CN108982424A - 一种基于等离光子谐振技术的crp浓度检测装置及检测方法 - Google Patents

一种基于等离光子谐振技术的crp浓度检测装置及检测方法 Download PDF

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Abstract

本发明医疗检测领域，具体而言，涉及一种基于等离光子谐振技术的CRP浓度检测装置及检测方法，包括光学检测装置、芯片座和带有的等离光子谐振耦合的芯片，所述光学检测装置连接所述芯片座，所述芯片座与所述芯片可拆卸连接，其能够对低浓度微生物进行检测，检测装置利用小型LED灯实现透射成像检测，最大限度减少仪表需求，检测装置具有实用性高、敏感度高的优点，且无需额外的检测标记物质，简化了检测过程，降低了检测成本。

Description

一种基于等离光子谐振技术的CRP浓度检测装置及检测方法
技术领域
本发明涉及医疗检测领域，具体而言，涉及一种基于等离光子谐振技术的CRP浓度检测装置及检测方法。
背景技术
CRP是机体受到微生物入侵或组织损伤等炎症性刺激时肝细胞合成的急性相蛋白,CRP蛋白是感染或炎症的早期血液信号，可作为多种疾病的生物标记。健康受试者体内血清CRP正常水平低于5μg/ml，其浓度在外来抗原出现几个小时后显著提高，随后48小时内甚至高可达300μg/ml2。
目前，血液检测CRP已广泛应用于各种疾病和机能失调的临床决策。但是采血检测是一种侵入性手段程序，必须由技术熟练的专业人员操作，有时甚至需要静脉穿刺。后续检测部分也离不开实验室设备和高昂的成本。
唾液检测是一种非侵入性无痛方法，可作为替代性方法对较大量样本的CRP进行评估。但是唾液中CRP浓度较血液中低，一般芯片的灵敏度低，检测成本高。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于等离光子谐振技术的CRP 浓度检测装置及检测方法，其能够对低浓度微生物进行检测，检测装置利用小型LED灯实现透射成像检测，最大限度减少仪表需求，检测装置具有实用性高、敏感度高的优点，且无需额外的检测标记物质，简化了检测过程，降低了检测成本。
本发明的实施例是这样实现的：
一种基于等离光子谐振技术的CRP浓度检测装置，包括光学检测装置、芯片座和带有的等离光子谐振耦合的芯片，所述光学检测装置连接所述芯片座，所述芯片座与所述芯片可拆卸连接。
优选地，上述检测装置包括主壳体、上盖、开关组件、电路控制板、插槽内腔、电池和用于检测插槽内腔的芯片的光电信号传感组件，所述住壳体连接所述上盖，所述开关组件、电路控制板、光电信号传感组件、插槽内腔和电池设置在所述主壳体内部，所述电池电性连接所述开关组件，所述开关组件电性连接所述电路控制板，所述电路控制板电性连接所述电信号传感组件，所述芯片座滑动连接所述插槽内腔。
优选地，上述开关组件包括按钮、导光柱和设置在所述上盖的开关外壳，所述开关外壳连接所述按钮，所述导光柱电性连接所述按钮，所述按钮电性连接所述电路控制板和所述电池。
优选地，上述光电信号传感组件包括LED光源件和用于接收光源信号的光敏电阻，所述LED光原件置于所述插槽内腔的上部，所述光敏电阻置于所述插槽内腔的底部，所述LED光原件和所述光敏电阻均电性连接所述电路控制板。
优选地，上述芯片座设置有用于放置所述芯片的样本采集槽，所述芯片座位于插槽内腔内部时，所述样本采集槽、所述LED光原件和所述光敏电阻位于同一直线上。
优选地，上述主壳体连接有电池座板，所述电池连接所述电池座板。
一种CRP浓度检测方法，应用上述等离光子谐振技术的CRP浓度检测装置，包括以下步骤：
(1)制备带有的等离光子谐振耦合的芯片：采用复制成型工艺制备芯片，首先利用激光干涉光刻在石英基板上制作锥形纳米柱图案，然后将紫外光固化聚合物均匀散布在模具上，模具的顶部为聚对苯二甲酸乙二醇酯，将石英基板置于模具内，利用紫外线进行固化处理，形成聚对苯二甲酸乙二醇酯基板，将聚对苯二甲酸乙二醇酯基板连同周期性纳米孔道图案从模具上剥除，通过电子束蒸发沉积的方式在聚对苯二甲酸乙二醇酯基板上形成一个9纳米钛粘附层和一个190纳米黄金层，然后利用射频等离子体溅射沉积200纳米二氧化钛谐振腔层，而后通过5纳米钛粘附层和顶部黄金层的进行电子束蒸发，形成纳米谐振腔；
(2)将CRP抗体覆盖在芯片上：在室温条件下将芯片置于1毫米的11-巯基十一烷酸溶液中24小时，用70％乙醇清洗后以氮气吹干，然后加入400×10-3M的1-乙烷基-3-(3-二甲基氨丙基)碳化二亚胺和100×10-3M的N-羟基丁二酰亚胺的1:1混合液中培养30 分钟；然后用磷酸缓冲盐溶液清洗一次，再放入30μg/ml单克隆抗 CRP抗体内室温培养2小时，再用PBS清洗一次后用氮气吹干；再加入30μg/ml牛血清白蛋白阻断液中室温培养30分钟，去除BSA 阻断液并加入10％乙醇胺溶液室温培养30分钟，用超纯水清洗后一次后，用氮气吹干放置于干燥环境中，将覆盖CRP抗体的芯片置于样本采集槽内；
(3)配制CRP浓度标准样品：采用250ng/ml的CRP蛋白溶液稀释配制为不同浓度梯度的CRP标准样品溶液；稀释底液为人工唾液缓冲液；
(4)检测CRP浓度标准样品：采用等离光子谐振技术及光敏传感的方法检测CRP标准样品浓度；向已粘有芯片的样本采集槽内加入125μl在CRP浓度标准样品溶液，以LED光源件、离光子谐振耦合芯片以及用于接收信号的光敏电阻组成的检测系统；采用光学透射模式进行检测，参数设置为：LED光原件发射光谱，检测光谱： 400-700纳米，光谱扫描步进1纳米，光谱记录时间1秒；
(5)建立标准浓度-透射强度曲线；在样本采集槽中分别加入不同浓度梯度的CRP标准样品，依次重复步骤4，获得相应光学检测透射峰强度，得到CRP浓度与光学透射强度曲线，构成标准响应曲线Y＝algX+b，其中，X为CRP蛋白浓度，Y为光学透射峰强度变化相对值，a和b为常数；
(6)检测样本中CRP蛋白浓度：在样本采集槽内加入待测的患者唾液或未知浓度CRP溶液，以LED光源件、离光子谐振耦合芯片和用于接收信号的光敏电阻组成的检测系统，按步骤4检测得到光学透射峰强度数值，然后将透射峰强度数值代入步骤5中获得的标准响应曲线公式，得到CRP蛋白浓度。
本发明实施例的有益效果是：
本发明提供一种基于等离光子谐振技术的CRP浓度检测装置，实现了在唾液中低成本定量检测CRP浓度，检测装置利用小型LED灯实现透射成像检测，最大限度减少仪表需求，检测装置具有实用性高、敏感度高的优点，且无需额外的检测标记物质，简化了检测过程，降低了检测成本。
本发明还提供一种CRP浓度检测方法，该检测方法具有敏感性高、无创、设备可携带等优点，使患者无需去医院才能接受检查，大幅度简化了检测过程，降低了检测成本。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。
图1为本发明实施例检测装置结构示意图；
图2为本发明实施例检测装置详细结构示意图；
图3为本发明实施例芯片座结构示意图；
图4为本发明实施例芯片结构示意图；
图5为本发明实施例对10ng/ml的CRP透射光强变化图；
图6为本发明实施例对不同浓度的CRP检测图。
图标:1-开关外壳，2-按钮，3-电路控制板，4-插槽内腔，5- 芯片座，6-主壳体，7-电池，8-电池座板，9-导光柱，10-上盖，11- 连接螺栓，12-LED光原件，13-芯片，14-光敏电阻，15-样本采集槽。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
此外，术语“水平”、“竖直”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。
在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
实施例：
结合附图1、附图2和附图3所示，本实施例提供一种基于等离光子谐振技术的CRP浓度检测装置，包括光学检测装置、芯片座 5和带有的等离光子谐振耦合的芯片13，所述光学检测装置连接所述芯片座5，所述芯片座5与所述芯片13可拆卸连接。
检测装置包括主壳体6、上盖10、开关组件、电路控制板3、插槽内腔4、电池7和用于检测插槽内腔4的芯片13的光电信号传感组件，所述住壳体连接所述上盖10，所述开关组件、电路控制板 3、光电信号传感组件、插槽内腔4和电池7设置在所述主壳体6内部，所述电池7电性连接所述开关组件，所述开关组件电性连接所述电路控制板3，所述电路控制板3电性连接所述电信号传感组件，所述芯片座5滑动连接所述插槽内腔4，主壳体6与各部件之间通过连接螺栓11固定。
开关组件包括按钮2、导光柱9和设置在所述上盖10的开关外壳1，所述开关外壳1连接所述按钮2，所述导光柱9电性连接所述按钮2，所述按钮2电性连接所述电路控制板3和所述电池7。
光电信号传感组件包括LED光源件和用于接收光源信号的光敏电阻14，所述LED光原件12置于所述插槽内腔4的上部，所述光敏电阻14置于所述插槽内腔4的底部，所述LED光原件12和所述光敏电阻14均电性连接所述电路控制板3。
芯片座5设置有用于放置所述芯片13的样本采集槽15，所述芯片座5位于插槽内腔4内部时，所述样本采集槽15、所述LED光原件12和所述光敏电阻14位于同一直线上，主壳体6连接有电池座板8，所述电池7连接所述电池座板8。
结合附图4、附图5和附图6，本实施例体统一种CRP浓度检测方法，应用上述等离光子谐振技术的CRP浓度检测装置，包括以下步骤：
(1)制备带有的等离光子谐振耦合的芯片：采用复制成型工艺制备芯片，首先利用激光干涉光刻在石英基板上制作锥形纳米柱图案，然后将紫外光固化聚合物均匀散布在模具上，模具的顶部为聚对苯二甲酸乙二醇酯，将石英基板置于模具内，利用紫外线进行固化处理，形成聚对苯二甲酸乙二醇酯基板，将聚对苯二甲酸乙二醇酯基板连同周期性纳米孔道图案从模具上剥除，通过电子束蒸发沉积的方式在聚对苯二甲酸乙二醇酯基板上形成一个9纳米钛粘附层和一个190纳米黄金层，然后利用射频等离子体溅射沉积200纳米二氧化钛谐振腔层，而后通过5纳米钛粘附层和顶部黄金层的进行电子束蒸发，形成纳米谐振腔；
(2)将CRP抗体覆盖在芯片上：在室温条件下将芯片置于1毫米的11-巯基十一烷酸溶液中24小时，用70％乙醇清洗后以氮气吹干，然后加入400×10-3M的1-乙烷基-3-(3-二甲基氨丙基)碳化二亚胺和100×10-3M的N-羟基丁二酰亚胺的1:1混合液中培养30 分钟；然后用磷酸缓冲盐溶液清洗一次，再放入30μg/ml单克隆抗 CRP抗体内室温培养2小时，再用PBS清洗一次后用氮气吹干；再加入30μg/ml牛血清白蛋白阻断液中室温培养30分钟，去除BSA 阻断液并加入10％乙醇胺溶液室温培养30分钟，用超纯水清洗后一次后，用氮气吹干放置于干燥环境中，将覆盖CRP抗体的芯片置于样本采集槽15内；
(3)配制CRP浓度标准样品：采用250ng/ml的CRP蛋白溶液稀释配制为不同浓度梯度的CRP标准样品溶液；稀释底液为人工唾液缓冲液；
(4)检测CRP浓度标准样品：采用等离光子谐振技术及光敏传感的方法检测CRP标准样品浓度；向已粘有芯片的样本采集槽内加入125μl在CRP浓度标准样品溶液，以LED光源件、离光子谐振耦合芯片以及用于接收信号的光敏电阻组成的检测系统；采用光学透射模式进行检测，参数设置为：LED光原件发射光谱，检测光谱： 400-700纳米，光谱扫描步进1纳米，光谱记录时间1秒；
(5)建立标准浓度-透射强度曲线；在样本采集槽中分别加入不同浓度梯度的CRP标准样品，依次重复步骤4，获得相应光学检测透射峰强度，得到CRP浓度与光学透射强度曲线，构成标准响应曲线Y＝algX+b，其中，X为CRP蛋白浓度，Y为光学透射峰强度变化相对值，a和b为常数；
(6)检测样本中CRP蛋白浓度：在样本采集槽内加入待测的患者唾液或未知浓度CRP溶液，以LED光源件、离光子谐振耦合芯片和用于接收信号的光敏电阻组成的检测系统，按步骤4检测得到光学透射峰强度数值，然后将透射峰强度数值代入步骤5中获得的标准响应曲线公式，得到CRP蛋白浓度。
例1：
配制CRP浓度标准样品：采用250ng/mlCRP蛋白溶液稀释配制为6种浓度梯度的CRP标准样品溶液，分别为1ng/ml、5ng/ml、 10ng/ml、25ng/ml、50ng/ml和100ng/ml；稀释底液为人工唾液缓冲液。
检测CRP浓度标准样品信号：采用等离光子谐振技术及光敏传感的方法检测CRP标准样品浓度；向底部已粘有芯片的样本采集槽内加入125μl在CRP浓度标准样品溶液，以波长700纳米的LED光源件、离光子谐振耦合芯片以及用于接收信号的光敏电阻组成的检测系统；光学检测为透射模式，参数设置为：发射光谱700nm，检测光谱：400-700nm，光谱扫描步进1nm，光谱记录时间1s；
建立标准浓度-透射强度曲线；在样本采集槽中分别加入不同浓度梯度的CRP标准样品，依次重复步骤4，获得相应光学检测透射峰强度，包括起始时与检测时透射峰最高点的差值，得到CRP浓度与光学透射强度曲线，构成标准响应曲线Y＝5.309*lgX-0.68，X为CRP蛋白浓度，Y为光学透射峰强度变化相对值，R2＝0.98；
在样本采集槽内加入待测的患者唾液或未知浓度CRP溶液，以 LED光源件、离光子谐振耦合芯片和用于接收信号的光敏电阻组成的检测系统，检测得到光学透射峰强度数值，然后将透射峰强度数值代入获得的标准响应曲线公式，得到CRP蛋白浓度。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种基于等离光子谐振技术的CRP浓度检测装置，其特征在于，包括光学检测装置、芯片座和带有的等离光子谐振耦合的芯片，所述光学检测装置连接所述芯片座，所述芯片座与所述芯片可拆卸连接。
2.根据权利要求1所述的一种基于等离光子谐振技术的CRP浓度检测装置，其特征在于，所述检测装置包括主壳体、上盖、开关组件、电路控制板、插槽内腔、电池和用于检测插槽内腔的芯片的光电信号传感组件，所述住壳体连接所述上盖，所述开关组件、电路控制板、光电信号传感组件、插槽内腔和电池设置在所述主壳体内部，所述电池电性连接所述开关组件，所述开关组件电性连接所述电路控制板，所述电路控制板电性连接所述电信号传感组件，所述芯片座滑动连接所述插槽内腔。
3.根据权利要求2所述的一种基于等离光子谐振技术的CRP浓度检测装置，其特征在于，所述开关组件包括按钮、导光柱和设置在所述上盖的开关外壳，所述开关外壳连接所述按钮，所述导光柱电性连接所述按钮，所述按钮电性连接所述电路控制板和所述电池。
4.根据权利要求2所述的一种基于等离光子谐振技术的CRP浓度检测装置，其特征在于，所述光电信号传感组件包括LED光源件和用于接收光源信号的光敏电阻，所述LED光原件置于所述插槽内腔的上部，所述光敏电阻置于所述插槽内腔的底部，所述LED光原件和所述光敏电阻均电性连接所述电路控制板。
5.根据权利要求4所述的一种基于等离光子谐振技术的CRP浓度检测装置，其特征在于，所述芯片座设置有用于放置所述芯片的样本采集槽，所述芯片座位于插槽内腔内部时，所述样本采集槽、所述LED光原件和所述光敏电阻位于同一直线上。
6.根据权利要求2所述的一种基于等离光子谐振技术的CRP浓度检测装置，其特征在于，所述主壳体连接有电池座板，所述电池连接所述电池座板。
7.一种CRP浓度检测方法，其特征在于，应用上述等离光子谐振技术的CRP浓度检测装置，包括以下步骤：
(1)制备带有的等离光子谐振耦合的芯片：采用复制成型工艺制备芯片，首先利用激光干涉光刻在石英基板上制作锥形纳米柱图案，然后将紫外光固化聚合物均匀散布在模具上，模具的顶部为聚对苯二甲酸乙二醇酯，将石英基板置于模具内，利用紫外线进行固化处理，形成聚对苯二甲酸乙二醇酯基板，将聚对苯二甲酸乙二醇酯基板连同周期性纳米孔道图案从模具上剥除，通过电子束蒸发沉积的方式在聚对苯二甲酸乙二醇酯基板上形成一个9纳米钛粘附层和一个190纳米黄金层，然后利用射频等离子体溅射沉积200纳米二氧化钛谐振腔层，而后通过5纳米钛粘附层和顶部黄金层的进行电子束蒸发，形成纳米谐振腔；
(2)将CRP抗体覆盖在芯片上：在室温条件下将芯片置于1毫米的11-巯基十一烷酸溶液中24小时，用70％乙醇清洗后以氮气吹干，然后加入400×10-3M的1-乙烷基-3-(3-二甲基氨丙基)碳化二亚胺和100×10-3M的N-羟基丁二酰亚胺的1:1混合液中培养30分钟；然后用磷酸缓冲盐溶液清洗一次，再放入30μg/ml单克隆抗CRP抗体内室温培养2小时，再用PBS清洗一次后用氮气吹干；再加入30μg/ml牛血清白蛋白阻断液中室温培养30分钟，去除BSA阻断液并加入10％乙醇胺溶液室温培养30分钟，用超纯水清洗后一次后，用氮气吹干放置于干燥环境中，将覆盖CRP抗体的芯片置于样本采集槽内；
(3)配制CRP浓度标准样品：采用250ng/ml的CRP蛋白溶液稀释配制为不同浓度梯度的CRP标准样品溶液；稀释底液为人工唾液缓冲液；
(4)检测CRP浓度标准样品：采用等离光子谐振技术及光敏传感的方法检测CRP标准样品浓度；向已粘有芯片的样本采集槽内加入125μl在CRP浓度标准样品溶液，以LED光源件、离光子谐振耦合芯片以及用于接收信号的光敏电阻组成的检测系统；采用光学透射模式进行检测，参数设置为：LED光原件发射光谱，检测光谱：400-700纳米，光谱扫描步进1纳米，光谱记录时间1秒；
(5)建立标准浓度-透射强度曲线；在样本采集槽中分别加入不同浓度梯度的CRP标准样品，依次重复步骤4，获得相应光学检测透射峰强度，得到CRP浓度与光学透射强度曲线，构成标准响应曲线Y＝algX+b，其中，X为CRP蛋白浓度，Y为光学透射峰强度变化相对值，a和b为常数；
(6)检测样本中CRP蛋白浓度：在样本采集槽内加入待测的患者唾液或未知浓度CRP溶液，以LED光源件、离光子谐振耦合芯片和用于接收信号的光敏电阻组成的检测系统，按步骤4检测得到光学透射峰强度数值，然后将透射峰强度数值代入步骤5中获得的标准响应曲线公式，得到CRP蛋白浓度。
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