CN1912627A - 基于微纳磁粒的血液处理工作站及其控制方法 - Google Patents

Abstract

基于微纳磁粒的血液处理工作站及其控制方法，本发明通过龙门结构的X、Y、Z轴的移动带动设置在Z轴上的枪头吸取血液及相应的检测液，实现了自动化处理，采用新型微纳磁粒处理技术，减少了血液样本的需求量，增加了恒温震荡装置，实现血液等流体检测的自动化，从而可以对血液进行深入检测，提高工作站运动定位精度，并简化大量繁琐操作步骤，更方便了实验室操作人员的使用。

Description

基于微纳磁粒的血液处理工作站及其控制方法

技术领域

本发明属于血液检测处理装置，特别涉及一种基于微纳磁粒的多功能血液处理工作站及其控制方法。

背景技术

现今越来越多的生物实验室采用自动化工作站来进行生物流体检测处理，这样不仅能大大提高处理效率而且能够保证实验过程中步骤的一致性，尽量减少人为操作失误带来的影响。目前国内尚无此类型的生物流体检测处理装置，国外此类型的流体处理工作站多集中在QiaGen，Tecan，BrinkMan等几家大型公司生产。但是所采用的处理技术和运动模式，控制方式等都不相同。

现有的工作站总体采用三维悬臂结构，X方向运动采用同步带传动，Y方向和Z方向运动都在悬臂上完成。Y轴和Z轴传动均采用齿轮齿条形式。定位时由于同步带的步距和齿轮齿条的齿间距存在一定的限制。另外X轴所采用的同步带长度比较大，周长在3m左右，长时间使用后由于各个齿磨损及变形也影响使用时的定位精度。QiaGen公司的BioRobot系列工作站处理血液时使用大型的标准腔头和试管配合所需要的血液样品量很大。而Tecan，BrinkMan公司所生产的Freedom EVO系列工作站所采用的则是普通的处理技术并没有使用微纳磁粒这种新型生物检测技术。同时，QiaGen等公司的工作站并没有恒温震荡装置，这样不能实现血液与磁粒的进一步反应，从而导致进一步的检测无法进行，且国外大中型工作站价格昂贵。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供了一种采用微纳磁粒处理技术，减少血液样本需求量，增加恒温震荡装置，从而可以对血液进行深入检测的基于微纳磁粒的多功能血液处理工作站及其控制方法。

为达到上述目的，本发明的血液处理工作站包括：包括设置有X轴的工作面板以及与X轴成龙门结构的Y轴和Z轴，X轴、Y轴和Z轴分别通过步进电机控制，其特点是，在工作面板表面设置有试样架、恒温震荡箱、超声清洗装置和孔板夹持装置，反应板设置在恒温震荡箱内，试剂板和清洗液板分别设置在孔板夹持装置上，在Z轴的下端设置有枪头及加磁装置，且在工作面板上还设置有与Z轴的枪头相连通的移液泵。

本发明的工作面板为抗酸抗碱的有机材料板；反应板、试剂板和清洗液板均为8行12列的标准96孔试剂板；清洗液板外侧的工件面板上还设置有废液槽；超声清洗装置的进出管道为单向水流管道。

本发明的控制方法为：

1)首先通过X轴、Y轴及Z轴的步进电机调整X轴、Y轴和X轴的位置，使Z轴的枪头位于试样架的正上方，然后通过移液泵控制枪头从试样架上吸取血样，注入反应板的第一列；

2)然后通过枪头对试剂板上的磁粒反复吹打2-4次抽取20-50μL的磁粒，再移至废液槽上方，通过加磁装置磁性分离；

3)将枪头中的磁粒加入至反应板上带有血样的第一列，反复吹打2-4次，升温至37℃，反应20-40min；

4)通过枪头将反应板第一列中的磁粒吸出，移至废液槽上方，通过加磁装置磁性分离后移至清洗液板的第一列，用300μL--500μL的PBST溶液清洗，反复吹打10-20次，通过加磁装置磁性分离；

5)将枪头移至清洗液板的第二列后重复上述第4步操作；

6)将枪头移至清洗液板的第三列后重复清洗第4步操作，并将磁粒留置清洗液板的第三列；

7)将枪头移至超声清洗装置中对枪头进行超声清洗；

8)通过枪头将HRP-Ab溶液移至反应板的第二列；

9)将枪头移至超声清洗装置中对枪头进行超声清洗；

10)通过枪头将清洗液板的第三列中的磁粒取出，通过加磁装置进行磁性分离，移至反应板的第二列，反复吹打，升温至37℃，反应20-40min；

11)从反应板的第二列中取出磁粒，磁性分离后移至清洗液板的第四列，清洗步骤同第4步；

12)重复第10步，在清洗液板的第五列中进行清洗并磁性分离；

13)重复第10步，在清洗液板的第六列中进行清洗并将磁粒留置在清洗液板的第六列中；

14)将枪头移至超声清洗装置中对枪头进行超声清洗；

15)通过枪头将试剂板中的显色液A移至反应板的第三列；

16)取清洗液板的第六列，进行磁性分离后置于反应板的第三列，混合并反复吹打；

17)将枪头移至超声清洗装置中对枪头进行超声清洗；

18)在试剂板中取显色液B至反应板的第三列，在37℃条件下反应5min；

19)将枪头移至超声清洗装置中对枪头进行超声清洗；

20)在试剂板中移取显色液C于反应板的第三列，混合并吹打，磁性分离，反应溶液留于反应板的第三列，磁粒留置枪头中；

21)将枪头移至超声清洗装置中对枪头进行超声清洗并去磁粒；

22)通过枪头将反应板的第三列中的溶液移至酶标板中即可。

本发明采用新型微纳磁粒处理技术，减少了血液样本的需求量，增加了恒温震荡装置，实现血液等流体检测的自动化，从而可以对血液进行深入检测，提高工作站运动定位精度，并简化大量繁琐操作步骤，更方便了实验室操作人员的使用。

附图说明

图1是本发明的整体结构示意图；

图2是本发明的控制流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详细说明。

参见图1，本发明包括设置有X轴1的由抗酸抗碱有机材料制成的工作面板11以及与X轴1成龙门结构的Y轴2和Z轴3，X轴1、Y轴2和Z轴3分别通过步进电机控制，在工作面板11表面设置有试样架7、恒温震荡箱5、超声清洗装置10和孔板夹持装置14，反应板6设置在恒温震荡箱5内，试剂板12和清洗液板13分别设置在孔板夹持装置14上，反应板6、试剂板12和清洗液板13均为8行12列的标准96孔试剂板，在Z轴3的下端设置有枪头8及加磁装置9，且在工作面板11上还设置有与Z轴3的枪头8相连通的移液泵4，清洗液板14外侧的工件面板11上还设置有废液槽15，超声清洗装置10的进出管道为单向水流管道。

参见图2，下边以HBV检测流程为例，介绍本发明的具体工作流程：准备工作：

试剂架7：加8种被测样品(血液试样)于8个试管中，放置在试剂架上；

清洗液板13：加PBST试剂；

试剂板12：加贮备试剂(包括GoldMag，HRP-Ab，显色液A，显色液B，显色液C，显色液C，共5种)每种试剂加2列，分为2组。

具体步骤如下：

1)首先通过X轴、Y轴及Z轴的步进电机调整X轴1、Y轴2和X轴3的位置，使Z轴3的枪头8位于试样架7的正上方，然后通过移液泵4控制枪头8从试样架7上吸取血样，注入反应板6的第一列；

2)然后通过枪头8对试剂板12上的磁粒反复吹打2-4次抽取20-50μL的磁粒，再移至废液槽15上方，通过加磁装置9磁性分离；

3)将枪头8中的磁粒加入至反应板6上带有血样的第一列，反复吹打2-4次，升温至37℃，反应20-40min；

4)通过枪头8将反应板6第一列中的磁粒吸出，移至废液槽15上方，通过加磁装置9磁性分离后移至清洗液板13的第一列，用300μL--500μL的PBST溶液清洗，反复吹打10-20次，通过加磁装置9磁性分离；

5)将枪头8移至清洗液板13的第二列后重复上述第4步操作，磁性分离；

6)将枪头8移至清洗液板的第三列后重复清洗第4步操作，将磁粒留置清洗液板的第三列；

7)将枪头8移至超声清洗装置10中对枪头8进行超声清洗；

8)通过枪头8将HRP-Ab溶液移至反应板6的第二列；

9)将枪头8移至超声清洗装置10中对枪头8进行超声清洗；

10)通过枪头8将清洗液板13的第三列中的磁粒取出，通过加磁装置9进行磁性分离，移至反应板6的第二列，反复吹打，升温至37℃，反应20-40min；

11)从反应板6的第二列中取出磁粒，磁性分离后移至清洗液板13的第四列，清洗步骤同第4步，磁性分离；

12)重复第10步，在清洗液板13的第五列中进行清洗并磁性分离；

13)重复第10步，在清洗液板13的第六列中进行清洗并将磁粒留置在清洗液板13的第六列中；

14)将枪头8移至超声清洗装置10中对枪头8进行超声清洗；

15)通过枪头8将试剂板12中的显色液A移至反应板6的第三列；

16)取清洗液板13的第六列，进行磁性分离后置于反应板6的第三列，混合并反复吹打；

17)将枪头8移至超声清洗装置10中对枪头8进行超声清洗；

18)在试剂板12中取显色液B至反应板6的第三列，在37℃条件下反应5min；

19)将枪头8移至超声清洗装置10中对枪头8进行超声清洗；

20)在试剂板12中移取显色液C于反应板6的第三列，混合并吹打，磁性分离，反应溶液留于反应板6的第三列，磁粒留置枪头8中；

21)将枪头8移至超声清洗装置10中对枪头8进行超声清洗并去磁粒；

22)通过枪头8将反应板6的第三列中的溶液移至酶标板中即可。

Claims (6)

1、基于微纳磁粒的血液处理工作站，包括设置有X轴(1)的工作面板(11)以及与X轴(1)成龙门结构的Y轴(2)和Z轴(3)，X轴(1)、Y轴(2)和Z轴(3)分别通过步进电机控制，其特征在于：在工作面板(11)表面设置有试样架(7)、恒温震荡箱(5)、超声清洗装置(10)和孔板夹持装置(14)，反应板(6)设置在恒温震荡箱(5)内，试剂板(12)和清洗液板(13)分别设置在孔板夹持装置(14)上，在Z轴(3)的下端设置有枪头(8)及加磁装置(9)，且在工作面板(11)上还设置有与Z轴(3)的枪头(8)相连通的移液泵(4)。

2、根据权利要求1所述的基于微纳磁粒的血液处理工作站，其特征在于：所说的工作面板(11)为抗酸抗碱的有机材料板。

3、根据权利要求1所述的基于微纳磁粒的血液处理工作站，其特征在于：所说的反应板(6)、试剂板(12)和清洗液板(13)均为8行12列的标准96孔试剂板。

4、根据权利要求1所述的基于微纳磁粒的血液处理工作站，其特征在于：所说的清洗液板(14)外侧的工件面板(11)上还设置有废液槽(15)。

5、根据权利要求1所述的基于微纳磁粒的血液处理工作站，其特征在于：所说的超声清洗装置(10)的进出管道为单向水流管道。

6、一种微纳磁粒的血液处理工作站的控制方法，其特征在于：

1)首先通过X轴、Y轴及Z轴的步进电机调整X轴(1)、Y轴(2)和X轴(3)的位置，使Z轴(3)的枪头(8)位于试样架7的正上方，然后通过移液泵(4)控制枪头(8)从试样架(7)上吸取血样，注入反应板(6)的第一列；

2)然后通过枪头(8)对试剂板(12)上的磁粒反复吹打2-4次抽取20-50μL的磁粒，再移至废液槽(15)上方，通过加磁装置(9)磁性分离；

3)将枪头(8)中的磁粒加入至反应板(6)上带有血样的第一列，反复吹打2-4次，升温至37℃，反应20-40min；

4)通过枪头(8)将反应板(6)第一列中的磁粒吸出，移至废液槽(15)上方，通过加磁装置(9)磁性分离后移至清洗液板(13)的第一列，用300μL--500μL的PBST溶液清洗，反复吹打10-20次，通过加磁装置(9)磁性分离；

5)将枪头(8)移至清洗液板(13)的第二列后重复上述第4步操作；

6)将枪头(8)移至清洗液板的第三列后重复清洗第4步操作，并将磁粒留置清洗液板的第三列；

7)将枪头(8)移至超声清洗装置(10)中对枪头(8)进行超声清洗；

8)通过枪头(8)将HRP-Ab溶液移至反应板(6)的第二列；

9)将枪头(8)移至超声清洗装置(10)中对枪头(8)进行超声清洗；

10)通过枪头(8)将清洗液板(13)的第三列中的磁粒取出，通过加磁装置(9)进行磁性分离，移至反应板6的第二列，反复吹打，升温至37℃，反应20-40min；

11)从反应板(6)的第二列中取出磁粒，磁性分离后移至清洗液板(13)的第四列，清洗步骤同第4步；

12)重复第10步，在清洗液板(13)的第五列中进行清洗并磁性分离；

13)重复第10步，在清洗液板(13)的第六列中进行清洗并将磁粒留置在清洗液板(13)的第六列中；

14)将枪头(8)移至超声清洗装置(10)中对枪头(8)进行超声清洗；

15)通过枪头(8)将试剂板(12)中的显色液A移至反应板(6)的第三列；

16)取清洗液板(13)的第六列，进行磁性分离后置于反应板(6)的第三列，混合并反复吹打；

17)将枪头(8)移至超声清洗装置(10)中对枪头(8)进行超声清洗；

18)在试剂板(12)中取显色液B至反应板(6)的第三列，在37℃条件下反应5min；

19)将枪头(8)移至超声清洗装置(10)中对枪头(8)进行超声清洗；

20)在试剂板(12)中移取显色液C于反应板(6)的第三列，混合并吹打，磁性分离，反应溶液留于反应板(6)的第三列，磁粒留置枪头(8)中；

21)将枪头(8)移至超声清洗装置(10)中对枪头(8)进行超声清洗并去磁粒；

22)通过枪头(8)将反应板(6)的第三列中的溶液移至酶标板中即可。

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