[發(fā)明專利]適用于生物化學(xué)液體樣品的太赫茲無標(biāo)記檢測(cè)方法和裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201711345667.5
• 申請(qǐng)日: 2017-12-15
• 公開（公告）號(hào): CN108089061B
• 公開（公告）日: 2019-11-08
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李慧霖;彭亮;程旭升
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 湖南科技大學(xué)
• 主分類號(hào): G01R27/26
• 分類號(hào): G01R27/26
• 代理公司: 長(zhǎng)沙智德知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 43207
• 代理人: 左祝安

本發(fā)明公開了一種適用于生物化學(xué)液體樣品的太赫茲無標(biāo)記檢測(cè)方法，并提供了檢測(cè)裝置及其制作工藝，所述檢測(cè)裝置包括太赫茲矩形波導(dǎo)諧振腔、微流通道及探測(cè)器槽，將微流管插設(shè)于微流通道中，太赫茲探測(cè)器插設(shè)于探測(cè)器槽中；在波導(dǎo)諧振腔的一側(cè)發(fā)射太赫茲波；微流通道中引入待測(cè)樣品，這時(shí)波導(dǎo)諧振腔中的電磁場(chǎng)產(chǎn)生擾動(dòng)，導(dǎo)致諧振腔的諧振頻率和品質(zhì)因數(shù)發(fā)生變化；通過探測(cè)器測(cè)量樣品加入前后波導(dǎo)諧振腔的諧振頻率和品質(zhì)因子的變化，得出待測(cè)樣品的復(fù)介電常數(shù)。本發(fā)明利用太赫茲技術(shù)來檢測(cè)生物化學(xué)液體樣品，具有檢測(cè)靈敏度高、檢測(cè)精度高、樣品需求量小等特點(diǎn)，同時(shí)該檢測(cè)裝置具有高集成度、小型化和便攜式的優(yōu)點(diǎn)，應(yīng)用前景廣闊。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及生物化學(xué)樣品的檢測(cè)技術(shù)，尤其是一種太赫茲無標(biāo)記檢測(cè)方法和裝置。

背景技術(shù)

至今為止，廣泛應(yīng)用于生物化學(xué)樣品的檢測(cè)方法大多是以熒光或同位素等標(biāo)記物為基礎(chǔ)的有標(biāo)檢測(cè)法，通過對(duì)外加標(biāo)記物的檢測(cè)從而間接推斷原來目標(biāo)分子的性質(zhì)和特點(diǎn)。雖然這種有標(biāo)檢測(cè)方法具有簡(jiǎn)單方便、易于操作、成像速度快、空間分辨率高等優(yōu)點(diǎn)，但是由于標(biāo)記分子的引入不可避免地破壞了目標(biāo)源分子的結(jié)構(gòu)和活性，而且發(fā)射熒光的效率隨反應(yīng)物的不同而不同，另外還存在光致漂白等問題。因此以上瓶頸限制了有標(biāo)檢測(cè)方法在生物化學(xué)樣品檢測(cè)領(lǐng)域的進(jìn)一步發(fā)展。

近年來，太赫茲技術(shù)逐漸成為生物化學(xué)樣品無標(biāo)記檢測(cè)的一種重要解決方案，這是由于其自身具有的以下獨(dú)特性能優(yōu)勢(shì)：(1)太赫茲輻射是完全非電離的，光子能量極低，對(duì)絕大部分生物大分子、生物細(xì)胞和組織不會(huì)產(chǎn)生電離傷害，特別適合無損檢查；(2)核酸和蛋白質(zhì)等生物大分子的弱相互作用(如：氫鍵、范德華力等)、骨架振動(dòng)和偶極子旋轉(zhuǎn)等正好處于太赫茲頻譜范圍，因此太赫茲波段能夠揭示其他電磁波段無法探測(cè)到的生物大分子內(nèi)部及之間的重要信息；(3)太赫茲探測(cè)是一種純物理過程、無需任何標(biāo)記手段。因此，利用太赫茲技術(shù)對(duì)生物化學(xué)樣品進(jìn)行檢測(cè)，可以實(shí)時(shí)檢測(cè)物質(zhì)的光譜信息，實(shí)現(xiàn)無標(biāo)記、無損傷且非電離的傳感。目前，利用太赫茲技術(shù)對(duì)生物化學(xué)樣品進(jìn)行無標(biāo)記檢測(cè)大多是通過太赫茲時(shí)域光譜系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)的，但該方法主要針對(duì)固體樣品，通常需要大量的樣品，同時(shí)光譜分辨率和空間分辨率較低，檢測(cè)準(zhǔn)確度和精確度不高，另外實(shí)驗(yàn)裝置體積龐大，集成度和便攜性差，在許多實(shí)際現(xiàn)場(chǎng)診斷應(yīng)用中實(shí)用性不高。

綜上所述，目前在生物化學(xué)樣品檢測(cè)領(lǐng)域中無論是傳統(tǒng)的有標(biāo)檢測(cè)方法、還是利用太赫茲時(shí)域光譜系統(tǒng)的無標(biāo)記檢測(cè)技術(shù)，都各自存在著一些問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供一種新型的基于太赫茲技術(shù)的生物化學(xué)液體樣品的實(shí)時(shí)、無標(biāo)記檢測(cè)方法，該方法具有檢測(cè)靈敏度高、檢測(cè)精度高、樣品需求量小等特點(diǎn)。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

一種適用于生物化學(xué)液體樣品的太赫茲無標(biāo)記檢測(cè)方法，包括：

提供檢測(cè)裝置，所述檢測(cè)裝置包括太赫茲矩形波導(dǎo)諧振腔、微流通道及探測(cè)器槽，將微流管插設(shè)于微流通道中，太赫茲波導(dǎo)探測(cè)器插設(shè)于探測(cè)器槽中；

在波導(dǎo)諧振腔遠(yuǎn)離探測(cè)器的的一側(cè)發(fā)射太赫茲波；

微流通道中引入待測(cè)樣品，這時(shí)波導(dǎo)諧振腔中的電磁場(chǎng)產(chǎn)生擾動(dòng)，導(dǎo)致諧振腔的諧振頻率和品質(zhì)因數(shù)發(fā)生變化；

通過探測(cè)器測(cè)量樣品加入前后波導(dǎo)諧振腔的諧振頻率和品質(zhì)因子的變化，得出待測(cè)樣品的復(fù)介電常數(shù)。

在其中一實(shí)施例中，設(shè)樣品加入前后波導(dǎo)諧振腔的諧振頻率分別為f₀、f_S，品質(zhì)因子分別為Q₀、Q_S，則待測(cè)樣品復(fù)介電常數(shù)的實(shí)部∈′和虛部∈分別由下列公式求得：

其中V_C為諧振腔的體積，V_S為待測(cè)樣品的體積。