專利名稱：全自動化學發光免疫分析儀的制作方法
技術領域：
本發明涉及全自動化學發光免疫類檢測系統或儀器，特別是一種全自動化學發光 免疫分析儀。廣泛用于臨床實驗室及科研單位對激素、病毒標志物、腫瘤標志物以及藥物的 監測分析等。
背景技術：
化學發光免疫分析技術(CLIA)是近十年來在世界范圍內發展非常迅速的非放射 性免疫分析技術，是繼酶聯免疫技術(EIA)、放射免疫技術(RIA)、熒光免疫技術(FIA)之后 發展起來的一種超高靈敏度的微量測定技術。該技術利用化學或生物發光系統作為抗原抗 體反應的指示系統，借以定量檢測抗原或抗體的方法。發光物質可直接作為抗原或抗體的 標記物，也可以游離的形式用于催化劑和輔助劑標記的抗體或抗原的發光反應中。化學發 光反應釋放的自由能激發中間體，使其從激發態回到基態，釋放出等能級的光子，經化學免 疫分析儀對光子的測定，精確定量被測物含量。全自動化學發光免疫分析技術集經典方法 學和先進技術于一身，具有靈敏度高、精密度和準確度高、試劑穩定性好、自動化程度高等 突出優點。
目前已有的各種免疫分析技術上沒有出其右者，現在國外發達國家在CLIA的研 究和開發方面進展很快，已有全自動的化學發光與電化學發光免疫分析等系列產品。目前， 化學發光免疫分析的全自動儀器基本為國外公司壟斷，在中國還沒有成熟的化學發光免疫 分析儀投入市場，市場上都是高價的進口產品，國內只有相應的準自動儀器。因此，研制一 種全自動化學發光免疫分析儀已成為國內的一個大趨勢。發明內容
本發明的目的在于，提供一種結構更優化，控制更簡單，測量精度更高，價格較低 廉的全自動化學發光免疫分析儀。
本發明是通過下述技術方案實現的一種全自動化學發光免疫分析儀，包括進樣 部分、反應控制部分和光學檢測部分，進樣部分包括反應杯儲倉、樣品輸送裝置、試劑盤、樣 品稀釋裝置、機械抓手、樣本針、試劑針、磁珠攪拌機構、稀釋液針和稀釋液倉；反應控制部 分由反應杯溫育盤、磁珠清洗盤組成；光學檢測部分由光學檢測盤、底物針和底物倉組成； 上述所有部件均安裝在機架上，該進樣部分和光學檢測部分分別位于反應控制部分的兩 側。
所述反應杯儲倉、試劑盤、反應杯溫育盤、磁珠清洗盤和光學檢測盤設置在同一平 面上；所述樣本針、試劑針、稀釋液針和底物針均可進行旋轉和升降運動，對樣本等液體試 劑進行定量吸取和排出，實現各液體試劑的定量轉移。
所述的光學檢測盤包括可自動開閉的密光倉、密光倉內能夠旋轉的檢測盤、以及 能夠實現光匯聚的裝置聚光鏡筒和作為光子探測裝置的光子計數器，將放有檢測樣品的反 應杯放到檢測盤上，檢測盤進行旋轉運動，在此過程中實施底物的添加，通過反應杯與磨擦塊之間的相互撞擊磨擦，實現底物與磁珠的混勻，轉到檢測位置后通過光學鏡筒匯聚收集的光信號，由光子計數器把收集的光信號轉變為電信號。所述的機械抓手有兩個一個設在反應杯儲倉、樣品稀釋裝置和反應杯溫育盤之間的機械抓手，另一個設在反應杯溫育盤、磁珠清洗盤和光學檢測盤之間的機械抓手；所述的機械抓手和均能夠水平直線運動和豎直運動，同時能夠對反應杯進行抓取動作，實現反應杯在不同裝置間的轉移。所述的磁珠清洗盤包括反應杯旋轉盤、升降針架、磁珠吸附裝置和混勻磨擦輪，升降針架通過絲杠電機帶動沿直線滑軌作豎直上下運動，在升降針架上安裝有四組清洗針組件(93a、93b、93c、93d);所述反應杯旋轉盤帶動反應杯作旋轉運動；每一所述清洗針組件包括一個用于注液的注液針和吸液的吸液針，先由吸液針吸取反應杯內的廢液，再由注液針向反應杯內注入定量清洗液；所述混勻磨擦輪由步進電機帶動，固定在彈性的電機支架上，混勻磨擦輪共有三組，分別位于清洗針組件(93a、93b、93c )后的位置，用于對加入清洗液的反應杯進行混勻；所述磁珠吸附裝置上安裝有多個磁鐵，對反應杯內的磁珠進行磁吸附，使反應杯中的磁珠與溶液分離；步進電機帶動混勻磨擦輪對反應杯的摩擦力帶動反應杯轉動并產生振蕩，保證反應杯內的溶液混合均勻；所述混勻摩擦輪材料為彈性橡膠。所述的進樣部分中的樣品稀釋裝置、稀釋液倉和稀釋液針組成一個樣品稀釋系統，需要進行樣品稀釋時，機械抓手4a從反應杯儲倉拾取一個新反應杯放到樣品稀釋裝置的稀釋架上，稀釋架可隨同步帶在直線滑軌做直線往復運動，樣本針首先吸取定量血清注入稀釋架上的反應杯中，然后稀釋液針從稀釋液倉中吸取定量稀釋液注入反應杯中，最后混勻機構對反應杯進行混勻動作，混勻完成后，樣本針吸取定量已稀釋樣品注入反應杯溫育盤中的反應杯中進行檢測，隨后稀釋架運動到棄管上端口的上方，實現反應杯的自動丟棄。所述的反應杯儲倉分為兩個獨立控制的供給模塊，以實現反應杯耗材的可持續更換。所述的磁珠攪拌機構由直流電機和攪拌桿組成，直流電機與攪拌桿相連，帶動攪拌桿作旋轉運動，用于對試劑盤內的磁珠液進行攪拌，使之均勻混合。本發明的優點與積極效果為1、結構優化，控制簡單。本發明采用獨立的光學檢測系統、磁珠清洗系統和樣品稀釋系統，優化了結構，使控制更加簡單。2、精度高。本發明采用獨立的光學檢測系統，解決現有的全自動免疫發光分析儀中，在位檢測結構造成管間串擾、背景值偏高等問題，提高系統檢測的靈敏度。3、磁珠清洗更干凈，損耗更小。本發明采用獨立的磁珠清洗裝置，使調試維修更方便，簡化了檢測流程，提高了儀器工作效率。4、具有功能強、成本低的特點，能大大促進化學發光免疫分析儀器領域的發展。
圖1是本發明的總體結構示意圖；圖2是本發明的磁珠清洗盤的結構示意3是本發明的光學檢測盤的結構示意圖
圖4是本發明的稀釋系統的結構示意圖
圖5是本發明的工作流程圖。
具體實施方式
下面結合附圖對本發明作進一步說明。
本發明的全自動化學發光免疫分析儀的整機結構的一個具體實施例如圖1所示， 包括進樣部分、反應控制部分和光學檢測部分，其中進樣部分由反應杯儲倉3 (3a和3b)、 樣品輸送裝置1、試劑盤12、樣品稀釋裝置5、機械抓手4 (4a和4b)、樣本針6、試劑針8、磁 珠攪拌機構13、稀釋液針2和稀釋液倉14等組成；反應控制部分由反應杯溫育盤7、磁珠清 洗盤9組成；光學檢測部分由光學檢測盤10、底物針11和底物倉15等組成。
參見圖2，本發明所述獨立的磁珠清洗系統即磁珠清洗盤9包括反應杯旋轉盤91、 升降針架94、磁珠吸附裝置95和混勻磨擦輪96。升降針架94通過絲杠電機99帶動沿直 線滑軌92作豎直上下運動，在半圓形的升降針架94的半圓邊上間隔依次安裝有四組清洗 針組件93(93a、93b、93c和93d)。反應杯旋轉盤91轉動安裝在底座100上面(工作時由驅 動裝置驅動其轉動)，用于帶動反應杯作旋轉運動。每一清洗針組件93的下部設有一個用 于注液的注液針931和一個吸液的吸液針932，先由吸液針吸取反應杯內的廢液，再由注液 針向反應杯內注入定量清洗液。混勻磨擦輪96由步進電機98帶動,步進電機98固定在彈 性的電機支架97上，電機支架97的下端與底座100連接。混勻磨擦輪96共有三組，分別 位于三個清洗針組件93的后面，用于對加入清洗液的反應杯進行混勻(帶動反應杯轉動)。 磁珠吸附裝置95上安裝有多個磁鐵910，對反應杯內的磁珠進行磁吸附，使反應杯中的磁 珠與溶液分離。清洗步驟如下首先對放入反應杯旋轉盤91的反應杯進行磁吸附，由最右 邊的清洗針組件93a吸取反應杯中的廢液，再注入清洗液，然后由第一個混勻磨擦輪96對 其進行振蕩混勻，混勻后反應杯隨旋轉盤91轉動再次磁吸附，再由右邊第二個清洗針組件 93b吸取反應杯中的廢液,再注入清洗液,如此反復，由最左邊的清洗針組件93d吸取反應 杯中的廢液后不再注入清洗液，完成對反應杯中的磁珠清洗。
參見圖3，本發明中的光學檢測盤10、底物針11和底物倉15組成獨立的光學檢 測系統，其中光學檢測盤10包括可自動開/閉的密光倉101、密光倉內可以旋轉的檢測盤 102、密光蓋103、上扇門104、可實現光匯聚的裝置聚光鏡筒110、光子探測裝置光子計數器 111。其中密光倉101、密光蓋103、上扇門104組成一個密光腔體，檢測盤102由步進電機 106帶動，可在上述腔體內自由轉動。上扇門104由步進電機105帶動旋轉，實現密光腔體 的開合動作。具體工作過程如下首先檢測盤102轉到添加反應杯位置，上扇門104打開， 機械抓手4b從磁珠清洗盤9上抓取反應杯放入檢測盤102上，上扇門104閉合，檢測盤102 轉動180°進行底物的添加(底物針11從底物倉15中取出底物添加到檢測盤102上的反應 杯109內),添加完畢后,檢測盤102小范圍內往復轉動,通過反應杯109與磨擦塊108 (由 橡膠材料制成)之間的撞擊磨擦實現底物與磁珠的混勻，密光盒107防止外界光進入密光倉 內，混勻完成后，轉到檢測位置，光學鏡筒110匯聚收集的光信號，由光子計數器111把收集 的光信號轉變為電信號，檢測完成后由機械抓手4b抓取丟棄反應杯。其特點是，實現動態 密光，可以滿足外部待檢測反應杯的進入和丟棄，密光環境的試劑添加和混勻，實現了在全 自動發光類檢測系統中動態密光、多功能的檢測需求。
參見圖4，本發明進樣部分中的樣品稀釋裝置5、稀釋液倉14和稀釋液針2組成獨立的樣品稀釋系統，該樣品稀釋系統包括樣品稀釋裝置5、稀釋液倉14和稀釋液針2，稀釋液倉14和稀釋液針2設置在樣品稀釋裝置5的一端。需要進行樣品稀釋時，機械抓手4a從反應杯儲倉3拾取一個新反應杯放到樣品稀釋裝置5的稀釋架503上，稀釋架503可隨同步帶505在直線滑軌502做直線往復運動。首先樣本針6吸取定量血清注入稀釋架503上的反應杯中，然后稀釋液針2從稀釋液倉14中吸取定量稀釋液注入反應杯中，最后混勻機構(結構與混勻磨擦輪96相同)504對反應杯進行混勻動作，混勻完成后，樣本針6吸取定量已稀釋樣品注入反應杯溫育盤7中的反應杯中進行檢測，隨后稀釋架503運動到棄管501上端口的上方，反應杯落入棄管501，實現反應杯的自動丟棄。所述的反應杯為一次性反應杯。分析儀還需要一個控制電路及其控制軟件，用于控制和指揮反應杯儲倉3、樣品輸送裝置1、試劑盤12、樣品稀釋裝置5、機械抓手4、樣本針6、試劑針8、磁珠攪拌機構13、稀釋液針2和稀釋液倉14、反應杯溫育盤7、磁珠清洗盤9、光學檢測盤10、底物針11和底物倉15等各部分根據化學發光免疫分析的需要協同配合工作。在上述說明中未提到的本發明的其余部件和裝置是本領域常規技術。在儀器工作過程中，各部件的動作按儀器工作流程進行，圖5是本發明全自動化學免疫發光分析儀器的工作流程圖，整套裝置結合該流程既可以支持一步法測試，也可以支持兩步法測試。整個儀器具體操作步驟如下a.儀器開機,系統初始化，具體包括反應杯儲倉3a和3b、樣品輸送裝置1、試劑盤12、樣品稀釋裝置5、機械抓手4a和4b、樣本針6、試劑針8、磁珠攪拌機構13、稀釋液針
2、反應杯溫育盤7、磁珠清洗盤9、光學檢測盤10、底物針11進行機械復位；光學檢測盤10自測背景值；背景值達標，反應杯溫育盤7達到恒溫37° C后系統才允許開始測試；b.系統提示機械手4a向反應杯溫育盤7中放置新反應杯；c.樣本針6從樣品管中吸取樣品注入反應杯溫育盤7中的反應杯中，加樣完成后清洗探針；d.反應杯溫育盤7轉動，當反應杯轉到加試劑位置后，試劑針8從試劑盤12上的試劑瓶中先后吸取試劑和磁珠注入反應杯，加樣完成后清洗探針；e.然后反應杯溫育盤7帶動反應杯轉動，反應杯內的混合物在反應盤內加熱I分鐘使其達到或接近37° C，并溫育一定時間；f.溫育完成后，反應杯溫育盤7帶動反應杯轉到出管位置，機械手4b將反應杯抓起放到磁珠清洗盤9中，對反應杯中的磁珠進行三次清洗；g.清洗完成后，機械手4b將反應杯抓起放到光學檢測盤10中，底物針11向反應杯中注入發光底物，然后混勾，檢測，檢測完成后，丟棄反應杯；h.計算并輸出測星結果。
權利要求
1.一種全自動化學發光免疫分析儀，包括進樣部分、反應控制部分和光學檢測部分，進樣部分包括反應杯儲倉、樣品輸送裝置、試劑盤、樣品稀釋裝置、機械抓手、樣本針、試劑針、磁珠攪拌機構、稀釋液針和稀釋液倉；反應控制部分由反應杯溫育盤、磁珠清洗盤組成；光學檢測部分由光學檢測盤、底物針和底物倉組成；上述所有部件均安裝在機架上，該進樣部分和光學檢測部分分別位于反應控制部分的兩側。
2.根據權利要求1所述的全自動化學發光免疫分析儀，其特征在于所述反應杯儲倉、試劑盤、反應杯溫育盤、磁珠清洗盤和光學檢測盤設置在同一平面上；所述樣本針、試劑針、稀釋液針和底物針均可進行旋轉和升降運動，對樣本等液體試劑進行定量吸取和排出，實現各液體試劑的定量轉移。
3.根據權利要求1所述的全自動化學發光免疫分析儀，其特征在于所述的光學檢測盤包括可自動開閉的密光倉、密光倉內能夠旋轉的檢測盤、以及能夠實現光匯聚的裝置聚光鏡筒和作為光子探測裝置的光子計數器，將放有檢測樣品的反應杯放到檢測盤上，檢測盤進行旋轉運動，在此過程中實施底物的添加，通過反應杯與磨擦塊之間的相互撞擊磨擦，實現底物與磁珠的混勻，轉到檢測位置后通過光學鏡筒匯聚收集的光信號，由光子計數器把收集的光信號轉變為電信號。
4.根據權利要求1所述的全自動化學發光免疫分析儀，其特征在于所述的機械抓手有兩個一個設在反應杯儲倉、樣品稀釋裝置和反應杯溫育盤之間的機械抓手，另一個設在反應杯溫育盤、磁珠清洗盤和光學檢測盤之間的機械抓手；所述的機械抓手和均能夠水平直線運動和豎直運動，同時能夠對反應杯進行抓取動作，實現反應杯在不同裝置間的轉移。
5.根據權利要求1所述的全自動化學發光免疫分析儀，其特征在于所述的磁珠清洗盤包括反應杯旋轉盤、升降針架、磁珠吸附裝置和混勻磨擦輪，升降針架通過絲杠電機帶動沿直線滑軌作豎直上下運動，在升降針架上安裝有四組清洗針組件(93a、93b、93c、93d);所述反應杯旋轉盤帶動反應杯作旋轉運動；每一所述清洗針組件包括一個用于注液的注液針和吸液的吸液針，先由吸液針吸取反應杯內的廢液，再由注液針向反應杯內注入定量清洗液；所述混勻磨擦輪由步進電機帶動，固定在彈性的電機支架上，混勻磨擦輪共有三組，分別位于清洗針組件(93a、93b、93c)后的位置，用于對加入清洗液的反應杯進行混勻；所述磁珠吸附裝置上安裝有多個磁鐵，對反應杯內的磁珠進行磁吸附，使反應杯中的磁珠與溶液分離；步進電機帶動混勻磨擦輪對反應杯的摩擦力帶動反應杯轉動并產生振蕩，保證反應杯內的溶液混合均勻；所述混勻摩擦輪材料為彈性橡膠。
6.根據權利要求1所述的全自動化學發光免疫分析儀，其特征在于所述的進樣部分中的樣品稀釋裝置、稀釋液倉和稀釋液針組成一個樣品稀釋系統，需要進行樣品稀釋時，機械抓手4a從反應杯儲倉拾取一個新反應杯放到樣品稀釋裝置的稀釋架上，稀釋架可隨同步帶在直線滑軌做直線往復運動，樣本針首先吸取定量血清注入稀釋架上的反應杯中，然后稀釋液針從稀釋液倉中吸取定量稀釋液注入反應杯中，最后混勻機構對反應杯進行混勻動作，混勻完成后，樣本針吸取定量已稀釋樣品注入反應杯溫育盤中的反應杯中進行檢測，隨后稀釋架運動到棄管上端口的上方，實現反應杯的自動丟棄。
7.根據權利要求1所述的全自動化學發光免疫分析儀，其特征在于所述的反應杯儲倉分為兩個獨立控制的供給模塊，以實現反應杯耗材的可持續更換。
8.根據權利要求1所述的全自動化學發光免疫分析儀，其特征在于所述的磁珠攪拌機構由直流電機和攪拌桿組成，直流電機與攪拌桿相連，帶動攪拌桿作旋轉運動，用于對試劑 盤內的磁珠液進行攪拌，使之均勻混合。
全文摘要
一種全自動化學發光免疫分析儀，包括進樣部分、反應控制部分和光學檢測部分，進樣部分包括反應杯儲倉、樣品輸送裝置、試劑盤、樣品稀釋裝置、機械抓手、樣本針、試劑針、磁珠攪拌機構、稀釋液針和稀釋液倉；反應控制部分由反應杯溫育盤、磁珠清洗盤組成；光學檢測部分由光學檢測盤、底物針和底物倉組成；上述所有部件均安裝在機架上，該進樣部分和光學檢測部分分別位于反應控制部分的兩側。本發明采用獨立的光學檢測系統、磁珠清洗系統和樣品稀釋系統，優化了結構，使控制更加簡單。具有功能強、靈敏度高、成本低的特點，能大大促進化學發光免疫分析儀器領域的發展。
文檔編號G01N21/76GK102998473SQ201210556838
公開日2013年3月27日 申請日期2012年12月19日 優先權日2012年12月19日
發明者不公告發明人 申請人:北京利德曼生化股份有限公司