人類免疫缺陷病毒檢測裝置制造方法
【專利摘要】本實用新型適用于生化分析【技術領域】,提供了一種人類免疫缺陷病毒檢測裝置,對待檢測樣品進行檢測,包括支撐件和對待檢測樣品進行處理的微流控芯片,微流控芯片設于支撐件上,微流控芯片上設有用于對待測樣品進行檢測的檢測元件,支撐件上設有用于驅動待檢測樣品移動的驅動裝置、用于調節待檢測樣品溫度的溫度調節裝置、用于對置于微流控芯片上的待檢測樣品進行散熱的散熱裝置、用于控制驅動裝置、溫度調節裝置、檢測元件、散熱裝置運行的控制裝置,將待樣品的處理過程集成于微流控芯片上,該檢測裝置對待檢測樣品進行細胞裂解、吸附、洗滌、聚集、信號放大、檢測等自動化操作,減輕檢測人員的工作負擔,而且提高檢測靈敏度。
【專利說明】人類免疫缺陷病毒檢測裝置
【技術領域】
[0001]本實用新型屬于生化分析【技術領域】,尤其涉及一種人類免疫缺陷病毒檢測裝置。【背景技術】
[0002]獲得性免疫缺陷綜合征(AcquiredImmunodeficiency syndrome, AIDS)簡稱艾滋病,是由人類免疫缺陷病毒(Human immuunodeficiency,HIV)感染引起的一種嚴重傳染病。自美國1981年診斷出首例艾滋病患者以來,根據最新的WHO數據評估,截止2013年年底,全球估計共有3530萬艾滋病病毒感染者。
[0003]艾滋病病毒的傳播途徑主要包括血液傳播、性接觸、毒品注射和母嬰傳播,在人體內的潛伏期平均為7?10年,HIV感染潛伏期病人沒有明顯的臨床癥狀,但具有高度的傳染性,對HIV進行檢測以發現傳染源和切斷傳播途徑是防治AIDS最有效的手段,HIV免疫學檢測時最有效和最廣泛使用的方法,HIV抗體篩查是我國法定的四個血源性篩查項目之一。
[0004]目前,對HIV抗體檢測最常用的方法是使用檢測試劑盒,檢測時將被檢樣品從加樣孔加在試紙條上樣墊上,使樣品溶解標記磁珠并在NC膜上層析,然后在規定的時間內用磁力檢測儀檢測試紙條上數據,根據所讀取的數據判定結果,然而,這種檢測試劑盒存在檢測自動化程度低,試劑消耗量大,檢測靈敏度低等問題,不能滿足人們對人類免疫缺陷病毒早期診斷中快速、準確、高效檢測的要求。
實用新型內容
[0005]本實用新型的目的在于提供一種人類免疫缺陷病毒檢測裝置,旨在解決現有技術提供的檢測裝置存在檢測自動化程度低,試劑消耗量大,檢測靈敏度低的問題。
[0006]本實用新型是這樣實現的,一種人類免疫缺陷病毒檢測裝置,對待檢測樣品進行檢測,包括支撐件和對所述待檢測樣品進行樣品處理的微流控芯片,所述微流控芯片設于所述支撐件上,所述微流控芯片上設有用于對所述待測樣品進行檢測的檢測元件,所述支撐件上設有用于驅動所述待檢測樣品移動的驅動裝置、用于調節所述待檢測樣品溫度的溫度調節裝置、用于對置于所述微流控芯片上的所述待檢測樣品進行散熱處理的散熱裝置、用于控制所述驅動裝置、所述溫度調節裝置、所述檢測元件、所述散熱裝置運行的控制裝置。
[0007]具體地,所述控制裝置包括設于所述支撐件上的線路板和設于所述電路板上的控制元件,所述線路板上設有與所述微流控芯片外形相適配的安裝槽,所述微流控芯片可拆卸安裝于所述安裝槽內。
[0008]進一步地,所述驅動裝置包括一設于所述微流控芯片下方的步進電機,所述步進電機與所述控制元件電連接,所述步進電機的輸出軸上設有磁性件。
[0009]具體地,所述散熱裝置包括設置于所述電路板一側并用于輔助所述溫度調節裝置降溫的散熱風扇,所述散熱風扇與所述控制元件電連接,所述散熱風扇的出風口朝向所述微流控芯片。[0010]進一步地,所述支撐件上還設有提供所述控制元件所需電源的交流電轉換器,所述交流電轉換器與所述控制元件電連接。
[0011]具體地,所述微流控芯片上設有用于放置所述待檢測樣品和與所述磁性件磁性相吸的磁性微珠體的進樣池、對所述待檢測樣品依次進行吸附、洗滌、聚集處理的樣品處理區、對經所述樣品處理區處理過的所述待檢測樣品進行信號放大處理的樣品信號放大池、與所述樣品信號放大池連通的樣品檢測池,所述樣品信號放大池與所述樣品檢測池之間設有對經所述樣品信號放大池處理過的所述待測樣品進行檢測的檢測元件,所述進樣池、所述樣品處理區以及所述樣品信號放大池依次設置于進樣通道上并連通。
[0012]具體地,所述樣品處理區包括對所述待檢測樣品進行吸附處理的樣品吸附區、對所述待檢測樣品進行洗滌處理的樣品洗滌區以及對所述待檢測樣品進行聚集處理的樣品聚集區,所述樣品吸附區、所述樣品洗滌區以及所述樣品聚集區通過所述進樣通道依次連通。
[0013]具體地,所述微流控芯片由基片和蓋設于所述基片上的蓋片組成,所述進樣池、所述樣品吸附區、所述樣品洗滌區、所述樣品聚集區、所述樣品信號放大池、所述樣品檢測池以及所述進樣通道分別刻蝕于所述基片上。
[0014]進一步地,所述基片上還刻蝕有用于放置緩沖液的緩沖溶液池,所述緩沖溶液池與所述樣品檢測池分設所述樣品信號放大池的兩側,并與所述樣品信號放大池連通。
[0015]優選地,所述檢測元件為電泳檢測儀,所述電泳電測儀具有第一電極與第二電極,所述第一電極設置于所述樣品信號放大池內,所述第二電極設置于所述樣品檢測池內,所述樣品信號放大池與所述樣品檢測池之間形成電泳檢測通道。
[0016]本實用新型提供的一種人類免疫缺陷病毒檢測裝置有益效果在于:將待檢測樣品的處理過程集成于微流控芯片上,檢測人員將待檢測樣品放置于微流控芯片上,并啟動該檢測裝置,該檢測裝置對待檢測樣品進行細胞裂解、吸附、洗滌、聚集、信號放大、檢測等自動化操作,減輕檢測人員的工作負擔,而且提高檢測靈敏度。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0017]圖1為本實用新型實施例提供的人類免疫缺陷病毒檢測裝置的立體圖;
[0018]圖2為本實用新型實施例提供的人類免疫缺陷病毒檢測裝置的主視圖;
[0019]圖3為本實用新型實施例提供的用于人類免疫缺陷病毒檢測裝置的微流控芯片的結構示意圖。
【具體實施方式】
[0020]為了使本實用新型的目的、技術方案及優點更加清楚明白,以下結合附圖及實施例,對本實用新型進行進一步詳細說明。應當理解,此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本實用新型,并不用于限定本實用新型。
[0021]以下結合具體實施例對本實用新型進行詳細的描述。
[0022]如圖1至圖3所示,本實用新型實施里提供一種人類免疫缺陷病毒檢測裝置,對待檢測樣品進行檢測,包括支撐件I和對待檢測樣品進行樣品處理的微流控芯片2,微流控芯片2設置于支撐件I上,微流控芯片2上設有用于對待測樣品進行檢測的檢測元件(圖中未示出),支撐件I上設有用于驅動待檢測樣品移動的驅動裝置3、用于調節待檢測樣品溫度的溫度調節裝置4、用于對置于微流控芯片2上的待檢測樣品進行散熱的散熱裝置(圖中未示出)、用于控制驅動裝置3、溫度調節裝置4、檢測元件、散熱裝置運行的控制裝置,將待檢測樣品的處理過程集成于微流控芯片2上,檢測人員將待檢測樣品放置于微流控芯片2上,并啟動該檢測裝置,檢測元件對待檢測樣品進行檢測,獲得檢測結果,在待檢測樣品的檢測過程中,采用自動化操作,操作簡單,減輕檢測人員的工作負擔,提高待檢測樣品的檢測靈敏度,且使用的試劑量少,降低試劑消耗量。
[0023]支撐件I上設有溫度調節裝置4,待檢測樣品在溫度調節裝置4的作用下發生聚合酶鏈式反應,聚合酶鏈式反應是是利用DNA在體外攝氏95°高溫時變性會變成單鏈,低溫(經常是60°C左右)時引物與單鏈按堿基互補配對的原則結合,再調溫度至DNA聚合酶最適反應溫度(72°C左右),DNA聚合酶沿著磷酸到五碳糖(5’-3’)的方向合成互補鏈,本實施例提供的溫度調節裝置4能在變性溫度,復性溫度,延伸溫度之間很好地進行控制。
[0024]具體地,支撐件I為驅動裝置3、溫度調節裝置4、控制裝置提供支撐,支撐件I可以為工作臺、支撐架等。
[0025]如圖1與圖3所示,微流控芯片2上設有進樣池21,檢測人員將待檢測樣品和表面包被有特異包膜蛋白抗體的磁性微珠體(圖中未示出)放置于進樣池21內,微流控芯片2上還設有樣品處理區22、樣品信號放大池23和樣品檢測池24,樣品處理區22可以對待檢測樣品依次進行吸附、洗滌、聚集處理,經樣品處理區22處理過的待檢測樣品進入樣品信號放大池23內,控制裝置控制溫度調節裝置4運行,執行溫度循環操作,待檢測樣品在樣品信號放大處理池23內發生聚合酶鏈式反應,生成足夠多的用于檢測的核酸分子,檢測元件對核酸分子進行檢測,獲得檢測結果,在待檢測樣品的檢測過程中,采用自動化操作,操作簡單,減輕檢測人員的工作負擔,提高待檢測樣品的檢測靈敏度,且使用的試劑量少,降低試劑消耗量。
[0026]如圖3所示,樣品信號放大池23與樣品檢測池24連通,樣品信號放大池23與樣品檢測池24之間設有檢測元件(圖中未示出),檢測元件對經樣品信號放大池23處理過的待測樣品進行檢測,進樣池21、樣品處理區22、樣品信號放大池23依次設置于進樣通道25上并連通,待檢測樣品加入進樣池21內,向進樣池21內加入樣品裂解液,使待檢測樣品的細胞膜破裂,分解形成小分子蛋白片段,與磁性微珠體包被的特異包膜蛋白抗體抗結合,因此,當磁性微珠體移動時,吸附待檢測樣品的小分子蛋白片段進行樣品處理。
[0027]在本實施例中,樣品裂解液的成分為50mM Tris (pH7.4) U50mM Na1、l%NP_40、
0.1%SDS、0.P/oEDTA。下面對細胞裂解液的主要成分作進一步詳述:
[0028]NP-40:其是一種去垢劑。在生物實驗中,常用來加在細胞裂解液中間。可以破壞細胞膜,但是保留核膜。NP-40是很溫和的去垢劑,1%濃度的基本可以破壞掉胞膜,而對核膜破壞的作用弱,結合特定的buffer可以獲得胞衆蛋白。
[0029]SDS:十二燒基磺酸鈉(Sodium dodecyl sulfate, SDS),是洗潔精的主要成分。常用于DNA提取過程中使蛋白質變性后與DNA分開。SDS是一種已知的能夠使蛋白質變性的去污劑。它用于確定蛋白分子量的聚丙烯酰胺凝膠電泳。它也可以用于核酸抽提操作中破壞細胞壁及裂解核酸-蛋白復合物。在較高溫度下,破壞蛋白質與DNA的結合,使DNA釋放出來。[0030]EDTA:其是化學中一種良好的配合劑,它有六個配位原子,形成的配合物叫做螯合物,EDTA在配位滴定中經常用到,一般是測定金屬離子的含量,在生物應用中,用于排除大部分過度金屬元素離子(如鐵(III),鎳(II),錳(II))的干擾。在蛋白質工程及試驗中可在不影響蛋白質功能的情況下去除干擾離子。
[0031]樣品處理液的成分為:0.05M Na2CO3-NaHCO3 (PH9.6)
[0032]Na2CO3......8.586g/L
[0033]NaHCO3......5.88g/L
[0034]H20.........1L
[0035]樣品緩沖液的成分為:0.0lM PBS, PH7.4。
[0036]如圖2與圖3所示,樣品處理區22包括對待檢測樣品進行吸附處理的樣品吸附區221、對待檢測樣品進行洗滌處理的樣品洗滌區222以及對待檢測樣品進行聚集處理的樣品聚集區223,樣品吸附區221、樣品洗滌區222以及樣品聚集區223通過進樣通道25依次連通,進樣通道25呈圓環形設置,進樣池21、樣品吸附區221、樣品洗滌區222、樣品聚集區223、樣品信號放大池23依次設置于進樣通道25上,步進電機31上的磁性件驅動磁性微珠體有進樣池21進入樣品吸附區221,磁性微珠體上吸附的待檢測樣品與樣品緩沖液發生反應,并靜置5?8分鐘,然后,控制元件52再次控制步進電機31運行,將磁性微珠體移動至樣品洗滌區222,在樣品洗滌區222內設有樣品洗滌液,樣品洗滌液對待檢測樣品進行洗滌,步進電機31驅動磁性微珠體進入樣品聚集區223內,靜置2?3分鐘,待檢測樣品聚集,并等待下一步的操作,待檢測樣品的吸附、洗滌、聚集等操作全部由控制元件52控制實現,試劑損耗量小,且操作自動化程度高
[0037]在本實施例中,樣品洗滌液成分為:磷酸鹽緩沖液0.01M, PH7.2
[0038]NaCl.....................100g/L
[0039]KCl.....................2.5g/L
[0040]Na2HPO4.12H20.........36.3g/L
[0041]KH2PO4..................2.5g/L
[0042]H20........................1L
[0043]如圖3所示,微流控芯片2由基片20和蓋設于基片20上的蓋片(圖中未示出)組成,通過CO2激光光刻技術將進樣池21、樣品吸附區221、樣品洗滌區222、樣品聚集區223、樣品信號放大池23、樣品檢測池24以及進樣通道25分別刻蝕于基片20上,為了使到樣品進樣池21、樣品吸附區221、樣品洗滌區222、樣品聚集區223及樣品信號放大池23合理布局在基板20上以及方便HIV病毒樣品在各功能單元之間的轉移,樣品進樣池21、樣品吸附區221、樣品洗滌區222、樣品聚集區223及樣品放大池23沿同一圓周方向排列布置,待檢測樣品流動性更好。
[0044]如圖3所示,基片20上還刻蝕有用于放置緩沖液的緩沖溶液池26,緩沖溶液池26與樣品檢測池24分設樣品信號放大池23的兩側,并與樣品信號放大池23連通,溶液緩沖池26內放置有緩沖溶液,緩沖溶液將待檢測樣品稀釋,便于下一步的檢測。
[0045]如圖1與圖3所示,控制裝置包括設于支撐件I上的電路板51和設于電路板51上的控制元件52,電路板51上設有與微流控芯片2外形相適配的安裝槽511,微流控芯片2可拆卸安裝于安裝槽511內,由于微流控芯片2屬于一次性用品,避免微流控芯片2的交叉使用,因此,每做完一例人類免疫缺陷病毒檢測,將微流控芯片2由安裝槽511處取出,及時更換上新的微流控芯片2,操作簡單,且通用性好。
[0046]如圖1與圖2所示,驅動裝置3包括一設于微流控芯片2下方的步進電機31,步進電機31與控制元件52電連接,步進電機31的輸出軸上設有圓盤(圖中未示出),圓盤的外徑尺寸與進樣通道25的外徑尺寸相適配,圓盤上設有與磁性微珠體磁性相吸的磁性件(圖中未不出),磁性件設置于進樣池21的正下方,并與磁性微珠體相吸,步進電機31的輸出軸旋轉時,圓盤發生相應的轉動,磁性件吸引磁性微珠體發生移動,將磁性微珠體移動至樣品處理區22內,對待檢測樣品進行處理,步進電機31的運行由控制元件52控制,無需檢測人員手動操作,自動化程度高,空間緊湊,且磁性件與磁性微珠體無直接接觸,可避免污染樣品,保證檢測的準確性。
[0047]如圖1與圖2所示,散熱裝置包括設置于電路板51的一側并用于輔助溫度調節裝置4降溫的散熱風扇6,散熱風扇6與控制元件52電連接,散熱風扇6的出風口朝向微流控芯片2,由于溫度調節裝置4需要循環地對微流控芯片2進行升溫與降溫操作,為更快地輔助和快速降溫,開啟散熱風扇6,當溫度調節裝置4升溫時,控制元件52自動關閉散熱風扇6,無需檢測人員操作,實施方便快捷。
[0048]如圖1與圖2所示,支撐件I上還設有提供控制元件52所需直流電源的交流電轉換器7,交流電轉換器7與控制元件52電連接,由于控制元件52采用直流供電,交流電轉換器7可以將市電220v轉換成控制元件52所需的直流電,確保控制元件52獲得持續電源,人類免疫缺陷病毒檢測裝置正常工作。
[0049]如圖3所示,檢測元件為電泳檢測儀,電泳電測儀具有第一電極與第二電極,第一電極設置于樣品信號放大池23內,第二電極設置于樣品檢測池24內,樣品信號放大池23與樣品檢測池24之間形成電泳檢測通道,電泳檢測通道的上方設有紫外光源,在紫外線的照射下,可以對相關聯的核酸分子進行辨識,檢測人員根據顯示結果進行診斷,電泳檢測儀通過控制交流信號的頻率、幅值等參數,實現對待檢測樣品電泳富集,通過施加一定的激勵信號,監測第一電極與第二電極的變化來獲得相應的電學響應信號,實現微流控芯片對待檢測樣品的定量檢測,建立快速、準確的HIV定量檢測分析。
[0050]下面對本實用新型提供的檢測裝置對HIV滅活病毒進行檢測的工作過程作進一步的描述,其中,在本實施例中以HIV滅活病毒P24包膜蛋白為檢測對象:
[0051]S1、將待檢測樣品放置于進樣池21內,向進樣池21內加入裂解液,以使待檢測樣品進行細胞裂解,然后向進樣池21內加入表面包被有特異包膜蛋白抗體的磁性微珠體和樣品處理液,并靜置10?15分鐘;
[0052]S2、控制裝置啟動驅動裝置運行,驅動裝置驅動磁性微珠體移動至樣品處理區22,待檢測樣品在樣品處理區22內發生吸附、洗滌、與聚集反應,具體地,待檢測樣品移動至樣品吸附區221內,然后靜置5?8分鐘,以使待檢測樣品和樣品吸附區221的樣品緩沖液發生作用,利用驅動裝置3驅動磁性微珠體移動至樣品洗滌區222,并靜置數分鐘,以使待檢測樣品與樣品洗滌區232的樣品洗滌液發生作用,利用驅動裝置3驅動樣品洗滌區222的吸附有待檢測樣品磁性微珠體移動至樣品聚集區223,并靜置2-3分鐘,待檢測樣品在樣品聚集區223發生聚集;
[0053]S3、待檢測樣品聚集后,驅動裝置3驅動磁性微珠體進入樣品信號放大池23內,待檢測樣品在樣品信號放大池23內發生聚合酶鏈式反應,生成核酸分子,具體地,通過溫度調節裝置4將帶有待檢測樣品進行溫度循環操作,而該操作包括如下步驟:a、升溫至94°C保持 2min ;b、94°C保持 30sec ;c、降溫至 55°C保持 30sec ;d、升溫至 72°C保持 30sec ;e、72°C保持3min ;f、降溫至4°C保持5min。其中步驟b至步驟e循環20-25次,生成足夠多的核酸分子。
[0054]S4、檢測元件對核酸分子進行檢測。
[0055]本實用新型提供用于檢測人類缺陷免疫病毒的檢測方法,利用驅動裝置3將帶有待檢測樣品的磁性微珠體依次進入樣品吸附區221、樣品洗滌區222、樣品聚集區223以及樣品信號方法池23,電泳檢測儀對核酸分子進行檢測,采用自動化操作,減輕檢測人員的工作負擔,且使用試劑量少,降低試劑消耗,其檢測限可以達到Ifg的數量級,相較于現有的常規實驗方法Ing的檢測限,提高檢測靈敏度。
[0056]以上所述僅為本實用新型的較佳實施例而已,并不用以限制本實用新型,凡在本實用新型的精神和原則之內所作的任何修改、等同替換和改進等,均應包含在本實用新型的保護范圍之內。
【權利要求】
1.一種人類免疫缺陷病毒檢測裝置,對待檢測樣品進行檢測,其特征在于:包括支撐件和對所述待檢測樣品進行樣品處理的微流控芯片,所述微流控芯片設于所述支撐件上,所述微流控芯片上設有用于對所述待測樣品進行檢測的檢測元件,所述支撐件上設有用于驅動所述待檢測樣品移動的驅動裝置、用于調節所述待檢測樣品溫度的溫度調節裝置、用于對置于所述微流控芯片上的所述待檢測樣品進行散熱處理的散熱裝置、用于控制所述驅動裝置、所述溫度調節裝置、所述檢測元件、所述散熱裝置運行的控制裝置; 所述微流控芯片上設有用于放置所述待檢測樣品和與所述磁性件磁性相吸的磁性微珠體的進樣池、對所述待檢測樣品依次進行吸附、洗滌、聚集處理的樣品處理區、對經所述樣品處理區處理過的所述待檢測樣品進行信號放大處理的樣品信號放大池、與所述樣品信號放大池連通的樣品檢測池,所述樣品信號放大池與所述樣品檢測池之間設有對經所述樣品信號放大池處理過的所述待測樣品進行檢測的檢測元件,所述進樣池、所述樣品處理區以及所述樣品信號放大池依次設置于進樣通道上并連通。
2.如權利要求1所述的一種人類免疫缺陷病毒檢測裝置,其特征在于:所述控制裝置包括設于所述支撐件上的線路板和設于所述電路板上的控制元件,所述線路板上設有與所述微流控芯片外形相適配的安裝槽,所述微流控芯片可拆卸安裝于所述安裝槽內。
3.如權利要求2所述的一種人類免疫缺陷病毒檢測裝置,其特征在于:所述驅動裝置包括一設于所述微流控芯片下方的步進電機,所述步進電機與所述控制元件電連接,所述步進電機的輸出軸上設有磁性件。
4.如權利要求2所述的一種人類免疫缺陷病毒檢測裝置,其特征在于:所述散熱裝置包括設置于所述電路板一側并用于輔助所述溫度調節裝置降溫的散熱風扇,所述散熱風扇與所述控制元件電連接,所述散熱風扇的出風口朝向所述微流控芯片。
5.如權利要求2所述的一種人類免疫缺陷病毒檢測裝置,其特征在于:所述支撐件上還設有提供所述控制元件所需電源的交流電轉換器,所述交流電轉換器與所述控制元件電連接。
6.如權利要求1所述的一種人類免疫缺陷病毒檢測裝置,其特征在于:所述樣品處理區包括對所述待檢測樣品進行吸附處理的樣品吸附區、對所述待檢測樣品進行洗滌處理的樣品洗滌區以及對所述待檢測樣品進行聚集處理的樣品聚集區,所述樣品吸附區、所述樣品洗滌區以及所述樣品聚集區通過所述進樣通道依次連通。
7.如權利要求6所述的一種人類免疫缺陷病毒檢測裝置,其特征在于:所述微流控芯片由基片和蓋設于所述基片上的蓋片組成,所述進樣池、所述樣品吸附區、所述樣品洗滌區、所述樣品聚集區、所述樣品信號放大池、所述樣品檢測池以及所述進樣通道分別刻蝕于所述基片上。
8.如權利要求7所述的一種人類免疫缺陷病毒檢測裝置,其特征在于:所述基片上還刻蝕有用于放置緩沖液的緩沖溶液池,所述緩沖溶液池與所述樣品檢測池分設所述樣品信號放大池的兩側,并與所述樣品信號放大池連通。
9.如權利要求6至8中任一項所述的一種人類免疫缺陷病毒檢測裝置,其特征在于:所述檢測元件為電泳檢測儀,所述電泳電測儀具有第一電極與第二電極,所述第一電極設置于所述樣品信號放大池內,所述第二電極設置于所述樣品檢測池內,所述樣品信號放大池與所述樣品檢測池之間形成電泳檢測通道。
【文檔編號】G01N33/571GK203825018SQ201420093127
【公開日】2014年9月10日 申請日期:2014年2月28日 優先權日:2014年2月28日
【發明者】郭文鵬, 蔡志明 申請人:深圳市第二人民醫院