CN213172359U

CN213172359U - 基于微流控芯片的病毒检测系统

Info

Publication number: CN213172359U
Application number: CN202021680009.9U
Authority: CN
Inventors: 陈滢璐; 邹岱睿; 陈滢钰
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2020-08-12
Filing date: 2020-08-12
Publication date: 2021-05-11
Anticipated expiration: 2030-08-12

Abstract

本实用新型涉及一种基于微流控芯片的病毒检测系统，包括：微流控芯片、光源组件、探测器、锁相放大器、数据处理单元、信号发生器和光纤；光源组件设置在垂直于微流控芯片的竖直方向上；光源组件包括：散热装置、OLED阵列、微透镜阵列薄膜和滤光片；锁相放大器分别与探测器、信号发生器、数据处理单元连接；探测器通过光纤与微流控芯片连接；信号发生器还与OLED阵列连接。上述基于微流控芯片的病毒检测系统中，采用微流控芯片进行病毒检测，可使检测系统集成化和微型化。

Description

基于微流控芯片的病毒检测系统

技术领域

本实用新型涉及生物检测技术领域，特别是涉及一种基于微流控芯片的病毒检测系统。

背景技术

目前，分子诊断技术的应用主要限于中心城市和大医院，因而远不能满足市场和社会需要。制约分子诊断技术推广的一个重要因素是相关仪器设备体积庞大、造价高昂、试剂消耗量大、需要专业人员操作，从而导致分子诊断技术的进入门槛过高。因此，检测仪器的自动化、微型化、集成化势在必行。

实用新型内容

基于此，有必要提供一种微型化的基于微流控芯片的病毒检测系统。

一种基于微流控芯片的病毒检测系统，包括：微流控芯片、光源组件、探测器、锁相放大器、数据处理单元、信号发生器和光纤；

所述光源组件设置在垂直于所述微流控芯片的竖直方向上；所述光源组件包括：散热装置、OLED(OrganicLight-Emitting Diode，OLED)阵列、微透镜阵列薄膜和滤光片；

所述锁相放大器分别与所述探测器、所述信号发生器、所述数据处理单元连接；

所述探测器通过所述光纤与所述微流控芯片连接；

所述信号发生器还与所述OLED阵列连接。

在其中一个实施例中，所述微流控芯片包括进样口、反应通道、废液池、光纤通道和光纤接口。

在其中一个实施例中，所述散热装置设置于所述OLED阵列下方，所述微透镜阵列薄膜覆盖于所述OLED阵列上方，所述滤光片设置于所述微透镜阵列薄膜上方。

在其中一个实施例中，所述光源组件还包括制冷器，所述制冷器设置于所述散热装置和所述OLED阵列之间。

在其中一个实施例中，所述基于微流控芯片的病毒检测系统还包括直流电源，所述直流电源分别与所述信号发生器和所述制冷器连接。

在其中一个实施例中，所述滤光片包括窄带干涉滤光片。

在其中一个实施例中，所述光纤包括多模石英光纤。

在其中一个实施例中，所述探测器包括光电倍增管。

在其中一个实施例中，所述数据处理单元包括四通道数字存储示波器。

在其中一个实施例中，所述锁相放大器包括SR830数字锁相放大器。

上述基于微流控芯片的病毒检测系统中，采用微流控芯片进行病毒检测，可使检测系统集成化和微型化。

附图说明

图1为第一个实施例中的基于微流控芯片的病毒检测系统的结构示意图；

图2为一个实施例中的微流控芯片的结构示意图；

图3为一个实施例中的光源组件的结构示意图；

图4为第二个实施例中的基于微流控芯片的病毒检测系统的结构示意图。

具体实施方式

为了便于理解本申请，下面将参照相关附图对本申请进行更全面的描述。附图中给出了本申请的较佳实施例。但是，本申请可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容理解的更加透彻全面。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平”的、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

如图1所示，一种基于微流控芯片的病毒检测系统，包括：微流控芯片100、光源组件200、探测器300、锁相放大器400、数据处理单元500、信号发生器 600和光纤700。其中，光源组件200设置在垂直于微流控芯片100的竖直方向上。光源组件200包括：散热装置240、OLED阵列230、微透镜阵列薄膜220 和滤光片210。锁相放大器400分别与探测器300、信号发生器600、数据处理单元500连接；探测器300通过光纤700与微流控芯片100连接；信号发生器 600还与OLED阵列230连接。

本实施例中，采用微流控芯片100进行病毒检测，可使检测系统集成化和微型化。

需要说明的是，微流控芯片100是指将泵、阀、管道、反应室、检测元件等组件，通过微加工工艺，集成在一块芯片上的小型化分析系统，可实现微量样品的进样、混合、反应、分离、检测等过程。

具体地，光纤700包括多模石英光纤。

本实施例中，通过将光纤700集成到微流控芯片100中，即使光纤700的头部尽量靠近微流控芯片100的荧光发射区，进行荧光的收集。光纤700的使用大大简化了微流控芯片100周边的布局设计。

此外，由于OLED阵列230的发射光谱很宽(100nm)，激发光和荧光的分离显得尤为困难。同时，由于光纤数值孔径小，又受限于微流控芯片100的加工，使得荧光的收集很困难。因此，本实施例采用多模石英光纤。多模石英光纤是用纯度特别高的石英玻璃(以SiO2为主要成分)制作的纤维状波导结构。多模石英光纤的基本功能是对光束的束缚及传播，即把一定波长的光能束缚在几到几十微米的径向范围内而沿多模石英光纤长度方向作低损耗传播。

具体地，如图2所示，微流控芯片100包括进样口110、反应通道120、废液池130、光纤通道140和光纤接口150。

本实施例中，采用激光诱导荧光检测技术，在微流控芯片100运行时，将待测样品、聚合酶链式反应(Polymerase Chain Reaction，PCR)试剂和荧光试剂通过进样口110进入反应通道120，经反应通道120后产生荧光信号，荧光信号传输至光纤通道140，然后通过光纤接口150输出至光纤上。

需要说明的是，进样口110的数量至少一个，在此不做具体限定。反应通道120设置为“蛇”型微通道，有利于增加反应面积。废液池130连接在反应通道120出口处。

应当理解地是，微流控芯片100还设置有至少一个微型阀，微型阀分别设置在进样口110与反应通道120、反应通道120与废液池130、反应通道120与光纤接口150之间的连接通道上。

在一实施例中，采用微流控芯片100进行病毒检测的步骤如下：将待测样品的核酸溶液、荧光试剂与PCR扩增试剂混匀后，从进样口110注入到反应通道120内，反应液会在芯片的亲水性和压力作用下填充反应通道120，关闭微型阀。进样完成后，将微流控芯片100置于光源组件200上方，设置PCR扩增反应参数，应用PCR扩增技术，完成微流控芯片100荧光信号的采集，并实时分析处理数据绘制扩增曲线。其中，PCR指的是聚合酶链式反应，是一种选择性体外扩增特定DNA片段的方法。通过DNA复制反应使极少量的基因组DNA 样品中的特定基因片段在短时间内扩增上百万倍。其反应原理与细胞内的DNA 复制相似，也是重复地进行DNA模板解链、引物与模板DNA结合、DNA聚合酶催化形成新的DNA链的过程，这些过程通过控制反应温度的变化来实现。

在一实施例中，如图3所示，散热装置240设置于OLED阵列230下方，微透镜阵列薄膜220覆盖于OLED阵列230上方，滤光片210设置于微透镜阵列薄膜220上方。

本实施例中，OLED阵列230，即有机发光二极管阵列。OLED属于一种电流型的有机发光器件，是通过载流子的注入和复合而致发光的现象，发光强度与注入的电流成正比。OLED在电场的作用下，阳极产生的空穴和阴极产生的电子就会发生移动，分别向空穴传输层和电子传输层注入，迁移到发光层。当二者在发光层相遇时，产生能量激子，从而激发发光分子最终产生可见光。

具体地，滤光片210包括窄带干涉滤光片。

本实施例中，由于OLED阵列230的发射光谱太宽，因此采用窄带干涉滤光片。窄带干涉滤光片是一种带通滤波器，它利用电介质和金属多层膜的干涉作用，可以从入射光中，选取特定的波长。

此外，由于OLED阵列230的发光强度较低，故在滤光片210的表面贴附微透镜阵列薄膜220，以提高滤光片210入射光的强度。

具体地，光源组件200还包括制冷器250，制冷器250设置于散热装置240 和OLED阵列230之间。

本实施例中，为了控制OLED阵列230的使用温度，采用制冷器250对OLED 阵列230进行制冷。

具体地，制冷器250包括热电制冷器。热电制冷器又称半导体制冷器(Thermoelectric cooler)，是指利用半导体的热-电效应制取冷量的器件，用导体连接两块不同的金属，接通直流电，则一个接点处温度降低，另一个接点处温度升高。半导体制冷器具有无噪声、无振动、不需制冷剂、体积小、重量轻等特点，且工作可靠，操作简便，易于进行冷量调节。

在一实施例中，如图4所示，基于微流控芯片的病毒检测系统还包括直流电源800，直流电源800分别与信号发生器600和制冷器250连接。

在一实施例中，探测器300包括光电倍增管。

具体地，光电倍增管选用H5784-01型光电倍增管。光电倍增管主要是基于光电子反射效应，把微弱入射光转换成光电子并通过多次激发倍增产生脉冲电流。

在一实施例中，锁相放大器400包括SR830数字锁相放大器。

本实施例中，由于OLED阵列的激发光较弱，因此需采用锁相放大器400 进行信号处理和放大。

具体地，锁相放大器400接收来自探测器300的探测信号和来自信号发生器的参考信号，并经过信号放大处理后发送至数据处理单元500。

在一实施例中，数据处理单元500包括四通道数字存储示波器。

本实施例中，四通道数字存储示波器将采集到的模拟电压信号转换为数字信号，由内部微机进行分析、处理、存储、显示或打印等操作。

具体地，数据处理单元500用于显示OLED阵列230的荧光检测结果。

上述基于微流控芯片的病毒检测系统中，采用微流控芯片100进行病毒检测，可使检测系统集成化和微型化。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims

1.一种基于微流控芯片的病毒检测系统，其特征在于，包括：微流控芯片、光源组件、探测器、锁相放大器、数据处理单元、信号发生器和光纤；

所述光源组件设置在垂直于所述微流控芯片的竖直方向上；所述光源组件包括：散热装置、OLED阵列、微透镜阵列薄膜和滤光片；

所述探测器通过所述光纤与所述微流控芯片连接；

所述信号发生器还与所述OLED阵列连接。

2.根据权利要求1所述的基于微流控芯片的病毒检测系统，其特征在于，所述微流控芯片包括进样口、反应通道、废液池、光纤通道和光纤接口。

3.根据权利要求1所述的基于微流控芯片的病毒检测系统，其特征在于，所述散热装置设置于所述OLED阵列下方，所述微透镜阵列薄膜覆盖于所述OLED阵列上方，所述滤光片设置于所述微透镜阵列薄膜上方。

4.根据权利要求3所述的基于微流控芯片的病毒检测系统，其特征在于，所述光源组件还包括制冷器，所述制冷器设置于所述散热装置和所述OLED阵列之间。

5.根据权利要求4所述的基于微流控芯片的病毒检测系统，其特征在于，还包括直流电源，所述直流电源分别与所述信号发生器和所述制冷器连接。

6.根据权利要求1所述的基于微流控芯片的病毒检测系统，其特征在于，所述滤光片包括窄带干涉滤光片。

7.根据权利要求1所述的基于微流控芯片的病毒检测系统，其特征在于，所述光纤包括多模石英光纤。

8.根据权利要求1所述的基于微流控芯片的病毒检测系统，其特征在于，所述探测器包括光电倍增管。

9.根据权利要求1所述的基于微流控芯片的病毒检测系统，其特征在于，所述数据处理单元包括四通道数字存储示波器。

10.根据权利要求1所述的基于微流控芯片的病毒检测系统，其特征在于，所述锁相放大器包括SR830数字锁相放大器。