CN109946463A - 一种基于多模干涉的检测寨卡病毒荧光检测系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种基于多模干涉的检测寨卡病毒荧光检测系统，该系统由激光器、多模干涉波导、液芯波导、固芯波导和雪崩光电二极管构成。将激光发射到多模干涉波导中，在液芯波导与多模干涉波导交界处发生干涉，并产生明暗交替的条纹，荧光标记的物质在亮条纹处产生荧光信号，荧光信号通过固芯波导被雪崩光电二极管接收，分析该信号即可得知样品中是否有待检测的物质。该系统可实现寨卡病毒蛋白和寨卡病毒核酸的检测，具有测量方便，灵敏度高，特异性强等优点。
Description
技术领域
本发明涉及荧光分子检测技术，光流体技术，微流控芯片技术，利用不同荧光的吸收光谱与激光干涉图案波长相匹配的特性，实现荧光物质的检测。该系统测量方便，灵敏度高，特异性强，匹配速度快，易操作等优点。
背景技术
寨卡病毒是一种通过蚊虫进行传播的虫媒病毒，自爆发以来已经造成全球总计150万人死亡，对人体的寨卡病毒症状诊断是较困难的，因为寨卡病毒感染最初阶段与流感相似，而且检测时容易与其他黄病毒混淆，传统检测手段因具有交差反应性，准确率较低，因此快速准确检测寨卡病毒的技术受到人们高度重视。
传统的寨卡病毒检测技术有逆转录-聚合酶链反应法和酶联免疫吸附测定法。其中逆转录-聚合酶链链反应法操作复杂，步骤繁琐、酶联免疫吸附测定法耗时较长，并且由于病毒的交叉反应性容易导致检测出结果出错。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述问题，满足人们目前的需求，提出一种基于多模干涉的检测寨卡病毒荧光检测系统具有测量方便，灵敏度高，特异性强，匹配速度快，易操作等优点，应用前景广阔。
为实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：一种基于多模干涉的检测寨卡病毒荧光检测系统，该系统由激光器、多模干涉波导、液芯波导、固芯波导和雪崩光电二极管构成；激光发射到多模干涉波导中，不同传播模式下在液芯波导与多模干涉波导交界处发生干涉，并产生明暗交替的条纹，当偶联了荧光标记待测物的磁珠通过条纹时，荧光标记的物质在亮条纹处产生荧光信号，荧光信号通过固芯波导被雪崩光电二极管接收，分析该信号即可得知样品中是否有待检测的物质。
本发明所述的激光器，当待测物为寨卡病毒蛋白时，激光器发射波长556nm，当待测物为寨卡病毒核酸时，激光器发射波长633nm。
本发明所述的多模干涉波导宽75μm，由折射率为1.46的固芯反射反共振波导构成。
本发明所述的液芯波导是由介电层作为外层构成的空心波导，折射率为1.46，空心波导的高为5μm，宽度为12μm。
本发明所述的固芯波导是由固芯反射反共振波导构成，折射率为1.46，波导的高为5μm，宽度为12μm，长度为20μm。
本发明所述的雪崩光电二极管为硅雪崩光电二极管，响应波长范围为0.4μm~1μm，响应时间0.2~0.5ns，工作电压50~100V,放大倍数30~100。
本发明所述具有的特点优势为：1.可检测寨卡病毒蛋白和寨卡病毒核酸两种不同类型的分子目标，具有高特异性和高敏感性；2.本系统检测速度快，测量结果显示迅速。3.本系统经重新计算后可以用于检测样品未知的物质，具有普遍适用性。
附图说明
图1为本发明结构示意图，1-激光器，2-多模干涉波导，3-雪崩光电二极管，4-固芯波导，5-液芯波导出口，6-液芯波导，7-液芯波导入口。
具体实施方式
如图1所示它是一种基于多模干涉的检测寨卡病毒荧光检测系统，该系统由激光器（1）、多模干涉波导（2）、雪崩光电二极管（3）固芯波导（4）液芯波导出口（5）液芯波导（6）液芯波导入口（7）构成；将寨卡病毒蛋白和寨卡病毒核酸分别用荧光物质标记，再将一个可以偶联寨卡病毒蛋白的磁珠和一个可以偶联寨卡病毒核酸的磁珠分别放入待检测溶液。激光器（1）发出波长为λ=633nm的激光发射到多模干涉波导（2）中，在不同的传播模式下产生干涉，在L=2243μm处产生7个明暗相间的干涉条纹，将偶联寨卡病毒核酸的磁珠从液芯波导入口（7）输入，到达液芯波导（6）与多模干涉波导（2）交界处即L=2243μm处，在交界处干涉条纹激发荧光物质产生荧光信号，荧光信号沿液芯波导（6）传播到固芯波导（4）中，最后被雪崩光电二极管（3）接收，分析荧光信号可以实现对寨卡病毒核酸的检测。上述过程完毕后将波长更改为λ=556nm，波长λ=556nm的激光在L=2243μm处产生8个明暗相间的干涉条纹。再将偶联寨卡病毒蛋白的磁珠从液芯波导（7）输入，到达液芯波导（6）与多模干涉波导（2）交界处，在交界处新的干涉条纹激发荧光物质产生荧光信号，荧光信号沿液芯波导（6）传播到固芯波导（4）中，最后被雪崩光电二极管（3）接收，分析该荧光信号可以实现对寨卡病毒蛋白的检测。
本领域技术人员清楚地知道，根据本发明方法，可以对其他生物分子进行检测，激光器，液芯波导尺寸，多模干涉波导长度等可以进行新的统一搭配，装置结构可以进行优化设计，本发明的保护范围并不局限于以上实施例。
Claims (6)
1.一种基于多模干涉的检测寨卡病毒荧光检测系统，其特征是：由激光器（1）、多模干涉波导（2）、雪崩光电二极管（3）、固芯波导（4）、液芯波导出口（5）、液芯波导（6）和液芯波导入口（7）构成；激光发射到多模干涉波导（1）中沿波导传播，不同的传播模式间产生干涉，在L=2243μm处形成明暗相间的干涉条纹，单个偶联待检测物质的磁珠从液芯波导入口（7）流入液芯波导（6）与多模干涉波导（2）的交界处（即L=2243μm），干涉亮条纹激发荧光物质产生荧光信号，荧光信号沿液芯波导（6）传播到固芯波导（4）中，最后被雪崩光电二极管（3）接收，通过分析检测荧光信号就可以得知样品中是否有待测物。
2.根据权利要求1所述的一种基于多模干涉的检测寨卡病毒荧光检测系统，其特征是：当待测物为寨卡病毒蛋白时，激光器（1）发射波长556nm，当待测物为寨卡病毒核酸时，激光器（1）发射波长633nm。
3.根据权利要求1所述的一种基于多模干涉的检测寨卡病毒荧光检测系统，其特征是：所述的多模干涉波导（2）长度为2243μm，宽度为75μm，高度为5μm，由折射率为1.46的固芯反射反共振波导构成。
4.根据权利要求1所述的一种基于多模干涉的检测寨卡病毒荧光检测系统，其特征是：所述液芯波导（6）是由介电层构成的空心波导，折射率为1.46，空心波导的高为5μm，宽度为12μm。
5.根据权利要求1所述的一种基于多模干涉的检测寨卡病毒荧光检测系统，其特征是：所述固芯波导（4）是由固芯反射反共振波导构成，折射率为1.46，波导的高为5μm，宽度为12μm，长度为20μm。
6.根据权利要求1所述的一种基于多模干涉的检测寨卡病毒荧光检测系统，其特征是：所述雪崩光电二极管（3）为硅雪崩光电二极管，响应波长范围为0.4μm~1μm，响应时间0.2~0.5ns，工作电压50~100V,放大倍数30~100。
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