专利名称：一种反应盘的制作方法
技术领域：
本实用新型属于生物分析仪器零部件技术领域，尤其是涉及可应用与生物芯片分
析仪器的反应盘。
背景技术：
生物芯片是指在几平方厘米大小的的硅片、玻璃、凝胶或尼龙膜等固相支持介质 上，通过机器人自动打印或光引导化学合成技术，制作的高密度生物分子(如寡核苷酸、基 因片段、cDNA片段或多肽、蛋白质)微阵列，然后与标记的样品分子进行杂交，通过检测杂 交信号的强度及分布对靶分子的序列和数量进行准确、快速、大信息量的识别、筛选与分析 的一项技术。目前广泛应用于生物医学和生命科学研究中。生物芯片技术的发展，将为基 础研究的成果更好地服务于人类健康提供平台，快捷、价廉的多种蛋白质检测和分析应用 于肿瘤及其它疾病诊断得以实现。 目前生物芯片技术对操作人员要求较高，需要专门的技术人员去建立并操作。由 于生物芯片是在微小的载体中放置高密度的生物分子微阵列，作为微量分析，采用手工操 作，使用时检测条件的不一致对结果影响很大。在操作过程中，还需要严格防止外界对生物 芯片的污染以及不同生物芯片之间的交叉污染。研发高精度性、高可靠性以及高效性的全 自动的生物芯片分析仪使广大临床检验人员或实验分析人员摆脱传统的检测方式，将是生 物芯片技术未来发展，走向临床的一个重要的发展方向。 全球(包括中国在内)的生物芯片企业以及相关行业正面临着前所未有的机遇与 挑战，几乎所有国际知名的生物芯片公司都在尽可能地扩大自有的产品线，以迎合更多客 户提出的不同需求。在过去10年间，美国政府和产业界共投入将近20亿美元用于生物芯 片的研究开发与产业化。世界上几乎所有的跨国制药公司都投入巨资，利用生物芯片开展 新药的超高通量筛选和药理遗传学、药理基因组学等研究。许多著名的IT、电气企业，例如 摩托罗拉、IBM、日立等也参加到生物芯片设备的研发行列。 而作为生物芯片检测分析的重要设备，针对组合型肿瘤标志物检测的全自动生物 芯片分析仪尚存在多项有待突破的技术难点。在对生物芯片进行分析检测过程中，芯片往 往会出现翻转或者朝向不一致的情况，且对一次性多样本检测也存在很大的局限。因此，其 专门应用与生物芯片分析检测的反应盘对于整个检测过程尤为关键。
实用新型内容本实用新型的目的在于提供一种可有效防止生物芯片出现翻转或者朝向不一致 的反应盘，解决现有技术存在的缺陷。 为实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案 —种反应盘，包括中轴连接孔，若干用于支撑反应杯的托架，所述的中轴连接孔与 托架为一体成型，所述的反应盘与中轴可拆卸紧固连接，并通过中轴连接到驱动电机。 优选的方案是还包括用于反应杯加热的反应杯加热装置和托架压板，所述的反应杯加热装置设置于略低于反应杯中部以下位置，所述的托架压板与托架可拆卸紧固连 接。 更为优选的方案是还包括减速装置，所述的减速装置设置于驱动电机与加热装 置之间，该减速装置与驱动电机电连接。
更为优选的方案是所述的减速装置为谐波减速机总成。 更为优选的方案是所述的托架设置有45 90个反应杯固定位，均匀等距离分 布。 更为优选的方案是还包括芯片位置检测传感器，所述的传感器探头设置于一反
应杯固定位中部或者接近于底部位置，该芯片位置检测传感器固定于加热装置之下。
更为优选的方案是所述的托架和/或反应杯设置有机械防反插装置。
更为优选的方案是所述的中轴连接孔到托架的中间部位为下凹曲面。
更为优选的方案是所述的反应盘与中轴通过螺纹可拆卸紧固连接。
更为优选的方案是所述的反应盘为圆形。 作为检测工作介质的生物芯片是长方形玻璃基片固相载体，芯片表面分为不同的 离散测试区域(discrete test regions, DTR)。使用毫微分布技术，使样品以精确的预定 义坐标沉淀在生物芯片表面，每个DTR区域覆盖不同的抗体。 产品利用抗原与其相应抗体特异性结合的免疫学原理，在固相基质上结合多种肿 瘤标志物的单克隆抗体，捕捉被检者血清中的对应肿瘤标志物，并通过特定的化学反应产 生光信号，根据光信号强度对肿瘤标志物进行定量检测。生物芯片一次可同时检测癌胚抗 原(cEA)、甲胎蛋白(AFP)等16 20种不同的肿瘤标志物。 肿瘤标志物检测采用夹心法(sandwich assay)，加入定量的稀释液(其作用是使 待检测样品能均匀扩散于芯片表面)，然后加入待检测血清样品，温育10min 2h，使样品 中的待检物与芯片表面DTR中的特异性抗体结合，洗涤3 5次后，加入定量的酶标检测抗 体试剂(共轭试剂，使用辣根过氧化物酶(HRP)标记)，温育10min 2h，使酶标检测抗体 和已与DTR特异性抗体结合的待检物结合，形成抗体一抗原一抗体复合物，洗涤若干次，加 入定量的信号试剂，产生荧光信号。使用CCD照相机拍摄，计算机对采集的光学信号进行处 理，最后换算成实际数值，打印出检测结果。从而实现生物标记物的特异性和多参数同时测 定。 本实用新型与现有技术相比，具有如下优点和有益效果 本实用新型所述的反应盘，对托架和/或反应杯设置有机械防反插装置，可以有 效的防止反应杯和/生物芯片出现错插或者朝向不一致的情况，提高了整个生物芯片分析 仪的工作效率，并很好的保持了多芯片的反应条件的同一性。在反应杯的中下部位置设置 有加热装置，该加热装置通过恒温控制模块控制，可以保证反应杯的反应温度均衡，同时， 本实用新型对中轴连接孔到托架的中间部位设置有若干镂空，在保证满足整个反应盘反应 强度的要求下，节约了整个反应盘的材料，使得反应盘的成本得到较好的控制，且设置有 45 90个反应杯托架，经一次血清检测，即可定量检测出近20种肿瘤标志物的浓度，检测 CV< 10%，并且指标之间无干扰，特异性好。
图1为本实用新型所述的反应盘结构示意图。
图2为本实用新型所述的生物芯片分析仪结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例，对本实用新型做进一步详细说明 如图1和图2所示，一种生物芯片分析仪，包括控制主机，与控制主机电连接的显 示器，承载基板；所述的控制主机包括主板和设置于主板的CPU，所述的承载基板设置有血 清反应盘1、反应液反应盘2、发光液反应盘3、第一多自由度机械手(Rl机械臂)51、第二多 自由度机械手(R2机械臂)52和CCD图像采集装置及暗室4，血清反应盘1、反应液反应盘 2、发光液反应盘3、 Rl机械臂51、 R2机械臂52和CCD图像采集装置及暗室4 (所述的CCD 图像采集装置及暗室4设置与暗室及CCD调整机构17内)通过各自的控制模块与CPU电 连接。同时，本实施例还包括设置于血清反应盘1与反应液反应盘2之间的芯片自动清洗 装置171，以及反应液反应盘2与发光液反应盘之间的芯片自动清洗装置1172 ;用于反应液 反应装置和发光液反应装置添加试剂的试剂自动加注装置和反应杯自动清洗装置，所述的 芯片自动清洗装置、试剂自动加注装置和自动清洗装置通过控制模块与CPU电连接。 血清反应盘1、反应液反应盘2、发光液反应盘3的控制模块为运动控制卡I， Rl 机械臂和R2机械臂的控制模块为运动控制卡II，所述的芯片自动清洗装置、试剂自动加注 装置和自动清洗装置的控制模块为数据采集卡，所述的图像处理装置控制模块为图像采集 卡；还包括用于控制反应液温度的温度控制模块，所述的温度控制模块与CPU电连接。 本实施的血清反应盘1和反应液反应盘2均可采用本实用新型所述的反应盘，包
括中轴连接孔，若干用于支撑反应杯的圆形托架io，所述的中轴连接孔与托架为一体成型， 所述的反应盘托架10与中轴通过螺纹可拆卸紧固连接，并通过中轴连接到驱动电机ll，通 过驱动电机驱动反应盘托架旋转。托架设置有45 90个反应杯固定位15，均匀等距离分 布，本实施例优选为60个。还包括芯片位置检测传感器16，传感器探头设置于一反应杯固 定位中部或者接近于底部位置，该芯片位置检测传感器固定于加热环13之下。还包括用于 反应杯加热的反应杯加热环13和托架压板14，所述的反应杯加热环13设置于略低于反应 杯中部以下位置，所述的托架压板14与托架可拆卸紧固连接。还包括谐波减速机总成12， 设置于驱动电机11与加热装环13之间，与驱动电机电连接，通过反应仪的控制模块控制， 用于控制反应托架的旋转速度。托架和/或反应杯设置有机械防反插装置。中轴连接孔到 托架的中间部位为下凹曲面。反应盘与中轴可拆卸紧固连接部位到托架部位的中间部位设
置有若干镂空。发光液反应盘设有io个托架，托架上放置反应杯，玻片基质的生物芯片放
置在反应杯内，各种反应液和发光液自动加注到反应杯中，抗原-抗体反应在芯片表面完 成，两台机械手完成芯片在各反应盘和发光盘之间的相关位置进行清洗、吹干和处理，产生 化学发光反应，利用电荷耦合器件(CCD)照相机测量光强度，并使用成像技术测定生物芯 片表面反应位置光的输出量。各工作区域之间生物芯片的移动取放、反应杯废弃处理通过 Rl机械臂和R2机械臂自动完成。 血清反应盘、反应液反应盘和发光液反应盘主要用于承载反应杯，并在正确的时 间将反应杯运动到芯片放入，反应液加注，反应杯清洗等各个工作位置，对反应杯进行对应的操作。在反应杯放置区域有加热环，对反应杯进行加热。反应盘直接联接在机架的承重 主板上，处于一个相对封闭的环境，使温度相对稳定，保证所有的反应过程中芯片及反应液 的温度都在规定的温度区域内。反应盘的分度动作通过交流伺服电机驱动高精度高减速比 谐波减速器实现，以保证反应杯位置的准确性。 Rl机械臂和R2机械臂用于芯片的传送和废弃物的丢弃，并在芯片清洗过程夹持 着芯片进行清洗，R1机械臂、R2机械臂结构类型为二自由度机械手。Rl机械臂直接联接在 机架的承重主板上，位于血清反应盘和反应液反应盘之间；R1机械臂直接联接在机架的承 重主板上，位于发光液反应盘和反应液反应盘之间主关节为旋转轴，从关节为升降轴，两个 关节均采用步进电机驱动同步带及同步轮的方式实现预定动作。机械臂的末端为一个气动 夹爪，用于实现夹取和松放两个动作。 芯片清洗装置用于反应过程结束后，对生物芯片上的残留反应物质进行清洗，以 免影响下一步反应过程的反应效果。芯片清洗装置直接联接在机架的承重主板上，位于血 清反应盘和发光液反应盘附近。每组清洗针各有上下两排针管，清洗剂通过膜片泵的加注 从下排针管冲出，压縮空气通过上排针管对清洗后的生物芯片进行吹气，以清除芯片表面 的清洗液。 反应液加注单元和发光液加注单元用于反应液和发光液的精密加注。反应液加注 单元和发光液加注单元直接联接在机架的承重主板上位于血清反应盘或发光液反应盘附 近，其结构类型为单自由度机械手，驱动装置为气缸；单元末端装有一个加注针头，加注时 加注针头伸入反应杯中，由一个精密计量膜片泵实现反应试剂的微量精密加注，加注量精 度要求±5%。 反应杯清洗装置主要用于反应过程结束后，对反应杯中的残留反应物质进行清 洗，以免影响下一次反应过程的反应效果。反应杯清洗单元直接联接在机架的承重主板上， 位于反应液反应盘和发光液反应盘附近，其结构类型为单自由度机械手，驱动装置为气缸； 单元末端装有一个清洗针头，加注时加注针头伸入反应杯中，每个清洗针头上有两个针管， 一个针管用于清洗剂的加注，由一个精密计量膜片泵实现清洗剂的微量精密加注；另一个 用于废液的吸取，由一个膜片泵在管道内产生真空，实现吸取废液功能。 本实施例还设置有操作台、反应杯废弃区和芯片废弃区，反应杯废弃区和芯片废 弃区用于反应过程结束后对一次性废弃物的收集。反应杯废弃区和芯片废弃区包括固定于 承重主板上的管道和放置于焊接机架内部的废料盒，机械手臂从反应盘上夹取了一次性废 弃物后，移动到废弃区上方，松开夹爪， 一次性废弃物通过管道，掉入废料盒中。 由于反应液与发光液需要在4-『C条件下保存，，本实施例专门在操作台上设置有 小型冰箱8，用于保存反应液和发光液。同时，通过智能温度控制模块可以达到士o.5t:的 温度控制精度。所有的反应过程都要求在30-37t:条件下进行，温度控制精度±0. 5°C。发 光液反应过程中，进行两次连续拍摄，曝光时间分别为10s、30s。通过对生物芯片上的荧光 进行拍摄，分析荧光的发光区域的面积及亮度。 本实施例分为血清反应盘、反应液反应盘和发光液反应盘，血清反应盘和反应液 反应盘分别设有60个托架、发光液反应盘设有10个托架，托架和反应杯设置有机械防反插 装置可以有效的防止反应杯的错插和生物芯片的朝向不一致。中轴连接孔到托架的中间部 位为下凹曲面，托架上放置反应杯，玻片基质的生物芯片放置在反应杯内，各种反应液和发光液自动加注到反应杯中，抗原-抗体反应在芯片表面完成，两台机械手完成芯片在各反 应盘和发光盘之间的相关位置进行清洗、烘干和处理，产生化学发光反应，利用电荷耦合器 件(CCD)照相机测量光强度，并使用成像技术测定生物芯片表面反应位置光的输出量。 以上内容是结合具体的优选实施方式对本实用新型所作的进一步详细说明，不能 认定本实用新型的具体实施只局限于这些说明。对于本实用新型所属技术领域的普通技术 人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视 为属于实用新型的保护范围。
权利要求一种反应盘，其特征是包括中轴连接孔，若干用于支撑反应杯的托架，所述的中轴连接孔与托架为一体成型，所述的反应盘与中轴可拆卸紧固连接，并通过中轴连接到驱动电机。
2. 如权利要求1所述的反应盘，其特征是还包括用于反应杯加热的反应杯加热装置 和托架压板，所述的反应杯加热装置设置于略低于反应杯中部以下位置，所述的托架压板 与托架可拆卸紧固连接。
3. 如权利要求2所述的反应盘，其特征是还包括减速装置，所述的减速装置设置于驱 动电机与加热装置之间，该减速装置与驱动电机电连接。
4. 如权利要求3所述的反应盘，其特征是所述的减速装置为谐波减速机总成。
5. 如权利要求1 4任一项所述的反应盘，其特征是所述的托架设置有45 90个反应杯固定位，均匀等距离分布。
6. 如权利要求5所述的反应盘，其特征是还包括芯片位置检测传感器，所述的传感器探头设置于一反应杯固定位中部或者接近于底部位置，该芯片位置检测传感器固定于加热 装置之下。
7. 如权利要求6所述的反应盘，其特征是所述的托架和/或反应杯设置有机械防反插装置。
8. 如权利要求7所述的反应盘，其特征是所述的中轴连接孔到托架的中间部位为下凹曲面。
9. 如权利要求8所述的反应盘，其特征是所述的反应盘与中轴通过螺纹可拆卸紧固连接。
10. 如权利要求9所述的反应盘，其特征是所述的反应盘为圆形。
专利摘要本实用新型公开了一种反应盘，属于生物分析仪器零部件技术领域，包括中轴连接孔，若干用于支撑反应杯的托架，所述的中轴连接孔与托架为一体成型，所述的反应盘与中轴可拆卸紧固连接，并通过中轴连接到驱动电机。本实用新型所述的反应盘，对托架和/或反应杯设置有机械防反插装置，可以有效的防止反应杯和/生物芯片出现错插或者朝向不一致的情况，提高了整个生物芯片分析仪的工作效率，并很好的保持了多芯片的反应条件的同一性。在反应杯的中下部位置设置有加热装置，该加热装置通过恒温控制模块控制，可以保证反应杯的反应温度均衡。
文档编号B01L7/00GK201524578SQ200920205930
公开日2010年7月14日 申请日期2009年10月19日 优先权日2009年10月19日
发明者吴堂明, 张飞, 施启尧, 罗兴桂, 蒋仕龙, 衷云, 赖长川, 黄平, 龙腾宇 申请人:深港产学研基地;江苏三联生物工程有限公司