一种高通量全自动微流控荧光免疫分析装置的制作方法

1.本发明涉及血液分析装置领域，具体地涉及一种高通量全自动微流控荧光免疫分析装置。


背景技术：

2.在医疗诊断、健康监护、食品安全及其他应急场所中，自动化的高灵敏即时检测始终有着现实的旺盛需求。
3.目前基于侧向层析的标记免疫即时检测已得到广泛应用，标记物涉及到胶体金、荧光、镧系稀土元素eu2+、量子点等。其最大的优势是实现检测操作简便，所用仪器结构相对简短，能满足许多场所即时检测需要。由于基于侧向层析的标记免疫试剂材料的质量可控性差、生产工艺控制的不确定性大、试剂组装材质性质不稳定和检测过程的不可控性，检测结果存在灵敏度低、变异大，临床应用易于出现漏诊、误诊等情况发生，故而仅用于高危人群的筛查性检测。
4.其他形式的即时检测包括单人份集成磁微粒固相化学发光免疫检测、微流控盘片模式的即时检测等等，在同一时期也在开发和应用。然而在分析的简洁性和便捷性上较侧向层析的标记免疫即时检测来得复杂，试剂、仪器组成均需要较多的操作和辅助条件,检测通量低,试剂检测成本也相对较高，对于实际应用场景满足程度欠佳，增加了医疗经济成本。
5.考虑到在医疗诊断应用中，多数疾病诊断是多个指标联合应用，互相印证来辅助疾病诊断，以避免漏诊或误诊，以增加诊断的正确性；同时多指标并行检测也用于临床上对疾病的鉴别诊断，如在新冠状病毒(ncovi)流行致新冠肺炎(covid-19)的排查诊断中，对于就诊或可疑人群诊断中，不仅应当告知受检人是或不是新冠状病毒(ncovi)感染，如果不是还应尽可能告知是其他哪种病原体所致罹患状态，这在发热人群中排查ncovi感染有重要意义，而这也需要多指标联合检测。因此，发展多指标联合检测的即时诊断有重要的现实需求。
6.基于侧向层析的标记免疫即时检测对此采用两种手段来满足这种需求：1>；将不同检测项目先后分列固相于同一硝酸纤维素固相膜(nc膜)上，不同项目的标记物分层垒叠于一起，检测时样品自上而下渗入标记物储位上而与期对应标记抗原或抗体结合，并通过与nc膜接触区进入nc膜内，借毛细作用移行至固相区域而与固相成分二次结合沉积形成可见的特征检测带，其缺陷是不同项目可能存在相互干扰，尤其是一个分子的相应抗原和抗体不能同时检测，同时检测指标数也有限；2>不同项目制备成独立检测条，再将其分别置于同一塑料卡中的不同卡槽内，共享加样池或分别独立加样。由于侧向层析标记免疫检测的技术原理缺陷，两种模式的检测性能不能得到提升，乃至下降。
7.毫无疑问，人们在期待更灵敏、简便的集成多项目同时检测标记免疫即时检测方法，来满足现实需要的需求。


技术实现要素：

8.本发明旨在提供一种高通量全自动微流控荧光免疫分析装置，以解决上述问题。为此，本发明采用的具体技术方案如下：
9.一种高通量全自动微流控荧光免疫分析装置，其可包括：
10.联检集成试剂卡，所述联检集成试剂卡具有多个并列的联检反应管，所述联检反应管一体注塑成型；
11.转盘，所述转盘上设有多个存储槽，每个存储槽用于存放一个所述联检集成试剂卡；
12.全血自动进样装置，所述全血自动进样装置用于将待检测全血血样加入到所述联检反应管中；
13.联检集成试剂卡转移装置，所述联检集成试剂卡转移装置包括机械臂、多个夹持治具、直线滑轨和推进装置，所述多个夹持治具可滑动地安装在所述直线滑轨的各个工位上，用于夹持所述联检集成试剂卡，所述机械臂用于将所述联检集成试剂卡从所述转盘转移到所述直线滑轨的进料工位上，所述推进装置用于将所述联检集成试剂卡依次沿各个工位推进和转移；
14.离心反应器，所述离心反应器布置在所述直线滑轨的反应工位旁，用于对所述联检反应管中的血样进行离心反应；
15.洗液加注装置，所述洗液加注装置布置在所述直线滑轨的洗液加注工位旁，用于向所述联检反应管推注指定体积的洗液；
16.离心洗涤装置，所述洗液加注装置布置在所述直线滑轨的洗涤工位旁，用于通过离心力对所述联检反应管进行贯通式反复洗涤；
17.以及荧光检测装置，布置所述直线滑轨的荧光检测工位旁，用于对所述联检反应管中的血样进行荧光检测。
18.进一步地，所述联检集成试剂卡包括上盖和底座，所述上盖与所述底座嵌合式结合在一起并设有洗液注入口和多个血样注入口；所述底座沿试剂流动方向依次设有洗液储槽、多个上样导液结构、反应管安装座和废液储槽；所述洗液储槽与所述洗液注入口连通；所述联检反应管固定镶嵌于所述反应管安装座中，并具有狭缝状内腔，所述内腔的两端分别设置进液口和出液口，所述进液口处安装有特征标记物膜，以及所述出液口与所述废液储槽流体连通；多个上样导液结构是独立的，每个上样导液结构分别对应一个联检反应管和一个血样注入口，所述上样导液结构与所述血样注入口连通，并且一端与所述洗液储槽连通，另一端与所述联检反应管连通。
19.更进一步地，所述上样导液结构包括洗液分流通道和导液腔，所述导液腔一端通过所述洗液分流通道与所述洗液储槽流体连通，另一端与所述进液口连通。
20.更进一步地，所述内腔的横截面为圆形、半圆形、椭圆形、矩形或梯形。
21.更进一步地，所述内腔的壁面上可设有弧形或其他几何形状的突起结构，以增大内腔的壁面面积。
22.更进一步地，所述联检集成试剂卡的四个侧面上设有凹槽，所述凹槽作为所述夹持治具的夹持部位。
23.更进一步地，所述洗液注入口和所述血样注入口均为十字封顶开闭合结构。
24.更进一步地，所述废液储槽通过一峡口与所述出液口流体连通。
25.更进一步地，所述反应管安装座上设有卡边，所述卡边用于固定所述联检反应管。
26.更进一步地，所述联检反应管由ps塑料一体注塑而成。
27.进一步地，所述全血自动进样装置包括全血混匀装置、全血样品取样进样装置、洗针装置、样品管架和射频标本信息采集器，其中，所述全血混匀装置用于从样品管架上的夹取装有待检测全血样品的试管并进行旋转混匀以混匀待检测全血样品，所述全血样品取样进样装置用于采集规定体积的全血样加入到所述联检反应管中，所述洗针装置用于对所述全血样品取样进样装置的取样针进行洗涤，所述射频标本信息采集器用于读取样品管序号、识别其要检测项目数量和具体品种。
28.进一步地，多个夹持治具通过一连杆机构与第一电机驱动连接，以实现在所述第一电机作用下同时夹紧和松开。
29.更进一步地，所述推进装置包括第二电机和第三电机，所述第二电机用于驱动所述夹持治具沿所述直线滑轨往复运动，以及所述第三电机用于驱动所述夹持治具横向于所述直线滑轨往复运动。
30.进一步地，所述离心反应器包括驱动马达、反应盘和反应盘止转装置，所述驱动马达与所述反应盘驱动连接，所述反应盘上设有夹持装置，所述夹持装置与所述夹持治具位于同一水平面上，使得所述联检集成试剂卡能在所述推进装置的作用下在所述夹持装置与所述夹持治具之间转移,所述反应盘止转装置用于阻止所述反应盘转动。
31.更进一步地，所述洗液加注装置包括洗液瓶、泵、导管、控制阀和加注头，所述洗液瓶、泵和加注头由所述导管连接在一起，所述控制阀安装在所述泵与所述加注头之间的所述导管上。
32.本发明采用上述技术方案，具有的有益效果是：
33.①
采用一次注塑成型联检反应管，并集成标记物和洗液，大大提高了检测速度，实现真正的高通量。
34.②
可以自动完成对联检反应管的洗涤，显著提高灵敏度。
35.③
将集成试剂反应和洗涤装置组合并行运行，大大提高了反应操作处理效果、效率。
36.④
整机装置结构简单，自动化程度高，能够进行多指标任意组合联检，充分满足了临床诊断需要，有极高的使用价值。
附图说明
37.为进一步说明各实施例，本发明提供有附图。这些附图为本发明揭露内容的一部分，其主要用以说明实施例，并可配合说明书的相关描述来解释实施例的运作原理。配合参考这些内容，本领域普通技术人员应能理解其他可能的实施方式以及本发明的优点。图中的组件并未按比例绘制，而类似的组件符号通常用来表示类似的组件。
38.图1是根据本发明实施例的高通量全自动微流控荧光免疫分析装置的结构示意图；
39.图2是图1所示的高通量全自动微流控荧光免疫分析装置的联检集成试剂卡的结构示意图；
40.图3是图1所示的高通量全自动微流控荧光免疫分析装置的离心反应器的结构示意图。
具体实施方式
41.现结合附图和具体实施方式对本发明进一步说明。
42.如图1所示，一种高通量全自动微流控荧光免疫分析装置可包括联检集成试剂卡1、转盘2、全血自动进样装置3、联检集成试剂卡转移装置4、离心反应器5、洗液加注装置6、离心洗涤装置7和荧光检测装置8等。下面分别对各个装置的具体结构与工作流程进行详细说明。
43.如图2所示，联检集成试剂卡1包括底座11、上盖(未示出)和多个并列的联检反应管12，每个联检反应管12用于检测一个项目。底座11和上盖可由pp塑料一体注塑成型。所述上盖与底座11嵌合式结合在一起以包裹联检反应管12。所述上盖设有呈十字封顶开闭合结构的洗液注入口和多个血样注入口。当注入时，洗液注入口和多个血样注入口被针头顶开，针头退出后，洗液注入口和多个血样注入口闭合，避免在后续的离心反应和洗涤时液体漏出。底座11沿试剂流动方向依次设有洗液储槽13、多个上样导液结构14、反应管安装座15和废液储槽16。其中，所述洗液储槽13为一梯形腔体结构，与所述洗液注入口连通，使得洗液可以通过所述洗液注入口加到洗液储槽13中。洗液储槽13内可装有足以充分洗涤联检反应管12的洗液。在一具体实施例中，洗液储槽13的容积为3ml。上样导液结构14位于洗液储槽13和反应管安装座15之间。多个上样导液结构14是独立的，每个上样导液结构14分别对应一个联检反应管12和一个血样注入口。具体地，每个上样导液结构14包括一洗液分流通道141和导液腔142，所述导液腔142一端通过所述洗液分流通道141与所述洗液储槽13流体连通，另一端与联检反应管12的进液口连通。因此，洗液可以借离心力从洗液分流通道141导入到导液腔142中，进而进入联检反应管12中。
44.联检反应管12固定镶嵌于反应管安装座15中，具体地，反应管安装座15上设有卡边，联检反应管12通过卡边固定。因此，在离心时，联检反应管12不会移动。联检反应管12可由ps塑料一体注塑而成，透光性好。联检反应管12具有狭缝状内腔，这种结构利于产生毛细作用推进反应进程。即，腔内能形成毛细作用，有利于固相化过程及驱动检测反应。内腔的横截面可以是圆形、半圆形、椭圆形、矩形或梯形等。内腔的壁面为反应面，联检反应管12的上表面为观测面。优选地，内腔的壁面上设有可设有弧形或其他几何形状的突起结构，以增大其表面面积，即增大反应面面积，进而提高反应速度。联检反应管12的两端分别设有进液口和出液口，进液口处安装有特征标记物膜(未示出)，并与上样导液结构14的导液腔142流体连通，使得特征标记物膜上的特征标记物能被液体带入联检反应管12中，出液口与废液储槽16流体连通。
45.如图2所示，废液储槽16是一个扁马蹄形、一端封闭的中空腔结构。当然，废液储槽16也可以采用其它构型。废液储槽16位于联检反应管12的后端，其内填充有吸水材料。吸水材料用于吸收反应废弃物和洗涤废液，以避免倒流。吸水材料可以是海绵或树脂等。优选地，废液储槽16通过一峡口与联检反应管12的出液口相连，以避免未吸收的反应废弃物和洗液倒流。
46.如图2所示，联检集成试剂卡1的四个侧面上分别设有凹槽17,凹槽17用于联检集
成试剂卡1在转运时以及在离心反应器5和离心洗涤装置7上的夹持。
47.如图1所示，转盘2上设有多个存储槽，每个存储槽用于存放一个联检集成试剂卡1。转盘2通过一电机控制旋转，可以将所需的联检集成试剂卡1转移到出料位。所述出料位靠近联检集成试剂卡转移装置4，使得联检集成试剂卡转移装置4能够将位于所述出料位上的联检集成试剂卡1取走。
48.如图1所示，全血自动进样装置3可包括全血混匀装置31、全血样品取样进样装置32、洗针装置33、样品管架34和射频标本信息采集器35组成。射频标本信息采集器35用于读取样品管序号、识别其要检测项目数量和具体品种。样品管架34位于全血混匀装置31下方，用于放置装有全血样品的样品管。全血混匀装置31用于从样品管架34夹起样品管并通过转动将全血样品混匀。全血样品取样进样装置32的取样针321在驱动马达作用下移动至全血混匀装置31上的样品管上，并刺破盖子进入样品管中抽取规定体积的全血样品，再移向位于进样工位上的联检集成试剂卡1的对应联检反应管12的血样注入口，向联检反应管12加入规定体积的样品。继续实施下一个检测项目的取样、加样，直至全部完成联检集成试剂卡1的各个检测项目进样。当更换检测血样时，需要对全血样品取样进样装置32的取样针321进行洗涤，以防止交叉污染。洗针装置33可包括第一洗液瓶331、洗槽332、洗液阀333、废液收集瓶334、洗液进样马达、废液马达及相应管路等。全血样品取样进样装置32的取样针321移行至洗针装置33的洗槽332内，洗液进样马达和废液马达同时启动，洗液沿管路从第一洗液瓶331向取样针321内腔和洗槽332侧壁洗液喷口移动和喷出，对取样针321内外壁充分洗涤，废液导入废液收集瓶334中，洗液阀333用于调节进入取样针321中的液量、压力和冲洗节奏。
49.如图1所示，联检集成试剂卡转移装置4包括机械臂41、多个夹持治具42、直线滑轨43和推进装置，所述多个夹持治具42可滑动地安装在直线滑轨43的各个工位(例如，进样工位、反应工位、洗液加注工位、洗涤工位和荧光检测工位等)上，用于夹持联检集成试剂卡1。具体地，多个夹持治具42通过一连杆机构45与第一电机44驱动连接，以实现在所述第一电机44作用下同时夹紧和松开。夹持治具42包括夹臂421和夹齿422，在第一电机44驱动下夹持联检集成试剂卡1的侧面凹槽17。机械臂41用于将联检集成试剂卡1从转盘2转移到直线滑轨43的进样工位上。机械臂41为多轴机械臂，其夹爪与夹持治具42的结构类似。所述推进装置用于将所述联检集成试剂卡1依次沿各个工位推进和转移。具体地，所述推进装置包括第二电机46和第三电机47，所述第二电机46用于驱动夹持治具42沿所述直线滑轨43往复运动，以将联检集成试剂卡1从一个工位转移到下一个工位，以及所述第三电机47用于驱动夹持治具42横向于所述直线滑轨43往复运动，以实现将联检集成试剂卡1推进到离心反应器5和离心洗涤装置7上以及从离心反应器5和离心洗涤装置7取出联检集成试剂卡1。
50.如图3所示，离心反应器5布置在所述直线滑轨43的反应工位旁，用于对所述联检反应管12中的血样进行离心反应。具体地，离心反应器5包括驱动马达51、反应盘52和反应盘止转装置53，所述驱动马达51与所述反应盘52驱动连接，所述反应盘52上设有夹持装置54，夹持装置54用于将联检集成试剂卡1固定在反应盘52上。反应盘止转装置53夹持反应盘52的侧面，阻止其旋转。联检集成试剂卡转移装置4的推进装置驱动夹持治具42将联检集成试剂卡1转移到反应盘52上并由夹持装置54固定，在驱动马达51驱动下，反应盘52按规定的速度旋转一定的时间，驱动联检反应管12内的反应物流动，加速反应过程。当反应时间到了
时，驱动马达51停止，同时反应盘止转装置53夹持反应盘52的侧面，阻止其旋转，联检集成试剂卡转移装置4的推进装置驱动夹持治具42将联检集成试剂卡1从反应盘52取出。为使联检集成试剂卡1进出离心反应器5顺畅，离心反应器5的反应盘52(具体地，夹持装置54)与直线滑轨43(具体地，夹持治具42)在同一平面，通过此种设计能将线性轨道过程转换成圆周运动轨道过程。
51.如图1和2所示，洗液加注装置6为一种处于直线滑轨43的洗液加注工位旁侧的针筒式或蠕动泵式自动注液装置，包括第二洗液瓶61、泵62、导管63、控制阀64和加注头65。第二洗液瓶61、泵62和加注头65由导管63连接在一起，控制阀64安装在泵62与加注头65之间的导管63上。运行时，泵62启动，驱动洗液沿导管63、控制阀64经加注头65向联检集成试剂卡1的洗液注入口一次性推注指定体积的洗液，以满足联检反应管12的洗涤要求。
52.如图1至3所示，离心洗涤装置7布置在直线滑轨43的洗涤工位旁，用于通过离心力对所述联检反应管12进行贯通式反复洗涤。离心洗涤装置7的结构与离心反应器5的结构一样，这里不再重复描述。离心洗涤装置7按规定的速度按加速-减速-加速节奏旋转一定的时间，通过离心力驱动联检集成试剂卡1的洗液储槽13内的洗液经洗液分流通道141和导液腔142加入至联检反应管12内，将反应管壁上未结合物充分洗涤和排除至废液储槽16内，完成洗涤操作。
53.如图1所示，荧光检测装置8布置在直线滑轨43的荧光检测工位旁，用于对联检反应管12中的血样进行荧光检测。荧光检测装置8可包括激发光源、荧光探测单元和数据分析单元和联检集成试剂卡移动单元(未示出)等。激发光源发射的激发光按设计的角度投照至所述联检集成试剂卡1的各联检反应管12的检测面，激发联检反应管12内的反应产物发出荧光，荧光探测单元和数据分析单元按一定的角度检测联检集成试剂各品种反应管中的形成的反应物的荧光强度。机械移动单元用于移动联检集成试剂1以对联检集成试剂上的各联检反应管12逐个扫描检测荧光。数据分析单元将根据检测的荧光强度由标准曲线或判别阈值公示，计算联检集成试剂各项目浓度值或作阴、阳性判别，最后同时报告结果。激发光源、荧光探测单元和数据分析单元是公知的，这里不再进一步描述。优选地，荧光探测单元的检测器为pmt或pd检测器。
54.下面详细说明本发明的一种高通量全自动微流控荧光免疫分析装置工作原理。
55.启动仪器，预检、预热至正常工作状态。
56.设置本样品预联检项目组合信息，由仪器判别设置是否与仪器内预置联检集成试剂是否匹配并确认。
57.根据设置信息，转盘2转动，将欲取用的联检集成试剂卡1旋转至出料位，机械臂41将联检集成试剂卡1开袋、夹取和放置于直线滑轨43的进样工位上，完成取、装联检集成试剂卡1的操作。射频标本信息采集器35对样品管架34上的样品管的标签进行探测识别，确认对应的待检标本及欲检内容和取用的联检集成试剂卡1，决策全血自动进样装置3的取样顺序、体积和数量并将血样加入到进样工位的联检集成试剂卡1的联检反应管12中。联检集成试剂卡转移装置4动作，将联检集成试剂卡1从进样工位转移到反应工位，即转移到反应盘52上，并由夹持装置54固定，电机51带动反应盘52按设定的转速旋转一定的时间，驱动联检集成试剂卡1的联检反应管12内反应物流动，加速反应过程。反应盘止转装置53夹持反应盘52侧面，阻止其旋转；然后，联检集成试剂卡转移装置4动作，将联检集成试剂卡1从反应工
位转移到洗液加注工位；接着，洗液加注装置6向联检集成试剂卡1的洗液注入口一次性推注指定体积的洗液；然后，联检集成试剂卡转移装置4动作，将联检集成试剂卡1从洗液加注工位转移到洗涤工位；离心洗涤装置7的洗涤盘按规定的速度按加速-减速-加速节奏旋转一定的时间，通过离心力驱动洗液进入联检反应管12内，将联检反应管12壁上未结合物充分洗涤和排除至废液储槽16内，完成洗涤操作；洗涤终止后，联检集成试剂卡转移装置4动作，将联检集成试剂卡1从洗涤工位转移到荧光检测工位，通过荧光检测装置8完成荧光检测并给出相应分析报告。整个过程都是自动进行的，工作效率高，一次可以执行多个项目的检测。
58.尽管结合优选实施方案具体展示和介绍了本发明，但所属领域的技术人员应该明白，在不脱离所附权利要求书所限定的本发明的精神和范围内，在形式上和细节上可以对本发明做出各种变化，均为本发明的保护范围。