CN104950026A - 基于磁珠的电化学发光生物分析流通池 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种基于磁珠的电化学发光生物分析流通池，包括具有相对设置的顶开口和底开口的漏斗、设置在漏斗底部以封闭漏斗的底开口的密封件、设置在密封件的上表面上的工作电极、嵌入在漏斗上的对电极、封闭漏斗的顶开口的盖体及可相对工作电极移动的磁体，对电极沿漏斗的轴向环绕并嵌入至漏斗，漏斗包括内壁和由内壁围设形成的漏斗腔，盖体上设置有贯穿盖体的光通道，光通道与漏斗腔连通，光通道上设置有光学镜片，盖体上开设有液体进出通道，漏斗腔通过液体进出通道与外部连通，该基于磁珠的电化学发光生物分析流通池整体微型化，用于生物分析的ECL反应试剂相对较少，即所消耗的ECL反应试剂相对较少，且无死体积，液体快速置换，实现了快速分析。
Description
技术领域
本发明涉及一种基于磁珠的电化学发光生物分析流通池，属于检测设备。
背景技术
在过去的几十年里，基于磁珠的电化学发光(ECL)生物分析研究取得了巨大进展，相应的检测仪器主要包含电化学发光池、光-电转换器以及检测器三大部分。电化学发光池是电化学发光研究体系的核心部分。ECL分析的信号采集及检测均依赖于该池的性能与设计。但因为目前商品化的电化学发光池仍比较少，专门化程度低且许多性能还不完善，大部分研究者须根据各自的实验要求来自行设计和制作电化学发光池。
目前对于电化学发光池的构造设计，较常采用的是三电极体系，即工作电极、对电极以及参比电极。按照进样方式可将电化学发光池分为流通池与静态池两种类型。因与静态池相比，流通池具有快速、重现性良好、易于自动化以及可在线监测等优点，而受到广泛关注，其设计和制作亦成为电化学发光池研究中的一个重要方向。
常见的电化学发光池虽然制作和使用方便，但仍存在一些不足之处：
1.三电极都要***到池中，占用了池内的空间，限制检测体系向微型化的发展，此外在实际检测时更需消耗大量的ECL反应试剂；
2.手动加样，反复拆卸池体导致三电极的相对位置不能保持固定，影响ECL检测结果的重现性；
3.对电极的相对面积较小；
4.池身较大有死体积等。
这些都将会导致电化学发光池性能及其分析精密度和灵敏度的降低。有鉴于上述的缺陷，本设计人，积极加以研究创新，以期创设一种新型结构的基于磁珠的电化学发光生物分析流通池，使其更具有产业上的利用价值。
发明内容
本发明的目的是提供一种微型化，且所消耗的ECL反应试剂较少的基于磁珠的电化学发光生物分析流通池。
为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案如下：一种基于磁珠的电化学发光生物分析流通池，包括具有相对设置的顶开口和底开口的漏斗、设置在所述漏斗底部以封闭漏斗的底开口的密封件、设置在所述密封件的上表面上的工作电极、嵌入在所述漏斗上的对电极、封闭所述漏斗的顶开口的盖体及可相对所述工作电极移动的磁体，所述对电极沿漏斗的轴向环绕并嵌入至漏斗，所述漏斗包括内壁和由内壁围设形成的漏斗腔，所述盖体上设置有贯穿所述盖体的光通道，所述光通道与漏斗腔连通，所述光通道上设置有光学镜片，所述盖体上开设有液体进出通道，所述漏斗腔通过液体进出通道与外部连通。
进一步的，所述液体进出通道包括进液通道和出液通道，所述盖体具有伸入至所述漏斗腔内的柱塞部，所述进液通道具有开设在所述柱塞部上的进液开口，所述出液通道具有开设在所述柱塞部上的出液开口，所述进液开口低于所述出液开口。
进一步的，所述进液开口贴靠至所述内壁，所述柱塞部呈圆台型，所述出液开口为沿所述柱塞部的侧壁延伸的螺旋形槽。
进一步的，所述基于磁珠的电化学发光生物分析流通池还包括参比电极，所述对电极上开设有开孔，所述参比电极的一端安装在所述开孔上。
进一步的，所述基于磁珠的电化学发光生物分析流通池包括中部柱体，所述漏斗形成在所述中部柱体内，所述中部柱体上开设有固定所述参比电极的固定槽。
进一步的，所述基于磁珠的电化学发光生物分析流通池包括位于所述中部柱体下方的底部柱体，所述中部柱体的底部设置有凹槽，所述密封件为自所述底部柱体向上凸伸形成的凸台，所述密封件与所述凹槽配合，所述底部柱体上开设有***述磁体的开槽，所述开槽贯穿所述底部柱体的底面，所述开槽内还设置有移动件，所述磁体设置在所述移动件上。
进一步的，所述盖体上开设有进样孔，所述漏斗腔通过所述进样孔与外部连通，所述进样孔上设置有密封塞。
进一步的，所述进样孔自所述进液通道上分叉形成。
进一步的，所述电化学发光流通池还包括设置在所述光通道内的光纤。
进一步的，所述光通道自所述盖体的侧壁贯穿至盖体的底壁，所述光通道内具有转角，所述转角上设置有反光镜。
借由上述方案，本发明至少具有以下优点：本发明的基于磁珠的电化学发光生物分析流通池通过磁体可以将带有磁珠的抗原抗体复合物吸附在工作电极上，然后通过工作电极、对电极和光通道实现对抗原抗体复合物的检测，与现有技术相比，该基于磁珠的电化学发光生物分析流通池整体微型化，电化学发光生物分析流通池自身结构上表现出了漏斗腔的有效体积较小，另外，与现有技术相比，用于生物分析的ECL反应试剂相对较少，即所消耗的ECL反应试剂相对较少。
进一步的：由于进液通道的进液开口低于出液通道的出液开口，以保持单向流，冲洗干净，避免影响检测的结果，更甚者，由于进液开口贴靠至内壁，出液开口为沿柱塞部的侧壁延伸的螺旋形槽，及柱塞部的设计，从而更有助于避免冲洗死角，更有助于避免影响检测的结果。
除此以外，通过在盖体上设置进样孔，使得检测样本快速置换，且也有助于提高基于磁珠的电化学发光生物分析流通池的使用寿命。同时，由于进样孔的底部开口为进液开口，而该进液开口贴靠至内壁，且采用漏斗设计，从而在置入样品时，样品可沿内壁分布到工作电极上，有助于提高检测速度，也有助于提高检测灵敏度，实现快速分析。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。
附图说明
图1是本发明一实施例所示的基于磁珠的电化学发光生物分析流通池的结构示意图；
图2是图1中盖体的结构示意图；
图3是图1所示的基于磁珠的电化学发光生物分析流通池的剖视图；
图4是图1所示的基于磁珠的电化学发光生物分析流通池于另一视角上的剖视图；
图5进样时间考察图；
图6冲洗时间考察图；
图7是本发明另一实施例所示的基于磁珠的电化学发光生物分析流通池的剖视图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
参见图1至图4，本发明实施例一所述的一种基于磁珠的电化学发光生物分析流通池100包括具有相对设置的顶开口(未标号)和底开口(未标号)的漏斗1、设置在所述漏斗1底部以封闭漏斗1的底开口的密封件102、设置在所述密封件102的上表面上的工作电极2、嵌入在所述漏斗1上的对电极3、封闭所述漏斗1的顶开口的盖体40、可相对所述工作电极2移动的磁体5及参比电极6。所述漏斗1包括内壁11和由内壁11围设形成的漏斗腔12。在本实施例中，所述盖体40为柱体结构，所述基于磁珠的电化学发光生物分析流通池100可划分为三大块，从下至上依次包括叠加设置的底部柱体10、中部柱体20和盖体40，该底部柱体10、中部柱体20和盖体40分别通过紧固件(未图示)固定，所述漏斗1形成在所述中部柱体20内，该中部柱体20的底部设置有凹槽202，所述密封件102为自底部柱体10向上凸伸形成的凸台，该密封件102与凹槽202配合以实现封闭漏斗1的底开口，为了实现最佳效果，在本实施例中，位于密封件102的上表面上的工作电极2遮挡住漏斗1的底开口，以提高检测的灵敏度，当然，在其他实施方式中，该工作电极2可以不完全遮挡住漏斗1的底开口，其只要位于漏斗1的底开口的正下方即可，但是，此种结构的检测灵敏度没有本实施例中的检测灵敏度高。所述磁体5固定在底部柱体10上，所述底部柱体10上开设有收容磁体5的开槽103，所述开槽103贯穿底部柱体10的底面104，所述开槽103内还设置有移动件105，所述磁体5设置在移动件105上，在具体使用时，当样品进入到漏斗腔12内后，通过推动移动件105将磁体5向工作电极2方向移动，以使带有磁珠的抗原抗体复合物吸附在工作电极2上。本实施例中，该开槽103为螺纹孔，移动件105为螺栓。本实施例中，通过移动件105的驱动，该磁体5相对工作电极2上下移动，在其他实施方式中，该移动件105还可以为其他结构，如抽块，另外，通过改变移动件105的安装方式，以改变磁体5的移动方向，如使得磁体5相对工作电极左右移动。所述参比电极6固定在中部柱体20上，其通过在中部柱体20上开设固定参比电极6的固定槽61以实现固定。
所述对电极3沿漏斗1的轴向环绕并嵌入至漏斗1，在本实施例中，对电极3由导电材料围设形成漏斗状结构。所述对电极3和工作电极2分别设有电极接线，其中，对电极3上的电极接线命名为对电极接线71，工作电极2上的电极接线命名为工作电极接线72，通过该对电极接线71和工作电极接线72以与外部电源连接，在本实施例中，所述对电极接线71布置在中部柱体20内，且自中部柱体20的侧壁201伸出，所述工作电极接线72布置在底部柱体10内，在所述底部柱体10的侧壁101上设置有工作电极接线接口73，工作电极接线72进入该工作电极接线接口73。所述对电极3上开设有开孔31，所述参比电极6的一端安装在所述开孔31上。
所述盖体40上开设有液体进出通道，所述漏斗腔12通过液体进出通道与外部连通，该液体进出通道主要用于进出ECL生物分析的共反应液和洗涤液，当然还可以用于进样，在本实施例中，该液体进出通道上连接有管路43，且所述液体进出通道为两个，包括进液通道44和出液通道45，诚然，该液体进出通道也可以仅为一个，又或者多个。所述盖体40具有伸入至所述漏斗腔12内的柱塞部46，以防止冲洗时存在滞留空间，使得冲洗更彻底。所述进液通道44具有开设在所述柱塞部46上的进液开口441，所述出液通道45具有开设在所述柱塞部46上的出液开口451，所述进液开口441低于所述出液开口451，在本实施例中，所述进液开口441贴靠至所述漏斗1的内壁11，且所述进液开口441与漏斗1的内壁11之间形成供样品、共反应液、洗涤液流经的缝隙，所述柱塞部46呈圆台型，所述出液开口451为沿所述柱塞部46的侧壁201延伸的螺旋形槽。所述盖体40上设置有贯穿所述盖体40的光通道41，所述光通道41与漏斗腔12连通，所述光通道41上设置有光学镜片8，通过该光学镜片8可以在冲洗的时候，防止共反应液或洗涤液从光通道41内流出，以使冲洗更彻底。在本实施例中，所述盖体40的底面凹设有凹部42，该凹部42设置在所述柱塞部46上，所述光学镜片8设置在所述凹部42内，以减小基于磁珠的电化学发光生物分析流通池100的整体体积，另外，在实施例中所用光学镜片8具体为光学凸透镜，诚然，还可以采用平面光学镜片。
下面通过实验结果对基于磁珠的电化学发光生物分析流通池100(以下简称流通池100)进行说明.
实验一：以125fM Ru(bpy)3 2+/TPA溶液作为被检物，对该流通池100的进样时间进行考察。首先用冲洗液TPA冲洗，接着通空气尽可能地排尽冲洗液，最后进样，在不同时间点检测被检物的ECL。结合如图5所示，在前40s内被检物ECL强度先随进样时间的增加而快速增加，由于被检物逐渐进入检测体系，置换未排尽的洗液TPA，其在流通池100中的浓度不断增加，发光强度不断增加；40s之后由于被检物完全置换尽TPA，流通池100内容物即为稳定组分的125fM Ru(bpy)3 2+/TPA溶液，其ECL强度趋于稳定且达到最高值。因此，为保证被检物完全置换TPA进入流通池100，从而确定以45s为最优进样时间。
实验二：以TPA作为冲洗液，对上述125fM Ru(bpy)3 2+/TPA检测液进行冲洗，以考察该流通池100的冲洗时间。图6为不同冲洗时间下流通池100内残余被检物的ECL强度值。随着TPA的不断冲洗，ECL强度值不断降低，即流通池100内残余被检物浓度不断降低，40s后ECL响应值几乎降为零。因此，为保证流通池100冲洗完全，从而确定以45s为最优冲洗时间。
请参见图7并结合图1至图4，本发明实施例二所述的基于磁珠的电化学发光生物分析流通池与实施例一所述的基于磁珠的电化学发光生物分析流通池100的结构基本相同，区别在于：在实施例一中，光通道41为自盖体40的顶面贯穿至底面；而在实施例二中，所述光通道41’同样自所述盖体40’的侧面贯穿至盖体40’的底面，但在该光通道41’内设置有光纤9’，该光纤9’的一端与光学凸透镜8连接。另外，在实施例一中，在每次放置样品时，需要将盖体40移出，或者通过进液通道44注入；而在实施例二中，为了便于样品的置入和移除，在所述盖体40’上开设有进样孔47’，所述漏斗腔12’通过所述进样孔47’与外部连通，所述进样孔47’上设置有橡胶塞48’，所述进样孔47’自所述进液通道44’上分叉形成，其具体结构为：所述进样孔47’与进液通道44’具有共用的主干道，进样孔47’和进液通道44’还分别具有自主干道上分叉形成的进样分干道和进液分干道。
除上述两个实施例外，所述光通道可以自所述盖体的侧壁贯穿至盖体的底壁，该光通道内具有转角，所述转角上设置有反光镜，当然，同样也可以在光通道内安装光纤，此时，则无需设置反光镜。
综上所述，上述基于磁珠的电化学发光生物分析流通池100通过磁体5可以将带有磁珠的抗原抗体复合物吸附在工作电极2上，然后通过液体进出通道注入共反应液进行洗涤，最后通过工作电极2、对电极3和光通道41、41’实现对抗原抗体复合物的检测，与现有技术相比，该基于磁珠的电化学发光生物分析流通池100整体微型化，电化学发光生物分析流通池100自身结构上表现出了漏斗腔12、12’的有效体积较小，另外，与现有技术相比，用于生物分析的ECL反应试剂相对较少，即所消耗的ECL反应试剂相对较少。
由于进液通道44的进液开口441低于出液通道45的出液开口451，以保持单向流，冲洗干净，避免影响检测的结果，更甚者，由于进液开口441贴靠至所述内壁11，出液开口451为沿所述柱塞部46的侧壁201延伸的螺旋形槽，及柱塞部46的设计，从而更有助于避免冲洗死角，更有助于避免影响检测的结果。
除此以外，通过在盖体40’上设置进样孔47’，使得检测样本快速置换，且也有助于提高基于磁珠的电化学发光生物分析流通池的使用寿命。同时，由于进样孔47’的底部开口为进液开口441’，而该进液开口441’贴靠至所述内壁11’，且采用漏斗设计，从而在置入样品时，样品可沿内壁11’分布到工作电极2’上，有助于提高检测速度，也有助于提高检测灵敏度，实现快速分析。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，并不用于限制本发明，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种基于磁珠的电化学发光生物分析流通池，其特征在于：包括具有相对设置的顶开口和底开口的漏斗、设置在所述漏斗底部以封闭漏斗的底开口的密封件、设置在所述密封件的上表面上的工作电极、嵌入在所述漏斗上的对电极、封闭所述漏斗的顶开口的盖体及可相对所述工作电极移动的磁体，所述对电极沿漏斗的轴向环绕并嵌入至漏斗，所述漏斗包括内壁和由内壁围设形成的漏斗腔，所述盖体上设置有贯穿所述盖体的光通道，所述光通道与漏斗腔连通，所述光通道上设置有光学镜片，所述盖体上开设有液体进出通道，所述漏斗腔通过液体进出通道与外部连通。
2.根据权利要求1所述的基于磁珠的电化学发光生物分析流通池，其特征在于：所述液体进出通道包括进液通道和出液通道，所述盖体具有伸入至所述漏斗腔内的柱塞部，所述进液通道具有开设在所述柱塞部上的进液开口，所述出液通道具有开设在所述柱塞部上的出液开口，所述进液开口低于所述出液开口。
3.根据权利要求2所述的基于磁珠的电化学发光生物分析流通池，其特征在于：所述进液开口贴靠至所述内壁，所述柱塞部呈圆台型，所述出液开口为沿所述柱塞部的侧壁延伸的螺旋形槽。
4.根据权利要求1所述的基于磁珠的电化学发光生物分析流通池，其特征在于：所述基于磁珠的电化学发光生物分析流通池还包括参比电极，所述对电极上开设有开孔，所述参比电极的一端安装在所述开孔上。
5.根据权利要求4所述的基于磁珠的电化学发光生物分析流通池，其特征在于：所述基于磁珠的电化学发光生物分析流通池包括中部柱体，所述漏斗形成在所述中部柱体内，所述中部柱体上开设有固定所述参比电极的固定槽。
6.根据权利要求1所述的基于磁珠的电化学发光生物分析流通池，其特征在于：所述基于磁珠的电化学发光生物分析流通池包括位于所述中部柱体下方的底部柱体，所述中部柱体的底部设置有凹槽，所述密封件为自所述底部柱体向上凸伸形成的凸台，所述密封件与所述凹槽配合，所述底部柱体上开设有***述磁体的开槽，所述开槽贯穿所述底部柱体的底面，所述开槽内还设置有移动件，所述磁体设置在所述移动件上。
7.根据权利要求2至6项中任意一项所述的基于磁珠的电化学发光生物分析流通池，其特征在于：所述盖体上开设有进样孔，所述漏斗腔通过所述进样孔与外部连通，所述进样孔上设置有密封塞。
8.根据权利要求7所述的基于磁珠的电化学发光生物分析流通池，其特征在于：所述进样孔自所述进液通道上分叉形成。
9.根据权利要求1所述的基于磁珠的电化学发光生物分析流通池，其特征在于：所述电化学发光流通池还包括设置在所述光通道内的光纤。
10.根据权利要求1所述的基于磁珠的电化学发光生物分析流通池，其特征在于：所述光通道自所述盖体的侧壁贯穿至盖体的底壁，所述光通道内具有转角，所述转角上设置有反光镜。
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