CN208505899U - 一种用于免疫荧光微流控芯片的检测系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种用于免疫荧光微流控芯片的检测系统，其包括检测单元、控制单元和数据处理单元。其中检测单元主要由检测模块组成，并可以包含通讯模块以实现与控制单元和数据处理单元的无线连接，此外还包括外壳、电源和主板。检测单元的检测模块是一套可以激发和检测荧光信号的光路系统。采取该技术方案，将一般进行荧光检测的大型光路系统进行简化，节约了检测设备的空间，显著减小设备体积，提高便携性；另外能够从检测设备中分离出控制元件和数据处理元件，控制功能由控制单元执行，控制单元可以是用户已有的手机等通用设备；数据处理功能由数据处理单元执行，数据处理单元可以是通过互联网连接的计算机，可以减少用户成本。

Description

一种用于免疫荧光微流控芯片的检测系统

技术领域

本实用新型涉及医疗器械领域，尤其是一种用于免疫荧光微流控芯片的检测系统。

背景技术

微流控分析技术是近些年发展起来并逐步受到重视的一项技术,涉及化学、流体物理、微电子、新材料、生物学等。微流控技术中，使用数十至数百微米的通道处理或操纵微小体积的流体，具有微型化和集成化等特征。目前微流控技术在生物医学领域发挥了越来越重要的作用。微流控检测芯片一般具有样品消耗少、检测速度快、操作简便、多功能集成、体小和便于携带等优点，可以简化诊断流程、提高诊断效率。

免疫学检测在优化的条件下可以达到很高的特异性，另外荧光检测具有极高的灵敏度，是常规免疫分析试纸条所不能比拟的。因此采取免疫荧光方法的微流控技术进行医学诊断方面的应用能够达到很高的特异性和灵敏度，并且由于设备本身体积小，在发展即时诊断(POCT)方向具有巨大潜力。

虽然采用免疫荧光微流控技术进行医学检测具有以上优点，但目前对其检测还较多的依赖于荧光显微镜等大型设备。也有公司推出专门的小型检测设备，但体积和重量依然无法达到便携的程度。因为对于荧光检测，要求有特定的光路系统，这种光路系统针对检测对象有相应的激发波长，并能够检测相应的发射光，构造较为复杂，造成仪器体积庞大、成本高昂。目前在很多情况下需要对样本进行现场检测，或家庭检测。大型专业设备显然难以满足这些场景下的需求。因此，如何显著减小检测设备体积、大幅度降低检测设备成本，使检测操作简单快捷，是本领域技术人员亟待解决的问题。

发明内容

本实用新型的目的在于解决上述技术问题而提供一种用于免疫荧光微流控芯片的检测系统,其提高了诊断效率且体积小。

为了解决上述技术问题，本实用新型采用如下技术方案：

一种用于免疫荧光微流控芯片的检测系统，包括检测单元、控制单元和数据处理单元。

优选地，所述检测单元、所述控制单元和所述数据处理单元种的任意两个或全部在空间上彼此分离，并且以有线或无线方式相互连接并传输信号。

所述检测单元包括检测模块，所述检测模块是一套可以激发和检测荧光的光路系统，该检测模块包括激发光源、激发光滤光片、发射光滤光片、平凸透镜和光检测元件，且各相邻的器件之间具有一定的距离限制，所述激发光源可以发射一定波长范围内的光，微流控芯片荧光分子的激发光波长W1落入上述波长范围内，所述激发光滤光片允许通过的光的波长范围在W2以下，所述发射光滤光片仅允许波长W3以上的光透过，该波长W3由微流控芯片荧光分子的发射光波长W4所决定，且以上各波长的数值关系为W1<W2<W3<W4；这种设定的效果是，仅特定范围内的激发光能够到达微流控芯片的荧光分子处，仅荧光分子被激发后的发射光可以最终到达光检测元件，激发光线则在所述发射光滤光片处被过滤掉。

在进行样本检测时，将样本加入微流控芯片后放入检测单元，使用控制单元操控检测单元开始测试，激发光源打开并发出激发光，光线通过激发光滤光片到达被检测的微流控芯片，激发的发射光再依次通过所述发射光滤光片、平凸透镜，最终到达光检测元件，光检测元件将光信号转化为电信号传输给数据处理单元，数据处理单元对电信号进行处理和分析后，将结果返回给控制单元并显示出来。

优选地，所述检测单元还包括通讯模块，能够与控制单元以无线方式进行信号传输。其中，所述通讯模块可以是蓝牙通讯设备或其他支持无线通讯的设备，以便通讯模块能够在近距离与控制单元进行通讯。

优选地，所述检测单元还包括主板、电源和外壳；

所述主板是安装有必要电子元器件的印刷电路板(PCB)，连接和控制所述检测单元的检测模块，主板上安装有光检测元件和通讯模块，并且主板预装了可以处理特定信号的程序，主板可以处理各种指令，控制所述通讯模块和检测模块的各种行为；

所述电源为所述主板、检测模块和通讯模块供电；

所述外壳罩在检测单元的外部，用以保护和固定内部结构，同时起到在检测时遮蔽外部光线的作用。

优选地，所述检测模块还包括平凸透镜，该平凸透镜位于所述发射光滤光片和所述光检测元件之间，并且所述平凸透镜的平面位于发射光滤光片的一侧并与发射光滤光片平行，以将发射光汇聚到光检测元件上。

优选地，所述激发光源是发光二极管(LED)或激光器。

优选地，所述光检测元件为光电倍增管、光电二极管或电荷耦合器件(CCD)照相机。

优选地，所述控制单元是能够输入指令和显示结果的可操作设备，可以在空间上整合到检测单元中，也可以是能够连接无线网络和近距离通讯的、并且安装了指定应用程序的智能手机终端，还可以是满足要求的平板电脑、笔记本电脑、台式电脑、智能电视机或订制的专用操控设备。

优选地，所述数据处理单元是能够储存数据并对特定信号进行处理的设备，可以在整合到检测单元或控制单元中，也可以是连接网络的计算机，该计算机内运行针对不同检测项目而设计的不同的数据处理和分析程序，根据检测项目的不同选择相应的程序对控制单元发来的数据进行处理和分析，并将分析结果发回相应的控制单元。

本实用新型的有益效果是：将荧光显微镜复杂的光路系统简化并整合到小型设备里，结构紧凑，能够显著节约设备空间。能够免去检测单元的显示器、打印机、机械臂等部件，在节约空间的同时也减少了单台设备的成本。如果用户使用已有的通用设备，如智能手机作为控制单元，还能够节约该部分的成本。另外，数据处理单元是可以使通过互联网连接一个或多个控制单元的分布在云端的计算机，为所有用户所共享，或者整合到用户的智能手机中，节约了该部分的设备空间的同时，进一步为用户降低使用成本。此外，在需要新增检测项目时，只要在数据处理单元增添一个新的程序，所有的检测单元就都可以增添一个新的检测项目，为用户节省精力。

附图说明

图1为本实用新型一种用于免疫荧光微流控芯片的检测系统的工作模式示意图；

图2为本实用新型实施例提供的一种检测单元的内部结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明：

实施例

如图1所示，一种用于免疫荧光微流控芯片的检测系统，包括检测单元1，控制单元2和数据处理单元3。检测单元1的内部组成如图2所示。检测单元1具有外壳10，主板11、蓝牙通讯装置12、电源13固定于外壳10内部。轨道式卡槽152的内部设置有激发光源141，激发光源141的上方设置有激发光滤光片142。微流控芯片4置于轨道式卡槽152上，轨道式卡槽152能够沿滑轨151从检测单元1的外部运动至其内部，或以相反方向运动。当微流控芯片4被推至检测单元1的内部到达工作位置时，微流控芯片4的检测区41上方对准一个平凸透镜144a，平凸透镜144a的上方对准一个光检测元件145a；对照区42上方对准一个平凸透镜144b，平凸透镜144b上方对准一个光检测元件145b。在微流控芯片4和两个平凸透镜144a和144b之间设置有发射光滤光片143。

主板11是安装了必要的电子元件的印刷电路板(PCB)，连接光检测元件145a和145b，以及蓝牙通讯装置12。主板11预装了可以处理特定信号的程序，能够对从光检测元件145a和145b，以及蓝牙通讯装置12接收到的信号进行一定的处理并发送给下一个部件。

电源13为所有电子器件供电。

优选地，在本实施例中，控制单元2是一台可以连接无线网络并支持蓝牙功能，安装了指定APP的智能手机。

优选地，在本实施例中，选取的微流控芯片4中荧光分子的激发光波长为365nm，发射光波长为615nm。

优选地，激发光源141是小型平板型OLED，其发光波长为365nm。

优选地，激发光滤光片142允许320—390nm波长的光通过。同时，激发光滤光片142与激发光源141之间的距离小于1mm，与微流控芯片4之间的距离小于2mm。

优选地，发射光滤光片143允许580nm波长以上的光通过。同时，发射光滤光片143与微流控芯片4之间的距离小于2mm，与平凸透镜144a和144b之间的距离小于1mm。

优选地，平凸透镜144a和144b与光检测元件145a和145b之间的距离根据平凸透镜的焦距设置。

优选地，在本实施例中，光检测元件145a和145b为微型光电倍增管。

利用本实施例进行检测时，在微流控芯片4中加入样本，将微流控芯片4放到轨道式卡槽152上，沿滑轨151推至检测单元内部。打开检测单元的电源13。在控制单元2(智能手机)上打开指定APP，将指令发送给检测单元1。蓝牙通讯装置12接受信号后传输给主板11，并控制检测单元1的激发光源141打开。激发光源141发出的光线经过激发光滤光片142，到达微流控芯片4的检测区41和对照区42，激发荧光分子发出发射光。发射光通过发射光滤光片143和平凸透镜144a和144b，分别到达光检测元件145a和145b。而由于滤光片的过滤作用，激发光无法通过发射光滤光片143。光检测元件145a和145b将光信号转化为电信号，再依次传输给主板11、蓝牙通讯装置12，蓝牙通讯装置12通过蓝牙技术将信号传输给控制单元2，控制单元2通过无线网络传输给数据处理单元3。数据处理单元3对信号进行处理和分析后，将结果返回给控制单元2。

综上所述，本实用新型的内容并不局限在上述的实施例中，本领域的技术人员可以在本实用新型的技术指导思想之内提出其他的实施例，但这些实施例都包括在本实用新型的范围之内。

Claims (9)

1.一种用于免疫荧光微流控芯片的检测系统，其特征在于：包括检测单元、控制单元和数据处理单元；

所述检测单元包括检测模块，所述检测模块包括激发光源、激发光滤光片、发射光滤光片和光检测元件，所述激发光源可以发射一定波长范围内的光，微流控芯片荧光分子的激发光波长W1落入上述波长范围内，所述激发光滤光片允许通过的光的波长范围在W2以下，所述发射光滤光片仅允许波长W3以上的光透过，该波长W3由微流控芯片荧光分子的发射光波长W4所决定，且以上各波长的数值关系为W1<W2<W3<W4；

当所述激发光源打开时，光线通过激发光滤光片到达被检测的微流控芯片，激发的发射光再通过所述发射光滤光片，最终到达光检测元件，光检测元件将光信号转化为电信号传输给数据处理单元，数据处理单元对电信号进行处理和分析后，将结果返回给控制单元并显示出来。

2.按照权利要求1所述的一种用于免疫荧光微流控芯片的检测系统，其特征在于：所述检测单元还包括主板、电源和外壳；

所述主板是安装有必要电子元器件的印刷电路板，连接和控制所述检测模块，并且主板预装了可以处理特定信号的程序；

所述电源为所述主板和检测模块供电；

所述外壳罩在检测单元的外部，用以保护和固定内部结构，同时起到在检测时遮蔽外部光线的作用。

3.按照权利要求2所述的一种用于免疫荧光微流控芯片的检测系统，其特征在于：所述检测单元的主板上还可以安装有通讯模块，以实现与控制单元和数据处理单元的远程连接。

4.按照权利要求3所述的一种用于免疫荧光微流控芯片的检测系统，其特征在于：所述通讯模块可以是蓝牙通讯设备或其他支持无线通讯的设备。

5.按照权利要求1所述的一种用于免疫荧光微流控芯片的检测系统，其特征在于：所述检测模块还包括平凸透镜，该平凸透镜位于所述发射光滤光片和所述光检测元件之间，并且所述平凸透镜的平面位于发射光滤光片的一侧并与发射光滤光片平行，以将发射光汇聚到光检测元件上。

6.按照权利要求1所述的一种用于免疫荧光微流控芯片的检测系统，其特征在于：所述激发光源是发光二极管或激光器。

7.按照权利要求1所述的一种用于免疫荧光微流控芯片的检测系统，其特征在于：所述光检测元件为光电倍增管、光电二极管或电荷耦合器件照相机。

8.按照权利要求1-7中任一项所述的一种用于免疫荧光微流控芯片的检测系统，其特征在于：所述控制单元是能够输入指令和显示结果的可操作设备，可以在空间上整合到检测单元中，也可以是能够连接无线网络和近距离通讯的、并且安装了指定应用程序的智能手机终端，还可以是满足要求的平板电脑、笔记本电脑、台式电脑、智能电视机或订制的专用操控设备。

9.按照权利要求8所述的一种用于免疫荧光微流控芯片的检测系统，其特征在于：所述数据处理单元是能够储存数据并对特定信号进行处理的设备，可以整合到检测单元或控制单元中，也可以是连接网络的计算机，该计算机内运行针对不同检测项目而设计的不同的数据处理和分析程序。