[发明专利]免疫检测微流控芯片荧光定量自动检测装置

说明书

技术领域

本发明涉及生物检测领域，特别涉及一种免疫检测微流控芯片荧光定量自动检测装置。

背景技术

免疫分析方法是利用抗原抗体的特异性结合反应来检测各类目标（药物、激素、蛋白质、微生物等）的分析方法。基于免疫检测原理的微流控芯片快速检测方法及装置由于具有成本低、方便快捷，及操作简单等特点，在快速诊断或床边诊断领域具有显著的优势，正成为世界各国竞相发展的下一代医学诊断平台。荧光检测方法具有高灵敏度和宽动态范围的特点，能够有效的提高微流控芯片免疫检测的综合性能。

现有的荧光定量检测仪往往只能够读取测试结果，无法自动完成复杂微流控芯片免疫检测过程所包括的多个操作步骤，这在一定程度上限制了其应用范围。另外，微流控芯片检测方法受其容许反应样品量的限制，检测灵敏度有限。

采用单一激发光点来进行一维扫描检测的荧光检测装置，原理上讲，这类似于用激发光点在微流控芯片的某个位置画了一条带抽样性质的检测线，因此，只能够获取该抽样检测线上的荧光信号，而无法获取完整的检测信号强度分布，所以，该方法只能实现定性检测。

为了实现微流控芯片免疫反应的定量检测，如检测样品中的目标蛋白质浓度，或者实现血液中目标细胞的计数，理论上，需要准确提取微流控芯片上反应区域的完整荧光信号强度分布信息（包括信号的幅值及信号的物理边界）。文献报道的二维荧光扫描检测方法，通过对检测区域实施逐点的二维扫描，由此能够得到完整的荧光信号强度分布，但是，点扫描检测方法存在检测系统复杂、操作繁琐、检测时间长，且成本较高等不足。

发明内容

本发明的目的是提供一种结构简单、操作方便、灵敏度高的免疫检测微流控芯片荧光定量自动化检测装置。利用反应自动执行模块中的直线电机来驱动微流控芯片上的储液微泵自动完成复杂的免疫检测反应。同时，利用反应废液移除模块中集成的微型电阻加热器来实现微流控芯片的接触式局部加热，通过蒸发方式来移除反应废液，提高芯片检测的容许样品量，由此改善检测灵敏度。为了实现定量检测信号读取，基于全微分抽样检测原理，通过设计微细线形激发光斑来连续扫描微流控芯片，同时，由高灵敏度的光敏二极管来连续采集微流控芯片的荧光信号，由此，实现了微流控芯片检测反应区域内，高分辨率（相邻采样点的间距达到μm级）荧光信号强度分布的提取，再利用控制器内置的算法推算出待测样品浓度，或细胞个数。通过电路模块中的外界接口电路模块，可以很方便地实现数据的发送、打印输出等功能，方便用户使用。尤其是，可以通过电路模块包含的蓝牙无线通信模块，将检测结果由智能手机实时发送至医疗诊断机构，实现远程诊断或流行病分布区域监测。

具体而言，本发明提供一种免疫检测微流控芯片荧光定量自动检测装置，包括：反应自动执行模块、反应废液移除模块、激发光源、激发光聚焦模块、荧光收集模块、线性运动平台模块、电路模块，电路模块包括：主控制器、副控制器以及外界接口电路模块。

免疫检测反应过程中，通过电路模块的控制，反应自动执行模块中的一个或多个直线电机（微型驱动器整列）驱动微流控芯片的反应储液微泵，将各类反应试剂驱动到相关的反应区域，自动完成检测反应。采用电子行程开关来实现直线电机运动定位。

免疫检测反应过程中，为了通过增加容许的反应样品量，达到提高检测灵敏度的目的，通过电路模块的控制，让反应废液移除模块中集成的微型电阻加热器来实现微流控芯片的接触式局部加热，通过蒸发方式来移除反应废液。微型电阻加热器的工作温度由固定在其表面的微型热电偶温度传感器检测，并反馈给控制器实现ON/OFF模式的闭环控制。

免疫反应完成后，检测结果读取过程中，激发光源产生的原始激发光斑经激发光聚焦模块聚集为线形激发光斑，为了提高检测信号的空间分辨率，准确识别检测信号分布区域的物理边界，提高检测准确性，线形光斑的宽度应足够细（如：50-250μm），同时，为了获取完整的微流控芯片荧光信号分布，线形光斑的长度应与微流控芯片二维规则检测区域的横截面宽度接近。为了提高微流控免疫检测芯片的扫描检测精度，实现准确的定量检测，利用步进电机的细分控制技术，通过皮带传动系统，实现匀速微流控芯片线性运动，使得相邻采样点的物理位置间距达到μm级别来提高了扫描检测的分辨率。微流控芯片上产生的荧光进入荧光收集模块，由其中的透镜汇聚，最终到达高灵敏度的光电转换模块。副控制器连续采集光电转换信号，并将其发送给主控制器，基于扫描检测得到的荧光信号强度分布信息，根据内置的分析算法与数学模型来推算出定量检测结果（样品浓度或细胞个数）。