本發(fā)明屬于免疫檢測分析領(lǐng)域，具體涉及一種全自動(dòng)微流控芯片熒光免疫檢測系統(tǒng)及其檢測方法。

背景技術(shù)：

免疫分析的檢測系統(tǒng)按照免疫分析的方法不同可分為多種，如免疫層析分析儀、酶聯(lián)免疫分析儀、化學(xué)發(fā)光免疫分析儀等。

隨著微流控芯片(microfluidicchips)技術(shù)在醫(yī)學(xué)、生命科學(xué)等領(lǐng)域的應(yīng)用,將芯片的微通道結(jié)構(gòu)及其他功能元件集成在數(shù)平方厘米的基片上,通過對微通道中的流體進(jìn)行控制,以實(shí)現(xiàn)進(jìn)樣、稀釋、混合、反應(yīng)、分離、檢測等多種功能的微全分析系統(tǒng)，具有微型化、集成化、分析速度快、試劑消耗少等顯著優(yōu)點(diǎn)。目前，微流控芯片已應(yīng)用于免疫檢測分析領(lǐng)域。

近年來，為了適應(yīng)多樣本、快速檢測，減少人工操作，相繼推出各種全自動(dòng)微流控檢測儀，但這些自動(dòng)化儀器只是減少了人工操作，解放了勞動(dòng)力，消除了試驗(yàn)中的主觀誤差，并沒有從根本上實(shí)現(xiàn)多樣本、高通量、快速檢測的要求。

因此，研制一種方便、快捷、高通量、靈敏度高、集成化高、適合工業(yè)化生產(chǎn)的全自動(dòng)微流控芯片免疫檢測系統(tǒng)是目前亟待解決的問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了解決上述問題，本發(fā)明提供了一種全自動(dòng)微流控芯片熒光免疫檢測系統(tǒng)及其檢測方法，可以從根本上實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)化、多樣本、高通量、快速檢測的要求。

本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的：一種全自動(dòng)微流控芯片熒光免疫檢測系統(tǒng)，包括外殼和主機(jī)架，主機(jī)架上部設(shè)置有芯片卡存儲(chǔ)盤和樣品管盤，芯片卡存儲(chǔ)盤和樣品管盤之間設(shè)置有離心反應(yīng)盤，離心反應(yīng)盤和樣品管盤之間設(shè)置有加注系統(tǒng)、清洗系統(tǒng)；主機(jī)架上相應(yīng)于離心反應(yīng)盤設(shè)置有光學(xué)檢測系統(tǒng)，主機(jī)架內(nèi)部設(shè)置有控制系統(tǒng)和電機(jī)，所述電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片卡存儲(chǔ)盤，離心反應(yīng)盤，樣品管盤，加注系統(tǒng)的旋轉(zhuǎn)。

所述芯片卡存儲(chǔ)盤，離心反應(yīng)盤，樣品管盤，加注系統(tǒng)分別通過旋轉(zhuǎn)軸與驅(qū)動(dòng)電機(jī)相連；所述芯片卡存儲(chǔ)盤內(nèi)部設(shè)置有電動(dòng)推桿，芯片卡存儲(chǔ)盤上設(shè)置有能放置一個(gè)或多個(gè)芯片卡存儲(chǔ)盒的卡槽；每個(gè)芯片卡存儲(chǔ)盒的外部設(shè)置有條碼信息，每個(gè)芯片卡存儲(chǔ)盒底部設(shè)置有芯片檢測卡出口；所述離心反應(yīng)盤上有一個(gè)或多個(gè)芯片卡槽，芯片卡槽的大小與芯片檢測卡相匹配。

所述芯片卡存儲(chǔ)盒的卡槽設(shè)置在芯片卡存儲(chǔ)盤的半徑軸上，每兩個(gè)芯片卡存儲(chǔ)盒的卡槽間的角度相等，芯片卡存儲(chǔ)盒內(nèi)部能上下放置多個(gè)芯片檢測卡，所述芯片卡存儲(chǔ)盒直接安裝在芯片卡存儲(chǔ)盤上。

所述芯片檢測卡為一長條形帶有條碼信息的微流控芯片，芯片檢測卡上依次排列有加樣槽、熒光探針槽、反應(yīng)檢測槽和廢液槽，以及連接加樣槽、熒光探針槽、反應(yīng)檢測槽和廢液槽的微通道；所述熒光探針槽預(yù)先固化熒光探針微球抗體或抗原，反應(yīng)檢測槽預(yù)先固化捕獲磁珠微球抗體或抗原；所述微流控芯片只有加樣槽通過加樣孔與外界相通，其余槽均是封閉的；所述芯片檢測卡放置時(shí)，廢液槽一端靠近芯片卡存儲(chǔ)盤的中心。

所述離心反應(yīng)盤內(nèi)部設(shè)置有電動(dòng)推桿，離心反應(yīng)盤的半徑軸上設(shè)置一個(gè)或多個(gè)芯片卡槽，芯片卡槽設(shè)有用于接收芯片卡存儲(chǔ)盒的底部出口發(fā)射的芯片檢測卡的接口；所述芯片檢測卡放置時(shí)，加樣槽一端靠近離心反應(yīng)盤的中心；所述離心反應(yīng)盤底部固定有環(huán)形電磁線圈，環(huán)形電磁線圈的位置與芯片檢測卡上反應(yīng)檢測槽的位置相對應(yīng)，環(huán)形線圈通電時(shí)產(chǎn)生磁場，用來吸附芯片檢測卡反應(yīng)檢測槽中的微磁珠。

所述樣品盤為電機(jī)驅(qū)動(dòng)的可旋轉(zhuǎn)的圓盤結(jié)構(gòu)樣品架，能同時(shí)放置多個(gè)檢測樣品管。

所述加注系統(tǒng)包括加樣針、加樣針支架、加樣針清洗池，加樣針通過加樣針支架與主機(jī)架相連接，加樣針支架設(shè)置有旋轉(zhuǎn)裝置，旋轉(zhuǎn)裝置帶動(dòng)加樣針在樣品管盤、離心反應(yīng)盤和加樣針清洗池之間來回移動(dòng)；所述加樣針清洗池嵌入于主機(jī)架表面。

所述光學(xué)檢測系統(tǒng)包括光發(fā)射器、光接收器、濾光片、光電轉(zhuǎn)換器及相應(yīng)的固定裝置。

所述清洗系統(tǒng)包括清洗針、清洗針支架、清洗液瓶、清洗液量感應(yīng)裝置和液路導(dǎo)管，清洗針通過液路導(dǎo)管與清洗液瓶相連接，所述清洗瓶置于主機(jī)架外部。

該免疫檢測系統(tǒng)還包括條碼掃描器，所述的條碼掃描器為一維碼或二維碼掃描裝置，用于掃描芯片卡存儲(chǔ)盒外和芯片檢測卡表面的條碼信息，所述條碼信息包括產(chǎn)品名稱、批號、標(biāo)準(zhǔn)曲線。

一種全自動(dòng)微流控芯片熒光免疫檢測系統(tǒng)的檢測方法，包括如下步驟。

（1）將內(nèi)含不同種檢測項(xiàng)目的芯片檢測卡分別放入芯片卡存儲(chǔ)盒中，再將芯片卡存儲(chǔ)盒固定在芯片卡存儲(chǔ)盤上的卡槽上，條碼掃描器自動(dòng)掃描芯片存儲(chǔ)盒外表面的條碼信息，載入操作系統(tǒng)。

（2）用外置條碼掃描器掃描待檢樣品管上的條碼信息，載入操作系統(tǒng)，條碼信息最少含有樣品編號和待檢項(xiàng)目，將樣品管置入樣品管盤上，自動(dòng)旋轉(zhuǎn)至特定取樣位置。

（3）按照待檢項(xiàng)目信息，系統(tǒng)自動(dòng)選取芯片卡存儲(chǔ)盤中芯片檢測卡，芯片卡存儲(chǔ)盤內(nèi)部的電動(dòng)推桿從芯片卡存儲(chǔ)盒的底部出口推出芯片檢測卡至離心反應(yīng)盤相應(yīng)的卡槽中，并掃描芯片檢測卡上的條碼信息，選取對應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)曲線。

（4）加樣針支架帶動(dòng)加樣針在樣品管中定量吸取樣品5-20ul，加入到相應(yīng)的芯片檢測卡的加樣孔中，電機(jī)驅(qū)動(dòng)離心反應(yīng)盤旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)速為100-500rpm，反應(yīng)時(shí)間為2-5分鐘，將樣品分別驅(qū)動(dòng)至熒光探針槽和反應(yīng)檢測槽中，待檢物分別與標(biāo)記熒光微球抗體1或抗原1和捕獲磁珠微球抗體2或抗原2發(fā)生特異性免疫反應(yīng)，形成“熒光微球-抗體1-抗原-抗體2-磁珠微球”的雙抗體夾心磁性復(fù)合物或“熒光微球-抗原1-抗體-抗原2-磁珠微球”的雙抗原夾心磁性復(fù)合物。

（5）反應(yīng)結(jié)束后，電磁線圈通電，產(chǎn)生磁場，磁性復(fù)合物被吸附在反應(yīng)檢測槽的底部，電機(jī)驅(qū)動(dòng)離心反應(yīng)盤旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)速500-1500rpm，離心1分鐘，將非磁性復(fù)合物溶液離心至芯片檢測卡的廢液槽中。

（6）斷開磁場，清洗針通過加樣孔加入清洗液20-50ul，100-500rpm離心2-5分鐘，清洗磁性復(fù)合物，電磁線圈通電，產(chǎn)生磁場，磁性復(fù)合物被吸附在反應(yīng)檢測槽的底部，電機(jī)驅(qū)動(dòng)離心反應(yīng)盤旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)速500-1500rpm，離心1分鐘，將非磁性復(fù)合物溶液離心至芯片的廢液槽中，斷開磁場。

（7）檢測，用特定波長的激發(fā)光照射反應(yīng)檢測槽，標(biāo)記探針產(chǎn)生熒光，接收特定波長的熒光，熒光強(qiáng)度與待測物的濃度成相關(guān)性，通過光電轉(zhuǎn)化器將光信號轉(zhuǎn)化成數(shù)字信號，并帶入之前載入的標(biāo)準(zhǔn)曲線中，計(jì)算待測物的含量。

（8）檢測結(jié)束后，離心反應(yīng)盤內(nèi)部的電動(dòng)推桿將用過的芯片檢測卡推出，集中處理。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的創(chuàng)新點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)在于。

（1）全智能化操作，操作者只需將樣品管裝入樣品盤上，無需人工加樣、清洗、孵育。

（2）所有試劑均預(yù)先固化于芯片中，省卻傳統(tǒng)試劑盒大量試管的使用，并省卻反復(fù)取樣操作。

（3）樣品需樣量極少，單個(gè)指標(biāo)僅需要5-10ul。

（4）微流控芯片全封閉系統(tǒng)，無交叉污染，不污染環(huán)境。

（5）檢測項(xiàng)目隨意組合，檢測時(shí)間短，10分鐘內(nèi)即可完成多個(gè)芯片的多樣本或多因子同時(shí)檢測，實(shí)現(xiàn)檢測的快速和高通量。

（6）均相反應(yīng)體系使檢測結(jié)果高靈敏度（10^-15mol/ml）、高精密度（cv＜5%）、高重復(fù)性（cv＜5%）。

附圖說明

圖1：全自動(dòng)微流控芯片免疫檢測系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2：全自動(dòng)微流控芯片免疫檢測系統(tǒng)主機(jī)架結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3：芯片夾存儲(chǔ)盤結(jié)構(gòu)示意圖。

圖4：芯片卡存儲(chǔ)盒結(jié)示意構(gòu)圖。

圖5：芯片檢測卡結(jié)構(gòu)示意圖。

圖6：離心反應(yīng)盤結(jié)構(gòu)示意圖。

圖7：離心反應(yīng)盤底部結(jié)構(gòu)示意圖。

圖8：樣品管盤結(jié)構(gòu)示意圖。

圖9：光學(xué)檢測系統(tǒng)工作原理圖。

圖10：加注系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。

圖11：清洗系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中，1：外殼；2：主機(jī)架；3：芯片卡存儲(chǔ)盤；4：離心反應(yīng)盤；5：樣品管盤；6.1：芯片卡存儲(chǔ)盤內(nèi)部電動(dòng)推桿；6.2：離心反應(yīng)盤內(nèi)部電動(dòng)推桿；7：加注系統(tǒng)；8：清洗系統(tǒng)；9：光學(xué)檢測系統(tǒng)；10：電機(jī)；11：芯片卡存儲(chǔ)盒的卡槽；12：芯片卡存儲(chǔ)盒；13：芯片檢測卡；131：加樣槽；132：熒光探針槽；133：反應(yīng)檢測槽；134：廢液槽；14：環(huán)形電磁線圈；15：加樣針；16：加樣針支架；16.1：旋轉(zhuǎn)裝置；17：加樣針清洗池；18：清洗針；19：清洗針支架；20：清洗液瓶；21：清洗液量感應(yīng)裝置；22：液路導(dǎo)管。

具體實(shí)施例

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明做進(jìn)一步說明，本發(fā)明不限于以下實(shí)例。

實(shí)施例1。

如圖所示，一種全自動(dòng)微流控芯片熒光免疫檢測系統(tǒng)，包括外殼1和主機(jī)架2，主機(jī)架2上部設(shè)置有芯片卡存儲(chǔ)盤3和樣品管盤5，芯片卡存儲(chǔ)盤3和樣品管盤5之間設(shè)置有離心反應(yīng)盤4，離心反應(yīng)盤4和樣品管盤5之間設(shè)置有加注系統(tǒng)7、清洗系統(tǒng)8；主機(jī)架2上相應(yīng)于離心反應(yīng)盤4設(shè)置有光學(xué)檢測系統(tǒng)9，主機(jī)架2內(nèi)部設(shè)置有控制系統(tǒng)和電機(jī)10，電機(jī)10驅(qū)動(dòng)芯片卡存儲(chǔ)盤3，離心反應(yīng)盤4，樣品管盤5，加注系統(tǒng)7的旋轉(zhuǎn)。

芯片卡存儲(chǔ)盤3，離心反應(yīng)盤4，樣品管盤5，加注系統(tǒng)7分別通過旋轉(zhuǎn)軸與驅(qū)動(dòng)電機(jī)10相連；芯片卡存儲(chǔ)盤3內(nèi)部設(shè)置有電動(dòng)推桿6.1，芯片卡存儲(chǔ)盤3上設(shè)置有至少一個(gè)能放置一個(gè)或多個(gè)芯片卡存儲(chǔ)盒12的卡槽11；每個(gè)芯片卡存儲(chǔ)盒12的外部設(shè)置有條碼信息，每個(gè)芯片卡存儲(chǔ)盒12底部設(shè)置有芯片檢測卡13出口；離心反應(yīng)盤4上有一個(gè)或多個(gè)芯片卡槽，芯片卡槽的大小與芯片檢測卡13相匹配。

芯片卡存儲(chǔ)盒的卡槽11設(shè)置在芯片卡存儲(chǔ)盤3的半徑軸上，每兩個(gè)芯片卡存儲(chǔ)盒的卡槽11間的角度相等，芯片卡存儲(chǔ)盒12內(nèi)部可上下放置多個(gè)芯片檢測卡13；或芯片卡存儲(chǔ)盒11直接安裝在芯片卡存儲(chǔ)盤3上。

芯片檢測卡13為一長條形帶有條碼信息的微流控芯片，依次排列有加樣槽131、熒光探針槽132、反應(yīng)檢測槽133和廢液槽134，以及相互連接的微通道；所述熒光探針槽132預(yù)先固化熒光探針微球抗體或抗原，反應(yīng)檢測槽133預(yù)先固化捕獲磁珠微球抗體或抗原；微流控芯片只有加樣槽131通過加樣孔與外界相通，其余槽均是封閉的；芯片檢測卡13放置時(shí)，廢液槽134一端靠近芯片卡存儲(chǔ)盤的中心。

離心反應(yīng)盤4內(nèi)部設(shè)置有電動(dòng)推桿6.2，離心反應(yīng)盤4的半徑軸上設(shè)置一個(gè)或多個(gè)芯片卡槽，芯片卡槽設(shè)有用于接收芯片卡存儲(chǔ)盒12的底部出口發(fā)射的芯片檢測卡13的接口；芯片檢測卡13放置時(shí)，加樣槽131一端靠近離心反應(yīng)盤4的中心；離心反應(yīng)盤4底部固定有環(huán)形電磁線圈14，環(huán)形電磁線圈14的位置與芯片檢測卡13上反應(yīng)檢測槽133的位置相對應(yīng)，環(huán)形電磁線圈14通電時(shí)產(chǎn)生磁場，用來吸附芯片檢測卡13反應(yīng)檢測槽中133的微磁珠。

樣品盤5為電機(jī)驅(qū)動(dòng)的可旋轉(zhuǎn)的圓盤結(jié)構(gòu)樣品架，可同時(shí)放置多個(gè)檢測樣品管。

加注系統(tǒng)包括加樣針15、加樣針支架16、加樣針清洗池17，加樣針15通過加樣針支架16與主機(jī)架2相連接，加樣針支架16設(shè)置有旋轉(zhuǎn)裝置16.1，旋轉(zhuǎn)裝置16.1運(yùn)動(dòng)帶動(dòng)加樣針15在樣品管盤5、離心反應(yīng)盤4和加樣針清洗池17之間來回移動(dòng)，加樣針清洗池17嵌入于主機(jī)架2表面。

光學(xué)系統(tǒng)包括光發(fā)射器、光接收器、濾光片、光電轉(zhuǎn)換器及相應(yīng)的固定裝置。

清洗系統(tǒng)包括清洗針18、清洗針支架19、清洗液瓶20、清洗液量感應(yīng)裝置21、液路導(dǎo)管22，清洗針通過液路導(dǎo)管22與清洗液瓶20相連接，清洗液量感應(yīng)裝置21控制清洗針20的洗液量。

該免疫檢測系統(tǒng)還包括條碼掃描器，條碼掃描器為一維碼或二維碼掃描裝置，用于掃描芯片卡存儲(chǔ)盒12外表面、芯片檢測卡13的條碼信息，所述條碼信息包括產(chǎn)品名稱、批號、標(biāo)準(zhǔn)曲線等。

實(shí)施例2。

針對常見的8種腫瘤標(biāo)志物抗原分別制作8種芯片檢測卡（①甲胎蛋白afp、②癌胚抗原cea、③總前列腺特異抗原t-psa、④游離前列腺特異抗原f-psa、⑤鱗狀上皮細(xì)胞癌抗原scc、⑥糖原抗原125、⑦糖原抗原15-3、⑧糖原抗原19-9。

每個(gè)芯片檢測卡13表面噴印一維碼，內(nèi)載產(chǎn)品相關(guān)信息，包括產(chǎn)品名稱、批號等。

將每種芯片檢測卡13共8片裝入1個(gè)芯片卡存儲(chǔ)盒12中。

芯片卡存儲(chǔ)盒12外表面噴印二維碼，內(nèi)載有該產(chǎn)品的相關(guān)信息，包括：產(chǎn)品名稱、批號、標(biāo)準(zhǔn)曲線等。

全自動(dòng)微流控芯片免疫檢測系統(tǒng)檢測方法包括如下步驟。

（1）將芯片卡存儲(chǔ)盒12固定在芯片卡存儲(chǔ)盤上的卡槽11上，條碼掃描器自動(dòng)掃描芯片存儲(chǔ)盒12外表面的條碼信息，載入操作系統(tǒng)。

（2）用外置條碼掃描器掃描待檢樣品管上的條碼信息，載入操作系統(tǒng)，條碼信息最少含有樣品編號和待檢項(xiàng)目，將樣品管置入樣品管盤5上，自動(dòng)旋轉(zhuǎn)至特定取樣位置。

（3）按照待檢項(xiàng)目信息，系統(tǒng)自動(dòng)選取芯片卡存儲(chǔ)盤3中芯片檢測卡13，芯片卡存儲(chǔ)盤內(nèi)部的電動(dòng)推桿6.1從芯片存儲(chǔ)盒12的底部推出芯片檢測卡13至離心反應(yīng)盤相應(yīng)的卡槽中，并掃描芯片檢測卡13上的條碼信息，選取對應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)曲線。

（4）加樣針支架16上的旋轉(zhuǎn)裝置16.1帶動(dòng)加樣針15在樣品中定量吸取樣品10ul，加入到相應(yīng)的芯片檢測卡13的加樣孔中，電機(jī)驅(qū)動(dòng)離心反應(yīng)盤旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)速為300rpm，離心反應(yīng)5分鐘，將樣品分別驅(qū)動(dòng)至熒光探針槽132和反應(yīng)檢測槽133中，待檢物分別與標(biāo)記熒光微球抗體1和捕獲磁珠微球抗體2發(fā)生特異性免疫反應(yīng)，形成“熒光微球-抗體1-抗原-抗體2-磁珠微球”的雙抗體夾心磁性復(fù)合物。

加樣針15加完一次樣后在加樣針清洗池17中進(jìn)行清洗，然后進(jìn)行下次采樣、加樣。

（5）反應(yīng)結(jié)束后，環(huán)形電磁線圈14通電，產(chǎn)生磁場，磁性復(fù)合物被吸附在反應(yīng)檢測槽133的底部，電機(jī)驅(qū)動(dòng)離心反應(yīng)盤4旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)速1200rpm，離心1分鐘，將非磁性復(fù)合物溶液離心至芯片檢測卡的廢液槽134中。

（6）斷開磁場，通過加樣孔加入清洗液50ul，300rpm離心2分鐘，清洗磁性復(fù)合物，電磁線圈14通電，產(chǎn)生磁場，磁性復(fù)合物被吸附在反應(yīng)檢測槽133的底部，電機(jī)驅(qū)動(dòng)離心反應(yīng)盤旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)速1200rpm，離心1分鐘，將非磁性復(fù)合物溶液離心至芯片的廢液槽134中，斷開磁場。

清洗液量感應(yīng)裝置21自動(dòng)感應(yīng)清洗液瓶20中清洗液的剩余量，當(dāng)剩余量低于下限時(shí)，自動(dòng)報(bào)警，更換清洗液瓶20。

（7）檢測，用特定波長的激發(fā)光照射反應(yīng)檢測槽133，標(biāo)記探針產(chǎn)生熒光，接收特定波長的熒光，熒光強(qiáng)度與待測物的濃度成相關(guān)性，通過光電轉(zhuǎn)化器將光信號轉(zhuǎn)化成數(shù)字信號，并帶入之前載入的標(biāo)準(zhǔn)曲線中，計(jì)算待測物的含量。

（8）檢測結(jié)束后，離心反應(yīng)盤內(nèi)部的電動(dòng)推桿6.2將用過的芯片檢測卡13退出，集中處理。

以上實(shí)施例僅是為詳細(xì)說明本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和有益效果而選取的具體實(shí)例，但不應(yīng)該限制本發(fā)明的保護(hù)范圍，凡在不違背本發(fā)明的精神和原則的前提下，所作的種種修改、等同替換以及改進(jìn)，均應(yīng)落入本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。