本发明专利技术公开了一种数字Elisa检测装置与检测方法；所述检测装置包括集成检测腔的光纤传像束、图像传感器、图像采集电路；检测腔位于光纤传像束上端面表面；图像传感器与图像采集电路相连，光纤传像束下端面与图像传感器无缝耦合，光纤传像束上表面设置有微孔阵列；所述检测方法具体为：将磁性微球表面修饰待测抗体，利用双抗体夹心法检测抗原，将洗涤完成的磁性微球分散于光纤传像束上表面的微孔中，微孔大小设置为每个微孔最多只能放得下一个磁性微球，然后加入显色溶液反应，拍摄此时的图像，软件计算微孔亮暗比例；本发明专利技术采用光纤传像束与图像传感器耦合的方式成像，检测体积大大缩小，可以实现便携式应用。
A digital ELISA detection device and method
【技术实现步骤摘要】
一种数字ELISA检测装置与检测方法
本专利技术涉及酶联免疫吸附剂测定，具体为一种数字ELISA检测装置与检测方法。
技术介绍
酶联免疫吸附测定(EnzymeLinkedImmunosorbentAssay，简写ELISA)是一种用于检测病毒或肿瘤标记物存在的诊断技术。可以用于检测血清、血浆和尿液中的任何抗原，例如病毒或肿瘤相关抗原。ELISA检测方式有很多，双抗体三明治检测是其中比较典型的，首先靶向生物标志物通过抗原-抗体反应通过捕获抗体（共价附着在反应室内表面）进行专门捕获。未结合的抗体通过洗涤被冲走，加入与抗原结合的生物异化检测抗体，可以进行显色反应的酶结合抗体，然后经行荧光反应。酶增强荧光反应，在荧光基质水溶液中产生荧光产物，生物标志物浓度由荧光强度决定。而数字ELISA可以实现更高的灵敏度。在数字ELISA中，荧光反应在一系列微升体积的微腔中进行。目标生物标志物的浓度是通过CMOS图像传感器检测到的亮暗微室的比例确定。因此可以将酶换成相应的荧光染料，这种紧凑型医疗诊断设备可以实现低功耗、便携、日常的生物标记物检测，在实践中得到了广泛的应用。在资源有限的国家，可以成为抑制感染流行病的强有力工具，在家庭诊断中，也有助于提早发现疾病和有效治疗。
技术实现思路
专利技术目的：为了克服现有技术中存在的不足，本专利技术目的是提供一种基于图像传感器的无透镜小型化的数字ELISA检测装置，本专利技术的另一目的是提供一种成本低、无需透镜、检测面积大的数字ELISA检测装置的检测方法。技术方案：本专利技术所述的一种数字ELISA检测装置，包括光纤传像束、图像传感器、图像采集电路、检测微室、磁性微球以及线圈；所述光纤传像束的上端面设有至少2个检测微室；所述光纤传像束下端设有图像传感器；所述图像传感器和光纤传像束耦合；所述图像传感器与图像采集电路相连；所述光纤传像束外侧设有线圈，通过线圈产生磁场，并使磁性微球进入检测微室内，所述图像采集电路与PC相连。光纤传像束外缠绕数匝线圈用于产生磁场，加速磁性微球进入检测微室。所述检测微室（4）的直径小于100微米，所述检测微室（4）的深度小于100微米。所述磁性微球的尺寸与检测微室尺寸相匹配，每个检测微室内有且只能放置一个磁性微球；所述磁性微球上修饰有特异性抗体。所述特异性抗体包括依次设置的抗体、抗原以及标记二抗，形成三明治夹心结构。所述标记二抗的标记为酶标记或荧光标记。所述酶标记为辣根过氧化物酶或碱性磷酸酶；所述荧光标记为荧光染料标记、荧光量子点标记或上转换发光标记。特异性标记的磁性微球进行双抗体夹心法的一般ELISA操作步骤（加入待测抗体、洗涤孵育、加入另一种对抗原专一性的抗体、洗涤孵育、加入带有酶或荧光染料的二次抗体、孵育洗涤）平铺到检测微室中，使用LED光照光纤传像束上表面，软件控制拍摄此时的图片，若检测微室中有磁性微球，则该过程中该检测微室为暗，若检测微室中无磁性微球则该过程中该检测微室为亮，若标记的是酶则检测过程中在检测微室中加入显色溶液，软件控制拍摄此时的荧光图像，运行分析软件将采集的两次图像进行比对分析计算图像微孔亮暗比例。若标记的荧光染料则使用该荧光染料的激发波长的光照光纤传像束上表面，软件控制拍摄此时的图片，若检测微室中有磁性微球且该磁性微球结合有待测抗原，则该过程中该检测微室为亮，此过程中亮检测微室数计为Nl，若检测微室中有磁性微球且该磁性微球没结合有待测抗原则没有荧光，则该过程中该检测微室为暗；计算机把通过图像采集PCB板（3）采集的两次图像进行比对分析，通过Na与Nl计算得到模板待测物质的数量。图像采集电路与计算机相连，图像采集电路包括FLASH模块、FPGA模块、电压控制模块以及接口模块；所述FLASH模块，用于视频或图像的短暂存储；所述FPGA模块，作为控制核心用于对图像的处理；所述电压控制模块，为电路板提供稳定电源；所述接口模块，用于将采集的图像传给计算机，实现与外部设备的通讯。图像传感器为CCD图像传感器或者CMOS图像传感器。图像传感器的像元尺寸与光纤传像束下端面的传像光纤直径相匹配，每根光纤对应一个完整的像元。上述数字ELISA检测装置的检测方法，包含以下步骤：若二抗标记的是酶标记如辣根过氧化物酶、碱性磷酸酶等可以催化发光反应的酶，则：（a）、在磁性微球表面修饰上待检测的特异性的抗体，进行双抗体夹心法的一般ELISA操作步骤（加入待测抗原、洗涤孵育、加入另一种对抗原专一性的抗体、洗涤孵育、加入带有酶或荧光染料的二次抗体、孵育洗涤）；（b）、将上一步骤操作后的磁性微球平铺到检测微室中，线圈通电控制磁场加速磁性微球落入检测微室中，使用纸板刮擦磁性微球使其进入检测微室；（c）、在检测微室中注入显色溶液再涂上一层氟化油使微区隔离；并将多余的磁性微球冲走；（d）、使用LED光照光纤传像束上表面，软件控制拍摄此时的图片，若检测微室中有磁性微球则该过程中该检测微室为暗，若检测微室中无磁性微球则该过程中该检测微室为亮，方便下一步骤中扣除空检测微室数；（e）、在检测微室中加入显色溶液，软件控制拍摄此时的图片；（f）、计算机把通过图像采集电路采集的两次图像进行比对分析，计算得到模板待测物质的数量。若二抗标记的是荧光标记如荧光染料标记、荧光量子点标记、上转换发光标记等，则：（a）、在磁性微球表面修饰上待检测的特异性的抗体，进行双抗体夹心法的一般ELISA操作步骤（加入待测抗体、洗涤孵育、加入另一种对抗原专一性的抗体、洗涤孵育、加入带有荧光染料的二次抗体、孵育洗涤）；（b）、将上一步骤操作后的磁性微球倒入检测光纤传像束中，线圈通电控制磁场加速磁性微球落入检测微室中，使用纸板刮擦磁性微球使其进入检测微室；再涂上一层氟化油使微区隔离；并将多余的磁性微球冲走；（c）、使用LED光照光纤传像束上表面，软件控制拍摄此时的图片，若检测微室中有磁性微球则该过程中该检测微室为暗，计暗检测微室总数为Na；若检测微室中无磁性微球则该过程中该检测微室为亮，方便下一步骤中扣除空检测微室数；（d）、使用该荧光染料的激发波长的光照光纤传像束上表面，软件控制拍摄此时的图片，若检测微室中有磁性微球且该磁性微球结合有待测抗原，则该过程中该检测微室为亮，此过程中亮检测微室数计为Nl，若检测微室中有磁性微球且该磁性微球没结合有待测抗原则没有荧光，则该过程中该检测微室为暗；（e）、计算机把通过图像采集电路采集的两次图像进行比对分析，通过Na与Nl计算得到模板待测物质的数量。工作原理：我们介绍了一种将荧光检测与微孔阵列结合的一种检测装置，该装置通过光刻在光纤面板上做出微阵列的小孔，该小孔与磁性微球大小相匹配使其每个检测微室只能落下一个磁性微球，光纤面板与CMOS图像传感器的每一个像元无缝耦合，做完ELISA流程的磁性微球表面若有抗原的，则结合上了使增强显色溶液发光的酶，若没有结合上抗原的磁性微球则表面没有酶，磁性微球被线圈控制的磁场加载到本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种数字ELISA检测装置，其特征在于：包括光纤传像束（1）、图像传感器（2）、图像采集电路（3）、检测微室（4）、磁性微球（5）以及线圈（7）；所述光纤传像束（1）的上端面设有至少2个检测微室（4）；所述光纤传像束（1）下端设有图像传感器（2），所述图像传感器（2）与图像采集电路（3）相连；所述光纤传像束（1）外侧设有线圈（7），通过线圈（7）产生磁场，并使磁性微球（5）进入检测微室（4）内。/n
【技术特征摘要】
1.一种数字ELISA检测装置，其特征在于：包括光纤传像束（1）、图像传感器（2）、图像采集电路（3）、检测微室（4）、磁性微球（5）以及线圈（7）；所述光纤传像束（1）的上端面设有至少2个检测微室（4）；所述光纤传像束（1）下端设有图像传感器（2），所述图像传感器（2）与图像采集电路（3）相连；所述光纤传像束（1）外侧设有线圈（7），通过线圈（7）产生磁场，并使磁性微球（5）进入检测微室（4）内。
2.根据权利要求1所述的一种数字ELISA检测装置，其特征在于：所述检测微室（4）的直径小于100微米，所述检测微室（4）的深度小于100微米。
3.根据权利要求1所述的一种数字ELISA检测装置，其特征在于：每个检测微室（4）内放置一个磁性微球（5）；所述磁性微球（5）上修饰有特异性抗体（6）。
4.根据权利要求3所述的一种数字ELISA检测装置，其特征在于：所述特异性抗体（5）包括依次设置的抗体、抗原以及标记二抗。
5.根据权利要求4所述的一种数字ELISA检测装置，其特征在于：所述标记二抗的标记为酶标记或荧光标记。
6.根据权利要求5所述的一种数字ELISA检测装置，其特征在于：所述酶标记为辣根过氧化物酶或碱性磷酸酶；所述荧光标记为荧光染料标记、荧光量子点标记或上转换发光标记。
7.根据权利要求1所述的一种数字ELISA检测装置，其特征在于：所述图像采集电路（3）包括FLASH模块、FPGA模块、电压控制模块以及接口模块；
所述FLASH模块，用于视频或图像的短暂存储；
所述FPGA模块，作为控制核心用于对图像的处理；
所述电压控制模块，为电路板提供稳定电源；
所述接口模块，用于将采集的图像传给计算机，实现与外部设备的通讯。
8.根据权利要求1所述的一种数字ELISA检测装置，其特征在于：所述图像传感器（2）为CCD图像传感器或CMOS图像传感器。
9.一种利用权利要求1-8所述的数字ELISA检测装置进行检测的方法，其特征...
【专利技术属性】
技术研发人员：赵祥伟，崔玉军，
申请(专利权)人：东南大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32
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