一種大容量高速準自動化學發光免疫分析儀的製作方法

2023-04-24 20:08:01

一種大容量高速準自動化學發光免疫分析儀的製作方法
【專利摘要】本發明公開了一種大容量高速準自動化學發光免疫分析儀，包括箱體單元、移板單元、取送板單元、放板單元、振動單元、清洗單元、孵育單元、底物加注單元、檢測單元以及系統運算控制部分。本儀器可自動按程序設定完成振動混勻、孵育、洗板、底物加注、測讀發光值的操作，可以一次處理大量樣本，有數多個溫育位，與配套加樣機組合即可成為一套完整的全自動板式化學發光免疫分析儀器且具備極高的工作效率。
【專利說明】一種大容量高速準自動化學發光免疫分析儀

【技術領域】
[0001] 本發明涉及醫療器械分析儀【技術領域】的一種免疫分析儀器，具體地涉及一種準自 動化學發光免疫分析儀。

【背景技術】
[0002] 化學發光免疫分析包含兩個部分，即化學發光分析系統與免疫反應系統，是將標 記物質標記在抗原或抗體上用化學發光物質檢測的免疫測定技術。化學發光免疫技術與傳 統的放射免疫技術比較，具有環保、安全、檢測靈敏度高、檢測範圍寬、檢測準確等優點得到 了人們的普遍認可，已成為目前臨床免疫診斷的主要手段。
[0003] 申請號為200920160359. X的半自動管式化學發光免疫分析儀，主要包括轉盤系 統、加樣系統、化學發光檢測系統、控制系統、軟體系統組成。其結構簡單、靈活性強，但需要 手工添加反應管，影響了檢測速度。目前已有的全自動化學發光分析儀多為磁微粒系統，反 應杯加樣、孵育、洗板、磁分離、加試劑、讀數。每個反應杯需等待前一個處理完才能進行下 一步，無法批量處理，導致單位時間處理速度慢，且儀器成本高，維修成本增加。


【發明內容】

[0004] 本發明主要目的是結合半自動與全自動產品的技術優點。設計具有樣本容量大， 檢測效率高，結構相對簡單，故障率低，易維護，成本較低，靈敏度高，操作簡便等優點的產 品技術。同時可實現與自動加樣機的配套組成高速全自動化學發光免疫分析儀。
[0005] 為實現上述發明目的，此發明的化學發光免疫分析儀包括箱體單元、移板單元、取 送板單元、放板單元、振動單元、清洗單元、孵育單元、底物加注單元、檢測單元以及系統運 算控制部分。所述的箱體主要由框架和殼體組成，劃分為主腔體和控制腔並設有內部空氣 循環的風道及加熱風機部件以保持箱體內的溫度平衡穩定均勻，與外界隔離的同時殼體內 部設有隔熱層起到保溫的效果；所述的移板單元是為實現微孔板按程序在各工作單元之間 進行轉移工作，由支撐導軌與光軸組成移板託盤的運動軌道，通過步進電機帶動同步帶傳 動完成縱橫向二維運動並由檢測光耦校正定位；所述的取送板單元為固定於移板託盤內的 推拉機構和電磁吸盤裝置組成。通過電磁吸盤將端部帶有金屬板的微孔板吸牢後由推拉機 構帶動完成在箱體內各工作位置的取板和放板工作；所述的放板單元是在儀器外部接收樣 本並將其轉移到儀器內部工作位置的部件。可人工操作放置樣本，同時也可與加樣機配套 工作實現全自動板式化學發光免疫分析儀的功能；所述的振動單元可實現對樣本的振動混 勻，由固定於託盤上帶有偏心輪的電機旋轉所產生的偏心力矩使彈簧鋼絲支撐的託盤產生 較高頻率的複合振動，同時在託盤一側安裝有電磁鐵以夾緊樣本使其隨託盤一起運動。為 了控制託盤位置偏移量由護罩對其偏移起限制作用；所述的清洗單元是由洗針頭、加液洗 滌針、排液洗滌針、導軌、步進電機、光耦共同完成工作，步進電機經主動輪、從動輪、同步帶 驅動實現上下運動，微量泵控制真空泵和加液閥的閉合，同時使用光耦組件校準定位保證 其工作時的準確位置，來完成洗板工作；所述的孵育單元是一種大容量獨立腔體孵育結構。 由立板、底板、頂板、蓋板組成外部整體並有隔熱層保溫，中間設有數層隔板形成一組獨立 空間的孵育室，此設計為30個腔室可同時對30個微孔板進行孵育操作並可按需要調整容 量。腔體側壁設有傳感器檢測溫度並由控制系統控制溫度。電加熱片加熱後通過金屬腔壁 傳導使各腔室內溫度均勻穩定，由傳感器檢測並獲得準確的孵育溫度。同時為防止孵育的 邊緣效應採用定位柱及擋塊限制微孔板位置在腔室居中。所述的底物加注單元是由導軌、 步進電機、底物加樣針、陶瓷柱塞微量加樣泵組成，底物加樣針將化學發光底物通過管路加 注到微孔板內，並由柱塞微量加樣泵控制底物加樣量；所述的光學檢測及系統控制單元由 光電倍增管、信號放大處理板、計數板、光學探頭、通信模塊等組成。把光纖探頭測出樣本發 出的光，光纖將光傳輸到光電倍增管的探測面上，經倍增管放大後轉換成電信號傳輸給信 號放大處理板並傳送給通訊模塊，通過數據接口和計算機相連，操作者通過計算機實現對 整個儀器的設定和控制。
[0006] 與現有技術相比，本發明具有以下技術優點： 本發明結構簡潔運行可靠，功能完善，工作效率高，處理容量大。不僅具有半自動儀器 結構簡單、可靠性高的技術特點，同時具備全自動儀器處理量大、效率高的優勢。可自動按 程序設定完成振動混勻、孵育、洗板、底物加注、測讀發光值的操作，與配套加樣機組合即可 成為一套完整的全自動化學發光免疫分析儀器且具備極高的工作效率。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0007] 圖1是本發明所述的大容量高速準自動化學發光免疫分析儀的主體結構示意圖； 圖2是本發明所述的大容量高速準自動化學發光免疫分析儀的箱體單元、放板單元結 構示意圖； 圖3是本發明所述的大容量高速準自動化學發光免疫分析儀的移板單元結構示意圖； 圖4是本發明所述的大容量高速準自動化學發光免疫分析儀的取送板單元結構示意 圖； 圖5是本發明所述的大容量高速準自動化學發光免疫分析儀的振動單元的結構示意 圖； 圖6是本發明所述的大容量高速準自動化學發光免疫分析儀的孵育單元的結構示意 圖； 圖7是本發明所述的大容量高速準自動化學發光免疫分析儀的清洗單元的結構示意 圖； 圖8是本發明所述的大容量高速準自動化學方光免疫分析儀的底物加注單元的結構 示意圖； 圖9是本發明所述的大容量高速準自動化學發光免疫分析儀的檢測單元的結構示意 圖。
[0008] 其中101為箱體單元、102為移板單元、103為取送板單元、104為放板單元、105為 振動單元、106為清洗單元、107為孵育單元、108為底物加注單元、109為檢測單元、201為 殼體、202為推拉門、203為放板託盤、204為絲杆步進電機、205為直線軸承箱、206為光軸、 207為檢測光耦、208為風機組件、209電加熱器及溫度檢測、210為循環控制部件、211為同 步帶、212為步進電機、301為步進電機、302為支撐導軌、303為移板託盤、304為光軸、305 為同步帶、306為浮動輪組、307為配重塊、308為橫向光軸、309為直線軸承箱、310為橫向步 進電機、311為同步帶、312為軸承箱、313為移板架、314為取送板單元、401為檢測光耦、 402為步進電機、403為同步帶、404為導軌、405為導軌滑塊、406為帶輪、407為吸盤裝置、 408為電磁吸盤、409為微孔板、410為檢測光耦、411為移板託盤、412為託盤支架、501為振 動底板、502護罩、503為振動彈簧、504為託盤、505為振動電機、506為偏心輪、507為電磁 鐵、601為定位柱、602為立板、603為電加熱片、604為頂板、605為擋塊、606為隔板、607為 溫度傳感器、608為隔熱層、609為蓋板、610為底板、701為光軸、702為洗針頭、703為洗頭 掛板、704為檢測光耦、705為直線導軌、706為帶輪、707為同步帶、708為步進電機、709為 加液洗滌針、710為排液洗滌針、711為同步帶、712為帶輪、713為步進電機、801為包被板、 802為底物頭、803為底物加注管、804為直線導軌、805為帶輪、806同步帶、807滑塊、808帶 輪、809步進電機、810為檢測光耦、811底物支架、901為同步帶、902為直線導軌、903為光 耦片、904為測頭架、905為光電倍增管、906為光纖、907為電磁鐵、908為帶輪、909為測量 室、910為檢測光耦、911為絲杆步進電機、912為驅動門板、913為光學測頭、914為壓板、915 為測量託盤、916為光軸、917為軸承箱、918為撥片、919為皮帶輪、920為固定皮帶塊、921 為光耦片、922為同步帶、923為步進電機、924為步進電機。

【具體實施方式】
[0009] 以下結合附圖對本發明所述一種大容量高速準自動化學發光免疫分析儀做詳細 的描述。
[0010] 如圖1所示，本發明所述的大容量高速準自動化學發光免疫分析儀主要包括箱體 單元101、移板單元102、取送板單元103、放板單元104、振動單元105、清洗單元106、孵育 單元107、底物加注單元108、檢測單元109及控制系統組成。各單元均安裝於箱體單元101 內。
[0011] 如圖2所示，儀器初始狀態工作時需保持設定的內部溫度，由電加熱器及溫度檢 測209為熱源，經風機208使內部空氣沿內部風道方向循環流動保持空間均衡適宜的工作 溫度，由循環控制裝置210控制儀器空氣流動的內外循環切換。當有樣本需要檢測時程序 指令絲杆步進電機204啟動經絲杆螺母傳動將推拉門202升起，同時指令步進電機212工 作經同步帶211傳動使軸夾固定的光軸206在軸承箱205上做直線滑動將放板託盤203向 外移動到設定位置，手工或由聯機的前加樣儀器將加樣後的微孔板放入託盤203後，託盤 203將微孔板帶入儀器內設定位置並關閉推拉門。各初始化位置均由檢測光耦校準定位。
[0012] 如圖3所示，微孔板在內部各工位之間的轉移由移板單元102、取送板單元103完 成。步進電機310驅動經同步帶311傳動帶動移板架313及軸承箱312沿支撐導軌302移 動使移板託盤到橫向指定位置。同時縱向移動由步進電機301經同步帶305傳動驅動移板 架313沿軸承箱309與光軸304的直線滑動配合做縱向調整。與同步帶305固定連接的具 有配重塊307,可平衡步進電機301的驅動力矩。橫向及縱向的初始化位置均由檢測光耦校 正定位。移板單元102頂部的限位是由光軸308與浮動輪組件306配合完成的。當移板託 盤303移到指定工序位置時，由取送板單元103將微孔板取出或放入操作位置。
[0013] 如圖4所示，取送板動作由步進電機402驅動同步帶403帶動吸盤裝置407沿滑 塊405與直線導軌404的配合實現進退動作。當吸盤裝置407接近微孔板時通電電磁吸 盤408與端面粘有鋼板的微孔板409吸合，通過進退動作完成微孔板的取放，均由檢測光耦 401、410校正定位。樣本進入儀器後通過上述移板單元102、取送板單元103將樣本移送至 振動單元105的振動託盤504內。
[0014] 如圖5所示，系統指控制振動電機505啟動後由偏心塊506產生的偏心力使振動 託盤504隨其在振動彈簧503上做循環往復運動，電磁鐵507與振動電機505同時工作將 微孔板夾緊在振動託盤504內隨其同步運動實現混勻操作。同時護罩502對託盤504起到 限位作用。
[0015] 如圖6所示，孵育單元107為一多層獨立艙室結構，為樣本保證了適宜的溫度空 間。由電加熱片603為熱源經金屬傳導使溫度均勻穩定，周圍的保溫層608進一步降低了 和外界的熱量傳遞。定位柱601和擋塊605的設置使微孔板處於艙室中部，有效降低了孵 育時引起的邊緣效應。
[0016] 如圖7所示，由清洗單元106對微孔板進行洗滌操作。步進電機713、708分別經 帶輪706、712及同步帶707、711傳動使洗頭掛板703沿光軸701及直線導軌705運動到達 指定位置。分別由加液洗滌針709、排液洗滌針710依次對微孔板進行注液、排液洗滌操作。 為提高洗滌操作的效率，儀器設有2組清洗單元。
[0017] 所述的底物加注單元108如圖8所示。底物頭802為底物加注部件，其縱向運動 與清洗單元一致。橫向運動由步進電機809通過帶輪808、805與同步帶806的傳動來驅動 固定於滑塊807上的底物頭802沿滑塊807與直線導軌804的配合方向運動。其校正定位 由檢測光f禹810完成。
[0018] 所述的檢測單元109如圖9所示。絲杆步進電機911驅動絲杆螺母打開驅動門板 912後微孔板由取送板單元103送入測量單元109內的測量託盤915上，驅動門912反向動 作關閉。測量託盤915由步進電機923經同步帶922、皮帶輪919、固定皮帶塊920驅動沿 光軸916與軸承箱917的配合滑動。同時測頭架904由步進電機924經同步帶901、帶輪 908驅動沿直線導軌902滑動。各位置均由檢測光耦校正定位。測頭架904上電磁鐵907 的通、斷電帶動測頭撥片918的上下移動，測頭撥片還設有光學測頭913。光學測頭913後 端設有光纖906,光纖906另一端連接倍增管905,倍增管後連接檢測裝置，經軟體運算處理 實驗數據結果。
【權利要求】
1. 一種大容量高速準自動化學發光免疫分析儀，包括箱體單元（101)、移板單元 (102)、取送板單元（103)、放板單元（104)、振動單元（105)、清洗單元（106)、孵育單元 (107)、底物加注單元（108)、檢測單元（109);其特徵在於：構成儀器的上述各單元布置在 箱體單元內，分別完成對血樣的化學發光免疫分析所需的各個步驟並給出結果，同時硬體 和軟體都預留有配套接口，可與加樣機配合組成一套完整的全自動化學發光免疫分析儀。
2. 根據權利要求1所述的準自動化學發光免疫分析儀，其特徵在於：所述箱體單元內 設有加熱及恆溫控制模塊，保證工作空間內溫度適宜；箱體單元包括：風機組件、放板門和 殼體（201);風機組件主要由風機（208)，電加熱器及溫度檢測（209)、循環控制部件（210) 組成；放板門由推拉門（202)、絲杆步進驅動電機（204)、定位檢測機構組成；殼體（201)由 各面板、框架等組成，並設有風道以利於腔體內空氣循環流動，使各部位溫度均勻；權利要 求1所述其餘各單元均布置在箱體內。
3. 根據權利要求1所述的準自動化學發光免疫分析儀，其特徵在於：所述放板單元 (104)包括驅動、移動、檢測控制三部分；驅動部分包括固定於底板上的裝有主動帶輪的步 進電機（212)、從動輪及同步帶（211);移動部分包括與兩根平行光軸（206)連接固定的託 盤及軸夾（203)，光軸在固定於底板並與同步帶平行的兩組直線軸承箱（205)內滑動；檢測 控制主要通過在適當位置安裝檢測光耦（207)實現放置盤的準確定位；託盤用於放置微孔 板，軟體控制其與箱體放板門配合實現自動移出和收回動作。
4. 根據權利要求1所述的準自動化學發光免疫分析儀，其特徵在於：所述移板單元分 別通過縱向步進電機（301)、橫向步進電機（310)驅動同步帶（305、311)使與皮帶塊連接固 定的移板託盤（303)和移板架（313)在二維空間內實現分別沿光軸和支撐導軌做縱橫向運 動，由檢測光耦校正定位以使移板託盤獲得精確的空間位置；縱向結構由兩根兩端分別固 定於上下固定板的平行光軸（304)組成，上下固定板分別裝有步進電機（301)和從動輪，通 過同步帶（305)連接並驅動移板託盤（303)上下運動，直線軸承箱（309)與光軸配合限制 移板託盤旋轉和傾斜自由度，同步帶另一側與安裝於直線導軌上的配重塊（307)固定以平 衡上下驅動力矩，使機構運行平穩；橫向結構由安裝於下固定板的軸承箱（312)與固定於 箱體底板的支撐導軌（302)配合，以及上固定板的浮動輪組（306)與固定於箱體內壁的橫 向光軸（308)配合組成，移板託盤上設有取送板單元（314)。
5. 根據權利要求1所述的準自動化學發光免疫分析儀，其特徵在於：所述取送板單元 為固定於移板託盤支架（412)上的推拉機構和電磁吸盤裝置組成；推拉機構由步進電機 (402)、主從帶輪（406)和同步帶（403)驅動固定於導軌滑塊（405)上的吸盤裝置（407)沿 導軌（404)做前後運動；電磁吸盤裝置由具備浮動調節的電磁吸盤（408)來吸緊或放開貼 有條形鋼板的微孔板（409)，各機構運動位置及微孔板位置確認均有檢測光耦（401、410) 反饋信息。
6. 根據權利要求1所述的準自動化學發光免疫分析儀，其特徵在於：所述振動單元由 固定于振動底板（501)上的一組振動彈簧（503)連接裝有偏心輪（506)，振動電機（505) 的託盤（504)組成，同時設有具有限位功能的護罩（502)以控制託盤偏移量，託盤上設有電 磁鐵（507)與振動電機同時夾緊固定微孔板並使其與託盤一起振動。
7. 根據權利要求1所述的準自動化學發光免疫分析儀，其特徵在於：所述孵育單元為 一種大容量獨立腔體微孔板孵育結構；由兩側立板（602)固定於底板（610)和頂板（604) 上，後部有蓋板（609)，中間設有數層隔板（606)形成一組獨立空間的孵育室；兩側立板為 雙層結構，中間襯有電加熱片（603)，腔體側壁設有數個溫度傳感器（607)，並在外圍設有 隔熱層（608);電加熱片加熱後通過金屬腔體傳導使各腔室內溫度均勻穩定，由傳感器檢 測並獲得準確的孵育溫度，同時為防止孵育的邊緣效應設有定位柱（601)及擋塊（605)控 制微孔板位置居中。
8. 根據權利要求1所述的準自動化學發光免疫分析儀，其特徵在於：所述清洗單元包 括：加液洗滌針（709)、排液洗滌針（710)、洗滌針移動裝置及洗滌針清洗槽；所述洗滌針 移動裝置包括縱向移動裝置和上下移動裝置；縱向移動裝置由步進電機（713)、主動帶輪 (712)、從動帶輪及同步帶（711)驅動通過直線軸承與兩根平行光軸（701)配合做縱向運 動的支架實現；上下移動裝置為固定於支架上的步進電機（708)、主從帶輪（706)及同步帶 (707)驅動通過滑塊在直線導軌（705)上下移動的洗頭掛板（703)組成；洗針頭（702)安 裝於洗頭掛板上，洗針頭上插裝與微孔板行數相同的加液洗滌針及排液洗滌針並與管路相 連；橫縱向移動均在適當位置安裝檢測光耦（704)以校正移動裝置的準確位置，配合液路 系統控制閥動作使洗針頭完成對微孔板的清洗操作。
9. 根據權利要求1所述的準自動化學發光免疫分析儀，其特徵在於：所述底物加注單 元使用與清洗單元相同的縱向移動裝置，並通過底物支架（811)上的步進電機（809)、主從 帶輪（808、805)及同步帶（806)驅動固定於滑塊（807)上的底物頭（802)在橫向直線導軌 (804)上運動，支架一端設有檢測光耦（810)以實現底物頭的移動定位；底物加注管（803) 一端插裝在底物頭上、另一端與定量泵連接，通過底物頭的縱橫移動來完成底物加注功能。
10. 根據權利要求1所述的準自動化學發光免疫分析儀，其特徵在於：所述檢測單元包 括測量室、託盤移動裝置、測頭移動裝置、光學檢測裝置；測量室（909)為帶自動開關門的 避光箱體防止漏光，絲杆步進電機（911)驅動門板（912)在壓板（914)卡槽內滑動，配合取 送板單元將微孔板移入測量託盤（915)，其動作由檢測光耦（910)校正定位；託盤移動裝置 中託盤底部的軸承箱（917)與兩端固定在測量室內壁上的平行光軸（916)配合做橫向運 動，由步進電機（923)、主從帶輪（919)及同步帶（922)通過固定皮帶塊（920)驅動，並設 有檢測光耦片（921)校正橫向位置；測頭移動裝置由驅動架上的步進電機（924)、主從帶輪 (908)、同步帶（901)通過皮帶塊驅動固定於滑塊上的測頭架（904)沿直線導軌（902)做縱 向運動，並設有檢測光耦片（903)校正準確位置；光學測頭（913)固定於測頭架上，後端連 接光纖（906)，光纖另一端連接光電倍增管（905);測頭架上的電磁鐵（907)通過撥片（918) 帶動測頭完成對微孔板的測讀動作，發光強度經光纖傳導並放大轉換後由應用程式處理獲 得檢測結果。
【文檔編號】G01N35/00GK104142407SQ201310169790
【公開日】2014年11月12日 申請日期:2013年5月10日 優先權日:2013年5月10日
【發明者】趙作永, 武力 申請人:石家莊康普生科技有限公司