CN114563331A - 基于微流控芯片的cd4+t淋巴细胞自动计数检测系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及生命医学检测技术领域,具体涉及一种操作简便,成本低,小型化的基于微流控芯片的CD4+T淋巴细胞自动计数检测系统,包括微流控芯片,微流控芯片包括结构片、反应腔以及位于反应腔下部的通道,反应腔和通道均位于结构片内,运动机构包括直线电机、滑块和检测纸条,检测纸条包括样品吸收区和纸条测试区,检测装置包括用于扫描纸条测试区的光电检测器,在通道的侧面设有电磁铁,在通道的底部一侧设有与通道内壁铰接的挡板,在通道底部的另一侧设有挡块,挡板可与所述挡块扣合以封闭通道,挡板内部设有磁块,磁块可被电磁铁吸附以使挡板与挡块分离以打开所述通道。通过本发明可实现CD4+T淋巴细胞的捕获、分离和检测全流程自动化操作。
Description
技术领域
本发明涉及生命医学检测技术领域,具体为基于微流控芯片的CD4+T淋巴细胞自动计数检测系统。
背景技术
CD4+T淋巴细胞是人体免疫系统中的一种重要免疫细胞,由于HIV攻击对象是CD4+T淋巴细胞,所以其检测结果是提供HIV感染病人免疫系统损害状况最明确的指标,检测CD4+T淋巴细胞的意义重大:(1)疾病进展监测:一般每6-12个月进行一次CD4+T淋巴细胞检测,通过CD4+T淋巴细胞计数的高低判断患者的疾病进展情况。(2)机会性感染的风险评估:机会性感染是艾滋病患者死亡的主要原因,CD4+T淋巴细胞可评估HIV感染者机会性感染的风险,辅助判断是否进行预防性治疗。(3)抗病毒治疗疗效评价:了解抗病毒治疗前后患者CD4+T淋巴细胞的变化,可用于评价抗病毒治疗效果。
随着微机电技术的发展,微流控芯片在生命医学检测中已有较广泛的应用,且在HIV患者CD4+T淋巴细胞的检测计数中已有相应技术公开,如公告号为cn106198361的专利所公开内容。微流控芯片采用类似半导体的微机电加工技术在芯片上构建微流路系统,将实验与分析过程转载到由彼此联系的路径和液相小室组成的芯片结构上,加载生物样品和反应液后,采用微机械泵,电水力泵和电渗流等方法驱动芯片中缓冲液的流动,形成微流路,于芯片上进行一种或连续多种的反应。
现有检测方法中,通常需要依靠大型的流式细胞仪进行CD4+T淋巴细胞的检测,这种仪器价格昂贵,检测过程复杂,检测成本高,因此有必要研究一种操作简便、成本低、小型化、自动化实现CD4+T淋巴细胞的自动计数检测系统。
发明内容
本发明意在提供一种操作简便,成本低,小型化的基于微流控芯片的CD4+T淋巴细胞自动计数检测系统,以实现CD4+T淋巴细胞的捕获、分离和检测全流程自动化操作。
基于微流控芯片的CD4+T淋巴细胞自动计数检测系统,包括微流控芯片、运动机构和检测装置,所述的微流控芯片包括结构片、反应腔以及位于反应腔下部的通道,反应腔和通道均位于结构片内,通道内设有表面标记有CD4+T淋巴细胞抗体的磁珠,所述的运动机构包括直线电机,通过直线电机带动的滑块,滑块上设有检测纸条,所述检测纸条包括样品吸收区和纸条测试区,所述的样品吸收区可位于所述通道正下方,所述的检测装置包括用于扫描纸条测试区的光电检测器,在所述通道的侧面设有电磁铁,在所述通道的底部一侧设有与所述通道内壁铰接的挡板,在所述通道底部的另一侧设有挡块,所述挡板可与所述挡块扣合以封闭所述通道,所述挡板内部设有磁块,所述磁块可被所述电磁铁吸附以使挡板与挡块分离以打开所述通道。
本发明的原理及有益效果在于:电磁铁断电,通过移液枪或者自动加样针将血液和相关反应试剂注入微流控芯片的反应腔内,进行反应,从而使CD4+T淋巴细胞与溶液分离,溶液经过反应腔进入通道内,由于通道内有表面标记有CD4+T淋巴细胞抗体的磁珠,因此可以吸附溶液中的CD4+T淋巴细胞碎片,反应完成后,电磁铁通电,挡板内部的磁块被电磁铁吸附,使挡板和挡块分离,通道被打开,通道内的液体在重力作用下通过通道向下流动,而由于电磁铁对磁珠有吸附作用,磁珠不会落下,因此可以筛选出液体中的CD4+T淋巴细胞碎片。
电磁铁再次断电,通道关闭,向反应腔内加入分离试剂,分离试剂与吸附有CD4+T淋巴细胞碎片的磁珠反应,使磁珠和CD4+T淋巴细胞碎片分离,反应完成后,电磁铁再次通电,而挡板内部的磁块被电磁铁吸附,通道打开,CD4+T淋巴细胞碎片的溶液在重力作用下流下,而磁珠被电磁铁吸附不会下落,从而可以特异性的分离出CD4+T淋巴细胞。
流下的CD4+T淋巴细胞碎片的溶液被检测纸条的样品吸收区吸附,并逐步渗透到检测纸条的样品测试区,使检测纸条特异性吸附CD4+T淋巴细胞碎片。直线电机带动滑块向光电检测器方向运动,从而带动检测纸条向光电检测器方向运动,使得检测纸条缓慢通过光电检测器的正下方,利用光电检测对检测纸条的样品测试区进行扫描,可确保对样品测试区的检测的准确性,完成对CD4+T淋巴细胞的检测计数。
采用本发明方案,通过电磁铁的通断电,不仅可以对磁珠进行吸附,而且可以同时实现通道的启闭。
采用本发明的系统,可以实现CD4+T淋巴细胞的捕获、分离和检测全流程自动化操作。
本发明系统成本低,操作简便,具备经济实用性。
进一步,所述的挡板包括吸附段和阻挡段,磁块设置在吸附段内部,所述阻挡段在挡板的吸附段被电磁铁吸附时,用以阻挡磁珠。
有益效果:挡板设置成吸附段和阻挡段,通过吸附段可使挡板在电磁铁通电时被吸附,从而打开通道,通过阻挡段在挡板打开通道时对磁珠进行阻挡,进一步使磁珠不会从出口处掉落。
进一步,所述的电磁铁的竖向长度大于所述吸附段的竖向长度,以此可实现对磁珠的更好的吸附,提供更大的吸附力。
进一步,所述反应腔的底部从四周向中心倾斜向下设置。以此可使溶液在重力作用下更顺畅的流入通道内,而且在反应腔内不会存在积液。
进一步,还包括套设在所述通道上的废液收集袋,所述的废液收集袋在收集的废液重量达到设定值后可自动与所述通道分离。通过设置在收集的废液重量达到设定值后可自动与所述通道分离的废液收集袋,可以实现废液的自动收集。
进一步,为了实现对废液收集袋的固定,在所述通道的外部周向设有用于卡持所述废液收集袋袋口的环形卡槽。使用时,可将废液收集袋的开口边沿卡入环形卡槽内。
进一步,还包括设置于废液收集袋正下方的收集箱,所述收集箱顶部两侧均设有导向槽,所述滑块可沿所述导向槽滑动。设置的收集箱,不仅用于装载废液收集袋,而且收集箱顶部设置的导向槽还在滑块运动时对滑块起到导向作用,且滑块从废液收集箱上划过后,还封闭住了废液收集箱,进而防止废液倾倒或者溅出来,一举三得。
进一步,所述滑块朝向废液收集袋的一端设置为斜面。这样的设计方式,使得滑块在滑动到废液收集袋侧向时,通过斜面可将盛装了废液的废液收集袋从环形卡槽中剥离,起到辅助分离废液收集袋和通道的作用。
附图说明
图1为本发明基于微流控芯片的CD4+T淋巴细胞自动计数检测系统实施例的结构示意图。
具体实施方式
下面通过具体实施方式进一步详细说明:
说明书附图中的附图标记包括:结构片1、反应腔2、通道3、电磁铁4、磁珠5、挡板6、挡块7、废液收集袋8、收集箱9、直线电机10、滑块11、检测纸条12、检测装置13、光电检测器14、斜面15。
实施例基本如附图1所示:本实施例基于微流控芯片的CD4+T淋巴细胞自动计数检测系统,包括微流控芯片,所述的微流控芯片包括结构片、反应腔以及位于反应腔下部的通道,反应腔和通道均位于结构片内,所述反应腔的底部从四周向中心倾斜向下设置。
通道内设有表面标记有CD4+T淋巴细胞抗体的磁珠,本实施例中,所述的通道的横截面为正方形,在所述通道的侧面设有电磁铁,电磁铁的通断电由控制器控制。
在所述通道的底部一侧设有与所述通道内壁铰接的挡板,所述挡板内部设有磁块,所述磁块可被所述电磁铁吸附以使挡板与挡块分离以打开所述通道,具体是:所述的挡板包括吸附段和阻挡段,吸附段和阻挡段相连接部分折弯,磁块设置在吸附段内部,当吸附段与通道内壁贴合时,阻挡段与通道内壁之间具有容纳所述磁珠的间隙,因此所述阻挡段在挡板的吸附段被电磁铁吸附时,用以阻挡磁珠。所述的电磁铁的竖向长度大于所述吸附段的竖向长度。在所述通道底部的另一侧设有挡块,所述挡板可与所述挡块扣合以封闭所述通道。
本实施例中的基于微流控芯片的CD4+T淋巴细胞自动计数检测系统还包括运动机构,运动机构位于微流控芯片的一侧,且位置低于所述微流控芯片的位置,所述的运动机构包括直线电机,通过直线电机带动的滑块,所述滑块朝向废液收集袋的一端设置为斜面,滑块上设有检测纸条,所述检测纸条包括样品吸收区和纸条测试区,所述的样品吸收区在直线电机的带动下可位于所述通道正下方。
本实施例中的基于微流控芯片的CD4+T淋巴细胞自动计数检测系统还包括检测装置,检测装置位于微流控芯片的另一侧,所述的检测装置包括用于扫描纸条测试区的光电检测器,还包括与光电检测器电连接的控制器。
还包括套设在所述通道上的废液收集袋,在所述通道的外部周向设有用于卡持所述废液收集袋袋口的环形卡槽。所述的废液收集袋在收集的废液重量达到设定值后可自动与所述通道分离。
本实施例中,还包括收集箱,所述收集箱设置于废液收集袋正下方,所述收集箱顶部两侧均设有导向槽,所述滑块可沿所述导向槽滑动。
先将一个废液收集袋通过环形卡槽套在通道外周,在通道被打开时,通道内的液体(即废液)在重力作用下通过通道向下流动到废液收集袋内,废液收集袋内盛装了设定重量的溶液,并且此时电机开始带动滑块缓慢向右运动,滑块端部的斜面会对废液收集袋起到辅助剥离的作用,从而使废液收集袋自动从通道上脱落,而掉入到收集箱内。
本发明方案通过电磁铁对磁珠的吸附作用,磁珠不会落下,因此通过磁珠可以筛选出液体中的CD4+T淋巴细胞碎片;通道再次被打开,CD4+T淋巴细胞碎片的溶液在重力作用下流下,而磁珠被电磁铁吸附不会下落,可实现CD4+T淋巴细胞碎片溶液和磁珠的分离;被检测纸条的样品吸附区吸附的CD4+T淋巴细胞碎片溶液,渗入到样品测试区,通过光电检测器的扫描可实现CD4+T淋巴细胞的计数检测。
以上所述的仅是本发明的实施例,方案中公知的具体结构及特性等常识在此未作过多描述,所属领域普通技术人员知晓申请日或者优先权日之前发明所属技术领域所有的普通技术知识,能够获知该领域中所有的现有技术,并且具有应用该日期之前常规实验手段的能力,所属领域普通技术人员可以在本申请给出的启示下,结合自身能力完善并实施本方案,一些典型的公知结构或者公知方法不应当成为所属领域普通技术人员实施本申请的障碍。应当指出,对于本领域的技术人员来说,在不脱离本发明结构的前提下,还可以作出若干变形和改进,这些也应该视为本发明的保护范围,这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。本申请要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准,说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。
Claims (8)
1.基于微流控芯片的CD4+T淋巴细胞自动计数检测系统,其特征在于:包括微流控芯片、运动机构和检测装置,所述的微流控芯片包括结构片、反应腔以及位于反应腔下部的通道,反应腔和通道均位于结构片内,通道内设有表面标记有CD4+T淋巴细胞抗体的磁珠,所述的运动机构包括直线电机,通过直线电机带动的滑块,滑块上设有检测纸条,所述检测纸条包括样品吸收区和纸条测试区,所述的样品吸收区可位于所述通道正下方,所述的检测装置包括用于扫描纸条测试区的光电检测器,在所述通道的侧面设有电磁铁,在所述通道的底部一侧设有与所述通道内壁铰接的挡板,在所述通道底部的另一侧设有挡块,所述挡板可与所述挡块扣合以封闭所述通道,所述挡板内部设有磁块,所述磁块可被所述电磁铁吸附以使挡板与挡块分离以打开所述通道。
2.根据权利要求1所述的基于微流控芯片的CD4+T淋巴细胞自动计数检测系统,其特征在于:所述的挡板包括吸附段和阻挡段,磁块设置在吸附段内部,所述阻挡段在挡板的吸附段被电磁铁吸附时,用以阻挡磁珠。
3.根据权利要求2所述的基于微流控芯片的CD4+T淋巴细胞自动计数检测系统,其特征在于:所述的电磁铁的竖向长度大于所述吸附段的竖向长度。
4.根据权利要求1所述的基于微流控芯片的CD4+T淋巴细胞自动计数检测系统,其特征在于:所述反应腔的底部从四周向中心倾斜向下设置。
5.根据权利要求1所述的基于微流控芯片的CD4+T淋巴细胞自动计数检测系统,其特征在于:还包括套设在所述通道上的废液收集袋,所述的废液收集袋在收集的废液重量达到设定值后可自动与所述通道分离。
6.根据权利要求5所述的基于微流控芯片的CD4+T淋巴细胞自动计数检测系统,其特征在于:在所述通道的外部周向设有用于卡持所述废液收集袋袋口的环形卡槽。
7.根据权利要求6所述的基于微流控芯片的CD4+T淋巴细胞自动计数检测系统,其特征在于:还包括设置于废液收集袋正下方的收集箱,所述收集箱顶部两侧均设有导向槽,所述滑块可沿所述导向槽滑动。
8.根据权利要求7所述的基于微流控芯片的CD4+T淋巴细胞自动计数检测系统,其特征在于:所述滑块朝向废液收集袋的一端设置为斜面。
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