[发明专利]微流控生物芯片扫描信号检测装置

说明书

本公开一种微流控生物芯片扫描信号检测装置，包括：原始扫描信号的获取与滤波模块获取微流控生物芯片待测区及流道上的被诱导荧光信号的扫描信号；扫描信号的小波变换模块获取T、C区扫描信号长度；扫描信号的等时间长度确定模块获取T区和C区的有效信号长度；信号提取模块提取T区和C区有效扫描信号；信号均匀化重建模块对T、C区有效扫描信号的均匀化重建；被检物的浓度计算模块，依据T、C区重建后的扫描信号的面积，获取被检物的浓度。上述装置应用于微流控生物芯片扫描式检测过程中，能够解决对被诱导荧光在T区与C区内被提取信号长度不一致、区域内被测信号分布不均匀等的问题。

技术领域

本公开涉及微流控生物芯片的免疫检测技术领域，尤其涉及一种微流控生物芯片扫描信号检测装置。

背景技术

现场即时检测(Point of Care Testing,POCT)是现场采样病人血液样本后、由其他未受专业临床检验训练的人员进行生物检测，快速得到结果的一种检测方式，它对切实强化基层首诊职能，提高基层医院的诊疗水平，解决中国医改困境具有重要的促进意义。POCT检测仪器具有操作简单快捷、结果即时化等突出优点，是近年来体外诊断行业发展较快的细分行业之一。

微流控技术是实现POCT的重要方式之一，它利用尺度在数十至数百微米的微通道结构，处理和操纵微流体。微流控生物芯片是实现微流控技术的主要平台，其容纳流体的有效结构(通道、反应室和其它某些功能部件)至少在微米级尺度。将采样、稀释、加试剂、反应、分离、检测等集成在微芯片上，能有效减少待测样品消耗，并能快速、高效完成生物检测的一系列过程，是集医学检测、生命科学和微机电加工于一体的热点技术领域。典型的微流控生物芯片由加样窗，液体调节器，检测区(T区)，质控区(C区)以及废液仓等部分组成，如图1所示。

微流控生物芯片检测系统根据检测器原理的不同，可分为电化学检测器、质谱检测器及光学检测器等。电化学检测具有灵敏度高、选择性好、装置简单等优点，缺点是要求被测样品有电化学活性且重现性较差。质谱检测能够提供试样组分中生物大分子的基本结构和定量信息，但是质谱检测仪器体积庞大、价格昂贵。光学检测器中的激光诱导荧光检测灵敏度较高，其检测限可达到10-9～10-12mol/L，在微流控芯片检测中应用较为常见。激光诱导荧光检测系统具有灵敏度高、选择性好、线性范围宽、响应速度快及体积小等优点，已成为微流控生物芯片的主要检测手段之一，符合POCT的发展趋势，同时满足对病毒、细菌及其他待测物的检测需求。

激光诱导荧光检测分为扫描式和非扫描式。非扫描式检测利用CCD分别采集微流控生物芯片检测区和质控区的图像，以检测区与质控区的图像灰度之比表示检测结果，但由于CCD灵敏度的限制，非扫描式荧光检测的灵敏度和精度有所降低。扫描式激光诱导荧光检测利用光电二极管、雪崩二极管和光电倍增管等光电探测器对微流控生物芯片进行扫描测量，扫描过程为“流道-检测区-流道-质控区-流道”，以检测区扫描信号的面积与质控区扫描信号的面积之比表示检测结果，其灵敏度和精度较高，已被广泛应用。

但微流控生物芯片的扫描式检测过程中，对被诱导荧光信号的提取方面，仍存在如下问题：①提取的检测区(T区)与质控区(C区)信号长度不一致；由于T区和C区点样长度不等、或区域内流动特性的差异造成对抗原的捕获能力不同，导致T区和C区有效长度不一致。②检测区和/或质控区内被测信号分布不均匀；在基于夹心法的荧光标记过程中，由于团聚与未偶联接枝，导致与被测物的生化反应与捕获过程不一致，造成信号分布不均匀；其中团聚会造成信号分布密集，未偶联接枝会造成信号分布稀疏，这样芯片上会出现信号的无效区域，在T区和/或C区内带有团聚和/或稀释区域的荧光信号图像，如图2(a)所示；检测区或质控区内均匀分布的荧光信号图像，如图2(b)所示，能够利用有效信号区域去均匀补偿无效信号区域，对提高测量精度起着至关重要的作用。因此，对被诱导荧光扫描信号的提取与重建，仍是微流控生物芯片检测技术中亟待解决的重要问题之一，也是将免疫荧光标记分析法与微流控生物芯片技术无缝结合的有效途径之一，对POCT的发展与促进具有重要意义。

发明内容