侧流试纸检测装置及其制备方法

摘要

本发明公开了一种侧流试纸检测装置及其制备方法，侧流试纸检测装置包括侧流试纸(1)和交流介电泳芯片(2)，检测垫(4)包括检测线(7)和对照线(8)，检测线(7)上固定捕获探针，对照线(8)上固定对照探针；操控捕获探针分布的交流介电泳芯片(2)包括，玻璃板(9)，其上设有用于滴加捕获探针溶液和/或对照探针溶液到检测垫(4)表面的通孔(11)，第一微电极(10)，其固定在玻璃板(9)上且位于通孔(11)的一侧，第二微电极(12)，其固定在玻璃板(9)上且位于通孔(11)的另一侧，其中，连接电源的第一微电极(10)和第二微电极(12)产生正介电泳运动电场力以使整个厚度上的捕获探针聚集到检测垫上层可见区域。

权利要求

1.一种侧流试纸检测装置，其特征在于，侧流试纸检测装置包括侧流试纸(1)和交流介电泳芯片(2)，用于检测的侧流试纸(1)包括，

背胶板(6)，背胶板(6)上依次连接的沉浸垫(3)、检测垫(4)和吸收垫(5)，其中，沉浸垫(3)、检测垫(4)和吸收垫(5)相邻的两者之间部分重合，且重合部分中，检测垫(4)均在下方，沉浸垫(3)，其装载显色颗粒，

检测垫(4)包括检测线(7)和对照线(8)，检测线(7)上固定捕获探针，对照线(8)上固定对照探针；

用于操控捕获探针分布的交流介电泳芯片(2)包括，

玻璃板(9)，其上设有用于滴加捕获探针溶液和/或对照探针溶液到检测垫(4)表面的通孔(11)，第一微电极(10)，其固定在玻璃板(9)上且位于通孔(11)的一侧，第二微电极(12)，其固定在玻璃板(9)上且位于通孔(11)的另一侧，其中，连接电源的第一微电极(10)和第二微电极(12)产生正介电泳运动电场力以使整个厚度上的捕获探针聚集到检测垫上层可见区域。

2.根据权利要求1所述的侧流试纸检测装置，其特征在于：第一微电极(10)和第二微电极(12)紧贴检测垫(4)的上表面，通孔(11)对应于检测线(7)和/或对照线(8)位置。

3.根据权利要求1所述的侧流试纸检测装置，其特征在于：所述沉浸垫(3)、检测垫(4)、吸收垫(5)和背胶板(6)的长度和宽度分别为3×19mm、3×20mm、3×25mm和3×60mm，部分重合的尺寸为2mm，所述的玻璃板长宽高为10×10×1mm、第一微电极(10)和第二微电极(12)长宽均为6×3mm、通孔(11)长宽为6×2mm。

4.根据权利要求1所述的侧流试纸检测装置，其特征在于：所述沉浸垫(3)、检测垫(4)和吸收垫(5)分别由聚酯纤维、硝酸纤维素膜和吸水纸组成。

5.根据权利要求1所述的侧流试纸检测装置，其特征在于：所述通孔(11)为方形孔，所述显色颗粒为纳米金，第一微电极(10)和/或第二微电极(12)为铂微电极。

6.根据权利要求5所述的侧流试纸检测装置，其特征在于：第一微电极(10)和第二微电极(12)分别位于方形孔(11)两旁，并用双面胶固定在玻璃板(9)上，第一微电极(10)和第二微电极(12)分别引出导线与电源连接。

7.根据权利要求1所述的侧流试纸检测装置，其特征在于：所述通孔(11)处滴加0.5mL捕获探针溶液后，第一微电极(10)和第二微电极(12)均与检测垫(4)表面润湿处接触。

8.一种制备如权利要求1-7中任一项所述的侧流试纸检测装置的制备方法，其特征在于：其步骤包括：第一步骤(S1)中，沉浸垫(3)、检测垫(4)、吸收垫(5)按照顺序布置在背胶板(6)上，检测垫(4)位于沉浸垫(3)和吸收垫(5)之间，相邻两垫部分重合；

第二步骤(S2)中，在沉浸垫(3)靠近检测垫(4)端装载显色颗粒，通孔(11)对应在检测线(7)位置放置，启动电源加电场后，往通孔(11)中滴加捕获探针溶液，第一预定时间后移走交流介电泳芯片(2)，通孔(11)对应在对照线(8)位置放置，启动电源后，往通孔(11)中滴加对照探针溶液，第二预定时间后移走交流介电泳芯片(2)；

第三步骤(S3)中，将侧流试纸(1)放入37℃烘箱烘干，2小时后取出放置室温中。

9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于：部分重合的长度为2mm，显色颗粒为纳米金，第一预定时间和/或第二预定时间为10s。

10.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于：所述检测线(7)和对照线(8)在电场作用下分别固定捕获探针和对照探针。

说明书

侧流试纸检测装置及其制备方法

技术领域

[0001] 本发明涉及一种生物试纸即时检测技术领域，特别是一种侧流试纸检测装置及其制备方法。

背景技术

[0002] 侧流试纸作为一种极具潜力的纸基即时检测诊断设备，广泛应用于全球公共卫生保健、农业检测、食品安全及环境监测等领域(专利US201662425839P)。它因具有方便携带、造价低廉、可任意处理等优点而受到全球的关注，尤其是偏远不发达地区的青睐。一般侧流试纸由沉浸垫、检测垫、吸收垫和背胶板四个部分组成。其中，沉浸垫靠近检测垫一侧装载可溶解的显色颗粒，检测垫上检测线和对照线分别装载捕获探针和对照探针。检测过程中，样品溶液滴加在沉浸垫上，在毛细力作用下液体会向检测垫方向迁移。随着液体的流动显色颗粒逐渐溶解并与样品中目标物特异性结合形成显色颗粒-目标物的复合物。当溶液通过检测线时，捕获探针可捕获显色颗粒-目标物的复合物形成三明治结构复合物。当溶液通对照测线时，对照探针只捕获游离的显色颗粒形成对照探针-显色颗粒的复合物。当检测线和对照线上显色颗粒聚集一定量后，可直接用肉眼观察检测线和对照线上的显色结果。吸收垫能为液体提供毛细动力并存储多余溶液。试纸中引入显色颗粒指示检测线上被捕获目标物的量，将化学信号转化为光学信号。目前，侧流试纸较低的检测灵敏度极大的限制了它在临床上的应用和商业领域的推广。

[0003] 对于上述光学信号检测的侧流试纸，如采用纳米金作为显色颗粒，检测线上捕获的显色颗粒一般会在检测线整个厚度方向都有分布。由于纸基的多孔结构会遮挡内部纳米金有效光信号，只有在检测垫上层表面10μm厚的纳米金发出的光才能被肉眼观察到。相对于厚度为110μm的检测垫，检测线下层大部分的纳米金发出的光信号被纤维多孔结构遮挡，不能被肉眼观察到，导致了检测线下层捕获的纳米金的光信号被浪费。

[0004] 为了增强检测灵敏度，获取检测线整个厚度上显色颗粒的全部有效信号是一种最为直接的方法。由于纸基多孔结构，检测线整个厚度上显色颗粒的光学信号难以被全部捕获。而磁性纳米颗粒或金属纳米颗粒产生的磁信号或热信号不受纸基多孔结构的影响。因此，一些信号读取仪(如磁信号读取仪、热成像仪)被用来读取整个检测区域中磁性颗粒产生的磁信号或者金属颗粒产生的热信号(专利US201715802120)，最终侧流试纸性能得到提升。但是，这种方法在应用方面仍然面临着很多挑战，例如需要额外的信号发射和读取设备、设备亟待小型化、要求熟练的操作人员。虽然光学检测方法存在不能完全利用检测线上纳米金光信号的缺点，但是其便捷的操作、低廉的成本、直观的结果显示更有利于在不发达及偏远地区的推广和应用。对于光学检测方法，提高检测线上层可见区域显色颗粒的捕获效率是增加侧流试纸检测灵敏度的关键。

[0005] 为了增强检测灵敏度另一种途径是增大检测线上捕获探针的浓度，因此有助于提高纳米金在检测线上的捕获概率，最终获得较强的显色信号。但是，无限制的增大捕获探针的浓度不会持续提高检测信号，反而造成捕获探针的浪费，增大侧流试纸制造成本。这是因为装载在沉浸垫上显色颗粒是有限的，提高捕获探针浓度只能一定程度上提高显色颗粒的捕获概率，最终在检测线被捕获的显色颗粒是有限的；此外，当检测线上纤维表面捕获探针达到饱和后，多余的捕获探针不能固定在检测线上，会随着液体冲走，不能实现对显色颗粒有效的捕获。

[0006] 检测线上的捕获探针一般均匀分布在整个厚度方向上。因此，在滴加一定量捕获探针的前提下，设计简单有效的主动调控捕获探针分布的办法，提高捕获探针在测线上层可见区域的分布有利于提高侧流试纸的检测灵敏度。在背景技术部分中公开的上述信息仅仅用于增强对本发明背景的理解，因此可能包含不构成在本国中本领域普通技术人员公知的现有技术的信息。

发明内容

[0007] 为解决上述现有技术的不足之处，本发明提供一种侧流试纸检测装置及其制备方法。在制备试纸的过程中使用介电泳芯片，通过调节微芯片电极加载的电压幅值及频率来控制正介电泳力的大小，从而实现调控液体中捕获探针的定向移动。因此，在制备侧流试纸过程中滴加一定量捕获探针，通过介电泳芯片可以操控捕获探针聚集在检测线的上层可见区域，使上层区域内捕获探针达到接近饱和状态，下层不可见区域分布的捕获探针相对减少。这样既可有效提高可见区域(上层10μm)捕获探针的浓度，又可以节省捕获探针的用量，最终实现侧流试纸灵敏度的提升。本发明的目的是通过以下技术方案予以实现。

[0008] 本发明的一个方面，一种侧流试纸检测装置包括侧流试纸和交流介电泳芯片，[0009] 用于检测的侧流试纸包括，

[0010] 背胶板，背胶板上依次连接的沉浸垫、检测垫和吸收垫，其中，沉浸垫、检测垫和吸收垫相邻的两者之间部分重合，且重合部分中，检测垫均在下方，

[0011] 沉浸垫，其装载显色颗粒，

[0012] 检测垫包括检测线和对照线，检测线上固定捕获探针，对照线上固定对照探针；

[0013] 用于操控捕获探针分布的交流介电泳芯片包括，

[0014] 玻璃板，其上设有用于滴加捕获探针溶液和/或对照探针溶液到检测垫表面的通孔，

[0015] 第一微电极，其固定在玻璃板上且位于通孔的一侧，

[0016] 第二微电极，其固定在玻璃板上且位于通孔的另一侧，

[0017] 其中，连接电源的第一微电极和第二微电极产生正介电泳运动电场力以使整个厚度上的捕获探针聚集到检测垫上层可见区域。

[0018] 在所述的侧流试纸检测装置中，第一微电极和第二微电极紧贴检测垫的上表面，通孔对应于检测线和/或对照线位置。

[0019] 在所述的侧流试纸检测装置中，所述沉浸垫、检测垫、吸收垫和背胶板的长度和宽度分别为3×19mm、3×20mm、3×25mm和3×60mm，部分重合的尺寸为2mm，所述的玻璃板长宽高为10×10×1mm、第一微电极和第二微电极长宽均为6×3mm、通孔长宽为6×2mm。

[0020] 在所述的侧流试纸检测装置中，所述沉浸垫、检测垫和吸收垫分别由聚酯纤维、硝酸纤维素膜和吸水纸组成。

[0021] 在所述的侧流试纸检测装置中，所述通孔为方形孔，所述显色颗粒为纳米金，第一微电极和/或第二微电极为铂微电极。

[0022] 在所述的侧流试纸检测装置中，第一微电极和第二微电极分别位于方形孔两旁，并用双面胶胶固定在玻璃板上，第一微电极和第二微电极分别引出导线与电源连接。

[0023] 在所述的侧流试纸检测装置中，所述通孔处滴加0.5mL捕获探针溶液后，第一微电极和第二微电极均与检测垫表面润湿处接触。

[0024] 根据本发明的另一方面，一种制备所述的侧流试纸检测装置的制备方法步骤包括：

[0025] 第一步骤中，沉浸垫、检测垫、吸收垫按照顺序布置在背胶板上，检测垫位于沉浸垫和吸收垫，相邻两垫部分重合；

[0026] 第二步骤中，在沉浸垫靠近检测垫端装载显色颗粒，通孔对应在检测线位置放置，启动电源加电场后，往通孔中滴加捕获探针溶液，第一预定时间后移走交流介电泳芯片，通孔对应在对照线位置放置，启动电源后，往通孔中滴加对照探针溶液，第二预定时间后移走交流介电泳芯片；

[0027] 第三步骤中，将侧流试纸放入37℃烘箱烘干，2小时后取出放置室温中。

[0028] 在所述的制备方法中，部分重合的长度为2mm，显色颗粒为纳米金，第一预定时间和/或第二预定时间为10s。

[0029] 在所述的制备方法中，所述检测线和对照线在电场作用下分别固定捕获探针和对照探针。

[0030] 本发明具有以下有益效果：

[0031] 采用本发明基于电动现象可以将捕获探针、对照探针等生物分子聚集在检测垫上层可见区域，有效提高在检测垫上层可见区域捕获探针和对照探针的浓度，最终实现侧流试纸灵敏度的提高。

[0032] 上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够使得本发明的技术手段更加清楚明白，达到本领域技术人员可依照说明书的内容予以实施的程度，并且为了能够让本发明的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，下面以本发明的具体实施方式进行举例说明。

附图说明

[0033] 通过阅读下文优选的具体实施方式中的详细描述，本发明各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。说明书附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。显而易见地，下面描述的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。而且在整个附图中，用相同的附图标记表示相同的部件。

[0034] 在附图中：

[0035] 图1是根据本发明一个实施例的侧流试纸检测装置的结构示意图；

[0036] 图2是根据本发明一个实施例的侧流试纸检测装置的侧流检测试纸的结构示意图；

[0037] 图3是根据本发明一个实施例的侧流试纸检测装置的交流介电泳芯片的结构示意图；

[0038] 图4是根据本发明一个实施例的侧流试纸检测装置的制备方法的步骤示意图。

[0039] 以下结合附图和实施例对本发明作进一步的解释。

具体实施方式

[0040] 下面将参照附图更详细地描述本发明的具体实施例。虽然附图中显示了本发明的具体实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本发明，并且能够将本发明的范围完整的传达给本领域的技术人员。

[0041] 需要说明的是，在说明书及权利要求当中使用了某些词汇来指称特定组件。本领域技术人员应可以理解，技术人员可能会用不同名词来称呼同一个组件。本说明书及权利要求并不以名词的差异来作为区分组件的方式，而是以组件在功能上的差异来作为区分的准则。如在通篇说明书及权利要求当中所提及的“包含”或“包括”为一开放式用语，故应解释成“包含但不限定于”。说明书后续描述为实施本发明的较佳实施方式，然所述描述乃以说明书的一般原则为目的，并非用以限定本发明的范围。本发明的保护范围当视所附权利要求所界定者为准。

[0042] 为便于对本发明实施例的理解，下面将结合附图以具体实施例为例做进一步的解释说明，且各个附图并不构成对本发明实施例的限定。

[0043] 为了更好地理解，图1是根据本发明一个实施例的侧流试纸检测装置的结构示意图，如图1所示，一种侧流试纸检测装置包括侧流试纸1和交流介电泳芯片2，[0044] 用于检测的侧流试纸1包括，

[0045] 背胶板6，背胶板6上依次连接的沉浸垫3、检测垫4和吸收垫5，其中，沉浸垫3、检测垫4和吸收垫5相邻的两者之间部分重合，且重合部分中，检测垫4均在下方，[0046] 沉浸垫3，其装载显色颗粒，

[0047] 检测垫4包括检测线7和对照线8，检测线7上固定捕获探针，对照线8上固定对照探针；

[0048] 用于操控捕获探针分布的交流介电泳芯片2包括，

[0049] 玻璃板9，其上设有用于滴加捕获探针溶液和/或对照探针溶液到检测垫4表面的通孔11，

[0050] 第一微电极10，其固定在玻璃板9上且位于通孔11的一侧，

[0051] 第二微电极12，其固定在玻璃板9上且位于通孔11的另一侧，

[0052] 其中，连接电源的第一微电极10和第二微电极12产生正介电泳运动电场力以使整个厚度上的捕获探针聚集到检测垫上层可见区域。

[0053] 本发明是基于电动技术增强信号的试纸检测仪，在全球公共卫生保健、农业检测、食品安全及环境监测等领域等及时诊断中极具潜力。本发明通过提高捕获探针在检测线上层可见区域的浓度，增加纳米颗粒在检测线可见区域捕获概率，从而增强了侧流试纸的检测信号。交流介电泳芯片在液体中施加电场，在介电泳力作用下生物颗粒发生定向移动，该技术成功被用来操控生物颗粒的聚集浓缩，包括核酸，蛋白质，病毒，细菌等。只需要将微电极接触润湿检测垫，调节微电极加载的电压幅值及频率，就可以通过正介电泳力调控液体中捕获探针的定向移动。本发明可有效提高在检测垫上层可见区域捕获探针和对照探针的浓度，为快速增强检测灵敏度提供可靠的帮助。

[0054] 本发明所述的侧流试纸检测装置的优选实施例中，第一微电极10和第二微电极12紧贴检测垫4的上表面，通孔11对应于检测线7和/或对照线8位置。

[0055] 图2是根据本发明一个实施例的三维侧流试纸检测仪的侧流检测试纸展开后的结构示意图，如图2所示，所述沉浸垫3、检测垫4、吸收垫5和背胶板6的长度和宽度分别为3×19mm、3×20mm、3×25mm和3×60mm，部分重合的尺寸为2mm，所述的玻璃板长宽高为10×10×1mm、第一微电极10和第二微电极12长宽均为6×3mm、通孔11长宽为6×2mm。

[0056] 本发明所述的侧流试纸检测装置的优选实施例中，所述沉浸垫3、检测垫4和吸收垫5分别由聚酯纤维、硝酸纤维素膜和吸水纸组成。

[0057] 本发明所述的侧流试纸检测装置的优选实施例中，所述通孔11为方形孔，所述显色颗粒为纳米金。

[0058] 图3是根据本发明一个实施例的侧流试纸检测装置的交流介电泳芯片的结构示意图，第一微电极10和第二微电极12分别位于方形孔11两旁，并用双面胶胶固定在玻璃板9上，第一微电极10和第二微电极12分别引出导线与电源连接。

[0059] 本发明所述的侧流试纸检测装置的优选实施例中，所述通孔11处滴加0.5mL捕获探针溶液后，第一微电极10和第二微电极12均与检测垫4表面润湿处接触。

[0060] 图4是根据本发明一个实施例的侧流试纸检测装置的制备方法的步骤示意图。如图所示，一种制备所述的侧流试纸检测装置的制备方法步骤包括：

[0061] 第一步骤S1中，沉浸垫3、检测垫4、吸收垫5按照顺序布置在背胶板6上，检测垫4位于沉浸垫3和吸收垫5，相邻两垫部分重合；

[0062] 第二步骤S2中，在沉浸垫3靠近检测垫4端装载显色颗粒，通孔11对应在检测线7位置放置，启动电源加电场后，往通孔11中滴加捕获探针溶液，第一预定时间后移走交流介电泳芯片2，通孔11对应在对照线8位置放置，启动电源后，往通孔11中滴加对照探针溶液，第二预定时间后移走交流介电泳芯片2；

[0063] 第三步骤S3中，将侧流试纸1放入37℃烘箱烘干，2小时后取出放置室温中。

[0064] 本发明所述的制备方法的优选实施例中，部分重合的长度为2mm，显色颗粒为纳米金，第一预定时间和/或第二预定时间为10s。

[0065] 本发明所述的制备方法的优选实施例中，所述检测线7和对照线8在电场作用下分别固定捕获探针和对照探针。

[0066] 本发明所述的侧流试纸检测装置的优选实施例中，根据设计要求制备相应长度与宽度的沉浸垫、检测垫、吸收垫和背胶板后，将其按照一定的顺序装配在一起，重合部位2mm。将显色颗粒加入在沉浸垫靠近检测垫一端，将交流介电泳芯片方形孔对应检测线对照线位置，启动电源施加电场，分别滴加捕获探针和对照探针在检测线和对照线上，10s后可移走交流介电泳芯片，将侧流试纸置于37℃烘箱烘干，2小时后取出放置室温下留待后续检测。采用本发明可以有效提高在检测垫上层可见区域捕获探针和对照探针的浓度，实现侧流试纸灵敏度的提高。

[0067] 本发明所述的侧流试纸检测装置的优选实施例中，利用电动现象操控生物颗粒移动的技术，通过交流介电泳芯片施加电场，通过正介电泳力控制捕获探针聚集在检测垫上层可见区域，提高了上层捕获探针的浓度，增大了检测线上上层可见区域纳米金捕获概率，最终增强了侧流试纸的检测信号。

[0068] 尽管以上结合附图对本发明的实施方案进行了描述，但本发明并不局限于上述的具体实施方案和应用领域，上述的具体实施方案仅仅是示意性的、指导性的，而不是限制性的。本领域的普通技术人员在本说明书的启示下和在不脱离本发明权利要求所保护的范围的情况下，还可以做出很多种的形式，这些均属于本发明保护之列。