专利名称：板式湿法全自动生化分析仪的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种对液体样品进行检测的板式湿法全自动生化分析仪，它使用一次性生化试剂板，用于取代比色杯对样品进行检测。
生化分析仪自本世纪50年代末面世以来，发展极其迅速。它可应用于药品、食品、环境、医学临床等诸多领域。特别是在医学临床中应用相当广泛。由于它的作用主要是对人体血液中的各种生化指标进行分析测定，指导临床医师对患者做出准确的诊断。它已经成为医院工作中绝不可缺少的检测仪器。生化分析仪的发展同样是经过了不同的阶段，开始时手工操作较多，可以检测的指标比较少，且步骤繁琐，准确率欠佳，后来逐步发展到半自动生化分析仪，增加了客观的检测标准，在各个方面都有较大的变化，将血液生化的检测向前推进了一大步，所能检测的项目也明显增加。随着科学技术水平的提高，全自动生化分析仪逐步取代了半自动生化分析仪和其它仪器，由于它可以进行60多个项目的检测(例如血脂三项、五项，有胆固醇、甘油三指、脂蛋白等；反应心肌变化的酶学指标等)在医院中成为分析和检测血液生化反应的最主要的仪器。
全自动生化分析仪采用了双试剂(试剂A和试剂B)、双反应的原理，用比色法进行检测和分析。传统的全自动生化分析仪具有三支自动注射器，分别用来完成取受检者血清加样、取A试剂加样和B试剂加样。A试剂和B试剂分别存放在两个圆形的可转动的试剂架上，试剂架置于低温冷藏箱中(一般恒温在4℃)，通过选择试剂架上的试剂来完成不同的检测指标。直线运动的血清样品架，提供了受检者的样品。此外还有复杂的冲洗系统。其工作的过程是要将受检者的血清样品定量加入比色杯中，用自动注射器定量吸取稀释液和反应试剂后，再加入比色杯中，混合均匀，用比色的方法测定，如此循环往复。但进行下一个样品检测前，需要清洗所有使用过的自动注射器和比色杯，还要排出管道中的气泡等。由于它的功能齐全，速度快，自身设计严谨和多年的发展已经趋于完善，优点比较突出，但是仍存在需要进行改进的部分。比如由于结构复杂，其价格昂贵；多次取样误差出现的几率大，即使清洗也容易发生相互污染影响检测数据；清洗系统庞大，冲洗频繁，增加了检测的费用；使用的标准品价格不菲，相对进行自身的校对的标准，对于大范围的指标质量控制和可参照性相对不足等等。
本实用新型的目的是解决现有生化分析仪结构复杂，多次取样误差出现的几率大，清洗不便，检测准确性差的不足。
我们所设计的板式湿法全自动生化分析仪是在沿用了原有的比色法检测理论的基础之上，采用全新的形式，对传统的生化分析仪进行了重大的革新。它保留了原有生化分析仪自身的所有优点和功能，同时还弥补了它的缺点和不足。其技术核心是我们使用了自行设计的一次性生化试剂板，围绕着这一独特的试剂板，对传统生化分析仪的结构进行了改动，诞生了一种全新形式的全自动生化分析仪。
实现上述目的的技术方案是该板式湿法全自动生化分析仪由三部分组成，分别是进样部分、生化试剂板贮存部分和反应控制与检测部分。进样部分包括电动加样器6，一次性吸头盒及其移动平台7，样品试管架及其平行移动平台8，生化试剂板固定进样槽5，后三个装置与用完吸头的收集箱口9均匀分列在以电动加样器6轴为圆心的圆周上，由电动加样器在生化试剂板固定进样槽位置进行加样。生化试剂板贮存部分包含了有明确区域划分的生化试剂板冷藏贮存室1(恒温在4℃)，其中每50个单项指标的生化试剂板成为一组，垂直排列在生化试剂板的组架2上，生化试剂板冷藏贮存室中可同时存放3000个生化试剂板。冷藏贮存室上方装有可在三维移动的一号机械臂3，用于选取试剂板并将其插入生化试剂板固定进样槽中。反应控制与检测部分由位置固定的A控制器11、B控制器12、恒温振荡反应室13和比色测定室14组成，这些装置与废试剂板箱口15都均匀分布在以二号机械臂10轴为圆心的圆周上，也可将这些装置集成在一起。其中A控制器11和B控制器12用来从不同方向调节生化试剂板16上的控制液体定向流动装置，使密封的试剂A和试剂B分别流入生化试剂板的反应槽中参与反应。恒温振荡反应室13中最多可同时存放15块生化试剂板，温度恒定在37℃，每振荡一段时间(15秒)就停止一段时间(5秒)，使得二号机械臂10可以插入或取出生化试剂板16。恒温振荡反应室13上方有一位置固定可自动开合的盖子，恰好可供插入或取出一块生化试剂板。生化试剂板架由步进马达控制，使需取出的试剂板正好位于盖子的正下方，也能使待插入的试剂板正好插入架上的下一格空位。
以下结合附图对本实用新型作进一步详细说明。
图1板式湿法全自动生化分析仪结构示意图。a为前视图，b为俯视图。
图2进样部分结构示意图。
图3的生化试剂板贮存部分结构示意图。
图4控制器结构示意图。
图5恒温振荡反应室结构示意图。
图6标准生化试剂板的结构示意图。
图7单试剂生化试剂板的结构示意图。
图8双试剂生化试剂板的结构示意图。
图9计算机控制程序流程图。
图中1生化试剂板冷藏贮存室，2生化试剂板组架，3一号机械臂，4一号机械臂滑动支架，5生化试剂板固定进样槽，6电动加样器，7一次性吸头盒及其移动平台，8样品试管架及其平行移动平台，9用完吸头的收集箱口，10二号机械臂，11A控制器，12B控制器，13恒温振荡反应室，14比色测定室，15废试剂板箱口，16生化试剂板。17滑动架，18一次性吸头，19旋钮，20齿轮，21步进马达，22光传感器，23控制电路。24反应室生化试剂板架，25温度传感器，26加热装置，27温度控制电路，28振荡控制电路，29控制生化试剂板架位置的步进马达，30振荡平台。31标准生化试剂板，32板状体，33通孔，34单试剂生化试剂板，35孔，36内腔，37通气管，38控制装置，39内腔，40双试剂生化试剂板。
请参阅图1、图2，在仪器的左侧是生化试剂板储存部分，右侧是进样部分、反应控制与检测部分。结合图2，进样部分包括电动加样器6，一次性吸头盒及其移动平台7，样品试管架及其平行移动平台8，生化试剂板固定进样槽5，后三个装置与用完吸头的收集箱口9均匀分列在以电动加样器6轴为圆心的圆周上，由电动加样器在生化试剂板固定进样槽位置进行加样。使用时，一次性吸头18套在电动加样器6上，图中虚线表示在仪器内部。反应控制与检测部分由位置固定的A控制器11、B控制器12、恒温振荡反应室13和比色测定室14组成，这些装置与废试剂板箱口15都均匀分布在以二号机械臂10轴为圆心的圆周上，也可将这些装置集成在一起。
请参阅图4，在控制器11或12中放入生化试剂板16，控制电路23在计算机的控制下独立控制步进马达21与光传感器22，由马达带动齿轮20旋转，进而带动旋钮19旋转，由旋钮控制生化试剂板16中的控制装置38开启，使密封的试剂A和试剂B分别流入生化试剂板的反应槽33中参与反应(图9)。用于单试剂板时，则只有试剂A流入生化试剂板的反应槽33中参与反应(图8)。
恒温振荡反应室13的结构请参阅图5，在振荡平台30上设置有反应室生化试剂板架24，生化试剂板16置入反应室生化试剂板架24内，在计算机的控制下，通过温度传感器25、加热装置26、温度控制电路27、振荡控制电路28、控制生化试剂板架位置的步进马达29振荡平台30对生化试剂板16进行控制。
标准生化试剂板请参阅图6，可以在生产车间制作完成标准的生化试剂板对仪器的标定、校正。标准生化试剂板内有密封的已知浓度的标准液，可在相当长的有效期内多次使用，准确性高，不宜出现偏差。而传统生化分析仪的标定、校正需要消耗标准液，也需要清洗过程，进行的是自身的校正，大范围的质控极易发生偏差。标准生化试剂板31用塑料制成板状体32，其长×宽×厚的尺寸可为40mm×25mm×4mm，在板状体32的中央开一通孔33，预先注入标准液，再用透明材料将装有标准液的通孔33的两端予以密封。
参阅图6、图7、图8，本实用新型所设计的三种生化试剂均具有共同的特征，即整体为板状体，在板状体的中央开有一通孔33，在通孔33内预先注入有生化试剂，这里所说的生化试剂可以是标准液，也可以是反应试剂或反应溶剂，然后将通孔33的两端用透明材料密封，以便从外部能观察到生化试剂的颜色。当其作为单试剂或双试剂生化试剂板时，其内部结构需作如下改变如图7所示，单试剂生化试剂板34的规格同标准生化试剂板31，亦采用塑料制成，在板状体32的中央开一通孔33，预先注入准确量的反应试剂或反应溶剂，再用透明材料密封，形成一反应槽，该反应槽33上方设置有一通气管37直通板状体32的上端，在板状体32的上端一侧开有孔35，该孔35用封口膜密封，孔35下方是内腔36，在内腔36内预先注入稀释液，内腔36通过控制装置38与通气管37相连。使用时，封口膜被刺穿后加入被测样品，如血清样品，被测样品注入内腔36内被稀释，控制器11操作控制装置38使被稀释的样品由内腔36内流入反应槽33内与反应试剂混合，当反应完毕，再将反应槽内的液体颜色与标准生化试剂板进行比较，即可得到准确的数据。
有些样品的检测需要两种试剂才能完成，为此设计了图8所示的双试剂生化试剂板，其形状和构造与图7基本相同，不同点在于在板状体32内还设置有一内腔39，预先注入第二种反应试剂，内腔39与控制装置38相通。
上述的控制装置是指所有能控制液体的定向流动的装置，它受控制器11或12中的步进马达21控制。
在本实用新型中，计算机控制以及控制电路23、27、28等均可采用公知技术，该领域的普通技术人员完全可以不必经过创造性劳动即可实现，本文不再详述。
请参阅图9，板式湿法全自动生化分析仪的工作原理和步骤如下1、键入命令，由计算机指挥一号机械臂到生化试剂板冷藏贮存室选取相对应的生化试剂板，并将其插入进样槽。2、将采集的受检者血液样品离心后取100ul的血清加入样品管中；3、电动加样器自动安装一次性吸头，从样品管中吸出50ul的血清样品加入生化试剂板上预留的样品孔内，然后电动加样器去掉一次性吸头，回到初始位置。4、二号机械臂取出生化试剂板，放入控制器1中，专用装置打开板上的控制液体定向流动装置的旋钮，试剂A与样品开始发生反应。5、二号机械臂取出生化试剂板，放入反应室中，恒温振荡一定时间(3分钟)。二号机械臂取出试剂板，放入控制器2中，旋转控制钮，使试剂B参加反应。即刻在二号机械臂的操作下回到反应室继续进行反应至预定的时间。6、二号机械臂取出生化试剂板移至测试室。7、完成采集测试信号的同时，二号机械臂夹生化试剂板至废板箱口投放，打印机打印检测数据。整个样品的检测工作结束。
板式湿法全自动生化分析仪许多方面比传统的生化分析仪具备了更多的优点。它不再需要通过蠕动泵和机械臂支配的自动注射器吸取反应试剂和稀释液，也不用对使用后的比色杯进行清洗；由于生化试剂板是在生产车间中已经定量地将参与反应的试剂装入相对密闭的反应槽中，减少了全自动生化分析仪中反复吸、加、洗的步骤，弥补了此间易于发生的误差；通过控制和调节试剂板上的控制装置，使受检者的血清样品按时、定量逐步完成生化反应。同时我们还设计了可水平运动的振荡装置，使反应试剂混合均匀，生化反应完全。由于我们在自动加样器的前端按接了一次性吸头，在血清样品加样的过程中做到了一人一次使用，避免了样品间的污染。分析方法可采用终点法、动力学法、双波长法等经典方法。作为这样的一类检测仪器，同样还可以应用在环保、食品、化工等方面的检测仪器中。
除此之外，板式湿法生化分析仪的另一独特之处是可以在生产车间制作完成标准的生化试剂板对仪器进行标定、校正。标准生化试剂板内有密封的已知浓度的标准液，可在相当长的有效期内多次使用，准确性高，不宜出现偏差。而传统生化分析仪的标定、校正需要消耗标准液，也需要清洗过程，进行的是自身的校正，大范围的质控极易发生偏差。
归纳上述内容，板式湿法全自动生化分析仪与传统的全自动生化分析仪相比，具有突出的优点1.由于参与反应的生化试剂和稀释液均在生产车间定量加入，避免了一般生化分析仪可能出现的取样、加样剂量不准确的问题，检测结果重现性好，易于进行大范围的质量控制，不同仪器的检测结果可比性强。2.质量稳定的生化试剂标准板可以随时对仪器进行进行标定、校正，与传统生化分析仪的标定、校正过程相比更加准确可靠，操作更简单，节省了作为消耗品的标准液。3.在保证检测样品的灵敏度的同时，大大降低了仪器的制造、维护成本，使医院和患者都减少了支出。4.板式湿法全自动生化分析仪不需要稀释液、清洗液、去离子水等消耗品和与之配套的设备，不仅节约了费用，而且减少了试剂间和样品间发生污染的机会，节省了用于清洗的时间。提高了检测的速度。5.检测后的生化试剂板作为固体废物易于处理。6.可以安装多个反应器，使之进行试剂板的连续检测，检测速度加快。此外，板式湿法全自动生化分析仪的检测速度可以超过传统的全自动生化分析仪，它既可按检测项目进行序列排列，也可按受检者进行序列排列的双重方式进行。传统的全自动生化分析仪一般均以检测项目为原则进行序列排列，所以在进行单一的患者的检测时，存在着成本高和相对速度不快的弱点。板式湿法全自动生化分析仪无论是检测一个指标还是大量的指标所进行的程序和方式都是相同的，速度是一致的，成本是累计计算的。
板式湿法全自动生化分析仪配有自动进样装置，它可以自动完成从加样、反应、采集检测信号和打印结果等一系列工作。作为板式湿法全自动生化分析仪，在去掉自动进样装置后，就可以成为一台板式湿法半自动生化分析仪，其成本会更低。
权利要求1.一种板式湿法全自动生化分析仪，其特征在于它由三部分组成，分别是进样部分、生化试剂板贮存部分和反应控制与检测部分；进样部分包括电动加样器(6)，一次性吸头盒及其移动平台(7)，样品试管架及其平行移动平台(8)，生化试剂板固定进样槽(5)，后三个装置与用完吸头的收集箱口(9)均匀分列在以电动加样器(6)轴为圆心的圆周上，由电动加样器在生化试剂板固定进样槽位置进行加样；生化试剂板贮存部分包含了有明确区域划分的生化试剂板冷藏贮存室(1)，生化试剂板成组垂直排列在生化试剂板的组架(2)上，冷藏贮存室上方装有可在三维移动的一号机械臂(3)，反应控制与检测部分由位置固定的A控制器(11)、B控制器(12)、恒温振荡反应室(13)和比色测定室(14)组成，这些装置与废试剂板箱口(15)都均匀分布在以二号机械臂(10)轴为圆心的圆周上。
2.根据权利要求1所述的板式湿法全自动生化分析仪，其特征在于生化试剂板呈板状体，在板状体(32)的中央开有一通孔(33)，在通孔(33)内预先注入有生化试剂，通孔(33)的两端用透明材料密封，通孔(33)内预先注入的生化试剂是标准液。
3.根据权利要求1或2所述的板式湿法全自动生化分析仪，其特征在于在通孔(33)内预先注入的生化试剂是准确量的反应试剂或反应溶液，通孔(33)的上方引出一通气管(37)至板状体(32)的上端，在板状体(32)的上端开有一孔(35)，该孔用封口膜密封，孔的下端在板状体内是一内腔(36)，内腔(36)内预先注入稀释剂，内腔(36)通过一沟槽与通气管(37)相连通，在通气孔与沟槽相连处设置有能控制液体定向流动的控制装置(38)。
4.根据权利要求3所述的板式湿法全自动生化分析仪，其特征在于在板状体(33)内还设置有内腔(39)，内腔(39)内预先注入另一种准确量的反应试剂或反应溶剂，内腔(39)亦通过控制装置(38)与通气管(37)相连通。
专利摘要一种对液体样品进行检测的板式湿法全自动生化分析仪,它使用一次性生化试剂板,用于取代比色杯对样品进行检测。它由三部分组成,分别是进样部分、生化试剂板贮存部分和反应控制与检测部分;进样部分包括:电动加样器,一次性吸头盒及其移动平台,样品试管架及其平行移动平台,生化试剂板固定进样槽,后三个装置与用完吸头的收集箱口均匀分列在以电动加样器轴为圆心的圆周上,由电动加样器在生化试剂板固定进样槽位置进行加样;生化试剂板冷藏贮存室中生化试剂板成组垂直排列在组架上,其上方装有可在三维移动的一号机械臂。具有结构简单,取样误差小,不用清洗,检测准确的特点。
文档编号G01N35/00GK2382020SQ99217760
公开日2000年6月7日 申请日期1999年8月10日 优先权日1999年8月10日
发明者牛刚, 张扬, 高德禄 申请人:牛刚, 张扬, 高德禄