【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于生物医学光学检测领域，具体涉及一种基于微流控技术和光纤spr传感器的多路处理生物试样的控制系统和方法。
技术介绍
1、微流控技术是通过控制和配置设计少量流体在具有微尺度通道内流动的一门新兴技术，最初是在california大学berkeley(u.c.berkeley)的mathies实验室开发的(us20040209354a1)，可以将流体流量控制在从20nl到10l的操作体积。在微流控技术中，随着流体的尺寸缩小到微米级，流体的比表面积增加，使其相对于宏观流体表现出粘性力优于惯性力的优势、更高效的传质传热行为以及显著的表面效应。
2、表面等离激元(surface plasmon resonance,spr)现象是指由电磁波激发材料中的自由电子产生的一种集体共振现象。spr对于局部环境介电常数的变化都很敏感，因此常用于液体浓度变化的检测以及生物分子吸附结合的实时监测。基于光纤的spr效应可以看作是基于棱镜的spr效应在入射角和入射平面上的非线性多重积分。光纤spr传感器具有抗电磁干扰、耐腐蚀、体积小、灵活性强等优点，可以通过级联或其他方式方便地组成传感器网络，从而能够实现目标分析物的实时、在线、远程和多参数检测。因此，光纤spr传感器的研究在生化传感领域取得了重大进展。
3、基于微流控技术的光纤表面等离激元共振传感技术，利用微流控技术使得所需液体少且可以稳定的流入传感区，对比与传统的静态液体检测，该种技术检测速度更快。并且微流控可以连续的通入多种液体，可以实现对被测液体的实时快速连续监测。另
技术实现思路
1、本专利技术在于将微流控技术与光纤spr传感器相结合，提供一种基于微流控技术的多路处理生物试样的控制系统和方法。所述控制系统包括微流控芯片及其流流体通道和气体通道，从而使生物试样通过微通道流经光纤spr传感器；利用所述控制系统能够制备光纤spr传感器的捕获抗体层以及实时检测生物溶液。
2、本专利技术的目的是通过以下技术方案实现的：
3、一种多路处理生物试样的控制系统，能够制备光纤spr传感器的捕获抗体层以及实时检测生物溶液；包括微流控模块、传感模块和计算机；
4、所述传感模块包括光纤spr传感器、光源和光谱分析仪，所述光纤spr传感器的两端通过光纤跳线分别连接所述光源和光谱分析仪，所述光谱分析仪与计算机电连接；
5、所述微流控模块包括微流体通道、气体通道、微流控主板和微流控芯片；所述微流体通道一端连接储液池，另一端连接微流控芯片，且所述微流体通道上设置有转换阀，其受微流控主板的控制以打开对应储液池与微流控芯片之间的通道；
6、所述微流控芯片包括凹槽、液体入口和液体出口，所述液体入口和液体出口与凹槽连通，且凹槽用于容纳所述光纤spr传感器和流经的生物溶液；所述液体入口连通微流体通道，所述液体出口通过管路连通废液池；
7、所述气体通道上设置有压力泵和气体分配器，所述气体分配器为多通道分配器，其一端连接所述压力泵，另一端的多通道分别连通各储液池，用于根据压力泵将气体输入各储液池中；所述压力泵与微流控主板电连接，其受微流控主板的控制，通过压力泵能够控制微流体通道的流速；
8、所述传感模块用于实时监测流经所述光纤spr传感器传感区域的生物溶液的共振波长信息；
9、所述微流控模块用于使对应储液池中的溶液在设置的压力下通过微流体通道流经微液控芯片内的光纤spr传感器的外表面；
10、所述计算机用于基于接收到的光谱的电信号，通过测定共振波长并与预存的数据比对，实现对当前储液池中生物溶液内相应含量的检测。
11、进一步的，所述控制系统在用于制备捕获抗体层时，至少一个所述储液池内放置抗体溶液，所述光纤spr传感器的至少部分外表面为贵金属层；抗体溶液自储液池在微流体通道内以0.1-2000ul/min速度流入微流控芯片的凹槽，使光纤spr传感器整体置入抗体溶液中一段时间，从而在光纤spr传感器的贵金属层的上表面沉积捕获抗体层；
12、所述控制系统在用于实时检测生物溶液时，各所述储液池内放置不同浓度的生物溶液，且所述光纤spr传感器的至少部分外表面为捕获抗体层，且所述捕获抗体层与待检测的生物溶液的抗原相互结合；流体通道中的生物溶液自储液池以0.1-2000ul/min速度流入微流控芯片，与光纤spr传感器的捕获抗体层接触，光谱分析仪接收光信号并转换成电信号后，将光谱信号传送给计算机；在光谱信号的共振谷稳定时，所述计算机存储共振谷的数据，并通过测定共振波长并与预存的数据比对，实现对当前储液池中生物溶液内相应含量的检测。
13、在一种实施例中，所述光纤spr传感器为利用单模光纤作为基底，单模光纤外表面镀制有贵金属层。
14、在一种实施例中，所述微流体通道在转换阀和微流控芯片之间还设置有流量计。
15、进一步的，所述气体通道上还设置有气压调节阀，所述气压调节阀的进气端连接气源，出气端连接压力泵，用于调节气体通道中压力，使气体通道内气压稳定在1000mbar-1200mbar。
16、在一种实施例中，所述微流体通道包括通过管路依次连接的转换阀、微流控芯片和废液池；所述微流控芯片用于安装有光纤spr传感器；所述转换阀为多通道转换阀，其受微流控主板的控制以打开对应储液池与微流控芯片之间的通道；所述微流控主板用于根据计算机的指令控制转换阀、压力泵；且所述微流控主板由外部电源为其供电。
17、在一种实施例中，所述光纤spr传感器的两端通过光纤跳线分别连接光源和光谱分析仪，所述光谱分析仪与计算机电连接，所述计算机对接收到的光谱信号处理以检测所述储液池内的抗原溶液。
18、在一种实施例中，所述气体通道包括通过气路依次连接的气源、气压调节阀、压力泵、气体分配器和储液池，所述气体分配器为多通道分配器，其通道分别连通各储液池，用于根据将来自压力泵的气体输入各储液池中；
19、所述压力泵用于使微流体通道在远离储液池方向形成压力，使储液池中溶液在压力作用下向微流控芯片方向流动。
20、在一种实施例中，利用所述控制系统制备光纤spr传感器的捕获抗体层的方法，包括：
21、s1：多个储液池分别容纳不同生物溶液，其中一个储液池为空，待制备的光纤spr传感器安装在微流控芯片内；
22、s2：所述微流控主板控制所述转换阀和压力泵，控制所需的生物溶液对应的储液池的通道开启，生物溶液按照设定的恒流速/恒压力经所述微流体通道流入置有光纤spr传感器的微流控芯片中；
23、s3：使微流控芯片内生物溶液覆盖所述光纤spr传感器的表面，在3-6℃环境下温育6至8小时，使得捕获抗体层沉积在光纤spr传感器的贵金属层的上表面；
24、转动转换阀使空储液池与微流控芯本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种多路处理生物试样的控制系统，其特征在于，包括微流控模块、传感模块和计算机；
2.根据权利要求1所述的多路处理生物试样的控制系统，其特征在于，所述控制系统在用于制备捕获抗体层时，至少一个所述储液池内放置抗体溶液，所述光纤SPR传感器的至少部分外表面为贵金属层；抗体溶液自储液池在微流体通道内以0.1-2000ul/min速度流入微流控芯片的凹槽，使光纤SPR传感器整体置入抗体溶液中一段时间，从而在光纤SPR传感器的贵金属层的上表面沉积捕获抗体层；
3.根据权利要求2所述的多路处理生物试样的控制系统，其特征在于，所述控制系统在用于制备捕获抗体层时，所述光纤SPR传感器为利用单模光纤作为基底，单模光纤外表面镀制有贵金属层。
4.根据权利要求1所述的多路处理生物试样的控制系统，其特征在于，所述微流体通道在转换阀和微流控芯片之间还设置有流量计。
5.根据权利要求1所述的多路处理生物试样的控制系统，其特征在于，所述气体通道上还设置有气压调节阀，所述气压调节阀的进气端连接气源，出气端连接压力泵，用于调节气体通道中压力，使气体通道内气压稳定在
6.一种制备光纤SPR传感器的捕获抗体层的方法，其特征在于，利用权利要求1所述的多路处理生物试样的控制系统，包括：
7.一种实时检测生物溶液的方法，其特征在于，利用权利要求1所述的多路处理生物试样的控制系统，包括：
8.根据权利要求7所述的实时检测生物溶液的方法，其特征在于，步骤S3中生物溶液覆盖所述光纤SPR传感器的外表面后，还包括：
9.根据权利要求7所述的实时检测生物溶液的方法，其特征在于，对获得的光谱数据进行后处理，包括对光谱数据进行零相位滤波处理、选用非对称双S函数对平滑后的数据进行拟合；计算机根据拟合后的共振波长与抗原浓度的线性关系，计算出当前生物溶液的抗原浓度。
...【技术特征摘要】
1.一种多路处理生物试样的控制系统，其特征在于，包括微流控模块、传感模块和计算机；
2.根据权利要求1所述的多路处理生物试样的控制系统，其特征在于，所述控制系统在用于制备捕获抗体层时，至少一个所述储液池内放置抗体溶液，所述光纤spr传感器的至少部分外表面为贵金属层；抗体溶液自储液池在微流体通道内以0.1-2000ul/min速度流入微流控芯片的凹槽，使光纤spr传感器整体置入抗体溶液中一段时间，从而在光纤spr传感器的贵金属层的上表面沉积捕获抗体层；
3.根据权利要求2所述的多路处理生物试样的控制系统，其特征在于，所述控制系统在用于制备捕获抗体层时，所述光纤spr传感器为利用单模光纤作为基底，单模光纤外表面镀制有贵金属层。
4.根据权利要求1所述的多路处理生物试样的控制系统，其特征在于，所述微流体通道在转换阀和微流控芯片之间还设置有流量计。
5.根据权利要求1所述的多路处理...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘琨，刘津畅，井建迎，江俊峰，刘铁根，王双，朱枫彤，战晓寒，肖璐，熊艺扬，
申请(专利权)人：天津大学，
类型：发明
国别省市：
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