CN101059506A - 全自动生化分析方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种全自动生化分析方法及装置，分析方法采用二停法，即反应盘内有圆环形排列的2n+1个(奇数)反应杯，按逆时针方向以旋转—停止—旋转的方式作周期运行，反应盘的一个运行周期对应两个工作周期，只有两个停止时序和旋转时序。其中清洗位与第一试剂注入位相差n个等分，样品注入位与第一次搅拌位相差n个等分，每个工作周期旋转(2n+2)/2等分，两个旋转时序运行的等分，与第二试剂注入时间和测试速度有关。按上述分析方法设计的全自动生化分析仪，只设一套搅拌机构，测试速度可达400Test/h。具有结构简单、测试速度快等优点。

Description

全自动生化分析方法及装置

技术领域

本发明涉及生物样品成分的化学分析技术，特别是一种全自动生化分析方法及装置。

技术背景

生化分析是实验室和临床诊断通常采用的方法，一般需要将被测样品(人或动物的体液，如血液、尿液等)与试剂分别定量吸取，注入反应杯，混匀，孵育，并且进行化学反应，同时测试混合液的比色值，通过计算分析确定各种生化分析项目的指标。一个生化分析项目完成以上步骤，往往需要几分钟到十几分钟，而一份待检的样品一般需要进行十几项生化指标的检测。

全自动生化分析仪分为流动式和分立式两种，分立式可实现双试剂或多试剂的检测，以提高临床生化检验速度，所以测试速度(Test/h，即每小时完成多少项生化指标测试)是生化仪的一个重要技术指标。

分立式全自动生化分析仪(以下简称生化仪)如图1所示，主要有：反应系统的反应盘1和反应杯2，样品系统的样品盘3和样品臂4，试剂系统的试剂盘5和试剂臂6，搅拌机构7，清洗机构8，及光电检测系统，温育槽等组成。

其中反应盘是生化仪的运行中心，反应盘1内有排列成圆环形的2n+1个反应杯2，且以每圈2n+2个杯子以旋转—停止—旋转的方式作周期运行，在停止时序中对反应杯2注入样品、试剂、搅拌、清洗。如果将反应盘1分为2n+1等分，每一个运行周期结束后，反应杯2都递进一个等分。样品、试剂的注入位置、搅拌位置都是由生化仪的分析方法决定的。

在生化仪的发展中，样品系统、试剂系统、反应系统和清洗机构并无多大改变，而搅拌机构有较明显的变化。在测试速度低于300Test/h的生化仪中，多用一个独立的搅拌棒，如日立7020全自动生化分析仪(专利号ZL 96112818.6)，其测试速度为180Test/h；早期的日立7060全自动生化分析仪，测试速度为360Test/h，采用两个独立的搅拌机构。随着生化分析试剂的进步，目前的生化仪主要以双试剂为主，部分生化仪改进了分析方法，使得两个搅拌点之间，没有样品或试剂注入点，这样可以在一个搅拌机构上安装两个搅拌棒，可在反应盘上同时搅拌两个不相邻的反应杯，在不降低测试速度的前提下，完成两次搅拌工艺的要求，如东芝的TBA-40FR、岛津-8000测试速度为400Test/h、欧宝XL-600测试速度为360Test/h。

发明内容

本发明为了解决现在分立式全自动生化分析仪，采用一套搅拌机构则测试速度提不高，若提高测试速度则需要两套搅拌机构所存在的技术问题，而提供一种每个工作周期只有两个停止时序，以提高测试速度的全自动生化分析方法，以及只采用一套搅拌机构的生化仪。

依据上述目的，本发明提供一种全自动生化分析方法：

反应盘1内排列成圆环形的2n+1个(奇数)反应杯，按逆时针方向，以旋转—停止—旋转的方式作周期运行，使所有反应杯横穿光电检测系统的光束；反应盘的一个运行周期对应两个工作周期；在每个工作周期的二个停止时序中，总有搅拌动作发生，并至少有一种液体(试剂或样品)被定量注入到反应杯内。

其中在样品被定量注入到反应杯内的停止时序中，总有第二试剂被注入到反应杯内。

其中在第一试剂被定量注入到反应杯内的停止时序中，总有一组反应杯被清洗。

其中第二试剂的注入时间为所有生化项目最长反应时间的一半，反应时间是从第一次搅拌开始计算的。

其中样品稀释动作是在第一次搅拌停止时序中完成的。

其中反应盘分为2n+1等分，在每个工作周期的二个旋转时序中，第一个旋转时序中，反应盘旋转m+1个等分，m＝第一阶段反应时间×测试速度÷2(第一阶段反应时间是指从样品注入到第二试剂注入的时间间隔)；第二个旋转时序中，反应盘旋转n-m个等分。

这种每个工作周期反应盘只有两个停止时序的分析方法，简称为二停法。

一台全自动生化分析仪要完成上述每一个动作，少则需1秒钟，多则需2、3秒钟，以测试速度为400Test/h生化仪为例，意味着9秒钟以内有一个生化项目完成测试。在双试剂测试项目中，当生化仪将一个样品和第一试剂，分别被注入到同一个反应杯内，并进行混匀搅拌(简称第一次搅拌)，一个生化反应项目即被启动，此反应杯经过3-5分钟的孵育，被注入第二试剂，并进行再次混匀搅拌(简称第二次搅拌)，又经过少则1-2分钟的孵育反应，多则3-5分钟的孵育反应，完成了全部生化反应，并被送到清洗机构进行清洗，一般的双试剂完成上述工艺流程，少则5-7分钟，多则10分钟左右。就单个反应杯而言，只做一个生化项目，按吸注样品、试剂、搅拌、孵育、测试的固定工艺流程进行。对所有反应杯而言，则按工作周期重复所有工艺流程操作。因此，需要设计一个自动分析方法，一方面使生化仪中的每个反应杯中的测试项目，按照生化试剂的工艺流程要求运行；另一方面要保证生化仪的测试速度，就要保证每隔一个时间间隔，就有一个生化项目完成测试并测试结果输出。这个时间间隔就是生化仪工作周期对应的时间。而生化仪的控制系统，由若干个微处理器与驱动器等组成，通过软件设计程序控制各臂、盘、机构的动作，实现分析方法所述的工艺流程和工作周期。自动分析方法，就是将生化反应的工艺流程融入到工作周期内。这样，在每个工作周期内，都有将样品、试剂注入到不同的反应杯内，都有对上一个工作周期内注入的混合物进行混匀搅拌，都有对所有反应杯进行孵育和测试，都有对已反应结束的反应杯进行清洗等工作。

总体上看，反应盘相当于自动化流水线，每一个工作周期都有一个生化项目的工艺流程被启动，也都有一个生化项目已经反应结束并完成数据结果分析，如此周而复始，直到待测样品的全部生化项目测试完毕，实现生化分析的自动化。

根据上述分析方法设计的生化仪，包括反应系统的反应盘1和反应杯2，样品系统的样品盘3和样品臂4，试剂系统的试剂盘5、第一试剂臂6-1和第二试剂臂6-2，清洗机构8，以及光电检测系统、温育槽、控制系统，还包涵有一个搅拌机构7。

其中反应盘1对应的清洗位A1、A2、……Ah(h可以是6，或7，或8)，两个相邻的样品位B、C，第一试剂注入位E，第二试剂注入位D，两个相邻的搅拌位F、G，各个位置是固定不变的。

其中与样品注入位B相邻的是样品稀释位C。

其中与第一次搅拌位G相邻的是第二次搅拌位F。

若将反应盘划分为2n+1个等分，按逆时针方向，清洗位Ah与第一试剂注入位E之间相差n个等分，样品注入位B与第一次搅拌位G之间相差n个等分，样品注入位B与第二试剂注入位D之间相差m个等分。生化仪的相应机构同时运动不会发生干涉；样品臂也可对反应盘上相邻的两个反应杯吸注样品；搅拌机构可对反应盘上相邻的两个反应杯进行混匀搅拌工作。

本发明由于采取了以上技术措施，在保证生化测试项目不低于400Test/h的前提下，只须一套搅拌机构；在一个工作周期内，以最少的停止时序--两个停止时序，完成了两次搅拌动作，具有结构简单，测试速度快等优点。

附图说明

图1是现有分立式全自动生化分析仪结构示意图。

图2是本发明结构示意图。

图3是本发明工作周期时序表。

具体实施方式

本发明通常采用的n＝40，即以反应盘内安装有(2n+1＝)81个反应杯为例，详细描述二停法的操作过程。图2所示，为本发明的反应系统与样品注入点、试剂注入点、搅拌点、清洗点对应位置的结构示意图，其中省略了相应的样品系统、试剂系统、搅拌机构、清洗机构。

如图2结合图1所示，反应盘1始终作逆时针旋转—停止—旋转的周期运行，每个反应杯2总是从清洗位A1点作为起始点，经过若干个工作周期的运行，被清洗机构8上若干个清洗针清洗，为测试提供一个干净的适合生化反应的反应杯，假设此反应杯杯号为X，其工艺流程如下：

1)反应杯X被旋停在第一试剂注入位E，由试剂臂6-1将从试剂盘5中吸取的第一试剂，注入到反应杯X内；

2)反应杯X在加入第一试剂后的下一个工作周期，被旋停在样品注入位B，由样品臂4将从样品盘3中吸取样品，或从相邻的样品稀释位C点的对应的反应杯中吸取被稀释的样品，注入到反应杯X内，此时反应杯X内有第一试剂和样品两种液体；

3)在注入样品后的下一个工作周期，反应杯X旋停在第一次搅拌位G，被搅拌机构7上的搅拌棒混匀，至此反应杯X内的生化反应被全面启动，此后每当反应杯X旋转并通过光电检测系统时，都有一个有效的反应数据被采集到；

4)当反应盘1运行到注入样品后的第2m-1个工作周期时，反应杯X已在反应系统的温育槽中孵育了约最长反应时间的一半，且在此工作周期中，停在第二试剂注入位D，如果反应杯X内的测试项目是双试剂，由试剂臂6-2将从试剂盘2中吸取的第二试剂注入到反应杯X内；其中m＝288秒×(400÷3600秒)÷2＝16。

5)在注入第二试剂后的下一个工作周期中，反应杯X停在相邻的第二次搅拌位F，被搅拌机构7上的搅拌棒搅拌混匀，至此反应杯X的所有注入、搅拌动作都已完成；

6)在注入第二试剂后，反应盘又运行了2m+1＝33个工作周期，完成了全程反应过程的最后一个测试，下一个工作周期中，反应杯X停止在清洗位A1，进入清洗程序，为以后的测试项目做准备工作。

对应上述的工艺流程的工作周期如图3所示：

第一停止时序，在第一试剂注入位E的反应杯，被试剂臂6-1定量注入从试剂盘2中所吸取的的第一试剂，在第二次搅拌位G的反应杯，因上一停止时序注入的第二试剂(如果上一停止时序没有第二试剂注入，则不发生搅拌动作)，被搅拌机构7进行第二次搅拌，同时清洗机构8在A1--Ah点处清洗h(＝7)个反应杯；

第一旋转时序：而后反应盘1旋转(16+1＝)17个等分，同时光电检测系统对17个反应杯进行了动态测试；

第二个停止时序：在样品注入位B，样品臂4定量注入样品(取自样品盘3中、或取自样品稀释位C所对应的反应杯中)，在第二试剂注入位D的反应杯，若该测试项目是双试剂的话，试剂臂6-2将定量从试剂盘2中吸取第二试剂，注入到第二试剂注入位D处的反应杯，如果第二试剂注入位D处的反应杯所对应的该测试项目是单试剂，则试剂臂6-2不动作；在第一次搅拌位F的反应杯，因在上一个工作周期内被注入样品，被搅拌机构7进行第一次搅拌；

第二旋转时序：而后反应盘1逆时针旋转(40-16＝)24个等分，同时光电测试系统对24个反应杯进行了动态测试。

至此完成一个完整的工作周期，反应盘1旋转的(m+1)+(n-m)＝n+1＝41个等分，相当于41个反应杯，二个工作周期是82个等分，相当于(2n+1+1)＝82个反应杯，即反应盘1的运行周期对应二个工作周期。此分析方法在本装置上可实现了测试速度每小时400个项目。

Claims (8)

1、一种全自动生化分析方法，反应盘内排列成圆环形的2n+1个(奇数)反应杯，按逆时针方向，以旋转-停止-旋转的方式作周期运行，使所有反应杯横穿光电检测系统的光束；其特征是：反应盘的一个运行周期对应两个工作周期；在每个工作周期的二个停止时序中，总有搅拌动作发生，并至少有一种液体(试剂或样品)被定量注入到反应杯内。

2、根据权利要求1所述的生化分析方法，其特征是：其中在样品被定量注入到反应杯内的停止时序中，总有第二试剂被注入到反应杯内。

3、根据权利要求1所述的生化分析方法，其特征是：其中在第一试剂被定量注入到反应杯内的停止时序中，总有一组反应杯被清洗。

4、根据权利要求1、2所述的生化分析方法，其特征是：其中第二试剂的注入时间为所有生化项目最长反应时间的一半，反应时间是从第一次搅拌开始计算的。

5、根据权利要求1所述的生化分析方法，其特征是：其中样品稀释动作是在第一次搅拌停止时序中完成的。

6、根据权利要求1所述的生化分析方法，其特征是：反应盘分为2n+1等分，在每个工作周期的二个旋转时序中，第一个旋转时序中，反应盘旋转m+1个等分，m＝第一阶段反应时间×测试速度÷2(第一阶段反应时间是指从样品注入到第二试剂注入的时间间隔)。

7、根据权利要求1、6所述的生化分析方法，其特征是：第二个旋转时序中，反应盘旋转n-m个等分。

8、一种全自动生化分析装置，包括反应系统的反应盘(1)和反应杯(2)，样品系统的样品盘(3)和样品臂(4)，试剂系统的试剂盘(5)、第一试剂臂(6-1)和第二试剂臂(6-2)，清洗机构(8)，以及光电检测系统、温育槽、控制系统，其特征是：还包涵有一个搅拌机构(7)；

其中反应盘(1)对应的清洗位(A1)、(A2)、……(Ah)，两个相邻的样品位(B)、(C)，第一试剂注入位(E)，第二试剂注入位(D)，两个相邻的搅拌位(F)、(G)，各个位置是固定不变的；

其中清洗位(Ah)的数量可以是6或7或8个，即(A1)……(A6)或(A1)……(A7)或(A1)……(A8)；

其中与样品注入位(B)相邻的是样品稀释位(C)；

其中与第一次搅拌位(G)相邻的是第二次搅拌位(F)；

其中按逆时针方向，清洗位(Ah)与第一试剂注入位(E)之间相差n个等分，样品注入位(B)与第一次搅拌位(G)之间相差n个等分，样品注入位(B)与第二试剂注入位(D)之间相差m个等分。

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