基於微納磁粒的血液處理工作站及其控制方法
2023-10-11 13:42:04
專利名稱：基於微納磁粒的血液處理工作站及其控制方法
技術領域：
本發明屬於血液檢測處理裝置，特別涉及一種基於微納磁粒的多功能血液處理工作站及其控制方法。
背景技術：
現今越來越多的生物實驗室採用自動化工作站來進行生物流體檢測處理，這樣不僅能大大提高處理效率而且能夠保證實驗過程中步驟的一致性，儘量減少人為操作失誤帶來的影響。目前國內尚無此類型的生物流體檢測處理裝置，國外此類型的流體處理工作站多集中在QiaGen，Tecan，BrinkMan等幾家大型公司生產。但是所採用的處理技術和運動模式，控制方式等都不相同。
現有的工作站總體採用三維懸臂結構，X方向運動採用同步帶傳動，Y方向和Z方向運動都在懸臂上完成。Y軸和Z軸傳動均採用齒輪齒條形式。定位時由於同步帶的步距和齒輪齒條的齒間距存在一定的限制。另外X軸所採用的同步帶長度比較大，周長在3m左右，長時間使用後由於各個齒磨損及變形也影響使用時的定位精度。QiaGen公司的BioRobot系列工作站處理血液時使用大型的標準腔頭和試管配合所需要的血液樣品量很大。而Tecan，BrinkMan公司所生產的Freedom EVO系列工作站所採用的則是普通的處理技術並沒有使用微納磁粒這種新型生物檢測技術。同時，QiaGen等公司的工作站並沒有恆溫震蕩裝置，這樣不能實現血液與磁粒的進一步反應，從而導致進一步的檢測無法進行，且國外大中型工作站價格昂貴。
發明內容
本發明的目的在於克服上述現有技術的缺點，提供了一種採用微納磁粒處理技術，減少血液樣本需求量，增加恆溫震蕩裝置，從而可以對血液進行深入檢測的基於微納磁粒的多功能血液處理工作站及其控制方法。
為達到上述目的，本發明的血液處理工作站包括包括設置有X軸的工作面板以及與X軸成龍門結構的Y軸和Z軸，X軸、Y軸和Z軸分別通過步進電機控制，其特點是，在工作面板表面設置有試樣架、恆溫震蕩箱、超聲清洗裝置和孔板夾持裝置，反應板設置在恆溫震蕩箱內，試劑板和清洗液板分別設置在孔板夾持裝置上，在Z軸的下端設置有槍頭及加磁裝置，且在工作面板上還設置有與Z軸的槍頭相連通的移液泵。
本發明的工作面板為抗酸抗鹼的有機材料板；反應板、試劑板和清洗液板均為8行12列的標準96孔試劑板；清洗液板外側的工件面板上還設置有廢液槽；超聲清洗裝置的進出管道為單向水流管道。
本發明的控制方法為1)首先通過X軸、Y軸及Z軸的步進電機調整X軸、Y軸和X軸的位置，使Z軸的槍頭位於試樣架的正上方，然後通過移液泵控制槍頭從試樣架上吸取血樣，注入反應板的第一列；2)然後通過槍頭對試劑板上的磁粒反覆吹打2-4次抽取20-50μL的磁粒，再移至廢液槽上方，通過加磁裝置磁性分離；3)將槍頭中的磁粒加入至反應板上帶有血樣的第一列，反覆吹打2-4次，升溫至37℃，反應20-40min；4)通過槍頭將反應板第一列中的磁粒吸出，移至廢液槽上方，通過加磁裝置磁性分離後移至清洗液板的第一列，用300μL--500μL的PBST溶液清洗，反覆吹打10-20次，通過加磁裝置磁性分離；5)將槍頭移至清洗液板的第二列後重複上述第4步操作；6)將槍頭移至清洗液板的第三列後重複清洗第4步操作，並將磁粒留置清洗液板的第三列；7)將槍頭移至超聲清洗裝置中對槍頭進行超聲清洗；8)通過槍頭將HRP-Ab溶液移至反應板的第二列；9)將槍頭移至超聲清洗裝置中對槍頭進行超聲清洗；10)通過槍頭將清洗液板的第三列中的磁粒取出，通過加磁裝置進行磁性分離，移至反應板的第二列，反覆吹打，升溫至37℃，反應20-40min；11)從反應板的第二列中取出磁粒，磁性分離後移至清洗液板的第四列，清洗步驟同第4步；12)重複第10步，在清洗液板的第五列中進行清洗並磁性分離；13)重複第10步，在清洗液板的第六列中進行清洗並將磁粒留置在清洗液板的第六列中；14)將槍頭移至超聲清洗裝置中對槍頭進行超聲清洗；15)通過槍頭將試劑板中的顯色液A移至反應板的第三列；16)取清洗液板的第六列，進行磁性分離後置於反應板的第三列，混合併反覆吹打；17)將槍頭移至超聲清洗裝置中對槍頭進行超聲清洗；18)在試劑板中取顯色液B至反應板的第三列，在37℃條件下反應5min；19)將槍頭移至超聲清洗裝置中對槍頭進行超聲清洗；20)在試劑板中移取顯色液C於反應板的第三列，混合併吹打，磁性分離，反應溶液留於反應板的第三列，磁粒留置槍頭中；
21)將槍頭移至超聲清洗裝置中對槍頭進行超聲清洗並去磁粒；22)通過槍頭將反應板的第三列中的溶液移至酶標板中即可。
本發明採用新型微納磁粒處理技術，減少了血液樣本的需求量，增加了恆溫震蕩裝置，實現血液等流體檢測的自動化，從而可以對血液進行深入檢測，提高工作站運動定位精度，並簡化大量繁瑣操作步驟，更方便了實驗室操作人員的使用。
圖1是本發明的整體結構示意圖；圖2是本發明的控制流程圖。
具體實施例方式
下面結合附圖對本發明作進一步詳細說明。
參見圖1，本發明包括設置有X軸1的由抗酸抗鹼有機材料製成的工作面板11以及與X軸1成龍門結構的Y軸2和Z軸3，X軸1、Y軸2和Z軸3分別通過步進電機控制，在工作面板11表面設置有試樣架7、恆溫震蕩箱5、超聲清洗裝置10和孔板夾持裝置14，反應板6設置在恆溫震蕩箱5內，試劑板12和清洗液板13分別設置在孔板夾持裝置14上，反應板6、試劑板12和清洗液板13均為8行12列的標準96孔試劑板，在Z軸3的下端設置有槍頭8及加磁裝置9，且在工作面板11上還設置有與Z軸3的槍頭8相連通的移液泵4，清洗液板14外側的工件面板11上還設置有廢液槽15，超聲清洗裝置10的進出管道為單向水流管道。
參見圖2，下邊以HBV檢測流程為例，介紹本發明的具體工作流程準備工作試劑架7加8種被測樣品(血液試樣)於8個試管中，放置在試劑架上；
清洗液板13加PBST試劑；試劑板12加貯備試劑(包括GoldMag，HRP-Ab，顯色液A，顯色液B，顯色液C，顯色液C，共5種)每種試劑加2列，分為2組。
具體步驟如下1)首先通過X軸、Y軸及Z軸的步進電機調整X軸1、Y軸2和X軸3的位置，使Z軸3的槍頭8位於試樣架7的正上方，然後通過移液泵4控制槍頭8從試樣架7上吸取血樣，注入反應板6的第一列；2)然後通過槍頭8對試劑板12上的磁粒反覆吹打2-4次抽取20-50μL的磁粒，再移至廢液槽15上方，通過加磁裝置9磁性分離；3)將槍頭8中的磁粒加入至反應板6上帶有血樣的第一列，反覆吹打2-4次，升溫至37℃，反應20-40min；4)通過槍頭8將反應板6第一列中的磁粒吸出，移至廢液槽15上方，通過加磁裝置9磁性分離後移至清洗液板13的第一列，用300μL--500μL的PBST溶液清洗，反覆吹打10-20次，通過加磁裝置9磁性分離；5)將槍頭8移至清洗液板13的第二列後重複上述第4步操作，磁性分離；6)將槍頭8移至清洗液板的第三列後重複清洗第4步操作，將磁粒留置清洗液板的第三列；7)將槍頭8移至超聲清洗裝置10中對槍頭8進行超聲清洗；8)通過槍頭8將HRP-Ab溶液移至反應板6的第二列；9)將槍頭8移至超聲清洗裝置10中對槍頭8進行超聲清洗；10)通過槍頭8將清洗液板13的第三列中的磁粒取出，通過加磁裝置9進行磁性分離，移至反應板6的第二列，反覆吹打，升溫至37℃，反應20-40min；11)從反應板6的第二列中取出磁粒，磁性分離後移至清洗液板13的第四列，清洗步驟同第4步，磁性分離；12)重複第10步，在清洗液板13的第五列中進行清洗並磁性分離；13)重複第10步，在清洗液板13的第六列中進行清洗並將磁粒留置在清洗液板13的第六列中；14)將槍頭8移至超聲清洗裝置10中對槍頭8進行超聲清洗；15)通過槍頭8將試劑板12中的顯色液A移至反應板6的第三列；16)取清洗液板13的第六列，進行磁性分離後置於反應板6的第三列，混合併反覆吹打；17)將槍頭8移至超聲清洗裝置10中對槍頭8進行超聲清洗；18)在試劑板12中取顯色液B至反應板6的第三列，在37℃條件下反應5min；19)將槍頭8移至超聲清洗裝置10中對槍頭8進行超聲清洗；20)在試劑板12中移取顯色液C於反應板6的第三列，混合併吹打，磁性分離，反應溶液留於反應板6的第三列，磁粒留置槍頭8中；21)將槍頭8移至超聲清洗裝置10中對槍頭8進行超聲清洗並去磁粒；22)通過槍頭8將反應板6的第三列中的溶液移至酶標板中即可。
權利要求
1.基於微納磁粒的血液處理工作站，包括設置有X軸(1)的工作面板(11)以及與X軸(1)成龍門結構的Y軸(2)和Z軸(3)，X軸(1)、Y軸(2)和Z軸(3)分別通過步進電機控制，其特徵在於在工作面板(11)表面設置有試樣架(7)、恆溫震蕩箱(5)、超聲清洗裝置(10)和孔板夾持裝置(14)，反應板(6)設置在恆溫震蕩箱(5)內，試劑板(12)和清洗液板(13)分別設置在孔板夾持裝置(14)上，在Z軸(3)的下端設置有槍頭(8)及加磁裝置(9)，且在工作面板(11)上還設置有與Z軸(3)的槍頭(8)相連通的移液泵(4)。
2.根據權利要求1所述的基於微納磁粒的血液處理工作站，其特徵在於所說的工作面板(11)為抗酸抗鹼的有機材料板。
3.根據權利要求1所述的基於微納磁粒的血液處理工作站，其特徵在於所說的反應板(6)、試劑板(12)和清洗液板(13)均為8行12列的標準96孔試劑板。
4.根據權利要求1所述的基於微納磁粒的血液處理工作站，其特徵在於所說的清洗液板(14)外側的工件面板(11)上還設置有廢液槽(15)。
5.根據權利要求1所述的基於微納磁粒的血液處理工作站，其特徵在於所說的超聲清洗裝置(10)的進出管道為單向水流管道。
6.一種微納磁粒的血液處理工作站的控制方法，其特徵在於1)首先通過X軸、Y軸及Z軸的步進電機調整X軸(1)、Y軸(2)和X軸(3)的位置，使Z軸(3)的槍頭(8)位於試樣架7的正上方，然後通過移液泵(4)控制槍頭(8)從試樣架(7)上吸取血樣，注入反應板(6)的第一列；2)然後通過槍頭(8)對試劑板(12)上的磁粒反覆吹打2-4次抽取20-50μL的磁粒，再移至廢液槽(15)上方，通過加磁裝置(9)磁性分離；3)將槍頭(8)中的磁粒加入至反應板(6)上帶有血樣的第一列，反覆吹打2-4次，升溫至37℃，反應20-40min；4)通過槍頭(8)將反應板(6)第一列中的磁粒吸出，移至廢液槽(15)上方，通過加磁裝置(9)磁性分離後移至清洗液板(13)的第一列，用300μL--500μL的PBST溶液清洗，反覆吹打10-20次，通過加磁裝置(9)磁性分離；5)將槍頭(8)移至清洗液板(13)的第二列後重複上述第4步操作；6)將槍頭(8)移至清洗液板的第三列後重複清洗第4步操作，並將磁粒留置清洗液板的第三列；7)將槍頭(8)移至超聲清洗裝置(10)中對槍頭(8)進行超聲清洗；8)通過槍頭(8)將HRP-Ab溶液移至反應板(6)的第二列；9)將槍頭(8)移至超聲清洗裝置(10)中對槍頭(8)進行超聲清洗；10)通過槍頭(8)將清洗液板(13)的第三列中的磁粒取出，通過加磁裝置(9)進行磁性分離，移至反應板6的第二列，反覆吹打，升溫至37℃，反應20-40min；11)從反應板(6)的第二列中取出磁粒，磁性分離後移至清洗液板(13)的第四列，清洗步驟同第4步；12)重複第10步，在清洗液板(13)的第五列中進行清洗並磁性分離；13)重複第10步，在清洗液板(13)的第六列中進行清洗並將磁粒留置在清洗液板(13)的第六列中；14)將槍頭(8)移至超聲清洗裝置(10)中對槍頭(8)進行超聲清洗；15)通過槍頭(8)將試劑板(12)中的顯色液A移至反應板(6)的第三列；16)取清洗液板(13)的第六列，進行磁性分離後置於反應板(6)的第三列，混合併反覆吹打；17)將槍頭(8)移至超聲清洗裝置(10)中對槍頭(8)進行超聲清洗；18)在試劑板(12)中取顯色液B至反應板(6)的第三列，在37℃條件下反應5min；19)將槍頭(8)移至超聲清洗裝置(10)中對槍頭(8)進行超聲清洗；20)在試劑板(12)中移取顯色液C於反應板(6)的第三列，混合併吹打，磁性分離，反應溶液留於反應板(6)的第三列，磁粒留置槍頭(8)中；21)將槍頭(8)移至超聲清洗裝置(10)中對槍頭(8)進行超聲清洗並去磁粒；22)通過槍頭(8)將反應板(6)的第三列中的溶液移至酶標板中即可。
全文摘要
基於微納磁粒的血液處理工作站及其控制方法，本發明通過龍門結構的X、Y、Z軸的移動帶動設置在Z軸上的槍頭吸取血液及相應的檢測液，實現了自動化處理，採用新型微納磁粒處理技術，減少了血液樣本的需求量，增加了恆溫震蕩裝置，實現血液等流體檢測的自動化，從而可以對血液進行深入檢測，提高工作站運動定位精度，並簡化大量繁瑣操作步驟，更方便了實驗室操作人員的使用。
文檔編號G01N1/28GK1912627SQ200610105038
公開日2007年2月14日 申請日期2006年8月23日 優先權日2006年8月23日
發明者陳超, 王朝暉, 崔亞麗, 張群明, 惠萌, 魯奇蹟, 章鑫 申請人:陝西西大北美基因股份有限公司, 西安交通大學