CN109900912A - 一种夹取式免疫印迹分析仪及其控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种夹取式免疫印迹分析仪及其控制系统，夹取式免疫印迹分析仪包括：底座、样膜夹片、放样中转区、反应温区和移载单元。所述移载单元其包括夹头和XYZ三轴移动机构，所述夹头上设有实施样膜夹片取放的机构，所述XYZ三轴移动机构带动所述夹头在放样中转区与各反应温区之间移动。本发明还提供一试剂保藏区，以方便高价试剂的回收利用，降低实验成本。本免疫印迹分析仪可以随时插入新的样膜进行反应，各样膜的试验步骤和条件可分开单独设定，更适合实验室人员的试验操作，大大提升了免疫印迹分析仪的使用效率，减少了排队等待时间，提高了试验速度。

Description

一种夹取式免疫印迹分析仪及其控制系统

技术领域

本发明涉及一种生物试验辅助器材，特别是一种夹取式免疫印迹分析仪及其控制系统。

背景技术

免疫印迹试验又称蛋白质印迹试验(Western Blot)。它是生物化学和免疫遗传学中常用的一种实验方法，其是将电泳分离后的细胞或组织总蛋白质从凝胶转移到固相载体NC膜或PVDF膜上，再以固相载体上的蛋白质或多肽作为抗原，与对应的抗体起免疫反应，再与酶或同位素标记的第二抗体起反应，最后经过底物显色或放射自显影以检测电泳分离的特异性目的基因表达的蛋白成分。在整个免疫反应试验中，需要对固相载体膜进行多试液多频次的清洗-孵育-清洗操作，耗时长，操作频度高，实验人员工作强度大。

目前实验室中采用的小型免疫印迹分析仪，一般是将样品放置在反应皿中，实验过程中，将试液添加到反应皿中，单个反应结束后再通过吸液枪吸出试液并进行清洗，在被舍弃的一抗试液和二抗试液中的包含大量未被消耗的抗体，造成了一抗和二抗的严重浪费，且一抗和二抗的价格较为昂贵，导致了较高的试验成本。

在公布号为CN109187990A的专利文献中，公开了一种免疫印迹分析仪，其是通过样膜夹持机构将样膜进行夹持，然后通过移动机构带动样膜在各试液盒之间移动，进行免疫反应，相比在样膜反应皿内抽吸试液方式，其可以大大节约试液的使用量。上述免疫印迹分析仪只能进行单组同步实验，需要等单组程序完全结束后才能进行下一组样膜的实验。而在实际科研实验中，常有多组需要使用不同程序进行免疫印迹实验，实验开始时间也不尽相同。对于一组单次耗时数小时的免疫印迹实验来说，使得仪器的利用率不高，实验室需要同时配备多台，严重占用实验空间，也提高了购置成本。另外，对于一些昂贵的可重复利用的一抗二抗试液，在反应结束后需要随即进行低温储存，在现有的免疫印迹分析仪中一般是采用温控区域变温来实现，变温过程较为缓慢，费时，且耗能大。

发明内容

为了克服上述现有技术的不足，本发明的目的是提供了一种夹取式免疫印迹分析仪及其控制系统。

为达到上述目的，本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种夹取式免疫印迹分析仪，包括：

底座；

样膜夹片，其用于夹持包含待分析蛋白质或多肽的样膜；

放样中转区，该放样中转区设有用于放置待分析或已分析完成的样膜夹片的容置块；

多个反应温区，各个反应温区分别提供与试验步骤中相适配的温度条件，各反应温区都设有用于放置试剂盒的温浴块；

移载单元，其包括夹头和XYZ三轴移动机构，所述夹头上设有实施样膜夹片取放的机构，所述XYZ三轴移动机构的固定端安装在所述底座上，所述夹头安装在XYZ三轴移动机构的末端移动块上，所述XYZ三轴移动机构带动所述夹头在放样中转区与各反应温区之间移动。

本发明相较于现有技术，在反应温区内放置试验所需试剂盒，通过样膜夹片夹持待分析样膜，并将样膜夹片放置在放样中转区，移载单元自动从放样中转区夹取样膜夹片到各反应温区的试剂盒内进行反应；在有新的样膜需要试验分析时，只需将新样膜夹持到另外一个样膜夹片上之后，直接放置到放样中转区，移载单元会自动将新的样膜夹片移入反应温区按试验步骤进行反应；本免疫印迹分析仪可以随时插入新的样膜进行反应，各样膜的试验步骤和条件可分开单独设定，更适合实验室人员的试验操作，大大提升了免疫印迹分析仪的使用效率，减少了排队等待时间，提高了试验速度。

进一步地，还包括洗涤区，所述洗涤区包括洗涤盒、洗涤加液机构和洗涤弃液机构，所述洗涤加液机构用于对洗涤盒内添加洗涤液，所述洗涤弃液机构用于将洗涤盒内废液排出；所述移载单元可带动所述样膜夹片移动到所述洗涤区，并将所述样膜夹片放置到洗涤盒内。

采用上述优选的方案，由于洗涤液比较廉价，采用加液和弃液方式可以提高洗涤效果，减少移载机构的动作频率，可以减少多样膜反应时序的冲突，减少时序冲突重排后对试验结果的影响。

进一步地，所述放样中转区的容置块上还设有用于放置试剂盒的槽体，所述移载单元的夹头上还设有实施试剂盒取放的机构。

进一步地，还包括试剂保藏区，其提供适宜试剂保存的低温环境，该试剂保藏区设有用于放置试剂盒的温浴块；所述移载单元可带动试剂盒移动到所述试剂保藏区，并将所述试剂盒放置到试剂保藏区的温浴块上。

采用上述优选的方案，在放样中转区和试剂保藏区分别设置用于放置试剂盒的槽体，采用移载单元自动实现试剂盒的移动，在试剂盒使用完毕后，自动将试剂盒移动到放样中转区或者试剂保藏区进行临时保存以待回收，防止试剂盒长时间放置在反应温区中，试剂失活，提高对高价试剂的试剂盒的再利用率，节约实验成本。

进一步地，所述XYZ三轴移动机构包括X向移动机构、Y向移动机构和Z向移动机构，所述Z向移动机构的基座固定在所述底座上，所述Y向移动机构的基座安装在所述Z向移动机构的移动块上，所述X向移动机构的基座安装在所述Y向移动机构的移动块上，所述夹头安装在所述X向移动机构的移动块上。

进一步地，所述X向移动机构、Y向移动机构和Z向移动机构上设有分别检知夹头X、Y、Z向移动位置的位移传感器。

采用上述优选的方案，移载更为平稳，位置精度高，通过Z向移动机构的小位移动作还可以实现对样膜的上下反复振荡，能促进试液与样膜进行混匀孵育，充分进行免疫反应。

进一步地，所述反应温区包括温浴块、加热元件、散热元件和温度传感器，所述加热元件用于对温浴块加热，所述散热元件用于对温浴块散热降温，所述温度传感器用于检测温浴块的温度，所述温浴块上设有多个用于放置试剂盒的槽体。

采用上述优选的方案，各反应温区可以根据试验条件需要，分别设定恒定的温度条件，这样每个反应温区一旦达到设定温度后不再变温，减少了温变所需的等待时间，也减少了反复升降温所带来的能耗浪费。

进一步地，所述试剂保藏区包括温浴块、制冷片、散热元件和温度传感器，所述制冷片用于对温浴块制冷，所述散热元件用于对所述制冷片的发热面散热降温，所述温度传感器用于检测温浴块的温度，所述温浴块上设有多个用于放置试剂盒的槽体。

采用上述优选的方案，采用制冷片进行制冷，结构简单，可以方便为试剂提供稳定的低温环境。

进一步地，所述样膜夹片包括主片体、压膜弹片、张紧弹簧、解锁按钮和盖板，所述主片体为长条形片体结构，所述主片体上设有用于样膜附着的平面区，所述主片体的最顶端为与所述夹头相适配的夹取部，夹取部与平面区之间的位置安装有压膜弹片，所述压膜弹片的中间位置设有转动中心轴，所述压膜弹片的下端为用于压持样膜的压持部，所述压膜弹片上端与主片体之间设置张紧弹簧，所述盖板上正对所述压膜弹片上端的位置设置解锁按钮。

采用上述优选的方案，只需要按压解锁按钮即可进行样膜的夹持和取出，样膜装夹方便，样膜夹片可反复重复利用。

一种夹取式免疫印迹分析仪的控制系统,其基于上述的夹取式免疫印迹分析仪，其包括：

试验程序输入模块，其用于试验人员输入试验步骤和设置反应条件；

主控模块，其接收试验程序输入模块输送的信息，处理后向驱动模块发出时序信号；其还包括时序重排子模块，在所述试验程序输入模块再次输送试验信息时，所述时序重排子模块将新的试验信息和驱动模块未实施的时序整合进行时序重排，将重排后的时序再次传输给驱动模块；

驱动模块，其根据主控模块输送的时序信号，发出控制XYZ三轴移动机构的移动和夹头的取放动作的指令信号。

本发明在当前样膜分析过程中，可随时进行新的样膜分析程序插入，进行时序重排，在遇到时序冲突时，可以根据反应阶段制定优先级别对冲突时序进行先后顺序重排，由于样膜移载动作时间短，即使是时序冲突后进行时序重排，也不影响实验结果，而新的样膜可以即时插入，进行免疫印迹反应，大大提高实验操作便利性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中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。

图1是本发明一种实施方式的结构示意图；

图2是本发明一种实施方式中样膜夹片的结构示意图；

图3是本发明一种实施方式中样膜夹片的结构示意图；

图4是本发明控制系统的结构示意图。

图中数字和字母所表示的相应部件的名称：

1-底座；2-样膜夹片；21-主片体；22-压膜弹片；23-张紧弹簧；24-解锁按钮；25-盖板；26-样膜；3-放样中转区；4-反应温区；5-夹头；6-XYZ三轴移动机构；61-X向移动机构；62-Y向移动机构；63-Z向移动机构；7-试剂保藏区。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1所示，一种夹取式免疫印迹分析仪，包括：

底座1；

样膜夹片2，其用于夹持包含待分析蛋白质或多肽的样膜；

放样中转区3，该放样中转区设有用于放置待分析或已分析完成的样膜夹片的容置块；

多个反应温区4，各个反应温区分别提供与试验步骤中相适配的温度条件，各反应温区都设有用于放置试剂盒的温浴块；

移载单元，其包括夹头5和XYZ三轴移动机构6，夹头5上设有用于取放样膜夹片2的机构，XYZ三轴移动机构6的固定端安装在底座1上，夹头5安装在XYZ三轴移动机构6的末端移动块上，XYZ三轴移动机构6带动夹头5在放样中转区3与各反应温区4之间移动。

采用上述技术方案的有益效果是：在反应温区内放置试验所需试剂盒，通过样膜夹片夹持待分析样膜，并将样膜夹片放置在放样中转区，移载单元自动从放样中转区夹取样膜夹片到各反应温区的试剂盒内进行反应；在有新的样膜需要试验分析时，只需将新样膜夹持到另外一个样膜夹片上之后，直接放置到放样中转区，移载单元会自动将新的样膜夹片移入反应温区按试验步骤进行反应；本免疫印迹分析仪可以随时插入新的样膜进行反应，各样膜的试验步骤和条件可分开单独设定，更适合实验室人员的试验操作，大大提升了免疫印迹分析仪的使用效率，减少了排队等待时间，提高了试验速度。

在本发明的另一些实施方式中，还包括洗涤区，所述洗涤区包括洗涤盒、洗涤加液机构和洗涤弃液机构，所述洗涤加液机构用于对洗涤盒内添加洗涤液，所述洗涤弃液机构用于将洗涤盒内废液排出；所述移载单元可带动所述样膜夹片移动到所述洗涤区，并将所述样膜夹片放置到洗涤盒内。采用上述技术方案的有益效果是：由于洗涤液比较廉价，采用加液和弃液方式可以提高洗涤效果，减少移载机构的动作频率，可以减少多样膜反应时序的冲突，减少时序冲突重排后对试验结果的影响。

在本发明的另一些实施方式中，所述放样中转区的容置块上还设有用于放置试剂盒的槽体，所述移载单元的夹头上还设有实施试剂盒取放的机构，夹头上具体实施样膜夹片取放的机构和实施试剂盒取放的机构的具体形式不限，可采用机械夹爪式，也可以采用电磁磁吸式。如图1所示，还包括试剂保藏区7，其提供适宜试剂保存的低温环境，试剂保藏区7设有用于放置试剂盒的温浴块；所述移载单元可带动试剂盒移动到试剂保藏区7，并将所述试剂盒放置到试剂保藏区的温浴块上。采用上述技术方案的有益效果是：在放样中转区和试剂保藏区分别设置用于放置试剂盒的槽体，采用移载单元自动实现试剂盒的移动，在试剂盒使用完毕后，自动将试剂盒移动到放样中转区或者试剂保藏区进行临时保存以待回收，防止试剂盒长时间放置在反应温区中，试剂失活，提高对高价试剂的试剂盒的再利用率，节约实验成本。

如图1所示，在本发明的另一些实施方式中，XYZ三轴移动机构6包括X向移动机构61、Y向移动机构62和Z向移动机构63，Z向移动机构63的基座固定在底座1上，Y向移动机构62的基座安装在Z向移动机构63的移动块上，X向移动机构61的基座安装在Y向移动机构62的移动块上，夹头5安装在X向移动机构61的移动块上。X向移动机构61、Y向移动机构62和Z向移动机构63的具体结构不限，可以采用电机带动丝杠副，也可以采用电机带动传动轮和传动带转动的机构。所述X向移动机构、Y向移动机构和Z向移动机构上设有分别检知夹头X、Y、Z向移动位置的位移传感器。采用上述技术方案的有益效果是：移载更为平稳，位置精度高，通过Z向移动机构的小位移动作还可以实现对样膜的上下反复振荡，能促进试液与样膜进行混匀孵育，充分进行免疫反应。

在本发明的另一些实施方式中，所述反应温区包括温浴块、加热元件、散热元件和温度传感器，所述加热元件用于对温浴块加热，所述散热元件用于对温浴块散热降温，所述温度传感器用于检测温浴块的温度，所述温浴块上设有多个用于放置试剂盒的槽体。采用上述技术方案的有益效果是：各反应温区可以根据试验条件需要，分别设定恒定的温度条件，这样每个反应温区一旦达到设定温度后不再变温，减少了温变所需的等待时间，也减少了反复升降温所带来的能耗浪费。

在本发明的另一些实施方式中，所述试剂保藏区包括温浴块、制冷片、散热元件和温度传感器，所述制冷片用于对温浴块制冷，所述散热元件用于对所述制冷片的发热面散热降温，所述温度传感器用于检测温浴块的温度，所述温浴块上设有多个用于放置试剂盒的槽体。采用上述技术方案的有益效果是：采用制冷片进行制冷，结构简单，可以方便为试剂提供稳定的低温环境。

如图2、3所示，在本发明的另一些实施方式中，样膜夹片2包括主片体21、压膜弹片22、张紧弹簧23、解锁按钮24和盖板25，主片体21为长条形片体结构，主片体21上设有用于样膜26附着的平面区，主片体21的最顶端为与夹头5相适配的夹取部，夹取部与平面区之间的位置安装有压膜弹片22，压膜弹片22的中间位置设有转动中心轴，压膜弹片22的下端为用于压持样膜26的压持部，压膜弹片22上端与主片体21之间设置张紧弹簧23，盖板25上正对压膜弹片22上端的位置设置解锁按钮24。采用上述技术方案的有益效果是：只需要按压解锁按钮24即可进行样膜的夹持和取出，松开解锁按钮24后，样膜的顶部即被固定，样膜装夹方便，样膜夹片可反复重复利用。采用此种方式夹持，样膜在脱离试液后会受液体表面张力吸附在主片体表面，而样膜浸泡到试液中之后会与主片体表面脱离(上部夹持固定位置除外)，这样样膜会充分与试液接触，提升反应效果。

如图4所示，一种夹取式免疫印迹分析仪的控制系统,其基于上述的夹取式免疫印迹分析仪，其包括：

试验程序输入模块，其用于试验人员输入试验步骤和设置反应条件；

主控模块，其接收试验程序输入模块输送的信息，处理后向驱动模块发出时序信号；其还包括时序重排子模块，在所述试验程序输入模块再次输送试验信息时，所述时序重排子模块将新的试验信息和驱动模块未实施的时序整合进行时序重排，将重排后的时序再次传输给驱动模块；

驱动模块，其根据主控模块输送的时序信号，发出控制XYZ三轴移动机构的移动和夹头的取放动作的指令信号。

采用上述技术方案的有益效果是：在当前样膜分析过程中，可随时进行新的样膜分析程序插入，进行时序重排，在遇到时序冲突时，可以根据反应阶段制定优先级别对冲突时序进行先后顺序重排，由于样膜移载动作时间短，即使是时序冲突后进行时序重排，也不影响实验结果，而新的样膜可以即时插入，进行免疫印迹反应，大大提高实验操作便利性。

以下结合一种生物素标二抗的免疫印迹实验流程，说明夹取式免疫印迹分析仪一种实施方式的动作过程。

生物素标二抗的免疫印迹实验流程表：

夹取式免疫印迹分析仪的操作及动作过程：

1.在洗涤加液机构中的洗涤液筒中添加足量1号液1×TBST洗涤液；

2.将样膜夹持到样膜夹片上；

3.在试验程序输入模块中，输入试验步骤和相应的反应时间和温度，主控模块根据输入的试验信息，提示在放样中转区的相应槽位放置装夹有样膜的样膜夹片，提示在试剂保藏区的相应槽位分别放置盛装有1号液、2号液、4-7号液的试剂盒；

4.在样膜夹片和试剂盒放置就绪后，免疫印迹分析仪将一个反应温区的温度调升到30℃，并自动按反应程序将样膜夹片在洗涤区、反应温区内转移，按需提前将所需试剂盒从试剂保藏区转移到反应温区进行温度提升，在相关反应结束后再将试剂盒转移到试剂保藏区，直至按反应程序结束试验；在反应期间为了提高反应充分性，还通过Z向移动机构带动样膜夹片每间隔一段时间上下小幅振荡数回合；

5，在需要进行对照试验时，可即时将样膜夹持到另一样膜夹片上，在试验程序输入模块中，输入对照试验步骤和相应的反应时间和温度，主控模块根据输入的试验信息，进行反应时序重排，并提示在放样中转区的相应槽位放置装夹有样膜的样膜夹片，提示在试剂保藏区的相应槽位补充放置盛装有3号液的试剂盒或其他需要补充放置的试剂盒(在两试验程序存在时序冲突时，只会对移载机构动作的冲突时序作微调，如存在同一类型试剂盒不能共同利用的情形时，则会提前发出试剂盒需要补充放置的提示信息)；

6.在新的样膜夹片和试剂盒放置就绪后，免疫印迹分析仪按重排后时序继续进行，直至反应结束。

上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让本领域普通技术人员能够了解本发明的内容并加以实施，并不能以此限制本发明的保护范围，凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰,都应涵盖在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种夹取式免疫印迹分析仪，其特征在于，包括：

底座；

样膜夹片，其用于夹持包含待分析蛋白质或多肽的样膜；

放样中转区，该放样中转区设有用于放置待分析或已分析完成的样膜夹片的容置块；

多个反应温区，各个反应温区分别提供与试验步骤中相适配的温度条件，各反应温区都设有用于放置试剂盒的温浴块；

移载单元，其包括夹头和XYZ三轴移动机构，所述夹头上设有实施样膜夹片取放的机构，所述XYZ三轴移动机构的固定端安装在所述底座上，所述夹头安装在XYZ三轴移动机构的末端移动块上，所述XYZ三轴移动机构带动所述夹头在放样中转区与各反应温区之间移动。

2.根据权利要求1所述的夹取式免疫印迹分析仪，其特征在于，还包括洗涤区，所述洗涤区包括洗涤盒、洗涤加液机构和洗涤弃液机构，所述洗涤加液机构用于对洗涤盒内添加洗涤液，所述洗涤弃液机构用于将洗涤盒内废液排出；所述移载单元可带动所述样膜夹片移动到所述洗涤区，并将所述样膜夹片放置到洗涤盒内。

3.根据权利要求1所述的夹取式免疫印迹分析仪，其特征在于，所述放样中转区的容置块上还设有用于放置试剂盒的槽体，所述移载单元的夹头上还设有实施试剂盒取放的机构。

4.根据权利要求3所述的夹取式免疫印迹分析仪，其特征在于，还包括试剂保藏区，其提供适宜试剂保存的低温环境，该试剂保藏区设有用于放置试剂盒的温浴块；所述移载单元可带动试剂盒移动到所述试剂保藏区，并将所述试剂盒放置到试剂保藏区的温浴块上。

5.根据权利要求1-4任一所述的夹取式免疫印迹分析仪，其特征在于，所述XYZ三轴移动机构包括X向移动机构、Y向移动机构和Z向移动机构，所述Z向移动机构的基座固定在所述底座上，所述Y向移动机构的基座安装在所述Z向移动机构的移动块上，所述X向移动机构的基座安装在所述Y向移动机构的移动块上，所述夹头安装在所述X向移动机构的移动块上。

6.根据权利要求5所述的夹取式免疫印迹分析仪，其特征在于，所述X向移动机构、Y向移动机构和Z向移动机构上设有分别检知夹头X、Y、Z向移动位置的位移传感器。

7.根据权利要求5所述的夹取式免疫印迹分析仪，其特征在于，所述反应温区包括温浴块、加热元件、散热元件和温度传感器，所述加热元件用于对温浴块加热，所述散热元件用于对温浴块散热降温，所述温度传感器用于检测温浴块的温度，所述温浴块上设有多个用于放置试剂盒的槽体。

8.根据权利要求5所述的夹取式免疫印迹分析仪，其特征在于，所述试剂保藏区包括温浴块、制冷片、散热元件和温度传感器，所述制冷片用于对温浴块制冷，所述散热元件用于对所述制冷片的发热面散热降温，所述温度传感器用于检测温浴块的温度，所述温浴块上设有多个用于放置试剂盒的槽体。

9.根据权利要求5所述的夹取式免疫印迹分析仪，其特征在于，所述样膜夹片包括主片体、压膜弹片、张紧弹簧、解锁按钮和盖板，所述主片体为长条形片体结构，所述主片体上设有用于样膜附着的平面区，所述主片体的最顶端为与所述夹头相适配的夹取部，夹取部与平面区之间的位置安装有压膜弹片，所述压膜弹片的中间位置设有转动中心轴，所述压膜弹片的下端为用于压持样膜的压持部，所述压膜弹片上端与主片体之间设置张紧弹簧，所述盖板上正对所述压膜弹片上端的位置设置解锁按钮。

10.一种夹取式免疫印迹分析仪的控制系统，其特征在于，包括：

试验程序输入模块，其用于试验人员输入试验步骤和设置反应条件；

主控模块，其接收试验程序输入模块输送的信息，处理后向驱动模块发出时序信号；其还包括时序重排子模块，在所述试验程序输入模块再次输送试验信息时，所述时序重排子模块将新的试验信息和驱动模块未实施的时序整合进行时序重排，将重排后的时序再次传输给驱动模块；

驱动模块，其根据主控模块输送的时序信号，发出控制XYZ三轴移动机构的移动和夹头的取放动作的指令信号。