[發明專利]一種基于免疫磁珠技術的超聲相控陣微流控檢測裝置及其方法有效
| 申請號: | 202010731276.2 | 申請日: | 2020-07-27 |
| 公開(公告)號: | CN112058325B | 公開(公告)日: | 2022-08-23 |
| 發明(設計)人: | 張蓬軍;李琛;邱嘉誠;孫凱;俞曉平 | 申請(專利權)人: | 中國計量大學 |
| 主分類號: | B01L3/00 | 分類號: | B01L3/00;G01N33/569;G01N33/543 |
| 代理公司: | 杭州求是專利事務所有限公司 33200 | 代理人: | 鄭海峰 |
| 地址: | 310018 浙江省*** | 國省代碼: | 浙江;33 |
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| 摘要: | |||
| 搜索關鍵詞: | 一種 基于 免疫 技術 超聲 相控陣 微流控 檢測 裝置 及其 方法 | ||
1.一種基于免疫磁珠技術的超聲相控陣微流控檢測裝置,其特征在于包括:
微流控芯片系統,其用于待檢測生物樣品與特異性免疫磁珠的進樣、富集、捕獲、反應與檢測;
相控陣控制系統,與微流控芯片系統相連,用于提高微流控芯片系統的微通道內待測樣品多元充分的融合反應;
信號檢測系統,與微流控芯片系統相連,用于檢測微流控芯片系統上產生的信號,并進行信號的處理;
主設備系統,其控制整體裝置的運行,驅動相控陣控制系統與信號檢測系統進行超聲相控微空化,信號檢測及信號處理,并能夠進行用戶界面操作、顯示測試結果及內外部數據傳遞與存儲;
所述相控陣控制系統包括超聲相控陣元和相控陣控制器;所述相控陣控制器對超聲相控陣元的幅頻、延時、聚焦參數進行轉換控制從而實現超聲相控陣元對微流場的有序調控;實現對微通道流場的超聲波微空化;利用微流場空化形成空泡潰滅時產生的能量,實現對介觀尺度微通道內的區域流場激勵,使其打破原有層流狀態,促進微通道內介質穩定均勻的混合;
所述超聲相控陣元布置在微流控芯片系統的微流控芯片下方,其由多個直徑為50-100微米的微針以陣列形式排布組成;
基于免疫磁珠技術的超聲相控陣微流控檢測裝置的檢測方法為:
1)用進樣器向微流控芯片中依次注入待測樣液和特異性免疫磁珠;
2)啟動相控陣控制系統,相控陣控制器對超聲相控陣元的幅頻、延時、聚焦參數進行轉換控制實現超聲相控陣元對微流場的調控;通過對超聲相控陣元的控制,實現對微流場內局部區域的流態調控,實現微流場內穩定均勻的介質混合,提高生物檢測效率;
3)磁場發生器產生磁場;通過外加磁場作用,將反應過后的免疫磁珠吸附在微通道底部的有金叉指電極上,信號檢測系統測量金叉指電極在吸附免疫磁珠前后的阻抗信號,得到阻抗差值并傳輸給主設備系統;主設備系統根據預存的阻抗差值與檢測物濃度線性相關的回歸模型,通過阻抗差值得到檢測物濃度,并根據檢測物濃度進行閾值判斷;當檢測物濃度超過閾值時,進行報警;
4)檢測完畢后,磁場發生器關閉從而撤去磁場,免疫磁珠脫離金叉指電極,進行微流控芯片的清洗。
2.根據權利要求1所述的基于免疫磁珠技術的超聲相控陣微流控檢測裝置,特征在于所述的微流控芯片系統包括進樣器和微流控芯片;所述的進樣器用于導入待檢測生物樣品和特異性免疫磁珠到微流控芯片系統的微通道內;所述微流控芯片結構上分為三層,由下至上分別是基底層、通道層和蓋片層;其中,蓋片層上開設有進口和出口,分別用于樣品的注入和廢液的排出;通道層設有儲液池、過濾膜和微通道;儲液池有兩個,分別連接進口和出口,微通道連接兩個儲液池,過濾膜安裝于進口端儲液池與微通道相連處。
3.根據權利要求2所述的基于免疫磁珠技術的超聲相控陣微流控檢測裝置,特征在于所述的基底層包括:
磁場發生器,其位于基底層下方,用于產生磁場吸附捕獲病毒的特異性免疫磁珠固定到金叉指電極上;
金叉指電極,其位于基底上且位于微通道的底部,所述金叉指電極用于吸附與病毒特異性結合的免疫磁珠,檢測阻抗變化;所述金叉指電極還包括一對引伸出去的電極引腳,與信號檢測系統相連。
4.根據權利要求3所述的基于免疫磁珠技術的超聲相控陣微流控檢測裝置,特征在于所述信號檢測系統包括阻抗檢測模塊和信號處理電路;所述阻抗檢測模塊通過引腳與微流控芯片系統內的金叉指電極相連,用于檢測金叉指電極上因特異性免疫磁珠與待檢測病毒結合而產生的阻抗信號;所述信號處理模塊將檢測到的阻抗信號作處理后傳輸到主設備系統。
5.根據權利要求1所述的基于免疫磁珠技術的超聲相控陣微流控檢測裝置,特征在于所述主設備系統包括中央處理器單元、電源模塊、顯示模塊、存儲器模塊和外接端口。
6.根據權利要求5所述的基于免疫磁珠技術的超聲相控陣微流控檢測裝置,特征在于所述存儲器模塊包括檢測驅動模塊及數據存儲空間;所述檢測驅動模塊與阻抗檢測系統連接;檢測驅動模塊驅動信號檢測系統的阻抗檢測模塊輸出一定頻率的激勵電壓,用于檢測金叉指電極上的阻抗信號;金叉指電極上的阻抗信號經信號檢測系統的信號處理電路處理后的生成阻抗數據,傳輸并存于存儲器模塊的數據存儲空間中。
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