于，还包括用于对血红蛋白进行处理以此分离出葡萄糖化血红蛋白的第二电极，所述第二电极的阳极或阴极插入所述第一缓冲溶液池内，所述第二电极的阴极或阳极插入所述第二缓冲溶液池内。

6.糖化血红蛋白的检测方法，使用如权利要求2-5任一项所述的糖化血红蛋白检测装置，其特征在于，

S01、预处理：将待测血清通过进样通道加入至微流控芯片的进样池中；

S02、破碎处理：将经过预处理的所述待测血清通过所述进样通道流入所述样品吸附区中，以破碎所述待测血清中的血细胞；

S03、洗涤处理：将上述经过破碎处理后的所述血细胞通过所述进样通道流入所述样品洗涤区洗涤；

S04、电泳一次分离处理：将上述经过洗涤处理的所述血细胞通过所述进样通道流至所述样品聚集区，通过一次电泳分离出血红蛋白；

S05、电泳二次分离处理：将上述经过一次电泳分离处理过的所述血红蛋白流入所述样品缓冲溶液区，以实现对所述血红蛋白的二次电泳分离；

S06、通过检测装置检测并记录。

7.如权利要求6所述的糖化血红蛋白的检测方法，其特征在于，所述微流控芯片由玻璃、聚二甲基硅氧烷(PDMS)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)或聚酯(PC)材料制作而成。

8.如权利要求6所述的糖化血红蛋白的检测方法，其特征在于，所述样品吸附区设有用于破碎所述待测血清的溶血剂。

9.如权利要求8所述的糖化血红蛋白的检测方法，其特征在于，所述溶血剂可为钠盐或十四烷基三甲基溴化铵(TTAB)表面活性剂。

10.如权利要求6所述的糖化血红蛋白的检测方法，其特征在于，所述检测装置为光电检测器。