專利名稱：一種化學(xué)發(fā)光免疫分析系統(tǒng)及其分析方法和應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于醫(yī)療器械與生物檢測技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種化學(xué)發(fā)光免疫分析系統(tǒng)及其分析方法和應(yīng)用。
背景技術(shù)：
化學(xué)發(fā)光免疫分析(chemiluminescence immunoassay, CLIA)將具有高靈敏度的化學(xué)發(fā)光測定技術(shù)與高特異性的免疫反應(yīng)相結(jié)合，用于各種抗原、半抗原、抗體、激素、酶、脂肪酸、維生素和藥物等的檢測分析技術(shù)。CLIA具有靈敏度高、特異性強、試劑價格低廉、試劑穩(wěn)定且有效期(6 18個月)、方法穩(wěn)定快速、檢測范圍寬、操作簡單自動化程度高等優(yōu)點，在藥物、臨床醫(yī)學(xué)、食檢、生命科學(xué)、環(huán)境和材料科學(xué)等領(lǐng)域均得到推廣，尤其是在檢驗醫(yī)學(xué)領(lǐng)域已經(jīng)形成了化學(xué)發(fā)光免疫分析的巨大市場。上世紀(jì)70年代中期Arakawe首先報道CLIA，發(fā)展至今已經(jīng)成為一種成熟的、先進的超微量活性物質(zhì)檢測技術(shù)，其應(yīng)用范圍廣泛，是目前發(fā)展最為成熟和應(yīng)用最為廣泛的免疫分析方法，也是目前最先進的標(biāo)記免疫測定技術(shù)。CLIA靈敏度可以比酶免法、熒光法高幾個數(shù)量級，可以完全替代放射免疫分析和酶聯(lián)免疫分析。化學(xué)發(fā)光免疫分析技術(shù)已被廣大研究人員所認(rèn)可，正逐漸替代傳統(tǒng)的生物檢測技術(shù)。目前檢驗醫(yī)學(xué)中使用的化學(xué)發(fā)光免疫分析儀器絕大多數(shù)是大型設(shè)備，雖然測試通量較高，但價格昂貴且應(yīng)用靈活性有限。相比之下，微型化化學(xué)發(fā)光免疫分析系統(tǒng)具有試劑消耗量低、分析快速和操作簡便的優(yōu)勢，是對現(xiàn)有操作模式和設(shè)備的重大變革。與大型化學(xué)發(fā)光免疫分析儀器相比較，微型化化學(xué)發(fā)光免疫分析系統(tǒng)價格更低廉，應(yīng)用更靈活，因此非常適合于門診、急診和中小型醫(yī)療單位使用。這類儀器的開發(fā)是臨床檢驗工作的迫切需要，可以有效地降低檢測成本，有助于提高醫(yī)療服務(wù)質(zhì)量和更好地滿足廣大人民群眾的就醫(yī)需求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的首要目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點與不足，提供一種化學(xué)發(fā)光免疫分析系統(tǒng)。該化學(xué)發(fā)光免疫分析系統(tǒng)利用毛細管液滴技術(shù)，以毛細管作為反應(yīng)器，試劑運輸和反應(yīng)均在油包水型液滴中進行，保持了反應(yīng)條件的穩(wěn)定，有效避免了樣品之間的交叉污染和因表面吸附造成的反應(yīng)抑制。本發(fā)明的另一目的在于提供運用上述化學(xué)發(fā)光免疫分析系統(tǒng)進行的分析方法。本發(fā)明的再一目的在于提供所述化學(xué)發(fā)光免疫分析系統(tǒng)的應(yīng)用。本發(fā)明的目的通過下述技術(shù)方案實現(xiàn)一種化學(xué)發(fā)光免疫分析系統(tǒng)，包括三維運動進樣平臺、溫度控制模塊、磁場控制模塊、流體控制單元和光學(xué)檢測模塊；三維運動進樣平臺、溫度控制模塊、磁場控制模塊和光學(xué)檢測模塊依次連接，流體控制單元與溫度控制模塊連接；所述的三維運動進樣平臺由樣品/試劑承載托盤、位移臺、絲杠和驅(qū)動電機組成；樣品/試劑承載托盤設(shè)置于位移臺的頂部，位移臺設(shè)置于絲杠上，驅(qū)動電機設(shè)置于絲杠的頂端；位移臺在驅(qū)動電機驅(qū)使下可以沿絲杠做三維移動，位移臺及樣品/試劑承載托盤在驅(qū)動電機作用下可以進行三維運動，將試劑或樣品運送至溫度控制模塊；所述的溫度控制模塊設(shè)置有溫度傳感器、溫度控制器、繼電器、從上至下依次連接的蓋板、含有平行毛細管嵌合溝槽的加熱鋁板和加熱片；溫度傳感器設(shè)置于加熱鋁板中，溫度傳感器通過導(dǎo)線與溫度控制器連接，繼電器分別與溫度傳感器、溫度控制器連接；溫度控制單元設(shè)置于樣品/試劑承載托盤的左側(cè)；溫度控制器將模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號輸入光學(xué)檢測模塊中，光學(xué)檢測模塊將溫度感應(yīng)信號反饋至溫度控制器，溫度控制器控制繼電器的開關(guān)，當(dāng)溫度低于設(shè)定值時輸出電流至加熱片，而當(dāng)溫度高于設(shè)定值時停止輸出電流；所述的平行毛細管嵌合溝槽內(nèi)設(shè)置有毛細管，所述的毛細管可以拆卸；配合三維運動進樣平臺的移動，毛細管可以吸取三維運動進樣平臺上放置的樣品或試劑；所述的毛細管的材質(zhì)優(yōu)選為塑料、玻璃或石英；所述的毛細管的內(nèi)徑優(yōu)選為100 1000微米，長度優(yōu)選為10 50cm ；所述的溫度傳感器優(yōu)選為PT-100溫度傳感器；所述的加熱鋁板優(yōu)選為含有2 96個平行毛細管嵌合溝槽的加熱鋁板；所述的加熱片優(yōu)選為帕爾貼(Peltier)加熱片；所述的流體控制單元為多通道注射器，多通道注射器與所述的平行毛細管的末端連接；三維運動進樣平臺將樣品或試劑輸送至毛細管進樣口，配合多通道注射器實現(xiàn)樣品或試劑的吸入或排出；所述的流體控制單元優(yōu)選為多通道微量注射器；所述的磁場控制模塊設(shè)置于溫度控制模塊的左側(cè)，包括兩個獨立的、上下疊放的電磁鐵，兩個電磁鐵之間設(shè)置有一狹縫，所述的毛細管設(shè)置于狹縫中；通過控制電流的輸入與切斷，兩個電磁鐵可以提供單向磁場、雙向交替切換磁場和無磁場狀態(tài)；通過設(shè)定電磁鐵電流輸入，可以控制磁珠在毛細管中的定位、單向或雙向運動，從而實現(xiàn)磁珠定位、免疫親和反應(yīng)和磁免疫化學(xué)發(fā)光反應(yīng)；所述的光學(xué)檢測模塊設(shè)置于電磁鐵的左側(cè)，包括光纖、光開關(guān)和光電倍增管，光纖與光開關(guān)連接，光開關(guān)通過單根光纖與光電倍增管連接，光纖與所述的毛細管一一對應(yīng)垂直耦合；光開關(guān)通過高速切換，將毛細管中的化學(xué)發(fā)光信號順序傳遞到光電倍增管，通過連續(xù)信號采集，可以同時監(jiān)測每根毛細管中光學(xué)信號；優(yōu)選的，所述的光學(xué)檢測模塊包括依次連接的毛細管-光纖接口、輸入光纖、光開關(guān)、輸出光纖和光電倍增管；優(yōu)選的，所述的溫度控制模塊、磁場控制模塊和光學(xué)檢測模塊分別固定在承載支架上；位移臺及樣品/試劑承載托盤在驅(qū)動電機作用下可以沿絲杠進行三維運動，將試劑或樣品運送至毛細管進樣口，配合多通道注射器實現(xiàn)樣品或試劑的吸入或排出；通過控制電流的輸入與切斷，兩個電磁鐵可以提供單向磁場、雙向交替切換磁場和無磁場狀態(tài)，通過設(shè)定電磁鐵電流的輸入，可以控制磁珠在毛細管中的定位、單向或雙向運動，從而實現(xiàn)磁珠定位、免疫親和反應(yīng)和磁免疫化學(xué)發(fā)光反應(yīng)；光開關(guān)通過高速切換，將毛細管中的化學(xué)發(fā)光信號順序傳遞到光電倍增管，通過連續(xù)信號采集，可以同時監(jiān)測每根毛細管中光學(xué)信號;運用上述化學(xué)發(fā)光免疫分析系統(tǒng)進行的分析方法，包括以下步驟(I)往毛細管中依次引入5 ii L礦物油、2 ii L磁珠懸液以及5 U L待檢樣品，液段以0. I 5cm/s遷移至溫控區(qū)后，磁珠懸液與待檢樣品進行免疫反應(yīng)，免疫反應(yīng)的條件為20 40°C 反應(yīng) I IOmin ；(2)步驟(I)中的液段完成免疫反應(yīng)后，以0. I 5cm/s運行至磁場區(qū)，啟動毛細管上方的電磁鐵，磁場強度優(yōu)選為150mT,使磁珠固定在毛細管壁上；(3)啟動微量注射器，排出毛細管中的溶液后，往毛細管中引入IOii L洗滌液，20 40°C洗滌磁珠，排出洗滌液，重復(fù)洗滌2次；同時，啟動磁場控制模塊，磁場強度優(yōu)選為150mT,以I IOOHz頻率震蕩；(4)往毛細管中引入標(biāo)記有辣根過氧化物酶或堿性磷酸酶的檢測抗體，20 40°C孵育I lOmin，在磁珠上形成抗體-抗原-抗體或抗原-抗體-抗體復(fù)合物；同時，啟動磁場控制模塊，磁場強度優(yōu)選為150mT，以I IOOHz頻率震蕩；(5)啟動微量注射器，排出毛細管中的溶液后，往毛細管中引入IOii L洗滌液，20 40°C洗滌磁珠，排出洗滌液，重復(fù)洗滌2次；同時，啟動磁場控制模塊，磁場強度優(yōu)選為150mT,以I IOOHz頻率震蕩；(6)往毛細管中引入5 U L含有化學(xué)發(fā)光底物的反應(yīng)液，該反應(yīng)液與磁珠接觸后，在辣根過氧化物酶或堿性磷酸酶的催化下發(fā)生化學(xué)發(fā)光反應(yīng)，反應(yīng)條件為25 40°C反應(yīng)0. 5 20min ;同時，啟動磁場控制模塊，磁場強度優(yōu)選為150mT，以I IOOHz頻率震蕩；(7)步驟(6)中的液段完成化學(xué)發(fā)光反應(yīng)后，以0. I 5cm/s遷移至檢測區(qū)；化學(xué)發(fā)光信號被光纖采集并傳輸至光電倍增管進行檢測；步驟(I)中所述的磁珠表面固定有捕獲抗體或者捕獲抗原；所述的磁珠懸液采用以下方法進行配制將磁珠顆粒分散于磷酸緩沖液中，每毫升磷酸緩沖液含有0. I 0. 5g磁珠顆粒，攪拌均勻，得到磁珠懸液；優(yōu)選的，每毫升磷酸緩沖液含有0. 25g磁珠顆粒；所述的磷酸緩沖液優(yōu)選為pH7. 2,0. lmol/L Na2HPO4水溶液；所述的溫控區(qū)是指毛細管位于溫度控制模塊中的區(qū)域；步驟(2)中所述的磁場區(qū)是指毛細管位于磁場控制模塊中的區(qū)域；步驟(3)和(5)中所述的洗滌液優(yōu)選為pH7. 2,0. lmol/L Na2HPO4水溶液；步驟(6)中所述的化學(xué)發(fā)光底物為魯米諾/增強劑或3-(2-螺旋金剛烷)-4-甲氧基-4-(3-憐氧酸)-苯基-1，2- 二氧環(huán)乙燒；所述的反應(yīng)液為體積比I: I的魯米諾-雙氧水混合液或體積比I: I的3- (2-螺旋金剛燒)-4_甲氧基-4-(3-憐氧酸)-苯基-1，2- 二氧環(huán)乙燒-雙氧水混合液。步驟(7)中所述的檢測區(qū)是指毛細管位于光學(xué)檢測模塊中的區(qū)域；所述的基于毛細管液滴技術(shù)的化學(xué)發(fā)光免疫分析系統(tǒng)可應(yīng)用在藥物、臨床醫(yī)學(xué)、食檢、生命科學(xué)、環(huán)境和材料科學(xué)等領(lǐng)域中。本發(fā)明的發(fā)明機理為
基于毛細管液滴技術(shù)的化學(xué)發(fā)光免疫分析系統(tǒng)是一種基于微全分析系統(tǒng)理念的微型化毛細管液滴化學(xué)發(fā)光免疫分析系統(tǒng)。該系統(tǒng)在平行的毛細管中形成油包水型液滴，借助于液滴的運輸以及磁珠的操控而完成抗原抗體免疫分析相關(guān)的一系列操作。具體來說，該分析系統(tǒng)利用毛細管的疏水特性，向毛細管中先后引入油相和水相溶液，液段運行時，在表面張力作用下，油相浸潤管壁，由于水相和油相存在相對運動，運行中水相的位置相對前移，形成完整的油包水型液滴；油包水型液滴的形成有效避免了蒸發(fā)以及由表面吸附帶來的交叉污染問題。通過向毛細管中依次引入含有不同試樣的液滴并以外部磁場輔助控制，在毛細管中完成進樣、抗原抗體結(jié)合、洗脫、發(fā)光反應(yīng)以及光學(xué)信號檢測等一系列過程。加熱片固定于加熱鋁板下方，加熱鋁板中鑲嵌有溫度傳感器，用以反饋加熱板溫度。溫度傳感器與溫度控制器連接，溫度控制器將模擬信號轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號傳輸至計算機；計算機控制軟件利用 PID 算法(proportional/integral/derivative algorithm)根據(jù)溫度感應(yīng)反饋信號至溫度控制器，由溫度控制器控制繼電器，從而調(diào)控電流是否輸至加熱片。毛細管中液滴進入溫控區(qū)，可以實現(xiàn)快速溫度變化。化學(xué)發(fā)光信號檢測采用系統(tǒng)集成的微弱發(fā)光檢測器。為實現(xiàn)平行毛細管中液滴化學(xué)發(fā)光信號的動態(tài)監(jiān)測，本發(fā)明采用一種基于光纖-光開關(guān)的檢測方法。每根毛細管設(shè)置有光纖，用于采集化學(xué)發(fā)光信號并傳輸?shù)焦怆姳对龉苓M行檢測。光開關(guān)輸入端與輸入光纖連接，其輸出端與輸出光纖連接，輸出光纖將發(fā)光信號傳輸?shù)焦怆姳对龉堋z測信號時，光開關(guān)對信號采集光纖進行高速切換，使輸入端平行信號采集光纖依次與輸出端光纖連通。免疫化學(xué)發(fā)光分析的原理示意圖如圖2所示第一步，將礦物油、標(biāo)記有識別抗體(或抗原)的磁珠懸液以及樣品依次引入毛細管，運動中形成油包水型液滴，識別抗體(或抗原)與待檢測抗原(或抗體)結(jié)合；第二步，當(dāng)液段運行至磁場區(qū)時，磁珠被捕獲，繼而排除廢液；第三步，將將礦物油和含有檢測抗體的液段依次引入毛細管，運動中形成油包水型液滴，液滴運行至磁場區(qū)時檢測抗體與待檢測抗原(或抗體)結(jié)合。完成結(jié)合反應(yīng)后排除廢液；第四步，將將礦物油和含有洗滌液的液段依次引入毛細管，運動中形成油包水型液滴，液滴運行至磁場區(qū)時將未結(jié)合檢測抗體洗脫然后排出毛細管；第五步，將將礦物油和含有酶發(fā)光底物的液段依次引入毛細管，運動中形成油包水型液滴，液滴運行至磁場區(qū)時檢測抗體上標(biāo)記的酶催化酶發(fā)光底物發(fā)光，發(fā)光反應(yīng)結(jié)束后液段繼續(xù)移動至檢測器區(qū)，液滴中發(fā)光信號被檢測器采集。本發(fā)明相對于現(xiàn)有技術(shù)具有如下的優(yōu)點及效果(I)本發(fā)明提供的免疫化學(xué)發(fā)光分析系統(tǒng)具有體積小、分析速度快、測試通量高和操作自動化的優(yōu)點，其應(yīng)用靈活，適合于單個樣本和批量樣品的分析，尤其適合于現(xiàn)場快速檢測的分析。該系統(tǒng)是針對實際需求而設(shè)計和開發(fā)的，具有功能集成和操作簡便快捷的優(yōu)勢，顯著降低了該類設(shè)備的購買和運行成本，有助于提高醫(yī)療服務(wù)質(zhì)量，可以更好地滿足廣大人民群眾的就醫(yī)需求。(2)本發(fā)明提供的基于毛細管液滴技術(shù)的化學(xué)發(fā)光免疫分析方法，試劑運輸和反應(yīng)均在油包水型液滴中進行，保持了反應(yīng)條件的穩(wěn)定，有效避免了樣品之間的交叉污染和因表面吸附造成的反應(yīng)抑制。(3)本發(fā)明提供的分析方法以標(biāo)準(zhǔn)毛細管作為反應(yīng)器，不僅試劑消耗小，而且成本低廉，有效降低了儀器生產(chǎn)和運行的成本，具有很好的社會和經(jīng)濟效益。


圖I是實施例I的化學(xué)發(fā)光免疫分析系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。其中1a驅(qū)動電機、Ib位移臺(水平部分)、2樣品/試劑承載托盤、3承載支架、4平行毛細管、5加熱片、6含有毛細管嵌合溝槽的加熱鋁板、7蓋板、8溫度傳感器、9雙向電磁鐵、10多通道微量注射器、11毛細管-光纖接口、12輸入光纖、13光開關(guān)、14輸出光纖、15光電倍增管、16溫度控制器、17繼電器。圖2是免疫化學(xué)發(fā)光分析的原理示意圖。圖3是化學(xué)發(fā)光免疫分析系統(tǒng)的光學(xué)檢測模塊詳細結(jié)構(gòu)示意圖，其中4毛細管、12輸入光纖、13光開關(guān)、14輸出光纖、18光開關(guān)開口、19發(fā)射光濾光片、20凸透鏡、21針孔、15光電倍增管。圖4是化學(xué)發(fā)光免疫分析系統(tǒng)的溫度控制原理示意圖，其中4毛細管、5加熱片、6含有毛細管嵌合溝槽的加熱鋁板、7蓋板、8PT-100溫度傳感器、16溫控器、17繼電器、22計算機。圖5是實施例2的血清樣品TNF Beta在12通道聚四氟乙烯毛細管中的化學(xué)發(fā)光檢測信號。圖6是實施例3的血清樣品丙型肝炎病毒抗原在2通道玻璃毛細管中的化學(xué)發(fā)光檢測信號。圖7是實施例4的血清樣品TNF Beta在96通道石英毛細管中的化學(xué)發(fā)光檢測信號。
具體實施例方式下面結(jié)合實施例及附圖對本發(fā)明作進一步詳細的描述，但本發(fā)明的實施方式不限于此。實施例I如圖I所示，一種化學(xué)發(fā)光免疫分析系統(tǒng)，包括三維運動進樣平臺、溫度控制模塊、磁場控制模塊、流體控制單元和光學(xué)檢測模塊；三維運動進樣平臺、溫度控制模塊、磁場控制模塊和光學(xué)檢測模塊依次連接，流體控制單元與溫度控制模塊連接；所述的三維運動進樣平臺由樣品/試劑承載托盤2、位移臺lb、絲杠和驅(qū)動電機Ia組成；樣品/試劑承載托盤2設(shè)置于位移臺Ib的頂部，位移臺Ib在驅(qū)動電機Ia控制下運動；所述的溫度控制模塊設(shè)置有PT-100溫度傳感器8、溫度控制器16、繼電器17、從上至下依次連接的蓋板7、含有96個平行毛細管嵌合溝槽的加熱鋁板6和帕爾貼(Peltier)加熱片5 ；PT-100溫度傳感器8設(shè)置于加熱鋁板6中，PT-100溫度傳感器8通過導(dǎo)線與溫度控制器16連接，繼電器17分別與PT-100溫度傳感器8、溫度控制器16連接；溫度控制模塊設(shè)置于樣品/試劑承載托盤2的左側(cè)；毛細管嵌合溝槽內(nèi)設(shè)置有平行毛細管4 ;毛細管的材質(zhì)為塑料、玻璃或石英；毛細管的內(nèi)徑為100 1000微米，長度為10 50cm ；
平行毛細管4可以拆卸；所述的磁場控制模塊設(shè)置于溫度控制模塊的左側(cè)，包括兩個獨立的、上下疊放的電磁鐵9，兩個電磁鐵之間設(shè)置有一狹縫，平行毛細管4設(shè)置于狹縫中；所述的流體控制單元為96通道微量注射器10，96通道微量注射器10與毛細管4的末端連接；所述的光學(xué)檢測模塊設(shè)置于電磁鐵9的左側(cè),包括依次連接的輸入光纖12、光開關(guān)13、輸出光纖14、發(fā)射光濾光片16、凸透鏡17、針孔18和光電倍增管15,輸入光纖12通過開口 14與輸出光纖15連接；輸入光纖12毛細管4 一一對應(yīng)垂直耦合；所述的溫度控制模塊、磁場控制模塊和光學(xué)檢測模塊分別固定在承載支架3上；位移臺及樣品/試劑承載托盤在驅(qū)動電機作用下可以沿絲杠進行三維運動，將試劑或樣品運送至毛細管進樣口，配合多通道注射器實現(xiàn)樣品或試劑的吸入或排出；通過控制電流的輸入與切斷，兩個電磁鐵可以提供單向磁場、雙向交替切換磁場和無磁場狀態(tài)，通過設(shè)定電磁鐵電流的輸入，可以控制磁珠在毛細管中的定位、單向或雙向運動，從而實現(xiàn)磁珠定位、免疫親和反應(yīng)和磁免疫化學(xué)發(fā)光反應(yīng)；光開關(guān)通過高速切換，將毛細管中的化學(xué)發(fā)光信號順序傳遞到光電倍增管，通過連續(xù)信號采集，可以同時監(jiān)測每根毛細管中光學(xué)信號。實施例2運用實施例I的化學(xué)發(fā)光免疫分析系統(tǒng)進行的分析方法，包括以下步驟(I)依次向12根平行聚四氟乙烯毛細管中引入5 UL礦物油、2 UL磁珠懸液以及5 U L待檢血清樣品；所用毛細管長度10cm，內(nèi)徑1000微米；所用磁珠表面固定有抗腫瘤壞死因子Beta抗體(anti-TNF Beta,鼠抗人)，磁珠顆粒分散在磷酸緩沖液中，質(zhì)量體積百分比為0. 25g/mL ;控制液段以lcm/s速度遷移至溫控區(qū)，37°C保持2分鐘；(2)當(dāng)液滴運行至磁場區(qū)，啟動毛細管上方電磁鐵(磁場強度150mT)，將磁珠固定在毛細管壁；(3)控制微量注射器排出廢液；控制微量注射器往毛細管中引入洗滌液(成份為0. lmol/L Na2HPO4,pH7. 2)，10 y L，37°C洗滌磁珠2次；此過程啟動磁場控制模塊，磁場強度為150mT，以IOHz頻率震蕩；(4)往毛細管中引入標(biāo)記有辣根過氧化物酶的檢測抗體(羊抗鼠)，37°C孵育2分鐘，在磁珠上形成抗體-抗原-抗體復(fù)合物；此過程啟動磁場控制模塊，磁場強度為150mT,以IOHz頻率震蕩；(5)再次往毛細管中引入引入洗滌液(成份為0. lmol/L Na2HPO4, pH7. 2), 10 U L,37°C洗滌磁珠2次；此過程啟動磁場控制模塊，磁場強度為150mT，以IOHz頻率震蕩；(6)往毛細管中引入含有化學(xué)發(fā)光底物的反應(yīng)液(I: I魯米諾/增強劑-過氧化氫溶液)5 u L，待其與磁珠接觸后，在辣根過氧化物酶的催化下發(fā)生化學(xué)發(fā)光反應(yīng)，反應(yīng)條件為37°C，反應(yīng)時間為2分鐘；此過程啟動磁場控制模塊，磁場強度為150mT，以IOHz頻率震蕩；(7)控制液段以lcm/s速度遷移向檢測區(qū)；化學(xué)發(fā)光信號被毛細管下方的光纖采集并傳輸至光電倍增管進行檢測；檢測結(jié)果如圖5所示，當(dāng)反應(yīng)液段到達檢測區(qū)，可以同時檢測到12根毛細管中的化學(xué)發(fā)光信號。
實施例3運用實施例I的化學(xué)發(fā)光免疫分析系統(tǒng)進行的分析方法，包括以下步驟(I)依次向2根平行玻璃毛細管中引入5 ii L礦物油、2 ii L磁珠懸液以及5 U L待檢血清樣品；所用毛細管長度50cm，內(nèi)徑500微米；所用磁珠表面固定有丙型肝炎病毒抗原，磁珠顆粒分散在磷酸緩沖液中，質(zhì)量體積百分比為0. lg/mL ;控制液段以lcm/s速度遷移至溫控區(qū)，20°C下保持10分鐘；(2)當(dāng)液滴運行至磁場區(qū)，啟動毛細管上方電磁鐵(磁場強度150mT)，將磁珠固定在毛細管壁；(3)控制微量注射器排出廢液；控制微量注射器往毛細管中引入洗滌液(成份為0. lmol/L Na2HPO4,pH7. 2)，10 y L，37°C洗滌磁珠2次；此過程啟動磁場控制模塊，磁場強度為150mT，以IHz頻率震蕩；(4)往毛細管中引入標(biāo)記有堿性磷酸酶的檢測抗體(羊抗人)，37°C孵育2分鐘，在磁珠上形成抗原-抗體-抗體復(fù)合物；此過程啟動磁場控制模塊，磁場強度為150mT，以IOOHz頻率震蕩；(5)再次往毛細管中引入洗滌液(成份為0. lmol/L Na2HP04、pH7. 2)，10 ii L，37°C洗滌磁珠2次；此過程啟動磁場控制模塊，磁場強度為150mT，以IHz頻率震蕩；(6)往毛細管中引入含有化學(xué)發(fā)光底物的反應(yīng)液(3-(2-螺旋金剛烷)-4_甲氧基-4-(3-磷氧酰)-苯基-1，2- 二氧環(huán)乙烷，AMPPD) 5 u L，待其與磁珠接觸后，在堿性磷酸酶的催化下發(fā)生化學(xué)發(fā)光反應(yīng)，反應(yīng)條件為25°C，反應(yīng)時間為20分鐘；此過程啟動磁場控制模塊，磁場強度為150mT，以IOOHz頻率震蕩；(7)控制液段以0. lcm/s速度遷移向檢測區(qū)；化學(xué)發(fā)光信號被毛細管下方的光纖采集并傳輸至光電倍增管進行檢測；檢測結(jié)果如圖6所示，當(dāng)反應(yīng)液段到達檢測區(qū)，可以同時檢測到2根毛細管中的化學(xué)發(fā)光信號。實施例4運用實施例I的化學(xué)發(fā)光免疫分析系統(tǒng)進行的分析方法，包括以下步驟(I)依次向96根平行石英毛細管中引入5 U L礦物油、2 y L磁珠懸液以及5 y L待檢血清樣品；所用毛細管長度25cm，內(nèi)徑100微米；所用磁珠表面固定有anti-TNF Beta抗體，鼠抗人，磁珠顆粒分散在磷酸緩沖液中，質(zhì)量體積百分比為0. 5g/mL ;控制液段以lcm/s速度遷移至溫控區(qū)，40°C保持I分鐘；(2)當(dāng)液滴運行至磁場區(qū)，啟動毛細管上方電磁鐵(磁場強度150mT)，將磁珠固定在毛細管壁；(3)控制微量注射器排出廢液；控制微量注射器往毛細管中引入洗滌液(成份為0. lmol/L Na2HPO4,pH7. 2)，10 y L，37°C洗滌磁珠2次；此過程啟動磁場控制模塊，磁場強度為150mT，以IHz頻率震蕩；(4)往毛細管中引入標(biāo)記有辣根過氧化物酶的檢測抗體(抗人TNF Beta，羊抗鼠)，37°C孵育2分鐘，在磁珠上形成抗體-抗原-抗體復(fù)合物；此過程啟動磁場控制模塊，磁場強度為150mT，以IHz頻率震蕩；(5)再次往毛細管中引入洗滌液(成份為0. lmol/L Na2HP04、pH7. 2)，10 ii L，37°C洗滌磁珠2次；此過程啟動磁場控制模塊，磁場強度為150mT，以IHz頻率震蕩；(6)往毛細管中引入含有化學(xué)發(fā)光底物的反應(yīng)液(I: I魯米諾/增強劑-過氧化氫溶液)5 u L，待其與磁珠接觸后，在辣根過氧化物酶的催化下發(fā)生化學(xué)發(fā)光反應(yīng)，反應(yīng)條件為40°C，反應(yīng)時間為30秒；此過程啟動磁場控制模塊，磁場強度為150mT，以IHz頻率震蕩；(7)控制液段以5cm/s速度遷移向檢測區(qū)；化學(xué)發(fā)光信號被毛細管下方的光纖采集并傳輸至光電倍增管進行檢測；檢測結(jié)果如圖7所示，當(dāng)反應(yīng)液段到達檢測區(qū)，可以同時檢測到96根毛細管中的
化學(xué)發(fā)光信號。上述實施例為本發(fā)明較佳的實施方式，但本發(fā)明的實施方式并不受上述實施例的限制，其他的任何未背離本發(fā)明的精神實質(zhì)與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡化，均應(yīng)為等效的置換方式，都包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種化學(xué)發(fā)光免疫分析系統(tǒng)，其特征在于包括三維運動進樣平臺、溫度控制模塊、磁場控制模塊、流體控制單元和光學(xué)檢測模塊；三維運動進樣平臺、溫度控制模塊、磁場控制模塊和光學(xué)檢測模塊依次連接，流體控制單元與溫度控制模塊連接； 所述的三維運動進樣平臺由樣品/試劑承載托盤、位移臺、絲杠和驅(qū)動電機組成；樣品/試劑承載托盤設(shè)置于位移臺的頂部，位移臺設(shè)置于絲杠上，驅(qū)動電機設(shè)置于絲杠的頂端； 所述的溫度控制模塊設(shè)置有溫度傳感器、溫度控制器、繼電器、從上至下依次連接的蓋板、含有平行毛細管嵌合溝槽的加熱鋁板和加熱片；溫度傳感器設(shè)置于加熱鋁板中，溫度傳感器通過導(dǎo)線與溫度控制器連接，繼電器分別與溫度傳感器、溫度控制器連接；溫度控制單元設(shè)置于樣品/試劑承載托盤的左側(cè)；所述的平行毛細管嵌合溝槽內(nèi)設(shè)置有毛細管； 所述的流體控制單元為多通道注射器，多通道注射器與所述的毛細管的末端連接； 所述的磁場控制模塊設(shè)置于溫度控制模塊的左側(cè)，包括兩個獨立的、上下疊放的電磁鐵，兩個電磁鐵之間設(shè)置有一狹縫，所述的毛細管設(shè)置于狹縫中； 所述的光學(xué)檢測模塊設(shè)置于電磁鐵的左側(cè)，包括光纖、光開關(guān)和光電倍增管，光纖與光開關(guān)連接，光開關(guān)通過單根光纖與光電倍增管連接，光纖與所述的毛細管一一對應(yīng)垂直耦合
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的化學(xué)發(fā)光免疫分析系統(tǒng)，其特征在于所述的毛細管的材質(zhì)為塑料、玻璃或石英。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的化學(xué)發(fā)光免疫分析系統(tǒng)，其特征在于所述的毛細管的內(nèi)徑為100 1000微米，長度為10 50cm。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的化學(xué)發(fā)光免疫分析系統(tǒng)，其特征在于所述的加熱鋁板為含有2 96個平行毛細管嵌合溝槽的加熱招板。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的化學(xué)發(fā)光免疫分析系統(tǒng)，其特征在于所述的光學(xué)檢測模塊包括依次連接的毛細管-光纖接口、輸入光纖、光開關(guān)、輸出光纖和光電倍增管。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的化學(xué)發(fā)光免疫分析系統(tǒng)，其特征在于所述的流體控制單元為多通道微量注射器。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的化學(xué)發(fā)光免疫分析系統(tǒng)，其特征在于所述的溫度控制模塊、磁場控制模塊和光學(xué)檢測模塊分別固定在承載支架上。
8.運用權(quán)利要求I 7任一項所述的化學(xué)發(fā)光免疫分析系統(tǒng)進行的分析方法，其特征在于包括以下步驟 (O往毛細管中依次引入5 μ L礦物油、2 μ L磁珠懸液以及5 μ L待檢樣品，液段以O(shè).I 5cm/s遷移至溫控區(qū)后，磁珠懸液與待檢樣品進行免疫反應(yīng)，免疫反應(yīng)的條件為20 40°C 反應(yīng) I IOmin ； (2)步驟(I)中的液段完成免疫反應(yīng)后，以O(shè).I 5cm/s運行至磁場區(qū)，啟動毛細管上方的電磁鐵，磁場強度為150mT,使磁珠固定在毛細管壁上； (3)啟動微量注射器，排出毛細管中的溶液后，往毛細管中引入IOyL洗滌液，20 40°C洗滌磁珠，排出洗滌液，重復(fù)洗滌2次；同時，啟動磁場控制模塊，磁場強度為150mT，以I IOOHz頻率震蕩； (4)往毛細管中引入標(biāo)記有辣根過氧化物酶或堿性磷酸酶的檢測抗體，20 40°C孵育I lOmin，在磁珠上形成抗體-抗原-抗體或抗原-抗體-抗體復(fù)合物；同時，啟動磁場控制模塊，磁場強度為150mT，以I IOOHz頻率震蕩； (5)啟動微量注射器，排出毛細管中的溶液后，往毛細管中引入IOyL洗滌液，20 40°C洗滌磁珠，排出洗滌液，重復(fù)洗滌2次；同時，啟動磁場控制模塊，磁場強度為150mT，以I IOOHz頻率震蕩； (6)往毛細管中引入5μ L含有化學(xué)發(fā)光底物的反應(yīng)液，該反應(yīng)液與磁珠接觸后，在辣根過氧化物酶或堿性磷酸酶的催化下發(fā)生化學(xué)發(fā)光反應(yīng)，反應(yīng)條件為25 40°C反應(yīng)O. 5 20min ;同時，啟動磁場控制模塊，磁場強度為150mT，以I IOOHz頻率震蕩； (7)步驟(6)中的液段完成化學(xué)發(fā)光反應(yīng)后，以O(shè).I 5cm/s遷移至檢測區(qū)；化學(xué)發(fā)光信號被光纖采集并傳輸至光電倍增管進行檢測。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的化學(xué)發(fā)光免疫分析系統(tǒng)進行的分析方法，其特征在于 步驟(I)中 所述的磁珠表面固定有捕獲抗體或者捕獲抗原； 所述的磁珠懸液采用以下方法進行配制將磁珠顆粒分散于磷酸緩沖液中，每毫升磷酸緩沖液含有O. I O. 5g磁珠顆粒，攪拌均勻，得到磁珠懸液； 步驟(3)和(5)中所述的洗滌液為ρΗ7· 2、0· lmol/L Na2HPO4水溶液； 步驟(6)中 所述的化學(xué)發(fā)光底物為魯米諾/增強劑或3- (2-螺旋金剛烷)-4-甲氧基-4- (3-磷氧酸)_苯基_1，2- 二氧環(huán)乙燒； 所述的反應(yīng)液為體積比I: I的魯米諾-雙氧水混合液或體積比I: I的3-(2-螺旋金剛燒)_4_甲氧基-4-(3-憐氧酸)-苯基-1，2- 二氧環(huán)乙燒-雙氧水混合液。
10.權(quán)利要求I 7任一項所述的化學(xué)發(fā)光免疫分析系統(tǒng)的應(yīng)用，其特征在于所述的化學(xué)發(fā)光免疫分析系統(tǒng)在藥物、臨床醫(yī)學(xué)、食檢、生命科學(xué)、環(huán)境或材料科學(xué)領(lǐng)域中進行應(yīng)用。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種化學(xué)發(fā)光免疫分析系統(tǒng)及其分析方法和應(yīng)用。該化學(xué)發(fā)光免疫分析系統(tǒng)包括流體控制單元、依次連接的三維運動進樣平臺、溫度控制單元、磁場控制模塊和光學(xué)檢測模塊，流體控制單元與溫度控制單元連接。該化學(xué)發(fā)光免疫分析系統(tǒng)利用毛細管液滴技術(shù)，以毛細管作為反應(yīng)器，試劑運輸和反應(yīng)均在油包水型液滴中進行，保持了反應(yīng)條件的穩(wěn)定，有效避免了樣品之間的交叉污染和因表面吸附造成的反應(yīng)抑制。該系統(tǒng)具有體積小、分析速度快、測試通量高和操作自動化的優(yōu)點，其應(yīng)用靈活，適合于單個樣本、批量樣品及現(xiàn)場快速檢測的分析，可以更好地滿足廣大人民群眾的就醫(yī)需求，同時顯著降低了設(shè)備的購買和運行成本，具有很好的社會和經(jīng)濟效益。
文檔編號G01N33/538GK102980996SQ20121059326
公開日2013年3月20日 申請日期2012年12月31日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月31日
發(fā)明者劉大漁 申請人:廣州市第一人民醫(yī)院