CN108745426B - 一种用于阿尔茨海默病伴发抑郁症血液相关蛋白检测的微流控芯片及其制备方法和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于阿尔茨海默病伴发抑郁症血液相关蛋白检测的微流控芯片及其制备方法和应用。本发明针对现有检测方法的不足,公开了一种用于阿尔茨海默病伴发抑郁症血液相关蛋白检测的微流控芯片,其中设置有白细胞过滤池、红细胞过滤池、血小板过滤池,实现了微流控芯片对血液样品直接进行检测而不需要将血液进行离心获取血清进行检测的目的,此外,通过设置独立的微流控检测单元,使得检测的相关蛋白彼此之间不存在干扰现象,同时芯片内设置磁力控制阀,通过控制电磁转换仪器开关即可以实现检测的同步化、自动化。该微流控芯片具有样品处理简单、检测时间短、价格便宜、操作可控化、检测自动化等优点。
Description
技术领域
本发明涉及一种微流控芯片及其制备方法和应用,特别涉及一种用于阿尔茨海默病伴发抑郁症血液相关蛋白检测的微流控芯片及其制备方法和应用。本发明属于医药技术领域。
背景技术
阿尔茨海默病(Alzheimer's disease)是我们国家常见的老年性、神经性、退行性疾病之一,其发病率逐年增加,且女性发病率明显多于男性发病率,此病治疗较为困难,同时我们国家阿尔茨海默病使用西药治疗很容易出现并发症,这与2017年Taipale等研究相同(Taipale H,Tolppanen AM,Koponen M,et al.Risk of pneumonia associated withincident benzodiazepine use among community dwelling adults with Alzheimerdisease[J].CMAJ,2017,189(14):E519-E529.)。
我们知道,在临床上阿尔茨海默病患者主要表现为学习能力下降、记忆能力减退、分析能力降低、推理能力下降、精神障碍、意识模糊等相关临床表现,同时部分阿尔茨海默病患者还可以出现心境抑郁、情绪低落、活动减少、性欲减退、食欲下降、体重下降等抑郁症相关临床表现,尤其是此类阿尔茨海默病患者伴发抑郁症时,这类患者脑电图会出现明显地改变(Guo Z,Liu X,Li J,et al.Fractional amplitude of low frequencyfluctuations is disrupted in Alzheimer's disease with depression[J].ClinNeurophysiol,2017,128(7):1344-1349.)、脑组织海马超微结构改变(Rodrigues R,Petersen RB,Perry G.Parallels between major depressive disorder andAlzheimer's disease:role of oxidative stress and genetic vulnerability[J].Cell Mol Neurobiol,2014,34(7):925-49.)、脑组织载脂蛋白4表达量明显异常、血液脑源性神经生长因子含量明显异常(Platenik J,Fisar Z,Buchal R,et al.GSK3βand CREBand BDNF in peripheral blood of patients withAlzheimer's disease anddepression[J].Prog Neuro psychopharmacol Biol Psychiatry,2014,(50):83-93.)等,将会严重影响阿尔茨海默病患者伴发抑郁症的生活质量,甚至威胁阿尔茨海默病患者伴发抑郁症的生命安全,因此,阿尔茨海默病患者伴发抑郁症需要加以高度重视。
2017年Steffen等研究指出,在阿尔茨海默病发病机制中,脑组织内部β-淀粉样蛋白(amyloid beda,Aβ)学说是阿尔茨海默病发病机制中最重要的学说之一,Aβ是以β-淀粉样蛋白前体蛋白(amyloid-βprecursor protein,APP)为原材料,经过β、γ-分泌酶水解而产生,其主要包括Aβ1-40和Aβ1-42,机体脑组织产生的Aβ1-40和Aβ1-42可以通过血脑屏障血管内皮细胞特异性Aβ载体进入血液内(Steffen J,Krohn M,Schwitlick C,et al.Expressionof endogenous mouse APP modulatesβ-amyloid deposition in hAPP transgenic mice[J].Acta Neuropathol Commun,2017,5(1):49.),即血液Aβ1-40和Aβ1-42含量可以初步评价阿尔茨海默病患者脑组织的Aβ积累水平,但是血液Aβ1-40和Aβ1-42初步评价并不具有明显的特异性,这是因为机体外周器官也可以产生少量Aβ1-40和Aβ1-42且这些少量Aβ1-40和Aβ1-42也可以进入机体血液,甚至通过血脑屏障血管内皮细胞特异性Aβ载体进入脑组织内部,可见血液Aβ1-40和Aβ1-42可以初步评价阿尔茨海默病患者病情演化、药物疗效等,由此,血液Aβ1-40和Aβ1-42是阿尔茨海默病患者血液潜在的特异性标志物之一。
2016年石锴研究表明,组蛋白H1、α2-巨球蛋白也是阿尔茨海默病患者血液潜在的特异性标志物之一(石锴.阿尔茨海默病血清多肽组生物标记物研究[D].吉林大学,2016.);再有,2017年Chhibber等研究指出,在阿尔茨海默病伴发抑郁症动物模型中,机体载脂蛋白4、脑源性神经生长因子等相关蛋白的表达量出现明显异常(Chhibber A,ZhaoL.ERβand ApoE isoforms interact to regulate BDNF-5-HT2A signaling andsynaptic function in the female brain[J].Alzheimers Res Ther,2017,9(1):79.),以此推测,载脂蛋白4、脑源性神经生长因子与阿尔茨海默病伴发抑郁症关系密切,另外,孙波研究显示,载脂蛋白4、脑源性神经生长因子是阿尔茨海默病患者伴发抑郁症血液潜在的生物学标志(孙波.老年期抑郁症与轻度阿尔茨海默病患者治疗前后血清脑源性神经生长因子水平的变化及载脂蛋白基因多态性研究[D].苏州大学,2010.),综合来看,阿尔茨海默病患者伴发抑郁症血液潜在标志物初步分析为Aβ1-40、Aβ1-42、组蛋白H1、α2-巨球蛋白、载脂蛋白4、脑源性神经生长因子等相关蛋白。
实际上,阿尔茨海默病患者伴发抑郁症的特异性诊断标志物主要集中在机体脑组织内,但是检测阿尔茨海默病患者伴发抑郁症脑组织的光镜形态结构和电镜超微结构较为困难(因为不能取材此类患者脑组织),而且一些大型核磁共振成像、脑血管造影等技术价格昂贵、操作过程复杂,还需要配备专业的技术人员进行操作才可以显示阿尔茨海默病患者伴发抑郁症脑组织的基本结构,同时,以往的微流控芯片多是需要将血液进行离心制备成血清后才可以进行检测,这就会增加微流控芯片的检测时间并影响微流控芯片的检测效率,另外,以往的微流控芯片还不能同步化、自动化进行检测血液多个相关蛋白,这些缺点严重影响了阿尔茨海默病患者伴发抑郁症的初级筛查、病情演化、药效判定等,为此,开发出快速诊断、操作简单、价格低廉、实用性强的用于阿尔茨海默病患者伴发抑郁症血液Aβ1-40、Aβ1-42、组蛋白H1、α2-巨球蛋白、载脂蛋白4、脑源性神经生长因子检测的微流控芯片就显得尤为重要。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种能够直接对血液样本同时检测多个与阿尔茨海默病伴发抑郁症相关蛋白的微流控芯片及其制备方法。
为了达到上述目的,本发明采用了以下技术手段:
本发明的一种用于阿尔茨海默病伴发抑郁症血液相关蛋白检测的微流控芯片,其由微流控芯片盖板、弹性缓冲压膜、微流控芯片主板以及微流控芯片底板四部分组成,其中,微流控芯片盖板位于微流控芯片主板的上方,且微流控芯片盖板通过弹性缓冲压膜与微流控芯片主板连接,微流控芯片盖板上设置有与血液加样池连接的加样孔以及与外界真空抽气泵连接的连接孔;微流控芯片底板位于微流控芯片主板的下方,微流控芯片底板与微流控芯片盖板用于覆盖和封闭微流控芯片主板;
其中,所述的微流控芯片主板上排列有一至多个用于检测阿尔茨海默病伴发抑郁症血液相关蛋白的微流控单元,所述的多个微流控单元并联排列在微流控芯片主板上;
其中,所述的微流控单元包括依次通过微流体管道连通的血液加样池、白细胞过滤池、红细胞过滤池、血小板过滤池、四曲微流体管道(四个“U”形管道串联)、反应凝集池、三曲微流体管道(三个“U”形管道串联)、废液回收池、二曲微流体管道(两个“U”形管道串联),缓冲池,所述缓冲池通过单曲微流体管道(一个“U”形管道)与泵阀连接口连接;当所述的微流控芯片主板上设置多个用于检测阿尔茨海默病伴发抑郁症血液相关蛋白的微流控单元时,各个微流控单元的二曲微流体管道与同一缓冲池连接,所述缓冲池通过单曲微流体管道与泵阀连接口连接;
其中,所述的白细胞过滤池中设置有1-2层白细胞过滤网、红细胞过滤池中设置有1-2层红细胞过滤网、血小板过滤池中设置有1-2层血小板过滤网;
其中,血液加样池与白细胞过滤池之间设置有血液加样控制阀门,血小板过滤池与四曲微流体管道之间设置有储液池池组,储液池池组包括包被液储液池、洗涤液储液池、酶标抗体储液池、显色剂储液池、终止剂储液池,同时储液池池组内的各个储液池均设置一个相应的储液池控制阀门进行控制,且储液池池组内还设置有一个储液池池组总控制阀门。
其中,优选的,所述的阿尔茨海默病伴发抑郁症血液相关蛋白包括Aβ1-40、Aβ1-42、组蛋白H1、α2-巨球蛋白、载脂蛋白4、脑源性神经生长因子其中至少一种。
其中,优选的,所述的微流控芯片主板上排列有用于检测血液Aβ1-40、Aβ1-42、组蛋白H1、α2-巨球蛋白、载脂蛋白4以及脑源性神经生长因子的微流控单元,所述的用于检测血液Aβ1-40、Aβ1-42、组蛋白H1、α2-巨球蛋白、载脂蛋白4、脑源性神经生长因子的微流控单元并联排列在微流控芯片主板上,所述的包被液储液池中分别设置有含有抗Aβ1-40单抗、抗Aβ1-42单抗、抗组蛋白H1单抗、抗α2-巨球蛋白单抗、抗载脂蛋白4单抗以及抗脑源性神经生长因子单抗的缓冲液,所述的酶标抗体储液池中分别设置有含有辣根过氧化物酶标记的抗Aβ1-40单抗、抗Aβ1-42单抗、抗组蛋白H1单抗、抗α2-巨球蛋白单抗、抗载脂蛋白4单抗、抗脑源性神经生长因子单抗的缓冲液,且酶标抗体储液池与包被液储液池中的相同蛋白的单抗所识别的抗原表位不同。
其中,优选的,所述的血液加样控制阀门、储液池控制阀门以及储液池池组总控制阀门内含有磁力控制压阀吸块、磁力压块、磁力固定块,且磁力控制压阀吸块体积是磁力固定块体积的4倍,磁力固定块位于微流控芯片底板内且磁力固定块的N极朝向上方并与磁力压块的S极相互吸引,磁力控制压阀吸块位于微流控芯片盖板外侧,微流控单元中相同位置的磁力控制压阀吸块并联于联动控制阀外接电源接头,磁力控制压阀吸块通过电磁转换仪器具有磁性且磁力控制压阀吸块下段是S极并与磁力压块的N极相互吸引。
其中,优选的,所述的白细胞过滤网由聚对苯二甲酸乙二醇酯或聚碳酸酯制备而成,且白细胞过滤网的厚度为35-40μm、网孔直径为8-12μm,红细胞过滤网由聚甲基丙烯酸甲酯或聚丙烯制备而成,且红细胞过滤网的厚度为25-30μm、网孔直径为5-7μm;血小板过滤网由聚二甲基硅氧烷或聚醚醚酮制备而成,且血小板过滤网的厚度为15-20μm、网孔直径为1.5-2.5μm。
其中,优选的,所述的白细胞过滤池中设置有前后2层白细胞过滤网α和β、红细胞过滤池中设置有前后2层红细胞过滤网γ和δ、血小板过滤池中设置有前后2层血小板过滤网ε和ζ;其中,白细胞过滤网α由聚对苯二甲酸乙二醇酯制备而成,且白细胞过滤网α的厚度为40μm、网孔直径为12μm,白细胞过滤网β由聚碳酸酯制备而成,且白细胞过滤网β的厚度为35μm、网孔直径为8μm;红细胞过滤网γ由聚甲基丙烯酸甲酯制备而成,且红细胞过滤网γ的厚度为30μm、网孔直径为7μm,红细胞过滤网δ由聚丙烯制备而成,且红细胞过滤网δ的厚度为25μm、网孔直径为5μm;血小板过滤网ε由聚二甲基硅氧烷制备而成,且血小板过滤网ε的厚度为20μm、网孔直径为2.5μm,血小板过滤网ζ由聚醚醚酮制备而成,且血小板过滤网ζ的厚度为15μm、网孔直径为1.5μm。
其中,优选的,所述的微流控芯片盖板与微流控芯片底板由纯碱、石灰石、石英、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚二甲基硅氧烷混合制备而成,弹性缓冲压膜由聚二甲基硅氧烷、聚倍半硅氧烷、硅树脂、聚对苯二甲酸丁二醇酯混合制备而成,微流控芯片主板由聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚倍半硅氧烷、聚酰胺混合制备而成,四曲微流体管道、三曲微流体管道、二曲微流体管道、单曲微流体管道、储液池池组内的微流体管道及其各个池相连接的微流体管道均采用激光雕刻聚甲基丙烯酸甲酯和聚倍半硅氧烷混合物的方式制备而成,微流控芯片主板上的血液加样控制阀门、白细胞过滤池、红细胞过滤池、血小板过滤池、泵阀连接口采用激光雕刻聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚倍半硅氧烷和聚酰胺混合物的方式制备而成,血液加样池、反应凝集池由聚二甲基硅氧烷、聚碳酸酯、聚砜材料混合制备而成,储液池池组采用激光雕刻聚苯乙烯、聚酰胺、聚醚醚酮和聚倍半硅氧烷混合物的方式制备而成,废液回收池由聚二甲基硅氧烷、聚碳酸酯材料混合制备而成,缓冲池由聚二甲基硅氧烷、聚砜材料混合制备而成;微流控芯片主板血液加样池的容积大于反应体系中所需要的所有溶液体积的最大值,微流控芯片主板废液回收池的回收容积大于反应体系所需的所有溶液体积的总和。
进一步的,本发明还提出了所述的微流控芯片在制备阿尔茨海默病伴发抑郁症血液相关蛋白检测试剂中的用途。
其中,优选的,所述的阿尔茨海默病伴发抑郁症血液相关蛋白包括Aβ1-40、Aβ1-42、组蛋白H1、α2-巨球蛋白、载脂蛋白4以及脑源性神经生长因子其中至少一种。
相较于现有技术,本发明的有益效果是:
本发明针对现有阿尔茨海默病患者伴发抑郁症血液相关蛋白检测的一些不足,本发明公开了一种用于阿尔茨海默病伴发抑郁症血液相关蛋白,特别是Aβ1-40、Aβ1-42、组蛋白H1、α2-巨球蛋白、载脂蛋白4、脑源性神经生长因子检测的微流控芯片,本发明的微流控芯片中设置有白细胞过滤池、红细胞过滤池、血小板过滤池,实现了微流控芯片对血液样品相关蛋白直接进行检测而不需要将血液进行离心获取血清进行检测的目的,此外,通过设置独立的微流控检测单元,使得检测的相关蛋白彼此之间不存在干扰现象,同时本发明的控制阀门内设置磁力控制压阀吸块、磁力压块、磁力固定块,微流控单元中相同位置的磁力控制压阀吸块并联于联动控制阀外接电源接头,通过控制电磁转换仪器开关即可以实现同步化、自动化、可控化检测阿尔茨海默病伴发抑郁症血液相关蛋白,以此有助于后续检测工作的顺利进行。本发明具有样品处理简单、检测时间短、价格便宜、操作可控化、检测自动化等优点,且易于与微流控芯片所需要的样品监控系统、时间控制系统、泵阀系统、电磁系统等集成,将为阿尔茨海默病伴发抑郁症初级筛查、病情演化、药效判定提供有效技术手段。
附图说明
图1是微流控芯片上单个微控流单元的结构示意图;
图2是本发明的一种用于阿尔茨海默病伴发抑郁症血液6种相关蛋白检测的微流控芯片的结构示意图;
图3是微流控芯片盖板、弹性缓冲压膜、微流控芯片主板、微流控芯片底板的结构示意图;
图4是储液池池组的结构示意图;
图5是白细胞过滤网、红细胞过滤网、血小板过滤网横截面的结构示意图;
图6是反应凝集池的结构示意图;
图7是联动控制阀门外接电源接头的结构示意图;
图8是联动控制阀门外接电源接头64的结构示意图;
图9是联动控制阀门外接电源接头65的结构示意图;
图10是联动控制阀门外接电源接头66的结构示意图;
图11是联动控制阀门外接电源接头67的结构示意图;
图12是联动控制阀门外接电源接头68的结构示意图;
图13是联动控制阀门外接电源接头69的结构示意图;
图14是联动控制阀门外接电源接头70的结构示意图。
附图标记说明:
血液加样池(1、11、21、31、41、51)、血液加样控制阀门(2、12、22、32、42、52)、白细胞过滤池(3、13、23、33、43、53)、红细胞过滤池(4、14、24、34、44、54)、血小板过滤池(5、15、25、35、45、55)、储液池池组(A、B、C、D、E、F)、四曲微流体管道(6、16、26、36、46、56)、反应凝集池(7、17、27、37、47、57)、三曲微流体管道(8、18、28、38、48、58)、废液回收池(9、19、29、39、49、59)、二曲微流体管道(10、20、30、40、50、60)、缓冲池(61)、单曲微流体管道(62)、泵阀连接口(63),外界真空泵连接孔(79),加样孔(73、74、75、76、77、78),储液池池组(A、B、C、D、E、F),包被液储液池(A1、B1、C1、D1、E1、F1)、洗涤液储液池(A2、B2、C2、D2、E2、F2)、酶标抗体储液池(A3、B3、C3、D3、E3、F3)、显色剂储液池(A4、B4、C4、D4、E4、F4)、终止剂储液池(A5、B5、C5、D5、E5、F5),包被液储液池控制阀门(A11、B11、C11、D11、E11、F11)、洗涤液储液池控制阀门(A12、B12、C12、D12、E12、F12)、酶标抗体储液池控制阀门(A13、B13、C13、D13、E13、F13)、显色剂储液池控制阀门(A14、B14、C14、D14、E14、F14)、终止剂储液池控制阀门(A15、B15、C15、D15、E15、F15)储液池池组总控制阀门(A16、B16、C16、D16、E16、F16)、磁力固定块(2.3、12.3、22.3、32.3、42.3、52.3)、磁力压块(2.2、12.2、22.2、32.2、42.2、52.2)、磁力控制压阀吸块(2.1、12.1、22.1、32.1、42.1、52.1)、白细胞过滤网α(3.1、13.1、23.1、33.1、43.1、53.1)、白细胞过滤网β(3.2、13.2、23.2、33.2、43.2、53.2),红细胞过滤网γ(4.1、14.1、24.1、34.1、44.1、54.1)、红细胞过滤网δ(4.2、14.2、24.2、34.2、44.2、54.2),血小板过滤网ε(5.1、15.1、25.1、35.1、45.1、55.1)、血小板过滤网ζ(5.2、15.2、25.2、35.2、45.2、55.2)。
在储液池池组A内的磁力控制压阀吸块、磁力压块、磁力固定块包括:
A11含有磁力控制压阀吸块A11.1、磁力压块A11.2、磁力固定块A11.3;
A12含有磁力控制压阀吸块A12.1、磁力压块A12.2、磁力固定块A12.3;
A13含有磁力控制压阀吸块A13.1、磁力压块A13.2、磁力固定块A13.3;
A14含有磁力控制压阀吸块A14.1、磁力压块A14.2、磁力固定块A14.3;
A15含有磁力控制压阀吸块A15.1、磁力压块A15.2、磁力固定块A15.3;
A16含有磁力控制压阀吸块A16.1、磁力压块A16.2、磁力固定块A16.3;
在储液池池组B内的磁力控制压阀吸块、磁力压块、磁力固定块包括:
B11含有磁力控制压阀吸块B11.1、磁力压块B11.2、磁力固定块B11.3;
B12含有磁力控制压阀吸块B12.1、磁力压块B12.2、磁力固定块B12.3;
B13含有磁力控制压阀吸块B13.1、磁力压块B13.2、磁力固定块B13.3;
B14含有磁力控制压阀吸块B14.1、磁力压块B14.2、磁力固定块B14.3;
B15含有磁力控制压阀吸块B15.1、磁力压块B15.2、磁力固定块B15.3;
B16含有磁力控制压阀吸块B16.1、磁力压块B16.2、磁力固定块B16.3;
在储液池池组C内的磁力控制压阀吸块、磁力压块、磁力固定块包括:
C11含有磁力控制压阀吸块C11.1、磁力压块C11.2、磁力固定块C11.3;
C12含有磁力控制压阀吸块C12.1、磁力压块C12.2、磁力固定块C12.3;
C13含有磁力控制压阀吸块C13.1、磁力压块C13.2、磁力固定块C13.3;
C14含有磁力控制压阀吸块C14.1、磁力压块C14.2、磁力固定块C14.3;
C15含有磁力控制压阀吸块C15.1、磁力压块C15.2、磁力固定块C15.3;
C16含有磁力控制压阀吸块C16.1、磁力压块C16.2、磁力固定块C16.3;
在储液池池组D内的磁力控制压阀吸块、磁力压块、磁力固定块包括:
D11含有磁力控制压阀吸块D11.1、磁力压块D11.2、磁力固定块D11.3;
D12含有磁力控制压阀吸块D12.1、磁力压块D12.2、磁力固定块D12.3;
D13含有磁力控制压阀吸块D13.1、磁力压块D13.2、磁力固定块D13.3;
D14含有磁力控制压阀吸块D14.1、磁力压块D14.2、磁力固定块D14.3;
D15含有磁力控制压阀吸块D15.1、磁力压块D15.2、磁力固定块D15.3;
D16含有磁力控制压阀吸块D16.1、磁力压块D16.2、磁力固定块D16.3;
在储液池池组E内的磁力控制压阀吸块、磁力压块、磁力固定块包括:
E11含有磁力控制压阀吸块E11.1、磁力压块E11.2、磁力固定块E11.3;
E12含有磁力控制压阀吸块E12.1、磁力压块E12.2、磁力固定块E12.3;
E13含有磁力控制压阀吸块E13.1、磁力压块E13.2、磁力固定块E13.3;
E14含有磁力控制压阀吸块E14.1、磁力压块E14.2、磁力固定块E14.3;
E15含有磁力控制压阀吸块E15.1、磁力压块E15.2、磁力固定块E15.3;
E16含有磁力控制压阀吸块E16.1、磁力压块E16.2、磁力固定块E16.3;
在储液池池组F内的磁力控制压阀吸块、磁力压块、磁力固定块包括:
F11含有磁力控制压阀吸块F11.1、磁力压块F11.2、磁力固定块F11.3;
F12含有磁力控制压阀吸块F12.1、磁力压块F12.2、磁力固定块F12.3;
F13含有磁力控制压阀吸块F13.1、磁力压块F13.2、磁力固定块F13.3;
F14含有磁力控制压阀吸块F14.1、磁力压块F14.2、磁力固定块F14.3;
F15含有磁力控制压阀吸块F15.1、磁力压块F15.2、磁力固定块F15.3;
F16含有磁力控制压阀吸块F16.1、磁力压块F16.2、磁力固定块F16.3;
具体实施方式
下面通过实验结合具体实施例来进一步描述本发明。本发明的优点和特点将会随着描述而更为清楚。但这些实施例仅是范例性的,并不对本发明的范围构成任何限制。本领域技术人员应该理解的是,在不偏离本发明的精神和范围下可以对本发明技术方案的细节和形式进行修改或替换,但这些修改和替换均落入本发明的保护范围内。
图1所示为微流控芯片上单个微控流检测单元的结构示意图,如图1所示,所述的微流控单元包括依次通过微流体管道连通的血液加样池1、白细胞过滤池3、红细胞过滤池4、血小板过滤池5、四曲微流体管道6、反应凝集池7、三曲微流体管道8、废液回收池9、二曲微流体管道10,缓冲池61,所述缓冲池61通过单曲微流体管道62与泵阀连接口63连接;其中,所述的白细胞过滤池3中设置有1-2层白细胞过滤网、红细胞过滤池4中设置有1-2层红细胞过滤网、血小板过滤池5中设置有1-2层血小板过滤网;
其中,血液加样池1与白细胞过滤池3之间设置有血液加样控制阀门2,血小板过滤池5与四曲微流体管道6之间设置有储液池池组A,储液池池组A包括包被液储液池、洗涤液储液池、酶标抗体储液池、显色剂储液池、终止剂储液池,同时储液池池组内的各个储液池均设置一个相应的储液池控制阀门进行控制,且储液池池组内还设置有一个储液池池组总控制阀门。
在本发明的一个具体实施例中,如图2-3所示,所述的微流控芯片主板82上并列排列有用于检测血液Aβ1-40、Aβ1-42、组蛋白H1、α2-巨球蛋白、载脂蛋白4、脑源性神经生长因子的微流控单元,所述的用于检测血液Aβ1-40、Aβ1-42、组蛋白H1、α2-巨球蛋白、载脂蛋白4、脑源性神经生长因子的微流控单元,各个微流控单元的二曲微流体管道10与同一缓冲池61连接,所述缓冲池61通过单曲微流体管道62与泵阀连接口连接63连接。
该微流控芯片整体呈现长方形的基本结构且微流控芯片长8.5cm、宽3.5cm、厚1.2cm,微流控芯片主要分为四部分且包括微流控芯片盖板80、弹性缓冲压膜81、微流控芯片主板82、微流控芯片底板83,且微流控芯片底板83可放置于37℃恒温箱底板84上,其中,微流控芯片盖板80与微流控芯片底板83由纯碱、石灰石、石英、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚二甲基硅氧烷材料按照1:1:1:2:1的比例混合制备而成,弹性缓冲压膜81由聚二甲基硅氧烷、聚倍半硅氧烷、硅树脂、聚对苯二甲酸丁二醇酯按照1:3:1:2的比例混合制备而成,微流控芯片主板82由聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚倍半硅氧烷、聚酰胺按照1:1:1的比例混合制备而成,微流控芯片的储液池池组A、B、C、D、E、F由聚苯乙烯、聚酰胺、聚醚醚酮、聚倍半硅氧烷按照1:4:1:1的比例混合制备而成。
微流控芯片主板82的上方是弹性缓冲压膜81,微流控芯片主板82的下方是微流控芯片底板83,微流控芯片主板82与微流控芯片盖板80、弹性缓冲压膜81、微流控芯片底板83紧密黏合一起且密封良好。
微流控芯片主板82上排列有6个用于检测阿尔茨海默病伴发抑郁症血液相关蛋白的微流控单元,所述的多个微流控单元并联排列在微流控芯片主板上;考虑到在检测时需要设立阴性对照以及阳性对照,因此,微流控芯片主板82上也可排列更多的,例如18个微流控单元。
6个微流控单元分别包括血液加样池1、11、21、31、41、51、血液加样控制阀门2、12、22、32、42、52、白细胞过滤池3、13、23、33、43、53、红细胞过滤池4、14、24、34、44、54、血小板过滤池5、15、25、35、45、55、储液池池组A、B、C、D、E、F、四曲微流体管道6、16、26、36、46、56、反应凝集池7、17、27、37、47、57、三曲微流体管道8、18、28、38、48、58、废液回收池9、19、29、39、49、59、二曲微流体管道10、20、30、40、50、60、各个微流控单元的二曲微流体管道与同一缓冲池61连接,所述缓冲池61通过单曲微流体管道62与泵阀连接口63连接,泵阀连接口63通过微流控芯片盖板上设置的连接孔79与外界真空抽气泵连接。其中储液池池组A、B、C、D、E包括包被液储液池A1、B1、C1、D1、E1、F1,洗涤液储液池A2、B2、C2、D2、E2、F2,酶标抗体储液池A3、B3、C3、D3、E3、F3,显色剂储液池A4、B4、C4、D4、E4、F4,终止剂储液池A5、B5、C5、D5、E5、F5,同时储液池池组A、B、C、D、E、F内的五个储液池均有一个相应的控制阀门进行控制,包括包被液储液池控制阀门A11、B11、C11、D11、E11、F11、洗涤液储液池控制阀门A12、B12、C12、D12、E12、F12、酶标抗体储液池控制阀门A13、B13、C13、D13、E13、F13、显色剂储液池控制阀门A14、B14、C14、D14、E14、F14、终止液储液池控制阀门A15、B15、C15、D15、E15、F15,且储液池池组内还有一个储液池池组总控制阀门A16、B16、C16、D16、E16、F16(图4)。
微流控芯片主板82内部的结构主要采用串行连接与并行连接的基本组合方式,每一微流控单元中,血液加样池1、11、21、31、41、51,血液加样控制阀门2、12、22、32、42、52,白细胞过滤池3、13、23、33、43、53,红细胞过滤池4、14、24、34、44、54,血小板过滤池5、15、25、35、45、55,四曲微流体管道6、16、26、36、46、56,反应凝集池7、17、27、37、47、57,三曲微流体管道8、18、28、38、48、58,废液回收池9、19、29、39、49、59,二曲微流体管道10、20、30、40、50、60呈现串行连接状态;储液池池组A、B、C、D、E、F内包被液储液池A1、B1、C1、D1、E1、F1,洗涤液储液池A2、B2、C2、D2、E2、F2,酶标抗体储液池A3、B3、C3、D3、E3、F3,显色剂储液池A4、B4、C4、D4、E4、F4,终止剂储液池A5、B5、C5、D5、E5、F5均采用并行连接的方式,并且分别由包被液储液池控制阀门A11、B11、C11、D11、E11、F11、洗涤液储液池控制阀门A12、B12、C12、D12、E12、F12,酶标抗体储液池控制阀门A13、B13、C13、D13、E13、F13、显色剂储液池控制阀门A14、B14、C14、D14、E14、F14,终止液储液池控制阀门A15、B15、C15、D15、E15、F15控制,最后通过储液池池组总控制阀门A16、B16、C16、D16、E16、F16连接于血小板过滤池5、15、25、35、45、55与白细胞过滤池3、13、23、33、43、53之间;所有二曲微流体管道10、20、30、40、50、60分别与同一缓冲池61连接,缓冲池61分别通过单曲微流体管道62与泵阀连接口63连接。
微流控芯片主板82的四曲微流体管道6、16、26、36、46、56,三曲微流体管道8、18、28、38、48、58,二曲微流体管道10、20、30、40、50、60,单曲微流体管道62,储液池池组A、B、C、D、E、F内的微流体管道及其各个池相连接的微流体管道均采用激光雕刻聚甲基丙烯酸甲酯和聚倍半硅氧烷混合物(比例值1:1)的方式制备而成,且所有微流体管道深度均为100μm、宽度为150μm的弯曲管道,微流控芯片主板82的血液加样控制阀门2、12、22、32、42、52,白细胞过滤池3、13、23、33、43、53,红细胞过滤池4、14、24、34、44、54,血小板过滤池5、15、25、35、45、55,泵阀连接口63采用激光雕刻聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚倍半硅氧烷、聚酰胺(按照1:1:1的混合比例)制备而成,且这些结构深度均为200μm、宽度1000~2000μm,反应凝集池7、17、27、37、47、57材料为聚二甲基硅氧烷、聚碳酸酯、聚砜材料按照1:2:1的比例混合制备而成,储液池池组A、B、C、D、E、F均采用激光雕刻聚苯乙烯、聚酰胺、聚醚醚酮:聚倍半硅氧烷(按照1:4:1:1的比例混合)的方式制备而成,且这些结构深度均为150μm、宽度800~1200μm;微流控芯片主板82的血液加样池1、11、21、31、41、51的容积大于相关反应体系中所需要的所有溶液体积的最大值,微流控芯片主板82的废液回收池9、19、29、39、49、59的回收容积大于反应体系所需的所有溶液体积的总和。
微流控芯片主板82的血液加样池1、11、21、31、41、51由聚二甲基硅氧烷、聚碳酸酯、聚砜材料按照2:1:1的比例制备而成,且为正方形结构,这个正方形结构的血液加样池1、11、21、31、41、51与微流控芯片盖板80的血液加样池孔73、74、75、76、77、78相通。
微流控芯片主板82的血液加样池1、11、21、31、41、51分别由血液加样控制阀门2、12、22、32、42、52控制,血液加样控制阀门2、12、22、32、42、52内分别含有磁力固定块2.3、12.3、22.3、32.3、42.3、52.3、磁力压块2.2、12.2、22.2、32.2、42.2、52.2、磁力控制压阀吸块2.1、12.1、22.1、32.1、42.1、52.1,且磁力控制压阀吸块2.1、12.1、22.1、32.1、42.1、52.1体积是磁力固定块2.3、12.3、22.3、32.3、42.3、52.3体积的4倍,磁力固定块2.3、12.3、22.3、32.3、42.3、52.3位于微流控芯片底板83内且磁力固定块2.3、12.3、22.3、32.3、42.3、52.3的N极朝向上方并与磁力压块2.2、12.2、22.2、32.2、42.2、52.2的S极相互吸引,磁力控制压阀吸块2.1、12.1、22.1、32.1、42.1、52.1位于微流控芯片盖板80外侧且每一组磁力控制压阀吸块2.1、12.1、22.1、32.1、42.1、52.1并联于联动控制阀外接电源接头64(由电磁转换仪器将照明电转换为磁力),磁力控制压阀吸块2.1、12.1、22.1、32.1、42.1、52.1通过电磁转换仪器通电后可以具有磁性且磁力控制压阀吸块2.1、12.1、22.1、32.1、42.1、52.1下段是S极并与磁力压块2.2、12.2、22.2、32.2、42.2、52.2的N极相互吸引(图7-8)。
血液加样控制阀门2、12、22、32、42、52的磁力固定块2.3、12.3、22.3、32.3、42.3、52.3的N极与磁力压块2.2、12.2、22.2、32.2、42.2、52.2的S极相互吸引后,就可以通过压迫弹性缓冲压膜81而密封血液加样控制阀门2、12、22、32、42、52的微流体管道,磁力压块2.2、12.2、22.2、32.2、42.2、52.2横跨微流控芯片主板82且磁力压块2.2、12.2、22.2、32.2、42.2、52.2的N极可以与磁力控制压阀吸块2.1、12.1、22.1、32.1、42.1、52.1的S极相互吸引,同时6个血液加样控制阀门2、12、22、32、42、52彼此并行连接且通过血液加样控制阀门2、12、22、32、42、52的联动控制阀外接电源接头64进行控制。
倘若接通血液加样控制阀门2、12、22、32、42、52的联动控制阀外接电源接头64后,磁力控制压阀吸块2.1、12.1、22.1、32.1、42.1、52.1具有磁性且磁力控制压阀吸块2.1、12.1、22.1、32.1、42.1、52.1的S极强力吸引磁力压块2.2、12.2、22.2、32.2、42.2、52.2的N极的力量远大于磁力固定块2.3、12.3、22.3、32.3、42.3、52.3的N极与磁力压块2.2、12.2、22.2、32.2、42.2、52.2的S极的吸引力,使得磁力压块2.2、12.2、22.2、32.2、42.2、52的位置向上移动,促使弹性缓冲压膜81恢复原样,血液加样控制阀门2、12、22、32、42、52的微流体管道畅通,以此血液加样控制阀门2、12、22、32、42、52的微流体管道开启;倘若关闭联动控制阀外接电源接头64后,磁力控制压阀吸块2.1、12.1、22.1、32.1、42.1、52.1没有磁性则磁力控制压阀吸块2.1、12.1、22.1、32.1、42.1、52.1不能吸引磁力压块2.2、12.2、22.2、32.2、42.2、52.2的N极,磁力固定块2.3、12.3、22.3、32.3、42.3、52.3的N极与磁力压块2.2、12.2、22.2、32.2、42.2、52.2的S极相互吸引,使得磁力压块2.2、12.2、22.2、32.2、42.2、52.2的位置向下移动,弹性缓冲压膜81会向下压迫血液加样控制阀门2、12、22、32、42、52的微流体管道,促使血液加样控制阀门2、12、22、32、42、52的微流体管道关闭,可见,接通电源会开启血液加样控制阀门2、12、22、32、42、52的微流体管道,断开电源会封闭血液加样控制阀门2、12、22、32、42、52的微流体管道。
微流控芯片主板82上的白细胞过滤池3、13、23、33、43、53、红细胞过滤池4、14、24、34、44、54、血小板过滤池5、15、25、35、45、55均为椭圆形结构且在微流控芯片主板82上的白细胞过滤池3、13、23、33、43、53内分别预先放置白细胞过滤网3.1、13.1、23.1、33.1、43.1、53.1、白细胞过滤网3.2、13.2、23.2、33.2、43.2、53.2,在红细胞过滤池4、14、24、34、44、54内分别预先放置红细胞过滤网4.1、14.1、24.1、34.1、44.1、54.1、红细胞过滤网4.2、14.2、24.2、34.2、44.2、54.2,在血小板过滤池5、15、25、35、45、55内分别预先放置血小板过滤网5.1、15.1、25.1、35.1、45.1、55.1、血小板过滤网5.2、15.2、25.2、35.2、45.2、55.2,图5所示。白细胞过滤网3.1、13.1、23.1、33.1、43.1、53.1由聚对苯二甲酸乙二醇酯制备而成且白细胞过滤网3.1、13.1、23.1、33.1、43.1、53.1的厚度为40μm、网孔直径为12μm(白细胞直径为7~20μm),白细胞过滤网3.2、13.2、23.2、33.2、43.2、53.2由聚碳酸酯制备而成且白细胞过滤网3.2、13.2、23.2、33.2、43.2、53.2的厚度为35μm、网孔直径为8μm(白细胞直径为7~20μm);红细胞过滤网4.1、14.1、24.1、34.1、44.1、54.1由聚甲基丙烯酸甲酯制备而成且红细胞过滤网4.1、14.1、24.1、34.1、44.1、54.1的厚度为30μm、网孔直径为7μm(红细胞直径为7~8μm),红细胞过滤网4.2、14.2、24.2、34.2、44.2、54.2由聚丙烯制备而成且红细胞过滤网4.2、14.2、24.2、34.2、44.2、54.2的厚度为25μm、网孔直径为5μm(红细胞直径为7~8μm);血小板过滤网5.1、15.1、25.1、35.1、45.1、55.1由聚二甲基硅氧烷制备而成且血小板过滤网5.1、15.1、25.1、35.1、45.1、55.1的厚度为20μm、网孔直径为2.5μm(血小板直径为2~3μm),血小板过滤网5.2、15.2、25.2、35.2、45.2、55.2由聚醚醚酮制备而成且血小板过滤网5.2、15.2、25.2、35.2、45.2、55.2的厚度为15μm、网孔直径为1.5μm(血小板直径为2~3μm)。
在储液池池组A、B、C、D、E内的包被液储液池控制阀门A11、B11、C11、D11、E11、F11、洗涤液储液池控制阀门A12、B12、C12、D12、E12、F12、酶标抗体储液池控制阀门A13、B13、C13、D13、E13、F13、显色剂储液池控制阀门A14、B14、C14、D14、E14、F14、终止液储液池控制阀门A15、B15、C15、D15、E15、F15,总控制阀门A16、B16、C16、D16、E16、F16的基本结构与血液加样控制阀门2、12、22、32、42、52相同,这些阀门均含有磁力控制压阀吸块、磁力压块、磁力固定块,具体如下:
在储液池池组A内的磁力控制压阀吸块、磁力压块、磁力固定块包括:
A11含有磁力控制压阀吸块A11.1、磁力压块A11.2、磁力固定块A11.3;
A12含有磁力控制压阀吸块A12.1、磁力压块A12.2、磁力固定块A12.3;
A13含有磁力控制压阀吸块A13.1、磁力压块A13.2、磁力固定块A13.3;
A14含有磁力控制压阀吸块A14.1、磁力压块A14.2、磁力固定块A14.3;
A15含有磁力控制压阀吸块A15.1、磁力压块A15.2、磁力固定块A15.3;
A16含有磁力控制压阀吸块A16.1、磁力压块A16.2、磁力固定块A16.3;
在储液池池组B内的磁力控制压阀吸块、磁力压块、磁力固定块包括:
B11含有磁力控制压阀吸块B11.1、磁力压块B11.2、磁力固定块B11.3;
B12含有磁力控制压阀吸块B12.1、磁力压块B12.2、磁力固定块B12.3;
B13含有磁力控制压阀吸块B13.1、磁力压块B13.2、磁力固定块B13.3;
B14含有磁力控制压阀吸块B14.1、磁力压块B14.2、磁力固定块B14.3;
B15含有磁力控制压阀吸块B15.1、磁力压块B15.2、磁力固定块B15.3;
B16含有磁力控制压阀吸块B16.1、磁力压块B16.2、磁力固定块B16.3;
在储液池池组C内的磁力控制压阀吸块、磁力压块、磁力固定块包括:
C11含有磁力控制压阀吸块C11.1、磁力压块C11.2、磁力固定块C11.3;
C12含有磁力控制压阀吸块C12.1、磁力压块C12.2、磁力固定块C12.3;
C13含有磁力控制压阀吸块C13.1、磁力压块C13.2、磁力固定块C13.3;
C14含有磁力控制压阀吸块C14.1、磁力压块C14.2、磁力固定块C14.3;
C15含有磁力控制压阀吸块C15.1、磁力压块C15.2、磁力固定块C15.3;
C16含有磁力控制压阀吸块C16.1、磁力压块C16.2、磁力固定块C16.3;
在储液池池组D内的磁力控制压阀吸块、磁力压块、磁力固定块包括:
D11含有磁力控制压阀吸块D11.1、磁力压块D11.2、磁力固定块D11.3;
D12含有磁力控制压阀吸块D12.1、磁力压块D12.2、磁力固定块D12.3;
D13含有磁力控制压阀吸块D13.1、磁力压块D13.2、磁力固定块D13.3;
D14含有磁力控制压阀吸块D14.1、磁力压块D14.2、磁力固定块D14.3;
D15含有磁力控制压阀吸块D15.1、磁力压块D15.2、磁力固定块D15.3;
D16含有磁力控制压阀吸块D16.1、磁力压块D16.2、磁力固定块D16.3;
在储液池池组E内的磁力控制压阀吸块、磁力压块、磁力固定块包括:
E11含有磁力控制压阀吸块E11.1、磁力压块E11.2、磁力固定块E11.3;
E12含有磁力控制压阀吸块E12.1、磁力压块E12.2、磁力固定块E12.3;
E13含有磁力控制压阀吸块E13.1、磁力压块E13.2、磁力固定块E13.3;
E14含有磁力控制压阀吸块E14.1、磁力压块E14.2、磁力固定块E14.3;
E15含有磁力控制压阀吸块E15.1、磁力压块E15.2、磁力固定块E15.3;
E16含有磁力控制压阀吸块E16.1、磁力压块E16.2、磁力固定块E16.3;
在储液池池组F内的磁力控制压阀吸块、磁力压块、磁力固定块包括:
F11含有磁力控制压阀吸块F11.1、磁力压块F11.2、磁力固定块F11.3;
F12含有磁力控制压阀吸块F12.1、磁力压块F12.2、磁力固定块F12.3;
F13含有磁力控制压阀吸块F13.1、磁力压块F13.2、磁力固定块F13.3;
F14含有磁力控制压阀吸块F14.1、磁力压块F14.2、磁力固定块F14.3;
F15含有磁力控制压阀吸块F15.1、磁力压块F15.2、磁力固定块F15.3;
F16含有磁力控制压阀吸块F16.1、磁力压块F16.2、磁力固定块F16.3;
其中,所有的磁力控制压阀吸块A11.1-A16.1、B11.1-B16.1、C11.1-C16.1、D11.1-D16.1、E11.1-E16.1、F11.1-F16.1体积是磁力固定块A11.3-A16.3、B11.3-B16.3、C11.3-C16.3、D11.3-D16.3、E11.3-E16.3、F11.3-F16.3体积的4倍,磁力固定块A11.3-A16.3、B11.3-B16.3、C11.3-C16.3、D11.3-D16.3、E11.3-E16.3、F11.3-F16.3位于微流控芯片底板83内且磁力固定块A11.3-A16.3、B11.3-B16.3、C11.3-C16.3、D11.3-D16.3、E11.3-E16.3、F11.3-F16.3的N极朝向上方并与磁力压块A11.2-A16.2、B11.2-B16.2、C11.2-C16.2、D11.2-D16.2、E11.2-E16.2、F11.2-F16.2的S极相互吸引,磁力控制压阀吸块A11.1-A16.1、B11.1-B16.1、C11.1-C16.1、D11.1-D16.1、E11.1-E16.1、F11.1-F16.1位于微流控芯片盖板80外侧且每一组磁力控制压阀吸块11.1-A16.1、B11.1-B16.1、C11.1-C16.1、D11.1-D16.1、E11.1-E16.1、F11.1-F16.1并联于联动控制阀外接电源接头65、66、67、68、70、69(由电磁转换仪器将照明电转换为磁力),磁力控制压阀吸块A11.1-A16.1、B11.1-B16.1、C11.1-C16.1、D11.1-D16.1、E11.1-E16.1、F11.1-F16.1通过电磁转换仪器通电后可以具有磁性且磁力控制压阀吸块A11.1-A16.1、B11.1-B16.1、C11.1-C16.1、D11.1-D16.1、E11.1-E16.1、F11.1-F16.1下段是S极并与磁力压块A11.2-A16.2、B11.2-B16.2、C11.2-C16.2、D11.2-D16.2、E11.2-E16.2、F11.2-F16.2的N极相互吸引(图7以及图9-14)。
所有的磁力固定块A11.3-A16.3、B11.3-B16.3、C11.3-C16.3、D11.3-D16.3、E11.3-E16.3、F11.3-F16.3的N极与磁力压块A11.2-A16.2、B11.2-B16.2、C11.2-C16.2、D11.2-D16.2、E11.2-E16.2、F11.2-F16.2的S极相互吸引后,就可以通过压迫弹性缓冲压膜81而密封微流体管道,磁力压块A11.2-A16.2、B11.2-B16.2、C11.2-C16.2、D11.2-D16.2、E11.2-E16.2、F11.2-F16.2横跨微流控芯片主板82且磁力压块A11.2-A16.2、B11.2-B16.2、C11.2-C16.2、D11.2-D16.2、E11.2-E16.2、F11.2-F16.2的N极可以与磁力控制压阀吸块A11.1-A16.1、B11.1-B16.1、C11.1-C16.1、D11.1-D16.1、E11.1-E16.1、F11.1-F16.1的S极相互吸引,同时,6个包被液储液池控制阀门A11、B11、C11、D11、E11、F11彼此并行连接且通过联动控制阀外接电源接头65进行控制、6个洗涤液控制阀门A12、B12、C12、D12、E12、F12彼此并行连接且通过联动控制阀外接电源接头66进行控制、6个酶标抗体控制阀门A13、B13、C13、D13、E113、F13彼此并行连接且通过联动控制阀外接电源接头67进行控制、6个显色剂储液池控制阀门A14、B14、C14、D14、E14、F14彼此并行连接且通过联动控制阀外接电源接头68进行控制、6个终止液储液池控制阀门A15、B15、C15、D15、E15、F15彼此并行连接且通过联动控制阀外接电源接头70进行控制、6个储液池池组总控制阀门A16、B16、C16、D16、E16、F16彼此并行连接且通过联动控制阀外接电源接头69进行控制(图7)。
若分别合理接通电磁转换仪器的联动控制阀外接电源接头65、66、67、68、70、69,例如先接通联动控制阀外接电源接头69,然后接通联动控制阀外接电源接头65、66、67、68、70中的任何一个,磁力控制压阀吸块A11.1-A16.1、B11.1-B16.1、C11.1-C16.1、D11.1-D16.1、E11.1-E16.1、F11.1-F16.1的S极吸引磁力压块A11.2-A16.2、B11.2-B16.2、C11.2-C16.2、D11.2-D16.2、E11.2-E16.2、F11.2-F16.2的N极的力量远大于磁力固定块A11.3-A16.3、B11.3-B16.3、C11.3-C16.3、D11.3-D16.3、E11.3-E16.3、F11.3-F16.3的N极与磁力压块A11.2-A16.2、B11.2-B16.2、C11.2-C16.2、D11.2-D16.2、E11.2-E16.2、F11.2-F16.2的S极的吸引力,使得磁力压块A11.2-A16.2、B11.2-B16.2、C11.2-C16.2、D11.2-D16.2、E11.2-E16.2、F11.2-F16.2的位置向上移动,促使弹性缓冲压膜81恢复原样,微流体管道开启;若关闭电磁转换仪器的联动控制阀外接电源接头65、66、67、68、70、69后,磁力控制压阀吸块A11.1-A16.1、B11.1-B16.1、C11.1-C16.1、D11.1-D16.1、E11.1-E16.1、F11.1-F16.1的S极不能吸引磁力压块A11.2-A16.2、B11.2-B16.2、C11.2-C16.2、D11.2-D16.2、E11.2-E16.2、F11.2-F16.2的N极,磁力固定块A11.3-A16.3、B11.3-B16.3、C11.3-C16.3、D11.3-D16.3、E11.3-E16.3、F11.3-F16.3的N极与磁力压块A11.2-A16.2、B11.2-B16.2、C11.2-C16.2、D11.2-D16.2、E11.2-E16.2、F11.2-F16.2的S极相互吸引,使得磁力压块A11.2-A16.2、B11.2-B16.2、C11.2-C16.2、D11.2-D16.2、E11.2-E16.2、F11.2-F16.2的位置向下移动,促使弹性缓冲压膜81向下压迫微流体管道,微流体管道关闭,由此可以实现包被液储液池控制阀门A11、B11、C11、D11、E11、F11、洗涤液储液池控制阀门A12、B12、C12、D12、E12、F12、酶标抗体储液池控制阀门A13、B13、C13、D13、E13、F13、显色剂储液池控制阀门A14、B14、C14、D14、E14、F14、终止液储液池控制阀门A15、B15、C15、D15、E15、F15,储液池池组总控制阀门A16、B16、C16、D16、E16、F16的可控式开启与关闭。
反应凝集池7、17、27、37、47、57内分别吸附抗阿尔茨海默病患者伴发抑郁症6种血液相关蛋白Aβ1-40、Aβ1-42、组蛋白H1、α2-巨球蛋白、载脂蛋白4、脑源性神经生长因子的固相抗体吸附物7.1、17.1、27.1、37.1、47.1、57.1(单抗),图6所示,需要检测血液样品按照合理顺序经过血液加样池1、11、21、31、41、51、血液加样控制阀门2、12、22、32、42、52、白细胞过滤池3、13、23、33、43、53、红细胞过滤池4、14、24、34、44、54、血小板过滤池5、15、25、35、45、55、四曲微流体管道6、16、26、36、46、56后,进入反应凝集池7、17、27、37、47、57内并在反应凝集池7、17、27、37、47、57内分别与抗6种血液相关蛋白Aβ1-40、Aβ1-42、组蛋白H1、α2-巨球蛋白、载脂蛋白4、脑源性神经生长因子的单抗发生特异性的抗原抗体结合反应(微流控芯片反应条件37℃、1h),然后按照合理顺序接通电磁转换仪器的联动控制阀外接电源接头66、67、68、70、69,促使洗涤液储液池控制阀门A12、B12、C12、D12、E12、F12,酶标抗体储液池控制阀门A13、B13、C13、D13、E13、F13、显色剂储液池控制阀门A14、B14、C14、D14、E14、F14、终止液储液池控制阀门A15、B15、C15、D15、E15、F15、储液池池组总控制阀门A16、B16、C16、D16、E16、F16的可控式开启,
微流控芯片主板82的废液回收池9、19、29、39、49、59由聚二甲基硅氧烷、聚碳酸酯材料按照1:2的比例制备而成,且废液回收池9、19、29、39、49、59的体积较大,可以容纳所有反应体系所需要试剂的容积,微流控芯片主板82的共用缓冲池61由聚二甲基硅氧烷、聚砜材料按照2:1的比例制备而成,且共用缓冲池61主要是对外界泵阀的共用泵阀连接口63传递过来的外界空气吸力进行适当缓冲。
微流控芯片主板82的共用泵阀连接口63直接与外界真空抽气泵相连接,倘若检测阿尔茨海默病患者伴发抑郁症6种血液相关蛋白Aβ1-40、Aβ1-42、组蛋白H1、α2-巨球蛋白、载脂蛋白4、脑源性神经生长因子的时候,需要打开外界真空抽气泵并将外界真空抽气泵接到微流控芯片主板82的共用泵阀连接口63处;倘若不检测阿尔茨海默病患者伴发抑郁症6种血液相关蛋白Aβ1-40、Aβ1-42、组蛋白H1、α2-巨球蛋白、载脂蛋白4、脑源性神经生长因子的时候,就需要关闭外界真空抽气泵开关并不需要将外界真空抽气泵与微流控芯片主板82的共用泵阀连接口63相连接。
待微流控芯片可控化操作阿尔茨海默病患者伴发抑郁症6种血液相关蛋白Aβ1-40、Aβ1-42、组蛋白H1、α2-巨球蛋白、载脂蛋白4、脑源性神经生长因子的显色反应结束后,从37℃恒温箱底板84内取出微流控芯片,使用酶标仪在反应凝集池7、17、27、37、47、57内于450nm波长下进行6种血液相关蛋白Aβ1-40、Aβ1-42、组蛋白H1、α2-巨球蛋白、载脂蛋白4、脑源性神经生长因子抗原抗体酶标复合物的吸光度值检测、计算、统计、分析,就可以统计分析出阿尔茨海默病患者伴发抑郁症6种血液相关蛋白Aβ1-40、Aβ1-42、组蛋白H1、α2-巨球蛋白、载脂蛋白4、脑源性神经生长因子含量。
最终,本发明可以直接实现对血液进行过滤且对过滤后的血液成分(血浆)同步化、自动化、可控化检测6种血液相关蛋白Aβ1-40、Aβ1-42、组蛋白H1、α2-巨球蛋白、载脂蛋白4、脑源性神经生长因子含量,本发明可以将微流控芯片技术平台、免疫凝集反应、微孔过滤技术、电磁技术、联动控制技术等融为一体,极大地简化了检测阿尔茨海默病患者伴发抑郁症血液样品的操作流程,降低了血液样品量、实际耗材等,同时所需要的仪器价格便宜、操作简单,极大地降低了检测阿尔茨海默病患者伴发抑郁症血液样本的成本且还节约了检测阿尔茨海默病患者伴发抑郁症血液样本的时间,可见,本发明专利将具有不可预见性的巨大商业价值、社会价值。
对阿尔茨海默病伴发抑郁症血液Aβ1-40、Aβ1-42、组蛋白H1、α2-巨球蛋白、载脂蛋白4、脑源性神经生长因子进行检测的具体流程如下:
包被液储液池A1、B1、C1、D1、E1、F1中分别设置有含有(1~10)μg/mL抗Aβ1-40单抗、抗Aβ1-42单抗、抗组蛋白H1单抗、抗α2-巨球蛋白单抗、抗载脂蛋白4单抗、抗脑源性神经生长因子单抗的pH9.6的0.05mol/L碳酸盐缓冲液;洗涤液储液池A2、B2、C2、D2、E2、F2中设置有pH7.4PBS缓冲液,酶标抗体储液池A3、B3、C3、D3、E3、F3中分别设置有含有辣根过氧化物酶标记的抗Aβ1-40单抗、抗Aβ1-42单抗、抗人组蛋白H1单抗、抗人α2-巨球蛋白单抗、抗人载脂蛋白4单抗以及抗人脑源性神经生长因子单抗的酶标抗体稀释液(稀释液为0.01mol/L PBST+3%酶稳定剂+3%海藻糖+0.05%Proclin 300)。显色剂储液池A4、B4、C4、D4、E4、F4中分别设置有TMB底物溶液、终止剂储液池A5、B5、C5、D5、E5、F5中分别设置有2mol/L硫酸。酶标抗体储液池A3、B3、C3、D3、E3、F3与包被液储液池A1、B1、C1、D1、E1、F1中的相同蛋白的单抗所识别的抗原表位不同。切断电磁转换仪器的联动控制阀外接电源接头64、65、66、67、68、70、69并关闭外界真空抽气泵,并将微流控芯片放置于4℃冰箱保存备用。
1、包被
接通电磁转换仪器的联动控制阀外接电源接头65以及69,打开外界真空抽气泵,使得包被液储液池A1、B1、C1、D1、E1、F1中的包被缓冲液进入反应凝集池7、17、27、37、47、57中,停止外界真空抽气泵,将微流控芯片放入4℃过夜。
2、洗涤
次日,打开外界真空抽气泵且通过共用泵阀连接口63传递微流控芯片的源动力,通过电磁转换仪器接通储液池池组总控制阀门A16、B16、C16、D16、E16、F16的联动控制阀外接电源接头69后,继续通过电磁转换仪器接通联动控制阀外接电源接头66,促使洗涤液储液池控制阀门A12、B12、C12、D12、E12、F12开启,洗涤5min至10min后,洗涤液可以洗去微流控芯片反应凝集池7、17、27、37、47、57内未结合的6种血液相关蛋白抗体。
3、加入血液样本
通过微流控芯片盖板80上设置的与血液加样池1、11、21、31、41、51连接的加样孔73、74、75、76、77、78加入刚刚采集患者血液的10倍稀释液,打开外界真空抽气泵开关,并将外界真空抽气泵连接到共用泵阀连接口63上,通过泵阀连接口63传递微流控芯片的源动力。同时另取两板微流控芯片设立阴性对照以及阳性对照,阳性对照采用的检测样本是分别含有Aβ1-40、Aβ1-42、组蛋白H1、α2-巨球蛋白、载脂蛋白4、脑源性神经生长因子的稀释液,阴性对照采用的检测样本是稀释液。
接通电磁转换仪器的联动控制阀外接电源接头64,血液加样控制阀门2、12、22、32、42、52,磁力控制压阀吸块2.1、12.1、22.1、32.1、42.1、52.1具有磁性且磁力控制压阀吸块2.1、12.1、22.1、32.1、42.1、52.1的S极强力吸引磁力压块2.2、12.2、22.2、32.2、42.2、52.2的N极的力量远大于磁力固定块2.3、12.3、22.3、32.3、42.3、52.3的N极与磁力压块2.2、12.2、22.2、32.2、42.2、52.2的S极的吸引力,使得磁力压块2.2、12.2、22.2、32.2、42.2、52.2的位置向上移动,促使弹性缓冲压膜81恢复原样,血液加样控制阀门2、12、22、32、42、52的微流体管道畅通,以此血液加样控制阀门2、12、22、32、42、52的微流体管道开启。
患者血液的10倍稀释液(或六种相关蛋白的的稀释液或稀释液本身)通经过血液加样池1、11、21、31、41、51、血液加样控制阀门2、12、22、32、42、52,经过白细胞过滤池3、13、23、33、43、53、红细胞过滤池4、14、24、34、44、54、血小板过滤池5、15、25、35、45、55进行过滤,获得血液的超滤液(血浆),血液的超滤液经过四曲微流体管道6、16、26、36、46、56到达反应凝集池7、17、27、37、47、57,在反应凝集池7、17、27、37、47、57内,发生抗原抗体反应。此时关闭外界真空抽气泵,通过共用泵阀连接口63不能传递微流控芯片的源动力,关闭联动控制阀外接电源接头64后,磁力控制压阀吸块2.1、12.1、22.1、32.1、42.1、52.1没有磁性则磁力控制压阀吸块2.1、12.1、22.1、32.1、42.1、52.1不能吸引磁力压块2.2、12.2、22.2、32.2、42.2、52.2的N极,磁力固定块2.3、12.3、22.3、32.3、42.3、52.3的N极与磁力压块2.2、12.2、22.2、32.2、42.2、52.2的S极相互吸引,使得磁力压块2.2、12.2、22.2、32.2、42.2、52.2的位置向下移动,弹性缓冲压膜81会向下压迫血液加样控制阀门2、12、22、32、42、52的微流体管道,促使血液加样控制阀门2、12、22、32、42、52的微流体管道关闭,即断开电源会封闭血液加样控制阀门2、12、22、32、42、52的微流体管道。
需要将微控流芯片置于37℃恒温箱内孵育1h,此过程主要完成阿尔茨海默病伴发抑郁症血液Aβ1-40、Aβ1-42、组蛋白H1、α2-巨球蛋白、载脂蛋白4、脑源性神经生长因子的抗原抗体反应。
4.洗涤液洗涤未结合的蛋白抗原
血液的超滤液在微流控芯片反应凝集池7、17、27、37、47、57 37℃恒温箱内孵育1h后,打开外界真空抽气泵且通过共用泵阀连接口63传递微流控芯片的源动力,通过电磁转换仪器关闭联动控制阀外接电源接头64,通过电磁转换仪器接通储液池池组总控制阀门A16、B16、C16、D16、E16、F16的联动控制阀外接电源接头69后,继续通过电磁转换仪器接通联动控制阀外接电源接头66,促使洗涤液控制阀门A12、B12、C12、D12、E12、F12开启,经过5min至10min后,洗涤液可以洗去微流控芯片反应凝集池7、17、27、37、47、57内未结合的蛋白。
5.加入酶标抗体
通过电磁转换仪器接通储液池池组总控制阀门A16、B16、C16、D16、E16、F16的联动控制阀外接电源接头69后,继续通过电磁转换仪器接通下一个酶标抗体储液池控制阀门A13、B13、C13、D13、E13、F13的联动控制阀外接电源接头67(微流控芯片反应条件是37℃、45min)后,酶标抗体稀释液流入反应凝集池7、17、27、37、47、57内,与反应凝集池7、17、27、37、47、57内的6种血液相关蛋白发生特异性抗原抗体反应,形成被辣根过氧化物酶标记的双抗体夹心复合物。
6.洗涤未结合的酶标抗体
通过电磁转换仪器接通储液池池组总控制阀门A16、B16、C16、D16、E16、F16的联动控制阀外接电源接头69后,继续通过电磁转换仪器接通洗涤液储液池控制阀门A12、B12、C12、D12、E12、F12的联动控制阀外接电源接头66,经过5min至10min后,洗涤液可以洗去微流控芯片反应凝集池7、17、27、37、47、57内未与6种血液相关蛋白未结合的辣根过氧化物酶标记抗体。
7.显色反应
通过电磁转换仪器接通储液池池组总控制阀门A16、B16、C16、D16、E16、F16的联动控制阀外接电源接头69后,继续通过电磁转换仪器接通下一个显色剂储液池控制阀门A14、B14、C14、D14、E14、F14的联动控制阀外接电源接头68(微流控芯片反应条件是37℃、20min)后,可以促使微流控芯片反应凝集池7、17、27、37、47、57内辣根过氧化物酶充分作用于底物而发生显色反应。
8.终止显色反应
通过电磁转换仪器接通储液池池组总控制阀门A16、B16、C16、D16、E16、F16的联动控制阀外接电源接头69后,继续通过电磁转换仪器接通下一个终止剂储液池控制阀门A15、B15、C15、D15、E15、F15的联动控制阀外接电源接头70经过3min后,可以终止微流控芯片反应凝集池7、17、27、37、47、57内的显色反应。
9.检测分析
在微流控芯片的反应凝集池7、17、27、37、47、57内发生显色反应结束后,从37℃恒温箱底板84内取出微流控芯片,使用酶标仪在反应凝集池7、17、27、37、47、57内于450nm波长下进行6种血液相关蛋白Aβ1-40、Aβ1-42、组蛋白H1、α2-巨球蛋白、载脂蛋白4、脑源性神经生长因子抗原抗体酶标复合物的吸光度值检测、以空白对照孔调零后测各孔OD值,若大于规定的阴性对照OD值的2倍,即为阳性,通过设立标准曲线,还可以统计分析出阿尔茨海默病患者伴发抑郁症6种血液相关蛋白Aβ1-40、Aβ1-42、组蛋白H1、α2-巨球蛋白、载脂蛋白4、脑源性神经生长因子含量。
为了说明本发明的微流控芯片的使用效果,本发明同时采用常规ELISA方法对上述血液样本进行检测,除装置外,其余检测用的试剂以及反应条件均相同,结果表明,采用本发明的微流控芯片进行检测与常规ELISA方法检测结果的符合率为100%。
综上所述,本发明的微流控芯片可以实现同时对阿尔茨海默病伴发抑郁症血液Aβ1-40、Aβ1-42、组蛋白H1、α2-巨球蛋白、载脂蛋白4、脑源性神经生长因子进行检测。
Claims (7)
1.一种用于阿尔茨海默病伴发抑郁症血液相关蛋白检测的微流控芯片,其特征在于由微流控芯片盖板、弹性缓冲压膜、微流控芯片主板以及微流控芯片底板四部分组成,其中,微流控芯片盖板位于微流控芯片主板的上方,且微流控芯片盖板通过弹性缓冲压膜与微流控芯片主板连接,微流控芯片盖板上设置有与血液加样池连接的加样孔以及与外界真空抽气泵连接的连接孔;微流控芯片底板位于微流控芯片主板的下方,微流控芯片底板与微流控芯片盖板用于覆盖和封闭微流控芯片主板;
其中,所述的微流控芯片主板上排列有一至多个用于检测阿尔茨海默病伴发抑郁症血液相关蛋白的微流控单元,所述的多个微流控单元并联排列在微流控芯片主板上;
其中,所述的微流控单元包括依次通过微流体管道连通的血液加样池、白细胞过滤池、红细胞过滤池、血小板过滤池、四曲微流体管道、反应凝集池、三曲微流体管道、废液回收池、二曲微流体管道,缓冲池,所述缓冲池通过单曲微流体管道与泵阀连接口连接;当所述的微流控芯片主板上设置多个用于检测阿尔茨海默病伴发抑郁症血液相关蛋白的微流控单元时,各个微流控单元的二曲微流体管道与同一缓冲池连接,所述缓冲池通过单曲微流体管道与泵阀连接口连接;
其中,所述的白细胞过滤池中设置有1-2层白细胞过滤网、红细胞过滤池中设置有1-2层红细胞过滤网、血小板过滤池中设置有1-2层血小板过滤网;
其中,血液加样池与白细胞过滤池之间设置有血液加样控制阀门,血小板过滤池与四曲微流体管道之间设置有储液池池组,储液池池组包括包被液储液池、洗涤液储液池、酶标抗体储液池、显色剂储液池、终止剂储液池,同时储液池池组内的各个储液池均设置一个相应的储液池控制阀门进行控制,且储液池池组内还设置有一个储液池池组总控制阀门。
2.如权利要求1所述的微流控芯片,其特征在于,所述的阿尔茨海默病伴发抑郁症血液相关蛋白包括Aβ1-40、Aβ1-42、组蛋白H1、α2-巨球蛋白、载脂蛋白4、脑源性神经生长因子其中至少一种。
3.如权利要求1所述的微流控芯片,其特征在于,所述的微流控芯片主板上排列有用于检测血液Aβ1-40、Aβ1-42、组蛋白H1、α2-巨球蛋白、载脂蛋白4以及脑源性神经生长因子的微流控单元,所述的用于检测血液Aβ1-40、Aβ1-42、组蛋白H1、α2-巨球蛋白、载脂蛋白4、脑源性神经生长因子的微流控单元并联排列在微流控芯片主板上,所述的包被液储液池中分别设置有含有抗Aβ1-40单抗、抗Aβ1-42单抗、抗组蛋白H1单抗、抗α2-巨球蛋白单抗、抗载脂蛋白4单抗以及抗脑源性神经生长因子单抗的缓冲液,所述的酶标抗体储液池中分别设置有含有辣根过氧化物酶标记的抗Aβ1-40单抗、抗Aβ1-42单抗、抗组蛋白H1单抗、抗α2-巨球蛋白单抗、抗载脂蛋白4单抗、抗脑源性神经生长因子单抗的缓冲液,且酶标抗体储液池与包被液储液池中的相同蛋白的单抗所识别的抗原表位不同。
4.如权利要求1所述的微流控芯片,其特征在于,所述的血液加样控制阀门、储液池控制阀门以及储液池池组总控制阀门内含有磁力控制压阀吸块、磁力压块、磁力固定块,且磁力控制压阀吸块体积是磁力固定块体积的4倍,磁力固定块位于微流控芯片底板内且磁力固定块的N极朝向上方并与磁力压块的S极相互吸引,磁力控制压阀吸块位于微流控芯片盖板外侧,微流控单元中相同位置的磁力控制压阀吸块并联于联动控制阀外接电源接头,磁力控制压阀吸块通过电磁转换仪器具有磁性且磁力控制压阀吸块下段是S极并与磁力压块的N极相互吸引。
5.如权利要求1所述的微流控芯片,其特征在于,所述的白细胞过滤网由聚对苯二甲酸乙二醇酯或聚碳酸酯制备而成,且白细胞过滤网的厚度为35-40μm、网孔直径为8-12μm,红细胞过滤网由聚甲基丙烯酸甲酯或聚丙烯制备而成,且红细胞过滤网的厚度为25-30μm、网孔直径为5-7μm;血小板过滤网由聚二甲基硅氧烷或聚醚醚酮制备而成,且血小板过滤网的厚度为15-20μm、网孔直径为1.5-2.5μm。
6.如权利要求1所述的微流控芯片,其特征在于,所述的白细胞过滤池中设置有前后2层白细胞过滤网α和β、红细胞过滤池中设置有前后2层红细胞过滤网γ和δ、血小板过滤池中设置有前后2层血小板过滤网ε和ζ;其中,白细胞过滤网α由聚对苯二甲酸乙二醇酯制备而成,且白细胞过滤网α的厚度为40μm、网孔直径为12μm,白细胞过滤网β由聚碳酸酯制备而成,且白细胞过滤网β的厚度为35μm、网孔直径为8μm;红细胞过滤网γ由聚甲基丙烯酸甲酯制备而成,且红细胞过滤网γ的厚度为30μm、网孔直径为7μm,红细胞过滤网δ由聚丙烯制备而成,且红细胞过滤网δ的厚度为25μm、网孔直径为5μm;血小板过滤网ε由聚二甲基硅氧烷制备而成,且血小板过滤网ε的厚度为20μm、网孔直径为2.5μm,血小板过滤网ζ由聚醚醚酮制备而成,且血小板过滤网ζ的厚度为15μm、网孔直径为1.5μm。
7.如权利要求1所述的微流控芯片,其特征在于,所述的微流控芯片盖板与微流控芯片底板由纯碱、石灰石、石英、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚二甲基硅氧烷混合制备而成,弹性缓冲压膜由聚二甲基硅氧烷、聚倍半硅氧烷、硅树脂、聚对苯二甲酸丁二醇酯混合制备而成,微流控芯片主板由聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚倍半硅氧烷、聚酰胺混合制备而成,四曲微流体管道、三曲微流体管道、二曲微流体管道、单曲微流体管道、储液池池组内的微流体管道及其各个池相连接的微流体管道均采用激光雕刻聚甲基丙烯酸甲酯和聚倍半硅氧烷混合物的方式制备而成,微流控芯片主板上的血液加样控制阀门、白细胞过滤池、红细胞过滤池、血小板过滤池、泵阀连接口采用激光雕刻聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚倍半硅氧烷和聚酰胺混合物的方式制备而成,血液加样池、反应凝集池由聚二甲基硅氧烷、聚碳酸酯、聚砜材料混合制备而成,储液池池组采用激光雕刻聚苯乙烯、聚酰胺、聚醚醚酮和聚倍半硅氧烷混合物的方式制备而成,废液回收池由聚二甲基硅氧烷、聚碳酸酯材料混合制备而成,缓冲池由聚二甲基硅氧烷、聚砜材料混合制备而成;微流控芯片主板血液加样池的容积大于反应体系中所需要的所有溶液体积的最大值,微流控芯片主板废液回收池的回收容积大于反应体系所需的所有溶液体积的总和。
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