CN109085157A - 用于化学发光检测的探测单元、电子暗盒压片装置及其用途 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种用于化学发光检测的探测单元、电子暗盒压片装置及其用途，所述探测单元包括暗盒，所述暗盒中设置平板探测单元，所述平板探测单元平置在暗盒中，所述暗盒包括上盒体和下盒体，所述上盒体和所述下盒体匹配，所述平板探测单元位于上盒体或者下盒体中；当所述平板探测单元位于上盒体中，所述下盒体内还设有检测平台，所述检测平台平置于平板探测单元下方1~2mm处，当所述平板探测单元位于下盒体内时其本身作为检测平台。所述电子暗盒压片装置包含所述探测单元。本发明能够方便快捷的对分子印迹膜，尤其是化学发光蛋白质印迹膜进行定性和定量分析。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于化学发光检测的探测单元、电子暗盒压片装置及其用途。
背景技术
将生物大分子从凝胶转移到一种固定基质上的过程称为印迹技术，己广泛用于DNA、RNA、蛋白质的检测。蛋白质印迹法(Western Blot)是分子生物学、生物化学和免疫遗传学中常用的一种实验方法。其基本原理是通过特异性抗体对凝胶电泳分离过的细胞或生物组织样品进行着色。通过分析着色的位置和着色深度获得特定蛋白质在所分析的细胞或组织中表达情况的信息。
蛋白印迹膜化学发光检测是生物化学实验中最为常用的蛋白分析技术手段之一，可以对蛋白分子进行定性和定量分析。目前的化学发光印迹膜的检测方法有两种：暗盒压片(胶片感光)和电子CCD影像生成。胶片暗盒压片的原理是利用照相胶片对印迹膜发光信号进行直接感光，从而获得印迹膜上的化学发光信号强度。电子CCD检测技术则是使用电感耦合电子器件捕捉印迹膜上的发光信号，光信号在CCD芯片上被转化为电子信号，从而实现检测。以上两种方法各有其优缺点：暗盒压片装置简单且灵敏度高，但需手工定影显影，显影液中含有剧毒氰化物，最大劣势是不能直接获得数字化检测结果(结果保存在胶片上)；电子CCD技术可直接获得数字化检测结果，但灵敏度不及暗盒压片，并且装置较大较复杂。所以，暗盒压片蛋白印迹膜检测技术虽然有20年以上的使用历史，但仍未被电子CCD技术所取代，依然是该领域的主流技术。
多种基于半导体集成材料的平板探测器都可将光信号转换为电信号，在光电二极管或晶体管自身的电容上形成存储电荷，其存储电荷量与入射光线强度成正比，在控制电路的作用下，扫描读出像元的存储电荷，经A/D转换后输出数字信号，传送给计算机生成数字影像。平板探测器检测技术具有空间分辨率高、可常温操作、感光面积大等优点，该技术已广泛应用于医疗DR设备及工业探伤设备(均为X光检测)，但未见其用于化学发光(即可见光)检测的装置报道。
发明内容
鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种用于化学发光检测的探测单元、电子暗盒压片装置及其用途，用于解决现有技术中的问题。
为实现上述目的及其他相关目的，所述暗盒中设置平板探测单元，所述平板探测单元平置在暗盒中，所述暗盒包括上盒体和下盒体，所述上盒体和所述下盒体匹配，所述平板探测单元位于上盒体或者下盒体中；当所述平板探测单元位于上盒体中时，所述下盒体内还设有检测平台，所述检测平台平置于平板探测单元下方1～2mm处；当所述平板探测单元位于下盒体内时其本身作为检测平台。
所述上盒体和所述下盒体匹配是指上盒体盖在下盒体上时，可以形成一个密闭的空间。
当平板探测单元位于上盒体，所述检测平台用于放置被检测物，例如印迹膜；当所述平板检测单元自身作为检测平台时，其自身即可以用来放置和支撑被检测物，同时可以用来检测被检测物。
所述平置可以是水平的或者具有微小倾斜度的放置，最优选方案是水平放置。
在本发明中，所述平板探测器则不带有碘化铯涂层，可直接检测化学发光对应波长。
优选地，所述平板探测单元选自非晶硅光电晶体管阵列探测器、非晶硅光电二极管阵列探测器、低温多晶硅光电晶体管阵列探测器或晶体硅光电晶体管阵列探测器中的任意一种。
非晶硅光电晶体管阵列探测器，是采用多晶硅TFT(a-Si Thin Film Transistor)制作工艺制成，具有PIN结构。
光电二极管阵列探测器是采用非晶硅TFD(a-Si Thin Film Diode)制作工艺制成的。
光电晶体管阵列探测器是采用低温多晶硅LTPS(Low Temperature Poly-Silicon，p-Si)制作工艺制成的。
晶体硅光电晶体管阵列探测器是采用整块硅单晶作为材料使用集成电路工艺制作的。
更优选地，所述平板探测单元采用光电二极管阵列探测器。
优选地，所述探测单元还包括信号读出模块，所述信号读出模块连接平板探测单元。信号读出模块可以采用低功耗数字集成电路，将列脉冲信号转换为串行脉冲信号。
优选地，所述平板探测单元封装在透明保护层中。更优选地，所述透明保护层可以选用石英玻璃、或经表面钝化处理的玻璃、经表面钝化处理的硬质塑料。
优选地，所述平板探测单元的像元间距为50um～300um。
优选地，所述平板探测单元为矩形，更优选地，所述矩形的形状为6cm x 8cm；
优选地，所述暗盒的长10～20cm，宽8～15cm，高2～8cm；
本发明的另一方面提供了一种用于化学发光检测的电子暗盒压片装置，所述电子暗盒压片装置包含如上所述的用于化学发光检测的探测单元。
优选地，所述电子暗盒压片装置至少包括：在暗盒设置的电源和控制单元，所述控制单元至少包括主控制模块、数据读取模块、数据传输模块；所述平板探测单元连接主控制模块，所述数据读取模块和所述数据传输模块都连接所述主控制模块，所述电源为整个装置供电。
优选地，所述数据读取模块中包括A/D转换子模块，所述A/D转换子模块连接所述平板探测单元。
优选地，所述电源、控制单元设置在下暗盒中。
当所述平板探测单元位于上暗盒中，所述所述电源和所述控制单元位于检测平台下方。
优选地，所述控制单元还包括软件接口模块，所述软件接口模块与所述主控制模块连接。
优选地，所述控制单元还包括显示模块和输入模块，所述显示模块和输入模块连接主控制模块。
进一步的，暗盒上还设置锁，能够将上盒体和下盒体锁住。可通知主控制模块上锁或开锁状态。
本发明的另一方案提供了上述的用于化学发光检测的探测单元、用于化学发光检测的电子暗盒压片装置在印迹膜化学发光检测中的用途。
如上所述，本发明的用于化学发光检测的探测单元、电子暗盒压片装置，具有以下有益效果：
能够方便快捷的对分子印迹膜，尤其是化学发光蛋白质印迹膜进行定性和定量分析。本发明中所使用的平板探测器可在室温下工作，不需辅助制冷，本发明对应的检测操作过程不需对焦；结构简单、体积小、重量轻，方便移动使用。其重量约为1～3kg，普通实验人员可搬动或携带，可用于现场检测。
附图说明
图1显示为本发明暗盒结构示意图。
图2显示为本发明主控制模块结构框架图。
图3显示为本发明另一种实施方式中主控制模块结构框架图。
图4显示为本发明另一种实施方式中主控制模块结构框架图。
图5显示为本发明另一种实施方式中主控制模块结构框架图。
元件标号说明
1 暗盒
101 上暗盒
102 下暗盒
103 USB接口
100 平板探测单元
200 控制单元
201 数据读取模块
2011 A/D转换子模块
202 主控制模块
203 数据传输模块
204 软件接口模块
205 显示模块
206 输入模块
具体实施方式
以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。
请参阅图1至图5。须知，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。
本发明的主要工作原理如下：将印迹膜与平板探测器贴近放置，仅保留一定空隙给化学发光底物，化学发光底物的作用是提供发光反应分子(通常为鲁米诺)。印迹膜上的蛋白条带结合有对应抗体，抗体带有辣根过氧化物酶，辣根过氧化物酶可催化化学发光底物中的鲁米诺分子发光，其发光信号可近距离传导至平板探测器上的光电二极管/晶体管，光电二极管/晶体管将光强度信号转换为对应的电子信号，电子信号传输至计算机形成数字信号。该数字信号强弱被用来估算对应位置的蛋白质表达量(蛋白质位于印迹膜上)。
如图1，一种用于化学发光检测的探测单元，所述探测单元包括暗盒1，所述暗盒1包括上盒体101和下盒体102，所述上盒体101和所述下盒体102匹配，所述暗盒1中水平设置平板探测单元(图中未示出)，所述平板探测单元平置在暗盒1中，所述平板探测单元1上没有碘化铯涂层。所述平板探测单元是非晶硅光电二极管阵列探测器，具有更好的电流开关特性，读出速度更快、光量子产率更高(550nm波长处QE>80％)、感光区域填充系数更高(约70％)，当然也可以是其他，例如非晶硅光电晶体管阵列探测器、低温多晶硅光电晶体管阵列探测器或晶体硅光电晶体管阵列探测器中的任意一种。
所述平板探测单元可以位于上盒体101或者下盒体102中；当所述平板探测单元位于上盒体101中，所述下盒体102内还设有检测平台，主要用于放置被检测物质，所述检测平台平置于平板探测单元下方1mm，一般的可以1～2mm处，当所述平板探测单元位于下盒体102内时其本身作为检测平台，即可以放置被检测物质，同时可以检测被检测物。
于一实施例中，平板检测单元位于下盒体中，所述平板检测平台的感光面朝上，且感光面的周边设置凸起，所述凸起的高度为1～2mm，当平板检测单元位于上盒体中时，所述下盒体中的检测平台的周边也设置高度1～2mm的凸起。以上凸起的目的是为了防止使用时加在平板检测单元或者检测平台上的液体化学物质向四周流，同时也具有支撑的作用。
于一实施例中，所述平板检测单元置于下盒体中，平板探测器的感光面朝上，使用时，在平板探测器的感光面上滴加一定量的化学发光底物(液体)，将印迹膜倒扣于感光面上，以保持印迹膜与感光面之间存在一定量的化学发光底物，合紧装置上盖，以形成避光条件，上盖与印迹膜应保持足够距离，不得对印迹膜产生任何压力。锁上上盖锁紧装置，以确保检测过程中稳定的避光状态。在检测过程中，要保持暗盒装置静止，避免印迹膜与平板探测器间的相对位置发生变化。(此方式称为下盖模式)
当所述平板检测单元置于上盒体中时，在下暗盒中还设置检测平台检测平台具有与平板探测器一致的大小，且正好位于平板检测单元下方。用于放置印迹膜。平板探测器的感光面朝下，平板探测器通过柔性电路与下暗盒中的控制单元连接。检测过程中，印迹膜放置在暗盒内检测平台上，添加化学发光底物(液体)后，将上盒体合上，位于上盒体的平板探测器感光面就会扣于印迹膜上，通过凸起保持印迹膜与平板保护层距离为1～2mm，为化学发光底物留有空间，避免将印迹膜上的底物驱离。化学发光底物因表面张力而充满印迹膜与平板保护层之间，保证化学发光反应的正常进行。上盒体合上之后，与装置四壁处于紧密贴合状态，以保证检测过程无外界光线影响信号检测，处于所谓避光状态。然后锁上锁紧装置，以确保检测过程中平板探测器与印迹膜之间的相对位置不发生变化，同时也避免破坏避光状态(此方式称为上盖模式)。
进一步，所述暗盒中还设有信号读出模块，所述信号读出模块连接平板检测单元，所述信号读出模块可以采用电路板，将列脉冲信号转换为串行脉冲信号。
所述平板探测单元为矩形，感光面积大于通常印迹膜的大小，优选的使用6cm x8cm的平板探测器探测器。作为检测对象的印迹膜通常大小为5cm x 6cm，能够完全覆盖住需要检测的印迹膜。暗盒的长15cm，宽10cm，高6cm，一般的，可以是长10～20cm，宽8～15cm，高2～8cm。所述平板探测单元的像元间距为100um，一般可以是50um～300um。经实验证实，采用该平板探测器可获得不小于3.0lp/mm的最终分辨率，这也是化学发光印迹膜检测所需要的基本分辨率。平板探测器获取的数字化检测的空间分辨率由像元大小(距离)决定，像元越大，空间分辨率越低；像元越小，空间分辨率越高，但会降低感光区填充系数，从而导致灵敏度下降。
优选地，所述平板探测单元封装在透明保护层中，避免灰尘及化学发光底物污染平板探测器。所述透明保护层选用石英玻璃，当然也可以选用经表面钝化处理的玻璃、经表面钝化处理的硬质塑料。
采用本发明所述的平板检测单元，可以将整个检测单元放置在一个较小的暗盒中，相对于传统的CCD具有很大的优势。CCD检测仪因其感光面积较小所限(通常小于1英寸)，远小于所需要拍摄的印迹膜大小(7英寸以上)，故CCD必须通过透镜聚焦后才可以采集整个印迹膜上的发光信息并进行光电转换和记录。本发明中使用的平板探测器因其感光面积足够大，可以覆盖整个印迹膜或多个印迹膜，则不需要使用透镜聚焦，避免了光信号在透镜上的反射损失，大幅提高了检测灵敏度。可在室温下工作，不需辅助制冷。
以下以非晶硅光电二极管阵列探测器检测印迹膜化学发光对应电子检测信号的过程作为实例说明平板探测器对化学发光印迹膜的检测过程，其他平板探测器对印迹膜的检测过程具有较高的类似性：
1.印迹膜检测前，非晶硅光电二极管阵列探测器的行驱动线产生一个相对与列电位的负脉冲，该负脉冲令开关二极管导通，将光电二极管电容充电。
2.当印迹膜上的化学发光照射对应像元后，其光电荷将电容放电。
3.再进行第二次驱动脉冲，光电二极管电容被再次充电，这次充电的电荷数量与光电荷数量相对应。
4.在非晶硅光电二极管阵列探测器上的时序控制器的统一指挥下行驱将像元的充电电荷逐行检出，信号读出模块由低功耗数字集成电路构成，该电路将列脉冲信号转换为串行脉冲信号。
如图1～5所示，本发明提供一种用于化学发光检测的电子暗盒压片装置，包含上述的用于化学发光检测的探测单元。在暗盒1的一侧还设有USB接口103。
如图2，在本实施例中，所述下盒体102内设置电源、控制单元200、平板探测单元100，所述控制单元至少包括主控制模块202、数据读取模块201、数据传输模块203；所述平板探测单元100连接主控制模块202，所述数据读取模块201和所述数据传输模块203都连接所述主控制模块202，所述电源为整个装置供电。当然，所述平板检测单元也可以置于上盒体中。
如图3，在本实施例中，所述数据读取模块201中包括A/D转换子模块2011，所述A/D转换子模块2011连接所述平板探测单元。进一步地，是连接信号读出模块，A/D转换子模块2011将脉冲信号转换为数字信号，经后端数字电路打包成特定文件格式，通过数据传输单元传输至上位机显示和定量分析处理，例如可以利用USB接口将数据传出。
进一步的，可以将平板探测单元的附属电路也封装在保护层中。
如图4，在本实施例中，所述控制单元还包括软件接口模块204，所述软件接口模块与所述主控制模块，使用前可通过USB接口(或蓝牙、局域网)与上位机建立起连接，上位机通过软件接口模块204利用软件控制电子暗盒压片装置的曝光参数设置、曝光命令下达。
如图5，在另一种实施方式中，所述控制单元还包括显示模块205和输入模块206，所述显示模块205和输入模块206连接主控制模块。所述显示模块和输入模块采用触摸屏，所述主控制模块采用单片机，因此，使用者可以利用触摸屏实现对本装置的控制。
在另一实施例中，暗盒上还设置锁，能够将上盒体和下盒体锁住，使得测试时，能够保证处于黑暗的环境中。为了进一步优化设计方案，所述锁与主控制模块连接，所述主控制模块可以检测到锁是处于锁住或者打开的状态。
本领域技术人员均了解，.如上所述的，将光信号转化为电信号的过程、获得数字信号的过程、将数字信号传输的过程，均可以利用现有技术中的计算机、集成电路模块、可编程逻辑器件、其它硬件或现有的软件模块来实现。所以，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。
Claims (10)
1.一种用于化学发光检测的探测单元，其特征在于，所述探测单元包括暗盒，所述暗盒中设置平板探测单元，所述平板探测单元平置在暗盒中，所述暗盒包括上盒体和下盒体，所述上盒体和所述下盒体匹配，所述平板探测单元位于上盒体或者下盒体中；当所述平板探测单元位于上盒体中时，所述下盒体内还设有检测平台，所述检测平台平置于平板探测单元下方1～2mm处；当所述平板探测单元位于下盒体内时其本身作为检测平台。
2.根据权利要求1所述的用于化学发光检测的探测单元，其特征在于，所述平板探测单元选自非晶硅光电晶体管阵列探测器、非晶硅光电二极管阵列探测器、低温多晶硅光电晶体管阵列探测器或晶体硅光电晶体管阵列探测器中的任意一种。
3.根据权利要求1所述的用于化学发光检测的探测单元，其特征在于，所述探测单元还包括信号读出模块，所述信号读出模块连接平板探测单元。
4.根据权利要求1所述的用于化学发光检测的探测单元，其特征在于，所述平板探测单元封装在透明保护层中。
5.根据权利要求1所述的用于化学发光检测的探测单元，其特征在于，所述平板探测单元还包括以下技术特征中的任意一种或几种：
(1)所述平板探测单元为矩形，更优选地，所述矩形的形状为6cm x 8cm；
(2)所述暗盒的长10～20cm，宽8～15cm，高2～8cm；
(3)平板探测单元的像元间距为50um～300um。
6.一种用于化学发光检测的电子暗盒压片装置，其特征在于，所述电子暗盒压片装置包含如权利要求1～5任一项所述的用于化学发光检测的探测单元。
7.根据权利要求6所述的用于化学发光检测的电子暗盒压片装置，其特征在于，所述电子暗盒压片装置至少包括：在暗盒内设置的电源和控制单元，所述控制单元至少包括主控制模块、数据读取模块、数据传输模块；所述平板探测单元连接主控制模块，所述数据读取模块和所述数据传输模块都连接所述主控制模块，所述电源为整个装置供电。
8.根据权利要求7所述的用于化学发光检测的电子暗盒压片装置，其特征在于，所述数据读取模块中包括A/D转换子模块，所述A/D转换子模块连接所述平板探测单元。
9.根据权利要求7所述的用于化学发光检测的电子暗盒压片装置，其特征在于，所述电源和控制单元设置在下盒体中。
10.如权利要求1～5任意项所述用于化学发光检测的探测单元以及权利要求6～9任一项所述的用于化学发光检测的电子暗盒压片装置在印迹膜化学发光检测中的用途。
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