一种用于微流控荧光检测的快检平台

1.本发明涉及一种用于微流控荧光检测的快检平台，更具体的说是一种利用微流控装置使样品待测液与荧光响应物质结合，通过对荧光变化的检测达到对待测物快速检测的快件平台。


背景技术：

2.近年来，微流控芯片被广泛关注的，包含许多关于在生物医学、临床和环境分析领域使用微流控分析系统的研究。微流控芯片所需进样量很小，可以减少样品和试剂的消耗，降低检测成本。且在利用微尺度下放大的表面力的作用，可以有效提高物质混合和反应效率，从而实现快速响应与检测。而荧光光谱技术是对辐射能激发出的辐射强度进行定量分析的发射光谱分析方法，是一种重要的光电检测技术,特别是在物质种类检测中有着重要的应用。与荧光探针结合，已应用于包括生物、药物和药理学在内的诸多领域，也是许多化学和生物学家的一个研究主题。该检测方法展示出许多优势，例如：简单、低成本、高选择性、易适应于自动分析、能用于时空分辨成像以及提供多信号输出模式。综上，开发了主要由集成的微流控反应芯片和光纤光谱仪检测系统组成的快检平台，与传统的宏观分析平台相比，具有更快的响应时间、更低的样本量、更大的便携性和更小的试剂消耗。


技术实现要素：

3.本发明的目的在于为了改进现有技术的不足而开发一种用于微流控荧光检测的快检平台。通过三维移动平台，将微流控芯片系统与光纤光谱荧光检测系统相结合，实现一种低成本、简单快捷、多通道高通量的检测。
4.本发明通过以下技术方案实现：一种用于微流控荧光检测的快检平台，其特征在于由样品检测区和数据处理区组成；其中样品检测区由装置外壳1、微流泵2、注射器3、微流控芯片4、残液回收装置5、三维移动平台6和漫反射荧光探头7组成；装置外壳1内通过隔板分成下层进样区和上层检测区，其中下层进样区设有微流泵2和注射器3，注射器3固定于微流泵2上；上层检测区设有残液回收装置5、三维移动平台6、漫反射荧光探头7和微流控芯片4，微流控芯片4固定于三维移动平台6的固定表面上，漫反射荧光探头7固定于三维移动平台6的移动端上，并分别通过硅胶软管将注射器3与微流控芯片4和残液回收装置5顺次连接；数据处理区由激发光源9、荧光检测器10和笔记本电脑11组成；漫反射荧光探头7通过y型光纤8分别和激发光源9和荧光检测器10连接，荧光检测器10与笔记本电脑11通过数据线连接，进行数据处理。
5.优选装置外壳1的右侧和隔板上均设有开孔，使硅胶软管和y型光纤8穿过。
6.优选所述的微流控芯片4为单一相蛇形通道芯片，蛇形管上设有6-9条支路，连接圆形检测室；微流控芯片的结构俯视图如图2所示：入口管直径d1＝0.8
±
0.2mm，蛇形管直径d2＝1.6
±
0.4mm，圆形检测室孔直径d3＝4
±
0.5mm，圆孔的间隔距离d4＝4
±
0.5mm，长方形缓冲池宽d5＝5
±
1mm，长d6＝10
±
1mm。
7.微流控芯片4圆形检测室中装有荧光响应物质，通过荧光变化对样品待测液中的物质进行检测。
8.本发明还提供了一种利用上述的快检平台对荧光物质响应物的检测方法，其具体步骤如下：
9.将样品待测溶液装入注射器3中，将注射器3固定于微流泵2上，调节微流泵2的流速，让样品待测物进入微流控芯片4圆形检测室中与荧光响应物质充分混合；通过对三维移动平台6、激发光源9和荧光检测器10的设置，对微流控芯片4上的多个检测室位点进行漫反射荧光光谱检测。
10.优选所述的样品待测溶液的浓度为10-600μm；所述的流速为0.5-1.0ml/h；多位点为6-9个检测室位点。
11.优选所述的荧光响应物质为不同配体的cdte量子点分散在吸水纸中，其浓度为0.7-1.4μg/mm2(单位面积吸水纸上cdte量子点的质量)，吸水纸置于检测室中。
12.所述微流控芯片4可采取多种设计方案，以应对不同待测物及多种荧光标记物。
13.优选设置三维移动平台6移动端分别移动至微流控芯片检测室正上方0.5-1cm处，并停留60-120s；设置激发光源9发射360-390nm波长激发光；设置荧光检测器10检测400-700nm处荧光发射光谱，扫描速度250-500nm/min。
14.有益效果：
15.本发明将微流控芯片系统与光纤光谱荧光检测系统相结合，检测过程操作步骤少，减少对待测样品的影响；数分钟内即可完成对单一样品的多次荧光检测；对样品与荧光响应物质的需求量都很低。因此，本发明能够满足低成本、简单快捷、多通道高通量的检测需求，实现对多种物质的荧光光谱检测。
附图说明
16.图1是本发明装置的结构示意图：其中1-装置外壳，2-微流泵，3-注射器，4-微流控芯片，5-残液回收装置，6-三维移动平台，7-漫反射荧光探头，8-y型光纤，9-激发光源，10-荧光检测器，11-笔记本电脑；
17.图2是微流控芯片的结构俯视图：d1为入口管直径，d2为蛇形管直径，d3为圆形检测室孔直径，d4为圆孔的间隔距离，d5为长方形缓冲池的宽度，d6为长方形缓冲池宽的长度；
18.图3是微流控芯片的结构侧视图：d7为蛇形管管、检测室和长方形缓冲池的深度。
具体实施方式
19.下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。这些实例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。
20.实施例1
21.本发明的一种用于微流控荧光检测的快检平台，结构示意图如图1所示，由样品检测区和数据处理区组成，其中样品检测区由外壳1、微流泵2、注射器3、微流控芯片4、残液回收装置5、三维移动平台6和漫反射荧光探头7组成；装置外壳1内通过隔板分成下层进样区和上层检测区，其中下层进样区设有微流泵2和注射器3，注射器3固定于微流泵2上；上层检测区设有残液回收装置5、三维移动平台6、漫反射荧光探头7和微流控芯片4，微流控芯片4
固定于三维移动平台6的固定表面上，漫反射荧光探头7固定于三维移动平台6的移动端上，分别通过硅胶软管将注射器3与微流控芯片4和残液回收装置5顺次连接；光谱检测区由激发光源9、荧光检测器10和笔记本电脑11组成；漫反射荧光探头7、激发光源9和荧光检测器10通过y型光纤8连接，荧光检测器10与笔记本电脑11通过数据线连接，进行数据处理。
22.将样品待测溶液装入注射器3中，将注射器3固定于微流泵2上，调节微流泵2的流速，让样品待测物进入微流控芯片4中与荧光响应物质充分混合；通过对三维移动平台6、激发光源9和荧光检测器10的设置，对微流控芯片4上的多位点进行漫反射荧光光谱检测。
23.实施例2
24.装置如实施例1所述。微流控芯片4结构如图2所示，入口管直径d1＝0.6mm，蛇形管直径d2＝1.2mm，圆形检测室孔直径d3＝3.5mm，圆孔的间隔距离d4＝3.5mm，长方形缓冲池宽d5＝4mm，长d6＝9mm，深度d7＝1.2mm，圆孔内放入直径3mm的吸水纸，分别将5μl三种不同配体(巯基乙酸，巯基丙酸，l-半胱氨酸盐酸盐)的cdte量子点溶液(1mg/ml)注入放有吸水纸的圆孔中作为荧光响应物质(0.7μg/mm2)。
25.配置0、10、20、30、40、50、60μm的孔雀石绿水溶液，并分别装入注射器3中，调节微流泵2流速0.5ml/h，使待测液通过蛇形管并充满圆环，荧光响应物质迅速响应且不同配体修饰的cdte量子点发生不同程度的荧光响应。设置三维移动平台6移动端分别移动至微流控芯片4的6个检测室正上方0.5cm处，并停留60s；设置激发光源9发射360nm波长激发光；设置荧光检测器10检测400-700nm处荧光发射光谱，扫描速度500nm/min。一次操作即可在7分钟内进行6次荧光光谱检测。传统荧光检测方法进行一次荧光光谱检测需要2-3分钟进行操作，本发明提升了检测效率。对30μm的孔雀石绿水溶液进行三次平行检测，结果分别为30.1、30.1、30.3μm，具有良好的重复性。一次操作进行多次检测，样品与荧光响应物质用量与传统方法进行一次检测的用量相当，节约了成本。荧光淬灭程度与孔雀石绿浓度呈良好线性关系，r2》0.995，可应用于孔雀石绿溶液浓度的准确检测。
26.实例3
27.装置如实施例1所述。微流控芯片4结构如图2所示，入口管直径d1＝0.8mm，蛇形管直径d2＝1.6mm，圆形检测室孔直径d3＝4mm，圆孔的间隔距离d4＝4mm，长方形缓冲池宽d5＝5mm，长d6＝10mm，深度d7＝1.6mm，圆孔内放入直径3mm的吸水纸，分别将10μl不同配体(巯基乙酸，巯基丙酸，l-半胱氨酸盐酸盐)的cdte量子点溶液(1mg/ml)注入放有吸水纸的圆孔中作为荧光响应物质(1.4μg/mm2)。
28.配置0、50、100、200、300、400、500μm的培氟沙星水溶液，并分别装入注射器3中，调节微流泵2的流速0.7ml/h，使待测液通过蛇形管并充满圆环，荧光响应物质迅速响应，设置三维移动平台6移动端分别移动至微流控芯片4的9个检测室正上方1cm处，并停留120s；设置激发光源9发射380nm波长激发光；设置荧光检测器10检测400-700nm处荧光发射光谱，扫描速度250nm/min。一次性操作即可在10分钟内进行9次荧光光谱检测。传统荧光检测方法进行一次荧光光谱检测需要2-3分钟进行操作，本发明提升了检测效率。对250μm的培氟沙星水溶液进行三次平行检测，结果分别为250.3、250.2、249.7μm，具有良好的重复性。一次操作进行多次检测，样品与荧光响应物质用量与传统方法进行一次检测的用量相当，节约了成本。通过多通道检测排除样品自身荧光背景影响，荧光淬灭程度与培氟沙星浓度呈良好线性关系，r2》0.995，保证了准确度与灵敏性。
29.实例4
30.装置如实施例1所述。微流控芯片4结构如图2所示，入口管直径d1＝1.0mm，蛇形管直径d2＝2.0mm，圆形检测室孔直径d3＝4.5mm，圆孔的间隔距离d4＝4.5mm，长方形缓冲池宽d5＝6mm，长d6＝11mm，深度d7＝2mm，圆孔内放入直径3mm的吸水纸，分别将5μl三种不同配体(巯基乙酸，巯基丙酸，n-乙酰半胱氨酸)的cdte量子点溶液(1mg/ml)注入放有吸水纸的圆孔中作为荧光响应物质(0.7μg/mm2)。
31.配置0、50、100、200、300、400、500μm的培氟沙星水溶液以及该范围内随机浓度的三组培氟沙星水溶液，并分别装入注射器3中，调节微流泵2流速1ml/h，使待测液通过蛇形管并充满圆环，荧光响应物质迅速响应。设置三维移动平台6移动端分别移动至微流控芯片4的9个检测室正上方1cm处，并停留60s；设置激发光源9发射380nm波长激发光；设置荧光检测器10检测400-700nm处荧光发射光谱，扫描速度500nm/min。一次性操作即可在10分钟内进行9次荧光光谱检测。传统荧光检测方法进行一次荧光光谱检测需要2-3分钟进行操作，本发明提升了检测效率。一次操作进行多次检测，样品与荧光响应物质用量与传统方法进行一次检测的用量相当，节约了成本。可根据荧光强度与培氟沙星浓度的线性关系，确定未知浓度溶液中培氟沙星浓度，分别为152.98、172.90、253.06μm，通过液相色谱法检测得到浓度分别为153.14、172.40、252.81μm，得到结果与液相色谱法所得浓度一一对应，保证了准确度与灵敏性，可以应用于快检工作。