CN112834766A - 免疫印迹仪及控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种免疫印迹仪及控制方法，涉及蛋白质免疫印迹分析领域技术领域，包括印迹仪本体以及设置于所述印迹仪本体上的控制装置、孵育装置和加吸液装置。还包括用于控制免疫印迹膜孵育环境温度的温控装置，通过在免疫印迹仪中设置控制免疫印迹膜与试剂反应环境温度的控温装置，使得免疫印迹膜能够在相同且设定的环境条件中与试剂接触反应，使得最终检测结果的可靠性得以提升；通过控制装置将各个功能模块关联控制，使得整个免疫印迹过程自动完成，降低人工干预，增加工作效率，提高免疫印迹结果的可重复性。

Description

免疫印迹仪及控制方法
技术领域
本发明涉及蛋白质免疫印迹分析领域技术领域，更具体地说，它涉及一种免疫印迹仪及控制方法。
背景技术
蛋白质免疫印迹法常用于鉴定某种蛋白，并能对蛋白进行定性和半定量分析，在生命科学研究领域和检验医学(如肿瘤标志物检测、病原微生物检测等)领域应用广泛。该法通过将电泳分离后的目标蛋白质从凝胶转移至一种固相支持体(比如NC膜或PVDF膜)，再与已知蛋白的特异性配体(如抗体等)杂交，通过酶系统显色后检测目标蛋白，其中免疫检测部分依次包括封闭、一级抗体杂交、清洗、二级抗体杂交、清洗这五个过程，涉及多步加液、吸液、孵育、洗涤等操作。
现有技术中为了实施上述步骤，相关厂商开发了免疫印迹仪，如申请号为CN201620617569.7的中国专利，公开的一种高通量全自动免疫印迹仪，其能够根据设定程序自动实施上述加液、洗液以及孵育等步骤。但是通过分析现有技术中的各类免疫印迹仪，发明人发现目前的免疫印迹仪均不能对免疫印迹膜的孵育反应条件进行精确控制，而免疫印迹膜在不同的环境条件下，其与试剂接触反应的效果是不同的，这也就意味着不同的孵育反应环境会造成检测结果的不同，最终降低检测结果的可靠性。
发明内容
针对实际运用中免疫印迹仪检测结果可靠性有待进一步提升这一问题，本申请目的一在于提出一种免疫印迹仪，其通过对免疫印迹膜孵育及反应环境条件进行精确控制，能够保证检测结果的可靠性，基于上述免疫印迹仪，本申请目的二在于提供一种免疫印迹仪控制方法，具体方案如下：
一种免疫印迹仪，包括印迹仪本体以及设置于所述印迹仪本体上的控制装置、孵育装置和加吸液装置，还包括用于控制免疫印迹膜孵育环境温度的温控装置。
通过上述技术方案，可以对孵育装置中的孵育环境温度进行控制，进而保证免疫印迹膜与特定蛋白的反应能够在设定的环境温度条件下进行，保证检测结果的准确性。同时，设定的温度也能够提升免疫印迹膜与特定蛋白之间的结合紧密度，如此可以提升整个检测的效率，降低目标蛋白的检测难度。
进一步的，所述孵育装置包括设置于印迹仪本体上的托盘架，以及可拆卸搭设于所述托盘架上的用于盛放免疫印迹膜及试剂的托盘；
所述温控装置包括制冷器、开设有多条制冷通道的制冷板、连通所述制冷器与制冷板以构成一制冷回路的制冷导管，所述制冷导管上设置有驱动制冷导管中冷却液流动的液泵；
所述制冷器及液泵与所述控制装置控制连接，接收控制装置输出的制冷控制信号，控制制冷功率及冷却液流速；
所述制冷板由导热金属制成，设于所述托盘架上承托所述托盘的位置处。
通过上述技术方案，可以对存放免疫印迹膜的托盘温度进行准确的控制，由此可以控制免疫印迹膜的孵育反应温度，保证检测结果的可靠与准确。
进一步的，所述加吸液装置包括用于放置试剂瓶的放置架、用于将试剂瓶中试剂注入到托盘中的注液导管、用于将托盘中试剂或废弃液排出的吸液导管以及设置于注液导管及吸液导管上的蠕动泵；
所述蠕动泵与所述控制装置控制连接，接收所述控制装置输出的注液或吸液信号而动作；
所述温控装置还包括用于调节控制所述试剂瓶放置架处环境温度的调节件。
通过上述技术方案，可以对注入到托盘中试剂温度进行调节，使得托盘中的孵育温度始终维持在设定值，保证免疫印迹膜的孵育环境条件维持稳定。
进一步的，所述试剂瓶放置架上设置有多个形状大小与试剂瓶相适配的放置杯，所述调节件包括绕所述放置杯周侧设置的调温导管或调温腔室，所述调温导管或调温腔室内填充有导热介质，所述调温导管或调温腔室与所述制冷器相连通，所述调温导管或调温腔室与所述制冷器之间设置有导通泵；
所述导通泵与所述控制装置控制连接，接收所述控制装置的导通信号，控制导热介质的流向及流速。
通过上述技术方案，由制冷器产生冷量经调温导管或调温腔室传导至放置杯中，使得试剂瓶中试剂的温度维持在合理的范围内。
进一步的，所述调温导管或调温腔室与所述制冷导管相连通，共同构成所述制冷回路。
通过上述技术方案，可以使得注入到托盘中的试剂温度与托盘中已有的试剂温度相一致，保证托盘中的孵育环境条件不会因试剂的注入发生重大突变。
进一步的，所述温控装置还包括用于测定制冷板温度的温度传感器，所述温度传感器与所述控制装置信号连接，所述控制装置接收所述温度传感器输出的温度检测信号，调节所述制冷器和/或液泵的动作。
通过上述技术方案，可以根据托盘中的实际温度对孵育温度进行实时监控调节，保证温度处于合适的范围。
进一步的，所述托盘架经安装座转动设置于所述印迹仪本体上，所述印迹仪本体上设置有用于驱动所述托盘架往复振动的振动组件。
通过上述技术方案，当免疫印迹膜放置在托盘中进行孵育时，托盘架的振动促使免疫印迹膜与试剂充分接触，提高反应效率。
进一步的，所述控制装置包括电源、控制主板以及与人机交互组件，所述控制主板上设置有存储器以及控制器，所述存储器中加载有设定的步骤执行程序，所述控制器接收并响应于所述人机交互组件的输入，基于存储器中设定的步骤执行程序控制孵育装置、加吸液装置以及温控装置的动作。
进一步的，所述制冷导管包括相互并联的主制冷导管与至少一根副制冷导管，所述主制冷导管与副制冷导管的两部设置有电控多通阀，所述电控多通阀与所述控制装置控制连接；
所述主制冷导管与副制冷导管自身的热传导系数呈相异设置。
通过上述技术方案，试剂经过不同的制冷导管传输后，输入到托盘中的温度将会产生差异，由此可以根据需要选通不同的制冷导管作为冷却液的传输管道，保证托盘内温度的精确控制。
基于上述免疫印迹仪，本申请还提出了一种免疫印迹仪控制方法，包括：
基于待检测目标蛋白特性，确定并存储免疫检测各步骤所需的反应试剂种类、反应条件及反应时间，生成免疫检测控制表；
连通试剂瓶与托盘，建立控制装置与孵育装置、加吸液装置及温控装置的控制连接；
启动检测，根据所述免疫检测控制表，控制孵育装置、加吸液装置及温控装置动作。
与现有技术相比，本发明的有益效果如下：
通过在免疫印迹仪中设置控制免疫印迹膜与试剂反应环境温度的控温装置，使得免疫印迹膜能够在相同且设定的环境条件中与试剂接触反应，使得最终检测结果的可靠性得以提升；同时，通过控制装置将各个功能模块关联控制，使得整个免疫印迹仪可以自动完成目标蛋白的检测，效率高。
附图说明
图1为本发明免疫印迹仪的整体示意图（一）；
图2为本发明免疫印迹仪的整体示意图（二）；
图3为本发明功能模块的结构框架示意图；
图4为本发明孵育装置的结构示意图；
图5为本发明加吸液装置的结构简化示意图；
图6为本发明控制方法的示意图。
附图标记：1、控制装置；2、孵育装置；3、加吸液装置；4、温控装置；5、托盘架；6、托盘；7、安装槽；8、放置槽；9、试剂瓶；10、放置架；11、注液导管；12、吸液导管；13、蠕动泵；14、放置杯；15、挂臂；16、卡槽；17、制冷器；18、制冷板；19、制冷导管；20、液泵；22、控制主板；23、人机交互组件；24、印迹仪壳体；25、触摸显示屏；26、调温腔室；27、导热介质。
具体实施方式
下面结合实施例及图对本发明作进一步的详细说明，但本发明的实施方式不仅限于此。
一种免疫印迹仪，如图1和图3所示，包括印迹仪壳体24，所述印迹仪壳体24上设置有控制装置1、孵育装置2和加吸液装置3。所述孵育装置2主要用于为免疫印迹膜及试剂提供适宜的孵育反应环境。所述加吸液装置3主要用于向孵育装置2中添加试剂、清洗液或吸走废弃液。所述控制装置1用于控制上述孵育装置2及加吸液装置3的动作。
在本申请实施例中，所述孵育装置2包括设置于印迹仪本体上的托盘架5，以及可拆卸搭设于所述托盘架5上的用于存放免疫印迹膜及试剂的托盘6。如图2和图4所示，所述印迹仪壳体24整体呈长方体状，所述印迹仪壳体24的顶部开设有用于安装所述托盘架5的安装槽7，安装槽7整体呈长板状设置。所述托盘架5形状与所述安装槽7相适配，搭设于所述安装槽7中。上述托盘架5上开设有用于放置托盘6的放置槽8，根据需要上述放置槽8可以开设为多个。本实施例中，上述放置槽8的数量设置为两个。
本实施例中，托盘6由透明塑料制成，便于使用及检测，上述托盘6为一次性使用，避免交叉污染。
为了使得注入到托盘6中的试剂与放置在托盘6中的免疫印迹膜充分的接触反应，在上述托盘架5与印迹仪壳体24顶面之间设置有振动组件。
详述的，印迹仪壳体24顶面对应于所述托盘架5宽度方向的两侧位置设置有安装座，所述托盘架5的底部设置有凸板，所述凸板与所述安装座经销轴转动连接，使得托盘架5可以两安装座所成的直线为转轴而转动。
所述振动组件包括设置于印迹仪壳体24内的驱动电机，所述驱动电机采用步进电机或伺服电机，经一安装吊架与所述印迹仪壳体24内壁固定连接，并通过信号线缆与控制装置1控制连接，接收控制装置1输出的振动频率控制信号而动作。所述印迹仪壳体24顶部靠近托盘架5在印迹仪壳体24顶面正投影区域的位置开设有过孔，所述过孔中设置有一凸轮，所述凸轮经一滚轴及套设于滚轴周侧的轴承与所述印迹仪壳体24转动连接，所述滚轴的周侧套设有从动齿轮，所述驱动电机的转轴上套设有主动齿轮，所述主动齿轮与所述从动齿轮之间设置有同步带。
所述凸轮靠近其边缘位置与托盘架5之间连接设置有一竖直传动杆。所述竖直传动杆两端分别与凸轮及托盘架5铰接。凸轮转动时，所述竖直传动杆带动所述托盘架5以所述安装座为支撑点来回往复振动。优选的，为了增大上述托盘架5的幅度，上述凸板设置于托盘架5底部靠近其长边侧位置。
在本申请实施例中，为了将试剂瓶9中的试剂注入到托盘6中，所述加吸液装置3包括用于放置试剂瓶9的放置架10、用于将试剂瓶9中试剂注入到托盘6中的注液导管11、用于将托盘6中试剂或废弃液排出的吸液导管12、以及设置于注液导管11及吸液导管12上的蠕动泵13。结合图2和图5所示，本申请实施例中，所述试剂瓶9放置架10设于所述免疫印迹仪本体内部并于印迹仪壳体24的顶部形成多个放置开口。所述试剂瓶9放置架10上设置有多个形状大小与试剂瓶9相适配的放置杯14。
为了将试剂瓶9中的试剂顺利的导入到托盘6中，上述注液导管11远离试剂瓶9的一端开口伸到托盘6上方。为了固定上述注液导管11，在托盘架5上设置有呈倒“L”形的挂臂15，所述挂臂15一端与所述托盘架5铰接，另一端为自由端且延伸至所述托盘6的正上方，挂臂15通过锁定件（如卡块、插销等）与所述托盘架5锁定。所述挂臂15的自由端上开设有用于卡接所述导管的卡槽16，由此注液导管11的开口稳定位于托盘6正上方，试剂瓶9中的试剂经蠕动泵13泵送后能够直接注入到托盘6中。
在本申请实施例中，上述试剂瓶9为多个，多个试剂瓶9中分别存放有用于反应的试剂、用于清洗托盘6的清洗液、以及废弃液，对应的，蠕动泵13的数量和注液导管11、吸液导管12的数量为多个，上述注液导管11、吸液导管12均穿设于印迹仪壳体24内部，上述蠕动泵13均与控制装置1控制连接，接收并响应于控制装置1输出的控制信号而动作。例如，利用A号注液导管11将a试剂瓶9中的a试剂注入到第一托盘6中，利用B号注液导管11将b试剂瓶9中的b试剂注入到第一托盘6中，利用吸液导管12将第一托盘6中的废弃液吸入废弃液收集瓶或排水管中。
为了使得托盘6内的温度维持在适宜的范围，保证蛋白活性，使得孵育及反应能够高效顺利的进行，在本申请方案的免疫印迹仪还包括用于控制免疫印迹膜孵育环境温度的温控装置4。
所述温控装置4包括设于印迹仪壳体24内部的制冷器17、开设有多条制冷通道的制冷板18、连通所述制冷器17与制冷板18以构成一制冷回路的制冷导管19，所述制冷导管19上设置有驱动制冷导管19中冷却液流动的液泵20。所述制冷器17及液泵20与所述控制装置1控制连接，接收控制装置1输出的制冷控制信号控制制冷器17功率及冷却液的流速。本申请实例中，上述制冷板18由导热金属，如铝制成，如图5所示，在所述制冷板18内部开设有多条用于供冷却液流过的制冷通道。上述制冷通道在制冷板18上形成了进液口与出液口，所述制冷导管19与上述进液口和出液口相连通。为了能够使得冷却液的冷量传递到免疫印迹膜孵育环境中，上述制冷板18设置于托盘架5上用于承托所述托盘6的位置处，即所述放置槽8的底部。在特定实施方式中，上述制冷板18上还可以设置用于提升冷量传递效率的热交换膜。
在特定实施方式中，所述制冷导管19可以配置为相互并联的主制冷导管与至少一根副制冷导管，所述主制冷导管与副制冷导管的两部设置有电控多通阀，所述电控多通阀与所述控制装置1控制连接，基于上述设定可以选择不同的制冷管道接入到制冷回路中，可以将冷却液的传输回路设置为多条。所述主制冷导管与副制冷导管自身的热传导系数呈相异设置。例如，上述主制冷导管的外周可以包覆一层保温层，如隔热胶毡层，而副制冷导管的外周可以包覆一层散热层，如散热膜或直接将副制冷导管设置为波纹管，由此试剂经过不同的制冷导管19传输后，输入到托盘6中的温度将会产生差异，便可以根据需要选通不同的制冷导管19作为冷却液的传输管道，保证托盘6内温度的精确控制。
由于在整个孵育反应过程中，需要在不同的时间向托盘6内注入不同的试剂，为了避免试剂注入后托盘6内的温度发生突变，所述温控装置4还包括用于调节控制所述试剂瓶9放置架10处环境温度的调节件。
如图5所示，所述试剂瓶9放置架10的周侧设置有密封壳体，所述密封壳体与所述放置杯14的外壁之间形成一密闭调温腔室26。所述调温腔室26内填充有导热介质27，如清水等，所述调温腔室26与所述制冷器17相连通，且二者之间设置有导通泵，所述导通泵与控制装置1控制连接，接收所述控制装置1的导通信号，控制导热介质27流入到调温腔室26中并控制导热介质27流速。本实施例中，上述放置杯14由导热材料制成，如不锈钢，制冷器17产生的冷量经导热介质27流入到调温腔室26内，控制调温腔室26及放置杯14中的温度。
经上述技术方案，可以使得放置于放置杯14中试剂瓶9的试剂温度维持在设定范围，使得试剂注入到托盘6中时托盘6中的温度不会发生突变。
在另一实施方式中，可以通过在放置杯14的周侧绕设与制冷器17相连通的调温导管实现放置杯14的制冷。
优选的，本申请中上述制冷导管19、制冷器17、液泵20以及调温腔室26共同构成一制冷回路。由此可以使得注入到托盘6中的试剂温度与托盘6中已有的试剂温度相一致，保证托盘6中的孵育环境条件不会因为试剂的注入发生重大变化。
为了精确控制托盘6中的试剂温度，本申请中的温控装置4还包括用于测定制冷板18温度的温度传感器。所述温度传感器与所述控制装置1信号连接，采集制冷板18上的温度并输出温度检测信号至所述控制装置1，所述控制装置1基于所述温度检测信号，调节所述制冷器17和/或液泵20的动作，例如当托盘6中的温度过高时，则提高制冷器17的制冷功率或提高液泵20的泵送功率，使冷却液温度降低或是使冷却液的流速加快，加速带走托盘6中的热量以实现温度的精确控制，保证托盘6内的目标蛋白活性。
如图3所示，在本申请中，上述控制装置1包括电源、控制主板22、以及人机交互组件23，所述控制主板22上设置有存储器以及控制器，所述存储器中加载有设定的步骤执行程序，针对于不同的待检测蛋白存储有不同的检测程序，所述控制器与人机交互组件23的信号输出端信号连接，接收并响应于所述人机交互组件23输入的操作指令，从存储器中调取设定的步骤执行程序，控制孵育装置2、加吸液装置3及温控装置4的动作。上述控制器可以采用ARM、FPGA或单片机。所述人机交互组件23包括一触摸显示屏25，可以接收操作者的输入指令也可以显示免疫印迹仪中各个工作部件的运行状态。如图1所示，上述免疫印迹仪的一上边侧设置有倒斜角，上述触摸显示屏25设置于所述倒斜角处，便于操作者查看相关信息及输入指令。
应当指出的是，上述加吸液装置3以及温控装置4独立设置为多个，以向多个托盘6提供不同的孵育及反应温度。
基于上述免疫印迹仪，本申请还提出了一种免疫印迹仪控制方法，如图6所示，包括：
S1，基于待检测目标蛋白特性，确定并存储免疫检测各步骤所需的反应试剂种类、反应条件及反应时间，生成免疫检测控制表；
S2，连通试剂瓶9与托盘6，建立控制装置1与孵育装置2、加吸液装置3及温控装置4的控制连接；
S3，启动检测，根据所述免疫检测控制表，控制孵育装置2、加吸液装置3及温控装置4动作。
上述步骤S1中，基于各类待检测目标蛋白的特性，在控制装置1的存储器中预先存储相应的检测程序，如托盘6中的温度、加注试剂的时间，反应的时长、吸液的时间等，而后根据上述步骤生成对应的免疫检测控制表。上述免疫检测控制表实际为控制代码，可以直接存储于单片机或与之相连的存储芯片中。
上述步骤S2中，操作者在检测前将不同的注液导管11、吸液导管12与对应的试剂瓶9相连通，而后检测仪器是否能够正常控制。当检测完毕后，启动仪器开始检测，仪器中的控制装置1能够根据设定的控制程序控制蠕动泵13的动作，定时定量抽取试剂注入到托盘6中，并在设定时间将托盘6中的试剂或废弃液吸出，同时稳定整个过程的反应温度，保证反应的正常进行，检测过程中无需人工干预，可以高效自动的完成检测，效率高，由于反应环境一致，检测结果的可靠性更强。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种免疫印迹仪，其特征在于，包括印迹仪本体以及设置于所述印迹仪本体上的控制装置(1)、孵育装置(2)和加吸液装置(3)，其特征在于，还包括用于控制免疫印迹膜孵育环境温度的温控装置(4)。
2.根据权利要求1所述的免疫印迹仪，其特征在于，所述孵育装置(2)包括设置于印迹仪本体上的托盘架(5)，以及可拆卸搭设于所述托盘架(5)上的用于盛放免疫印迹膜及试剂的托盘(6)；
所述温控装置(4)包括制冷器(17)、开设有多条制冷通道的制冷板(18)、连通所述制冷器(17)与制冷板(18)以构成一制冷回路的制冷导管(19)，所述制冷导管(19)上设置有驱动制冷导管(19)中冷却液流动的液泵(20)；
所述制冷器(17)及液泵(20)与所述控制装置(1)控制连接，接收控制装置(1)输出的制冷控制信号，控制制冷功率及冷却液流速；
所述制冷板(18)由导热金属制成，设于所述托盘架(5)上承托所述托盘(6)的位置处。
3.根据权利要求1所述的免疫印迹仪，其特征在于，所述加吸液装置(3)包括用于放置试剂瓶(9)的放置架(10)、用于将试剂瓶(9)中试剂注入到托盘(6)中的注液导管(11)、用于将托盘(6)中试剂或废弃液排出的吸液导管(12)以及设置于注液导管(11)及吸液导管(12)上的蠕动泵(13)；
所述蠕动泵(13)与所述控制装置(1)控制连接，接收所述控制装置(1)输出的注液或吸液信号而动作；
所述温控装置(4)还包括用于调节控制所述试剂瓶(9)放置架(10)处环境温度的调节件。
4.根据权利要求3所述的免疫印迹仪，其特征在于，所述试剂瓶(9)放置架(10)上设置有多个形状大小与试剂瓶(9)相适配的放置杯(14)，所述调节件包括绕所述放置杯(14)周侧设置的调温导管或调温腔室(26)，所述调温导管或调温腔室(26)内填充有导热介质(27)，所述调温导管或调温腔室(26)与所述制冷器(17)相连通，所述调温导管或调温腔室(26)与所述制冷器(17)之间设置有导通泵；
所述导通泵与所述控制装置(1)控制连接，接收所述控制装置(1)的导通信号，控制导热介质(27)的流向及流速。
5.根据权利要求4所述的免疫印迹仪，其特征在于，所述调温导管或调温腔室(26)与所述制冷导管(19)相连通，共同构成所述制冷回路。
6.根据权利要求1所述的免疫印迹仪，其特征在于，所述温控装置(4)还包括用于测定制冷板(18)温度的温度传感器，所述温度传感器与所述控制装置(1)信号连接，所述控制装置(1)接收所述温度传感器输出的温度检测信号，调节所述制冷器(17)和/或液泵(20)的动作。
7.根据权利要求1所述的免疫印迹仪，其特征在于，所述托盘架(5)经安装座转动设置于所述印迹仪本体上，所述印迹仪本体上设置有用于驱动所述托盘架(5)往复振动的振动组件。
8.根据权利要求1所述的免疫印迹仪，其特征在于，所述控制装置(1)包括电源、控制主板(22)以及与人机交互组件(23)，所述控制主板(22)上设置有存储器以及控制器，所述存储器中加载有设定的步骤执行程序，所述控制器接收并响应于所述人机交互组件(23)的输入，基于存储器中设定的步骤执行程序控制孵育装置(2)、加吸液装置(3)以及温控装置(4)的动作。
9.根据权利要求2所述的免疫印迹仪，其特征在于，所述制冷导管(19)包括相互并联的主制冷导管与至少一根副制冷导管，所述主制冷导管与副制冷导管的两部设置有电控多通阀，所述电控多通阀与所述控制装置(1)控制连接；
所述主制冷导管与副制冷导管自身的热传导系数呈相异设置。
10.一种免疫印迹仪控制方法，其特征在于，包括：
基于待检测目标蛋白特性，确定并存储免疫检测各步骤所需的反应试剂种类、反应条件及反应时间，生成免疫检测控制表；
连通试剂瓶(9)与托盘(6)，建立控制装置(1)与孵育装置(2)、加吸液装置(3)及温控装置(4)的控制连接；
启动检测，根据所述免疫检测控制表，控制孵育装置(2)、加吸液装置(3)及温控装置(4)动作。
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