专利名称：微通道芯片检测装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种检测装置，尤其涉及一种具有微通道的芯片检测装置，即能 提高样品检测的准确性，还能同时用于多个样品进行检测。
背景技术：
抗原或抗体的检测属于免疫学检测技术，根据检测标记物的不同，可以将检测方 法分为酶联免疫检测、同位素免疫检测、胶体金免疫检测、荧光免疫检测和化学发光免 疫检测等，根据检测方式不同，又可以分为免疫酶标板、免疫侧向层析试纸和免疫渗滤 等方法。其中，目前使用最广泛且最具代表性的免疫学检测方法为酶联免疫吸附检测法 (ELISA)0 ELISA检测通常在48孔或96孔酶标板上完成，检测过程步骤较多，时间较长，检 测所需的样本量亦较大。其单次检测的样本数较少且难以同时检测多种抗原或抗体。与酶联免疫吸附技术相比，免疫渗滤技术和免疫侧向层析技术具有操作简单(仅 需一步)、应用灵活(单人份或少量样品)和检测时间短(约15分钟)等特点。斑点金免疫渗 滤法(Dot ImmunoGold Filtration Assay, DIGFA)是免疫渗滤技术的代表，该方法的装置 包括盖板、底板、微孔滤膜和吸水纸。微孔滤膜置于吸水纸上，然后放置于底板内，最后盖上 设有通孔(反应孔)的盖板。微孔滤膜上包被有分子(抗原或抗体)，待测样品滴加于微孔滤 膜后，液体在重力作用下而向滤膜下方渗滤，再通过清洗和加入标记抗体后实现对待测样 品中的目标分子的检测。免疫侧向层析技术(Lateral Flow Immunoassay，LFIA)是继免疫渗滤之后的另一 项膜固相检测技术，通常采用试纸条，这类试纸条通常包括样品垫(sample pad)、标记结合 垫(conjugate pad)检测垫(membrane)、吸水垫(wick)和支撑底板(backing)。该技术主 要以硝酸纤维素膜为载体，利用微孔膜的毛细管作用实现溶液在载体上的迁移。待测样品 经样品垫上样，在毛细现象的作用下，滴加在膜条一端的待测样品慢慢向另一端渗移。移动 过程中目标分子与固定于膜上某一区域的分子(抗体或抗原)结合，待测样品中的其它分子 则继续渗移而与目标分子分离，然后通过标记物(如荧光、化学发光、放射性或显色等)来 判断待测样品中是否含有目标分子。磁性纳米粒子由于具有超顺磁性的特点，已经在广泛运用于生物学和医学领域。 中国发明专利ZL01113129. 2公开了一种免疫胶体金和免疫磁性粒子双标记快速诊断试剂 盒，将目的蛋白的抗体或抗原标记一磁性粒子，形成一磁珠，再以此磁珠去标记胶体金，使 该抗体或抗原上同时带有两个标示物。然后以此双标记了的抗体或抗原去结合目的抗原或 抗体，最终被固定在膜上的相应抗体或抗原捕获，形成一检测带。然后在肉眼对检测带进行 初步定性或半定量检测的基础上，以磁性测定仪对该检测带进行定量检测。该发明运用磁 性纳米粒的特性实现了定量化检测。中国发明专利申请200810111583. X公开了一种免疫纳米磁珠诊断试剂盒，包括 基底、样品垫、结合垫、硝酸纤维素膜和吸水垫。样品垫、结合垫、硝酸纤维素膜和吸水垫按 顺序依次排列于基底上，结合垫含有免疫纳米磁珠，该磁珠上偶联有抗体或抗原。硝酸纤维素膜上有检测带和对照带，检测带上有固定于膜上的与目的蛋白相应的抗体或抗原，对照 带上有固定于膜上的抗体或抗原。该发明是对现有技术(ZL01113129.2)的改进，运用免疫 侧向层析技术，但是当待测样品中的目标分子的分子量偏大或分子的Stocks半径较大时， 目标分子难以在毛细现象的作用下在硝酸纤维素膜的微孔中实现渗移。虽然可以通过放大 微孔孔径，但孔径放大会显著影响层析效果。中国发明专利申请200810207770. 8公开了一种纳米磁性粒子层析试纸检测方 法，先对磁性纳米粒子表面的羟基、氨基、羧基或巯基进行修饰后，与抗原或抗体偶联，然后 通过在试纸的底衬上依次搭接粘贴有检测反应部分和吸水部分制备层析试纸条。检测反应 部分上包被有抗体或抗原的检测区，同时包被有抗相应抗体或抗原作为参考线，利用纳米 磁性粒子的颜色来检测相关抗原或抗体的存在。该发明对免疫侧向层析技术进行了改进， 省去了样品垫和检测垫，但是仍没有从实质上解决分子量偏大或分子的Stocks半径较大 时，目标分子难以在毛细现象的作用实现迁移的问题。当分子量偏大或分子的Stocks半径较大时，由于现有的免疫渗滤技术和免疫侧 向层析技术都需要使用硝酸纤维素膜，而目标分子难以在毛细现象作用下实现有效迁移。
实用新型内容本实用新型的目的在于提供一种微通道芯片检测装置，在装置上设置带有微通道 的检测芯片单元，在外加磁场的作用下，使待测样品中结合有磁性材料的目标分子在微通 道内进行迁移，从而解决免疫渗滤技术和免疫侧向层析技术因硝酸纤维素膜微孔对目标分 子迁移产生的限制。本实用新型的目的在于提供一种微通道芯片检测装置，在装置上设置一个以上的 微通道的检测芯片单元，实现对多份和多项目标分子的同时检测，实现检测的自动化。抗原是能在机体中引起特异性免疫应答的物质。抗原进入机体后，可刺激机体产 生抗体和引起细胞免疫。在免疫测定中，抗原是指能与抗体结合的物质。抗原的反应性取 决于抗原决定簇(antigenic determinant)，亦称表位(印itope)。一个抗原分子可带有不 同的决定簇。此外，还可以通过基因工程或化学连接的方式对表位进行拼接。抗体是能与抗原特异性结合的免疫球蛋白(immunoglobulin，Ig)。Ig分五类，即 IgG、IgA、IgM、IgD和IgE0与免疫测定有关的Ig主要为IgG和IgM0抗原或抗体的制备，可以通过多肽化学合成、原核微生物(如大肠杆菌)基因工程 菌表达后纯化、真核微生物(如啤酒酵母、毕赤酵母和乳酸克鲁韦酵母等)基因工程菌表达 后纯化或由动物细胞(如中国仓鼠CH0、仓鼠BHK、鼠骨髓瘤细胞小鼠成纤维细胞、猴CVl细 胞和人淋巴细胞等)等进行表达并纯化。磁性材料的制备可以参见中国发明专利申请200810207770. 8或 200510033784. 9。多肽、蛋白或抗体与磁性材料的耦合方法可以参见中国发明专利申请 200810207770.8 或 200810151335. 8。本实用新型提供的一种微通道芯片检测装置，包括检测装置本体、1个以上检测芯 片单元和磁体。检测芯片单元和磁体设于检测装置本体，所述磁体设于所述检测芯片单元
的一端。
4[0017]另一种微通道芯片检测装置，包括检测装置本体、2个以上检测芯片单元和磁体， 磁体设于检测芯片单元一端，检测芯片单元和磁体设于检测装置本体，各个检测芯片单元 位于磁体的同侧。另一种微通道芯片检测装置，包括检测装置本体、2个以上检测芯片单元和磁体， 磁体设于检测芯片单元一端，检测芯片单元和磁体设于检测装置本体，各个检测芯片单元 位于磁体的两侧。检测芯片单元包括微通道主体、样品容器、检测槽和对照槽。微通道主体的内腔、 样品容器内腔、检测槽内腔和对照槽内腔均连通。磁体设于微通道主体的一端。另一种检测芯片单元，包括1个样品容器、1个以上的微通道主体、1个以上的检测 槽和1个以上的对照槽，且至少有1个微通道主体内腔、1个检测槽内腔和1个对照槽内腔 与样品容器连通。磁体设于各个微通道主体的一端。微通道指平均径宽小于400 μ m的腔体。本实用新型微通道主体内腔的平均径 宽选择20-200 μ m,优先选择50-180 μ m,更优先选择70-150 μ m,这些平均径宽如但不仅 限于，70 μ m、75 μ m、80 μ m、75 μ m、90 μ m、95 μ m、100 μ m、105 μ m、110 μ m、115 μ m、120 μ m、 125 μ m、130 μ m、135 μ m、140 μ m、145 μ m或150 μ m。本实用新型中，当微通道为槽型时，径
宽应理解为微通道两侧槽内壁之间的宽度；当微通道为圆形截面的管道时，径宽应理解为 微通道圆形截面的直径。检测槽与磁体之间的距离大于对照槽与磁体之间的距离。本领域技术人员所熟知的，本实用新型检测槽的作用与免疫侧向层析技术中的T 线或T膜一致，经标记(如胶体金、化学发光、荧光和同位素)的分子(抗原或抗体)固定于 槽内。本实用新型对照槽的作用与免疫侧向层析技术中的C线或C膜一致，槽内固定有能 与磁性材料标记结合的分子，以确认标记分子能够正常发挥作用。在检测过程中，待测样品加于样品容器中，待测样品中的目标分子与耦合有磁性 材料的磁性分子(如与纳米磁颗粒耦合的抗原或抗体)结合而成磁性目标分子。在磁体施 加的磁场作用下，磁性目标分子与磁性分子一同沿微通道内腔向接近磁体的方向移动。当 移动至检测槽时，固定于检测槽中的标记分子能与磁性目标分子结合，而未结合的磁性分 子则继续移动至对照槽，与固定在对照槽内的分子结合。本实用新型提及的“待测样品”、“血样”、或“试样”来自于“受试者”的血液、分泌 物、组织液、体外培养液或组织等。本实用新型提及的“病患”、“病人”和“受试者”指人、野生动物和家畜 (Livestock)。野生动物为自然状态下未经人工驯化的动物。家畜是为了提供食物来源而 人工饲养的动物，如猴、猿、狗、鼠、仓鼠、猪、兔、奶牛、水牛、公牛、绵羊、山羊、鹅和鸡等。给 予诊断的“患者”优先选择哺乳动物，尤其是人。本实用新型技术方案实现的有益效果本实用新型提供的微通道芯片检测装置，包括检测装置本体、1个以上检测芯片单 元和磁体，磁体设于检测芯片单元的一端。在外加磁场的作用下，待测样品中结合有磁性材 料的目标分子在平均径宽为20-200 μ m的微通道主体内腔中进行迁移，并被固定于检测槽 内的标记分子所捕获，从而解决了免疫渗滤技术和免疫侧向层析技术因硝酸纤维素膜微孔 对目标分子迁移产生的限制，现实了对分子量偏大或分子Stocks半径较大的目标分子的检测。本实用新型通过与1个样品容器连通的多个微通道主体的方式，实现在单次实验 中对样品中的多个目标分子进行检测。还可以在磁体上连接1个以上的检测芯片，实现不 同的待测样品的同时检测，提高检测结果的重复性和平行性，有利于实现检测的自动化。
图1为本实用新型检测装置一实施例的结构示意图；图2为本实用新型检测装置另一实施例的结构示意图；图3为本实用新型清洗装置另一实施例的结构示意图；图4为本实用新型清洗装置另一实施例的结构示意图；图5为本实用新型清洗装置另一实施例的结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图详细描述本实用新型的技术方案。本实用新型实施例仅用以说明本 实用新型的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本实用新型进行了详细说明，本领 域的普通技术人员应当理解，可以对实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱 离本实用新型技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本实用新型的权利要求范围中。图1为本实用新型微通道芯片检测装置一实施例的结构示意图，如图1所示，该检 测装置，包括检测装置本体1、1个检测芯片单元2和磁体3，检测芯片单元2 —端与磁体3 连接。检测芯片单元2包括1个微通道主体211、1个样品容器212、1个检测槽213和1 个对照槽214，且各个部件之间互相连通。微通道主体211 —端与磁体3连接。本实施例中，待测样品加于样品容器212中，待测样品中的目标分子与耦合有磁 性材料的磁性分子结合而成磁性目标分子。在磁体3施加的磁场作用下，磁性目标分子与 磁性分子一同沿微通道主体211的内腔215向接近磁体3的方向移动。当移动至检测槽 213时，固定于检测槽213中的标记分子能与磁性目标分子结合，而未结合的磁性分子则继 续移动至对照槽214，与固定在对照槽214内的分子结合。图2为本实用新型微通道芯片检测装置另一实施例的结构示意图，如图2所示，该 检测装置，包括检测装置本体1、2个检测芯片单元21，22和磁体3，检测芯片单元21，22 一 端均与磁体3连接。本实施例中，检测芯片单元21和检测芯片单元22结构相同，互相独立，且位于磁 体3的同侧。检测芯片单元21包括1个微通道主体211、1个样品容器212、1个检测槽213 和1个对照槽214，且各个部件之间互相连通。微通道主体211 —端与磁体3连接。检测芯片单元22包括1个微通道主体221、1个样品容器222、1个检测槽223和 1个对照槽224，且各个部件之间互相连通。微通道主体221 —端与磁体3连接。本实施例中，待测样品加于样品容器212，222中，待测样品中的目标分子与耦合 有磁性材料的磁性分子结合而成磁性目标分子。在磁体3施加的磁场作用下，磁性目标分 子与磁性分子一同沿微通道主体211，221的内腔215，225向接近磁体3的方向移动。本实 施例检测装置可用于检测两个待测样品中的具有的相同或不同的目标分子，提高检测结果
6的重复性和平行性。图3为本实用新型微通道芯片检测装置另一实施例的结构示意图，如图3所示，该 检测装置，包括检测装置本体1、2个检测芯片单元21，22和磁体3，检测芯片单元21，22 一 端均与磁体3连接。本实施例中，检测芯片单元21和检测芯片单元22结构相同，互相独立，且位于磁 体3的两侧。检测芯片单元21包括1个微通道主体211、1个样品容器212、1个检测槽213 和1个对照槽214，且各个部件之间互相连通。微通道主体211 —端与磁体3连接。检测芯片单元22包括1个微通道主体221、1个样品容器222、1个检测槽223和 1个对照槽224，且各个部件之间互相连通。微通道主体221 —端与磁体3连接。本实施例中，待测样品加于样品容器212，222中，待测样品中的目标分子与耦合 有磁性材料的磁性分子结合而成磁性目标分子。在磁体3施加的磁场作用下，磁性目标分 子与磁性分子一同沿微通道主体211，221的内腔215，225向接近磁体3的方向移动。本实 施例检测装置可用于检测两个待测样品中的具有的相同或不同的目标分子，提高检测结果 的重复性和平行性。图4为本实用新型微通道芯片检测装置另一实施例的结构示意图，如图4所示， 该检测装置，包括检测装置本体1、3个检测芯片单元21，22，23和磁体3，检测芯片单元 21，22，23 一端均与磁体3连接。本实施例中，检测芯片单元21、检测芯片单元22和检测芯片单元23结构相同，互 相独立。检测芯片单元21和检测芯片单元22位于磁体3的同侧，与检测芯片单元21和检 测芯片单元22相比，检测芯片单元23位于磁体3的异侧。检测芯片单元21包括1个微通道主体211、1个样品容器212、1个检测槽213和 1个对照槽214，且各个部件之间互相连通。微通道主体211 —端与磁体3连接。检测芯片单元22包括1个微通道主体221、1个样品容器222、1个检测槽223和 1个对照槽224，且各个部件之间互相连通。微通道主体221 —端与磁体3连接。检测芯片单元23包括1个微通道主体231、1个样品容器232、1个检测槽233和 1个对照槽234，且各个部件之间互相连通。微通道主体231 —端与磁体3连接。本实施例中，待测样品加于样品容器212，222，232中，待测样品中的目标分子与 耦合有磁性材料的磁性分子结合而成磁性目标分子。在磁体3施加的磁场作用下，磁性目 标分子与磁性分子一同沿微通道主体211，221，231的内腔215，225，235向接近磁体3的方 向移动。本实施例检测装置可用于检测三个待测样品中的具有的相同或不同的目标分子， 提高检测结果的重复性和平行性。图5为本实用新型微通道芯片检测装置另一实施例的结构示意图，如图5所示，该 检测装置，包括检测装置本体1、1个检测芯片单元2和磁体3，检测芯片单元2 —端与磁体 3连接。本实施例中，检测芯片单元2包括3个微通道主体211，221，231,1个样品容器 212,3个检测槽213，223，233和3个对照槽214，224，234，且各个部件之间互相连通。微通 道主体211，221，231 一端与磁体3连接。本实施例中，待测样品加于样品容器212中，待测样品中的3种目标分子与耦合有 磁性材料的磁性分子结合而成磁性目标分子。在磁体3施加的磁场作用下，磁性目标分子与磁性分子一同沿微通道主体211，221，231的内腔215，225，235向接近磁体3的方向移 动。当移动至检测槽213，223，233时，由于每个检测槽中固定的标记分子不同或相同，而仅 能结合一种磁性目标分子，而未结合的磁性分子和未结合磁性目标分子的则继续移动至对 照槽214，224，234，与固定在对照槽214，224，234内的分子结合。 本实施例检测装置可用于检测1个待测样品中的相同或不同的目标分子，提高检 测结果的重复性和平行性。
权利要求一种微通道芯片检测装置，其特征在于包括检测装置本体、1个以上检测芯片单元和磁体，所述检测芯片单元和所述磁体设于所述检测装置本体，所述磁体设于所述检测芯片单元的一端。
2.根据权利要求1所述的微通道芯片检测装置，其特征在于2个以上所述检测芯片单 元位于磁体的同侧。
3.根据权利要求1所述的微通道芯片检测装置，其特征在于2个以上所述检测芯片单 元位于磁体的两侧。
4.一种微通道芯片检测装置，其特征在于包括检测装置本体、1个以上检测芯片单元 和磁体；所述检测芯片单元和所述磁体设于所述检测装置本体；所述检测芯片单元，包括微通道主体、样品容器、检测槽和对照槽，且互相连通； 所述磁体设于所述微通道主体一端。
5.根据权利要求4所述的微通道芯片检测装置，其特征在于所述检测芯片单元包括1 个所述样品容器、1个以上的所述微通道主体、1个以上的所述检测槽和1个以上的所述对 照槽，且至少有1个所述微通道主体的内腔、1个所述检测槽的内腔和1个所述对照槽的内 腔与所述样品容器连通。
6.根据权利要求4所述的微通道芯片检测装置，其特征在于所述微通道主体内腔的平 均径宽为20-200 μ m。
7.根据权利要求4所述的微通道芯片检测装置，其特征在于所述微通道主体内腔的平 均径宽为50-180 μ m。
8.根据权利要求4所述的微通道芯片检测装置，其特征在于所述微通道主体内腔的平 均径宽为70-150 μ m。
9.根据权利要求4所述的微通道芯片检测装置，其特征在于所述微通道主体内腔的平 ^tM J& 自 70 μ m>75 μ m>80 μ m>75 μ m>90 μ m>95 μ m> 100 μ m> 105 μ m> 110 μ m> 115 μ m>120 μ m、125 μ m、130 μ m、135 μ m、140 μ m、145 μ m 或 150 μ m。
专利摘要一种微通道芯片检测装置，包括检测装置本体、1个以上检测芯片单元和磁体。检测芯片单元和磁体设于检测装置本体，所述磁体设于所述检测芯片单元的一端。检测芯片单元包括微通道主体、样品容器、检测槽和对照槽。本实用新型检测装置的磁体，对检测芯片单元施加磁场作用，使得待测样品中结合有磁性材料的目标分子在微通道主体内腔中向磁体方向进行迁移，并被固定于检测槽内的标记分子所捕获，从而解决了免疫渗滤技术和免疫侧向层析技术因硝酸纤维素膜微孔对目标分子迁移产生的限制，现实了对分子量偏大或分子Stocks半径较大的目标分子的检测。
文档编号G01N33/558GK201673155SQ201020294300
公开日2010年12月15日 申请日期2010年8月17日 优先权日2010年8月17日
发明者崔大祥, 王贤松 申请人:上海交通大学;苏州康立达纳米生物工程有限公司
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