量子点编码微球的解码装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及编码微球的解码装置，其包括光施加部，前向散射光测量部以及一个或更多个荧光检测部，所述荧光检测部包括荧光收集器件，分光系统和一个或更多个波长事件判断通道，从而提供了一种低成本，灵活度高的解码装置。本发明专利技术还涉及含解码装置的检测仪及其使用方法。

Decoding device and method of quantum dot coded microspheres

The invention relates to a decoding device for a coding microsphere, which comprises a light applying part, a forward scattering light measuring part and one or more fluorescence detecting parts. The fluorescence detecting part comprises a fluorescence collecting device, a light dividing system and one or more wavelength event judging channels, thereby providing a decoding device with low cost and high flexibility. The invention also relates to a detector including a decoding device and a use method thereof.

【技术实现步骤摘要】
量子点编码微球的解码装置及方法
本专利技术涉及液态生物芯片领域，尤其涉及编码微球的解码装置及方法。
技术介绍
液态生物芯片技术是一种集流式技术、编码微球技术、生物分子免疫技术以及算法识别技术于一体的系统，其能够实现高通量、多项指标检测，并因检测通量高、样本用量少、灵敏度高等优点在制药开发、临床诊断和生物研究等方面显示出广阔的应用前景。液态生物芯片的原理为：预先制备编码微球，每种编码代表一种微球的特定识别信息；同时，这些微球还提供了与探针反应的结合位点，在检测前将不同的探针固定至不同的编码微球上，形成编码信号与探针的一一对应关系；待测物中带有标记的靶物质通过与微球上的探针特异性结合使微球上出现靶物质信号；检测过程中收集微球的编码信号进行解码并对靶信号进行分析，从而实现对多个待测物的高通量检测。而如何对大量微球进行编码和解码是实现上述过程的关键技术。对于微球的编码和解码，美国Luminex公司开发的Luminex100提供了这样的解决方式：通过红橙两种不同的有机染料(每种荧光染料有10种不同的浓度)按照不同的比例混合将5.6μm的聚苯乙烯微球编码成100种不同信号的微球，分别偶联上100种不同的探针分子用于生物检测。解码时分别用两束激光同时对微球进行照射，激光通过识别微球产生的特异性荧光通过滤光片分光分别进入不同通道的光电倍增管(PMT)进行荧光强度的检测从而区分是何种微球。该系统一个微量液态反应体系中实现了两个维度共100个指标的同时检测，然而这样的编码和解码方式需要较高成本的光学系统。例如，为了识别两种荧光分别10种不同荧光强度的信号，需要配置2个通道的PMT检测装置；此外，在识别两种荧光分别10种不同荧光强度的信号以及靶信号，需要配置至少两个激光器及两套滤光系统，光学结构设计的灵活性差且成本过高。针对Luminex系统中需要配置2个通道的PMT检测装置这一问题，中国专利申请201010165974.7描述了一种通过编码微球激发后产生的荧光的波长和强度二维信息来实现解码的方式。但该解码装置需要使用光纤光谱仪，并且该装置未非基于流式细胞术，还须包括编码微球图像定位与联体容错检测装置，即CCD摄像头。因此，这种编码和解码方式所对应的装置同样存在成本高及灵活性差的问题，从而限制了液态芯片技术的推广应用。据此，在液态芯片领域，存在着降低检测装置成本及增加装置设置的灵活性的强烈需求。
技术实现思路
为解决上述问题，第一方面，本专利技术提供一种基于流式细胞术的量子点编码微球的解码装置，包括：光施加部，被配置为将激发光聚焦于鞘流处；前向散射光测量部，被配置为在所述激发光的传播方向上，测量由所述编码微球生成的前向散射光的强度，以将其识别为M个光强等级，其中M≥2；以及一个或更多个荧光检测部，包括：-荧光收集器件；-分光系统，被配置为按所述编码微球的一个或更多个波长等级对经收集的荧光进行分光；和-一个或更多个波长事件判断通道，被配置为独立地判断是否存在对应波长的荧光；其中，所述解码装置包括至少N个所述波长事件判断通道且各波长事件判断通道所对应的波长不同，其中N≥2。本专利技术通过以独立事件判断编码的荧光波长等级N，和编码微球对应的不同前向散射光强等级M，实现了C＝N×M的二维编码容量的解码。据此，本专利技术提供了一种低成本的解码装置。一方面，本专利技术的解码装置仅需要在前散射光测量部设置一个能将区分编码微球的M种前向散射光强度的光电传感器，如光电二极管，从而分辨不同编码微球尺寸所对应的前向散射光强度等级M。而在荧光检测部，由于采用独立事件判断编码微球的波长等级N，本专利技术的波长事件判断通道只要将超过特定阈值的判断通道定性为事件1，未超过特定阈值的通道统一定性为0，形成1或0的独立事件判断即可。也就是说，在本专利技术的荧光检测部中，判断通道并不需要采用价格高昂的高灵敏定量检测光电传感器，只需要采用能够分辨一定阈值的低成本光电传感器，如光伏探测器。由此，相对于至少采用两个PMT或其他高成本光学器件的已有解码装置而言，本专利技术的装置大大降低了成本。另一方面，由于设置了用于判断波长的独立事件的波长事件判断通道，本专利技术进一步降低了对进入通道的光信号的要求。具体而言，该光信号的强度只需要维持在一定范围内(即通道的阈值范围内)，从而形成1或0的独立事件判断即可；此外，只要在一定的阈值范围内，也不需要考虑光信号的均一性。因此，本专利技术的解码装置对分光系统的要求较低，例如允许较大的光衰减，从而将荧光检测部的整体成本控制在较低水平。需要说明的是，在本专利技术的装置中，只要不影响激发光的施加、前向散射光测量以及编码微球的流动，本专利技术的一个或更多个荧光检测部可以灵活地设置在以荧光发射位点为中心的任何方向上。此外，如前所述，由于对分光系统的要求较低，本专利技术装置即使包括较少数量的荧光检测部(例如，一或两个)也能够实现较多个(例如，N≥10)荧光波长等级的识别，从而实现编码微球的解码，这同样为本专利技术解码装置的光路布置赋予了灵活性，并有利于液态芯片整体设计及集成化。还需要说明的是，本专利技术的解码装置是一种基于流式技术的装置，与流式检测装置中相关部件兼容，如光施加部和前向散射光测量部。因此，本专利技术的解码装置在可以借助已有的装置进行改装或生产，从而有利于解码装置的推广和普及。在具体的实施方式中，光施加部包括光源和照射光斑整形光路。本领域技术人员可以根据待激发的编码微球选择合适的光源，示例性的光源可以是激光二极管、固体激光器、气体激光器和高亮度LED等。照射光斑整形光路用于对光源发射的光束进行整形并使其在鞘流处形成一定尺寸的光斑。在具体的实施方式中，照射光斑整形光路可包括整形透镜，所述整形透镜例如可选自平凸柱面透镜、平凹柱面透镜、平凸非球柱透镜、平凹非球柱透镜和双胶合柱透镜中的一种或更多种。在整形透镜之前，照射光斑整形光路可进一步包括扩束镜，从而使由光源发出的光束形成适当直径范围内的光束。在具体的实施方式中，本专利技术的前向散射光测量部可包括前向散射光收集器件、直射光屏蔽器件和前向散射光强度检测器。在本专利技术中，直射光屏蔽器件用于遮挡来自发射光方向的直射光。本领域技术人员能够选择合适的直射光屏蔽器件，示例性的直射光屏蔽器件可以是挡光光阑等。在本专利技术中，本专利技术的前向散射光强度检测器用于识别前向散射光的强度，从而将其分别为M个强度等级。示例性的前向散射光强度检测器可以为光电二极管。在一些实施方式中，在所述前向散射光强度检测器之前，前向散射光检测通道还可以包括用于去除杂光、提升信噪比的器件，如小孔光阑等。在一些实施方式中，本专利技术的前向散射光测量部还可以包括荧光屏蔽器件，用于将前向散射光与荧光分离。示例性的荧光屏蔽器件可以是长通滤光器等。在本专利技术中，分光系统用于将N个不同波长等级的荧光区分开来。在一个示例性的实施方式中，分光系统可包括N个分光镜。其中，N个分光镜可以布置在一个或更多个荧光检测部的分光系统中。例如，总共10个分光镜布置在仅本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种量子点编码微球的解码装置，包括：/n光施加部，被配置为将激发光聚焦于鞘流处；/n前向散射光测量部，被配置为在所述激发光的传播方向上，测量由所述编码微球生成的前向散射光的强度，从而能将其识别为M个光强等级，其中M≥2；以及/n一个或更多个荧光检测部，包括：/n-荧光收集器件；/n-分光系统，被配置为按所述编码微球的一个或更多个波长等级对经收集的荧光进行分光；和/n-一个或更多个波长事件判断通道，被配置为独立地判断是否存在对应波长的荧光；/n其中，所述解码装置包括至少N个所述波长事件判断通道且各波长事件判断通道所对应的波长不同，其中N≥2。/n

【技术特征摘要】
1.一种量子点编码微球的解码装置，包括：
光施加部，被配置为将激发光聚焦于鞘流处；
前向散射光测量部，被配置为在所述激发光的传播方向上，测量由所述编码微球生成的前向散射光的强度，从而能将其识别为M个光强等级，其中M≥2；以及
一个或更多个荧光检测部，包括：
-荧光收集器件；
-分光系统，被配置为按所述编码微球的一个或更多个波长等级对经收集的荧光进行分光；和
-一个或更多个波长事件判断通道，被配置为独立地判断是否存在对应波长的荧光；
其中，所述解码装置包括至少N个所述波长事件判断通道且各波长事件判断通道所对应的波长不同，其中N≥2。


2.权利要求1所述的解码装置，其中，2≤N≤20；优选地，5≤N≤15；更优选地，N＝10。


3.权利要求1或2所述的解码装置，其中，2≤M≤20；优选地，5≤M≤15；更优选地，M＝10。


4.权利要求1所述的解码装置，其中，所述波长事件判断通道包括光伏探测器；优选地，所述光伏探测器选自光电二极管(PD)、光电池、光电晶体管、光电场效应管、PIN型光电二极管、雪崩光电二极管(APD)、光可控硅、象限式光电探测器、位置敏感探测器(PSD)和光电耦合器件或它们的组合；更优选地，所述光伏探测器包括APD。


5.权利要求1所述的解码装置，其中，所述分光系统包括分光镜，优选地，每个荧光检测部之间的分光镜数量相等或相差1个。


6.权...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄鑫，周文静，
申请(专利权)人：迈克医疗电子有限公司，
类型：发明
国别省市：四川;51