CN203838163U - 一种蛋白印迹分析仪 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种蛋白印迹分析仪，包括：壳体；摇床，其包括设置在所述摇床一侧边缘的第一转轴，所述摇床通过所述第一转轴枢接在所述壳体上；一个或多于一个反应槽，其设置在所述摇床上；加液装置；吸液装置；一个或多于一个蠕动泵，其与所述加液装置相连；废液泵，其与所述吸液装置相连，其中，所述废液泵由直流电机驱动；以及运动控制组件，其用于将所述加液和/或所述吸液装置移动到指定反应槽的位置。

Description

一种蛋白印迹分析仪

技术领域

本实用新型涉及生物检测技术领域，特别地涉及一种用于生物检测的蛋白印迹分析仪。

背景技术

医学临床实验室和生物实验室经常需要对批量样品进行检测。蛋白印迹分析仪就是一种常用的利用特异性抗体鉴定抗原的装置。蛋白印迹分析仪利用抗体与附着于膜条上的靶蛋白所发生的特异性免疫反应进行检测。在进行检测时，需要向样品内加入不同的试剂或液体，并且通过一定时间的持续振荡使得抗体与靶蛋白充分结合。但是，现有技术中的蛋白印迹分析仪都存在着体积庞大，难于便携的缺点。因此，本领域中需要一种结构更为合理也更利于携带的仪器。

实用新型内容

针对以上技术问题，本申请提出了一种蛋白印迹分析仪，包括：壳体；摇床，其包括设置在所述摇床一侧边缘的第一转轴，所述摇床通过所述第一转轴枢接在所述壳体上；一个或多于一个反应槽，其设置在所述摇床上；加液装置；吸液装置；一个或多于一个蠕动泵，其与所述加液装置相连；废液泵，其与所述吸液装置相连，其中，所述废液泵由直流电机驱动；以及运动控制组件，其用于将所述加液和/或所述吸液装置移动到指定反应槽的位置。

如上所述的蛋白印迹分析仪，其中与所述一个或多于一个蠕动泵通过液路管与位于所述壳体外的试剂瓶相连。

如上所述的蛋白印迹分析仪，进一步包括电源组件，其位于所述壳体的前部，所述反应装置的下方。

如上所述的蛋白印迹分析仪，进一步包括而电路组件，其安装于所述壳体的后盖上。

如上所述的蛋白印迹分析仪，其中所述壳体的底面包括：出管口和液路管扣板；所述液路管从所述出管孔伸出，由管压板固定，再经过所述液路管扣板与所述一个号或多于一个蠕动泵连接。

如上所述的蛋白印迹分析仪，所述运动控制组件包括水平导轨，所述加液装置和所述吸液装置设置在所述水平导轨上，并且可以沿着水平导轨滑动。

如上所述的蛋白印迹分析仪，所述运动控制组件包括与所述水平导轨平行地设置一对皮带导向轮和步进电机，皮带连续绕过所述两个皮带导向轮、所述两个皮带张紧轮、和所述步进电机。

如上所述的蛋白印迹分析仪，进一步包括废液头,所述废液桶通过废液管与所述废液泵相连，所述废液头用于从所述反应槽中吸取废液。

如上所述的蛋白印迹分析仪，所述废液头为弯管形状。

如上所述的蛋白印迹分析仪，进一步包括所述废液头与所述反应槽中的膜条的接触面积小于废液头面积的1/2，且大于废液头面积的1/10。

附图说明

下面，将结合附图对本实用新型的优选实施方式进行进一步详细的说明，其中：

图1是是根据本实用新型的一个实施例的一种分析设备的正面示意图；

图2是根据本实用新型的一个实施例的分析设备移除摇床和反应槽后的结构示意图；

图3是根据本实用新型的一个实施例的分析设备的底面示意图；

图4是根据本实用新型的一个实施例的系统逻辑示意图；

图5是根据本实用新型的一个实施例的液体输运示意图；

图6A是根据本实用新型的一个实施例的摇床和反应槽托盘的示意图；

图6B是沿图6A中B-B线的截面的示意图；以及

图7是根据本实用新型的一个实施例所示的废液头的结构示意图；

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

本文提出的“试剂”包括：所有可能加入到反应槽中的液体，包括但不限于稀释液、清洗液、水、封闭液、染色液、包含活性物质的溶剂、二抗、底物等。

本文中提出的“废液”包括：所有有待于从反应槽中移除的液体，包括但不限于：反应后液体、清洗后液体、染色后液体、样本稀释液、底物混合液等。

图1是根据本实用新型的一个实施例的一种分析设备的示意图。如图1所示，分析设备100包括壳体101和位于壳体101内的反应装置102和加液和吸液装置103。加液和吸液装置103包括加液装置和吸液装置。当然，加液和吸液装置103也可以包括彼此相互独立的加液装置和吸液装置。

如图1所示，反应装置102包括摇床104以及位于摇床104上的多个反应槽105。摇床104经控制而上下摆动从而使得反应槽105中的试剂与膜条充分接触和反应。分析设备100还包括多个蠕动泵106，其与加液和吸液装置103相连，实现添加试剂的功能。进一步地，分析设备100包括清洗池107。

如图1所示，分析设备100并不包括用于容纳试剂瓶的空间。试剂瓶移111可以放置在仪器外部，靠近蠕动泵106的正前方,并置于试剂瓶托盘110内。这种布局方式可以保证管路布置方式不变，也不影响仪器正常工作及性能；然而，却可以大大降低了仪器的高度，节省了空间及材料成本。

图2是根据本实用新型的一个实施例的分析设备移除摇床和反应槽后的结构示意图。结合图1和图2可以更为清楚地看出本实施例中分析设备的结构。分析设备包括：运动控制组件、废液处理组件210、电源组件220和电路组件230。加液和吸液装置通过一个或多个蠕动泵105与一个或多个试剂瓶111连通。试剂瓶111中的试剂通过蠕动泵105和加液和吸液装置加入到反应装置102中与其中膜条进行反应。反应结束后，加液和吸液装置从反应装置102吸取废液。运动控制组件控制加液和吸液装置的位置，以准确地将试剂加入到反应装置102中的指定位置或者从反应装置102中吸取废液。废液处理组件210进一步驱动废液排出。电源组件220获得电力并将电力提供给分析设备的其他部件。电路组件230控制整个分析设备100，其驱动加液和吸液装置106、运动控制组件和废液处理组件210完成相应的功能。

如图2所示，为了有效利用内部空间，缩小仪器尺寸，将电源组件220放置于壳体101前部，反应装置102的下方。而电路组件230安装于壳体101的后盖108上。这种布置方式除了本身更为充分地利用了壳体101内的空间，而且更有利于优化内部线路布局。在仪器内部空间十分狭小有限的情况下，能够实现电器及线路的最佳布局。

图3是根据本实用新型的一个实施例的分析设备的底面示意图。如图3所示，壳体101在底面包括：出管口301和液路管扣板303。液路管从出管孔301出来，由管压板302固定，经液路管扣板303与蠕动泵105连接。这种布管方式充分利用了仪器底部的空间，在不增加仪器高度的情况下，实现了电液隔离，提高了仪器的安全及可靠性。

图4是根据本实用新型的一个实施例的系统逻辑示意图。如图4所示，分析设备包括信号控制单元401(例如MCU)。信号控制单元401通过驱动芯片402连接到反应装置的驱动器4021(例如混匀步进电机)，并且通过与之配合的位置探测器4022(如光电开关)获得驱动器4021的位置反馈。根据驱动器4021的位置反馈，可以计算出反应装置的当前位置。根据本实用新型的一个实施例，位置探测器(如光电开关)直接探测反应装置的当前位置，并将这一位置信息反馈到信号处理单元401。

信号控制单元401通过驱动芯片403连接到运动控制组件的驱动器4031(例如水平运动步进电机)。进一步地，信号控制单元401连接到一个零点位置探测器(例如光电开关)，其用来提供位置零点。即:该光电开关产生信号时加液和吸液装置的位置即为零点位置。加液和吸液装置的其他位置以其至零点位置的距离表示。零点位置探测器使得每次加液和吸液装置归位或起始运动时，都可以回到或者从固定的零点位置开始。这样可以大大提高对加液和吸液装置位置控制的精确性。

进一步地，信号控制单元401通过与之配合的位置探测器4032(如光电开关)获得驱动器4031的位置反馈。根据驱动器4031的位置反馈，可以计算出与其相连的加液和吸液装置的位置。

根据本实用新型的一个实施例，信号控制单元401通过与运动装置的驱动器4031(例如水平运动步进电机)配合的编码器4033获得驱动器4031的位置反馈。以步进电机为例，信号控制单元根据需要移动的位置计算出来步进电机需要的脉冲数，然后控制步进电机运行计算得出的脉冲数。加液和吸液装置停止后，编码器4033向信号控制单元401反馈此时加液和吸液装置的实际位置。如果存在误差，例如半步、一步或者几步的误差，则指示步进电机运行以对加液和吸液装置的位置进行微调。或者，在下次控制加液和吸液装置移动时，减去加液和吸液装置已经移动的距离。这样，误差不会被积累，加液和吸液装置的位置控制也就更为精准。

根据本实用新型的一个实施例，同时利用光电开关4032和编码器4033控制加液和吸液装置的位置，利用编码器消除步进电机停止后距离的误差，每次都将加液和吸液装置准确地停止在预定的位置，实现精确的位置控制。由于加液和吸液装置的位置如果不够精确，会造成加液或者吸液出现偏差，影响设备的正常使用。因此，本实用新型在此方面的提高会极大地增加分析设备的可用性。根据本实用新型的一个实施例，利用零点位置探测器、位置探测器和编码器三者实现加液和吸液装置的位置的精确控制。根据本实用新型的另一个实施例，利用零点位置探测器和编码器二者实现加液和吸液装置的位置的精确控制。

信号控制单元401通过驱动芯片404连接到废液处理装置的驱动器4041(例如废液处理步进电机)，并且通过与之配合的位置探测器4042(如光电开关)获得驱动器4041的位置反馈。废液处理装置的驱动器4041用于控制加液和吸液装置中的吸液装置伸入到反应装置中。根据驱动器4041的位置反馈，可以计算出吸液装置的伸入到反应装置的位置。

信号控制单元401通过驱动芯片405连接到废液处理装置的另一个驱动器(例如，废液直流电机)，控制该驱动器持续地通过从反应装置中吸取废液。

信号控制单元401通过驱动芯片406连接到驱动蠕动泵的蠕动直流电机，控制该直流电机持续地通过将试剂从试剂瓶中通过加液和吸液装置中的加液装置加入到反应装置中。

信号控制单元401连接到按键控制板407上，从按键输入中获得操作者的输入数据和指令。信号控制单元401还连接到显示器上(未示出)。

根据本实用新型的一个实施例，电路组件包括信号控制单元401。电路组件包括也可以进一步包括一个或多个驱动芯片。

图5是根据本实用新型的一个实施例的液体输运示意图。如图5所示，分析设备示意性地包括了6个蠕动泵1041-1046。蠕动泵1041-1046分别连接到不同的试剂瓶5011-5016。蠕动泵与试剂瓶之间的对应关系可以一对多，也可以多对一或者多对多。蠕动泵1041-1046的另一端分别连接到加液装置的一个加液头513(可选)。由此，蠕动泵1041-1046可以将试剂瓶5011-5016中的试剂加入到反应装置的反应槽512中，与其中的膜条511发生反应。吸液装置包括一个吸液头514。吸液头514通过吸液管连接到废液处理装置的废液泵515，并在其驱动下吸取反应槽512中反应后的废液，将其转移到与废液泵515相连的废液收集装置516中。

参考图1和图2，反应装置包括摇床和设置在摇床之上的多个反应槽(例如温育槽)。在摇床的边缘设置有转轴。该转轴安装到壳体上，从而使得摇床可以以其边缘的转轴摆动。如图2所示，在摇床的下方一侧上安装有一个偏心轮208。偏心轮208可以通过设置在其上的减震板与摇床接触。当偏心轮208在步进电机207的驱动下转动时，推动摇床围绕转其边缘的转轴上下摆动。根据本实用新型的一个实施例，偏心轮可以是非对称形状，或者偏心轮为对称形状但是步进电机的转轴并不通过对称形状的中心。因此，偏心轮转动以后，减震板与偏心轮接触位置的高度会由于角度的不同而不同。

本实施例反应装置的摆动方式具有很多的优点。首先，将摆动转轴设置在摇床的一侧边缘而在另一侧推动摇床上下摆动的设计是一种非常巧妙的设计。摇床一侧保持静止而另一侧上下移动的运动方式非常有利于对摇床的摆动进行精确的控制而整个装置的结构却并不复杂。更为重要的是，虽然步进电机的转动可以由与之配合的光电开关精确地控制，但是如前所述，仍有可能存在着一定程度的误差。在摇床摆动停止后，摇床应停留在一个固定的位置，以方便吸液装置从摇床上的反应槽中吸取废液。吸液装置的吸液嘴伸到反应槽的最低位置以保证全部废液都可以被吸取。在本实施例中，摇床停止摆动后，摇床被定位在摆动的最高位置以方便加液和吸液。因此，摇床远离转轴端的位置高于转轴所在端的位置。因为摇床靠近转轴的一侧位置保持不变，即使存在一定的角度变化，反应槽的最低位置都不会变化。因此，这要将吸液装置的吸液嘴定位到这个最佳吸液位置就可以实现最佳的吸液效果，无需考虑步进电机的误差了。这样可以极大地简化对于摇床摆动和吸液装置运动的控制要求，加快吸液过程的速度，缩短整个分析的处理时间。

其次，偏心轮的摆动控制方式不但简单和易于控制，而且可以方便地实现复杂的摆动模式。根据所需的摆动模式，可以设计偏心轮的形状以及步进电机的转速，使得偏心轮与减震板的接触点上下运动的振幅和频率符合摆动模式的要求。而且，对于不同的摆动模式只需要更换偏心轮而不必改变分析装置的其他部分即可实现。

图6A是根据本实用新型的一个实施例的摇床和反应槽托盘的示意图。如图6A所示，反应槽托盘600设置在摇床601中。反应槽托盘600包括多个平行排列的反应槽602，例如50个。在摇床上各个反应槽的对应位置处可以进行标记，如序号1-50。每个反应槽602都是独立的。每个反应槽中设置有膜条以用于完成生物分析。

在图6B是沿图6A中B-B线的截面的示意图。图6B示出了单个反应槽的形状。反应槽602的形状大致呈梯形，上口长且下口短，左右两侧具有向内倾斜的斜面。如图6B所示，靠近转轴一侧的斜面604与反应槽底面的夹角具有独特的设计。一般而言，膜条603包括两个部分，标识部分6031和反应部分6032。在加液时，为了保证所有的反应槽同时开始反应，加液时有必要使得试剂仅接触到膜条603的标识部分6031而不要接触到反应部分6032。这样，在摇床601开始摆动后，所有的反应槽602中的试剂可以在同一时间开始接触膜条603的反应部分6032，从而保证了所有反应槽602中的反应同时开始。这一夹角应该比较大以容纳更多的试剂。另一方面，为了保证在摆动过程中，试剂尽量不溢出，这一角度也不宜过大。根据本实用新型的一个实施例，这一夹角的大小为110°-145°。

根据本实用新型的一个实施例，加液和吸液装置包括加液装置和吸液装置。加液装置和吸液装置的功能是独立的，但是它们可以共用一套运动控制组件以实现指定位置移动，因此可以合并成加液和吸液装置。当然，彼此独立的加液和吸液装置也同样可以组成加液和吸液装置而包含在本实用新型请求保护的范围中。而加液和吸液装置的位置可以是加液装置的位置和/或吸液装置的位置。

试剂从试剂瓶111中被蠕动泵105抽取，然后经由加液装置的加液管加入到反应槽中。根据本实用新型的一个实施例，蠕动泵被直流电机驱动而非步进电机驱动。而加液量由直流电机的运转时间来控制。直流电机的成本更低而且控制也更为简单。对本分析设备而言，加液量也需要精确控制。在现有技术中往往采用步进电机来控制蠕动泵以准确地控制加液量。然而，本申请的实用新型人发现，实现加液量的精确控制不在于对蠕动泵转动的高精度控制。用直流电机通过通电时间的控制同样可以实现加液量的精确控制。根据本实用新型的一个实施例，蠕动泵可以反转。当每次加液完成后，在加液头都可能会残留半滴试剂。如果不对其进行处理，这半滴试剂可能会在加液装置的移动中落入其他反应槽中，或者被加入到下一个反应槽中而不会被记入加液量中。这既不利于加液量的精确控制也容易带来交叉污染。根据本实用新型的一个实施例，每次加液完成后，蠕动泵反转回吸残留的试剂。根据本实用新型的一个实施例，蠕动泵可以反转以回收加液管中的试剂，将多余的试剂回收回试剂瓶中，避免浪费也同时避免了加液管的二次污染。

吸液装置包括吸液头和固持所述吸液头的吸液臂。吸液臂步进电机相连，并且可以由步进电机控制绕某一转轴旋转或上下移动，由此带动其所固持的吸液头上下移动。在吸液时，吸液头在步进电机的控制下向下移动到反应槽中吸取废液。在其他时候，吸液头抬起。

图2中示出了根据本实用新型的一个实施例的运动控制组件的结构。图中未示出加液管和废液管，以更方便地观察运动控制组件。运动控制组件主要是控制水平运动以水平移动加液装置和/或吸液装置。如图所示，运动控制组件包括水平导轨201。加液装置和吸液装置安装在外罩202中并且都设置在水平导轨201上，并且可以沿着水平导轨201滑动。

与水平导轨201平行地设置一对皮带导向轮(图中仅示出了一个皮带导向轮203，另一个皮带导向轮设置在水平导轨的另一端)。步进电机204和一对皮带张紧轮205和206设置在所述对座体的外侧。皮带(未示出)连续绕过皮带导向轮203、皮带张紧轮205、步进电机204、皮带张紧轮206、和另一个皮带导向轮。加液装置和吸液装置的外罩202与皮带固定，由此步进电机204带动皮带转动的同时也带动加液装置和吸液装置水平移动。本实施例的装置水平导轨与步进电机的控制方式结构简单，易于控制，有利于提高产品的使用时间。当然，本领域技术人员应当理解，其他的水平运动控制方式也可以应用于本实用新型的分析设备中而实现加液装置和吸液装置的位置控制。并且，步进电机204安装位置在中间，增加两个同步带导向轮和两个皮带张紧轮，实现同步带的传动和导向，如此布局缩短了传动组件的整体尺寸，组件更加紧凑，使得仪器整机长度大大缩短,节省了空间。

根据本实用新型的一个实施例，当开始吸取废液时，废液头向下伸入到清洗池或者反应槽的底部，在废液泵的驱动下从清洗池或者反应槽中吸取废液。废液经过废液管和废液泵后，收集到废液桶中，或者从废液流出口排出。在吸取废液时，步进电机控制摇床摆动到最高点，而反应槽的最低点为吸废液位。根据本实用新型的一个实施例，采用连续吸废液方式，而不是针对每个反应槽单独启动和停止吸取废液。换言之，在吸液装置从一个反应槽移动到另一个反应槽的过程中，废液泵并不停止，而是保持持续运转。这种做法一方面可以避免造成负压不足，使得每个反应槽都有足够的负压，从而保证单个反应槽液体残留量＜20ul；另一方面，防止吸液头挂液而污染其他的反应槽。

由于蠕动泵所能提供的压力不足而废液有往往具有腐蚀性，现有技术中采用间接的方式吸取废液。一般的做法是首先将一个中间容器，如废液桶抽成真空，然后再由废液桶去吸取废液。然而这种方式存在很多缺点。第一，过程过于复杂，速度慢；第二，废液桶的密闭会成为问题，降低设备的使用时间；第三，如果废液量超过废液桶的容量，很容易造成溢出而污染或损坏整个设备，形成安全隐患。根据本实用新型的一个实施例，废液泵采用由直流电机驱动的耐腐蚀的液泵。

图7是根据本实用新型的一个实施例所示的废液头的结构示意图。如图所示，废液头700具有弯曲的针状结构。废液头700为弯管形状，减小其旋转上翘时的高度，节省了空间；并且使得管路不会暴露于仪器外部，保护了管路。

根据本实用新型的另一个实施例，废液头700的末端701可以具有开叉针结构。这种结构的好处是可以减小废液残留量，并且防止膜条被废液头叼走。，进一步地，这种开叉针尾结构的面积小，粘液体少，表面光洁度处理比较简单。根据本实用新型的一个实施例，废液头与膜条的接触面积小于废液头面积的1/2，且大于废液头面积的1/10。根据本实用新型的另一个实施例，废液头700的末端701具有斜角结构。

上述实施例仅供说明本实用新型之用，而并非是对本实用新型的限制，有关技术领域的普通技术人员，在不脱离本实用新型范围的情况下，还可以做出各种变化和变型，因此，所有等同的技术方案也应属于本实用新型公开的范畴。

Claims (10)

1.一种蛋白印迹分析仪，包括：

壳体；

摇床，其包括设置在所述摇床一侧边缘的第一转轴，所述摇床通过所述第一转轴枢接在所述壳体上；

一个或多于一个反应槽，其设置在所述摇床上；

加液装置；吸液装置；

一个或多于一个蠕动泵，其与所述加液装置相连；

废液泵，其与所述吸液装置相连，其中，所述废液泵由直流电机驱动；以及

运动控制组件，其用于将所述加液和/或所述吸液装置移动到指定反应槽的位置。

2.如权利要求1所述的蛋白印迹分析仪，其中与所述一个或多于一个蠕动泵通过液路管与位于所述壳体外的试剂瓶相连。

3.如权利要求1所述的蛋白印迹分析仪，进一步包括电源组件，其位于所述壳体的前部，所述反应装置的下方。

4.如权利要求1所述的蛋白印迹分析仪，进一步包括而电路组件，其安装于所述壳体的后盖上。

5.如权利要求2所述的蛋白印迹分析仪，其中所述壳体的底面包括：出管口和液路管扣板；所述液路管从所述出管孔伸出，由管压板固定，再经过所述液路管扣板与所述一个号或多于一个蠕动泵连接。

6.如权利要求1所述的蛋白印迹分析仪，所述运动控制组件包括水平导轨，所述加液装置和所述吸液装置设置在所述水平导轨上，并且可以沿着水平导轨滑动。

7.如权利要求6所述的蛋白印迹分析仪，所述运动控制组件包括与所述水平导轨平行地设置一对皮带导向轮和步进电机，皮带连续绕过所述两个皮带导向轮、所述两个皮带张紧轮、和所述步进电机。

8.如权利要求1所述的蛋白印迹分析仪，进一步包括废液头,所述废液桶通过废液管与所述废液泵相连，所述废液头用于从所述反应槽中吸取废液。

9.如权利要求8所述的蛋白印迹分析仪，所述废液头为弯管形状。

10.如权利要求8所述的蛋白印迹分析仪，进一步包括所述废液头与所述反应槽中的膜条的接触面积小于废液头面积的1/2，且大于废液头面积的1/10。