CN115227240A - 血液或组织液采集处理芯片及检测装置和方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了血液或组织液采集处理芯片及检测装置和方法。其中，血液或组织液采集处理芯片人体血液或组织液采集机构和人体血液或组织液体外处理机构，所述人体血液或组织液体外处理机构之中设有单个或者多个结合结构、测试腔和质控腔，所述结合结构内负载有经过标记物质标记的且可与待检测物质结合的物质以及经过标记物质标记的且可与质控物质结合的物质，所述测试腔之中固定结合有可与待检测物质结合的物质，所述质控腔之中固定结合有质控物质。检测装置，包括如上所述的血液或组织液采集处理芯片，还包括光学信号检测模块、数据分析处理模块、显示模块、操控面板和通信模块，能够实现自我抗体的采集、处理和检测。
Description
【技术领域】
本发明涉及病原体检测的技术领域，特别是血液或组织液采集处理芯片及检测装置和方法的技术领域。
【背景技术】
检测病原体是否入侵人体主要包括三种方式，即核酸检测、抗原检测和抗体检测。其中，核酸检测是通过分子生物学技术(如实时荧光聚合酶链式反应、恒温扩增、原位杂交和测序等)检测各种体液标本或者组织标本的病原体核酸来确定是否发生病原体感染，具有灵敏度高、特异性好和可靠性强等优势，主要用于疾病的早期诊断、预防控制、预后判断和疗效监测方面。然而，虽然核酸检测能够检测到处于窗口期的患者，从而尽早发现感染者，但是对检测设备或者平台要求较高(高灵敏度的RT-PCR仪价格昂贵)，对实验室的洁净度和操作人员要求也较高，且耗时较长，考虑到样本运输和样本积压的情况，通常需要4～8h才可以出报告结果。当肌体被各种病原体感染时，就可能导致血液中存在病原体的抗原，而通过抗原检测就能够诊断出患者是否被该病原体感染。相比核酸检测，抗原检测的速度更快，操作也更便捷，但准确度相对较低，一般用于感染早期。抗体检测是检测人体对于病原体感染后的免疫反应。检测抗体需要采集相关体液，如血液或组织液等。与核酸检测和抗原检测相比，检测标本需要专业的医护人员，过程要求规范，不利于基层实验室或者个人进行自我检测。而抗体含量以及状态，如IgM、IgG和IgA等抗体，能够清晰反应感染所处的状态以及人体对相应病原体所做出的免疫或者防御。对抗体进行检测，可以对相关疾病病程的判断以及疾病的治疗起到跟踪和指导的效果，这是核酸检测或者抗原检测所不能做到的。
目前，抗体检测通常由受过专业训练的医护人员定点对检测者进行采集和检测，整个过程受限于场地、仪器和人员的专业性，还存在交叉感染的风险。而一个快速、准确的病原体抗体的自我检测装置和方法，无论是对该病原体感染者的病情预估和治疗，还是对该病原体的疫苗的有效性的评估，都是十分重要的。
【发明内容】
本发明的目的就是解决现有抗体检测技术中的问题，提出血液或组织液采集处理芯片及检测装置和方法，能够实现自我病原体抗体的采集、处理和检测，具有操作简单、准确定量、灵敏度高、检测时间短和低成本等优点，采集和处理芯片及其抗体检测装置可实现大规模生产和推广使用，更加适合于个人对自身抗体产生状况进行监控。
为实现上述目的，本发明提出了血液或组织液采集处理芯片，包括人体血液或组织液采集机构和人体血液或组织液体外处理机构，所述人体血液或组织液采集机构包括单根中空微针或者由多根中空微针排列组成的微针阵列，所述人体血液或组织液体外处理机构之中设有单个或者多个结合结构、测试腔和质控腔，所述结合结构为微通道和/或结合腔，所述结合结构的一端与单根或者多根中空微针的针头开口相连通而另一端依次与测试腔和质控腔相连通，所述结合结构内负载有经过标记物质标记的且可与待检测物质结合的物质以及经过标记物质标记的且可与质控物质结合的物质，当采集的血液或组织液经过结合结构时，待检测物质可与上述标记的物质充分结合，所述测试腔之中固定结合有可与待检测物质结合的物质，所述质控腔之中固定结合有质控物质。
作为优选，所述中空微针的长度为20～200μm。
作为优选，所述中空微针数量为单根或者多根的阵列。
作为优选，所述中空微针可插入人体的适当部位(如腹部和手臂内侧等) 并穿越表皮层。
作为优选，所述中空微针通过毛细作用力、压力差或者与其相连接的硅微静电马达从表皮层下提取微升级的血液或组织液。
作为优选，所述中空微针的针尖由生物融合薄膜进行密封处理，所述生物融合薄膜可在中空微针扎入体内后被血液或组织液所溶化。
作为优选，所述人体血液或组织液体外处理机构包括基板和透明盖板，所述结合结构、测试腔和质控腔均设置在基板的顶部，所述透明盖板安装在基板的顶面以封闭结合结构、测试腔和质控腔并形成与外界相隔离的真空环境或者充有非氧气体的封闭环境。
更进一步的，所述非氧气体为氮气。
更进一步的，所述基板采用高聚物材料、纯金属材料、合金材料或非金属材料。
再进一步的，所述高聚物材料为PDMS或聚苯乙烯等，所述纯金属材料为钨或钛等，所述非金属材料为碳基材料等。
更进一步的，所述微通道的尺寸为亚微米至微米级尺寸。
更进一步的，所述微通道呈蜿蜒状。
更进一步的，所述透明盖板为透明无机玻璃、透明有机玻璃或者光学有机薄膜。
再进一步的，所述透明盖板的正反两表面以及测试腔和质控腔的底部表面均涂覆有光学抗反射无机材料涂层。
作为优选，所述测试腔和质控腔的腔壁之上均可固定或者交联蛋白。
更进一步的，所述可固定或者交联蛋白的功能由基板本本身提供或者通过功能基团如羧基和氨基等实现。
更进一步的，所述可固定交联蛋白的基团为羧基或氨基等。
再进一步的，所述后期加工为涂覆功能涂层。
作为优选，所述待检测物质为待检测病原体的人IgG抗体和/或人IgM抗体。
作为优选，所述可与待检测物质结合的物质为抗体或者抗原。
更进一步的，所述抗体为抗人IgG抗体和/或抗人IgM抗体，所述抗原为天然抗原和/或重组抗原。
再进一步的，当所述测试腔之中同时负载有至少两种不同的可与待检测物质结合的物质，则各种所述可与待检测物质结合的物质分别负载在不同的测试腔之中或者分别负载在同一测试腔的不同部位。
作为优选，所述标记物质为胶体金、乳胶、荧光微球或者荧光素其中的一种或几种的组合。
作为优选，所述质控物质为生物素，所述可与质控物质结合的物质为亲和素。
作为优选，所述人体血液或组织液采集机构与人体血液或组织液体外处理机构集成于一体并共同构成微针和微流控集成芯片或者为两个相互连接的独立机构。
检测装置，包括如上所述的血液或组织液采集处理芯片，还包括光学信号检测模块、数据分析处理模块、显示模块、操控面板和通信模块，所述数据分析处理模块分别与光学信号检测模块、显示模块、操控面板和通信模块电连接，所述光学信号检测模块可检测测试腔和质控腔的光学信号且可将光学信号转化成电学信号并传输给数据分析处理模块，所述数据分析处理模块可将电学信号与数据中心的库存数据进行对比分析并利用通信模块进行数据传输。
作为优选，所述光学信号检测模块为光谱仪或分光光度计。
更进一步的，所述光学信号检测模块为亚德诺半导体的集成式光传感器、光度测量和放大器等，如ADPD10、14、17、18X、22XX等系列模块。
作为优选，所述数据分析处理模块为中颖电子SH99F100 16位DSP+增强型 8051双核控制器。
作为优选，所述显示模块为光电薄膜触摸显示屏，同时可作为操控面板。
更进一步的，所述显示模块为如宏显伟业的H035045QO-54。
作为优选，所述通信模块为蓝牙通信模块、4G通信模块、5G通信模块或者其它无线通信模块。
更进一步的，所述蓝牙通信模块为昇润科技的TTC HY-40R204P或者云里物里的MS50SFA等，所述4G通信模块为中国移动的ML303或者亿佰特电子的EC04-SGC等，所述5G通信模块为移远通信的RG200U-CN，所述其它无线通信模块为亿佰特电子的E840-TTL-NB03或者移远通信的BC28JC-02-B5。
上述模块均为市场成熟产品，可根据实际设计作优化选择。
作为优选，还包括环境温度检测模块，所述环境温度检测模块可检测血液或组织液采集处理芯片是否处于极端环境温度且可将温度信号转化成电学信号并传输给数据分析处理模块，从而对测量数据进行极端测试环境温度影响的矫正以获得精确的抗体浓度。
更进一步的，所述环境温度检测模块为比亚迪电子的BSY0-103IOV1。
检测方法，采用如上所述的病原体抗体自检装置，包括如下步骤：
a)取样：将中空微针扎入表皮内，使人体血液或组织液先后流经结合结构、测试腔和质控腔；
b)检测：利用光学信号检测模块同时检测测试腔和质控腔之中的光学信号，首先以测试腔内的光学信号区分人体组织液或者血液，同时以测试腔内的光学信号是否产生以判断人体内是否存在待检测物质，再以测试腔内的光学信号的强度和质控腔内的光学信号的强度以获取人体内待检测物质的浓度。
此外，需要强调的是，本血液或组织液采集处理芯片及检测装置和方法还可同样用于检测血液或组织液中的非抗体蛋白质或小分子物质等。
本发明的有益效果：
1)本发明通过设置人体血液或组织液采集机构和人体血液或组织液体外处理机构共同构成血液或组织液采集和处理芯片，由于中空微针仅仅刺入表皮，无疼痛感，整体操作简单，样本采集失误率低，采集和处理芯片属于一次性使用耗材，可采用微电子产业中成熟的微米级大规模集成电路生产技术及其设备实现加工制造，其大规模生产成本不会高于10元人民币，适合于个人或者家庭使用的成本要求；
2)本发明所公开的血液或组织液采集和处理芯片与其相配套的检测分析装置可以简易地装卸和连接，抗体检测结果将显示于单独的显示器和/或者个人手机，配套的检测分析装置包括光学信号检测模块、数据分析处理模块、显示模块、操控面板和通信模块，进而可利用光学信号的变化实现病原体抗体快速定量检测，使病原体感染者，如新冠病毒的轻症状或者无症状确诊者，直接进行自我的抗体检测，再根据个人特性及其身体状况实现病情的自主分析，亦可将数据上传到相关医疗机构或者疾控部门以获得远程医疗支持，从而使病原体感染者对自身病情发展实现精确预测以及疫苗接种者对自身病原体抗体的生长实现精确监测提供可能；
3)本发明通过将人体血液或组织液采集机构与人体血液或组织液体外处理机构集成于一体并共同构成微针和微流控集成芯片，可以利用生物融合薄膜对中空微针的针尖进行密封处理，同时在基板的顶面盖设透明盖板以同时封闭中空微针的针头开口、微通道、测试腔和质控腔，再进行真空或充气处理，从而使血液或组织液采集和处理芯片形成与外界相隔离的环境，有效避免血液或组织液在提取和处理过程中接触外部空气，减少环境湿度、气氛和气压等因素对检测结果的影响；
4)本发明通过增设环境温度检测模块，进一步减小极端温度状况对测试结果的影响，提高检测结果的准确性。
本发明的特征及优点将通过实施例结合附图进行详细说明。
【附图说明】
图1是实施例一的血液或组织液采集处理芯片的立体结构示意图；
图2是实施例一的血液或组织液采集处理芯片的主视剖视图；
图3是实施例一的血液或组织液采集处理芯片在去除透明盖板后的俯视图；
图4是实施例二的血液或组织液采集处理芯片在去除透明盖板后的俯视图。
图中：1-人体血液或组织液采集机构、2-人体血液或组织液体外处理机构、 21-基板、211-微通道、212-测试腔、213-质控腔、214-结合腔、22-透明盖板。
【具体实施方式】
实施例一：
以检测新型冠状病毒为例，参阅图1、图2和图3，本发明血液或组织液采集处理芯片，包括人体血液或组织液采集机构1和人体血液或组织液体外处理机构2，所述人体血液或组织液采集机构1包括单根中空微针，所述人体血液或组织液体外处理机构2之中设有单个微通道211、测试腔212和质控腔213，所述微通道211的一端与中空微针的针头开口相连通而另一端依次与测试腔212 和质控腔213相连通，所述微通道211内负载有经过标记物质标记的新冠抗原S 蛋白和/或N蛋白以及经过标记物质标记的亲和素，所述测试腔212之中固定负载有抗人免疫球蛋白抗体，所述质控腔213之中固定负载有生物素。
所述中空微针的针尖由生物融合薄膜进行密封处理，所述生物融合薄膜可在中空微针扎入体内后被血液或组织液所溶化。
所述人体血液或组织液体外处理机构2包括基板21和透明盖板22，所述微通道211、测试腔212和质控腔213均设置在基板21的顶部，所述透明盖板22 安装在基板21的顶面以封闭微通道211、测试腔212和质控腔213并形成与外界相隔离的真空环境。
所述测试腔212的腔底表面之上涂覆有抗反射涂层，在抗反射涂层表面作富含羧基，或者经纳米涂层处理，富含羧基，通过羧基可对抗人免疫球蛋白抗体进行交联固定。
所述质控腔213的腔底表面之上涂覆有抗反射涂层，在抗反射涂层表面交联有生物素。
所述透明盖板22两表面均涂覆有抗反射涂层。
所述抗人免疫球蛋白抗体为鼠抗人IgG抗体和/或鼠抗人IgM抗体。
当所述测试腔212之中同时负载有鼠抗人IgG抗体和鼠抗人IgM抗体，则所述鼠抗人IgG抗体和鼠抗人IgM抗体分别负载在同一测试腔212的不同部位。
所述标记物质为胶体金、乳胶、荧光微球或荧光素其中的一种或几种的组合。
所述人体血液或组织液采集机构1与人体血液或组织液体外处理机构2集成于一体并共同构成微针和微流控集成芯片或者为两个相互连接的独立机构。
检测装置，包括如上所述的血液或组织液采集处理芯片，还包括光学信号检测模块、数据分析处理模块、显示模块、操控面板和通信模块，所述数据分析处理模块分别与光学信号检测模块、显示模块、操控面板和通信模块电连接，所述光学信号检测模块可检测测试腔212和质控腔213的光学信号且可将光学信号转化成电学信号并传输给数据分析处理模块，所述数据分析处理模块可将电学信号与数据中心的库存数据进行对比分析并利用通信模块进行数据传输。
检测方法，采用如上所述的检测装置，包括如下步骤：
a)取样：将中空微针扎入人体并穿越表皮层，使血液或组织液先后流经微通道211、测试腔212和质控腔213；
b)检测：利用光学信号检测模块同时检测测试腔212和质控腔213之中的光学信号，首先以测试腔212内的光学信号区分人体组织液或者血液，同时以测试腔212内的光学信号是否产生以判断人体内是否存在待检测物质，再以测试腔212内的光学信号的强度和质控腔213内的光学信号的强度以获取人体内待检测物质的浓度。
本发明工作过程：
首先，将病原体抗体自检装置的已安装有血液或组织液采集处理芯片的针头刺入人体并穿越表皮层，使血液或组织液由中空微针的针头开口处在毛细作用力的引导下，沿着微通道211逐渐向测试腔212流动。在流动过程中，若血液或组织液内存在新冠抗体IgM或者IgG，则会因微通道211特有的层流和迪恩(Dean)效应而与负载于微通道211之中的经过标记物质标记的新冠抗原S 蛋白和/或N蛋白充分结合，再共同到达测试腔212。当样本流至测试腔212时，流速会显著变慢，且样本中的抗体与被标记的抗原结合后，将被化学交联固定在测试腔212之中的鼠抗人IgG抗体和/或鼠抗人IgM抗体所捕获，并产生变色或者经入射光激发下产生荧光，再由分光光度计或光谱仪探测变化强度。此外，未被捕获的成分将随整体体液继续流动，直至流至质控腔213。此时，被化学交联固定在质控腔213之中的生物素将捕获经过标记物质标记的亲和素，从而产生变色或者经入射光激发下产生荧光，再由分光光度计或光谱仪探测变化强度，从而形成对照。其中，入射光方向如图1中箭头方向所指示。
随后，数据分析处理模块将所检测的数据与数据中心的病毒抗体水平与感染症状的数据模型进行比对分析，从而提供精准感染症状发展预测结果。此外，数据分析处理模块还可通过通信模块将检测数据传输到手机APP或者发送至医疗/疾控中心，以获得专业的医疗支持。
实施例二：
将微通道211替换为结合腔214，其他同实施例一。
上述实施例是对本发明的说明，不是对本发明的限定，任何对本发明简单变换后的方案均属于本发明的保护范围。
Claims (10)
1.血液或组织液采集处理芯片，其特征在于：包括人体血液或组织液采集机构(1)和人体血液或组织液体外处理机构(2)，所述人体血液或组织液采集机构(1)包括单根中空微针或者由多根中空微针排列组成的微针阵列，所述人体血液或组织液体外处理机构(2)之中设有单个或者多个结合结构、测试腔(212)和质控腔(213)，所述结合结构为微通道(211)和/或结合腔(214)，所述结合结构的一端与单根或者多根中空微针的针头开口相连通而另一端依次与测试腔(212)和质控腔(213)相连通，所述结合结构内负载有经过标记物质标记的且可与待检测物质结合的物质以及经过标记物质标记的且可与质控物质结合的物质，所述测试腔(212)之中固定结合有可与待检测物质结合的物质，所述质控腔(213)之中固定结合有质控物质。
2.如权利要求1所述的血液或组织液采集处理芯片，其特征在于：所述中空微针的针尖由生物融合薄膜进行密封处理，所述生物融合薄膜可在中空微针扎入体内后被血液或组织液所溶化。
3.如权利要求1所述的血液或组织液采集处理芯片，其特征在于：所述人体血液或组织液体外处理机构(2)包括基板(21)和透明盖板(22)，所述结合结构、测试腔(212)和质控腔(213)均设置在基板(21)的顶部，所述透明盖板(22)安装在基板(21)的顶面以封闭结合结构、测试腔(212)和质控腔(213)并形成与外界相隔离的真空环境或者充有非氧气体的封闭环境。
4.如权利要求1所述的血液或组织液采集处理芯片，其特征在于：所述可与待检测物质结合的物质为抗体或者抗原。
5.如权利要求4所述的血液或组织液采集处理芯片，其特征在于：所述抗体为抗人IgG抗体和/或抗人IgM抗体，所述抗原为天然抗原和/或重组抗原。
6.如权利要求5所述的血液或组织液采集处理芯片，其特征在于：当所述测试腔(212)之中同时负载有至少两种不同的可与待检测物质结合的物质，则各种所述可与待检测物质结合的物质分别负载在不同的测试腔(212)之中或者分别负载在同一测试腔(212)的不同部位。
7.如权利要求1所述的血液或组织液采集处理芯片，其特征在于：所述标记物质为胶体金、乳胶、荧光微球或荧光素其中的一种或几种的组合。
8.如权利要求1所述的血液或组织液采集处理芯片，其特征在于：所述人体血液或组织液采集机构(1)与人体血液或组织液体外处理机构(2)集成于一体并共同构成微针和微流控集成芯片或者为两个相互连接的独立机构。
9.检测装置，其特征在于：包括如权利要求1至8中任一项所述的血液或组织液采集处理芯片，还包括光学信号检测模块、数据分析处理模块、显示模块、操控面板和通信模块，所述数据分析处理模块分别与光学信号检测模块、显示模块、操控面板和通信模块电连接，所述光学信号检测模块可检测测试腔(212)和质控腔(213)的光学信号且可将光学信号转化成电学信号并传输给数据分析处理模块，所述数据分析处理模块可将电学信号与数据中心的库存数据进行对比分析并利用通信模块进行数据传输。
10.检测方法，其特征在于：采用如权利要求9所述的检测装置，包括如下步骤：
a)取样：将中空微针扎入表皮内，使血液或组织液先后流经结合结构、测试腔(212)和质控腔(213)；
b)检测：利用光学信号检测模块同时检测测试腔(212)和质控腔(213)之中的光学信号，首先以测试腔(212)内的光学信号区分人体组织液或者血液，同时以测试腔(212)内的光学信号是否产生以判断人体内是否存在待检测物质，再以测试腔(212)内的光学信号的强度和质控腔(213)内的光学信号的强度以获取人体内待检测物质的浓度。
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2024230391A1 (zh) * | 2023-05-08 | 2024-11-14 | 新加坡生物晶片私人有限公司 | 微流道生物芯片检测装置与使用方法 |
Citations (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20050100937A1 (en) * | 2003-09-11 | 2005-05-12 | Holmes Elizabeth A. | Medical device for analyte monitoring and drug delivery |
| US20120225491A1 (en) * | 2010-12-30 | 2012-09-06 | Ayal Ram | Portable detection devices and methods for detection of biomarkers and other analytes |
| US20130280696A1 (en) * | 2012-04-23 | 2013-10-24 | Elliott Millenson | Devices and methods for detecting analyte in bodily fluid |
| CN104823049A (zh) * | 2012-10-01 | 2015-08-05 | 普林斯顿大学理事会 | 具有增强的光学信号的微流体传感器 |
| CN106706916A (zh) * | 2017-01-07 | 2017-05-24 | 孙翠敏 | 一种肿瘤标志物群检测用微流控芯片 |
| WO2017087940A1 (en) * | 2015-11-20 | 2017-05-26 | University Of Kansas | Non-invasive monitoring cancer using integrated microfluidic profiling of circulating microvesicles |
| CN110507867A (zh) * | 2019-09-04 | 2019-11-29 | 武汉中科科理光电技术有限公司 | 反馈式智能注射器 |
| CN113009132A (zh) * | 2021-02-10 | 2021-06-22 | 天津中新科炬生物制药股份有限公司 | 高灵敏的新型冠状病毒中和抗体检测试剂盒及检测方法 |
| CN114107019A (zh) * | 2021-11-25 | 2022-03-01 | 复旦大学 | 一种同时检测核酸和蛋白质的微流控芯片、检测方法及用途 |
-
2022
- 2022-07-05 CN CN202210790978.7A patent/CN115227240A/zh active Pending
Patent Citations (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20050100937A1 (en) * | 2003-09-11 | 2005-05-12 | Holmes Elizabeth A. | Medical device for analyte monitoring and drug delivery |
| US20120225491A1 (en) * | 2010-12-30 | 2012-09-06 | Ayal Ram | Portable detection devices and methods for detection of biomarkers and other analytes |
| US20130280696A1 (en) * | 2012-04-23 | 2013-10-24 | Elliott Millenson | Devices and methods for detecting analyte in bodily fluid |
| CN104823049A (zh) * | 2012-10-01 | 2015-08-05 | 普林斯顿大学理事会 | 具有增强的光学信号的微流体传感器 |
| WO2017087940A1 (en) * | 2015-11-20 | 2017-05-26 | University Of Kansas | Non-invasive monitoring cancer using integrated microfluidic profiling of circulating microvesicles |
| CN106706916A (zh) * | 2017-01-07 | 2017-05-24 | 孙翠敏 | 一种肿瘤标志物群检测用微流控芯片 |
| CN110507867A (zh) * | 2019-09-04 | 2019-11-29 | 武汉中科科理光电技术有限公司 | 反馈式智能注射器 |
| CN113009132A (zh) * | 2021-02-10 | 2021-06-22 | 天津中新科炬生物制药股份有限公司 | 高灵敏的新型冠状病毒中和抗体检测试剂盒及检测方法 |
| CN114107019A (zh) * | 2021-11-25 | 2022-03-01 | 复旦大学 | 一种同时检测核酸和蛋白质的微流控芯片、检测方法及用途 |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2024230391A1 (zh) * | 2023-05-08 | 2024-11-14 | 新加坡生物晶片私人有限公司 | 微流道生物芯片检测装置与使用方法 |
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