专利名称：自动蛋白印迹分析仪的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种蛋白印迹实验装置，特别是涉及一种自动蛋白印迹(Western Blot)分析仪。
背景技术：
蛋白免疫印迹法是一种借助特异性抗体鉴定抗原的有效方法，该方法是在凝胶电 泳和固相免疫测定技术基础上发展起来的一种新的免疫生化技术。蛋白免疫印迹法是把电 泳分离的蛋白质组分从凝胶转移至一种固相支持体，通过抗体与附着于固相支持物的靶蛋 白所呈现的抗原表位发生特异性免疫反应进行检测，整个过程包括蛋白质电泳分离，电转 移，免疫学检测和信号检测四部分。目前，现有的蛋白印迹实验中免疫检测部分包括如下过 程封闭，第一抗体结合，清洗，第二抗体结合，清洗。在该部分实验流程中需要处理的试剂 为封闭液，第一抗体稀释液，清洗缓冲液，第二抗体稀释液，清洗缓冲液。目前采用的是手工 操作的方法来更换不同的试剂，频繁的换液操作增加了实验者的工作强度并且浪费时间。同时，蛋白印迹检测传统方法是采用手工将各个操作步骤连续成完整检测，缺点 是繁琐而复杂，人与具潜在性感染血物品的接触多，人为操作差异和环境变化而造成的试 验结果差异，工作强度高。
发明内容
本发明要解决的技术问题是为了克服现有技术的缺陷，提供一种自动蛋白印迹分 析仪，该分析仪能自动地完成配液、吸液、孵育、冲洗和加底物液等一系列操作，批量处理各 个蛋白印迹检测分析，可以减少操作者工作强度和节省时间。本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题的一种自动蛋白印迹分析仪， 其特征在于，其包括孵育摇床、加液臂部件、移位电机、吸液臂部件、吸液电机、带报警负压 吸液泵和复数个加液数字泵，孵育摇床具有复数个孵育槽，加液臂部件和吸液臂部件安装 于一滑动机械装置上并分别对孵育摇床中的孵育槽进行加试液和吸废液，加液臂部件和移 位电机、加液数字泵连接，吸液臂部件和吸液电机、带报警负压吸液泵连接。优选地，所述自动蛋白印迹分析仪还包括一隔离罩，该隔离罩完全罩住摇床部件、 加液臂部件、吸液臂部件和滑动机械装置。优选地，所述加液数字泵与一洗液瓶或一试剂瓶连接。优选地，所述加液臂部件包括加液咀和加液胶管，加液咀连接加液胶管的一端，加 液胶管的另一端与数字加液泵连接。本发明的积极进步效果在于本发明自动蛋白印迹分析仪是在计算机控制下自动 将各个操作步骤连续成完整检测分析，操作简单，自动报警，自动化程度高，可无人值守，蛋 白印迹分析标准化。而且，本发明把人与具潜在性感染血物品的接触减少到最低程度，使免 疫印迹分析标准化，有效地减少了因实验室环境变化而造成的分析结果差异，其精确的配 液和吸液系统确保分析结果的一致性，并防止样品槽间的交叉污染。
图1为本发明自动蛋白印迹分析仪的模块框图。图2为本发明自动蛋白印迹分析仪的结构示意图。图3为本发明中的孵育摇床的结构示意图。图4为本发明中的加液臂部件和吸液臂部件的结构示意图。图5为本发明中的滑动机械装置的结构示意图。图6为本发明中的加液数字泵的结构示意图。
具体实施例方式下面结合附图给出本发明较佳实施例，以详细说明本发明的技术方案。如图1所示，本发明自动蛋白印迹分析仪主要包括孵育摇床1、加液臂部件4、移位 电机5、吸液臂部件6、吸液电机7、带报警负压吸液泵8和复数个加液数字泵9(本发明中 采用六个)，孵育摇床1为具有三十六个孵育槽的摇床，其包括相互连接的摇床电机2和摇 床部件3，孵育摇床1的功能是在软件控制下，对敷在摇床表面一次性孵育槽内加试液的试 膜条均勻摇摆，以便槽内试液均勻覆盖试膜条，摇床平面具有加温功能。加液臂部件4为六 通道加液臂部件，其具有对孵育摇床1中三十六孵育槽(一次性)分槽加试液的功能，加液 臂部件4和六个加液数字泵9连接并组合，在软件控制下，最多有达六种不同试液选择和 50-3000uL之内数字定量加液选择。加液臂部件4包括加液支臂、加液咀和加液胶管，加液 胶管可与加液数字泵9连接，加液臂部件4与移位电机5连接，并由移位电机5给加液臂部 件4提供动力。吸液臂部件6的功能是对摇床中三十六孵育槽内试膜条加的试液反应后， 在软件控制下，吸液臂部件6和带报警负压吸液泵8组成的负压吸液装置对槽内反应后的 废液迅速吸去，吸液电机7与吸液臂部件6连接并提供动力。加液臂部件4和吸液臂部件6 是安装在一滑动机械装置上，在软件控制下，可精确对准孵育盘三十六槽，以便加试液和吸 废液。如图2所示，本发明还包括加液数字泵电机10、洗液瓶11、试剂瓶12、废液瓶13和 零位传感器14，每个加液数字泵电机10对应一个加液数字泵9并给加液数字泵9提供动 力，一个加液数字泵9与洗液瓶11连接，其余五个加液数字泵9分别与试剂瓶12连接来抽 取试剂，废液通过吸液臂部件6由带报警负压吸液泵8吸入废液瓶13内，零位传感器14用 于检测吸液电机7的转动角度。当然，本发明还可以包括一隔离罩，该隔离罩可以完全罩住 摇床部件、加液臂部件、吸液臂部件和滑动机械装置，起到工作面与外部安全隔离，隔离罩 可开合。如图3所示，摇床部件3包括摇床平台31、加热模块32、传感器33、偏心机构34、 平台托座和偏心支架构成，摇床平台31固定于平台托座上，摇床平台31和平台托座的中间 夹住加热模块32，加热模块32可为摇床平台31提供三种恒温温度，平台托座两端分别安 装于两摇床支架上，摇床支架固定于大平台上，摇床平台31可沿摇床支架左右摆动，偏心 支架固定于平台托座下部一端，偏心支架下端Y 口插入大平台背面的偏心机构34，偏心机 构34由摇床电机2提供动能，摇床电机2转动带动偏心机构34转动，偏心机构34转动带 动偏心支架Y 口作上下曲轴运动，使摇床平台31作左右摆动，实现摇床功能。在摇床平台
43上1覆盖一次性孵育三十六槽(塑制)，所有蛋白印迹检测，加液、孵育、结合、加样、清洗 等都在槽内进行，可同时进行三十六样品检测。如图4和图5所示，加液臂部件4和吸液臂部件6安装在一滑动机械装置上，滑动 机械装置包括滑动长轴81、长轴支架、移动电机82、同步轮、移动托架部件、同步带83、移动 电机82侧位于第一传感器84和位于吸液臂部件6侧的第二传感器85。移动托架部件中具 有轴套，轴套在滑动长轴内，移动托架部件可在滑动长轴内滑动，加液臂部件4和吸液臂部 件6是固定在移动托架部件上，长轴支架将长轴支撑在台面上，在长轴两端同步轮套入移 动电机82出轴，装上同步带83，同步带83 —边与移动托架部件固定，当控制移动电机82转 动，即带动同步轮和同步带83移动，使托架部件直线来回移动，也就是加液臂部件4和吸液 臂部件6来回移动，从而实现对孵育盘一至三十六槽加液和吸液分槽定位功能，第一传感 器84和第二传感器85反馈定位状态。加液臂部件4包括加液支臂41、加液胶管和六个成 一线排列的加液咀42，加液臂部件4固定于滑动机械装置的移动托架部件上，加液咀42的 上部可连接加液胶管一端，加液胶管另一端与数字加液泵9连接，由数字加液泵9向加液咀 42提供设定试液，加液咀42的下部为出液口，六个加液咀42组成六通道加试液通道。吸液 臂部件6包括相互配合的吸液支臂61和滑槽支臂62以及吸液咀和吸液胶管，吸液支臂61 的中轴滑套于滑动机械装置的滑动长轴81内，可上下沿轴芯移动，作为伸入孵育槽吸液工 作要求。吸液咀固定于吸液支臂61的一端，吸液咀上部可连接吸液胶管一端，吸液胶管另 一端与负压废液瓶相通。吸液臂部件的滑槽支臂62通过中心轴孔固定于吸液电机7的出 轴上，吸液电机7转动一定角度，带动滑槽支臂62转动，使得在滑槽支臂62上滑槽，带动与 之相配合的吸液支臂61中轴沿着滑套于滑动机械装置的滑动长轴81作上下运动，控制吸 液电机7转动角度，这样就控制吸液臂部件6的运动轨迹。零位传感器14固定于滑槽支臂 62 一端，用于检测吸液电机7的转动角度。如图6所示，加液数字泵9包括泵轮、压臂91、弹性扣92、泵管93、进液管94、出液 管、安装板和泵电机，泵轮套入泵电机出轴中，泵电机固定于安装板上，压臂91 一端用连轴 连接于安装板右下端，使压臂91可沿连轴作转动，在安装板左端，将弹性扣92 —端另件固 定在安装板上，弹性扣92另一端可左右沿上端移动，以便压臂91 一端的开口切入定位。当 泵管93放入泵轮上，将压臂91 一端开口切入弹性扣92内锁紧，则使泵管93在压臂91作用 下被压扁于泵轮上，泵管93右端套上进液管94 一端，进液管94另一端伸入试剂瓶12，泵管 93左端套上出液管一端，另一端与加液臂的加液咀连接，当控制泵电机转动，带动泵轮对泵 管93的挤压，在产生负压，从试剂瓶12通过管路吸上试液，从出液B 口将试液输送到加液 臂的加液咀上，泵电机是数字化步进电机，控制泵电机转动，使泵的出液量，由软件控制，加 液数字泵理论上可从1-3000UL任意设定，其精确度可每泵分别标定。加液数字泵不但可以 顺时转，作为正常工作，也可逆时转，作为回收管路内试液。本发明具有自动配液、吸液、孵育、冲洗、加底物液、加结合物和自动清洗功能，本 发明进行免疫蛋白印迹检测(Western Blotting)方法检测时，本发明可对蛋白印迹检测 的配液、吸液、孵育、冲洗、加底物液、加结合物、循环次数和自动清洗等功能，通过本发明配 置应用软件，由操作者根据各种蛋白印迹(Western Blotting)试剂盒的标明参数，输入本 发明配置应用软件中，编制各种测试项目，各种测试项目可以长期储存，也可修改。测试项 目最多包含二十个独立步骤，可对各独立步骤内孵育时间、加试液量、吸不吸液、工步报警
5及循环次数和步骤名称进行设定。本发明配有加液臂部件，通过编程控制，根据蛋白印迹 (Western Blotting)试验要求，在同一测试中，可最多单独分别加入六种不同试液。在每 次蛋白印迹试膜条和某种试液反应后，其废试液需收集于本发明特配废液装置中，本发明 配有专门吸液和废液收集装置。本发明的操作平台是一摇床部件，摇床部件具有三种摇摆 速率选择，由本发明的软件控制。本发明在摇床上覆一塑制一次性三十六孵育槽，试液和 蛋白印迹膜条都加入或放入孵育槽内孵育和反应，摇床部件具有三种不同加温功能。本发 明的加液臂部件和吸液臂部件安装于同一滑动机械装置上，控制滑动机械装置上的移位电 机，就能使加液臂和吸液臂对准摇床表面覆盖一次性孵育盘一至三十六槽中的任意槽位， 并且加液臂和吸液臂前后安装位置只差一个槽位，吸液臂在前，加液臂在后，当吸液臂的吸 咀对准后一槽位，则加液臂的加液咀对准前一个槽位，当吸液臂吸咀吸后一槽位内Pl反应 后废弃试液时，加液臂同时对前一个槽位加入程序来设定P2试液。综上所述，本发明是由 摇床部件、加液臂部件、吸液和废液收集部件装置、移位机械部件装置和电子软件系统等构 成。加液臂部件和吸液臂部件安装于滑动机械装置上，只需数字化控制步进电机，就能精确 控制加液臂组件和吸液臂组件定位，适宜个别、批量任意选择，吸液和加液前后同时进行， 缩短操作过程。加液臂部件是由六个单独加液数字泵和加液臂及胶管组成，加液数字泵是 机电一体化设计部件，抽取数字化，易清洗。吸液和废液收集是在全封闭状态下，无污染。本发明进入洗液步骤后，软件控制滑动机械上的移位电机，使之滑动机械上的加 液臂移动对准摇床上三十六孵育槽设定槽上，软件控制其中一个设定加液数字泵转动，加 液数字泵从设定的Pl试剂瓶内，定量泵出设定试液，通过连接管路输送到加液臂上六个通 道中设定加液咀，加入摇床上设定孵育槽内，加完试液，加液数字泵停止转动。软件继续控 制滑动机械上移位电机，使之滑动机械上的加液臂移动至孵育盘下一槽位置上，软件再控 制加液数字泵转动，加液数字泵从设定的Pl试剂瓶内，定量泵出设定试液，加入摇床孵育 盘下一槽内。如此加试液，直至加之设定N槽为止。如果本步骤中工步设定需要在步骤运 行结束排液，则在摇床摇摆孵育后，软件控制滑动机械上的移位电机，使之滑动机械上的吸 液臂移动对准摇床上三十六孵育槽设定槽内，同时启动带报警负压吸液泵，使与之连接废 液瓶内建立负压，使吸液臂上吸咀口处于负压状态，将孵育槽内的反应后废液吸入废液瓶 内。本发明特点是在吸液过程中，同时执行下一步骤的加液工步，这是因为吸液臂和加液臂 安装在同一轴滑动机械上，并只差一个槽位，所以吸液臂吸去本步骤废液后，紧随其后加液 臂同时执行下一步骤加液工步。这二个工步同时进行，本步骤循环次数可以设定。本发明进入样品步骤后，软件控制蜂鸣报警，提示“加入样品”，揭开摇床上隔离 罩，加入血样。按“YES”键，提示“关闭隔离罩”，再按“YES”键，摇床带动孵育盘，在设定的 摇摆速率下，进入孵育时间，摇床平面由软件控制温度。在孵育时间结束时，软件控制滑动 机械上的移位电机，6使之滑动机械上的吸液臂移动对准摇床上三十六孵育槽设定槽内，同 时启动负压泵，使与之连接废液瓶内建立负压，使吸液臂上吸咀口处于负压状态，将孵育槽 内的反应后废液吸入废液瓶内。在吸液同时，加液装置启动执行下一步骤加液工步。本发明进入结合物步骤后，软件控制滑动机械上的移位电机，使之滑动机械上的 加液臂移动对准摇床上三十六孵育槽设定槽上，软件控制设定加液数字泵转动，加液数字 泵从设定的P5试剂瓶内，定量泵出设定试液，通过连接管路输送到加液臂上六个通道中设 定加液咀，加入摇床上设定孵育槽内，加完试液，加液数字泵停止转动。软件继续控制滑动
6机械上移位电机，使之滑动机械上的加液臂移动至孵育盘下一槽位置上，软件再控制加液 数字泵转动，加液数字泵从设定的P5试剂瓶内，定量泵出设定试液，加入摇床孵育盘下一 槽内。如此加试液，直至加之设定N槽为止。在摇床摇摆孵育后，软件控制滑动机械上的移 位电机，使之滑动机械上的吸液臂移动对准摇床上三十六孵育槽设定槽内，同时启动负压 泵，使与之连接废液瓶内建立负压，使吸液臂上吸咀口处于负压状态，将孵育槽内的反应后 废液吸入废液瓶内。在吸液同时，加液装置启动执行下一步骤加液工步。本发明进入底物步骤后，软件控制滑动机械上的移位电机，使之滑动机械上的加 液臂移动对准摇床上三十六孵育槽设定槽上，软件控制设定加液数字泵转动，加液数字泵 从设定的P3试剂瓶内，定量泵出设定试液，通过连接管路输送到加液臂上个六通道中设定 加液咀，加入摇床上设定孵育槽内，加完试液，加液数字泵停止转动。软件继续控制滑动机 械上移位电机，使之滑动机械上的加液臂移动至孵育盘下一槽位置上，软件再控制加液数 字泵转动，加液数字泵从设定的P3试剂瓶内，定量泵出设定试液，加入摇床孵育盘下一槽 内。如此加试液，直至加之设定N槽为止。在摇床摇摆孵育后，软件控制滑动机械上的移位 电机，使之滑动机械上的吸液臂移动对准摇床上三十六孵育槽设定槽内，同时启动负压泵， 使与之连接废液瓶内建立负压，使吸液臂上吸咀口处于负压状态，将孵育槽内的反应后废 液吸入废液瓶内。在吸液同时，加液装置启动执行下一步骤加液工步。本发明进入H20(水)步骤后，软件控制滑动机械上的移位电机，使之滑动机械上 的加液臂移动对准摇床上三十六孵育槽设定槽上，软件控制设定加液数字泵转动，加液数 字泵从设定的P2试剂瓶内，定量泵出设定试液，通过连接管路输送到加液臂上六个通道中 设定加液咀，加入摇床上设定孵育槽内，加完试液，加液数字泵停止转动。软件继续控制滑 动机械上移位电机，使之滑动机械上的加液臂移动至孵育盘下一槽位置上，软件再控制加 液数字泵转动，加液数字泵从设定的P2试剂瓶内，定量泵出设定试液，加入摇床孵育盘下 一槽内。如此加试液，直至加之设定N槽为止。在摇床摇摆孵育后，软件控制滑动机械上的 移位电机，使之滑动机械上的吸液臂移动对准摇床上三十六孵育槽设定槽内，同时启动负 压泵，使与之连接废液瓶内建立负压，使吸液臂上吸咀口处于负压状态，将孵育槽内的反应 后废液吸入废液瓶内。根据设定的H20步骤内工步，可以设定循环次数和结束提示报警。本发明是在一孵育摇床上覆一次性孵育槽板，按Western Blotting蛋白印迹分析 的步骤，在分析仪上编辑蛋白印迹分析参数要求，由加液臂部件对孵育摇床上一次性孵育 槽板内蛋白印迹膜条自动加入各种不同试剂，定量分液试剂由复数个加液数字泵控制，按 编辑参数要求，分别由从试剂瓶通过复数个加液数字泵按程序加入定量WASH(洗涤)试剂、 CONJl (酶结合物lconjugation)试剂、C0NJ2 (酶结合物2)试剂、SUBST (底物液Substrate) 试剂和DIH20 (蒸馏水)，通过对蛋白印迹膜条的浸泡_洗涤_加样品_样本孵育_酶结 合_加底物_洗涤等生化反应后，对蛋白分子的定性分析。本发明最多一次可进行三十六 样本同时检测分析，最小间隔3S的加试剂和吸废液。孵育摇床可选择高中低三种不同摇床 摆动速度，保整蛋白印迹膜条在整个Western Blotting蛋白印迹分析过程中保持浸湿，不 产生干膜现象，使蛋白印迹膜的背景清晰。本发明的孵育摇床提供四种孵育温度(室温、 25°C、30°C、37°C)选择。本发明的加液臂部件最多可设置六个试剂通道口。本发明的复数 个加液数字泵由六个数字泵组成，具有50-3000uL之内数字定量加液选择功能。本发明在 蛋白印迹分析中产生反应后废液由吸液臂部件和带报警负压吸液泵处理，废液通过吸液臂部件由吸液泵部件产生负压吸入Pl全封闭废液瓶内，在Pl废液瓶内有废液溢流报警装置。 本发明编制专用软件，软件功能具有项目编辑、自动运行、自动管路清洗、校准、设置功能。 本发明可同时进行三十六样本检测分析，适宜批量标准化蛋白印迹分析。综上所述，本发明的主要特点包括如下(1)本发明采用数字管道泵技术，使试液加液技术易控、精确，加液从50uL 3000uL数字无级，可正反抽吸控制管道泵，远优于现有的应用正压压力控制试液加液技术， 正压压力控制试液加液技术易受压力波动干扰，特别是稳定正压的建立在储气容器形状大 小、密封程度和时间及传感元件的制约，这些因数将影响试液加液的精度，而且现有技术的 控制还需电磁阀。 (2)本发明采用数字管道泵试液加液技术，其管道系统易清洗，易更换，无死角，便 于自动化清洗。而现有的正压压力控制加液技术装置由于有压力容器存在和其控制还需电 磁阀，不易清洗，更不便于自动化清洗，存有清洗死角。(3)本发明的加液臂和吸液臂安装在滑动机械装置上，在软件控制下，可对摇床上 的1 三十六孵育槽的任意槽位加液和吸液，适宜自动批量同时处置标本。而现有技术的 加液臂和吸液臂安装于固定位置，只适于单个标本处理。(4)本发明的摇床技术采用偏心轮和可控电机结构，可提供3种摇摆速率选择，摇 床温控技术采用低压安全薄膜加热，并提供3种温控温度，来适应工作需要。现有技术通常 采用电阻丝和湿热等技术加热，体积大，温控不易。摇摆速率一般只提供单速率，适应性不 足。(5)本发明采用新型吸液咀结构，该新型吸液咀结构在吸液过程中，对处于同槽的 试验膜条永不吸附，只吸试液，在整个试验中，各标本间交叉污染接近为0，安全可靠。现有 技术在吸液上，对于质轻的试验膜条，其被吸附的可能性在1-10 %左右。将使个别标本试验 失败，引起标本间交叉污染。(6)本发明在摇床上新设计放一成三十六条槽型的一次性使用孵育盘，以供蛋白 印迹样本的孵育、洗液、结合、底物等步骤的工作平台，一次性使用，避免标本间交叉污染和 蛋白印迹样本的可靠性。这不同于现有技术重复使用带来的标本间交叉污染和检测的可靠 性。虽然以上描述了本发明的具体实施方式
，但是本领域的技术人员应当理解，这些 仅是举例说明，在不背离本发明的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式做出多种变 更或修改。因此，本发明的保护范围由所附权利要求书限定。
权利要求
一种自动蛋白印迹分析仪，其特征在于，其包括孵育摇床、加液臂部件、移位电机、吸液臂部件、吸液电机、带报警负压吸液泵和复数个加液数字泵，孵育摇床具有复数个孵育槽，加液臂部件和吸液臂部件安装于一滑动机械装置上并分别对孵育摇床中的孵育槽进行加试液和吸废液，加液臂部件和移位电机、加液数字泵连接，吸液臂部件和吸液电机、带报警负压吸液泵连接。
2.如权利要求1所述的自动蛋白印迹分析仪，其特征在于，所述自动蛋白印迹分析仪 还包括一隔离罩，该隔离罩完全罩住摇床部件、加液臂部件、吸液臂部件和滑动机械装置。
3.如权利要求1所述的自动蛋白印迹分析仪，其特征在于，所述加液数字泵与一洗液 瓶或一试剂瓶连接。
4.如权利要求1所述的自动蛋白印迹分析仪，其特征在于，所述加液臂部件包括加液 咀和加液胶管，加液咀连接加液胶管的一端，加液胶管的另一端与数字加液泵连接。
全文摘要
本发明公开了一种自动蛋白印迹分析仪，其包括孵育摇床、加液臂部件、移位电机、吸液臂部件、吸液电机、带报警负压吸液泵和复数个加液数字泵，孵育摇床具有复数个孵育槽，加液臂部件和吸液臂部件安装于一滑动机械装置上并分别对孵育摇床中的孵育槽进行加试液和吸废液，加液臂部件和移位电机、加液数字泵连接，吸液臂部件和吸液电机、带报警负压吸液泵连接。本发明的分析仪能自动地完成配液、吸液、孵育、冲洗和加底物液等一系列操作，批量处理各个蛋白印迹检测分析，可以减少操作者工作强度和节省时间。
文档编号G01N35/00GK101923096SQ20091005297
公开日2010年12月22日 申请日期2009年6月12日 优先权日2009年6月12日
发明者周洵荣, 章卫华 申请人:上海迅达医疗仪器有限公司