CN206470189U - 一种面向即时检验的多通道心梗标志物测定仪 - Google Patents

Abstract

本实用新型设计了一种面向即时检验的多通道心梗标志物测定仪，其特征在于由光源、微流注入端、多通道光纤生物传感反应区、传感光纤、微流通道、微流输出端、图像传感器接收端和手机组成。所述的多通道心梗标志物测定仪可以同时检测多种心肌梗塞标志物。本实用新型利用生物特异性结合特性，将表面修饰了不同心肌梗塞标志物的特异性抗体的多根传感光纤放置于不同微流通道；光源发出光照射该反应区，图像传感器接收端探测光谱变化，经过手机软件处理将其转换为对应物质浓度显示，通过观察多种标志物浓度综合判断是否有心肌梗死危险并及时呼叫救护。整体结构方案具有操作简便、显示直观、可同时检测多种物质、体积小、便于移动等特点。

Description

一种面向即时检验的多通道心梗标志物测定仪

技术领域

本实用新型涉及光纤生物传感技术，利用微流通道结合智能手机进行多种心肌梗塞标志物(肌钙蛋白cTnI、肌酸激酶同工酶CK-MB、肌红蛋白MB等)进行检测，其突出特点是能够同时快速检测多种心肌梗塞标志物，从而进行综合评估、确保检测结果更加准确合理，整体方案具有便携、方便、显示直观等优点，属于光纤生物传感及医疗诊断领域。

背景技术

光纤生物传感器技术发展了近30年的时间，在国外，已经被广泛用于物质测定，比如除草剂、尿蛋白中的刺激性药物、与VIII因子相关的抗原、人体IgG和IgM、牛血蛋白-包括牛血红蛋白和牛血清蛋白、人体细胞中的红细胞和T淋巴细胞核粒细胞、血清HIV特异性抗体和血管内皮生长因子等。在国内，检测诸如葡萄球菌肠毒素、胰岛素、甲胎蛋白和日本吸血虫抗体等物质也有采用光纤生物传感器的方案。

微流控芯片是微流控技术实现的主要平台，可在类似一枚邮票或一张信用卡大小的芯片上完成生物或化学实验室各种功能的技术。它把生物和化学等领域所涉及的样品制备、生物与化学反应、分离、检测，细胞培养、分选、裂解等基本操作单元集成到一块几平方厘米的芯片上，由微通道形成网络，以可控流体贯穿整个系统，自动完成分析全过程。其不仅体积轻巧、使用样品及试剂量少，且反应速度快、可大量平行处理及可即用即弃，是集微量样品制备、进样、反应、分离及检测于一体的快速、高效、低耗的微型分析实验装置。

心血管疾病(cardiovascular disease，简称CVD)是发展中国家和发达国家人类死亡的主要原因之一，在我国，心血管疾病死亡居于疾病死亡构成的首位，而急性心肌梗塞(acute myocardial infarction，简称AMI)是临床常见的心血管危急重症之一，具有发病突然、病情恶化快、致死率高等特点，严重危害着人们的生命健康。因此AMI的临床诊断一直是医学研究的热点话题。AMI的早期诊断和及时救治，对挽救濒死心肌和改善预后降低急性病发期死亡率均具有重要意义。

如何准确、快速地分辨具有类似症状的不同疾病既是急诊医疗的一个重大难题，也是一大关键，而急性心肌梗死和肺栓塞都会引起患者胸部疼痛。急性心肌梗塞(Acutemyocardial infarction，AMI)是临床常见的急性多发病，当前AMI诊断的主要依据是：

(1)临床症状：低血压、心律失常、左臂放射性疼痛等；

(2)心电图诊断：心电图示ST段短时明显抬高或压低，T波倒置或增高；

(3)实验室诊断：心脏标志物指标。目前在AMI的实验室生化诊断方面，肌酸激酶(creatin kinase)、肌红蛋白(myoglobin)、乳酸脱氢酶(lactate dehydrogenase)及其同工酶等是常用的指标。实验室检测方法包括：酶联免疫吸附法(Enzyme-linkedImmunosorbent Assay，ELISA)、化学发光法、酶联荧光分析法、金标银染法、质谱分析法、多标记生物芯片技术、生物传感器等。

发明内容

本实用新型利用生物特异性结合特性和微流控通道，在不同的通道内放置具有不同生物特异性的光纤生物器，用来检测全血中不同心肌梗塞标志物(cTnI、CK-MB、MB等)。可以同时快速检测多种心肌梗塞标志物。

本实用新型提出的一种面向即时检验的多通道心梗标志物测定仪，其特征在于由光源(1)、微流注入端(2)、多通道光纤生物传感反应区(3)、传感光纤(4)、微流通道(5)、微流输出端(6)、图像传感器接收端(7)和手机(8)组成；当待测血样经微流注入端(2)流经多通道光纤生物传感反应区(3)时，血样中的心肌梗塞标志物被传感光纤(4)表面修饰上的对应抗体特异性结合，导致传感光纤(4)的包层发生折射率改变，此时光源(1)发出的光照射到多通道光纤生物传感反应区(3)，手机(8)上的图像传感器接收端(7)会监测到光谱变化，将这一变化通过手机(8)的内置软件转化为所测量的心梗标志物的浓度在手机(8)上显示，同时剩余的液体经微流通道(5)至微流输出端(6)排出。

本实用新型所述的发光二极管光源，可以是用户手机内置的光源，其发出的光照射到多通道生物传感芯片反应区，图像传感器接收端将接收到多通道生物传感芯片反应区位置的光谱。

本实用新型所述多通道光纤生物传感反应区包含至少两个微流通道，微流通道内有对外界折射率变化敏感的传感光纤，且在光纤表面先镀上纳米金颗粒后再修饰上待测心肌梗塞标志物的特异性抗体，可以同时快速检测多种心肌梗塞标志物。

本实用新型所述微流注入端、微流通道和微流输出端都是用聚二甲基硅氧烷(PDMS)制成的。聚二甲基硅氧烷简称为有机硅，其成本低、使用简单、具有光学透明、无毒、不易燃，同硅片之间有很好的粘附性，而且具有良好的化学惰性，是制作微流通道的极佳聚合物材料。

本实用新型所述的所述图像传感器接收端可以是用户手机内置的图像传感器接收端，其能够实时捕捉多通道生物传感芯片反应区的光谱变化，用户通过手机软件将这一变化转化为被测物质的浓度在手机上显示。

本实用新型所具有的特点优势为：1.采用用户手机检测显示，操作简便，方便直观；2.系统体积小，便于移动，适用于现场测量；3.可以即时检验，做到迅速检测；4.基于光纤生物传感，系统灵敏度高；5.能够同时检测多种心肌梗塞标志性物质，综合判断是否存在心肌梗塞危险。

附图说明

图1为本实用新型的实物示意图

图2为本实用新型中传感光纤在微流单通道内的示意图

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的实施步骤进行说明：

如图1所示，它是本实用新型一种面向即时检验的多通道心梗标志物测定仪的实物示意图，它包括：光源(1)、微流注入端(2)、多通道光纤生物传感反应区(3)、传感光纤(4)、微流通道(5)、微流输出端(6)、图像传感器接收端(7)和手机(8)。用户将待测血样经微流注入端(2)流经多通道光纤生物传感反应区(3)时，血样中的心肌梗塞标志物与传感光纤(4)表面修饰的对应抗体特异性结合，导致多通道生物传感芯片反应区(3)发生折射率改变，此时光源(1)发出的光照射到多通道生物传感芯片反应区(3)，手机(8)上的图像传感器接收端(7)会监测到光谱变化，将这一变化通过手机(8)的内置软件转化为所测量的心梗标志物的浓度在手机(8)上显示，同时剩余的液体经微流通道(5)至微流输出端(6)排出。

图1中传感光纤(4)的制备过程如下。首先将腐蚀掉包层的光纤放入体积比为3∶1的浓硫酸和30％双氧水的溶液中，并在恒温水浴锅中80℃水浴加热，反应30分钟左右，光纤表面完成羟基化处理。然后再修饰上与羟基和纳米金都能较好结合的硅烷剂-巯基丙基三甲氧基硅烷(MTS)。之后将以上光纤放入制备好的纳米金溶胶中常温反应24小时。然后再将以上光纤放入牛血清蛋白(BSA)溶液中封闭多余位点。之后再将以上光纤放入与纳米金结合力较强而且与特定抗体具有高度亲和力的葡萄球菌A蛋白(SPA)溶液中进行自组装。然后将以上光纤放入目标物物抗体溶液中进行自组装得到我们所用到的光纤传感器。在进行检测时(这里以检测心肌肌钙蛋白I为例)，待测血样流经光纤传感器时，血样中的心肌梗塞标志物心肌肌钙蛋白I(cTnI)与传感光纤上的心肌肌钙蛋白I抗体相结合形成复合物，改变周围折射率。

图2为本实用新型中传感光纤在微流单通道内的示意图。图中(3)为其中一个微流通道，在通道底部内侧铺设所制备的传感光纤(4)，当待测血样流经光纤传感器时，血样中的心肌梗塞标志物与传感光纤(4)上的抗体相结合，不同浓度标志物吸收不同波长光谱，反射到手机内置图像传感器接收端的不同位置，通过手机软件处理可以快速准确显示所测量的心梗标志物的浓度。

本领域技术人员清楚地知道，根据本实用新型的方法，可以对其他心梗标志物进行检测，光源、微流控注入端、多通道生物传感芯片反应区、微流控输出端和图像传感器接收端组成可以进行新的统一搭配，装置结构可以进行优化设计，本实用新型的保护范围并不局限于以上实施例。

Claims (5)

1.一种面向即时检验的多通道心梗标志物测定仪，其特征在于由光源(1)、微流注入端(2)、多通道光纤生物传感反应区(3)、传感光纤(4)、微流通道(5)、微流输出端(6)、图像传感器接收端(7)和手机(8)组成；当待测血样经微流注入端(2)流经多通道光纤生物传感反应区(3)时，血样中的心肌梗塞标志物被传感光纤(4)表面修饰上的对应抗体特异性结合，导致传感光纤(4)的包层发生折射率改变，此时光源(1)发出的光照射到多通道光纤生物传感反应区(3)，手机(8)上的图像传感器接收端(7)会监测到光谱变化，将这一变化通过手机(8)的内置软件转化为所测量的心梗标志物的浓度在手机(8)上显示，同时剩余的液体经微流通道(5)至微流输出端(6)排出。

2.根据权利要求1所述的一种面向即时检验的多通道心梗标志物测定仪，其特征是：所述光源(1)可以是用户手机(8)内置的发光二极管。

3.根据权利要求1所述的一种面向即时检验的多通道心梗标志物测定仪，其特征是：所述多通道光纤生物传感反应区(3)包含至少两个微流通道(5)，微流通道(5)内有对外界折射率变化敏感的传感光纤(4)，且在光纤表面先镀上纳米金颗粒后再修饰上待测心肌梗塞标志物的特异性抗体，可以同时快速检测多种心肌梗塞标志物。

4.根据权利要求1所述的一种面向即时检验的多通道心梗标志物测定仪，其特征是：所述微流注入端(2)、微流通道(5)和微流输出端(6)都是用聚二甲基硅氧烷(PDMS)制成的。

5.根据权利要求1所述的一种面向即时检验的多通道心梗标志物测定仪，其特征是：所述图像传感器接收端(7)可以是用户手机(8)内置的电荷耦合器或互补金属氧化物传感器。