一种检测装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术提供了一种检测装置，其包括：固相载体，所述固相载体能够固定微粒，所述微粒包含结合有待检测信号分子的微粒且分散于所述固相载体的表面和/或内部；至少一个第一光源和至少一个第二光源，第一光源照射所述固相载体的选定视野内的微粒以形成与微粒的总数相关的明场信号；第二光源照射所述固相载体的选定视野内的微粒以形成与结合有待检测信号分子的微粒总数相关的暗场信号；包括透镜的信号采集单元，用于采集明场信号和暗场信号；信号处理单元，根据采集的明场信号和暗场信号确定所述信号分子的浓度。本实用新型专利技术的装置能够实现快速、简便的检测分子，特别是生物分子，且成本低廉，便于在科学研究、临床诊断和防疫工作等多领域推广。

【技术实现步骤摘要】
一种检测装置
本技术属于生物检测领域。具体地，本技术涉及一种检测装置。
技术介绍
在体外诊断产品(IVD)细分市场中，免疫诊断和分子诊断跻身前三甲。数字PCR的出现标志着分子诊断已经率先进入数字时代，其开发与推广处于快速发展阶段。以免疫学理论和原理为基础的免疫学检验在临床疾病的预防、诊断、治疗及预后评估中发挥着重要作用。以我国为例，2018年免疫诊断在IVD市场占比为35％(约200亿人民币)。免疫诊断经过几十年的发展，经历了放射免疫(RIA)、免疫胶体金技术、酶联免疫分析技术(ELISA)、时间分辨荧光免疫分析技术(TRFIA)等。目前的主流技术为化学发光免疫分析技术(CLIA)，约占70％的市场份额。但无论是雅培的吖啶酯发光或是罗氏的电化学发光都是利用发光反应，即通过对溶液整体发光强度的检测实现定量分析，因此检测灵敏度、动态范围、所需样本量等受到检测原理和方法学上的限制，对于低丰度的神经因子、癌症因子、免疫因子、激素等多种疾病相关分子不能实现精确定量的检测。数字化免疫诊断技术可从检测原理上打破现有发光体系检测灵敏度的瓶颈，它通过对单个免疫复合物分子的直接计数实现数字化定量检测分析，可实现微量、高灵敏、高动态范围检测，有希望成为下一代免疫诊断技术，替代化学发光的核心地位。数字化免疫检测是通过免疫标记的方法捕获待检分子，进行荧光信号分子标记或酶联标记，通过直接单分子荧光计数或间接单分子酶促反应放大实现单分子级别的检测，前者需要系统有极高的光学检测灵敏度，后者需要高效地获得微滴或者微孔的微小反应空间(飞升～皮升)，以防止反应产生的荧光底物扩散，最终实现数字化荧光信号的读出。这两种方法因为实现了免疫检测的数字化，其检测灵敏度远超现有的化学发光技术平台。国外具有先进性战略眼光的企业与资本市场也已启动了数字化检测技术在免疫诊断市场的产业化布局。目前，国外已商品化的数字化检测设备主要有美国Quanterix公司开发的SiMoA系统(微小空间内酶连信号放大)，以及Merck公司正在推广的SMCxPro系统(高灵敏度单分子检测和计数)。这两种技术都采用了与化学发光法相同的微粒捕获和富集抗原的原理，以双抗夹心法为例，它们都把微粒与捕获抗体(CaptureAntibody，CA)相连，抗原则通过不同的表位与CA和检测抗体(DetectionAntibody，DA)连接，形成附着在微粒上的免疫复合物(ImmunoComplex，IC)，如图1所示，最终通过DA与报告分子(Reporter，酶或荧光分子)的连接，以光学信号的形式实现IC的计数和浓度测定。IC形成并与报告分子相连后，这两种技术通过不同的方式来实现数字化光学信号读出，其中：SiMoA系统：含微球的最终反应液被均匀涂布于含数万个微孔的芯片，携带IC的微球具有β-半乳糖苷酶(βG)，微孔内含有反应底物瑞索芬-β-d-半乳吡喃糖苷(RGP)，经酶催化后RGP会产生荧光底物，微孔经油封后形成微反应器，保证反应后荧光底物不会扩散出单个反应微孔，高浓度的荧光底物导致局部信号放大。含有IC微球的微孔将会产生局部高浓度荧光底物，此荧光信号将会明显区别于没有IC的微孔。通过计算含有IC微球(有荧光的微孔)和所有含微球的微孔数量比值，就可算出IC，即待检抗原的浓度。申请号为US12/731130的美国专利保护了该系统的技术方案，公开了一种确定流体样本中分析物分子或颗粒的浓度的方法。但是，专利技术人在长期的研究中发现SiMoA系统存在以下弊端：(1)因采用自成体系的仪器结构和微球富集、反应方法，导致仪器成本过高；(2)检测的固相载体需要提前进行划分空间，如芯片，需要提前按规律刻蚀小孔，孔径需要与微球的粒径匹配，因此芯片制备方法难度大，成本高；(3)检测流程中微球损失过多，最终进入反应微孔的微球只占参加反应微球数量的5％～10％，影响低丰度样本检测的灵敏度和稳定性；(4)检测信号读出过程需要等待数分钟，待酶反应产生底物荧光信号到达一定强度才能进行信号读出，对于单个样品检测，这个时间尚可以容忍，但是对于高通量临床检测则等待时间过长，影响系统检测通量。该方法目前只应用于基础研究，临床应用难；SMCxPro系统：与化学发光和SiMoA系统不同，该系统将反应后的溶液用尿素溶液处理，把IC从微球上洗脱下来，并与微球分离，此时IC也被破坏，但溶液里每个荧光分子会对应一个IC，因此二者在数量和浓度上是一致的。SMCxPro系统利用高灵敏度的光学检测系统对溶液里不同位置进行随机扫描检测，对含报告分子的溶液进行单分子检测和计数，从而推测出IC即待检抗原的浓度。但是，专利技术人在长期的研究中发现SMCxPro系统存在如下缺陷：(1)因采用高灵敏度光学系统，仪器配件成本高；(2)上一代仪器采用玻璃管流动检测系统，易堵塞导致系统不稳定，新一代系统虽然解决了该问题，但因分子自由扩散等因素，仍无法解决只能局部采样的缺点，只能通过局部样本来推测整体样本浓度，影响低丰度样本检测的灵敏度和稳定性；(3)单个分子存在易漂白淬灭等稳定性问题；(4)上一代仪器采用玻璃管流动检测系统，20微升最终反应溶液信号读出过程需要20分钟以上，新一代产品应该有所提高，但信号检测仍基于单个激发光点激发和光电倍增管单点检测，信号读出效率低，要提高准确度需要大量遍历溶液不同位置，估计检测时间也在1分钟以上，影响系统检测通量。申请号为201280049085.1的中国专利申请公开了一种生物分子分析方法及生物分子分析装置，其在生物分子分析方法中利用生物分子数计数实现宽动态范围和快速分析。该申请涉及生物分子分析方法，包含：将分析对象生物分子固定在磁性微粒表面的工序、使带标记的探针分子与分析对象生物分子反应的工序、将前述微粒收集并固定在支撑基体上的工序、和对前述支撑基体上的标记进行测定的工序。该申请通过使用带有一分子的磁性微粒来实现生物分子数的计数，并且通过在使固定有生物分子的微粒分散的状态下进行杂交、抗原抗体间的反应，实现了快速反应。但是，专利技术人在长期的研究中发现该申请存在以下弊端：(1)没有给出当磁珠上带一个以上分子时如何计算分子浓度，当带有分子的磁珠比例超过10％时很大概率上一个磁珠会有2个或两个以上分子，此时如何精确确定分子浓度需要引入统计分布模型。(2)只根据分子荧光信号产生亮点计数，存在两个易引入的误差。一是磁珠处理过程中损失程度不同，会影响最终亮点数目，另外对产生亮点的污染和杂质信号没有鉴别和剔除处理，需要增加清洗次数，以确保计算准确度。(3)该申请所提到的荧光信号较弱的荧光探针和量子点等荧光标记物，为提高检测信噪比，对光源的功率、物镜的放大倍数和数值孔径以及检测相机的灵敏度都提出了较高的要求，增加成本的同时也增加了系统数据采集的便捷性和通量。申请号为202080000774.8的的中国专利申请公开了一种单分子定量检测方法及检测系统。该申请利用具有光学特性的原位信号增强纳米粒子、通过化学修饰以及分子识别技术对待测分子进行标记，使得单分子信号能够被光学成像设备捕获和识别。通过对原位信号增强纳米粒子个数信号进行统计，实现待测分子的超高灵敏度定本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种检测装置，其包括：/n固相载体，所述固相载体能够固定微粒，所述微粒包含结合有待检测信号分子的微粒且分散于所述固相载体的表面和/或内部；/n至少一个第一光源和至少一个第二光源，第一光源照射所述固相载体的选定视野内的微粒以形成与微粒的总数相关的明场信号；第二光源照射所述固相载体的选定视野内的微粒以形成与结合有待检测信号分子的微粒总数相关的暗场信号；/n包括透镜的信号采集单元，用于采集明场信号和暗场信号；/n信号处理单元，根据采集的明场信号和暗场信号确定所述信号分子的浓度。/n

【技术特征摘要】
1.一种检测装置，其包括：
固相载体，所述固相载体能够固定微粒，所述微粒包含结合有待检测信号分子的微粒且分散于所述固相载体的表面和/或内部；
至少一个第一光源和至少一个第二光源，第一光源照射所述固相载体的选定视野内的微粒以形成与微粒的总数相关的明场信号；第二光源照射所述固相载体的选定视野内的微粒以形成与结合有待检测信号分子的微粒总数相关的暗场信号；
包括透镜的信号采集单元，用于采集明场信号和暗场信号；
信号处理单元，根据采集的明场信号和暗场信号确定所述信号分子的浓度。


2.根据权利要求1所述的装置，其中，所述信号采集单元包括放大组件，所述放大组件用于放大所述选定视野内的微粒。


3.根据权利要求2所述的装置，其中，所述放大组件为物镜。


4.根据权利要求3所述的装置，其中，所述物镜为低倍物镜。


5.根据权利要求1所述的装置，其中，所述固相载体至少部分为光可透的载体。


6.根据权利要求5所述的装置，其中，所述固相载体布置于所述信号采集单元的上方或下方。


7.根据权利要求6所述的装置，其中，所述固相载体被构造为能自所述信号采集单元上方或下方移除。


8.根据权利要求1所述的装置，其中，所述固相载体包括至少一条流道，所述流道包括入口和出口，并且包含所述微粒的溶液分散于所述流道内。


9.根据权利要求1...

【专利技术属性】
技术研发人员：纪伟，谷陆生，徐涛，
申请(专利权)人：生物岛实验室，中国科学院生物物理研究所，
类型：新型
国别省市：广东;44