CN107843737A - 全自动微流控化学发光免疫检测仪 - Google Patents

Abstract

本发明涉及全自动分析仪技术领域，具体的说是一种全自动微流控化学发光免疫分析仪，采用圆形微流控盘片为载具，本仪器包含样本模块、试剂模块、TIP固定架、盘片旋转模块、上盖模块、光子检测模块、TIP废料收集箱、三轴加样机械臂、机架、控制系统，样本模块、试剂模块、盘片旋转模块架设于仪器底板上，三轴加样机械臂架设于机架上，本发明运用自动化技术配合各模块功能，通过圆形微流控盘片执行化学发光免疫分析流程，体现出自动加样、试剂加注、微流控反应流程、温育、清洗液加注、底物加注、反应物光子检测结果、数值分析计算，从样本注液到检测结果的所有流程透过自动化操作不经人手减少人为因素对检测结果的影响，进而提高检测精度和稳定性。

Description

全自动微流控化学发光免疫检测仪

技术领域

本发明涉及全自动分析仪技术领域，具体的说是全自动微流控化学发光免疫分析仪。

背景技术

目前化学发光免疫分析仪，大部份为管式化学发光，管式化学发光在加血液样本需将血液离心处理分离出血清、血浆才能上仪器进行分析，由于管式化学发反应载体为反应管或反应杯，从反应杯自动入料、加样本、加试剂、温育、清洗、加底物、光子侦测、废弃物回收、洗针等机械结构复杂且庞大，本发明针对上述问题运用微流控圆盘载体将上述流程浓缩在一圆形盘片上，机械结构大幅简化，血清样本不必做离心前置处理，直接全血加样于盘片上，透过微流控作用血液在盘片微流道内分离出血清再和试剂反应，再度简化前置作业时间和手续。

目前市售微流控化学发光免疫分析仪，大都是半自动小型仪器，需透过人工方式加样，再进到仪器内进行反应、光子侦测，半自动无法免除人工操作的误差。

发明内容

为了解决上述微流控化学发光免疫分析仪存在的技术问题，本发明运用三轴机械臂自动加样、驱动微流控盘片旋转离心、混匀、清洗未反应物、底物激发酶发生、光子检测、数值分析等自动化流程以达到架构简化并且完成化学发光免疫诊断的功能。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

全自动微流控化学发光免疫分析仪，包括依次安装在平台上的TIP固定架、样本模块、试剂模块和TIP废料收集箱，所述TIP废料收集箱的右侧平台上安装有盘片旋转模块，所述盘片旋转模块的上端连接有上盖模块，所述上盖模块后方的平台上安装有用于移动取样的三轴加样机械臂，所述三轴加样机械臂包括X轴机械臂、Y轴机械臂和Z轴机械臂，所述平台为水平底板和垂直于基础平面上门型结构组成，所述X轴加样机械臂固定于门型结构上，所述门型结构背面设置有控制器。

所述TIP固定架是由铝质侧板和脚柱所组成的固定架，配合盒装TIP可整盒TIP放置于固定架上减少人为接触TIP防止TIP受到污染，所述TIP固定架的里侧安装有清洗液固定架。

所述样本模块包括塑料采血管架，所述塑料采血管架放置于铝质固定槽内，并由脚柱架高让取样高度和工作平面一致，塑料采血管架可变换不同型式，只需符合铝质固定槽放置尺寸。

所述试剂模块包括反应试剂、磁珠试剂、底物试剂和清洗液，所述底物试剂和清洗液放置在固定托架上，反应试剂和磁珠试剂放置于特制托架上，磁珠试剂在加样时必须混匀，所以磁珠试剂架位有混匀装置，此装置采正反转让液体产生离心惯性进而达到磁珠混匀的效果。

所述TIP废料收集箱主要用于收集废弃TIP，可放置塑料袋，待TIP满料后直接打包收集。

所述盘片旋转模块包括盘片托架，所述盘片托架旋转驱动伺服马达固定盘片托架下方，伺服马达再连接微流控盘片托盘，本发明所述之圆形微流控盘片放置于微流控盘片托盘上，盘片托架内置加热件提供温育所需热源，盘片托架和上盖模块的上盖闭合时形成一反应室，盘片托架提供下方温育热源，上盖提供上方温育热源，盘片托盘提供下方磁场，上盖提供上方磁场，温育和磁场是化学发光免疫分析必要的流程之一，也因上盖闭合盘片托架上所形成的反应室具有遮光效果提供光子检测所需暗室，盘片托架由二个侧板支撑，侧板固定于底座上，光子检测模块固定于侧板上可上下微调，上述组件和上盖模块固定于底座上，本底板提供盘片旋转模块和上盖模块定位基准和连接功能。

进一步地，所述盘片旋转模块上设置有光子检测模块，所述光子检测模块包含光电倍增管(PMT)和PMT收光窗口上装设准直管、遮光片等，反应物透过化学发光原理产生光子再由PMT接收转换成电子脉冲信号，脉冲信号经电子电路处理后将光子计数值上传处理计算机进行数值分析。

所述上盖模块利用上下步进马达和左右旋转步进马达搭配滑轨、同步带和花键、花键滑块固定座、花键轴端固定座组成，使上盖具有上下左右移动的功能，传感器提供左右转步进马达原点侦测，传感器提供上下移动马达原点侦测，下底板和支撑板垂直是上盖模块的支架，下底板和盘片旋转模块的底座上设置定位梢透过定位梢让模块能精准定位，上盖固定于连结块，连结块内设置热风加器，并将热风由上盖底部风吹出作为流程温育热源。

所述三轴加样机械臂自动加样功能达到精密加样，X轴机械臂的底板上固定滑轨，并由步进马达驱动结合同带轮、同步带透过连接板牵引滑块作X坐标方向移动，连接块是连结滑块和连接板并作为Y轴机械臂和X轴机械臂连接功能；Y轴机械臂由支架固定滑轨步进马达提供定位和移动驱动源，滑块套在滑轨上进行Y轴方向移动，连接块连结Z轴机械臂；Z轴机械臂主体支架上固定滑轨透过滑轨上的滑块和Y轴机械臂连结，Z轴机械臂上下移动结构为齿条和齿轮的结构，动力来源为步进马达加上剎车以防止断电时Z轴机械臂下滑，Z轴机械臂以传感器为原点侦测；移液模块搭配一次性TIP进行加样功能。

所述控制器包括包含上位机、下位机、外置屏幕、鼠标和键盘；所述上位机提供人机操作接口、数值分析、数据储存；所述下位机控制机械运动和流程。

本发明的有益效果是：

本发明运用自动化技术配合各模块功能，通过圆形微流控盘片执行化学发光分疫流程，体现出自动加样、试剂加注、微流控反应流程、温育、清洗液加注、底物加注、反应物光子检测结果、数值分析计算，整个流程为全自动化不经人工处理以减少人为因素对检测结果的影响，进而提高检测精度和稳定性；目前针对微流控化学发光免疫分析仪器皆为半自动仪器，本发明是基于避免半自动微流控化学发光免疫分析人为失误和提高检测精度进行设计制作的发明；管式化学发光免疫分析仪器，在加注样本前需先进行血清、血浆离心分离前置作业，本发明透过微流控特性将此流程简化到微流控盘片实施免去全血分离成血清或血浆的前置作业，直接进行全血加注即可，另外微量全血样本就可进行检测，大幅度减少样本的使用量。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1 为本发明整体结构示意图；

图2 为TIP固定架结构示意图；

图3 为样本模块结构示意图；

图4 为盘片旋转模块结构示意图；

图5 为上盖模块结构示意图；

图6 为三轴加样机械臂结构示意图；

图7 为三轴加样机械臂的Y轴机械臂结构示意图；

图8 为三轴加样机械臂的Z轴机械臂结构示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

如图1-图8所示，图1为本发明整体结构示意图，图2为TIP固定架结构示意图，图3为样本模块结构示意图，图4为盘片旋转模块结构示意图，图5为上盖模块结构示意图，图6为三轴加样机械臂结构示意图，图7为三轴加样机械臂的Y轴机械臂结构示意图，图8为三轴加样机械臂的Z轴机械臂结构示意图。

作为本发明一个较佳的实施例，本发明所述的全自动微流控化学发光免疫分析仪，包括依次安装在平台上的TIP固定架1、样本模块2、试剂模块3和TIP废料收集箱4，所述TIP废料收集箱4的右侧平台上安装有盘片旋转模块5，所述盘片旋转模块5的上端连接有上盖模块6，所述上盖模块6后方的平台上安装有用于移动取样的三轴加样机械臂，所述三轴加样机械臂包括X轴机械臂7、Y轴机械臂8和Z轴机械臂9，所述平台为水平底板和垂直于基础平面上门型结构组成，所述X轴加样机械臂7固定于门型结构上，所述门型结构背面设置有控制器。

所述TIP固定架1是由铝质侧板11和脚柱12所组成的固定架，配合盒装TIP可整盒TIP放置于固定架1上减少人为接触TIP防止TIP受到污染。

所述样本模块2包括塑料采血管架21，所述塑料采血管架21放置于铝质固定槽22内，并由脚柱23架高让取样高度和工作平面一致，塑料采血管架21可变换不同型式，只需符合铝质固定槽22放置尺寸。

所述试剂模块2包括反应试剂、磁珠试剂、底物试剂和清洗液，所述底物试剂和清洗液放置在固定托架上，反应试剂和磁珠试剂放置于特制托架上，磁珠试剂在加注前必须混匀，所以磁珠试剂架位有混匀装置，此装置采正反转让液体产生离心惯性进而达到磁珠混匀的效果。

所述TIP废料收集箱4主要用于收集废弃TIP，可放置塑料袋，待TIP满料后直接打包收集。

所述盘片旋转模块5包括盘片托架51，所述盘片托架51旋转驱动伺服马达56固定盘片托架51下方，伺服马达56再连接微流控盘片托盘57，本发明所述之圆形微流控盘片放置于微流控盘片托盘上，盘片托架51内置加热件提供温育所需热源，盘片托架51和上盖模块6的上盖60闭合时形成一反应室，盘片托架51提供下方温育热源，上盖60提供上方温育热源，盘片托盘57提供下方磁场，上盖60提供上方磁场，温育和磁场是化学发光免疫分析必要的流程之一，也因上盖60闭合盘片托架51上所形成的反应室具有遮光效果提供光子检测所需暗室，盘片托架51由二个侧板53支撑，侧板53固定于底座54上，光子检测模块52固定于侧板53上可上下微调，上述组件和上盖模块6固定于底座55上，本底板提供盘片旋转模块5和上盖模块6定位基准和连接功能。

进一步地，所述盘片旋转模块5上设置有光子检测模块，所述光子检测模块包含光电倍增管(PMT)和PMT收光窗口上装设准直管、遮光片等，反应物透过化学发光原理产生光子再由PMT接收转换成电子脉冲信号，脉冲信号经电子电路处理后将光子计数值上传处理计算机进行数值分析。

所述上盖模块6利用上下步进马达6B和左右旋转步进马达搭配滑轨、同步带和花键64、花键滑块固定座65、花键轴端固定座66组成，使上盖60具有上下左右移动的功能，传感器62提供左右转步进马达6A原点侦测，传感器69提供上下移动马达6B原点侦测，下底板67和支撑板68垂直是上盖模块6的支架，下底板67和盘片旋转模块5的底座55上有定位梢让模块能精准定位，上盖60固定于连结块61，连结61内设置热风加器，提供上盖60将热风吹出作为流程温育热源。

所述三轴加样机械臂自动加样功能达到精密加样，X轴机械臂7的底板75上固定滑轨72，并由步进马达71驱动结合同带轮74、同步带76透过连接板78牵引滑块73作X坐标方向移动，连接块77是连结滑块73和连接板78并作为Y轴机械臂8和X轴机械臂7链接功能；Y轴机械臂8由支架82固定滑轨85步进马达81提供定位和移动驱动源，滑块84套在滑轨85上进行Y轴方向移动，连接块83连结Z轴机械臂；Z轴机械臂9主体支架91上固定滑轨透过滑轨上的滑块和Y轴机械臂8连结，Z轴机械臂上下移动结构为齿条和齿轮的结构，动力来源为步进马达92加上剎车以防止断电时Z轴机械臂9下滑，Z轴机械臂9以传感器93为原点侦测；移液模块95搭配一次性TIP进行加样功能。

所述控制器包括包含上位机、下位机、外置屏幕、鼠标和键盘；所述上位机提供人机操作接口、数值分析、数据储存；所述下位机控制机械运动和流程。

本发明在工作时，自动启动流程，样本、试剂登入完成后进行微流控盘片布局，按下自动流程启动钮后三轴加样机械臂7移动到TIP固定架1上插取TIP，三轴加样机械臂7移动到样本模块2透过移液模块95吸取样本，三轴加样机械臂7移到盘片旋转模块5，再将样本注入微流控盘片内，接着将使用过的TIP抛弃到TIP废料收集箱4内，依上述动作流程将待测样本依序加注到微流控盘片内，样本加注完成后上盖60旋转下降和盘片托架51闭合形成反应室此时进行样本离心程序，样本离心完成后，上盖60开启三轴加样机械臂7接着进行试剂加注，从试剂模块3将反应试剂、磁珠试剂依序加注到微流控盘片上对应之注液孔，加注完成后上盖60闭合，进行混匀程序接着开始温育流程，温育流程完成后上盖60开启，加注清洗液10，上盖60闭合盘片旋转，清洗流程结束后上盖60开启，进行底物加注，加注完成后上盖闭合盘片旋转，接着由光子检测模块52进行光子检测流程，将光子数转换成电子脉冲信号，再由下位机接收信号再将脉冲信号转换成计数值，再上传给上位机进行数值分析。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (9)

1.全自动微流控化学发光免疫分析仪，其特征在于，包括依次安装在平台上的TIP固定架、样本模块、试剂模块和TIP废料收集箱，所述TIP废料收集箱的右侧平台上安装有盘片旋转模块，所述盘片旋转模块的上端连接有上盖模块，所述上盖模块后方的平台上安装有用于移动取样的三轴加样机械臂，所述三轴加样机械臂包括X轴机械臂、Y轴机械臂和Z轴机械臂，所述平台为水平底板和垂直于基础平面上门型结构组成，所述X轴加样机械臂固定于门型结构上，所述门型结构背面设置有控制器。

2.根据权利要求1所述的全自动微流控化学发光免疫分析仪，其特征在于：所述盘片旋转模块包括盘片托架，所述盘片托架旋转驱动伺服马达固定盘片托架下方，伺服马达再连接微流控盘片托盘，本发明所述之圆形微流控盘片放置于微流控盘片托盘上，盘片托架内置加热件提供温育所需热源，盘片托架和上盖模块的上盖闭合时形成反应室，盘片托架提供下方温育热源，上盖提供上方温育热源，盘片托盘提供下方磁场，上盖磁般提供上方磁场，温育和磁场是化学发光免疫分析必要的流程之一，也因上盖闭合盘片托架上所形成的反应室具有遮光效果提供光子检测所需暗室，盘片托架由二个侧板支撑，侧板固定于底座上，光子检测模块固定于侧板上可上下微调，上述组件和上盖模块固定于底座上，本底板提供盘片旋转模块和上盖模块定位基准和连接功能。

3.根据权利要求2所述的全自动微流控化学发光免疫分析仪，其特征在于：所述盘片旋转模块上设置有光子检测模块，所述光子检测模块包含光电倍增管(PMT)和PMT收光窗口上装设准直管、遮光片等，反应物透过化学发光原理产生光子再由PMT接收转换成电子脉冲信号，脉冲信号经电子电路处理后将光子计数值上传处理计算机进行数值分析。

4.根据权利要求1所述的全自动微流控化学发光免疫分析仪，其特征在于：所述TIP固定架是由铝质侧板和脚柱所组成的固定架，配合盒装TIP可整盒TIP放置于固定架上，所述TIP固定架的里侧安装有清洗液固定架。

5.根据权利要求1所述的全自动微流控化学发光免疫检测仪，其特征在于：所述样本模块包括塑料采血管架，所述塑料采血管架放置于铝质固定槽内，并由脚柱架高让取样高度和工作平面一致。

6.根据权利要求1所述的全自动微流控化学发光免疫分析仪，其特征在于：所述试剂模块包括反应试剂、磁珠试剂、底物试剂和清洗液，所述底物试剂和清洗液放置在固定托架上，反应试剂和磁珠试剂放置于特制托架上，磁珠试剂在加注前必须混匀，所以磁珠试剂架位有混匀装置。

7.根据权利要求1所述的全自动微流控化学发光免疫分析仪，其特征在于：所述上盖模块利用上下步进马达和左右旋转步进马达搭配滑轨、同步带和花键、花键滑块固定座、花键轴端固定座组成，使上盖具有上下左右移动的功能，传感器提供左右转步进马达原点侦测，传感器提供上下移动马达原点侦测，下底板和支撑板垂直是上盖模块的支架，下底板和盘片旋转模块的底座上设置定位梢透过定位梢让模块能精准定位，上盖固定于连结块，连结块内设置热风加器，热风由上盖底部吹出作为流程温育热源。

8.根据权利要求1所述的全自动微流控化学发光免疫分析仪，其特征在于：所述三轴加样机械臂自动加样功能达到精密加样，X轴机械臂的底板上固定滑轨，并由步进马达驱动结合同带轮、同步带透过连接板牵引滑块作X坐标方向移动，连接块是连结滑块和连接板并作为Y轴机械臂和X轴机械臂连接功能；Y轴机械臂由支架固定滑轨步进马达提供定位和移动驱动源，滑块套在滑轨上进行Y轴方向移动，连接块连结Z轴机械臂；Z轴机械臂主体支架上固定滑轨透过滑轨上的滑块和Y轴机械臂连结，Z轴机械臂上下移动结构为齿条和齿轮的结构，动力来源为步进马达加上剎车以防止断电时Z轴机械臂下滑，Z轴机械臂以传感器为原点侦测；移液模块搭配一次性TIP进行加样功能。

9.根据权利要求1所述的全自动微流控化学发光免疫分析仪，其特征在于：所述控制器包括包含上位机、下位机、外置屏幕、鼠标和键盘；所述上位机提供人机操作接口、数值分析、数据储存；所述下位机控制机械运动和流程。