CN112213300B - 一种分子定量检测装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种分子定量检测装置,包括用于样本清洗的清洗组件和用于分子信号检测的光学组件。本发明装置的优点是:高度集成了清洗与检测组件,显著降低了设备成本;检测灵敏度和精确度极高,可以实现单分子级别灵敏度检测。
Description
技术领域
本发明涉及一种分子定量检测装置,用于分子的高灵敏度定量检测。
背景技术
化学发光技术是临床检测中最为重要的技术之一,已广泛应用于临床的免疫诊断中,对临床疾病的诊断、预后以及病程的监控起着重要作用。
现有的化学发光检测装置通过将样本、反应试剂添加到反应杯中孵育反应,产生待测溶液,再将反应杯送入光学检测组件中利用光电倍增管对待测溶液进行光学强度分析;或是利用电化学发光流动池对样本进行分离和在线清洗,以精密度极高的电化学激发组件对待测样本进行光学激发,产生电化学发光信号,以光电倍增管对分离后的样本进行光学强度分析。现有的化学发光检测装置结构复杂,成本高,灵敏度显著受限于光电倍增管的检测效率,难以进一步提高检测性能。因此,需要开发出一套简单有效的、低成本的分子检测装置,实现超高灵敏度分子定量检测。
发明内容
本发明针对现有化学发光检测装置所面临的瓶颈,发展了一种集成度高、灵敏度高的,超高灵敏度分子定量检测装置。
本发明的技术方案如下:
所述的一种分子定量检测装置,由分离组件、光学组件和控制组件组成。所述的分离组件包括分离容器、磁分离部件和泵阀部件,用于流体样本中颗粒材料的分离、清洗与固定;所述的光学组件包括光路系统和感光部件,用于采集固定于所述分离容器的颗粒材料的光学信号;所述的控制组件用于控制分离组件和光学组件。
所述的分离容器,其特征在于由基质材料、检测区域和流体通道构成;所述的分离容器通过连接管路与至少一组泵阀部件相连,控制其中流体的运动。
在一些实施方法中,所述的分离容器基质材料是玻璃、塑料、金属中的至少一种组成;优选的,所述的分离容器基质材料是玻璃和塑料中的至少一种;最优选的,所述的分离容器基质材料是玻璃。
在一些实施方法中,所述的检测区域由单一区域构成,其形状是圆形、椭圆形、梭形、方形、菱形、三角形、锥形中的一种或多种组合;优选的,所述检测区域为圆形、椭圆形、梭形、菱形中的一种或多种组合;最优选的,所述检测区域为椭圆形、梭形中的一种或两种的组合。
在另一些实施方法中,所述的检测区域由两个或两个区域以上构成,多个检测区域间由连通通道连接。所述检测区域形状是圆形、椭圆形、梭形、方形、菱形、三角形、锥形中的一种或多种组合;优选的,所述检测区域为圆形、椭圆形、梭形、菱形中的一种或多种组合;最优选的,所述检测区域为椭圆形、梭形中的一种或两种的组合。
在一些实施方法中,所述检测区域最宽宽度为0.01-2cm;优选的,所述检测区域最宽宽度为0.05-1cm;最优选的,所述检测区域最宽宽度为0.1-0.5cm。
在一些实施方法中,所述检测区域最大高度为0.01-1cm;优选的,所述检测区域最大高度为0.02-0.5cm;最优选的,所述检测区域最大高度为0.05-0.2cm。
在一些实施方法中,所述的流体通道用于连接检测区域之间,并提供流体进入检测区域和流出检测区域的连接功能;
在另一些实施方法中,所述的流体通道还被用于流体样本的前处理、流体样本的储存、流体样本的分离、流体样本的定量中的一种或多种。
所述的连接管路,通过一定的密封设计将分离容器与泵阀结构相连。
在一些实施方法中,所述的连接管路的材质为塑料、金属、玻璃中的至少一种。
在一些实施方法中,所述的连接管路通过鲁尔接头、二通接头、螺丝锁定、紧配合的方式中的至少一种实现连接接口的密封。
所述的泵阀部件,用于有效控制连接管路、分离容器中的流体运动,主要由泵和阀组成。
所述的泵为连接管路和分离容器内流体运动的驱动装置,用于为流体运动提供动力。
在一些实施方法中,所述的泵为主动提供流体运动驱动力的装置,可以是蠕动泵、注射泵、压缩泵、离心泵、真空泵中的一种或多种;
在另一些实施方法中,所述的泵为被动提供流体运动驱动力的装置,可以是利用分离容器内预先制作的真空环境来驱动流体流动,也可以是利用分离容器表面亲疏水性变化实现的流体运动驱动。
所述的阀为连接管路和分离容器内流体运动的控制装置,其特征在于可以有效阻止流体运动或允许流体运动。
在一些实施方法中,所述的阀可以是二通阀、多通阀、止回阀、压力阀、机械阀中的一种或多种组合。
所述的磁分离组件,其特征在于可以通过磁场的产生或消失控制流体中颗粒材料的富集或分离。
所述的可产生磁场的材料结构,其特征在于可以特定条件下在检测区域内产生一定磁场,用于实现磁性材料的分离。
在一些实施方法中,所述的可产生磁场的材料结构可以是永磁体,包括铁、钴、镍等金属;在另一些实施方法中,所述的可产生磁场的材料结构可以是铁、钴、镍等金属的氧化物;在另一些实施方法中,所述的可产生磁场的材料结构可以是含有铁、钴、镍等金属元素的掺杂材料。
在另一些实施方法中,所述的可产生磁场的材料结构可以是非永磁体,包括电磁铁结构、超顺磁性材料。
在一些实施方法中,所述的磁场材料结构通过连接臂与电机相连,通过电机旋转控制连接臂的旋转摆动或定向移动,实现检测区域内磁场的控制;
在另一些实施方法中,所述的磁场材料结构可以直接集成于检测区域或检测区域附近利用电磁感应通过电流控制检测区域内的磁场强弱。
所述的流体样本,其特征在于含有一定待检测物质的流体。
在一些实施方法中,所述的流体样本可以是水、水缓冲液、血液、脑脊液、泪液、唾液、粪便溶液、汗液、组织液、培养液、油相液体中的一种或多种;
在另一些实施方法中,所述的流体样本可以是含有特定颗粒材料的水、水缓冲液、血液、脑脊液、泪液、唾液、粪便溶液、汗液、组织液、培养液、油相液体中的一种或多种。
所述的颗粒材料是指具有一定尺寸的可以被磁分离组件分离的材料。
在一些实施方法中,所述的颗粒材料可以是包裹有磁性材料的聚苯乙烯微球、包裹有磁性材料的丙烯酰胺微球、包裹有磁性材料的聚甲基丙烯酸甲酯微球、包裹有磁性材料的葡聚糖微球、包裹有磁性材料的琼脂糖微球中的一种或多种。
优选的,所述的颗粒材料为包裹有磁性材料的聚苯乙烯微球。
所述的光路系统,可以由光源、透镜、二向色镜、滤镜、固定连接部件中的一种或多种部件组装而成,用于采集检测区域内颗粒材料的光学信息。
在一些实施方法中,所述的光路系统由光源、透镜、二向色镜、滤镜、固定连接部件组成;
在另一些实施方法中,所述的光路系统由光源、透镜、滤镜、固定连接部件组成;
在另一些实施方法中,所述的光路系统由透镜、滤镜、固定连接部件组成。
所述的感光部件,用于接收由所述的光路系统采集到的光学信号,并经过软件处理形成特定图像信息。
在一些实施方法中,所述的感光部件由一个光敏材料构成的矩阵元件组成;在另一些实施方法中,所述的感光部件由多个光敏材料构成的矩阵元件组成。
所述的控制组件,用于对分离组件和光学组件进行有效控制,包括控制分离组件中流体的运动、磁分离行为、清洗行为以及光学组件对检测区域内的光学信号进行采集和数据分析。
本发明的优点如下:
本发明高度集成了分子检测过程中,流体样本清洗和检测的过程,显著降低了检测设备的复杂程度和生产成本,同时显著提高了对流体样本中分子检测的灵敏度和精确度。
附图说明
图1实施例中一种分子定量检测装置结构示意图
图2实施例中分离组件结构示意图
图3实施例中光学组件结构示意图
图4实施例中分离容器的结构示意图。
具体实施方式
本发明的实施例具体实施方式如下:
本发明所述一种分子定量检测装置包括分离组件1、光学组件2和控制组件3。其中分离组件1与光学组件2通过电路与控制组件3相连。分离组件1负责流体样本中的颗粒材料分离、清洗与固定;光学组件2负责对分离组件1固定的颗粒材料进行光学信号采集和分析;控制组件3负责对分离组件1和光学组件2的各个部件进行操控。
如图2所示,所述的分离组件1主要包括分离容器101、磁分离部件、和泵阀结构组成。
分离容器的结构如图4所示,检测区域1011为圆形形状,直径为2mm,深度为1.5mm。连接通道包括第一连接通道(入口)1013和第二连接通道(出口)1014,容器主体为玻璃基质材料1012。分离容器101被固定于固定支架106上,其下方为磁分离材料102,通过连接臂103与电机104相连。进行磁分离时,磁分离材料102处于图2所示位置,为检测区域1011提供磁场;进行颗粒材料清洗时,磁分离材料102通过电机104控制连接臂发生旋转,成与图2所示位置垂直位置,检测区域1011磁场消失,颗粒材料可以被流体冲走。
在另外的实施例中,磁场也可以是电磁场,在进行磁分离的时候,通电产生磁场;在清洗的时候,断电使磁场消失。
如图3所示,所述的光学组件包括光路系统202和感光部件201组成。光学组件通过固定支架对准检测区域1011,对固定的颗粒材料光学信号进行采集分析。
以上所述,仅为本发明的较佳实施例而已,不能依此限定本发明实施的范围,即依本发明专利范围及说明书内容所作的等效变化与修饰,皆应仍属本发明涵盖的范围。
Claims (4)
1.一种分子定量检测系统,其包含分子定量检测装置和颗粒材料,所述分子定量检测装置的特征在于:由分离组件、光学组件和控制组件组成;
所述的分离组件包括分离容器、磁分离部件和泵阀部件,用于流体样本中颗粒材料的分离、清洗与固定;
所述的光学组件由光路系统和感光部件组成,用于采集固定于所述分离容器上的颗粒材料的光学信号;
所述的控制组件用于控制分离组件和光学组件,
所述的光学组件对所述分离容器检测区域中分离的颗粒材料进行光学成像分析,
所述的光路系统由光源、透镜、二向色镜、滤镜和固定连接部件组成,
所述的感光部件能够对光路系统收集的光学信号进行采集;所述的感光部件由多个感光元件组成的阵列和电路控制系统组成,
其中,所述光学组件作为整体分布在分离容器的一侧,所述磁分离部件设置于分离容器的另一侧,
所述颗粒材料为包裹有磁性材料的丙烯酰胺微球、包裹有磁性材料的聚甲基丙烯酸甲酯微球、包裹有磁性材料的葡聚糖微球、包裹有磁性材料的琼脂糖微球中的一种或多种,并且,所述的颗粒材料在磁场作用下能够发生运动行为的改变,以被分离组件富集。
2.根据权利要求1所述的一种分子定量检测系统,其特征在于:所述的分离容器由基质材料、检测区域和流体通道构成;所述的分离容器通过连接管路与至少一组泵阀部件相连。
3.根据权利要求1所述的一种分子定量检测系统,其特征在于:所述的分离容器材质是玻璃、塑料、金属中的至少一种。
4.根据权利要求1所述的一种分子定量检测系统,其特征在于:所述的磁分离部件控制检测区域磁场的强弱;磁分离部件产生一定磁场时,流体中颗粒材料被富集于检测区域;磁分离部件磁场减弱或消失时,检测区域中的颗粒材料被冲走。
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