專利名稱：免疫納米磁分離細菌毒素快速檢測系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種免疫納米磁分離細菌毒素快速檢測系統(tǒng)，屬于食品衛(wèi)生檢測儀器設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
隨著科學技術(shù)的發(fā)展和人民生活水平的不斷提高，食品工業(yè)獲得了迅猛發(fā)展。目前，全球食品貿(mào)易額已達數(shù)千億美元。為了保護消費者的健康和國家利益，食品安全衛(wèi)生受到各國政府的普遍重視，各國政府都嚴格限制食品中的各種有害物質(zhì)和有害成分，以防止各類食物中毒的發(fā)生。而在各類食物中毒中，細菌性食物中毒最多見，占食物中毒總數(shù)的一半左右。對食品中的毒素進行快速檢測，是防止食物中毒的重要手段。 對毒素的檢測，生物方法可靠性強，使用廣泛；化學儀器方法精確、靈敏度高，但標準品的獲得比較困難；而其它諸如細胞毒性試驗以及受體分析法等雖然準確、專一性高，但自身仍有待進一步的改進和完善。目前發(fā)展毒素的檢測、鑒定、防護方法和手段也成為國際上研究的熱點，發(fā)展高效的分離純化技術(shù)就成為一個關(guān)鍵的問題?；诔槾判晕⑶虻姆治黾兓夹g(shù)已經(jīng)應(yīng)用于核酸純化、細胞標記和細胞分離上。目前已有將免疫磁珠技術(shù)用于生物毒素分離純化的報道，如2007年，Becher等利用免疫磁珠和串聯(lián)質(zhì)譜技術(shù)檢測具有活性的蓖麻毒素，檢測限可達到0. lng/ml。但未見用于細菌毒素，特別是免疫磁分離細菌毒素系統(tǒng)的報道?，F(xiàn)在國內(nèi)對于毒素的檢測一般采用酶聯(lián)免疫反應(yīng)試劑盒，或免疫熒光分析儀等，儀器和試劑均有賴進口，不僅價格昂貴，而且有效期短，成本高昂。目前國內(nèi)市場上常見的商品化磁分離設(shè)備，如常見的磁板分離器、磁棒分離器等，大多采用純手工操作方式。這類分離設(shè)備雖然價格低廉、結(jié)構(gòu)簡單，但所有的分離過程都需要手工操作，分離步驟繁瑣，效應(yīng)低下，而且容易造成不必要的實驗誤差。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明發(fā)明目的是提供一種免疫納米磁分離細菌毒素快速檢測系統(tǒng)，采用免疫磁分離技術(shù)，能夠自動高效地對食品、環(huán)境和生物樣品中病原體、細菌和毒素的富集、分離和純化，實現(xiàn)對它們的快速準確的檢測。本發(fā)明的技術(shù)方案是一種免疫納米磁分離細菌毒素快速檢測系統(tǒng)，包括具有磁分離單元的液流單元、細菌毒素檢測單元、氣袋和收集管，其特征在于，所述的磁分離單元包括捕獲管和磁鐵一，所述的捕獲管壁上具有凹陷部，該凹陷部上安裝磁鐵一，所述的液流單元包括樣品池、兩位三通閥一、兩位三通閥二和螺動泵,所述的兩位三通閥一和兩位三通閥二具有三個接口，兩位三通閥一的接口一通過管路與樣品池連通，兩位三通閥一的接口二通過管路與磁分離單元的捕獲管的一端連通，兩位三通閥二的接口二通過管路與磁分離單元的捕獲管的另一端連通，兩位三通閥二的接口一通過管路與蠕動泵的吸入口相連，蠕動泵的排出口通過管路與樣品池連通，所述氣袋的出口通過管路與兩位三通閥二的接口三連通，所述的收集管通過管路與兩位三通閥一的接口三連通，該收集管底部安裝有磁鐵--，
兩位三通閥一和兩位三通閥二具有細菌毒素捕獲和細菌毒素搜集兩個工作狀態(tài)，在細菌毒素捕獲工作狀態(tài)，兩位三通閥一和兩位三通閥二的閥芯分別封閉各自的接口三，兩閥各自的接口一與接口二連通，在細菌毒素搜集狀態(tài)，兩位三通閥一和兩位三通閥二的閥芯分別封閉各自的接口一，兩閥各自的接口二和接口三連通。更優(yōu)選地是，所述的細菌毒素檢測單元包括光電信號采集和處理模塊、微處理器和顯示單元，光電信號采集和處理模塊采集的細菌毒素的待測樣品數(shù)據(jù)經(jīng)過微處理器處理，最后在顯示單元上顯示出該細菌毒素指標。更優(yōu)選地是，所述的光電信號采集和處理模塊包括LED光源調(diào)理模塊、濾光片、透鏡、光電傳感器、I-V轉(zhuǎn)換電路、濾波處理電路、差分放大電路和AD轉(zhuǎn)換器，所述的LED光源調(diào)理模塊恒流芯片保證LED工作電流恒定，實現(xiàn)激發(fā)光源的穩(wěn)定工作，激發(fā)光經(jīng)過濾光片后濾去雜散光，然后通過透鏡進行聚焦，聚焦后的光發(fā)射到細菌毒素的待測樣品，經(jīng)過細菌毒素的待測樣品后的信號傳到光電傳感器，光電傳感器采用小型光電倍增管PMT，光電傳感器的微弱信號進行I-V轉(zhuǎn)換后經(jīng)過濾波、差分放大、AD轉(zhuǎn)換，然后送入微處理器進行處理。更優(yōu)選地是，該快速檢測系統(tǒng)進行磁分離的磁性微珠采用包埋法制備。本發(fā)明的有益效果是本發(fā)明的免疫磁性分離檢測系統(tǒng)實現(xiàn)毒素的快速免疫濃縮純化與檢測，將特異性抗體偶聯(lián)在磁性顆粒表面，與樣品中被檢測致病微生物發(fā)生特異性結(jié)合，載有致病微生物的顆粒在外加磁場的作用下，向磁極方向聚集，棄去檢樣混合液，使致病微生物不但得到分離，而且也得到濃集，然后通過半導體光電檢測器件對經(jīng)過富集，分離和純化后的毒素進行檢測，實現(xiàn)了磁分離設(shè)備的自動化和細菌毒素檢測的自動化。能夠自動高效地對食品、環(huán)境和生物樣品中病原體、細菌和毒素的富集、分離和純化，實現(xiàn)對它們的快速準確的檢測。因此，具有很大的經(jīng)濟效益。


圖I本發(fā)明的檢測系統(tǒng)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)原理2本發(fā)明的檢測系統(tǒng)的細菌毒素捕獲過程示意3本發(fā)明的檢測系統(tǒng)的細菌毒素收集過程示意4本發(fā)明的檢測系統(tǒng)的細菌毒素檢測單元原理示意5本發(fā)明的檢測系統(tǒng)的光電信號采集和處理模塊工作原理圖
具體實施例方式下面結(jié)合附圖1-5對本發(fā)明的技術(shù)方案進行祥細說明。如圖1-3所示，本發(fā)明的一種免疫納米磁分離細菌毒素快速檢測系統(tǒng)，包括具有磁分離單元的液流單元、細菌毒素檢測單元、氣袋7和收集管8。所述的磁分離單元包括捕獲管3和磁鐵一 4，所述的捕獲管3壁上具有凹陷部，該凹陷部上安裝磁鐵一 4。 所述的液流單元包括樣品池I、兩位三通閥一 2、兩位三通閥二 5和螺動泵6,所述的兩位三通閥一 2和兩位三通閥二 5具有三個接口，兩位三通閥一 2的接口一通過管路與樣品池I連通，兩位三通閥一2的接口二通過管路與磁分離單元的捕獲管3的一端連通，兩位三通閥二 5的接口二通過管路與磁分離單元的捕獲管3的另一端連通，兩位三通閥二 5的接口一通過管路與蠕動泵6的吸入口相連，蠕動泵6的排出口通過管路與樣品池I連通。所述氣袋7的出口通過管路與兩位三通閥二 5的接口三連通。所述的收集管8通過管路與兩位三通閥一 2的接口三連通，該收集管8底部安裝有磁鐵二 9。兩位三通閥一 2和兩位三通閥二 5具有細菌毒素捕獲和細菌毒素搜集兩個工作狀態(tài)，在細菌毒素捕獲工作狀態(tài)，兩位三通閥一 2和兩位三通閥二 5的閥芯分別封閉各自的接口三，兩閥各自的接口一與接口二連通，在細菌毒素搜集狀態(tài)，兩位三通閥一 2和兩位三通閥二 5的閥芯分別封閉各自的接口一，兩閥各自的接口二和接口三連通。蠕動泵6抽取細菌毒素的待測樣品進入到設(shè)計好的液流單元，檢樣在設(shè)計好的流路中均勻流動。檢測樣品中的細菌毒素與特異性抗體偶聯(lián)在磁性顆粒表面，經(jīng)過磁分離單元時，向在捕獲管3和附著在捕獲管中的強磁鐵一 4聚集，棄去檢樣混合液后，就將細菌毒素分離出來。然后用單色LED和半導體光電檢測器件對經(jīng)過富集，分離和純化后的細菌毒素進行檢測。蠕動泵6采用蘭格BT100-2J，泵頭采用YZ1515X泵頭。如圖2所示，在細菌毒素捕獲工作狀態(tài)，將含有細菌毒素的樣品放在樣品池I中，將二位三通閥一、二調(diào)節(jié)到圖示位置，開啟蠕動泵6，樣品按照圖中箭頭所指的方向流動，樣品在由樣品池I、蠕動泵6、和捕獲管3組成的循環(huán)流路中流動，樣品中含有的細菌毒素與特異性抗體相結(jié)合，在磁性微珠的作用下，聚集在磁鐵一點附近的捕獲區(qū)。樣品在由樣品池I進入循環(huán)流路前通過過濾裝置10進行過濾。如圖3所示，在細菌毒素搜集狀態(tài)，將二位三通閥一、二調(diào)節(jié)到圖示位置，用手捏氣袋7，可以讓吸附在捕獲管3的細菌毒素流到收集管8中。磁分離單元中磁性微珠采用包埋法制備。主要是將磁性粒子分散于天然或合成生物大分子溶劑中，采用交聯(lián)、霧化、絮凝、沉積、蒸發(fā)等手段，通過范德華力、氫鍵、磁顆粒表面的金屬離子與高分子鏈的螯合作用或共價鍵，使水溶性高分子鏈纏繞在磁性顆粒表面，形成聚合物微珠。樣品中的細菌毒素經(jīng)過上述過程富集和純化，接著采用細菌毒素檢測單元對其進行檢測。將得到純化的細菌毒素的收集管8放在細菌毒素檢測單元的檢測池中，進行細菌毒素的定量檢測。所述的細菌毒素檢測單元包括光電信號采集和處理模塊、微處理器和顯示單元，光電信號采集和處理模塊采集的細菌毒素的待測樣品數(shù)據(jù)經(jīng)過微處理器處理，最后在顯示單元上顯示出該細菌毒素指標。所述的光電信號米集和處理模塊包括LED光源調(diào)理模塊、濾光片、透鏡、光電傳感器、I-V轉(zhuǎn)換電路、濾波處理電路、差分放大電路和AD轉(zhuǎn)換器，所述的LED光源調(diào)理模塊恒流芯片保證LED工作電流恒定，實現(xiàn)激發(fā)光源的穩(wěn)定工作，激發(fā)光經(jīng)過濾光片后濾去雜散光，然后通過透鏡進行聚焦，聚焦后的光發(fā)射到細菌毒素的待測樣品，經(jīng)過細菌毒素的待測樣品后的信號傳到光電傳感器，光電傳感器采用小型光電倍增管PMT，光電傳感器的微弱信號進行I-V轉(zhuǎn)換后經(jīng)過濾波、差分放大、AD轉(zhuǎn)換，然后送入微處理器進行處理。特異性抗體偶聯(lián)在磁性顆粒表面，在蠕動泵6的驅(qū)動下，在管道中流動，載有細菌毒素的顆粒在外加磁場的作用下，向磁極方向聚集，與樣品中被檢測細菌毒素發(fā)生特異性結(jié)合，附有細菌毒素的磁性顆粒聚集在捕獲管3的內(nèi)壁，稍后將標本液體移出，撤去磁場， 收集磁性顆粒?？蓪⒓毦舅貜拇判灶w粒上解離下來，然后在細菌毒素檢測單元中對經(jīng)過富集，分離和純化后的細菌毒素進行檢測。
權(quán)利要求
1.一種免疫納米磁分離細菌毒素快速檢測系統(tǒng)，包括具有磁分離單元的液流單元、細菌毒素檢測單元、氣袋和收集管，其特征在于， 所述的磁分離單元包括捕獲管和磁鐵一，所述的捕獲管壁上具有凹陷部，該凹陷部上安裝磁鐵一， 所述的液流單元包括樣品池、兩位三通閥一、兩位三通閥二和蠕動泵，所述的兩位三通閥一和兩位三通閥二具有三個接口，兩位三通閥一的接口一通過管路與樣品池連通，兩位三通閥一的接口二通過管路與磁分離單元的捕獲管的一端連通，兩位三通閥二的接口二通過管路與磁分離單元的捕獲管的另一端連通，兩位三通閥二的接口一通過管路與蠕動泵的吸入口相連，蠕動泵的排出口通過管路與樣品池連通， 所述氣袋的出口通過管路與兩位三通閥二的接口三連通， 所述的收集管通過管路與兩位三通閥一的接口三連通，該收集管底部安裝有磁鐵二， 兩位三通閥一和兩位三通閥二具有細菌毒素捕獲和細菌毒素搜集兩個工作狀態(tài)，在細菌毒素捕獲工作狀態(tài)，兩位三通閥一和兩位三通閥二的閥芯分別封閉各自的接口三，兩閥各自的接口一與接口二連通，在細菌毒素搜集狀態(tài)，兩位三通閥一和兩位三通閥二的閥芯分別封閉各自的接口一，兩閥各自的接口二和接口三連通。
2.如權(quán)利要求I所述的免疫納米磁分離細菌毒素快速檢測系統(tǒng)，其特征在于，所述的細菌毒素檢測單元包括光電信號采集和處理模塊、微處理器和顯示單元，光電信號采集和處理模塊采集的細菌毒素的待測樣品數(shù)據(jù)經(jīng)過微處理器處理，最后在顯示單元上顯示出該細菌毒素指標。
3.如權(quán)利要求2所述的免疫納米磁分離細菌毒素快速檢測系統(tǒng)，其特征在于，所述的光電信號米集和處理模塊包括LED光源調(diào)理模塊、濾光片、透鏡、光電傳感器、I-V轉(zhuǎn)換電路、濾波處理電路、差分放大電路和AD轉(zhuǎn)換器，所述的LED光源調(diào)理模塊恒流芯片保證LED工作電流恒定，實現(xiàn)激發(fā)光源的穩(wěn)定工作，激發(fā)光經(jīng)過濾光片后濾去雜散光，然后通過透鏡進行聚焦，聚焦后的光發(fā)射到細菌毒素的待測樣品，經(jīng)過細菌毒素的待測樣品后的信號傳到光電傳感器，光電傳感器采用小型光電倍增管PMT，光電傳感器的微弱信號進行I-V轉(zhuǎn)換后經(jīng)過濾波、差分放大、AD轉(zhuǎn)換，然后送入微處理器進行處理。
4.如權(quán)利要求1-3任--項所述的免疫納米磁分離細菌毒素快速檢測系統(tǒng)，其特征在于，該快速檢測系統(tǒng)進行磁分離的磁性微珠采用包埋法制備。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種免疫納米磁分離細菌毒素快速檢測系統(tǒng)，包括具有磁分離單元的液流單元、細菌毒素檢測單元、氣袋和收集管，其特征在于，所述的磁分離單元包括捕獲管和磁鐵一，所述的捕獲管壁上具有凹陷部，該凹陷部上安裝磁鐵一，所述的液流單元包括樣品池、兩位三通閥一、兩位三通閥二和蠕動泵，所述氣袋的出口通過管路與兩位三通閥二的接口三連通，所述的收集管通過管路與兩位三通閥一的接口三連通，該收集管底部安裝有磁鐵二。
文檔編號G01N33/531GK102721806SQ201210240338
公開日2012年10月10日 申請日期2012年7月12日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月12日
發(fā)明者馮漢利, 張冰洋, 徐家文, 曾憲東, 楊海, 武力, 王振華, 趙暉, 陳建軍 申請人:中南民族大學, 湖北出入境檢驗檢疫局檢驗檢疫技術(shù)中心