CN113049495A - 一种化学发光检测设备 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种化学发光检测设备，包括核心模组，所述核心模组包括：离心模块、磁珠转移模块和检测模块，所述离心模块用于固定装载有检测试剂的试剂卡，并带动所述试剂卡离心旋转，所述磁珠转移模块用于吸附并移动所述试剂卡中的磁珠，所述检测模块用于检测所述试剂卡中的光信号；温控模组，用于保持所述试剂卡的孵育温度。本发明提供的化学发光检测设备中，通过离心模块驱动试剂卡内液体流动，将样本分配到试剂卡上不同的反应单元并同步进行生化反应，再通过磁珠转移模块移动反应单元的磁珠以使得磁珠能在反应单元的不同槽内转移，由此实现了一个样本和一个试剂卡就可以完成多靶标联检的效果。
Description
技术领域
本发明涉及体外诊断领域，尤其是涉及一种化学发光检测设备。
背景技术
化学发光免疫分析法是将抗原抗体免疫反应和发光反应所结合的一种体外诊断分析技术，它以免疫学理论为基础，以发光标记物为示踪信号，通过搜集光信号来检测多种标志物，具有灵敏度高、非特异性吸附低、准确率高的优势。如何高度集成整个检测系统，实现整机无液路的情况下，一个样本能够同时检测多种靶标，将是本领域的难点。
现有的化学发光检测设备能够同时检测多项靶标，但存在一些缺点，第一个是整机需要在反应过程中途额外加入各种试剂，且需要多次加入样本，一个样本孔只能单独检测一个靶标项目，这不仅使得整机的结构复杂容易交叉污染且对样本量造成了一定程度的浪费；第二个是需要额外配置迁移试剂卡内磁珠的磁性设备，且通过磁性设备设计极为复杂，制作成本高。
因此需要开发一种化学发光检测设备，在实现整机不带液路，同时能够满足一个样本同时检测多项靶标的功能下，降低整机结构的复杂程度，避免交叉污染的风险，同时节约检测样本使用量，给使用者提供便利。
发明内容
本发明提供一种化学发光检测设备，通过离心驱动控制样本流动的方式，将样本分配到试剂卡上不同的反应区同步进行生化反应，并将反应完成的样本通过磁珠转移方式分配到各自的检测区进行独立检测，实现了一个样本和一个试剂卡就可以完成多靶标联检的效果，且设备简单易操作。
具体地，本发明采用以下技术方案：
一种化学发光检测设备，其特征在于，包括：
核心模组，所述核心模组包括：离心模块、磁珠转移模块和检测模块，所述离心模块用于固定装载有检测试剂的试剂卡，并带动所述试剂卡离心旋转，所述磁珠转移模块用于吸附并移动所述试剂卡中的磁珠，所述检测模块用于检测所述试剂卡中的光信号；
温控模组，用于保持所述试剂卡的孵育温度。
进一步的，所述离心模块包括依次连接的第一电机、传动装置和转动托盘，所述试剂卡固定于所述转动托盘上，所述第一电机通过所述传动装置驱动所述转动托盘转动。
进一步的，所述磁珠转移模块包括磁珠转移件、第二电机和齿轮组，所述磁珠转移件能够吸附所述试剂卡内的磁珠，所述齿轮组连接所述第二电机和所述磁珠转移件，所述第二电机带动所述磁珠转移件运行。
进一步的，所述齿轮包括第一齿轮和第二齿轮，所述第一齿轮连接所述第二电机和所述第二齿轮，所述第二齿轮上设置有螺旋状轨迹槽，所述磁珠转移件上设置有转动轴承，所述转动轴承沿所述轨迹槽运动。
进一步的，所述磁珠转移件上还设置有直线导轨，所述直线导轨指向所述第一电机的中心转轴，所述磁珠转移件在所述第二电机驱动下沿所述直线导轨向所述第一电机的中心转轴作径向运动。
进一步的，所述磁珠转移件上还设置有钕磁铁，所述钕磁铁与所述试剂卡的反应单元位置相对应。
进一步的，所述温控模组包括第一加热膜、第二加热膜和保温罩，所述第一加热膜位于所述转动托盘下方，所述第二加热膜位于所述转动托盘上方，所述第一加热膜和所述第二加热膜均与所述转动托盘存在高度差，所述保温罩围绕所述试剂卡。
进一步的，所述温控模组还包括复位弹簧、升降滑块，所述升降滑块与所述复位弹簧连接，所述升降滑块还与所述保温罩连接。
进一步的，所述温控模组还设置有导向轴和依次连接的第三电机、联轴器、凸轮传动轴、凸轮和凸轮轴承，所述凸轮轴承和导向轴均与所述升降滑块连接。
进一步的，所述化学发光检测设备还包括固定模组，所述固定模组与所述温控模组连接，所述试剂卡固定模组设置有第一转子组件、第二转子组件、转动轴和缓冲压头，所述第一转子组件内圈与转动轴连接，第二转子组件和所述缓冲压头分别与所述第一转子组件外圈连接，所述第一转子组件内圈与外圈设置有转动滚珠，所述第二转子组件上圈与下圈之间设置有转动滚珠，所述缓冲压头具有柔软性。
本发明具有以下技术效果：
(1)本发明提供的化学发光检测设备中，通过离心模块驱动试剂卡内液体流动，将样本分配到试剂卡上不同的反应单元并同步进行生化反应，再通过磁珠转移模块移动反应单元的磁珠以使得磁珠能在反应单元的不同槽内转移，由此实现了一个样本和一个试剂卡就可以完成多靶标联检的效果；
(2)本发明提供的化学发光检测设备中，磁珠转移件一方面可以沿着第二齿轮上轨迹槽运动，另一方面具有指向所述第一电机的中心转轴的直线导轨，因此，磁珠转移件在第二电机驱动下可以实现沿所述直线导轨向第一电机的中心转轴作径向运动，实现将试剂卡内磁珠转移至任意所需位置的操作；
(3)本发明提供的化学发光检测设备中，在试剂卡上方的固定模组缓冲压头能够紧贴试剂卡，由于第二转子组件上圈与下圈之间设置有转动滚珠，因此能够承受压紧后旋转带来的摩檫力，有效防止试剂卡旋转过程在垂直方向发生位移。
附图说明
图1显示了试剂卡的结构示意图；
图2显示了化学发光检测设备核心模组的结构示意图；
图3显示了化学发光检测设备核心模组的侧视图；
图4显示了第二齿轮轨迹槽的示意图；
图5显示了化学发光检测设备温控模组的侧视图；
图6显示了化学发光检测设备温控模组的结构示意图；
图7显示了化学发光检测设备固定模组的结构示意图；
图8显示了化学发光检测设备进出舱模组的结构示意图。
图中：核心模组100，离心模块110，第一电机111，传动装置112，转动托盘113，第一定位稍114，第二定位稍115，磁珠转移模块120，磁珠转移件121，转动轴承1211，直线导轨1212，钕磁铁1213，第二电机122，齿轮组123，第一齿轮1231，第二齿轮1232，轨迹槽12321；
进出舱模组200；
温控模组300，第一加热膜301，第二加热膜302，保温罩303，复位弹簧304，升降滑块305，导向轴306，第三电机307、联轴器308、凸轮传动轴309，凸轮310，凸轮轴承311，温度传感器312，温度开关313；
固定模组400，第一转子组件401，第二转子组件402，转动轴403，缓冲压头404；
试剂卡500，样品入口510，分配单元520，反应单元530，反应通道531，清洗槽532，检测槽533，第一定位孔501，第二定位孔502。
具体实施方式
除非另外说明，本发明所使用的所有科技术语具有与本发明所属领域技术人员的通常理解相同的含义。本发明涉及的所有专利和公开出版物通过引用方式整体并入本发明。术语“包含”或“包括”为开放式表达，即包括本发明所指明的内容，但并不排除其他方面的内容。
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。
通常使用试剂卡500进行多靶标联检，样本从样品入口510进入试剂卡500，在离心力的作用下进入分配单元520，再由分配单元520将样本分配入各反应单元530中进行反应，各反应单元530内包含有检测试剂，通过检测反应后的信号即可得出检测结果。参考图1所示，在一些具体的实施例中，试剂卡500包括四个反应单元530，所述反应单元530设置有依次连接的反应通道531、清洗槽532和检测槽533，其中反应通道531内预埋有偶联相应抗体的磁珠，样本进入反应通道531后，样本内可能含有的待测抗原与磁珠上的抗体发生夹心反应，反应完成后需要将磁珠转移至清洗槽532清洗，再转移至检测槽533进行检测，而目前检测设备实现对试剂卡500的磁珠进行转移仍是难点，本发明的化学发光检测设备通过在核心模组100设置离心模块110、磁珠转移模块120和检测模块简单有效的实现了试剂卡500的单样本多靶标联检的技术问题。
参考图2和图3所示，所述化学发光检测设备设置有核心模组100，核心模组100设置有离心模块110，所述离心模块110用于固定装载有检测试剂的试剂卡500，并带动所述试剂卡500进行离心旋转，所以，通过离心模块110提供的离心力能够驱动试剂卡500内的液体试剂发生转移，通过离心模块110正反方向旋转可实现试剂卡500内液体试剂的震荡混匀。
所述离心模块110设置有依次连接的第一电机111、传动装置112和转动托盘113，所述试剂卡500固定于所述转动托盘113上。传动装置112的一端连接第一电机111，另一端连接转动托盘113，依靠传动装置112连接并传动第一电机111和转动托盘113，使得第一电机111带动转动托盘113旋转。由此通过控制第一电机111的工作，可以实现试剂卡500围绕第一电机111的中心转轴作离心运动。
所述转动托盘113设置有定位销，所述试剂卡500上设置有定位孔，所述定位孔与所述定位销对应。通过转动托盘113上的定位稍与试剂卡500上的定位孔的配合，能够使试剂卡500精确定位固定于转动托盘113上。在一个具体实施例中，转动托盘113上定位稍的数量为二个，分别为第一定位稍114和第二定位稍115，相应的，试剂卡500上的定位孔的数量也为二个，分别为第一定位孔501和第二定位孔502，第一定位稍114与第一定位孔501相对应，第二定位稍115与第二定位孔502相对应。在其他的一些具体实施例中，转动托盘113上定位稍的数量可以为其他数量，相应的，试剂卡500上的定位孔的数量也可以为其他数量，转动托盘113上定位稍与试剂卡500上的定位孔的数量相对应。本发明中定位稍和定位孔的数量并不做具体的限定，只有能够确保试剂卡500精准固定于转动托盘113上即可。
在使用过程中，通过开启第一电机111并带动转动托盘113上的试剂卡500高速旋转，在高速旋转产生的离心力下，试剂卡500的样本由分配单元520分别分配进入四个不同的反应单元530中，进入反应单元530的样本流入反应通道531后，操作第一电机111控制试剂卡500正反方向快速旋转以驱动样本在反应通道531内来回震荡，确保样本与预埋于反应通道531内的试剂混匀并充分参与夹心反应。
继续参考图2和图3，核心模组100还设置有磁珠转移模块120，所述磁珠转移模块120用于吸附并移动所述试剂卡500中的磁珠，能够将反应通道531中参与夹心反应后的磁珠转移至清洗槽532中清洗，再将清洗后的磁珠转移至检测槽533中进行检测。
磁珠转移模块120包括磁珠转移件121、第二电机122和齿轮组123，所述磁珠转移件121能够吸附所述试剂卡500内的磁珠，所述齿轮组123连接所述第二电机122和所述磁珠转移件121，所述第二电机122带动所述磁珠转移件121运行。进一步的，磁珠转移模块120位于试剂卡500的下方，磁珠转移件121试剂卡500的反应单元530位置相对应。
进一步的，所述齿轮组123包括第一齿轮1231和第二齿轮1232，所述第一齿轮1231连接所述第二电机122和所述第二齿轮1232，所述第二齿轮1232上设置有轨迹槽12321，所述磁珠转移件121上设置有转动轴承1211，所述转动轴承1211沿所述轨迹槽12321运动。由此，当启动第二电机122时，第二电机122旋转并带动第一齿轮1231旋转，第一齿轮1231旋转并带动第二齿轮1232旋转，第二齿轮1232旋转并带动转动轴承1211沿所述轨迹槽12321运动，同时，磁珠转移件121也沿着第二齿轮1232上轨迹槽12321运动。参考图4，在一个实施例中，所述轨迹槽12321呈螺旋状。
进一步的，所述磁珠转移件121上设置有直线导轨1212，所述直线导轨1212指向所述第一电机111的中心转轴。因此，可以实现磁珠转移件121在第二电机122驱动下沿所述直线导轨向第一电机111的中心转轴作径向运动。
在一个实施例中，所述磁珠转移件121上还设置有钕磁铁1213，能够吸附所述试剂卡500内的磁珠，所述钕磁铁1213与所述试剂卡500的反应单元530位置相对应。因此，磁珠转移件121上的钕磁铁1213在第二电机122驱动下可以实现向第一电机111的中心转轴作径向运动。进一步的，所述钕磁铁1213设置在试剂卡500的下方。
在使用过程中，试剂卡500在第一电机111的驱动下沿着第一电机111的中心轴做360°的自由旋转，钕磁铁1213在第二电机122驱动下沿着第一电机111的中心转轴作径向运动，通过试剂卡500的自由旋转和钕磁铁1213的径向运动，使钕磁铁1213在试剂卡500下方形成一个极坐标运动，第一电机111的中心轴相当于极坐标的极点，钕磁铁1213的径向运动相当于极坐标的极轴，因此在第一电机111和第二电机122的驱动配合下使得钕磁铁1213能够在试剂卡500下方的任意位置进行移动。具体的，当反应通道531中的夹心反应完成后，先控制第二电机122将钕磁铁1213靠近试剂卡500下方反应通道531的相应位置进行吸附和收集反应通道531中的磁珠，通过第一电机111和第二电机122的驱动配合将磁珠转移至清洗槽532，然后控制第二电机122将钕磁铁1213远离试剂卡500以断开吸附磁珠，启动第一电机111驱动试剂卡500正反向高速来回旋转混匀清洗槽532中的磁珠和清洗溶液，清洗完成后，再控制第二电机122将钕磁铁1213靠近试剂卡500下方清洗槽532的相应位置进行吸附和收清洗槽532中的磁珠，通过第一电机111和第二电机122的驱动配合将磁珠转移至检测槽533，启动第一电机111驱动试剂卡500正反向高速来回旋转混匀检测槽533中的磁珠和发光底物溶液。
继续参考图2，核心模组100还设置有检测模块130，所述检测模块130用于检测所述试剂卡500中的光信号。当检测槽533中磁珠和发光底物溶液混合完毕后进行光信号检测。
参考图2、图5和图6，所述化学发光检测设备还设置有温控模组300，用于保持所述试剂卡500的孵育温度。进一步的，所述温控模组300位于核心模组100的中心轴上方位置，核心模组100的中心轴与第一电机111的中心轴重合。所述温控模组300设置有第一加热膜301和第二加热膜302，所述第一加热膜301位于所述转动托盘113下方，所述第二加热膜302位于所述转动托盘113上方，所述第一加热膜301和所述第二加热膜302均与所述转动托盘113存在高度差，以确保试剂卡500在旋转过程中，第一加热膜301和第二加热膜302不会与试剂卡500相互摩擦干涉。
参考图5，所述温控模组300还设置有保温罩303所述保温罩303围绕所述第一加热膜301、第二加热膜302和试剂卡500，以进一步确保温控模组300可以快速提供稳定的孵育温度以及避免热量散失。
参考图6，所述温控模组300还设置有复位弹簧304、升降滑块305，所述升降滑块305与所述复位弹簧304连接，所述升降滑块305还与所述保温罩303连接。在本实施例中，复位弹簧304的一端被固定，例如固定在温控模组300的底座上，复位弹簧304的另一端与升降滑块305连接，升降滑块305在驱动力的作用下进行移动并压缩复位弹簧304，当取消驱动力后，升降滑块305在复位弹簧304的作用下回归初始位置。通过升降滑块305的升降运动同时能够控制保温罩303进行升降运动，当升降滑块305在最高位时，保温罩303远离核心模组100，此时可以进行取出和放入试剂卡500的动作，在将试剂卡500固定于核心模组100上时，将升降滑块305移动至最低位，此时保温罩303完全罩住试剂卡500，在试剂卡500完成相应的检测工作后，复位弹簧304将升降滑块305移动回归至最高位。保温罩303的侧壁与试剂卡500的边缘存在一定的缝隙，确保试剂卡500旋转时保温罩303不会与试剂卡500相互摩擦干涉。
继续参考图6，所述温控模组300还设置有导向轴306和依次连接的第三电机307、联轴器308、凸轮传动轴309、凸轮310和凸轮轴承311，所述凸轮轴承311和导向轴306均与所述升降滑块305连接。在第三电机307旋转驱动下，通过联轴器308带动凸轮传动轴309旋转，凸轮传动轴309带动凸轮310进行旋转，凸轮310的旋转可驱动凸轮轴承311，凸轮轴承311与升降滑块305连接，升降滑块305与导向轴306以及复位弹簧304连接，因此在第三电机307的旋转驱动下，升降滑块305可进行直线升降运动，升降滑块305与保温罩303连接，进而可带动保温罩303进行直线升降运动。
进一步的，所述温控模组300还设置有温度传感器312和温度开关313。所述温度传感器312用于监控温控模组300的温度，包括第一加热膜301和第二加热膜302的温度，当温控模组300由于一些故障原因使得温控失效而导致温度过高时，温度开关313则会自动断开停止第一加热膜301和第二加热膜302的加热起到保护设备安全运行的作用，当温度恢复正常后温度开关313则会自动恢复第一加热膜301和第二加热膜302的加热。
参考图5-图7，所述化学发光检测设备还设置有固定模组，固定模组位于试剂卡500的上方紧压试剂卡500，用于防止试剂卡500在旋转时发生垂直方向位移。
所述固定模组400设置有第一转子组件401、第二转子组件402、转动轴403和缓冲压头404，所述第一转子组件内圈与转动轴403连接，所述第二转子组件402和所述缓冲压头404分别与所述第一转子组件外圈连接，所述第一转子组件401内圈与外圈设置有转动滚珠(图未示)，所述第二转子组件402上圈与下圈之间设置有转动滚珠(图未示)，所述缓冲压头404具有柔软性。在一个具体实施例中，第一转子组件401的转动滚珠为深沟球轴承。在一个具体实施例中，第二转子组件402的转动滚珠为推力球轴承。在一个具体实施例中，缓冲压头404的材质为橡胶。
在使用时，试剂卡500在离心力带动下做离心旋转，缓冲压头404紧贴试剂卡500，第二转子组件402压紧缓冲压头404并跟随转动，由于第二转子组件402上圈与下圈之间设置有转动滚珠，因此能够承受压紧后旋转带来的摩檫力。试剂卡500在固定模组400的压紧作用下能够有效防止旋转过程在垂直方向发生位移。
所述固定模组400与所述温控模组300，当温控模组300在第三电机307驱动下处于完全下降位置时，固定模组400将能够压紧固定试剂卡500。
参考图8，所述化学发光检测设备还设置有进出舱模组200，所述进出舱模组200与所述核心模组100连接，进出舱模组200可以带动核心模组100移出或者进入化学发光检测设备。
使用时，进出舱模组200可以带动核心模组100移出化学发光检测设备，将所需试剂卡500固定于核心模组100上，进出舱模组200带动核心模组100和固定其上的试剂卡500进入化学发光检测设备内，开启化学发光检测设备进行检测，检测结束后再通过进出舱模组200带动核心模组100组和固定其上的试剂卡500移出化学发光检测设备，当需要多次检测时，重复以上动作。因此进出舱模组200的设置使得操作者更换试剂卡500的动作极为便利。
在本说明书的描述中，参考术语“一些实施方式”、“另一些实施方式”、“实施例”、“示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施方案以及实施例，可以理解的是，上述实施方案、实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施方案、实施例进行变化、修改、替换和变型。
Claims (10)
1.一种化学发光检测设备，其特征在于，包括：
核心模组，所述核心模组包括：离心模块、磁珠转移模块和检测模块，所述离心模块用于固定装载有检测试剂的试剂卡，并带动所述试剂卡离心旋转，所述磁珠转移模块用于吸附并移动所述试剂卡中的磁珠，所述检测模块用于检测所述试剂卡中的光信号；
温控模组，用于保持所述试剂卡的孵育温度。
2.根据权利要求1所述的化学发光检测设备，其特征在于，所述离心模块包括依次连接的第一电机、传动装置和转动托盘，所述试剂卡固定于所述转动托盘上，所述第一电机通过所述传动装置驱动所述转动托盘转动。
3.根据权利要求1所述的化学发光检测设备，其特征在于，所述磁珠转移模块包括磁珠转移件、第二电机和齿轮组，所述磁珠转移件能够吸附所述试剂卡内的磁珠，所述齿轮组连接所述第二电机和所述磁珠转移件，所述第二电机带动所述磁珠转移件运行。
4.根据权利要求3所述的化学发光检测设备，其特征在于，所述齿轮包括第一齿轮和第二齿轮，所述第一齿轮连接所述第二电机和所述第二齿轮，所述第二齿轮上设置有螺旋状轨迹槽，所述磁珠转移件上设置有转动轴承，所述转动轴承沿所述轨迹槽运动。
5.根据权利要求4所述的化学发光检测设备，其特征在于，所述磁珠转移件上还设置有直线导轨，所述直线导轨指向所述第一电机的中心转轴，所述磁珠转移件在所述第二电机驱动下沿所述直线导轨向所述第一电机的中心转轴作径向运动。
6.根据权利要求5所述的化学发光检测设备，其特征在于，所述磁珠转移件上还设置有钕磁铁，所述钕磁铁与所述试剂卡的反应单元位置相对应。
7.根据权利要求2所述的化学发光检测设备，其特征在于，所述温控模组包括第一加热膜、第二加热膜和保温罩，所述第一加热膜位于所述转动托盘下方，所述第二加热膜位于所述转动托盘上方，所述第一加热膜和所述第二加热膜均与所述转动托盘存在高度差，所述保温罩围绕所述试剂卡。
8.根据权利要求7所述的化学发光检测设备，其特征在于，所述温控模组还包括复位弹簧、升降滑块，所述升降滑块与所述复位弹簧连接，所述升降滑块还与所述保温罩连接。
9.根据权利要求8所述的化学发光检测设备，其特征在于，所述温控模组还包括导向轴和依次连接的第三电机、联轴器、凸轮传动轴、凸轮和凸轮轴承，所述凸轮轴承和导向轴均与所述升降滑块连接。
10.根据权利要求1所述的化学发光检测设备，其特征在于，所述化学发光检测设备还包括固定模组，所述固定模组与所述温控模组连接，所述固定模组设置有第一转子组件、第二转子组件、转动轴和缓冲压头，所述第一转子组件内圈与转动轴连接，第二转子组件和所述缓冲压头分别与所述第一转子组件外圈连接，所述第一转子组件内圈与外圈设置有转动滚珠，所述第二转子组件上圈与下圈之间设置有转动滚珠，所述缓冲压头具有柔软性。
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