CN1963527A - 全自动生化分析仪及其分析方法 - Google Patents

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Abstract

一种分立式多通道全自动生化分析仪，包括反应盘组件(1)、样本和试剂存储盘组件(2)、加样针组件(3)和搅拌杆组件(4)，本发明的生化分析仪只用一根吸液探针(5)，该探针(5)既用于加注试剂，又用于加注样本，固定探针(5)的机械臂(6)内部设有加热块，用于对吸入探针的试剂进行预温，使其达到最佳反应温度，反应杯(11)为可人工置换的一次性反应杯。该生化分析仪配合特定的控制方法即可完成临床生化检测中常见的单试剂项目和双试剂项目，本发明的工作流程有两个特点，一是从加第一试剂到加样本至少间隔5.5个工作周期，以保证反应杯内第一试剂的温度达到适合生化测试的37℃，二是双试剂项目的孵育时间，即从加样本到加第二试剂间隔的时间，可由操作者依据项目要求灵活设定。因此，本发明的全自动生化分析仪及其控制方法与工作流程更科学，测量结果更准确。

Description

全自动生化分析仪及其分析方法
技术领域
本发明涉及用化学方法测试和分析生物材料的方法及其装置。
背景技术
分立式全自动生化分析仪是目前应用最广泛的一类生化分析产品，该类仪器主要由反应盘(包括恒温系统)、样品盘(或样品轨道)、试剂盘、样品分注机构、试剂分注机构、搅拌机构、反应杯清洗装置以及用户操作系统组成。结构较为简单的分立式生化分析仪中常把样品盘与试剂盘合二为一，并且采用一根探针既用于加注试剂又用于加注样品，例如专利US5051238与US5314825。在专利US5051238所对应的装置中，样品盘与试剂盘为同轴结构，并且试剂盘位于样品盘外圈，围绕试剂盘外围圆周布置了环形冷藏单元，一根探针既用于向反应杯加注试剂又用于加注样品，反应杯自动清洗机构负责对充满反应液的反应杯进行清洗以重复使用。在专利US5314825所提供的装置中，样品盘与试剂盘也被整合为一个存储盘，一根探针既用于向反应杯加注试剂又用于加注样品，反应杯为一次性设计，反应杯内的混合液反应完成后由特定的传送装置对反应杯进行自动装卸。
上述专利所提供的装置中没有独立的搅拌机构，US5051238采用强烈振动方式对试剂与样品的混合液进行混匀，US5314825采用离心式混合方法，在反应盘绕轴旋转过程中完成对试剂与样品的混匀。上述方式对反应液的混匀效果不及采用独立的搅拌杆搅拌方式。
另外，市面上出现的一款低端全自动生化分析仪同样采用了上述简化结构，采用了自动清洗系统对反应后的比色杯进行自动清洗，并且无独立搅拌机构。该仪器在加样时使用一根加样针先吸入第一试剂，然后吸入微量空气，清洗探针外壁后再吸入样品，最后将吸取的试剂与样品全部注入反应杯开始反应或孵育。从整个加样流程上来看，该仪器省去了加第一试剂与加样品间的试剂温升时间，因此无法保证生化项目按照特定的反应温度(37℃)严格执行保温反应，必然会影响反应效果与测试的准确性。另外，该仪器取消了独立的搅拌机构，依靠加样时正压喷射混和溶液，无法达到理想的混匀效果。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提出一种测量过程更科学，测量结果更准确的分立式多通道全自动生化分析仪及其分析方法。
本发明采用如下技术方案：反应盘采用了包容式暖风孵育恒温系统，属空气浴加热方式；试剂盘与样品盘为同轴结构，样品盘置于外圈，试剂盘置于内圈，并且具有冷藏方式；试剂盘与样本盘为同轴结构，样本盘置于外圈，试剂盘置于内圈，并且具有冷藏功能；一根探针既用于向反应杯加注试剂又用于加注样本，加样范围覆盖了3-450微升；反应杯为一次性设计，反应结束后可手动更换反应杯。
完整的分立式多通道全自动生化分析仪包括：
一个反应盘组件，包括转盘及带动转盘旋转的第一旋转驱动机构，所述转盘圆周按一定顺序布置有反应杯，转盘的下面设有能对反应杯进行吸光度测量的光学测量机构，转盘与反应杯皆置于一密闭温控锅内；
一个样本和试剂存储盘组件，包括样本试剂承载架及带动样本试剂承载架旋转的第二旋转驱动机构，所述样本试剂承载架上设有排列有序的样本试管定位孔和试剂瓶定位孔，样本试剂承载架的下面设有制冷模块，用于对试剂瓶内的试剂进行低温储藏；
一个加样针组件，包括：固定探针的第一机械臂、带动所述第一机械臂运动的第一驱动模块、注射器及其连接液路以及探针清洗池，所述探针不仅用于向所述反应杯加注试剂，而且也用于向所述反应杯加注样本；
一个搅拌杆组件，包括：固定搅拌杆的第二机械臂、带动第二机械臂运动的第二驱动模块、搅拌杆清洗池以及安置于第二机械臂内的带动搅拌杆旋转的搅拌驱动机构；
控制电路，控制和指挥所述反应盘组件、样本和试剂存储盘组件、加样针组件和搅拌杆组件中各部件根据生化分析的需要协同配合工作；
所述反应杯为一次性反应杯，在所述反应盘组件设有可人工置换所述反应杯的窗口。
所述反应杯围绕所述转盘圆周等间距排列并分成多个反应杯单元，每个反应杯单元包括多个连体成一段弧线的反应杯组。
所述样本和试剂存储盘组件的样本试剂承载架具有内外圈结构，所述样本试管定位孔等间距排列在外圈，试剂瓶定位孔等间距排列在内圈。
所述加样针组件还包括可自动检测液面高度的电容式液面传感器和安装在所述机械臂内部的加热块，用于对吸入探针的试剂进行预温，使其达到最佳反应温度，所述机械臂被安装在第一花键轴的顶端，依靠第一驱动模块的两个步进电机分别对其上下运动和旋转运动进行精确控制。
所述搅拌杆组件的搅拌驱动机构包括一个直流电机，所述直流电机与搅拌杆相连，带动搅拌杆作旋转运动，用于对所述反应杯内的反应液进行搅拌使之均匀混合；搅拌杆的机械臂安装于第二花键轴的顶端，依靠第二驱动模块的两个步进电机分别对其上下运动和旋转运动进行精确控制。
所述光学测量机构包括包括多个光学测量通道，每个通道对应一个检测波长，所述反应杯从所述光学测量通道中间以匀速平行穿过，从而使所述反应杯完成吸光度测量。
所述温控锅是为了保证临床项目的反应温度保持或接近人体温度而设计的密闭加热容器及其相应的温度控制系统，温控锅内安装有加热片和轴流风扇，所述反应杯以及转盘皆置于温控锅内部。
所述制冷模块包括半导体制冷元件、散热通道、密闭隔热腔体及其相应的制冷控制系统，用于对试剂瓶内的试剂进行低温储藏，从而减少试剂挥发并延长其使用寿命。
所述第一旋转驱动机构包括：支撑转盘的第一轴承座、步进电机和同步齿型带，所述第一轴承座由步进电机驱动，通过同步齿型带传动，带动转盘实现旋转运动及精确定位，从而将特定位置的反应杯停于加样位或搅拌位，配合所述探针与搅拌杆完成加样本、加试剂与搅拌操作。
所述第二旋转驱动机构包括：支承样本试剂承载架的第二轴承座、步进电机和同步齿型带，所述第二轴承座由步进电机驱动，通过同步齿型带传动，带动所述样本试剂承载架实现旋转运动及精确定位，从而将特定位置的试剂或样本停于吸试剂位或吸样本位，配合所述探针完成吸试剂与吸样本操作。
本发明所采用的技术方案还包括利用上述全自动生化分析仪的项目分析方法，具体如下：
所述单试剂项目的分析方法包括如下步骤：
a.仪器开机，系统初始化；
b.系统提示向反应盘中放置新反应杯，并执行杯空白测量；
c.探针从试剂瓶中吸取试剂并通过安装在探针机械臂内的加热块对所述试剂进行预热，然后把已预热的试剂注入反应杯中，加样完成后清洗探针；
d.反应杯中的试剂在反应盘组件的温控锅内加热1分钟以上使其温度接近或达到适合生化测试的37℃；
e.探针从样本试管中吸取样本并注入反应杯中，反应正式开始，加样完成后清洗探针；
f.搅拌杆插入反应杯进行搅拌使反应杯内的试剂和样本均匀混合，搅拌完成后清洗搅拌杆；
g.反应盘组件中的光学测量机构定期对反应杯内的反应液进行吸光度测量；
h.单试剂项目反应完成后，计算并输出测量结果。
所述双试剂项目的生化分析方法包括如下步骤：
a.仪器开机，系统初始化；
b.系统提示向反应盘中放置新反应杯，并执行杯空白测量；
c.探针从试剂瓶中吸取第一试剂并通过安装在探针机械臂内的加热块对所述第一试剂进行预热，然后把已预热的第一试剂注入反应杯中，加样完成后清洗探针；
d.反应杯中的第一试剂在反应盘组件的温控锅内加热1分钟以上使其温度接近或达到适合生化测试的37℃；
e.探针从样本试管中吸取样本并注入反应杯中，加样完成后清洗探针；
f.搅拌杆插入反应杯进行搅拌使反应杯内的第一试剂和样本均匀混合，搅拌完成后清洗搅拌杆；
g.到达双试剂项目对应的孵育时间后，探针从试剂瓶中吸取第二试剂并通过安装在探针机械臂内的加热块对所述第二试剂进行预热，然后把已预热的第二试剂注入反应杯中，反应正式开始，加样完成后清洗探针；
h.搅拌杆插入反应杯进行搅拌使反应杯内的第一试剂、样本和第二试剂均匀混合，搅拌完成后清洗搅拌杆；
i.反应盘组件中的光学测量机构定期对反应杯内的反应液进行吸光度测量；
j.双试剂项目反应完成后，计算并输出测量结果。
所述多个项目(包括多个单试剂项目和多个双试剂项目)连续生化分析方法包括如下步骤：
a.仪器开机，系统初始化，并对所有待测试项目进行排序；
b.系统提示向反应盘中放置新反应杯，并执行杯空白测量；
c.从第1至第N个工作周期，探针依次在每个工作周期内从试剂瓶中吸取1至N号测试项目对应的试剂或第一试剂并注入到1至N号反应杯中，每次加样完成后清洗所述探针；
d.在第N+1个工作周期中，探针从试剂瓶中吸取N+1号测试项目对应的试剂或第一试剂并注入到第N+1号反应杯中，探针经过清洗后再从样本试管中吸取1号测试项目对应的样本并注入到1号反应杯中，加样完成后清洗探针，1号反应杯注入样本后紧接着由搅拌杆执行搅拌，搅拌完成后清洗搅拌杆；
e.到第N+1个工作周期以后，探针依次在每个工作周期内从试剂瓶中吸取N+1号以后测试项目对应的试剂或第一试剂并注入到N+1号以后的反应杯中，探针经过清洗后再从样本试管中吸取1号以后测试项目对应的样本并注入1号以后反应杯中，加样完成后清洗探针，反应杯注入样本后紧接着由搅拌杆执行搅拌，搅拌完成后清洗搅拌杆；
f.到达某双试剂项目对应的孵育时间后，探针在该工作周期内停止加试剂或第一试剂与样本操作，从试剂瓶中吸取该双试剂项目对应的第二试剂并注入相应的反应杯中，加样完成后清洗探针，反应杯加入第二试剂后紧接着由搅拌杆执行搅拌，搅拌完成后清洗搅拌杆；
g.双试剂项目的加第二试剂操作完成后，探针在随后的工作周期中恢复加试剂或第一试剂与样本操作；
h.最后N个测试项目的加样本操作各占用一个工作周期，探针依次在每个工作周期内从样本试管中吸取最后N个测试项目对应的样本并注入相应反应杯中，加样完成后清洗探针，反应杯注入样本后紧接着由搅拌杆执行搅拌，搅拌完成后清洗搅拌杆；
i.反应盘组件中的光学测量机构在每个工作周期内对所有反应杯进行吸光度测量；
j.反应杯用完后，系统提示手工更换反应杯；
k.测试项目反应完成后，依次计算并输出测量结果。
所述N的取值范围为3至30，在一般情况下，取值为4、5或6。
上述三种方法的步骤a的系统初始化包括：对反应盘组件、样本和试剂存储盘组件、加样针组件、以及搅拌杆组件进行机械复位、光学测量机构的光源灯上电、温控锅执行温度孵育；等到光学测量机构的光源灯稳定、温控锅达到恒温37℃后系统才允许开始测试。
与现有技术相比较，本发明的分立式多通道全自动生化分析仪及其分析方法具有如下优点：
通过分析仪结构和工作流程上的优化设计，使得反应杯在加入第一试剂后经过一段试剂温升时间(在实施例中为5.5个周期)再加入样本，从而保证了反应温度接近或达到37℃；双试剂项目中，加样本与加第二试剂之间的孵育时间可由操作者依据项目要求灵活设定，保留了每个双试剂项目加样时间的差异性，从而使反应准确进行。另外，仪器采用了独立的搅拌杆设计，反应杯注入样本或第二试剂后紧接着进行搅拌混匀，另外，本发明采用廉价的联排的一次性反应杯，使用方便，同时也使吸光度测量更准确。
附图说明
图1是本发明分立式多通道全自动生化分析仪外观图
图2是本发明分立式多通道全自动生化分析仪整机主要部件的结构示意图；
图3是本发明分立式多通道全自动生化分析仪的反应杯结构示意图；
图4是本发明分立式多通道全自动生化分析仪转盘的结构示意图；
图5是本发明分立式多通道全自动生化分析仪的工作流程图；
图6是加第一试剂与样本周期的工作时序图；
图7是加第二试剂周期的工作时序图。
具体实施方式
以下结合附图及附图所示之实施例对本发明装置和方法作进一步详述。
本发明的分立式多通道全自动生化分析仪的整机结构的一个具体实施例如图1和图2所示，包括：
一个反应盘组件1，包括：转盘14及驱动转盘14旋转的第一旋转驱动机构，所述转盘14沿圆周按一定顺序布置有反应杯11，即沿转盘14圆周等间距排列了一圈共80个一次性反应杯11，反应杯11依靠自身的定位孔28与反应盘上的定位销轴29(图4)进行齿合从而实现圆周定位，并且方便反应杯的手工装卸；80个一次性反应杯分为8个反应杯单元27，每个反应杯单元27由10个反应杯组成(图3)，可由操作人员从换杯窗口26进行手工置换。
所述转盘14的下面设有能对反应杯11进行吸光度测量的光学测量机构12，所述转盘14和反应杯11皆置于一密闭温控锅内；所述光学测量机构12包括8个光学测量通道21，每个通道对应一个检测波长，反应杯从通道21中间以匀速平行穿过，从而完成对反应杯11的吸光度测量；所述温控锅是为了保证临床项目的反应温度保持或接近人体温度而设计的密闭加热容器及其相应的控制系统，温控锅内安装有加热片和轴流风扇；驱动转盘14旋转的第一旋转驱动机构包括轴承座13、步进电机22和同步齿型带23，轴承座13由步进电机22驱动，通过同步齿型带23传动，带动转盘14实现旋转定位，将指定位置的反应杯11停于加样位30或搅拌位31，配合加样探针5与搅拌杆8完成加样本、加试剂与搅拌操作。
一个样本和试剂存储盘组件2，包括样本试剂承载架15及带动样本试剂承载架15旋转的第二旋转驱动机构，所述样本试剂承载架15上内圈布置有40个试剂瓶定位孔18，外圈布置有40个样本试管定位孔17，样本试剂承载架15的下面设有制冷模块，用于对试剂瓶内的试剂进行低温储藏；；该制冷模块主要包括半导体制冷元件、散热通道、密闭隔热腔体及其相应的控制系统，其主要目的是保持存储盘的温度为4-15℃，从而延长试剂的使用寿命并减少挥发。所述第二旋转驱动机构包括：支撑所述样本试剂承载架15的第二轴承座16、步进电机25和同步齿型带24，所述第二轴承座16由步进电机25驱动，通过同步齿型带24传动，带动所述样本试剂承载架15实现旋转定位，将指定位置的试剂或样本分别停于吸试剂位32或吸样本位33，配合加样探针完成吸试剂与吸样本操作。
一个加样针组件3，包括：固定探针5的第一机械臂6、带动所述第一机械臂6运动的第一驱动模块19、注射器及其连接液路以及探针清洗池，本发明采用单针结构，一根探针5不仅用于向所述反应杯11加注试剂，而且也用于向所述反应杯11加注样本。加样针组件3配合特定的工作流程即可完成所有项目的加样操作。探针5在吸样时采用电容式液面传感器，可自动检测液面高度，在排样时具有随量跟踪功能，即根据排液量的多少自行调整针尖的高度，从而最大限度减少交叉污染。除此之外，探针5还具有防碰撞功能，当探针5受到垂直方向的阻力或撞击时会自动停止，并发出报警信号。第一机械臂6起固定探针5的作用，第一机械臂6的内部安装有加热块，用于对吸入探针5的试剂进行预温，使其接近或达到最佳反应温度。探针的第一机械臂6被安装在花键轴19的顶端，依靠第一驱动模块的两个步进电机分别对其上下运动和旋转运动进行精确控制。
一个搅拌杆组件4，包括：固定搅拌杆8的第二机械臂9、带动第二机械臂9运动的第二驱动模块、带动搅拌杆8旋转的搅拌驱动机构以及搅拌杆清洗池，搅拌杆8用于对所述反应杯11内的反应液进行搅拌使之均匀混合；所述搅拌驱动机构包括一个直流电机，所述直流电机与搅拌杆8相连，带动搅拌杆8作旋转搅拌运动，第二机械臂9安装于第二花键轴20的顶端，依靠第二驱动模块的两个步进电机分别对其上下运动和旋转运动进行精确控制。
分析仪还需要一个控制电路及其控制软件，用于控制和指挥所述反应盘组件1、样本和试剂存储盘组件2、加样针组件3和搅拌杆组件4中各部件根据生化分析的需要协同配合工作，控制电路及其控制软件为现有技术，这里不再赘述。
在仪器工作过程中，各组件的动作流程分周期进行，每个周期内进行固定的操作集合，如放置反应杯的转盘旋转、加试剂、加样本以及反应液搅拌等，而且各周期内的操作集合可变，这样的周期称为工作周期，生化分析仪的测试流程就是由一系列的工作周期所组成。
图5是本发明分立式多通道全自动生化分析仪的工作流程图。整套装置结合此流程既可以支持单试剂项目的测试，也可以支持双试剂项目的测试，项目的加样顺序为先加第一试剂，经过N个周期后加入样本，双试剂项目在加入样本后还要经过特定的孵育时间再加入第二试剂，其中孵育时间可由操作人员依据项目要求灵活设定。这里N的取值与仪器的工作周期长短、温控锅内试剂的加热速度等有关，其取值原则是试剂在反应杯中的要停留足够的加热时间使其在反应杯加入样本前接近或达到适合生化测试温度。因此，N可在3至30的范围内取值，但考虑仪器的使用特性，一般取值为4、5或6，本实施例N取值5.5，约1分39秒的试剂温升时间。
如果多个项目(包括多个单试剂项目与多个双试剂项目)参与测试，图5中的各项加样与搅拌操作将并行执行，具体步骤如下：
a.仪器开机，系统初始化，具体包括：反应盘组件1、样本和试剂存储盘组件2、加样针组件3以及搅拌杆组件4进行机械复位，光学测量机构12的光源灯上电，温控锅执行温度孵育；等到光学测量机构12的光源灯稳定、温控锅达到恒温37℃后系统才允许开始测试；
b.系统提示向转盘14中放置新反应杯，并执行杯空白测量；
c.从第1至第5个工作周期，探针5依次在每个工作周期内从试剂瓶中吸取1至5号测试项目对应的试剂(或第一试剂)并注入到1至5号反应杯中，每次加样完成后清洗探针5；
d.在第6个工作周期中，探针5从试剂瓶中吸取6号测试项目对应的试剂(或第一试剂)并注入到6号反应杯中，探针5经过清洗后再从样本试管中吸取1号测试项目对应的样本并注入1号反应杯中，加样完成后清洗探针5，1号反应杯注入样本后紧接着由搅拌杆8执行搅拌，搅拌完成后清洗搅拌杆8；
e.第6个工作周期以后，探针5依次在每个工作周期内从试剂瓶中吸取6号以后测试项目对应的试剂(或第一试剂)并注入到6号以后的反应杯中，探针5经过清洗后再从样本试管中吸取1号以后测试项目对应的样本并注入1号以后的反应杯中，加样完成后清洗探针5，反应杯注入样本后紧接着由搅拌杆8执行搅拌，搅拌完成后清洗搅拌杆8；
f.到达某双试剂项目对应的孵育时间后，探针5在该工作周期内停止加试剂(或第一试剂)与样本操作，从试剂瓶中吸取该双试剂项目对应的第二试剂并注入相应的反应杯中，加样完成后清洗探针5，反应杯加入第二试剂后紧接着由搅拌杆8执行搅拌，搅拌完成后清洗搅拌杆8；
g.双试剂项目的加第二试剂操作完成后，探针5在随后的工作周期中恢复加试剂(或第一试剂)与样本操作；
h.最后5个测试项目的加样本操作各占用一个工作周期，探针5依次在每个工作周期内从样本试管中吸取最后5个测试项目对应的样本并注入相应的反应杯中，加样完成后清洗探针5，反应杯注入样本后紧接着由搅拌杆8执行搅拌，搅拌完成后清洗搅拌杆8；
i.反应盘组件1中的光学测量机构12在每个工作周期内对所有反应杯进行吸光度测量；
j.反应杯用完后，系统提示手工更换反应杯；
k.测试项目反应完成后，依次计算并输出测量结果。
根据生化分析仪各机械组件在工作周期内动作时序的差异，将工作周期分为两种：“加第一试剂与样本周期”与“加第二试剂周期”。在加第一试剂与样本周期内，仪器的探针5与搅拌杆8先后执行加第一试剂、加样本与搅拌动作，从而完成测试项目中加第一试剂与加样本的操作。需要说明的是，在同一批测试的前5个工作周期中，探针5仅执行加第一试剂动作，从而完成前5个项目的加第一试剂操作；同一批测试中最后5个项目的加样本操作各占用一个周期，在此周期内探针5仅执行加样本操作，反应杯加入样本后紧接着由搅拌杆8执行搅拌。在加第二试剂周期内，仪器的探针5与搅拌杆8先后执行加第二试剂与搅拌动作，从而完成双试剂项目中的加第二试剂操作。
图6为各机械组件在加第一试剂与样本周期内的详细动作时序图。在本周期内，转盘14旋转三次(11a、11c、11e)、停三次(11b、11d、11f)。第一次旋转11a过程中，转盘14带动80个反应杯逆时针方向依次转过光学测量通道，完成本周期内的光电采集，并将反应杯停至加第一试剂位；第二次旋转11c位转盘14逆时针方向转过75个杯位，将反应杯停至加样本位；第三次旋转11e，转盘14逆时针方向转过10个杯位，将反应杯停至搅拌位。
在本周期开始时，探针5从清洗池中抬起12a，然后旋转至样本和试剂存储盘组件2上方吸试剂位12b，接着下降至试剂瓶中12c便开始吸试剂13a。吸样本完成后，探针5从试剂瓶中抬起升至上顶点12d，此时存储盘开始旋转并停至当前周期吸样本位14a，同时探针5旋转至转盘14上方加样位12e，然后下降至反应杯2f开始排试剂13b。排样完成后，探针5从反应杯中抬起12g，并旋转至清洗位12h，接着下降至清洗池中12i开始内外壁清洗，外壁泵、电磁阀和内壁泵相继打开维持固定的时间后关断(17b、18a、19a)。清洗结束后，探针5从清洗池中抬起12j，接着旋转至存储盘上方吸样本位12k，然后下降至样本试管中12l开始吸样本13c。吸样完成后，探针5从样本试管中抬起升至上顶点12m，此时存储盘开始旋转并停至下一周期吸试剂位14b，同时探针5旋转至转盘14上方加样位12n，然后下降至反应杯12o开始排样本13d。排样完成后，探针5从反应杯中抬起12p，并旋转至清洗位12q，接着下降至清洗池中12r开始内外壁清洗(17c、18b、19b)。
如果前一工作周期结束时搅拌杆8没有执行清洗操作，那么在本周期开始时，搅拌杆8必须从反应杯中抬起15a，并旋转到清洗位15b，接着下降至清洗池中15c执行外壁清洗，搅拌电机与外壁泵打开并维持固定的时间后关断(16a、17a)。如果前一工作周期结束时搅拌杆8已经执行清洗操作，那么上述动作将取消。搅拌杆8本周期内一直停于清洗池中15d，直到探针5下降至反应杯开始排样本(12o、13d)，此时搅拌杆8从清洗池中抬起15e，并旋转至转盘14上方搅拌位15f，等到转盘14将特定反应杯转至搅拌位后搅拌杆下降至反应杯中15g执行混匀搅拌。搅拌电机打开并维持固定时间16b。
图7为各机械组件在加第二试剂周期内的详细动作时序图。在本周期内，转盘14旋转两次(21a、21c)、停两次(21b、21d)。在第一次旋转过程中(21a)，转盘14带动80个反应杯逆时针方向依次转过光学测量通道9，完成本周期内的光电采集，并将反应杯停至加第二试剂位；第二次旋转(21c)，转盘14逆时针方向转过10个杯位，将反应杯停至搅拌位。
在本周期开始时，探针5从清洗池中抬起(22a)，然后旋转至存储盘上方吸试剂位(22b)，接着下降至试剂瓶中(22c)开始吸第二试剂(23a)。吸样完成后，探针5从试剂瓶中抬起升至上顶点(22d)，此时存储盘开始旋转并停至下一周期吸试剂位(24a)，同时探针5旋转至转盘14上方加样位(22e)，然后下降至反应杯(22f)开始排第二试剂(23b)。排样完成后，探针5从反应杯中抬起(22g)，并旋转至清洗位(22h)，接着下降至清洗池中(22i)开始内外壁清洗，清洗池中的外壁泵、电磁阀和内壁泵相继打开维持固定的时间后关断(27b、28a、29a)。
如果前一工作周期结束时搅拌杆8没有执行清洗操作，那么在本周期开始时，搅拌杆8从反应杯中抬起(25a)并旋转到清洗位(25b)，接着下降至清洗池中(25c)执行外壁清洗，搅拌电机与外壁泵打开并维持固定的时间后关断(26a、27a)。如果前一工作周期结束时搅拌杆8已经执行清洗操作，那么上述动作将取消。搅拌杆8本周期内一直停于清洗池中(25d)，直到探针5下降至反应杯开始排第二试剂(22f、23b)，此时搅拌杆8从清洗池中抬起(25e)并旋转至转盘14上方搅拌位(25f)，等到转盘14将特定反应杯转至搅拌位后搅拌杆8下降至反应杯中执行混匀搅拌(25g)。搅拌电机打开并维持固定时间后关断(26b)。搅拌结束后，搅拌杆8从反应杯中抬起(25h)并旋转至清洗位(25i)，接着下降至清洗池中(25j)执行外壁清洗，搅拌电机与外壁泵打开并维持固定时间后关断(26c、27c)。

Claims (18)

1、一种全自动生化分析仪，包括：
一个反应盘组件(1)，包括圆形转盘(14)及带动转盘(14)旋转的第一旋转驱动机构，所述转盘(14)圆周按一定顺序布置有反应杯(11)，转盘(14)的下面设有能对反应杯(11)进行吸光度测量的光学测量机构(12)，转盘与反应杯皆置于一密闭温控锅内；
一个样品和试剂存储盘组件(2)，包括样品试剂承载架(15)及带动样品试剂承载架(15)旋转的第二旋转驱动机构，所述样品试剂承载架(15)上设有排列有序的样品试管定位孔(17)和试剂瓶定位孔(18)，样品试剂承载架(15)的下面设有制冷模块，用于对试剂瓶内的试剂进行低温储藏；其特征在于还包括：
一个加样针组件(3)，包括：固定探针(5)的第一机械臂(6)、带动所述第一机械臂(6)运动的第一驱动模块、注射器及其连接液路以及探针清洗池(7)，所述探针(5)不仅用于向所述反应杯(11)加注试剂，而且也用于向所述反应杯(11)加注样品；
一个搅拌杆组件(4)，包括：固定搅拌杆(8)的第二机械臂(9)、带动第二机械臂(9)运动的第二驱动模块、搅拌杆清洗池(10)以及安置于第二机械臂内的带动搅拌杆(8)旋转的搅拌驱动机构；
控制电路，控制和指挥所述反应盘组件(1)、样品和试剂存储盘组件(2)、加样针组件(3)和搅拌杆组件(4)中各部件根据生化分析的需要协同配合工作；
所述反应杯(11)为一次性反应杯，在所述反应盘组件(1)设有人工置换所述反应杯(11)的窗口(26)。
2、根据权利要求1所述的全自动生化分析仪，其特征在于：所述反应杯(11)围绕所述转盘(14)圆周等间距排列并分成多个反应杯单元(27)，每个反应杯单元(27)包括多个连体成一段弧线的反应杯组。
3、根据权利要求1所述的全自动生化分析仪，其特征在于：所述样品和试剂存储盘组件(2)的样品试剂承载架(15)具有内外圈结构，所述样品试管定位孔(17)等间距排列在外圈，试剂瓶定位孔(18)等间距排列在内圈。
4、根据权利要求1所述的全自动生化分析仪，其特征在于：所述加样针组件(3)还包括可自动检测液面高度的电容式液面传感器和安装在所述机械臂(6)内部的加热块，用于对吸入探针的试剂进行预温，使其达到最佳反应温度，所述机械臂(6)被安装在第一花键轴(19)的顶端，依靠第一驱动模块的两个步进电机分别对其上下运动和旋转运动进行精确控制。
5、根据权利要求1所述的全自动生化分析仪，其特征在于：所述搅拌驱动机构包括一个直流电机，所述直流电机与搅拌杆(8)相连，带动搅拌杆(8)作旋转运动，用于对所述反应杯(11)内的反应液进行搅拌使之均匀混合；所述第二机械臂(9)安装在第二花键轴(20)的顶端，依靠第二驱动模块的两个步进电机分别对其上下运动和旋转运动进行精确控制。
6、根据权利要求1所述的全自动生化分析仪，其特征在于：所述光学测量机构(12)包括多个光学测量通道(21)，每个通道对应一个检测波长，所述反应杯(11)从所述光学测量通道(21)中间以匀速平行穿过，从而使所述反应杯(11)完成吸光度测量。
7、根据权利要求1所述的全自动生化分析仪，其特征在于：所述温控锅是为了保证临床项目的反应温度保持或接近人体温度而设计的密闭加热容器及其相应的温度控制系统，温控锅内安装有加热片和轴流风扇，所述反应杯(11)以及转盘(14)皆置于温控锅(13)内部。
8、根据权利要求1所述的全自动生化分析仪，其特征在于：所述制冷模块包括半导体制冷元件、散热通道、密闭隔热腔体及其相应的制冷控制系统，用于对试剂瓶内的试剂进行低温储藏，从而减少试剂挥发并延长其使用寿命。
9、根据权利要求1所述的全自动生化分析仪，其特征在于：所述第一旋转驱动机构包括：支撑转盘的第一轴承座(13)、步进电机(22)和同步齿型带(23)，所述第一轴承座(13)由步进电机(22)驱动，通过同步齿型带(23)传动，带动转盘(14)实现旋转运动及精确定位，从而将特定位置的反应杯停于加样位(30)或搅拌位(31)，配合所述探针(5)与搅拌杆(8)完成加样品、加试剂与搅拌操作。
10、根据权利要求1所述的全自动生化分析仪，其特征在于：所述第二旋转驱动机构包括：支承样品试剂承载架(15)的第二轴承座(16)、步进电机(25)和同步齿型带(24)，所述第二轴承座(16)由步进电机(25)驱动，通过同步齿型带(24)传动，带动所述样品试剂承载架(15)实现旋转运动及精确定位，从而将特定位置的试剂或样品停于吸试剂位(32)或吸样品位(33)，配合所述探针(5)完成吸试剂与吸样品操作。
11、根据权利要求2所述的全自动生化分析仪，其特征在于：围绕所述转盘(14)圆周一圈共有80个反应杯(11)，被分成8个反应杯单元(27)，每个反应杯单元(27)共有10个连体的反应杯，所述反应杯单元(11)依靠自身的定位孔(28)与转盘(14)上的定位销轴(29)进行齿合从而实现圆周定位，更换反应杯时以一个反应杯单元(27)为单位手工装卸。
12、一种利用权利要求1所述生化分析仪的单试剂项目分析方法，其特征在于该方法包括如下步骤：
a.仪器开机，系统初始化；
b.系统提示向反应盘中放置新反应杯，并执行杯空白测量；
c.探针从试剂瓶中吸取试剂并通过安装在探针机械臂内的加热块对所述试剂进行预热，然后把已预热的试剂注入反应杯中，加样完成后清洗探针；
d.反应杯中的试剂在反应盘组件的温控锅内加热1分钟以上使其温度达到或接近适合生化测试的37℃；
e.探针从样品试管中吸取样品并注入反应杯中，反应正式开始，加样完成后清洗探针；
f.搅拌杆插入反应杯进行搅拌使反应杯内的试剂和样品均匀混合，搅拌完成后清洗搅拌杆；
g.反应盘组件中的光学测量机构定期对反应杯内的反应液进行吸光度测量；
h.单试剂项目反应完成后，计算并输出测量结果。
13、根据权利要求12所述的分析方法，其特征在于：所述步骤a的系统初始化包括：对反应盘组件、样品和试剂存储盘组件、加样针组件、以及搅拌杆组件进行机械复位、光学测量机构的光源灯上电、温控锅执行温度孵育；等到光学测量机构的光源灯稳定、温控锅达到恒温37℃后系统才允许开始测试。
14、一种利用权利要求1所述生化分析仪的双试剂项目分析方法，其特征在于该方法包括如下步骤：
a.仪器开机，系统初始化；
b.系统提示向反应盘中放置新反应杯，并执行杯空白测量；
c.探针从试剂瓶中吸取第一试剂并通过安装在探针机械臂内的加热块对所述第一试剂进行预热，然后把已预热的第一试剂注入反应杯中，加样完成后清洗探针；
d.反应杯中的第一试剂在反应盘组件的温控锅内加热1分钟以上使其温度达到或接近适合生化测试的37℃；
e.探针从样品试管中吸取样品并注入反应杯中，加样完成后清洗探针；
f.搅拌杆插入反应杯进行搅拌使反应杯内的第一试剂和样品均匀混合，搅拌完成后清洗搅拌杆；
g.到达双试剂项目对应的孵育时间后，探针从试剂瓶中吸取第二试剂并通过安装在探针机械臂内的加热块对所述第二试剂进行预热，然后把已预热的第二试剂注入反应杯中，反应正式开始，加样完成后清洗探针；
h.搅拌杆插入反应杯进行搅拌使反应杯内的第一试剂、样品和第二试剂均匀混合，搅拌完成后清洗搅拌杆；
i.反应盘组件中的光学测量机构定期对反应杯内的反应液进行吸光度测量；
j.双试剂项目反应完成后，计算并输出测量结果。
15、根据权利要求14所述的分析方法，其特征在于：所述步骤a的系统初始化包括：对反应盘组件、样品和试剂存储盘组件、加样针组件、以及搅拌杆组件进行机械复位、光学测量机构的光源灯上电、温控锅执行温度孵育；等到光学测量机构的光源灯稳定、温控锅达到恒温37℃后系统才允许开始测试。
16、一种利用权力要求1所述生化分析仪的多个项目连续分析方法，其特征在于该方法包括如下步骤：
a.仪器开机，系统初始化，并对所有待测试项目进行排序；
b.系统提示向反应盘中放置新反应杯，并执行杯空白测量；
c.从第1至第N个工作周期，探针依次在每个工作周期内从试剂瓶中吸取1至N号测试项目对应的试剂或第一试剂并注入到1至N号反应杯中，每次加样完成后清洗所述探针；
d.在第N+1个工作周期中，探针从试剂瓶中吸取N+1号测试项目对应的试剂或第一试剂并注入到第N+1号反应杯中，探针经过清洗后再从样品试管中吸取1号测试项目对应的样品并注入到1号反应杯中，加样完成后清洗探针，1号反应杯注入样品后紧接着由搅拌杆执行搅拌，搅拌完成后清洗搅拌杆；
e.到第N+1个工作周期以后，探针依次在每个工作周期内从试剂瓶中吸取N+1号以后测试项目对应的试剂或第一试剂并注入到N+1号以后的反应杯中，探针经过清洗后再从样品试管中吸取1号以后测试项目对应的样品并注入1号以后反应杯中，加样完成后清洗探针，反应杯注入样品后紧接着由搅拌杆执行搅拌，搅拌完成后清洗搅拌杆；
f.到达某双试剂项目对应的孵育时间后，探针在该工作周期内停止加试剂或第一试剂与样品操作，从试剂瓶中吸取该双试剂项目对应的第二试剂并注入相应的反应杯中，加样完成后清洗探针，反应杯加入第二试剂后紧接着由搅拌杆执行搅拌，搅拌完成后清洗搅拌杆；
g.双试剂项目的加第二试剂操作完成后，探针在随后的工作周期中恢复加试剂或第一试剂与样品操作；
h.最后N个测试项目的加样品操作各占用一个工作周期，探针依次在每个工作周期内从样品试管中吸取最后N个测试项目对应的样品并注入相应反应杯中，加样完成后清洗探针，反应杯注入样品后紧接着由搅拌杆执行搅拌，搅拌完成后清洗搅拌杆；
i.反应盘组件中的光学测量机构在每个工作周期内对所有反应杯进行吸光度测量；
j.反应杯用完后，系统提示手工更换反应杯；
k.测试项目反应完成后，依次计算并输出测量结果。
17、根据权利要求16所述的分析方法，其特征在于：所述步骤a的系统初始化包括：对反应盘组件、样品和试剂存储盘组件、加样针组件、以及搅拌杆组件进行机械复位、光学测量机构的光源灯上电、温控锅执行温度孵育；等到光学测量机构的光源灯稳定、温控锅达到恒温37℃后系统才允许开始测试。
18、根据权利要求16所述的分析方法，其特征在于：所述N的取值范围为1至30；在一般情况下，取值为5、6、或7。
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Application publication date: 20070516

Assignee: Shenzhen Mindray Animal Medical Technology Co.,Ltd.

Assignor: SHENZHEN MINDRAY BIO-MEDICAL ELECTRONICS Co.,Ltd.

Contract record no.: X2022440020009

Denomination of invention: Automatic biochemical analyzer and its analysis method

Granted publication date: 20111214

License type: Common License

Record date: 20220804