CN114636832A - 一种碟式微流控荧光免疫分析仪及其使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及荧光免疫分析技术领域，公开了一种碟式微流控荧光免疫分析仪及其使用方法，该分析仪主体包括试剂仓组件、Tip头组件、样本组件，试剂仓组件包括试剂仓、设于试剂仓内的试剂盒，Tip头组件包括Tip头、稀释液瓶，样本组件包括试管架、放置于试管架上的试管，机械臂与电控系统电连接；机械臂能移动至试管处并对试管进行拔盖；机械臂能装载Tip头并带动Tip头移动至稀释液瓶进行吸取稀释液瓶内的稀释液；机械臂能带动Tip头移动至试剂盒处排出稀释液；机械臂能反复吹吸试管内的血液。解决了现有技术存在的单次检测项目少、灵敏度较低、存在项目间相互污染的情况、不能配合碟式微流控荧光免疫检测芯片等问题。

Description

一种碟式微流控荧光免疫分析仪及其使用方法

技术领域

本发明涉及荧光免疫分析技术领域，具体是一种碟式微流控荧光免疫分析仪及其使用方法。

背景技术

微流控试剂盘是一种操控微小体积的流体在微小通道中流动的系统，可以通过毛细作用及离心等方式实现样本及试剂的制备、反应、分离等。

免疫荧光细胞化学是根据抗原抗体反应的原理，先将已知的抗原或抗体标记上荧光素制成荧光标记物，再用这种荧光抗体(或抗原)作为分子探针检查细胞或组织内的相应抗原(或抗体)。在细胞或组织中形成的抗原抗体复合物上含有荧光素，对其采用激发光照射，荧光素受激发光的照射而发出明亮的荧光(黄绿色或桔红色)，可以看见荧光所在的细胞或组织，从而确定抗原或抗体的性质、定位，以及利用定量技术测定荧光强度来判定被测物质的浓度。

微流控试剂盘在反应过程中，需要对芯片进行孵育，保持固定温度，以保证反应的一致性。微流控试剂盘需要按照一定的流程进行测试运行，需要5000～8000rpm的转动进行离心，并通过2000～5000rpm的转动进行液体分配等。测试过程为步进电机带动转动到特殊位置后，进出仓电机前后运动并配合光路灯光闪烁进行检测。

现有检测仪器大多配合单条检测试剂，非微流控，一次检测1个项目，最多2-3个项目，但灵敏度没有碟式芯片好，并且存在项目间相互污染的情况。市面上无配合碟式微流控荧光免疫检测芯片的全自动检测仪器。

发明内容

为克服现有技术的不足，本发明提供了一种碟式微流控荧光免疫分析仪及其使用方法，解决现有技术存在的单次检测项目少、灵敏度较低、存在项目间相互污染的情况、不能配合碟式微流控荧光免疫检测芯片等问题。

本发明解决上述问题所采用的技术方案是：

一种碟式微流控荧光免疫分析仪，包括主体、机械臂、电控系统，主体包括试剂仓组件、Tip头组件、样本组件，试剂仓组件包括试剂仓、设于试剂仓内的试剂盒，Tip头组件包括Tip头、稀释液瓶，样本组件包括试管架、放置于试管架上的试管，机械臂与电控系统电连接；机械臂能移动至试管处并对试管进行拔盖；机械臂能装载Tip头并带动Tip头移动至稀释液瓶进行吸取稀释液瓶内的稀释液；机械臂能带动Tip头移动至试剂盒处排出稀释液；机械臂能反复吹吸试管内的血液。

作为一种优选的技术方案，机械臂包括X轴传动组件、Y轴传动组件、Z1轴传动组件、Z2轴传动组件，Z1轴传动组件上设有移液器和试管夹爪，移液器能装载Tip头并带动Tip头进行吸取稀释液和/或排出稀释液以及反复吹吸试管内的血液，试管夹爪能对试管进行转运和/或拔帽。

作为一种优选的技术方案，Z2轴传动组件上设有试剂夹爪，试剂夹爪用于抓取单个碟式试剂。

作为一种优选的技术方案，试剂仓组件还包括挂钩、暂存定位板，挂钩能将试剂盒内的碟式试剂推出至暂存定位板暂存。

作为一种优选的技术方案，主体还包括丢碟组件，机械臂能通过移液器将Tip头移动至丢碟组件处。

作为一种优选的技术方案，机械臂能通过试剂夹爪将单个碟式试剂移动至丢碟组件处。

作为一种优选的技术方案，丢碟组件处设有Tip头废料盒及试剂废料盒。

作为一种优选的技术方案，主体还包括离心模块，机械臂能带动单个碟式试剂移动至离心模块处。

作为一种优选的技术方案，主体还包括与电控系统电连接的光学检测模块，机械臂能单个碟式试剂试管移动至光学检测模块处。

所述的一种碟式微流控荧光免疫分析仪的使用方法，包括以下步骤：

S1，向试剂盒内装入碟式试剂，向稀释液瓶内装入稀释液，向试管内内装入血液；

S2，启动电控系统；

S3，机械臂移动至试管处并对试管进行拔盖；

S4，机械臂装载Tip头并带动Tip头移动至稀释液瓶进行吸取稀释液瓶内的稀释液，然后移动至试剂盒处排出稀释液将稀释液加入至碟式试剂内；

S5，机械臂反复吹吸试管内的血液，然后将混匀后的血液加入至碟式试剂内；

S6，机械臂带动试管夹爪将盖放回试管，再将试管抓回到试管架上。

本发明相比于现有技术，具有以下有益效果：

(1)本发明单次检测项目较多、灵敏度较高、避免了存在项目间相互污染的情况、能配合碟式微流控荧光免疫检测芯片；

(2)本发明免疫分析仪功能完善、结构简单、使用方便、成本低、无搅拌装置、清洁卫生、检测效果良好、效率高，能很好地满足全自动免疫检测需求。

附图说明

图1为全自动荧光免疫分析仪外形结构示意图；

图2为全自动荧光免疫分析仪内部结构示意图；

图3为试剂盒结构爆炸示意图；

图4为试剂盒盖板结构图；

图5为试剂盒底板结构图；

图6为离心模块结构爆炸示意图；

图7为磁吸安装座结构图。

附图中标记及相应的零部件名称：1—机壳、2—主体、3—机械臂、4—电控系统、11—显示屏、12—打印机、13—门、14—Tip头废料盒、15—试剂废料盒、21—底座组件、22—试剂仓组件、23—Tip头组件、24—试管抱紧组件、25—样本组件、26—丢碟组件、27—光学检测模块、28—离心模块、31—X轴传动组件、32—Y轴传动组件、33—Z1轴传动组件、34—Z2轴传动组件、221—挂钩、222—试剂盒、223—试剂仓、224—暂存定位板、231—Tip头、232—稀释液瓶、251—试管架、252—试管、261—丢Tip、262—丢碟、331—移液器、332—试管夹爪、341—试剂夹爪、2221—试剂盒盖板、2222—碟式试剂、2223—试剂盒挡板、2224—平垫圈、2225—扭簧、2226—试剂盒盖板、2227—第一凸台、2228—第二凸台、2229—限位柱、2230—敲落轴、22221—稀释液孔、22222—血液孔、801—试剂盘托架、802—磁吸安装座、803—离心支架、804—隔热垫、805—转盘座、806—电磁铁安装板、807—电磁铁、808—直流电机、809—加热膜、8010—保温棉、8011—圆柱、8012—温度传感器、8013—光电开关、8014—凸台挡片、8015—腰型孔。

具体实施方式

下面结合实施例及附图，对本发明作进一步的详细说明，但本发明的实施方式不限于此。

实施例1

如图1至图7所示，本发明针对现有技术存在的缺点，提供一种功能完善、结构简单、使用方便、成本低、无搅拌装置、清洁卫生、检测效果良好、效率高的全自动荧光免疫分析仪。

本发明全自动荧光免疫分析仪，配合碟式微流控荧光免疫分析芯片实现全自动免疫检测，包含机壳、主体、机械臂、电控系统；主体包含底座组件、试剂仓组件、Tip头组件、试管抱紧组件、样本组件、丢碟组件、光学检测模块、离心模块组成。机械臂包含X轴传动组件、Y轴传动组件、Z1轴传动组件、Z2轴传动组件。Z1轴传动组件末端执行元件设有移液器和试管夹爪，移液器用于加载Tip头后进行吸液和排液，试管夹爪用于试管的转运和拔帽。Z2轴传动组件末端执行元件设有碟式试剂夹爪，用于碟式试剂的转运。

工作流程为：操作人员安装操作规程将Tip头放置在Tip头组件处，装有试管的试管架放置在样本组件处，将试剂盒推入试剂仓后关上门。操作人员点击显示屏上需要的检测项目工艺程序启动检测，则挂钩从试剂盒内推出碟式试剂到暂存定位板处。传感器检测碟式试剂到达指定位置后，机械臂开始执行试管转移、拔帽、加载Tip头、加稀释液、加血液、卸载Tip头、盖帽。然后，机械臂再将碟式试剂转移到离心模块进行离心和加热，孵育一定时间后机械臂再将碟式试剂转移到光学检测模块进行检测，检测完成后将碟式试剂丢到试剂废料盒。

优选地，所述试剂盒可放罝有6个碟式试剂，设有防呆结构且内部3个导向结构能有效地限制试剂盒内的碟式试剂的方位。

优选地，所述离心模块采用电磁铁+光电开关结合的方式有效实现碟式试剂与试剂盘托架的精准定位和取放。

实施例2

如图1至图7所示，作为实施例1的进一步优化，本实施例包含了实施例1的全部技术特征，除此之外，本实施例还包括以下技术特征：

全自动荧光免疫分析仪由机壳1、主体2、机械臂3、电控系统4组成。主体2包含底座组件21、试剂仓组件22、Tip头组件23、试管抱紧组件24、样本组件25、丢碟组件26、光学检测模块27、离心模块28。机械臂3包含X轴传动组件31、Y轴传动组件32、Z1轴传动组件33、Z2轴传动组件34。Z1轴传动组件33的末端执行元件设有移液器331和试管夹爪332，移液器331用于加载Tip头231后进行吸液和排液，试管夹爪332用于试管252的转运和拔帽。Z2轴传动组件34的末端执行元件设有碟式试剂夹爪341，用于碟式试剂2222的转运。

工作过程：

准备：检查Tip头231、稀释液瓶232、试管架251、试剂盒222是否放置到相应位置。检查Tip头231是否足够，如果不够则需补充。检查稀释液瓶232的稀释液是否足够，如果不够则需补充稀释液。设备内可同时6个试管252的血液检测作业。

运行：门13处于关门状态且各传感器无异常后，操作人员点击触摸屏11上需要的检测工艺程序启动检测。则挂钩221从试剂盒222内推出碟式试剂2222到暂存定位板224暂存。碟式试剂2222触动传感器后，机械臂3开始运动，其上的试管夹爪332将试管架251上面的试管252夹取到拔盖位进行拔盖。拔盖完成后，机械臂3上面的移液器331开始加载Tip头231。加载了Tip头231的移液器331去稀释液瓶232吸取稀释液，并加入到碟式试剂2222的稀释液孔22221。加完稀释液，移液器331再去拔盖位处的试管252反复吹吸血液，血清和血混匀后加入到碟式试剂2222的血液孔22222。机械臂3运动到丢Tip头处261，移液器331将Tip卸载到Tip头废料盒14。机械臂3运动到拔盖位，其上的试管夹爪332将橡胶盖放回试管252，再将试管252抓回到试管架251上。机械臂3上面的试剂夹爪341来抓取碟式试剂2222到离心模块28进行高速离心。离心完成后进行加热孵育，温度控制在30±2℃内。孵育一定时间后，机械臂3上面的试剂夹爪341来抓取碟式试剂2222到光学检测模块27进行检测，检测结果可通过显示屏进行查询和诊断分析。检测后，机械臂3上面的试剂夹爪341来抓取碟式试剂2222到丢碟滑槽262将碟式试剂2222丢出到试剂废料盒15。

试剂盒222由试剂盒盖板2221、碟式试剂2222、试剂盒挡板2223、平垫圈2224、扭簧2225、试剂盒底板2226组成。试剂盒盖板2221和试剂盒底板2226配合起来将碟式试剂2222限制定位在试剂盒内，以保证挂钩221运动时能将碟式试剂2222定向推出。试剂盒挡板2223在扭簧2225的作用下复位靠紧试剂盒底板2226。试剂盒盖板2221和试剂盒底板2226上面设有方便使用者抓取的凸台(第一凸台2227、第二凸台2228)，同时凸台也能起防呆作用。试剂仓223上面的磁铁通过吸住平垫圈2224使试剂盒222整体牢牢靠紧试剂仓223。试剂盒盖板2221和试剂盒底板2226上面用于碟式试剂2222定位结构的尾部均设有一个敲落段，以保证运输时最下层的碟式试剂定向不动。当设备运行时，挂钩221首先推出试剂盒222最下层的碟式试剂2222时，敲落轴2230在挂钩221推力的作用下断落。试剂盒222可放置干燥剂保证碟式试剂2222的干燥。

优选的，试剂盒底板2226和盖板2221上均设有限位柱2229，限位柱2229底部设有敲落轴2230。优选的，磁吸安装座802上设有凸台挡片8014。优选的，磁吸安装座802上表面设有腰型孔8015，腰型孔8015位于凸台挡片8014的内侧。

离心模块28由试剂盘托架801、磁吸安装座802、离心支架803、隔热垫804、转盘座805、电磁铁安装板806、电磁铁807、直流电机808、加热膜809、保温棉8010、圆柱8011、温度传感器8012、光电开关8013组成。加热膜809自带温断，达到设定的温度自动断电保护。由于直流电机808高速离心旋转后不能很好地停止在指定的方位。采用电磁铁807和光电开关8013结合的方案实现直流电机808的精准定位。当离心工艺流程结束时，直流电机808减速运转到一定速度时，试剂盘托架801在惯性力作用下带动磁吸安装座802继续低速转动。光电开关8013检测到磁吸安装座802上面的3个凸台挡片中的某一个时发出信号，电磁铁807通电向磁吸安装座802弹出，在磁吸安装座802导向结构的作用下进入其上的3个腰型孔中的某一个，进而锁住磁吸安装座802，实现了试剂盘托架801的精准定位，便于后续碟式试剂2222的精准取放。

配合碟式微流控荧光免疫分析芯片使用的一种全自动检测仪器。可以加样全血样本，通过仪器离心获得血清。一次最多可以测试9个免疫项目。

此外，在Z2轴传动组件不旋转的条件下，除了上述的电磁铁+光电开关方案外，还有磁铁+铁片+光电开关、磁铁+磁铁+光电开关、电磁铁+磁铁+光电开关这几个方案来实现精准定位。另外，考虑Z2轴传动组件旋转，则可采用旋转机构(如行星减速步进电机、同步带减速步进电机等)+光纤传感器来实现碟式试剂与试剂盘托架的精准定位和取放。

如上所述，可较好地实现本发明。

本说明书中所有实施例公开的所有特征，或隐含公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合和/或扩展、替换。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，依据本发明的技术实质，在本发明的精神和原则之内，对以上实施例所作的任何简单的修改、等同替换与改进等，均仍属于本发明技术方案的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种碟式微流控荧光免疫分析仪，其特征在于，包括主体(2)、机械臂(3)、电控系统(4)，主体(2)包括试剂仓组件(22)、Tip头组件(23)、样本组件(25)，试剂仓组件(22)包括试剂仓(223)、设于试剂仓(223)内的装有碟式试剂的试剂盒(222)，Tip头组件(23)包括Tip头(231)、稀释液瓶(232)，样本组件(25)包括试管架(251)、放置于试管架(251)上的试管(252)，机械臂(3)与电控系统(4)电连接；机械臂(3)能移动至试管(252)处并对试管(252)进行拔盖；机械臂(3)能装载Tip头(231)并带动Tip头(231)移动至稀释液瓶(232)进行吸取稀释液瓶(232)内的稀释液；机械臂(3)能带动Tip头(231)移动至试剂盒(222)处排出稀释液；机械臂(3)能反复吹吸试管(252)内的血液。

2.根据权利要求1所述的一种碟式微流控荧光免疫分析仪，其特征在于，机械臂(3)包括X轴传动组件(31)、Y轴传动组件(32)、Z1轴传动组件(33)、Z2轴传动组件(34)，Z1轴传动组件(33)上设有移液器(331)和试管夹爪(332)，移液器(331)能装载Tip头(231)并带动Tip头(231)进行吸取稀释液和/或排出稀释液以及反复吹吸试管(252)内的血液，试管夹爪(332)能对试管(252)进行转运和/或拔帽。

3.根据权利要求2所述的一种碟式微流控荧光免疫分析仪，其特征在于，Z2轴传动组件(34)上设有试剂夹爪(341)，试剂夹爪(341)用于抓取单个碟式试剂。

4.根据权利要求3所述的一种碟式微流控荧光免疫分析仪，其特征在于，试剂仓组件(22)还包括挂钩(221)、暂存定位板(224)，挂钩(221)能将试剂盒(222)内的碟式试剂推出至暂存定位板(224)暂存。

5.根据权利要求4所述的一种碟式微流控荧光免疫分析仪，其特征在于，主体(2)还包括丢碟组件(26)，机械臂(3)能通过移液器(331)将Tip头(231)移动至丢碟组件(26)处。

6.根据权利要求5所述的一种碟式微流控荧光免疫分析仪，其特征在于，机械臂(3)能通过试剂夹爪(341)将单个碟式试剂移动至丢碟组件(26)处。

7.根据权利要求6所述的一种碟式微流控荧光免疫分析仪，其特征在于，丢碟组件(26)处设有Tip头废料盒(14)及试剂废料盒(15)。

8.根据权利要求1至7任一项所述的一种碟式微流控荧光免疫分析仪，其特征在于，主体(2)还包括离心模块(28)，机械臂(3)能带动单个碟式试剂移动至离心模块(28)处。

9.根据权利要求8所述的一种碟式微流控荧光免疫分析仪，其特征在于，主体(2)还包括与电控系统(4)电连接的光学检测模块(27)，机械臂(3)能带动单个碟式试剂移动至光学检测模块(27)处。

10.权利要求1至9任一项所述的一种碟式微流控荧光免疫分析仪的使用方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1，向试剂盒(222)内装入碟式试剂，向稀释液瓶(232)内装入稀释液，向试管(252)内内装入血液；

S2，启动电控系统(4)；

S3，机械臂(3)移动至试管(252)处并对试管(252)进行拔盖；

S4，机械臂(3)装载Tip头(231)并带动Tip头(231)移动至稀释液瓶(232)进行吸取稀释液瓶(232)内的稀释液，然后移动至试剂盒(222)处排出稀释液将稀释液加入至碟式试剂内；

S5，机械臂(3)反复吹吸试管(252)内的血液，然后将混匀后的血液加入至碟式试剂内；

S6，机械臂(3)带动试管夹爪(332)将盖放回试管(252)，再将试管(252)抓回到试管架(251)上。

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