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一種高靈敏度的旋轉(zhuǎn)掃描式多通道化學發(fā)光檢測儀的制作方法

文檔序號:5833422閱讀:230來源:國知局
專利名稱:一種高靈敏度的旋轉(zhuǎn)掃描式多通道化學發(fā)光檢測儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明涉及一種微流控檢測技術(shù)。
背景技術(shù)
微流控芯片(Microfluidics, Lab-on-a-chip)是一個跨學科的新領(lǐng)域, 指的是把生化領(lǐng)域中所涉及的樣品制備、反應、分離、檢測等基本操作單 元集成或基本集成到一塊幾平方厘米(甚至更小)的芯片上,由微通道形成網(wǎng) 絡,以可控流體貫穿整個系統(tǒng),用以取代常規(guī)生物或化學實驗室的各種功 能的一種技術(shù)。它是微納米技術(shù)的重要組成部分,也是系統(tǒng)生物學研究的 主要技術(shù)平臺之一。
芯片實驗室技術(shù)所涉及到的微通道的寬度一般介于幾十至幾百微米, 如此小的尺寸不僅保證了微流控芯片實驗室技術(shù)極小的試劑消耗量( 1(T9 升),還使在小面積芯片上集成高密度流路成為可能。微消耗對結(jié)構(gòu)生物學、 組合化學、藥物篩選等諸多學科意義重大,而高集成化流路則可將整個樣 品處理流程微縮到一塊芯片上,實現(xiàn)理想化的"原始樣品入,結(jié)果報告出", 這種傻瓜型樣品處理的直接好處是樣品處理時間的大幅縮短,檢測分辨率/ 靈敏度的顯著提高和成本的大幅降低,更為深遠的意義則在于,它極有可 能使疾病診斷設備小型化,家庭化,從而大幅提高人類的健康水平,改善 生活質(zhì)量。
微流控芯片的檢測裝置是微流控芯片的結(jié)果輸出單元,其發(fā)展必須與 微流控芯片的集成相適應。當前微流控芯片已經(jīng)從最初的單通道發(fā)展到規(guī)模集成的多通道芯片,據(jù)文獻報道激光誘導熒光檢測儀能檢測高達384通 道的微流控芯片。但是激光誘導熒光檢測通常需要復雜的光路,造成儀器 價格昂貴,體積龐大?,F(xiàn)有的其他類型的檢測器尚不能與微流控芯片的高 集成相匹配。
化學發(fā)光也是微流控中主要的檢測方式之一,其光路簡單,體積小, 靈敏度高,在微流控芯片中目前主要應用于重金屬離子的檢測和免疫檢測。 但是化學發(fā)光檢測存在如下問題,雖然光子檢測技術(shù)發(fā)展很快,已經(jīng)達到 單光子檢測水平,但是現(xiàn)有的微流控化學發(fā)光檢測系統(tǒng)大多是基于光電倍 增管(PMT)檢測系統(tǒng),而沒有采用靈敏度更高的光子計數(shù)器檢測,導致 了微流控芯片化學發(fā)光檢測的靈敏度與激光誘導熒光相比有很大差距。另 外,多通道檢測也未見報道,雖然CCD能夠進行圖像的采集,但是其靈敏 度還需要進一步提高,才能滿足微流控芯片多通道化學發(fā)光檢測的需求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了一種高靈敏度的旋轉(zhuǎn)掃描式化學發(fā)光檢測儀,其能用于 微流控芯片的多通道道化學發(fā)光檢測。
本發(fā)明提供一種高靈敏度的旋轉(zhuǎn)掃描式多通道化學發(fā)光檢測儀,該檢 測儀由芯片平臺l、光路系統(tǒng)2、信號收集系統(tǒng)3、信號檢測系統(tǒng)4組成, 信號收集系統(tǒng)3 —端與光路系統(tǒng)2與以光路相聯(lián),另一端與信號檢測系統(tǒng)4 以電連接方式相連;其中光路系統(tǒng)2包括中心旋轉(zhuǎn)平臺2-1和光路元件 2-2,光路元件2-2置于中心旋轉(zhuǎn)平臺2-1上,使得光路沿中心旋轉(zhuǎn)平臺的 中心旋轉(zhuǎn)軸傳遞至信號收集系統(tǒng)3。中心旋轉(zhuǎn)平臺2-l旋轉(zhuǎn)一周后檢測到芯 片的全部通道。本發(fā)明提供的高靈敏度的旋轉(zhuǎn)掃描式多通道化學發(fā)光檢測儀,其光路
元件2-2由物鏡2-2-1和棱鏡組2-2-2構(gòu)成;其信號收集系統(tǒng)3由聚焦透鏡 3-1和針孔3-2組成,且針孔3-2位于針孔3-2位于聚焦透鏡3-1的光軸線 上,信號檢測系統(tǒng)4一側(cè)的焦距處,使得經(jīng)聚焦透鏡3-l會聚后的信號被針 孔3-2過濾并傳遞至信號檢測系統(tǒng)4中。
本發(fā)明提供的高靈敏度的旋轉(zhuǎn)掃描式多通道化學發(fā)光檢測儀,其信號 檢測系統(tǒng)4由光子計數(shù)器型光電倍增管、脈沖放大電路、計數(shù)器電路、單 片機數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)組成;光子計數(shù)器型光電倍增管、脈沖放大電路、計數(shù) 器電路、單片機數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)以電子信號相繼傳遞相連。
本發(fā)明提供的高靈敏度的旋轉(zhuǎn)掃描式多通道化學發(fā)光檢測儀,中心旋 轉(zhuǎn)平臺2-l的中心旋轉(zhuǎn)軸與芯片平臺1的中心重^"。
本發(fā)明提供的高靈敏度的旋轉(zhuǎn)掃描式多通道化學發(fā)光檢測儀,其芯片 平臺l、光路系統(tǒng)2、信號收集系統(tǒng)3、信號檢測系統(tǒng)4均處于不透光的機 箱中,且機箱內(nèi)部進行發(fā)黑處理。
本發(fā)明提供的高靈敏度的旋轉(zhuǎn)掃描式多通道化學發(fā)光檢測儀,芯片平 臺1在電控平移臺的帶動下沿Z軸移動,所述的Z軸與芯片平臺1所在平 面垂直。
本發(fā)明提供的高靈敏度的旋轉(zhuǎn)掃描式多通道化學發(fā)光檢測儀,其中心 旋轉(zhuǎn)平臺2在步進電機6帶動下旋轉(zhuǎn)。
與常規(guī)化學發(fā)光檢測器相比,本發(fā)明具有如下獨特優(yōu)點
1、 檢測靈敏度高,其采用的光子計數(shù)器檢測靈敏度能達到單光子水平。
2、 能進行微流控芯片多通道化學發(fā)光檢測,與微流控芯片通量化的發(fā)展趨勢相適應。
3、整個儀器構(gòu)架簡單,成本低,適合進行多通道化學發(fā)光免疫檢測等。


圖1是高靈敏度掃描式多通道化學發(fā)光檢測儀系統(tǒng)構(gòu)架圖。其中1是芯片 平臺;2是光路系統(tǒng),其中2-l中心旋轉(zhuǎn)平臺,2-2光路元件,2-2-1物鏡, 2-2-2棱鏡組;3是信號收集系統(tǒng),包括3-l聚焦透鏡,3-2針 U 4是信號 檢測系統(tǒng),其中4-l光子計數(shù)器型光電倍增管;5中心旋轉(zhuǎn)平臺的中心軸; 6為步進電機,其中6-1為傳動帶。
圖2是采用化學發(fā)光檢測儀測定50ng/mL的五通道皮質(zhì)醇重現(xiàn)性譜圖(譜圖 經(jīng)200點濾波)。
圖3是采用化學發(fā)光檢測儀測定不同濃度皮質(zhì)醇的譜圖(譜圖經(jīng)200點濾 波)。
具體實施例方式
該檢測儀由芯片平臺l、光路系統(tǒng)2、信號收集系統(tǒng)3、信號檢測系統(tǒng)4 組成,芯片平臺l、光路系統(tǒng)2、信號收集系統(tǒng)3、信號檢測系統(tǒng)4均處于 不透光的機箱中,且機箱內(nèi)部進行發(fā)黑處理。其中芯片平臺1安裝有如 圖1所示18通道芯片,灌入己經(jīng)反應的化學發(fā)光物質(zhì),整個芯片通道寬度 為200nm,高度為25nm,芯片共用緩沖廢液池;芯片平臺1在電控平移臺 (圖l中未畫出)的帶動下沿Z軸移動,所述的Z軸與芯片平臺所在平面 垂直;光路系統(tǒng)2包括中心旋轉(zhuǎn)平臺2-l和光路元件2-2,中心旋轉(zhuǎn)平臺與 步進電機6相連且在傳動帶6-1帶動下繞其自身中心軸5旋轉(zhuǎn),轉(zhuǎn)速2周 /s 10周/s;光路元件2-2包括2個棱鏡和一個物鏡,其中2個棱鏡的下表面與中心旋轉(zhuǎn)平臺2-l的下表面平齊,物鏡2-2-1與棱鏡組光路相連,使得 物鏡接收的信號進入第一個棱鏡后,經(jīng)其斜邊折射后進入第二個棱鏡,再 經(jīng)第二個棱鏡折射后經(jīng)中心旋轉(zhuǎn)平臺2-1的中心軸射出,物鏡2-2-1放大倍 數(shù)為4 40倍;信號收集系統(tǒng)3由聚焦透鏡和針孔組成,聚焦透鏡的主光軸 與中心旋轉(zhuǎn)平臺的中心軸重合,針孔3-2位于聚焦透鏡3-l的光軸線上,信 號檢測系統(tǒng)4 一側(cè)的焦距處,直徑為100 5000微米,使得經(jīng)聚焦透鏡3-1 會聚后的信號被針孔3-2過濾并傳遞至信號檢測系統(tǒng)4中;信號檢測系統(tǒng)4 由光子計數(shù)器型光電倍增管、脈沖放大電路、計數(shù)器電路、單片機數(shù)據(jù)采 集系統(tǒng)組成;光子計數(shù)器型光電倍增管、脈沖放大電路、計數(shù)器電路、單 片機數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)以電子信號相繼傳遞相連。
檢測時沿Z軸調(diào)節(jié)芯片平臺并在X-Y平面調(diào)節(jié)芯片、針孔的位置,使 得光子計數(shù)器型PMT接受到的信號達到最強后固定針孔。
采用此化學發(fā)光檢測儀測定50ng/mL的五通道皮質(zhì)醇重現(xiàn)性譜圖(譜圖 經(jīng)200點濾波)如圖2所示。
采用此化學發(fā)光檢測儀測定不同濃度皮質(zhì)醇的譜圖(譜圖經(jīng)200點濾 波)如圖3所示。
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權(quán)利要求
1、一種高靈敏度的旋轉(zhuǎn)掃描式多通道化學發(fā)光檢測儀,該檢測儀由芯片平臺(1)、光路系統(tǒng)(2)、信號收集系統(tǒng)(3)、信號檢測系統(tǒng)(4)組成,其特征在于信號收集系統(tǒng)(3)一端與光路系統(tǒng)(2)與以光路相聯(lián),另一端與信號檢測系統(tǒng)(4)以電連接方式相連;其中光路系統(tǒng)(2)包括中心旋轉(zhuǎn)平臺(2-1)和光路元件(2-2),光路元件(2-2)置于中心旋轉(zhuǎn)平臺(2-1)上,使得光路沿中心旋轉(zhuǎn)平臺(2-1)的中心旋轉(zhuǎn)軸傳遞至信號收集系統(tǒng)(3)。
2、 按照權(quán)利要求1所述的高靈敏度的旋轉(zhuǎn)掃描式多通道化學發(fā)光檢測 儀,其特征在于所述的光路元件(2-2)由物鏡(2-2-1)和棱鏡組(2-2-2) 構(gòu)成,物鏡和棱鏡組以光路順次相連。
3、 按照權(quán)利要求1所述的高靈敏度的旋轉(zhuǎn)掃描式多通道化學發(fā)光檢測 儀,其特征在于所述的信號收集系統(tǒng)(3)由聚焦透鏡(3-1)和針孔(3-2) 組成,且針孔(3-2)位于聚焦透鏡(3-1)的光軸線上,信號檢測系統(tǒng)(4)
4、 按照權(quán)利要求2所述的高靈敏度的旋轉(zhuǎn)掃描式多通道化學發(fā)光檢測 儀,其特征在于所述的信號收集系統(tǒng)(3)由聚焦透鏡(3-1)和針孔(3-2) 組成,且針孔(3-2)位于聚焦透鏡(3-1)的光軸線上,信號檢測系統(tǒng)(4) 一側(cè)的焦距處。
5、 按照權(quán)利要求1~4之一所述的高靈敏度的旋轉(zhuǎn)掃描式多通道化學發(fā) 光檢測儀,其特征在于所述的信號檢測系統(tǒng)(4)由光子計數(shù)器型光電倍 增管、脈沖放大電路、計數(shù)器電路、單片機數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)組成,光子計數(shù)器型光電倍增管、脈沖放大電路、計數(shù)器電路、單片機數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)以電 子信號相繼傳遞相連。
6、 按照權(quán)利要求1-4之一所述的高靈敏度的旋轉(zhuǎn)掃描式多通道化學發(fā) 光檢測儀,其特征在于中心旋轉(zhuǎn)平臺(2-1)的中心旋轉(zhuǎn)軸與芯片平臺(1)的中心重合。
7、 按照權(quán)利要求5所述的高靈敏度的旋轉(zhuǎn)掃描式多通道化學發(fā)光檢測儀,其特征在于中心旋轉(zhuǎn)平臺(2-1)的中心旋轉(zhuǎn)軸與芯片平臺(1)的中心重合。
8、 按照權(quán)利要求1-4和7之一所述的高靈敏度的旋轉(zhuǎn)掃描式多通道化 學發(fā)光檢測儀,其特征在于所述芯片平臺(1)、光路系統(tǒng)(2)、信號收 集系統(tǒng)(3)、信號檢測系統(tǒng)(4)均處于不透光的機箱中,且機箱內(nèi)部進行 發(fā)黑處理。
9、 按照權(quán)利要求5所述的高靈敏度的旋轉(zhuǎn)掃描式多通道化學發(fā)光檢測 儀,其特征在于所述芯片平臺(1)、光路系統(tǒng)(2)、信號收集系統(tǒng)(3)、 信號檢測系統(tǒng)(4)均處于不透光的機箱中,且機箱內(nèi)部進行發(fā)黑處理。
10、 按照權(quán)利要求6所述的高靈敏度的旋轉(zhuǎn)掃描式多通道化學發(fā)光檢 測儀,其特征在于所述芯片平臺(1)、光路系統(tǒng)(2)、信號收集系統(tǒng)(3〉、 信號檢測系統(tǒng)(4)均處于不透光的機箱中,且機箱內(nèi)部進行發(fā)黑處理。
全文摘要
一種高靈敏度的旋轉(zhuǎn)掃描式多通道化學發(fā)光檢測儀,該檢測儀由芯片平臺(1)、光路系統(tǒng)(2)、信號收集系統(tǒng)(3)、信號檢測系統(tǒng)(4)組成,信號收集系統(tǒng)(3)一端與光路系統(tǒng)(2)與以光路相聯(lián),另一端與信號檢測系統(tǒng)(4)以電連接方式相連;其中光路系統(tǒng)(2)包括中心旋轉(zhuǎn)平臺(2-1)和光路元件(2-2)。與常規(guī)化學發(fā)光檢測器相比,本發(fā)明具有如下獨特優(yōu)點檢測靈敏度高,其采用的光子計數(shù)器檢測靈敏度能達到單光子水平;能進行微流控芯片多通道化學發(fā)光檢測,與微流控芯片通量化的發(fā)展趨勢相適應;整個儀器構(gòu)架簡單,成本低,適合進行多通道化學發(fā)光免疫檢測等。
文檔編號G01N21/76GK101620187SQ20081001213
公開日2010年1月6日 申請日期2008年7月4日 優(yōu)先權(quán)日2008年7月4日
發(fā)明者雷 姜, 林炳承, 秦建華, 瑤 陸 申請人:中國科學院大連化學物理研究所
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