CN115097151A - 一种全自动化学发光免疫层析检测仪及其工作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种全自动化学发光免疫层析检测仪及其工作方法，其特征在于，全自动化学发光免疫层析检测仪包括自动加液系统、扫描系统和电控系统，所述自动加液系统用于在层析结束后添加发光液，所述扫描系统用于对试纸条进行扫描并采集发光信号，所述电控系统用于对所述加液系统和扫描系统进行控制；所述自动加液系统包括用于封装裸试纸条的试纸条外壳和机械挤压系统；在试纸条外壳的中部具有放置裸试纸条的槽道，在槽道两侧各有2个用于封装发光液的储液孔，储液孔的口部设有用于密封的胶塞；本发明实现了化学发光免疫层析的自动加液和自动检测，结构简单，成本低廉，便携性好，并能有效避免交叉污染。
Description
技术领域
本发明属于体外诊断仪器领域，具体涉及一种全自动化学发光免疫层析检测仪及其工作方法。
背景技术
某些临床诊断要求对疾病标志物进行快速、灵敏和准确的检测，例如根据心衰诊断指南，要求在20分钟内完成对患者心衰标志物的检测，检测灵敏度要达到pg/mL级别，免疫层析技术以其快速和特异性强的优势成为这类检测的首选；胶体金免疫层析因其灵敏度较差且无法定量，不能胜任这类检测；荧光免疫层析技术灵敏度高且可以定量而被广泛采用；化学发光免疫层析灵敏度比荧光免疫层析更高，而且其无需激发光，检测仪器比荧光免疫层析更简单，却未被应用于临床，究其原因是在层析结束后需要加发光液，而目前未有能自动添加发光液的化学发光免疫层析检测仪。
发明内容
鉴于现有技术的上述不足，本发明的目的在于提供一种全自动化学发光免疫层析检测仪及其工作方法，该全自动化学发光免疫层析检测仪可以灵敏、快速地实现检测，自动化程度高。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
本发明全自动化学发光免疫层析检测仪，其特征在于，包括自动加液系统、扫描系统和电控系统，所述自动加液系统用于在层析结束后添加发光液，所述扫描系统用于对试纸条进行扫描并采集发光信号，所述电控系统用于对所述自动加液系统和扫描系统进行控制；所述自动加液系统包括用于封装裸试纸条的试纸条外壳和机械挤压系统；在试纸条外壳的中部具有放置裸试纸条的槽道，在槽道两侧各有2个用于封装发光液的储液孔，储液孔的口部设有用于密封的胶塞，槽道的侧壁上设有与储液孔连通的溢流孔，溢流孔用胶条封闭，在使用时撕去胶条；所述机械挤压系统包括舵机和４根挤压杆，舵机带动挤压杆伸长，以对试纸条外壳的４个储液孔上的胶塞进行挤压，并将位于储液孔中的发光液通过溢流孔挤到槽道中的试纸条上，挤压杆上套有回复弹簧，以在舵机回转时将挤压杆复位；所述机械挤压系统的下方设有承载试纸条外壳的载物台，所述载物台的下方设有驱动其水平移位的机械传动机构。
进一步的，上述扫描系统包括所述的机械传动机构和感光系统；机械传动机构包括步进电机、丝杆、滑块和所述载物台，丝杆与滑块螺纹连接，滑块与载物台固定连接，在步进电机驱动下丝杆转动，带动滑块与载物台沿丝杆轴向移动，进而带动位于载物台上的试纸条外壳移动；感光系统包括光电传感器和狭缝；机械传动机构带动试纸条和试纸条外壳逐步通过狭缝的正下方，光电传感器记录发光信号，从而完成对试纸条的扫描。
进一步的，上述电控系统包括显示屏和控制电路板，控制电路板用于接受操作人员的指令，并驱使机械挤压系统完成往试纸条上加发光液，以及控制扫描系统对试纸条的扫描，并将检测结果显示于显示屏。
进一步的，上述滑块为一个具有内螺纹孔的螺套，其与载物台的底面固定连接，载物台或滑块上设有凸块，所述凸块与设在检测仪机体上的水平滑槽配合水平滑动。
进一步的，上述舵机的输出端连接一摇臂，所述摇臂的自由端与压板转动铰接，压板的下部固定连接有挤压杆，所述压板与机体之间连接所述的回复弹簧。
进一步的，上述试纸条外壳的槽道呈长方体状，储液孔为沉孔，所述储液孔的下端与溢流孔为迂回连通。
进一步的，其中一侧的2个储液孔装鲁米诺溶液，另一侧2个储液孔装H２O２溶液。
本发明全自动化学发光免疫层析检测仪的工作方法，其特征在于，所述全自动化学发光免疫层析检测仪包括自动加液系统、扫描系统和电控系统，所述自动加液系统用于在层析结束后添加发光液，所述扫描系统用于对试纸条进行扫描并采集发光信号，所述电控系统用于对所述加液系统和扫描系统进行控制；所述自动加液系统包括用于封装裸试纸条的试纸条外壳和机械挤压系统；在试纸条外壳的中部具有放置裸试纸条的槽道，在槽道两侧各有2个用于封装发光液的储液孔，储液孔的口部设有用于密封的胶塞，槽道的侧壁上设有与储液孔连通的溢流孔，溢流孔用胶条封闭，在使用时撕去胶条；所述机械挤压系统包括舵机和４根挤压杆，舵机带动挤压杆伸长，以对试纸条外壳的４个储液孔上的胶塞进行挤压，并将位于储液孔中的发光液通过溢流孔挤到槽道中的试纸条上，挤压杆上套有回复弹簧，以在舵机回转时将挤压杆复位；所述机械挤压系统和扫描系统之间的下方设有承载试纸条外壳的载物台，所述载物台的下方设有驱动其水平移位的机械传动机构；工作时，撕掉试纸条外壳溢流孔上的胶条，在试纸条上滴上待测样品后，打开检测仪仓门，将试纸条外壳和试纸条装入并固定在载物台上，关闭仓门，点击电控系统的开始按钮；经过预先设定的免疫层析完成时间后，所述自动加液系统开始加液操作，即舵机驱动挤压杆下压，将位于储液孔中的发光液从溢流孔中挤出，经过预先设定的发光反应时间后，机械传动机构工作，驱动载物台带着试纸条外壳和试纸条往扫描系统的狭缝处移动，扫描系统的光电传感器开始工作，并将对试纸条上扫描的曲线输出至显示屏，扫描结束载物台受机械传动机构驱动自动退回，而后根据试纸条上的不同位置的发光强度计算出检测结果。
本发明的显著优势在于：
（1）本发明提供的自动加液系统，实现了化学发光免疫层析全自动检测，让高灵敏的化学发光免疫层析技术应用于快速临床诊断成为可能。
（2）本发明将发光液封装于试纸条外壳上，且是与试纸条独立封装，不仅有效避免了发光液带来的交叉污染，而且只需简单的机械挤压机构就能实现定量添加发光液，操作使用方便、高效、稳定。
（3）本发明提供的检测仪无需激发光系统，结构简单，制作成本低，便携性好。
附图说明
图1是本发明检测仪的构造示意图示意图；
图2是机械挤压系统的构造示意图；
图3是试纸条外壳的立体构造示意图；
图4是试纸条外壳的剖面构造示意图；
图5是试纸条扫描结果的示意图；
图中：1-检测仪仓门，2-试纸条外壳，3-机械挤压系统，4-光电传感器，5-控制电路板，6-显示屏，7-步进电机，8-丝杆，9-狭缝，10-滑块，11-载物台，12-舵机，13-挤压杆，14-弹簧，15-储液孔，16-溢流孔，17-胶塞，18-压板，19-试纸条外壳，20-槽道，21-摇臂，A--试纸条。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本发明做进一步说明。
应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
本发明全自动化学发光免疫层析检测仪包括自动加液系统、扫描系统和电控系统，所述自动加液系统用于在层析（在试纸条上滴上待测样品后等待的过程即为层析的过程，时间通常为8-15分钟）结束后添加发光液（本申请的发光液有两种，一种是鲁米诺溶液，另一种是H２O２溶液），所述扫描系统用于对试纸条进行扫描并采集发光信号，所述电控系统用于对所述自动加液系统和扫描系统进行控制。
自动加液系统包括用于封装裸试纸条的试纸条外壳19（如图3所示）和机械挤压系统（如图2所示）；在试纸条外壳的中部具有放置裸试纸条的槽道20，在槽道两侧各有2个用于封装发光液的储液孔15，储液孔15位于裸试纸条T线和C线的两侧且各有2个，储液孔的口部设有用于密封的胶塞17，槽道的侧壁上设有与储液孔连通的溢流孔16，溢流孔用胶条封闭（图示未画出，该胶条可以为具有粘性的塑料薄膜），在使用时撕去胶条；所述机械挤压系统包括舵机12和４根挤压杆13，舵机带动挤压杆伸长，舵机12的输出端连接一摇臂21，摇臂的自由端与压板18转动铰接，压板的下部固定连接有挤压杆13，所述压板与机体之间连接所述的回复弹簧14，以对试纸条外壳的４个储液孔上的胶塞进行挤压，并将位于储液孔中的发光液通过溢流孔挤到槽道中的试纸条上，挤压杆上套有回复弹簧，以在舵机回转时将挤压杆复位；如图2所示，在舵机驱动摇臂逆时针转动时，摇臂自由端带动压板和挤压杆下移，从而对胶塞产生挤压，４根挤压杆的下端可以处于同一水平面。
在机械挤压系统的下方设有承载试纸条外壳的载物台11，载物台的下方设有驱动其水平移位的机械传动机构，机械传动机构包括步进电机7、丝杆8、滑块10和1载物台11，丝杆与滑块螺纹连接，滑块与载物台固定连接，滑块即为一个具有内螺纹孔的螺套，其与载物台的底面固定连接，载物台或滑块上设有凸块，凸块与设在检测仪机体上的水平滑槽配合水平滑动，在步进电机驱动下丝杆转动，带动滑块与载物台沿丝杆轴向移动，进而带动位于载物台上的试纸条外壳移动。
上述扫描系统包括上述的机械传动机构和感光系统；感光系统包括光电传感器4和狭缝9，其中光电传感器采用硅光电二极管，它属于PN结型半导体元件，当光照射到PN结上时，半导体内电子受到激发，产生电子空穴对，在电场作用下产生电势，将光信号转换成电信号；因其高响应速度和低暗电流、线性好，且体积小、价格低廉等特性，同时还可适应高湿度的工作环境，符合本仪器的低成本、便携式、高精度要求。
层析结束后，试纸条的T线和C线上可能聚集有辣根过氧化物酶标记的二抗，鲁米诺和H2O2两种发光液加入后，在辣根过氧化物酶的催化下产生光子，光子通过狭缝到达硅光电二集管转化成电信号；狭缝保证在扫描时只感知狭缝下方有限范围内的光信号，通过设置合适的扫描间隔距离，完成对整个试纸条上发光分布的扫描；机械传动机构能够带动试纸条和试纸条外壳逐步通过狭缝的正下方，光电传感器记录发光信号，从而完成对试纸条的扫描。
进一步的，上述电控系统包括显示屏6和控制电路板5，控制电路板用于接受操作人员的指令，并驱使机械挤压系统完成往试纸条上加发光液，以及控制扫描系统对试纸条的扫描，并将检测结果显示于显示屏（上述该电控系统控制机械挤压系统和扫描系统为现有技术，在此不做累述）。
上述试纸条外壳的槽道呈长方体状，储液孔为沉孔，所述储液孔的下端与溢流孔为迂回连通，试纸条被预先封装固定在槽道内，储液孔的下端与溢流孔采用迂回的连通，有利于使发光液缓缓进入槽道内。
本申请检测仪制作的体积小，可以满足床旁诊断应用要求，利用本仪器对心衰标志物NT-proBNP进行检测，15 min就能出结果，满足心衰诊断指南要求（指南要求20 min内出结果）。
本发明全自动化学发光免疫层析检测仪的工作方法，所述全自动化学发光免疫层析检测仪包括自动加液系统、扫描系统和电控系统，所述自动加液系统用于在层析结束后添加发光液，所述扫描系统用于对试纸条进行扫描并采集发光信号，所述电控系统用于对所述加液系统和扫描系统进行控制；所述自动加液系统包括用于封装裸试纸条的试纸条外壳和机械挤压系统；在试纸条外壳的中部具有放置裸试纸条的槽道，在槽道两侧各有2个用于封装发光液的储液孔，储液孔的口部设有用于密封的胶塞，槽道的侧壁上设有与储液孔连通的溢流孔，溢流孔用胶条封闭，在使用时撕去胶条；所述机械挤压系统包括舵机和４根挤压杆，舵机带动挤压杆伸长，以对试纸条外壳的４个储液孔上的胶塞进行挤压，并将位于储液孔中的发光液通过溢流孔挤到槽道中的试纸条上，挤压杆上套有回复弹簧，以在舵机回转时将挤压杆复位；所述机械挤压系统和扫描系统之间的下方设有承载试纸条外壳的载物台，所述载物台的下方设有驱动其水平移位的机械传动机构；工作时，撕掉试纸条外壳溢流孔上的胶条，在试纸条上滴上待测样品后，打开检测仪仓门，将试纸条外壳和试纸条装入并固定在载物台上，关闭仓门，点击电控系统的开始按钮；经过预先设定的免疫层析完成时间后，所述自动加液系统开始加液操作，即舵机驱动挤压杆下压，将位于储液孔中的发光液从溢流孔中挤出，经过预先设定的发光反应时间后，机械传动机构工作，驱动载物台带着试纸条外壳和试纸条往扫描系统的狭缝处移动，扫描系统的光电传感器开始工作，并将对试纸条上扫描的曲线输出至显示屏，扫描结束载物台受机械传动机构驱动自动退回，而后根据试纸条上的不同位置的发光强度计算出检测结果。
关于试纸条浸入发光液后，在试纸条表面产生哪些种变化，做机理说明：含有待测物NT-proBNP的样品（如患者血液）滴加到试纸条样品区后，在层析作用下，NT-proBNP向前泳动，与试纸条外壳上的一抗和二抗的结合物特异结合，继续向前泳动到T线，被T线上的另一个一抗捕获，多余的一抗和二抗结合物继续泳动到C线并被C线针对二抗的抗体捕获，所述二抗上标记有辣根过氧化物酶，加入发光液后，T线和C线均能产生光子，T线上的光强度与NT-proBNP浓度成正比；C线为对照控制线，作用有二：一是用来定性证明层析完全，排除因层析失败导致的假阴性；二是考虑到发光强度不仅与NT-proBNP浓度相关，而且还与辣根过氧化物酶的酶活相关，而辣根过氧化物酶的酶活会随时间逐渐下降，以及不同批次试纸条之间酶活可能不一致，将T线上的发光强度与C线上的发光强度相除即可消除上述酶活变化的影响，典型的扫描结果如下图5所示，分别计算T线峰面积和C线峰面积，二者相除为T/C值；用不同浓度的NT-proBNP标准溶液做免疫层析试验，将测得的T/C值与相应的NT-proBNP浓度关联即可得到标准曲线和相应的拟合方程，实际测试时将测得的T/C值代入上述方程即可求得待测样品中NT-proBNP浓度。
本发明的显著优势在于：
（1）本发明提供的自动加液系统，实现了化学发光免疫层析全自动检测，让高灵敏的化学发光免疫层析技术应用于快速临床诊断成为可能。
（2）本发明将发光液封装于试纸条外壳上，且是与试纸条独立封装，不仅有效避免了发光液带来的交叉污染，而且只需简单的机械挤压机构就能实现定量添加发光液，操作使用方便、高效、稳定。
（3）本发明提供的检测仪无需激发光系统，结构简单，制作成本低，便携性好。
Claims (8)
1.一种全自动化学发光免疫层析检测仪，其特征在于，包括自动加液系统、扫描系统和电控系统，所述自动加液系统用于在层析结束后添加发光液，所述扫描系统用于对试纸条进行扫描并采集发光信号，所述电控系统用于对所述自动加液系统和扫描系统进行控制；所述自动加液系统包括用于封装裸试纸条的试纸条外壳和机械挤压系统；在试纸条外壳的中部具有放置裸试纸条的槽道，在槽道两侧各有2个用于封装发光液的储液孔，储液孔的口部设有用于密封的胶塞，槽道的侧壁上设有与储液孔连通的溢流孔，溢流孔用胶条封闭，在使用时撕去胶条；所述机械挤压系统包括舵机和４根挤压杆，舵机带动挤压杆伸长，以对试纸条外壳的４个储液孔上的胶塞进行挤压，并将位于储液孔中的发光液通过溢流孔挤到槽道中的试纸条上，挤压杆上套有回复弹簧，以在舵机回转时将挤压杆复位；所述机械挤压系统的下方设有承载试纸条外壳的载物台，所述载物台的下方设有驱动其水平移位的机械传动机构。
2.根据权利要求1所述的一种全自动化学发光免疫层析检测仪，其特征在于，所述扫描系统包括所述的机械传动机构和感光系统；机械传动机构包括步进电机、丝杆、滑块和所述载物台，丝杆与滑块螺纹连接，滑块与载物台固定连接，在步进电机驱动下丝杆转动，带动滑块与载物台沿丝杆轴向移动，进而带动位于载物台上的试纸条外壳移动；感光系统包括光电传感器和狭缝；机械传动机构带动试纸条和试纸条外壳逐步通过狭缝的正下方，光电传感器记录发光信号，从而完成对试纸条的扫描。
3.根据权利要求1或2所述的一种全自动化学发光免疫层析检测仪，其特征在于，所述电控系统包括显示屏和控制电路板，控制电路板用于接受操作人员的指令，并驱使机械挤压系统完成往试纸条上加发光液，以及控制扫描系统对试纸条的扫描，并将检测结果显示于显示屏。
4.根据权利要求3所述的一种全自动化学发光免疫层析检测仪，其特征在于，所述滑块为一个具有内螺纹孔的螺套，其与载物台的底面固定连接，载物台或滑块上设有凸块，所述凸块与设在检测仪机体上的水平滑槽配合水平滑动。
5.根据权利要求4所述的一种全自动化学发光免疫层析检测仪，其特征在于，所述舵机的输出端连接一摇臂，所述摇臂的自由端与压板转动铰接，压板的下部固定连接有挤压杆，所述压板与机体之间连接所述的回复弹簧。
6.根据权利要求5所述的一种全自动化学发光免疫层析检测仪，其特征在于，所述试纸条外壳的槽道呈长方体状，储液孔为沉孔，所述储液孔的下端与溢流孔为迂回连通。
7.根据权利要求6所述的一种全自动化学发光免疫层析检测仪，其特征在于，其中一侧的2个储液孔装鲁米诺溶液，另一侧2个储液孔装H２O２溶液。
8.一种全自动化学发光免疫层析检测仪的工作方法，其特征在于，所述全自动化学发光免疫层析检测仪包括自动加液系统、扫描系统和电控系统，所述自动加液系统用于在层析结束后添加发光液，所述扫描系统用于对试纸条进行扫描并采集发光信号，所述电控系统用于对所述加液系统和扫描系统进行控制；所述自动加液系统包括用于封装裸试纸条的试纸条外壳和机械挤压系统；在试纸条外壳的中部具有放置裸试纸条的槽道，在槽道两侧各有2个用于封装发光液的储液孔，储液孔的口部设有用于密封的胶塞，槽道的侧壁上设有与储液孔连通的溢流孔，溢流孔用胶条封闭，在使用时撕去胶条；所述机械挤压系统包括舵机和４根挤压杆，舵机带动挤压杆伸长，以对试纸条外壳的４个储液孔上的胶塞进行挤压，并将位于储液孔中的发光液通过溢流孔挤到槽道中的试纸条上，挤压杆上套有回复弹簧，以在舵机回转时将挤压杆复位；所述机械挤压系统和扫描系统之间的下方设有承载试纸条外壳的载物台，所述载物台的下方设有驱动其水平移位的机械传动机构；工作时，撕掉试纸条外壳溢流孔上的胶条，在试纸条上滴上待测样品后，打开检测仪仓门，将试纸条外壳和试纸条装入并固定在载物台上，关闭仓门，点击电控系统的开始按钮；经过预先设定的免疫层析完成时间后，所述自动加液系统开始加液操作，即舵机驱动挤压杆下压，将位于储液孔中的发光液从溢流孔中挤出，经过预先设定的发光反应时间后，机械传动机构工作，驱动载物台带着试纸条外壳和试纸条往扫描系统的狭缝处移动，扫描系统的光电传感器开始工作，并将对试纸条上扫描的曲线输出至显示屏，扫描结束载物台受机械传动机构驱动自动退回，而后根据试纸条上的不同位置的发光强度计算出检测结果。
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