自動化血凝抑制實驗工作站的總體設計方案及其用途制造技術

本發明專利技術公開了一種用于大批量血凝抑制（HI）實驗的自動化工作站總體設計方案，以及該設計方案在血凝抑制實驗專用儀器開發和血凝抑制實驗檢測中的用途。該工作站是專門針對HI實驗的特定步驟設計的儀器裝置，此前無同類產品。該工作站與PCR和ELISA工作站相比，能適用于HI實驗的特定要求，可以大批量進行HI檢測；與普遍采用的人工操作HI實驗相比，可以提高檢測效率，節約人力成本、降低工作強度。該工作站可批量化檢測人與動物禽流感、新城疫、腺病毒等的HI抗體效價，也可用于檢測口蹄疫、豬瘟等的間接血凝（IHA）抗體效價，在各級實驗室有很好的應用前景。

【技術實現步驟摘要】
自動化血凝抑制實驗工作站的總體設計方案及其用途
本專利技術屬于醫學生物學實驗
，涉及一種用于大批量血凝抑制（HI）實驗的工作站總體設計方案。該工作站是針對HI實驗的特定步驟設計的，由反應液分配、樣品倍比稀釋、抗原分配、紅細胞分配、結果記錄等五個工作模塊，以及帶有微量血凝板輸送功能的底座組成。該工作站可批量化地檢測人與動物禽流感、新城疫、腺病毒等的HI抗體效價，也可用于檢測口蹄疫、豬瘟等的間接血凝（IHA）抗體效價。
技術介紹
血凝（HA）和血凝抑制（HI）實驗是一種常用的免疫學測定技術，用于檢測具有紅細胞凝集活性的病毒的抗體效價。在醫學和學實驗室中，是檢測禽流感病毒、新城疫病毒、腺病等抗體效價的常用經典方法，可以用于診斷疾病、評價疫苗免疫效果、監測血清抗體水平。該實驗方法在我國各級衛生及動物防疫部門、診療機構和養殖企業大量應用，每年的抗體監測數量達到數百萬份。例如僅2013年4-6月，農業部家禽H7N9就監測了163.02萬份（人民網2014年01月27日）。當前實驗室中開展HI實驗，主要依靠人工操作，使用的器械主要是手持式的微量加樣器，由于檢測樣本量多，所以人工成本高、工作強度大、費時費力。雖然少數實驗室在HI檢測過程中采用了8通道電動分液機來輔助加液（例如ThermoScientific微孔板自動分液器），但是整個檢測過程仍然主要依賴人工操作。實驗室已有針對PCR、ELISA實驗的自動移液工作站（例如Biomek?NXP工作站、T-Easy工作站），但是其結構及功能不適應于HI的實驗過程，因此未能在實驗室中實際用于大批量樣本的HI檢測。目前，尚未見到專門針對HI主要實驗步驟而設計開發的自動化檢測工作站。目前，醫學與生物學領域的自動化儀器設備很多，特別是針對PCR、ELISA等實驗，市場上已有各種自動化的液體連續分配器、多通道的微量移液器、96或384孔反應板移動機械臂、圖像拍攝與處理系統等。這些常見技術和設備，為本專利技術的實現提供了良好基礎條件。本專利技術通過分析HI實驗的具體過程，針對HI實驗各個步驟的功能需求，選擇合適的工作模塊參數，并統籌考慮模塊之間的配合效率；同時，還創造性地采用具有微量血凝板移動功能的儀器底座，從而實現不間斷地實驗檢測，最終形成一種大批量HI檢測工作站的總體設計方案。據此開發和制造相應的儀器裝置，能夠自動化進行大批量HI檢測實驗，預期可以在我國各級醫學與動物防疫實驗室廣泛應用。
技術實現思路
本專利技術所要解決的技術問題是：針對HI實驗，提出自動化HI檢測工作站總體設計方案，用于大批量樣本檢測，減少人工操作，降低勞動強度。本專利技術從分析HI實驗的基本操作過程入手，將其按先后順序劃分成五個基本步驟。針對HI實驗各個步驟的功能需求，分別設置反應液分配、樣品倍比稀釋、抗原分配、紅細胞分配、結果記錄等五個工作模塊。通過分析各工作模塊的功能要求，同時兼顧工作模塊之間的配合效率，確定了各工作模塊的關鍵參數和配置要求。最后，按實驗操作的順序，將這些工作模塊組裝在帶有微量血凝板輸送功能的底座上（同時，也可以輔助采用機械臂抓取和移動微量血凝板），構成一套完整的自動化HI實驗工作站，能夠按流水線的工作方式，不間斷地進行大批量HI檢測實驗。一、HI實驗的工作模塊設置為了解決以上技術問題，首先根據人工操作微量HI實驗的基本過程，將其劃分為五個操作步驟：步驟一反應液分配：在96孔微量血凝板上，每孔加入1個反應體積（20~100μL，常用25μL，下同）反應液。步驟二樣品倍比稀釋：在第1列的8個孔，每孔加入1個樣本（1個反應體積）。混合均勻后，吸取1個反應體積，轉移到第2列。依次同樣操作，直至第8列。步驟三抗原分配：在第1至8列，每孔加入1個反應體積抗原液。步驟四紅細胞分配：每孔加入1個反應體積1%紅細胞懸液。步驟五結果記錄：記錄每個板孔中紅細胞的凝集狀況。在此基礎上，確定各主要操作步驟的功能要求，分別選配工作模塊的參數，見表1。表1.主要工作模塊配置表1.主要工作模塊配置（續）表1備注：1.如果選用384孔微量血凝板，工作模塊的管路可選用12、16或24通道的液體分配系統。2.各個步驟反應溶液的體積可以是20μL至100μL。二、具有血凝板輸送系統的儀器底座在檢測系統的底板上設置輸送帶，由計算機控制的步進電機驅動。輸送帶采用有一定柔韌度的橡膠或硅膠材質，其上鏤刻成載板框，用于承載和固定96孔或384孔微量血凝板。實驗過程中，輸送帶將微量血凝板從待檢測區域向檢測區域移動，依次通過反應液分配模塊→樣品倍比稀釋模塊→抗原分配模塊→間隔區→紅細胞分配模塊→沉淀區→結果記錄模塊→回收容器。檢測完畢后微量板在輸送帶的折返處，自動脫落到回收容器中。微量板每次移動一排板孔的距離，各工作模塊進行一次相應的實驗操作。這樣，只要不斷在底座的待檢區域的載板框上放入微量板（微量板第一列板孔中加入25μL或50μL樣品），就可以連續進行大批量檢測。一臺工作站單日檢測量可以達到1440份（3分鐘/板（12份），每天開機工作6小時），大約相當于4至5人的工作量（傳統的人工操作，一天大約可檢測300份）。補充說明：間隔區：用于等待微量板中的抗原抗體發生充分反應。這部分的底座下方安裝著偏心輪振動臺（類似常用的微量板振蕩器），當載有微量板的輸送帶到達此區域時，被兩側的壓緊轉輪向下壓，貼緊下方的振動臺面，通過旋渦振動方式來加速微量板中的抗原抗體反應。沉淀區：微量板僅是緩慢通過此區域，等待紅細胞發生沉淀，最后到達結果記錄模塊。回收容器：在結果記錄區的輸送帶的末端，下方放置一個托盤，用于盛裝檢測完畢的微量板。當輸送帶到達末端時，在輸送帶折返的過程中，輸送帶呈彎曲狀態，微量血凝板將會自動脫落到回收容器中。除此之外，如果希望進一步提高自動化程度，還可以采用PCR、ELISA工作站常用的智能機械臂等輔助裝置與上述主要工作模塊相互配合，當然，這需要考慮組裝成工作站的性價比。例如：可采用智能機械臂直接抓取微量血凝板，自動裝填到底座的待檢區和間隔區；或者將微量板疊起來放置，用于節約儀器內部空間。三、血凝抑制實驗工作站的總體組裝血凝抑制實驗工作站的總體組成見圖1。儀器的底板為長方形，一側區域用于安裝輸送帶，用于承載96孔或384孔微量血凝板。另一側用于放置試劑容器、一次性吸頭盒。儀器的背側板為長方形，用于安裝和固定各個工作模塊。從儀器的一端至另一端，依次排列著反應液分配模塊、樣品倍比稀釋模塊、抗原分配模塊、紅細胞分配模塊、結果記錄模塊。每個模塊均通過數據線與計算機控制系統相連。附圖說明圖1是血凝抑制實驗工作站總體組裝示意圖1.反應液分配模塊；2.樣品倍比稀釋模塊；3.抗原分配模塊；4.紅細胞分配模塊；5.結果記錄模塊；6.輸送帶；7.間隔區的振動臺；8.壓緊輪；9.沉淀區；10.蠕動泵；11.計算機接口；12.吸頭盒；13.抗原液容器；14.稀釋液容器；15.紅細胞懸液容器；16.待檢區；17.微量板回收容器。具體實施方式下面結合具體實施方式對本專利技術進行進一步的詳細描述，給出的實施例僅為了闡明本專利技術，而不是為了限制本專利技術的范圍。下述實施例中的實驗方法，如無特殊說明，均為常規方法。下述實施例中所用的材料、部件等，如無特殊說明，均可從商業途徑得到。實施例一用本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種血凝抑制實驗工作站的總體設計方案，其特征在于，包括：反應液分配模塊、樣品倍比稀釋模塊、抗原分配模塊、紅細胞分配模塊、結果記錄模塊。

【技術特征摘要】
2017.04.20 CN 20171026003481.一種血凝抑制實驗工作站的總體設計方案，其特征在于，包括：反應液分配模塊、樣品倍比稀釋模塊、抗原分配模塊、紅細胞分配模塊、結果記錄模塊。2.一種血凝抑制實驗工作站的總體設計方案，其特征在于，是針對血凝抑制實驗的五個主要操作步驟而設計的特定用途的儀器，能自動化完成血凝抑制實驗的主要操作步驟，包括：反應液分配、樣品倍比稀釋、抗原分配、紅細胞分配、結果記錄。3.根據權利要求1和2所述的血凝抑制實驗工作站的總體設計方案，其特征在于，各個工作模塊是按照一定順序排列，依次為：反應液分配模塊→樣品倍比稀釋模塊→抗原分配模塊→紅細胞分配模塊→結果記錄模塊。4.根據權利要求1所述的血凝抑制實驗工作站的總體設計方案，其特征在于，儀器底座帶有微量血凝板輸送帶，能輸送微量血凝板依次通過各個工作模塊，...

【專利技術屬性】
技術研發人員：陳凡，
申請(專利權)人：陳凡，
類型：發明
國別省市：北京,11