專利名稱：一種高靈敏度的旋轉(zhuǎn)掃描式多通道化學(xué)發(fā)光檢測儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種微流控檢測技術(shù)。
背景技術(shù)：
微流控芯片(Microfluidics， Lab-on-a-chip)是一個跨學(xué)科的新領(lǐng)域， 指的是把生化領(lǐng)域中所涉及的樣品制備、反應(yīng)、分離、檢測等基本操作單 元集成或基本集成到一塊幾平方厘米(甚至更小)的芯片上，由微通道形成網(wǎng) 絡(luò)，以可控流體貫穿整個系統(tǒng)，用以取代常規(guī)生物或化學(xué)實驗室的各種功 能的一種技術(shù)。它是微納米技術(shù)的重要組成部分，也是系統(tǒng)生物學(xué)研究的 主要技術(shù)平臺之一。
芯片實驗室技術(shù)所涉及到的微通道的寬度一般介于幾十至幾百微米， 如此小的尺寸不僅保證了微流控芯片實驗室技術(shù)極小的試劑消耗量( 1(T9 升)，還使在小面積芯片上集成高密度流路成為可能。微消耗對結(jié)構(gòu)生物學(xué)、 組合化學(xué)、藥物篩選等諸多學(xué)科意義重大，而高集成化流路則可將整個樣 品處理流程微縮到一塊芯片上，實現(xiàn)理想化的"原始樣品入，結(jié)果報告出"， 這種傻瓜型樣品處理的直接好處是樣品處理時間的大幅縮短，檢測分辨率/ 靈敏度的顯著提高和成本的大幅降低，更為深遠(yuǎn)的意義則在于，它極有可 能使疾病診斷設(shè)備小型化，家庭化，從而大幅提高人類的健康水平，改善 生活質(zhì)量。
微流控芯片的檢測裝置是微流控芯片的結(jié)果輸出單元，其發(fā)展必須與 微流控芯片的集成相適應(yīng)。當(dāng)前微流控芯片已經(jīng)從最初的單通道發(fā)展到規(guī)模集成的多通道芯片，據(jù)文獻(xiàn)報道激光誘導(dǎo)熒光檢測儀能檢測高達(dá)384通 道的微流控芯片。但是激光誘導(dǎo)熒光檢測通常需要復(fù)雜的光路，造成儀器 價格昂貴，體積龐大。現(xiàn)有的其他類型的檢測器尚不能與微流控芯片的高 集成相匹配。
化學(xué)發(fā)光也是微流控中主要的檢測方式之一，其光路簡單，體積小， 靈敏度高，在微流控芯片中目前主要應(yīng)用于重金屬離子的檢測和免疫檢測。 但是化學(xué)發(fā)光檢測存在如下問題，雖然光子檢測技術(shù)發(fā)展很快，已經(jīng)達(dá)到 單光子檢測水平，但是現(xiàn)有的微流控化學(xué)發(fā)光檢測系統(tǒng)大多是基于光電倍 增管(PMT)檢測系統(tǒng)，而沒有采用靈敏度更高的光子計數(shù)器檢測，導(dǎo)致 了微流控芯片化學(xué)發(fā)光檢測的靈敏度與激光誘導(dǎo)熒光相比有很大差距。另 外，多通道檢測也未見報道，雖然CCD能夠進(jìn)行圖像的采集，但是其靈敏 度還需要進(jìn)一步提高，才能滿足微流控芯片多通道化學(xué)發(fā)光檢測的需求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了一種高靈敏度的旋轉(zhuǎn)掃描式化學(xué)發(fā)光檢測儀，其能用于 微流控芯片的多通道道化學(xué)發(fā)光檢測。
本發(fā)明提供一種高靈敏度的旋轉(zhuǎn)掃描式多通道化學(xué)發(fā)光檢測儀，該檢 測儀由芯片平臺l、光路系統(tǒng)2、信號收集系統(tǒng)3、信號檢測系統(tǒng)4組成， 信號收集系統(tǒng)3 —端與光路系統(tǒng)2與以光路相聯(lián)，另一端與信號檢測系統(tǒng)4 以電連接方式相連；其中光路系統(tǒng)2包括中心旋轉(zhuǎn)平臺2-1和光路元件 2-2，光路元件2-2置于中心旋轉(zhuǎn)平臺2-1上，使得光路沿中心旋轉(zhuǎn)平臺的 中心旋轉(zhuǎn)軸傳遞至信號收集系統(tǒng)3。中心旋轉(zhuǎn)平臺2-l旋轉(zhuǎn)一周后檢測到芯 片的全部通道。本發(fā)明提供的高靈敏度的旋轉(zhuǎn)掃描式多通道化學(xué)發(fā)光檢測儀，其光路
元件2-2由物鏡2-2-1和棱鏡組2-2-2構(gòu)成；其信號收集系統(tǒng)3由聚焦透鏡 3-1和針孔3-2組成，且針孔3-2位于針孔3-2位于聚焦透鏡3-1的光軸線 上，信號檢測系統(tǒng)4一側(cè)的焦距處，使得經(jīng)聚焦透鏡3-l會聚后的信號被針 孔3-2過濾并傳遞至信號檢測系統(tǒng)4中。
本發(fā)明提供的高靈敏度的旋轉(zhuǎn)掃描式多通道化學(xué)發(fā)光檢測儀，其信號 檢測系統(tǒng)4由光子計數(shù)器型光電倍增管、脈沖放大電路、計數(shù)器電路、單 片機(jī)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)組成；光子計數(shù)器型光電倍增管、脈沖放大電路、計數(shù) 器電路、單片機(jī)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)以電子信號相繼傳遞相連。
本發(fā)明提供的高靈敏度的旋轉(zhuǎn)掃描式多通道化學(xué)發(fā)光檢測儀，中心旋 轉(zhuǎn)平臺2-l的中心旋轉(zhuǎn)軸與芯片平臺1的中心重^"。
本發(fā)明提供的高靈敏度的旋轉(zhuǎn)掃描式多通道化學(xué)發(fā)光檢測儀，其芯片 平臺l、光路系統(tǒng)2、信號收集系統(tǒng)3、信號檢測系統(tǒng)4均處于不透光的機(jī) 箱中，且機(jī)箱內(nèi)部進(jìn)行發(fā)黑處理。
本發(fā)明提供的高靈敏度的旋轉(zhuǎn)掃描式多通道化學(xué)發(fā)光檢測儀，芯片平 臺1在電控平移臺的帶動下沿Z軸移動，所述的Z軸與芯片平臺1所在平 面垂直。
本發(fā)明提供的高靈敏度的旋轉(zhuǎn)掃描式多通道化學(xué)發(fā)光檢測儀，其中心 旋轉(zhuǎn)平臺2在步進(jìn)電機(jī)6帶動下旋轉(zhuǎn)。
與常規(guī)化學(xué)發(fā)光檢測器相比，本發(fā)明具有如下獨(dú)特優(yōu)點(diǎn)
1、 檢測靈敏度高，其采用的光子計數(shù)器檢測靈敏度能達(dá)到單光子水平。
2、 能進(jìn)行微流控芯片多通道化學(xué)發(fā)光檢測，與微流控芯片通量化的發(fā)展趨勢相適應(yīng)。
3、整個儀器構(gòu)架簡單，成本低，適合進(jìn)行多通道化學(xué)發(fā)光免疫檢測等。


圖1是高靈敏度掃描式多通道化學(xué)發(fā)光檢測儀系統(tǒng)構(gòu)架圖。其中1是芯片 平臺；2是光路系統(tǒng)，其中2-l中心旋轉(zhuǎn)平臺，2-2光路元件，2-2-1物鏡， 2-2-2棱鏡組；3是信號收集系統(tǒng)，包括3-l聚焦透鏡，3-2針 U 4是信號 檢測系統(tǒng)，其中4-l光子計數(shù)器型光電倍增管；5中心旋轉(zhuǎn)平臺的中心軸； 6為步進(jìn)電機(jī)，其中6-1為傳動帶。
圖2是采用化學(xué)發(fā)光檢測儀測定50ng/mL的五通道皮質(zhì)醇重現(xiàn)性譜圖(譜圖 經(jīng)200點(diǎn)濾波)。
圖3是采用化學(xué)發(fā)光檢測儀測定不同濃度皮質(zhì)醇的譜圖(譜圖經(jīng)200點(diǎn)濾 波)。
具體實施例方式
該檢測儀由芯片平臺l、光路系統(tǒng)2、信號收集系統(tǒng)3、信號檢測系統(tǒng)4 組成，芯片平臺l、光路系統(tǒng)2、信號收集系統(tǒng)3、信號檢測系統(tǒng)4均處于 不透光的機(jī)箱中，且機(jī)箱內(nèi)部進(jìn)行發(fā)黑處理。其中芯片平臺1安裝有如 圖1所示18通道芯片，灌入己經(jīng)反應(yīng)的化學(xué)發(fā)光物質(zhì)，整個芯片通道寬度 為200nm，高度為25nm，芯片共用緩沖廢液池；芯片平臺1在電控平移臺 (圖l中未畫出)的帶動下沿Z軸移動，所述的Z軸與芯片平臺所在平面 垂直；光路系統(tǒng)2包括中心旋轉(zhuǎn)平臺2-l和光路元件2-2，中心旋轉(zhuǎn)平臺與 步進(jìn)電機(jī)6相連且在傳動帶6-1帶動下繞其自身中心軸5旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)速2周 /s 10周/s;光路元件2-2包括2個棱鏡和一個物鏡，其中2個棱鏡的下表面與中心旋轉(zhuǎn)平臺2-l的下表面平齊，物鏡2-2-1與棱鏡組光路相連，使得 物鏡接收的信號進(jìn)入第一個棱鏡后，經(jīng)其斜邊折射后進(jìn)入第二個棱鏡，再 經(jīng)第二個棱鏡折射后經(jīng)中心旋轉(zhuǎn)平臺2-1的中心軸射出，物鏡2-2-1放大倍 數(shù)為4 40倍；信號收集系統(tǒng)3由聚焦透鏡和針孔組成，聚焦透鏡的主光軸 與中心旋轉(zhuǎn)平臺的中心軸重合，針孔3-2位于聚焦透鏡3-l的光軸線上，信 號檢測系統(tǒng)4 一側(cè)的焦距處，直徑為100 5000微米，使得經(jīng)聚焦透鏡3-1 會聚后的信號被針孔3-2過濾并傳遞至信號檢測系統(tǒng)4中；信號檢測系統(tǒng)4 由光子計數(shù)器型光電倍增管、脈沖放大電路、計數(shù)器電路、單片機(jī)數(shù)據(jù)采 集系統(tǒng)組成；光子計數(shù)器型光電倍增管、脈沖放大電路、計數(shù)器電路、單 片機(jī)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)以電子信號相繼傳遞相連。
檢測時沿Z軸調(diào)節(jié)芯片平臺并在X-Y平面調(diào)節(jié)芯片、針孔的位置，使 得光子計數(shù)器型PMT接受到的信號達(dá)到最強(qiáng)后固定針孔。
采用此化學(xué)發(fā)光檢測儀測定50ng/mL的五通道皮質(zhì)醇重現(xiàn)性譜圖(譜圖 經(jīng)200點(diǎn)濾波)如圖2所示。
采用此化學(xué)發(fā)光檢測儀測定不同濃度皮質(zhì)醇的譜圖(譜圖經(jīng)200點(diǎn)濾 波)如圖3所示。
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權(quán)利要求
1、一種高靈敏度的旋轉(zhuǎn)掃描式多通道化學(xué)發(fā)光檢測儀，該檢測儀由芯片平臺(1)、光路系統(tǒng)(2)、信號收集系統(tǒng)(3)、信號檢測系統(tǒng)(4)組成，其特征在于信號收集系統(tǒng)(3)一端與光路系統(tǒng)(2)與以光路相聯(lián)，另一端與信號檢測系統(tǒng)(4)以電連接方式相連；其中光路系統(tǒng)(2)包括中心旋轉(zhuǎn)平臺(2-1)和光路元件(2-2)，光路元件(2-2)置于中心旋轉(zhuǎn)平臺(2-1)上，使得光路沿中心旋轉(zhuǎn)平臺(2-1)的中心旋轉(zhuǎn)軸傳遞至信號收集系統(tǒng)(3)。
2、 按照權(quán)利要求1所述的高靈敏度的旋轉(zhuǎn)掃描式多通道化學(xué)發(fā)光檢測 儀，其特征在于所述的光路元件(2-2)由物鏡(2-2-1)和棱鏡組(2-2-2) 構(gòu)成，物鏡和棱鏡組以光路順次相連。
3、 按照權(quán)利要求1所述的高靈敏度的旋轉(zhuǎn)掃描式多通道化學(xué)發(fā)光檢測 儀，其特征在于所述的信號收集系統(tǒng)(3)由聚焦透鏡(3-1)和針孔(3-2) 組成，且針孔(3-2)位于聚焦透鏡(3-1)的光軸線上，信號檢測系統(tǒng)(4)
4、 按照權(quán)利要求2所述的高靈敏度的旋轉(zhuǎn)掃描式多通道化學(xué)發(fā)光檢測 儀，其特征在于所述的信號收集系統(tǒng)(3)由聚焦透鏡(3-1)和針孔(3-2) 組成，且針孔(3-2)位于聚焦透鏡(3-1)的光軸線上，信號檢測系統(tǒng)(4) 一側(cè)的焦距處。
5、 按照權(quán)利要求1~4之一所述的高靈敏度的旋轉(zhuǎn)掃描式多通道化學(xué)發(fā) 光檢測儀，其特征在于所述的信號檢測系統(tǒng)(4)由光子計數(shù)器型光電倍 增管、脈沖放大電路、計數(shù)器電路、單片機(jī)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)組成，光子計數(shù)器型光電倍增管、脈沖放大電路、計數(shù)器電路、單片機(jī)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)以電 子信號相繼傳遞相連。
6、 按照權(quán)利要求1-4之一所述的高靈敏度的旋轉(zhuǎn)掃描式多通道化學(xué)發(fā) 光檢測儀，其特征在于中心旋轉(zhuǎn)平臺(2-1)的中心旋轉(zhuǎn)軸與芯片平臺(1)的中心重合。
7、 按照權(quán)利要求5所述的高靈敏度的旋轉(zhuǎn)掃描式多通道化學(xué)發(fā)光檢測儀，其特征在于中心旋轉(zhuǎn)平臺(2-1)的中心旋轉(zhuǎn)軸與芯片平臺(1)的中心重合。
8、 按照權(quán)利要求1-4和7之一所述的高靈敏度的旋轉(zhuǎn)掃描式多通道化 學(xué)發(fā)光檢測儀，其特征在于所述芯片平臺(1)、光路系統(tǒng)(2)、信號收 集系統(tǒng)(3)、信號檢測系統(tǒng)(4)均處于不透光的機(jī)箱中，且機(jī)箱內(nèi)部進(jìn)行 發(fā)黑處理。
9、 按照權(quán)利要求5所述的高靈敏度的旋轉(zhuǎn)掃描式多通道化學(xué)發(fā)光檢測 儀，其特征在于所述芯片平臺(1)、光路系統(tǒng)(2)、信號收集系統(tǒng)(3)、 信號檢測系統(tǒng)(4)均處于不透光的機(jī)箱中，且機(jī)箱內(nèi)部進(jìn)行發(fā)黑處理。
10、 按照權(quán)利要求6所述的高靈敏度的旋轉(zhuǎn)掃描式多通道化學(xué)發(fā)光檢 測儀，其特征在于所述芯片平臺(1)、光路系統(tǒng)(2)、信號收集系統(tǒng)(3〉、 信號檢測系統(tǒng)(4)均處于不透光的機(jī)箱中，且機(jī)箱內(nèi)部進(jìn)行發(fā)黑處理。
全文摘要
一種高靈敏度的旋轉(zhuǎn)掃描式多通道化學(xué)發(fā)光檢測儀，該檢測儀由芯片平臺(1)、光路系統(tǒng)(2)、信號收集系統(tǒng)(3)、信號檢測系統(tǒng)(4)組成，信號收集系統(tǒng)(3)一端與光路系統(tǒng)(2)與以光路相聯(lián)，另一端與信號檢測系統(tǒng)(4)以電連接方式相連；其中光路系統(tǒng)(2)包括中心旋轉(zhuǎn)平臺(2-1)和光路元件(2-2)。與常規(guī)化學(xué)發(fā)光檢測器相比，本發(fā)明具有如下獨(dú)特優(yōu)點(diǎn)檢測靈敏度高，其采用的光子計數(shù)器檢測靈敏度能達(dá)到單光子水平；能進(jìn)行微流控芯片多通道化學(xué)發(fā)光檢測，與微流控芯片通量化的發(fā)展趨勢相適應(yīng)；整個儀器構(gòu)架簡單，成本低，適合進(jìn)行多通道化學(xué)發(fā)光免疫檢測等。
文檔編號G01N21/76GK101620187SQ20081001213
公開日2010年1月6日 申請日期2008年7月4日 優(yōu)先權(quán)日2008年7月4日
發(fā)明者雷 姜, 林炳承, 秦建華, 瑤 陸 申請人:中國科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所