用于免疫检测的垂直通道阵列微芯片和影像装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了用于免疫检测的垂直通道阵列微芯片和影像装置及方法，该装置包括垂直通道阵列微芯片和可见光信号影像装置。垂直通道阵列微芯片有三层结构，下层是清洗通道，中间层是检测通道并固定抗体，上层是加样通道；可见光信号影像装置包括自制的平板光源、检测盒、智能移动设备。本发明专利技术还提供了用于免疫检测的垂直通道阵列微芯片和影像装置的操作方法。本发明专利技术结合了微流控技术、免疫分析以及智能移动设备各自的优势，具有使用样品小，操作简单，成本低以及便携等优点，可用于临床诊断、药物筛选、污染物追踪和食品安全等领域。

Vertical channel array microchip and image device and method for immunoassay

【技术实现步骤摘要】
用于免疫检测的垂直通道阵列微芯片和影像装置及方法
本专利技术属于生物检测
，涉及用于免疫检测的垂直通道阵列微芯片和影像装置及方法，具体地说，涉及一种基于垂直通道阵列微芯片和智能移动设备的可见光信号影像免疫检测装置和方法。
技术介绍
免疫检测是一种强大的生物分析工具，被广泛用于临床诊断，病原体测定，药物筛选和污染物追踪等领域。作为典型的免疫检测方法，酶联免疫吸附测定已在各个实验室的常规测定中被广泛使用，包括基础研究和实际应用。近几年来，随着应用的不断增加，一些缺点逐渐显现出来。例如，在商用的96孔板中，通常每个孔需要很大体积的耗样量，约20–200μL；孵化需要较长的时间；酶标仪体积较大，较为昂贵，操作繁琐，因而目前来说不便进行实验的现场及时检测。微流控芯片是近年来广受关注的一种快速、即时检测的分析器件，具有广阔的发展前景。微流控芯片的制作材料非常广泛，包括玻璃、PDMS、COC、PC、PS等，因此可以选择不同的材质与不同的反应相结合，并且可以集成进样、反应、检测等各种操作单元。由于微流控芯片具有体积小巧、生物相容性好、成本低廉等优点，已经被广泛使用在临床诊断、环境监测、食品安全等领域；现场即时检测技术是指在病人身边进行的临床检测，具有快速，操作简便，成本低的特点，具有广阔的应用前景；目前，智能移动设备的普及率越来越高，包括智能手机，平板电脑，智能相机等，这些设备可获得清晰程度高的图像，同时可将数据即时分享至云端等各类平台，因而可实现对图像信息的快速处理。目前用于免疫检测的微芯片大多使用水平式的检测通道，虽然比表面积大，但通过微通道的光程短，不利于获得高的灵敏度。垂直通道兼有高的比表面积和较大的深度，有助于获得较高的吸光信号，可提高相关检测方法的灵敏度。综上所述，以垂直通道阵列微芯片为免疫检测的反应平台，以智能移动设备影像装置为便携式信号采集工具，二者组合形成的免疫检测平台具有低成本、检测快速、便携化等优势，拥有很好的应用价值。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术中存在的缺陷，提供一种基于可见光信号影像的免疫检测装置及方法，用于现场即时免疫检测。该技术结合了微流控芯片和多智能移动设备各自的优势，实现了多通道、低成本、高准确率的检测标志物，可广泛应用于临床诊断、生命科学、食品安全和环境监测等领域。其具体技术方案为：用于免疫检测的垂直通道阵列微芯片和影像装置，包括垂直通道阵列微芯片、自制平板光源和智能移动设备影像装置，垂直通道阵列微芯片分为三层，第一层包括加样孔和加样通道，第二层包括垂直通道，第三层包括清洗通道和清洗孔，每个垂直通道内通过物理吸附固定有抗体；所述智能移动设备影像装置包括自制平板光源、遮光盒、智能移动设备。进一步，所述垂直通道阵列微芯片的材质为聚碳酸酯(PC)，其它高聚物材料如PDMS、COC、PS均可作为芯片材质。进一步，所述垂直通道阵列微芯片的每个微孔仅容纳不多于1μL的溶液。进一步，所述垂直通道阵列微芯片的垂直通道内通过物理吸附固定蛋白质。也可通过化学试剂对芯片表面改性，共价固定蛋白质。进一步，所述垂直通道阵列微芯片制作方法，包括图形的设计，通道和孔的雕刻，芯片的封接。进一步，所述自制平板光源的制作，包括LED灯，3D打印底座和外壳；遮光盒罩在平板光源上形成影像装置，智能移动设备拍照，图像共享至计算机，由计算机处理图像数据，输出结果；所述拍摄盒可由3D打印机打印成任何形状，用来屏蔽外界光源和固定智能移动设备。进一步，所述智能移动设备为任意可拍摄图像的智能手机、平板电脑和相机，推荐拍摄用的相机像素为不少于800万。在可见光信号影像装置上的免疫检测方法，包括以下步骤：(1)芯片制作：由数控雕刻机在三张PC基片上雕刻出相应的通道，再通过热封接法将三张基片制作成一张芯片。(2)免疫测定：免疫夹心测试法：垂直通道内吸附抗体，加入抗原反应，之后加入生物素化识别抗体，然后加入链霉亲和素标记的辣根过氧化物酶。(3)显色：向垂直通道内加入辣根过氧化物酶底物显色。(4)结果记录：垂直通道阵列微芯片放置于自制的可见光信号影像装置上，由拍摄盒屏蔽外界光源，智能移动设备固定在拍摄盒上方，对显色反应所得结果进行拍照记录。(5)结果处理：图像分享至计算机，通过图像处理软件将垂直通道呈现的颜色转为灰度，读取灰度值，进行数据分析和结果输出。(6)结果分析：分析灰度值与浓度间的关系，制作校正曲线，最后得出检出限。进一步，所述催化底物为TMB或DAB等。进一步，所述图像处理软件为ImageJ或photoshop等。与现有技术相比，本专利技术的有益效果为：本专利技术结合垂直通道阵列微芯片技术和智能移动设备各自的优势，利用3D打印技术，具有成本低、检测快速、操作简便和便携性好等优点，能够实现现场即时检测，因而可广泛应用在临床诊断、食品安全和环境检测等领域。附图说明图1为实施例1所示该方法所述的垂直通道阵列微芯片实物图。图2为实施例2使用可见光信号影像装置的拍摄示意图。图3为实施例3利用该方法和装置对HIVp24抗原的检测结果实物图和结果图，其中A为实物图，B为结果图。具体实施方式下面结合附图和具体实施例对本专利技术的技术方案作进一步详细地说明。实施例1：垂直通道阵列微芯片的构建如图1所示，所述垂直通道阵列微芯片的材质为PC，通过雕刻机在三张基片上雕刻出不同的通道，第一层为加样孔1和加样通道2；中间层为垂直通道3；第三层为清洗通道4和清洗孔5，然后利用热封接法在烘箱中封接成一张芯片，如图1所示，相较于其它芯片，该芯片另一个优势是廉价，较易采用物理吸附固定蛋白质。实施例2：可见光信号影像装置的搭建如图2所示，所述可见光信号影像装置包括自制平板光源6、拍摄盒7和智能移动设备8三部分，其中，平板光源6包括LED灯、3D打印的外壳、电源以及调光装置，可为拍摄提供均匀、稳定的光源；拍摄盒7为3D打印的具有特定形状的外壳，使用时罩在平板光源上，屏蔽外界光源，其上侧固定智能拍摄设备8，使其获得清晰照片；使用时打开拍摄盒放入垂直通道阵列微芯片9，将芯片与拍摄盒上方的小孔正对，智能移动设备8放置在在拍摄盒7固定槽上，其摄像头通过小孔对微芯片拍照；图片分享至计算机，再由软件处理。以智能手机为拍摄装置为例，首先测量智能手机的尺寸和智能手机的最佳拍摄距离，利用3D绘图软件画出能够固定该智能手机的三维模型，通过3D打印机将该模型打印出来作为拍摄盒；之后将智能手机通过卡扣的方式固定在平板光源上，将芯片置于拍摄盒的平板光源上，调节平板光源的至合适的亮度，然后利用智能手机的相机进行拍摄即可获得带有颜色信息的照片。以Image软件为例，将带有颜色信息的图片通过Image软件打开，通过软件去除背景和颜色转换，利用软件自带的形状选择有颜色信息区域，读取该区域的灰度值，读出所有的灰度值后将数据导出；把导出的数本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.用于免疫检测的垂直通道阵列微芯片和影像装置，其特征在于，包括垂直通道阵列微芯片、自制平板光源和智能移动设备影像装置，垂直通道阵列微芯片分为三层，第一层包括加样孔和加样通道，第二层包括垂直通道，第三层包括清洗通道和清洗孔，每个垂直通道内通过物理吸附固定有抗体；所述智能移动设备影像装置包括自制平板光源、检测盒、智能移动设备。/n

【技术特征摘要】
1.用于免疫检测的垂直通道阵列微芯片和影像装置，其特征在于，包括垂直通道阵列微芯片、自制平板光源和智能移动设备影像装置，垂直通道阵列微芯片分为三层，第一层包括加样孔和加样通道，第二层包括垂直通道，第三层包括清洗通道和清洗孔，每个垂直通道内通过物理吸附固定有抗体；所述智能移动设备影像装置包括自制平板光源、检测盒、智能移动设备。


2.根据权利要求1所述的用于免疫检测的垂直通道阵列微芯片和影像装置，其特征在于，所述垂直通道阵列微芯片的材质为聚碳酸酯。


3.根据权利要求1所述的用于免疫检测的垂直通道阵列微芯片和影像装置，其特征在于，所述垂直通道阵列微芯片的每个微孔仅容纳不多于1μL的溶液。


4.根据权利要求1所述的用于免疫检测的垂直通道阵列微芯片和影像装置，其特征在于，所述垂直通道阵列微芯片的垂直通道内通过物理吸附固定蛋白质。


5.根据权利要求1所述的用于免疫检测的垂直通道阵列微芯片和影像装置，其特征在于，所述垂直通道阵列微芯片制作方法，包括垂直通道的雕刻，三层芯片的封接，蛋白的固定。


6.根据权利要求1所述的用于免疫检测的垂直通道阵列微芯片和影像装置，其特征在于，所述自制平板光源的制作，包括LED灯，3D打印出来的外壳；拍摄盒罩在平板光源上形成拍照装置，智能移动设备拍照，图像共享至计算机，由计算机处理图像数据，输出结果；所述拍摄盒能由...

【专利技术属性】
技术研发人员：李风云，郑勇，蒲巧生，吴晶，王威，
申请(专利权)人：兰州大学，
类型：发明
国别省市：甘肃;62