CN110596107B - 一种可重复使用的高通量型太赫兹超材料快速检测方法 - Google Patents

一种可重复使用的高通量型太赫兹超材料快速检测方法 Download PDF

Info

Publication number
CN110596107B
CN110596107B CN201910900152.XA CN201910900152A CN110596107B CN 110596107 B CN110596107 B CN 110596107B CN 201910900152 A CN201910900152 A CN 201910900152A CN 110596107 B CN110596107 B CN 110596107B
Authority
CN
China
Prior art keywords
detected
metamaterial
detection
chip
metamaterial chip
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201910900152.XA
Other languages
English (en)
Other versions
CN110596107A (zh
Inventor
杨翔
杨柯
府伟灵
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
First Affiliated Hospital of PLA Military Medical University
Original Assignee
First Affiliated Hospital of PLA Military Medical University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by First Affiliated Hospital of PLA Military Medical University filed Critical First Affiliated Hospital of PLA Military Medical University
Priority to CN201910900152.XA priority Critical patent/CN110596107B/zh
Publication of CN110596107A publication Critical patent/CN110596107A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN110596107B publication Critical patent/CN110596107B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N1/00—Sampling; Preparing specimens for investigation
    • G01N1/28—Preparing specimens for investigation including physical details of (bio-)chemical methods covered elsewhere, e.g. G01N33/50, C12Q
    • G01N1/40—Concentrating samples
    • G01N1/4077—Concentrating samples by other techniques involving separation of suspended solids
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/01—Arrangements or apparatus for facilitating the optical investigation
    • G01N21/15—Preventing contamination of the components of the optical system or obstruction of the light path
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/84—Systems specially adapted for particular applications
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N1/00—Sampling; Preparing specimens for investigation
    • G01N1/28—Preparing specimens for investigation including physical details of (bio-)chemical methods covered elsewhere, e.g. G01N33/50, C12Q
    • G01N1/40—Concentrating samples
    • G01N1/4077—Concentrating samples by other techniques involving separation of suspended solids
    • G01N2001/4083—Concentrating samples by other techniques involving separation of suspended solids sedimentation
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N1/00—Sampling; Preparing specimens for investigation
    • G01N1/28—Preparing specimens for investigation including physical details of (bio-)chemical methods covered elsewhere, e.g. G01N33/50, C12Q
    • G01N1/40—Concentrating samples
    • G01N1/4077—Concentrating samples by other techniques involving separation of suspended solids
    • G01N2001/4088—Concentrating samples by other techniques involving separation of suspended solids filtration
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/01—Arrangements or apparatus for facilitating the optical investigation
    • G01N21/15—Preventing contamination of the components of the optical system or obstruction of the light path
    • G01N2021/151—Gas blown

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)

Abstract

本发明公开了可重复使用的高通量型太赫兹超材料快速检测方法，首先获取待测物并置于超材料芯片上；如果待测物直径大则采用滤过膜去除待测物中溶剂水分子；如果小则在待测物中加入具有捕获探针的磁珠，采用磁力吸引的方式分离待测物的溶剂水分子，使得待测物沉积于超材料芯片的表面上；然后将超材料芯片送入检测仪器中分别检测不同检测区域中的待测物；最后直至超材料芯片上所有检测区域上的待测物检测完毕。本发明提供的方法通过磁力吸引结合滤过膜来快速分离待测物质和溶剂水，在高精度阵列式移动载具上同时实现多个检测区域的高通量检测，以及检测后采用生物酶‑十二烷基硫酸钠‑异丙醇三联清洗方法实现超材料芯片的可重复使用。

Description

一种可重复使用的高通量型太赫兹超材料快速检测方法
技术领域
本发明涉及传感器技术领域，特别是一种可重复使用的高通量型太赫兹超材料快速检测方法。
背景技术
太赫兹(Terahertz,THz)超材料是指一种与其相互作用为THz波段电磁波的新型人工材料，可对THz波的振幅和相位等物理参数进行灵活的控制。超材料的强局域场分布和高Q值谐振使其对附着在材料表面的物质非常敏感，当超材料表面覆盖物质后或者物质改变后，其局域有效介电常数的改变会引起电容的改变，从而导致超材料共振频率的改变。因此可通过检测超材料共振频率的位移来实现微量标本的检测。
作为一种新型传感方式，THz超材料技术目前已经广泛运用于半导体材料、电子器件、化学物质和生物医疗等多个领域，但其检测样本，尤其是液体样本时，在检测前、检测中和检测后环节还分别存在着：准备时间长、检测通量低和可重复使用性差这三个问题。
1.准备时间长：目前超材料可检测的样本种类很多，但是涉及到液体样本的检测时，其方法基本都是先将液体样本滴加在超材料表面，等烘干后待测物质和超材料表面结构紧密结合再进行测量。这主要是由于超材料只对靠近其结构附近的物质产生信号响应，而液体样本中的待测物处于悬浮状态，滴加在超材料表面后和超材料结构仍然存在较大的距离。因此传统方法采用烘干的方式去除溶剂水，从而使待测物质沉积到超材料表面结构上。但是为了不损伤结构，烘干温度一般小于70℃，因此整个准备环节一般长达20-30分钟，极大的耗费了检测时间。
2.检测通量低：为了保障检测过程中超材料位置和THz波光斑位置的固定，目前的超材料检测装置上大多仅放置一块芯片，且经过前期长时间的准备后一次仅能检测一个样本。这种低通量的检测方式极大的提高了检测的时间和价值成本，降低了检测效率。
3.可重复使用性差：在完成检测后，沉积在超材料结构表面的物质由于失去水分和静电吸附会和超材料表面紧密结合，传统的水冲洗方法难以达到去除残留物质的作用，导致超材料的可重复使用性差。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种可重复使用的高通量型太赫兹超材料快速检测方法。
为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：
本技术方案提供的可重复使用的高通量型太赫兹超材料快速检测方法，包括以下步骤：
获取待测物并置于超材料芯片的检测区域上；
判断待测物直径是否超过预设值，如果是，则采用滤过膜去除待测物中溶剂水分子；将与超材料芯片匹配的滤过膜设置于待测物上方，并将滤过膜从上至下挤压待测物；除去滤过膜上方的溶剂水分子直至将待测物沉积于超材料芯片表面上；
如果否，则在待测物中加入具有捕获探针的磁珠，将待测物捕获到磁珠表面，然后在超材料芯片下方设置磁性材料层，采用磁力吸引的方式分离待测物的溶剂水分子，使得待测物沉积于超材料芯片的表面上；
将超材料芯片送入检测仪器中分别检测不同检测区域中的待测物；
直至超材料芯片上所有检测区域上的待测物检测完毕。
进一步，还包括以下步骤：
对检测完毕后的超材料芯片采用生物酶-SDS-异丙醇三联方法进行清洗，具体步骤如下：
将超材料芯片放置于SDS溶液浸泡；去除磁珠和待测物周围的静电吸引力；
用去离子水冲洗超材料芯片表面；
用异丙醇冲洗超材料芯片并用氮气吹干。
进一步，还包括以下步骤：
在采用SDS溶液浸泡前，将生物酶溶液施加在超材料芯片表面上。
进一步，所述滤过膜用于滤过当直径为0.5μm至0.8μm的待测物。
进一步，所述滤过膜上设置的滤过孔径为0.22μm-0.4μm。
进一步，所述磁珠粒径为0.22μm-1.0μm。
进一步，所述超材料芯片采用阵列移动结构设置于载物台上，所述载物台包括底座；
所述底座上设置有定位槽；所述超材料芯片以可活动的方式设置于定位槽中；
所述超材料芯片上设置有用于放置待检测物的若干检测区域；
所述底座上设置有透光孔，所述透光孔与超材料芯片上检测区域匹配，以适于太赫兹波和超材料芯片检测区域上的待检测物相互作用；所述定位槽与超材料芯片之间设置有磁性材料层，以适于超材料芯片在所述定位槽中通过磁力吸引来实现芯片的定位，所述磁性材料层包括分别设置于定位槽的第一磁性材料层和设置于超材料芯片上的第二磁性材料层，所述第一磁性材料层和第二磁性材料层之间能够产生磁力。
进一步，所述载物台还包括载具，所述载具以活动方式设置于底座上；所述超材料芯片设置于载具上；
所述载具下方设置有定位轴，所述定位轴与所述底座上设置的凹槽配合，所述定位轴与凹槽被设置为可移动的方式连接，以适于太赫兹波和超材料芯片检测区域上的待检测物相互作用。
进一步，所述载具为移动载具，所述移动载具包括主体、待检部和检测部；所述待检部设置于主体的四周，所述检测部设置于主体中部，所述待检部和检测部之间设置有用于超材料芯片滑动的通道，所述检测部正对于透光孔上方，以适于太赫兹波和超材料芯片的检测部上的待检测物相互作用；
所述主体为圆形板，所述待检部沿圆周设置，所述检测部设置于圆心，所述通道为设置于待检部和检测部之间的凹槽，所述超材料芯片与凹槽配合以使得超材料芯片能在凹槽上移动。
进一步，所述超材料芯片送入检测仪器中对待测物进行检测是按照以下步骤来实现的：
将载物台放入检测仪器中的载物台固定支架上；
调整载物台的透光孔使得太赫兹波作用于超材料芯片检测区域上的待检测物上；
待检测区域的检测结束后转动载物台上的载具；
调节载具上超材料芯片的下一个检测区域的位置；
使得下一个检测区域的位置正对于载物台的透光孔；
直到超材料芯片上所有检测区域检测完毕。
本发明提供的装置具有以下的有益效果，具体如下：
(1)本检测方法具有检测过程快速化的特点：本装置采用滤过膜和待测物磁力吸引相结合的方式去除液体样本中的溶剂水，待测物沉积到超材料结构表面，摒弃了传统的长时间烘干方法，与传统的烘干过程相比，极大的缩短了样本准备时间。同时超材料芯片采用多种阵列分布，通过载具与底座的快速配合，可分别实现多个检测样本同时采集和检测前的预处理操作，如多个样本同时烘干等，且检测过程中只需要通过转动载具或移动超材料芯片的位置，即可快速获取多个样本的检测信号，避免了现有技术中重复相同操作所花费的时间，大大节省检测预处理时间；同时，通过载具定位轴与底座凹槽之间的磁性材料层配合连接，在磁力吸引的作用下实现精确定位超材料芯片的位置，大大节省检测过程更换样本的时间，从而实现太赫兹超材料的快速检测过程。
(2)本检测方法具有检测过程批量化的特点：采用高精度阵列式移动载具，通过在载具上设置阵列式超材料芯片，并结合定位轴和凹槽在磁性材料层的作用下实现转动和滑动，可实现多个样本的快速切换和批量检测，从而实现太赫兹超材料的高通量检测模式。
(3)本检测方法的检测芯片具有可重复化的特点：本装置中的超材料芯片在使用后采用生物酶-SDS-异丙醇三联清洗方法，能有效去除磁珠和待测样本周围的静电吸引力，降低其和超材料芯片的结合力，并通过去离子水冲洗和异丙醇冲洗将残留的待测物质清洗干净。
本发明的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本发明的实践中得到教导。本发明的目标和其他优点可以通过下面的说明书来实现和获得。
附图说明
为了使本发明的目的、技术方案和有益效果更加清楚，本发明提供如下附图进行说明：
图1为可重复使用的高通量太赫兹超材料快速检测方法流程图。
图2为定位槽中设置有磁性层的检测装置整体结构示意图。
图3为载具与底座配合结构示意图。
图4为移动载具结构示意图。
图5为九个芯片阵列的检测装置结构示意图。
图6为四芯片检测装置结构示意图。
图7为底座与载具之间的凸起与凹槽结构示意图。
图8为三联法和普通方法清洗超材料芯片后共振峰的位置示意图。
图中，1为底座、11为定位槽、12为透光孔、21为载具、22为芯片；23为凸起、3为检测区域、4为磁性材料层、5为滤过膜；
24为凹槽；241为X向槽、242为Y向槽；25为定位轴；26为定位装置；27为推动凸台；211为定位孔、212为定位凸起。
31为主体、32为待检部、33为检测部；34为通道。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好的理解本发明并能予以实施，但所举实施例不作为对本发明的限定。
实施例1
如图1所示，本实施例提供的可重复使用的高通量型太赫兹超材料快速检测装置及方法，包括以下步骤：
获取待测物并置于超材料芯片的检测区域上；
判断待测物直径是否超过预设值，如果是，则采用滤过膜去除待测物中溶剂水分子；将与超材料芯片匹配的滤过膜设置于待测物上方，并将滤过膜从上至下挤压待测物；除去滤过膜上方的溶剂水分子直至将待测物沉积于超材料芯片表面上；
如果否，则在待测物中加入具有捕获探针的磁珠，将待测物捕获到磁珠表面，然后在超材料芯片下方设置磁性材料层，采用磁力吸引的方式分离待测物的溶剂水分子，使得待测物沉积于超材料芯片的表面上；
将超材料芯片送入检测仪器中分别检测不同检测区域中的待测物；具体按照以下步骤来实现的：
将载物台放入检测仪器中的载物台固定支架上；
调整载物台的透光孔使得太赫兹波作用于超材料芯片检测区域上的待检测物上；
待检测区域的检测结束后转动载物台上的载具；
调节载具上超材料芯片的下一个检测区域的位置；
使得下一个检测区域的位置正对于载物台的透光孔；
直到超材料芯片上所有检测区域检测完毕。
直至超材料芯片上所有检测区域上的待测物检测完毕；
对检测完毕后的超材料芯片采用生物酶-SDS-异丙醇三联方法进行清洗，具体步骤如下：
将生物酶溶液施加在超材料芯片表面上；
将超材料芯片放置于SDS溶液浸泡；去除磁珠和待测物周围的静电吸引力；
用去离子水冲洗超材料芯片表面；
用异丙醇冲洗超材料芯片并用氮气吹干。
本实施例提供的所述滤过膜用于滤过当直径为0.5μm至0.8μm的待测物，本实施例中的待测物直径的预设值取0.5μm；
本实施例提供的滤过膜上设置的滤过孔径为0.22μm-0.4μm，所述滤过膜采用PVC材料制作。
本实施例提供的所述磁珠粒径为0.22-1.0μm，本实施例提供的磁珠用于将直径为0.2μm至0.5μm的待测物捕获到磁珠表面，并在设置于超材料芯片下方的磁性材料层的磁力作用下，实现分离待测物和溶剂水，使得待测物沉积于超材料芯片的表面上。
本实施例提供的方法通过磁力吸引结合滤过膜来快速分离待测物质和溶剂水，在高精度阵列式移动载具上同时实现多个检测区域的高通量检测，以及检测后采用生物酶-十二烷基硫酸钠(SDS)-异丙醇三联清洗方法实现超材料芯片的可重复使用。
其中，磁力吸引结合滤过膜：摒弃传统的长时间烘干方法，采用磁力吸引结合滤过的方式达到去除液体样本中的溶剂水，将待测物质沉积到超材料结构表面的目的。具体过程如下：针对液体样本中的待测物质直径大于0.5μm(如病毒、细菌和细胞等)的情况，在超材料芯片结构上方设置一块和芯片大小尺寸相同的孔径为0.22μm的滤过膜装置(材料可选用高强度PVC等)，先将液体样本滴加至超材料表面，然后将滤过膜从上至下挤压液体样本，由于待测物质的直径大于滤过膜孔径会被挤压至超材料结构上，而溶剂水分子则被滤过至滤膜上，可被轻易的擦拭走。经过3-5次的滤过可将大部分待测物质沉积到超材料结构表面。而针对液体样本中的待测物质直径小于0.5μm(如化学物质、蛋白质、核酸和盐离子等)的情况，此时先向样本中加入带有特异性捕获探针的磁珠，将待测物质捕获到磁珠表面，然后在超材料结构下方设置一块磁体层，采用磁力吸引的方式分离待测物质和溶剂水，使得待测物质沉积于超材料表面。以上方法中滤过膜滤过过程仅需1分钟，磁性分离待测物质过程仅需5min，和传统的烘干过程相比，极大的缩短了样本准备时间。
本实施例采用高精度阵列式移动载具：将超材料芯片设计成3×3或者其他规格的阵列式，并设计相应的芯片载具和底座，其中载具下方设置有定位轴，底座上设置有定位槽。载具上的定位轴与凹槽配合连接，其中定位轴和凹槽均采用铁磁性材料，通过磁力吸引方式精确定位芯片位置，所述载具可利用定位轴在凹槽中滑动，并利用磁吸方式精确定位，使得芯片的检测区域始终和THz波的光斑位置重合。该模块通过设置阵列式芯片和定位轴滑动方式可实现多个样本的快速切换和批量检测，极大的提高超材料检测的通量。
实施例2
如图2所示，本实施例提供的超材料芯片采用阵列移动结构设置于载物台上，所述载物台包括底座；所述底座上设置有定位槽；所述超材料芯片以可活动的方式设置于定位槽中；所述超材料芯片上设置有用于放置待检测物的若干检测区域；所述底座上设置有透光孔，所述透光孔与超材料芯片上检测区域匹配，以适于太赫兹波和超材料芯片检测区域上的待检测物相互作用；所述定位槽与超材料芯片之间设置有磁性材料层，以适于超材料芯片在所述定位槽中通过磁力吸引来实现芯片的定位，所述磁性材料层包括分别设置于定位槽的第一磁性材料层和设置于超材料芯片上的第二磁性材料层，所述第一磁性材料层和第二磁性材料层之间能够产生磁力。
所述载物台还包括载具，所述载具以活动方式设置于底座上；所述超材料芯片设置于载具上；所述载具下方设置有定位轴，所述定位轴与所述底座上设置的凹槽配合，所述定位轴与凹槽被设置为可移动的方式连接，以适于太赫兹波和超材料芯片检测区域上的待检测物相互作用。
所述载具为移动载具，所述移动载具包括主体、待检部和检测部；所述待检部设置于主体的四周，所述检测部设置于主体中部，所述待检部和检测部之间设置有用于超材料芯片滑动的通道，所述检测部正对于透光孔上方，以适于太赫兹波和超材料芯片的检测部上的待检测物相互作用；
所述主体为圆形板，所述待检部沿圆周设置，所述检测部设置于圆心，所述通道为设置于待检部和检测部之间的凹槽，所述超材料芯片与凹槽配合以使得超材料芯片能在凹槽上移动。
如图3所示，本实施例提供的载具以可活动的方式设置于底座上；所述芯片设置于载具上。所述载具下方设置有定位轴，所述定位轴与所述底座上设置的凹槽配合，所述定位轴与凹槽被设置为可移动的方式连接，以适于确定通过透光孔的太赫兹波作用于芯片上对应的检测区域的待检测物上。
所述定位轴和凹槽之间设置有能产生吸引力的磁性材料层，以适于所述定位轴在定位槽中移动时通过磁力吸引定位方式，从而使得芯片的检测区域始终和太赫兹波的光斑位置重合。
本实施例提供的检测装置的底座上还设置有定位槽，所述定位槽为V型槽，用于确定芯片的位置，所述V型槽包括X向槽和Y向槽；所述X向槽采用设置相互平行的三条X向槽，所述Y向定位槽采用设置相互平行的三条Y向槽。
如图4所示，本实施例提供的检测装置中的载具为移动载具，所述移动载具包括主体、待检部和检测部；所述待检部设置于主体的四周，所述检测部设置于主体中部，所述待检部和检测部之间设置有用于芯片滑动的通道，所述检测部正对于透光孔上方，以适于通过透光孔的太赫兹波作用于检测部上。
所述主体为圆形板状，所述待检部沿圆周设置，所述检测部设置于圆心，所述通道为设置于待检部和检测部之间的凹槽，所述凹槽。
如图5所示，本实施例提供的载具为圆形载具，所述圆形载具上设置有阵列式芯片；
所述圆形载具与定位槽之间设置有定位装置，所述定位装置在外力的作用下逐步变换圆形载具的位置，使得阵列式芯片中的每个芯片位于透光孔处，以适于通过透光孔的太赫兹波作用于对应的芯片上；
如图6、图7所示，本实施例提供的载具为矩形载具，所述矩形载具上设置有阵列式芯片；所述矩形载具与定位槽之间设置有定位装置，所述定位装置在外力的作用下逐步变换矩形载具的位置，使得阵列式芯片中的每个芯片位于透光孔处，以适于通过透光孔的太赫兹波作用于对应的芯片上；所述定位装置包括定位孔和定位凸起；所述定位孔设置于定位槽中，所述定位凸起设置于载具上，所述定位孔和定位凸起配合用于固定载具的位置。
本实施例提供的检测装置中的载具和芯片作为待测物的载物台，所述载物台搁置于定位槽中；且该所述载物台采用非固定的方式设置于定位槽中；当需要调整载物台的位置时，可以重新按照需要的位置方向将载物台放置于定位槽中，因此，载物台和底座之间是采用活动的方式连接。
如图6所示，图中的被设置为四个检测区域，每个检测区域为设置有待检测物的芯片，所述载具为矩形载具，所述矩形载具上设置有阵列式芯片；
所述矩形载具与定位槽之间设置有定位装置，本实施例中的定位装置采用卡扣式，该卡扣式定位装置包括设置于定位槽上凸起部分，以及设置于载具上的凹陷部分，载具上还设置有推动凸台，当需要转动载具时，施加外力作用于推动凸台上，则在外力的作用下逐步变换矩形载具的位置，通过定位装置固定，并使得凸起部分和凹陷部分通过卡扣方式结合在一起，从而固定矩形载具在新的一个位置，使得阵列式芯片中的每个芯片位于透光孔处，以适于通过透光孔的太赫兹波作用于对应的芯片上。
如图5所示，所述载具为圆形载具，所述圆形载具上设置有九个芯片，呈阵列式分布；所述圆形载具与定位槽之间设置有定位装置，所述定位装置包括定位孔和定位凸起；所述定位孔设置于定位槽中，所述定位凸起设置于载具上，所述定位孔和定位凸起配合用于固定载具的位置；载具上还设置有推动凸台，当需要转动载具时，施加外力作用于推动凸台上，则在外力的作用下逐步变换矩形载具的位置，通过定位装置固定，使得阵列式芯片中的每个芯片位于透光孔处，以适于通过透光孔的太赫兹波作用于对应的芯片上。
本实施例提供的凹槽为V型槽，用于确定芯片的位置，所述V型槽包括X向槽和Y向槽；移动时需要抬起载物台，通过X向槽和Y向槽的组合达到每个测试位；本实施例的X向槽可以采用设置相互平行的三条X向槽，以及Y向槽可以采用设置相互平行的三条Y向槽。与V型槽配合的设置于载具上的凸起结构如图6和图7所示，图中所述凸起部分为与不同方向的V型槽向匹配的三角形凸起。
所述芯片为高通量芯片，所述芯片之间按照预设间隔距离进行设置。所述高通量芯片包括若干按按阵列结构设置的超材料芯片；所述每个超材料芯片之间按照预设间隔距离来设置单颗超材料芯片；使每个样本保持间隔一段距离，防止样本污染。
本实施例的载物台可以制作成3*3、6*6或9*9阵列，或者其他实际情况需要的阵列，该载物台上面每个阵列单元放置一个超材料芯片，如3*3阵列的载物台和底座配合使用，通过移动载物台达到检测9个不同区域的目的，一次可以检测9个样本。使用该装置进行检测时，一次可以加9个样本，一起烘干，之后THz检测只需要移动载物台，就能快速获得9个样本的信号，节省了时间。检测时，核酸检测后会残留在超材料上的问题，则可以采用生物学+物理学组合方法：首先先加核酸内切酶37℃孵育5min，将核酸片段降解；然后去离子水冲洗2min；最后用异丙醇冲洗2min，氮气吹干即可。由于核酸内切酶可降解核酸呈小片段，更加容易溶解在水中；但是异丙醇挥发性强，会发过程将剩余残留物质带走。
如图8所示，图8为三联法和普通方法清洗超材料芯片后共振峰的位置示意图，本实施例提供的生物酶-SDS-异丙醇三联清洗方法，完成检测后，先将超材料芯片放置于0.01％的SDS溶液浸泡5min，SDS是一种阴离子表面活性剂，可有效去除磁珠和待测样本周围的静电吸引力，降低其和超材料结构的结合力。然后用去离子水冲洗芯片表面2min，最后用异丙醇冲洗2min，氮气吹干即可，由于异丙醇具有强挥发性，吹干过程会将残留的待测物质一并带走，具体步骤如下：
1.将超材料芯片放置于0.01％的SDS溶液浸泡5min，去除芯片上磁珠和待测物周围的静电吸引力；
2.采用去离子水，以200ml/min的流速冲洗超材料芯片表面至少2min；
3.用异丙醇，以200ml/min的流速冲洗超材料芯片表面至少2min，并用氮气吹干。
4.针对核酸蛋白细胞等特殊生物样本的清洗可增加核酸内切酶，蛋白酶，胰酶等生物酶溶液降解过程，具体实施方式是：先将生物酶溶液滴加在芯片结构表面(其中针对核酸样本采用5μL的≥250U/μL的Benzonase Nuclease高活力全能核酸酶，蛋白质样本采用5μL的Annzyme蛋白水解酶，细胞样本采用Gibco的0.5％的胰酶)，37℃孵育5-10min，重复3次后再按照上述方法清洗。
如图8所示，按照与左边纵坐标轴相交的曲线，从上向下依次排列，图中的曲线分别记为第一曲线、第二曲线、第三曲线、第四曲线；其中，没有清洗后，第一曲线就是空白超材料；第二曲线表示三联法清洗后共振峰的位置示意图，第三曲线表示普通方法清洗后共振峰的位置示意图；第四曲线表示加样后共振峰的位置示意图，在空白超材料(如图8中的第一曲线)上滴加20μl浓度为100μM的microRNA-21溶液后共振峰位置明显的向左偏移(如图8中的第四曲线)，采用普通清洗方法(无水乙醇冲洗+去离子水冲洗)共振峰的位置仍然没有回到初始空白超材料位置。而采用三联法清洗后，共振峰的位置(如图8中的第二曲线，即图中采用长点画虚线表示的曲线)几乎与空白超材料一致。以上结果说明三联法可以有效去除超材料芯片表面的样本，使得超材料芯片在清洗后共振峰的位置与空白一致，达到重复使用的目的。
表1为三联法清洗超材料芯片后重复检测microRNA-21样本时共振峰的位置
Figure GDA0002682842630000101
从表1中所示数据可知：每次使用超材料芯片检测20μl浓度为100μM的microRNA-21样本后均采用三联法清洗，然后重复5次检测步骤。5次重复测量的样本在超材料上共振峰的相对偏移量分别为：0.0115THz、0.0121THz、0.0117THz、0.0124THz和0.0118THz，采用方差分析对上述结果进行统计学分析，差异无统计学意义(P>0.05)，说明三联法清洗超材料芯片后该芯片可重复使用。
所述实施例仅是为充分说明本发明而所举的较佳的实施例，本发明的保护范围不限于此。本技术领域的技术人员在本发明基础上所作的等同替代或变换，均在本发明的保护范围之内。本发明的保护范围以权利要求书为准。

Claims (10)

1.一种可重复使用的高通量型太赫兹超材料快速检测方法，其特征在于：包括以下步骤：
获取待测物并置于超材料芯片的检测区域上；
判断待测物直径是否超过预设值，如果是，则采用滤过膜去除待测物中溶剂水分子：将与超材料芯片匹配的滤过膜设置于待测物上方，并将滤过膜从上至下挤压待测物；除去滤过膜上方的溶剂水分子，直至将待测物沉积于超材料芯片表面上；
如果否，则在待测物中加入具有捕获探针作用的磁珠，将待测物捕获到磁珠表面，然后在超材料芯片下方设置磁性材料层的吸引作用下，通过磁力吸引的方式分离待测物的溶剂水分子，使得待测物沉积于超材料芯片的表面上；
将超材料芯片送入检测仪器中分别检测不同检测区域中的待测物；
直至超材料芯片上所有检测区域上的待测物检测完毕。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于：还包括以下步骤：
对检测完毕后的超材料芯片采用生物酶-十二烷基硫酸钠-异丙醇三联方法进行清洗，具体步骤如下：
将生物酶溶液施加在超材料芯片表面上；
将超材料芯片放置于十二烷基硫酸钠溶液浸泡，去除磁珠和待测物周围的静电吸引力；
用去离子水冲洗超材料芯片表面；
用异丙醇冲洗超材料芯片并用氮气吹干。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于：还包括以下步骤：
在采用十二烷基硫酸钠溶液浸泡前，将生物酶溶液施加在超材料芯片表面上。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于：所述滤过膜用于滤过当直径为0.5μm至0.8μm的待测物。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于：所述滤过膜上设置的滤过孔径为0.22μm-0.4μm。
6.如权利要求1所述的方法，其特征在于：所述磁珠粒径为0.22μm-1.0μm。
7.如权利要求1所述的方法，其特征在于：所述超材料芯片采用阵列移动结构设置于载物台上，所述载物台包括底座；
所述底座上设置有定位槽；所述超材料芯片以可活动的方式设置于定位槽中；
所述超材料芯片上设置有用于放置待检测物的若干检测区域；
所述底座上设置有透光孔，所述透光孔与超材料芯片上检测区域匹配，以适于太赫兹波和超材料芯片检测区域上的待检测物相互作用；所述定位槽与超材料芯片之间设置有磁性材料层，以适于超材料芯片在所述定位槽中通过磁力吸引来实现芯片的定位，所述磁性材料层包括分别设置于定位槽的第一磁性材料层和设置于超材料芯片上的第二磁性材料层，所述第一磁性材料层和第二磁性材料层之间能够产生磁力。
8.如权利要求7所述的方法，其特征在于：所述载物台还包括载具，所述载具以活动方式设置于底座上；所述超材料芯片设置于载具上；
所述载具下方设置有定位轴，所述定位轴与所述底座上设置的凹槽配合，所述定位轴与凹槽被设置为可移动的方式连接，以适于太赫兹波和超材料芯片检测区域上的待检测物相互作用。
9.如权利要求8所述的方法，其特征在于：所述载具为移动载具，所述移动载具包括主体、待检部和检测部；所述待检部设置于主体的四周，所述检测部设置于主体中部，所述待检部和检测部之间设置有用于超材料芯片滑动的通道，所述检测部正对于透光孔上方，以适于太赫兹波和超材料芯片的检测部上的待检测物相互作用；
所述主体为圆形板，所述待检部沿圆周设置，所述检测部设置于圆心，所述通道为设置于待检部和检测部之间的凹槽，所述超材料芯片与凹槽配合以使得超材料芯片能在凹槽上移动。
10.如权利要求8所述的方法，其特征在于：所述超材料芯片送入检测仪器中对待测物进行检测是按照以下步骤来实现的：
将载物台放入检测仪器中的载物台固定支架上；
调整载物台的透光孔使得太赫兹波作用于超材料芯片检测区域上的待检测物上；
待检测区域的检测结束后转动载物台上的载具；
调节载具上超材料芯片的下一个检测区域的位置；
使得下一个检测区域的位置正对于载物台的透光孔；
直到超材料芯片上所有检测区域检测完毕。
CN201910900152.XA 2019-09-23 2019-09-23 一种可重复使用的高通量型太赫兹超材料快速检测方法 Active CN110596107B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910900152.XA CN110596107B (zh) 2019-09-23 2019-09-23 一种可重复使用的高通量型太赫兹超材料快速检测方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910900152.XA CN110596107B (zh) 2019-09-23 2019-09-23 一种可重复使用的高通量型太赫兹超材料快速检测方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN110596107A CN110596107A (zh) 2019-12-20
CN110596107B true CN110596107B (zh) 2020-12-11

Family

ID=68862517

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201910900152.XA Active CN110596107B (zh) 2019-09-23 2019-09-23 一种可重复使用的高通量型太赫兹超材料快速检测方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN110596107B (zh)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7483509B2 (ja) 2020-06-04 2024-05-15 東芝テック株式会社 センサ及び検出システム

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN207130273U (zh) * 2017-07-28 2018-03-23 香港大学深圳医院 一种可捕获细菌的磁力微流控芯片
CN110090675A (zh) * 2019-05-15 2019-08-06 京东方科技集团股份有限公司 微流控芯片及其检测方法、微全分析系统

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5132146B2 (ja) * 2006-03-17 2013-01-30 キヤノン株式会社 分析方法、分析装置、及び検体保持部材
FI20115175A0 (fi) * 2011-02-23 2011-02-23 Helsinki Thermo Fisher Scient Oy Partikkelien prosessointi
CA3164569A1 (en) * 2011-11-21 2013-05-30 Creatv Microtech, Inc. Polymer microfiltration devices, methods of manufacturing the same and the uses of the microfiltration devices
WO2016094766A1 (en) * 2014-12-12 2016-06-16 Opko Diagnostics, Llc Fluidic systems comprising an incubation channel, including fluidic systems formed by molding
CN107446807B (zh) * 2017-07-26 2019-08-06 中国人民解放军陆军军医大学第一附属医院 集成式太赫兹超结构纳米生物芯片及其应用和方法

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN207130273U (zh) * 2017-07-28 2018-03-23 香港大学深圳医院 一种可捕获细菌的磁力微流控芯片
CN110090675A (zh) * 2019-05-15 2019-08-06 京东方科技集团股份有限公司 微流控芯片及其检测方法、微全分析系统

Also Published As

Publication number Publication date
CN110596107A (zh) 2019-12-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN102516458B (zh) 一种专一结合指定糖蛋白的分子印迹聚合物及其制法和应用
CN108728328B (zh) 集成单细胞捕获的微流控细胞分选芯片
RU2009105243A (ru) Подсчет тромбоцитов
CN110596107B (zh) 一种可重复使用的高通量型太赫兹超材料快速检测方法
CN101458180B (zh) 预处理tem样品以及对样品进行tem测试的方法
CN109253907B (zh) 一种利用尼罗红染色快速辅助检测水环境样品中微塑料的方法
JP2006087424A (ja) ろ過検査デバイス
CN110501437A (zh) 一种石蜡包埋样本中蛋白质的提取及检测分析方法
CN210953811U (zh) 一种可重复使用的高通量型太赫兹超材料快速检测装置
CN112934281B (zh) 一种基于周期性结构的人工表面等离激元的微流控检测芯片结构及其制备、检测方法
CN104062162A (zh) 三维硅纳米芯片及其分离检测循环肿瘤细胞的方法和用途
ATE335196T1 (de) Verfahren und vorrichtung zur vorbereitung von zellproben
CN112986546A (zh) 一种用于监测三维基质中群体细胞侵袭的阻抗传感方法
CN110187088B (zh) 用于电位信号测量的细胞微球阵列芯片装置及其方法
KR20200090605A (ko) 분광 샘플 지지대 상에서 샘플을 제조하는 방법
CN105112397A (zh) 一种聚季铵盐离子液体酶反应器的制备方法
US20230031122A1 (en) Magnetoelastic microcarriers and monitoring system
CN105334445A (zh) 一种芯片背面失效定位方法
CN111001450B (zh) 一种基于琼脂糖的外泌体富集微流控芯片及制备方法
CN113617403A (zh) 一种新型单细胞western blot的微流控芯片
CN110231487A (zh) 一种蛋白质原位酶切的处理方法
CN106769358B (zh) 一种油佐剂疫苗破乳后水相的纯化方法
Sakaki et al. RoboSCell: an automated single cell arraying and analysis instrument
CN204925029U (zh) 一种单细胞凝胶电泳试验的载玻片装置
CN114778589B (zh) 一种纵向弛豫速率测量系统及利用该系统的测量方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant