專(zhuān)利名稱(chēng)：一種生物芯片分析儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于生物芯片分析儀器技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種全自動(dòng)、多樣本同
時(shí)檢測(cè)的生物芯片分析儀。
背景技術(shù)：
生物芯片是指在幾平方厘米大小的的硅片、玻璃、凝膠或尼龍膜等固相支持介質(zhì)上，通過(guò)機(jī)器人自動(dòng)打印或光引導(dǎo)化學(xué)合成技術(shù)，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、蛋白質(zhì))微陣列，然后與標(biāo)記的樣品分子進(jìn)行雜交，通過(guò)檢測(cè)雜交信號(hào)的強(qiáng)度及分布對(duì)靶分子的序列和數(shù)量進(jìn)行準(zhǔn)確、快速、大信息量的識(shí)別、篩選與分析的一項(xiàng)技術(shù)。目前廣泛應(yīng)用于生物醫(yī)學(xué)和生命科學(xué)研究中。生物芯片技術(shù)的發(fā)展，將為基礎(chǔ)研究的成果更好地服務(wù)于人類(lèi)健康提供平臺(tái)，快捷、價(jià)廉的多種蛋白質(zhì)檢測(cè)和分析應(yīng)用于腫瘤及其它疾病診斷得以實(shí)現(xiàn)。 目前，腫瘤位居各類(lèi)死因的第一位，我國(guó)每年有200萬(wàn)新發(fā)病例，150萬(wàn)人死于惡性腫瘤。早期發(fā)現(xiàn)，早期診斷，早期治療是提高腫瘤患者生存率的關(guān)鍵。腫瘤標(biāo)志物在腫瘤高危人群的篩查、腫瘤診斷、預(yù)后判斷、轉(zhuǎn)歸及療效評(píng)價(jià)等方面具有重要的價(jià)值。腫瘤標(biāo)志物單指標(biāo)檢測(cè)在臨床已應(yīng)用多年，但單項(xiàng)檢測(cè)存在特異性不強(qiáng)、檢出率低等不足。多項(xiàng)腫瘤標(biāo)志物聯(lián)合檢測(cè)具有敏感性高、特異性強(qiáng)、適應(yīng)性廣的特點(diǎn)，因此，開(kāi)發(fā)組合型腫瘤標(biāo)志物檢測(cè)產(chǎn)品和設(shè)備是腫瘤診斷和治療領(lǐng)域非常重要的發(fā)展方向。 目前生物芯片技術(shù)對(duì)操作人員要求較高，需要專(zhuān)門(mén)的技術(shù)人員去建立并操作。由于生物芯片是在微小的載體中放置高密度的生物分子微陣列，作為微量分析，采用手工操作，使用時(shí)檢測(cè)條件的不一致對(duì)結(jié)果影響很大。在操作過(guò)程中，還需要嚴(yán)格防止外界對(duì)生物芯片的污染以及不同生物芯片之間的交叉污染。研發(fā)高精度性、高可靠性以及高效性的全自動(dòng)的生物芯片分析儀使廣大臨床檢驗(yàn)人員或?qū)嶒?yàn)分析人員擺脫傳統(tǒng)的檢測(cè)方式，將是生物芯片技術(shù)未來(lái)發(fā)展，走向臨床的一個(gè)重要的發(fā)展方向。 全球(包括中國(guó)在內(nèi))的生物芯片企業(yè)以及相關(guān)行業(yè)正面臨著前所未有的機(jī)遇與挑戰(zhàn)，幾乎所有國(guó)際知名的生物芯片公司都在盡可能地?cái)U(kuò)大自有的產(chǎn)品線，以迎合更多客戶(hù)提出的不同需求。在過(guò)去10年間，美國(guó)政府和產(chǎn)業(yè)界共投入將近20億美元用于生物芯片的研究開(kāi)發(fā)與產(chǎn)業(yè)化。世界上幾乎所有的跨國(guó)制藥公司都投入巨資，利用生物芯片開(kāi)展新藥的超高通量篩選和藥理遺傳學(xué)、藥理基因組學(xué)等研究。許多著名的IT、電氣企業(yè)，例如摩托羅拉、IBM、日立等也參加到生物芯片設(shè)備的研發(fā)行列。 而作為生物芯片檢測(cè)分析的重要設(shè)備，針對(duì)組合型腫瘤標(biāo)志物檢測(cè)的全自動(dòng)生物芯片分析儀尚存在多項(xiàng)有待突破的技術(shù)難點(diǎn)。 國(guó)內(nèi)市場(chǎng)2009年出現(xiàn)的首個(gè)"多腫瘤標(biāo)志物蛋白芯片檢測(cè)系統(tǒng)"——HD-2002A生物芯片工作站，由上海數(shù)康公司研發(fā)完成。該系統(tǒng)是專(zhuān)門(mén)針對(duì)以硝酸纖維膜為芯片基質(zhì)的自動(dòng)化分析儀。由于硝酸纖維膜是多層結(jié)構(gòu)，芯片使用時(shí)洗滌難度大，導(dǎo)致芯片檢測(cè)的結(jié)果波動(dòng)大，同時(shí)存在芯片檢測(cè)范圍、芯片檢測(cè)內(nèi)容的組合等方面的不足，目前臨床上使用并不普遍，難以實(shí)現(xiàn)同時(shí)檢測(cè)多樣本。 國(guó)夕卜，同類(lèi)產(chǎn)品中有英國(guó)RAND0X(朗道)公司提供的Evidence⑧全自動(dòng)的蛋白芯片分析系統(tǒng)。核心技術(shù)是RAND0X的蛋白芯片，在一塊9mmX9mm的固態(tài)基質(zhì)表面，運(yùn)用了專(zhuān)利的有機(jī)金屬硅烷化芯片表面處理技術(shù)和納米分配技術(shù)，精確分布25個(gè)分散獨(dú)立測(cè)試區(qū)(DTR)，每個(gè)DTR由可與分析物特異結(jié)合的抗體或其他物質(zhì)組成。但該產(chǎn)品存在以下不足首先，因反應(yīng)過(guò)程中需保證抗原抗體的充分結(jié)合，并需要反復(fù)洗滌，反應(yīng)時(shí)間相對(duì)較長(zhǎng)；其次，樣本只能批量檢測(cè)，不能對(duì)單個(gè)樣本隨時(shí)進(jìn)行測(cè)定；第三，其日內(nèi)和日間的CV值相對(duì)較大，因此在試劑制備和檢測(cè)流程上有待進(jìn)一步改進(jìn)；第四，其專(zhuān)門(mén)使用的有機(jī)金屬硅烷化芯片成本較高。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于提供一種簡(jiǎn)單易行的，能同時(shí)檢測(cè)多樣本的全自動(dòng)生物芯片分析儀，解決現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷。 為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用如下技術(shù)方案 —種生物芯片分析儀，包括控制主機(jī)，與控制主機(jī)電連接的顯示器，承載基板；所述的控制主機(jī)包括主板、設(shè)置于主板的CPU和安裝于主機(jī)的控制板卡，所述的承載基板設(shè)置有分析樣品反應(yīng)裝置、反應(yīng)液反應(yīng)裝置、發(fā)光液反應(yīng)裝置、第一多自由度機(jī)械手、第二多自由度機(jī)械手和圖像處理裝置，所述的分析樣品反應(yīng)裝置、反應(yīng)液反應(yīng)裝置、發(fā)光液反應(yīng)裝置、第一多自由度機(jī)械手、第二多自由度機(jī)械手和圖像處理裝置通過(guò)各自的控制模塊與CPU電連接。 優(yōu)選的方案是還包括設(shè)置于分析樣品反應(yīng)裝置與反應(yīng)液反應(yīng)裝置之間的芯片自動(dòng)清洗裝置I ;以及反應(yīng)液反應(yīng)裝置與發(fā)光液反應(yīng)裝置之間的芯片自動(dòng)清洗裝置II ;用于反應(yīng)液反應(yīng)裝置和發(fā)光液反應(yīng)裝置添加試劑的試劑自動(dòng)加注裝置和反應(yīng)杯自動(dòng)清洗裝置，所述的芯片自動(dòng)清洗裝置、試劑自動(dòng)加注裝置和反應(yīng)杯自動(dòng)清洗裝置通過(guò)控制模塊與CPU電連接。 更為優(yōu)選的方案是所述的分析樣品反應(yīng)裝置、反應(yīng)液反應(yīng)裝置和發(fā)光液反應(yīng)裝置的控制模塊為運(yùn)動(dòng)控制卡I，所述的第一多自由度機(jī)械手和第二多自由度機(jī)械手的控制模塊為運(yùn)動(dòng)控制卡II，所述的芯片自動(dòng)清洗裝置、試劑自動(dòng)加注裝置和自動(dòng)清洗裝置的控制模塊為數(shù)據(jù)采集卡，所述的圖像處理裝置控制模塊為圖像采集卡；還包括用于控制反應(yīng)液溫度的溫度控制模塊，所述的溫度控制模塊與CPU電連接。 更為優(yōu)選的方案是所述的分析樣品反應(yīng)裝置和反應(yīng)液反應(yīng)裝置為驅(qū)動(dòng)馬達(dá)通過(guò)中軸驅(qū)動(dòng)的反應(yīng)盤(pán)，所述的反應(yīng)盤(pán)與中軸可拆卸緊固連接，所述的反應(yīng)盤(pán)設(shè)有若干用于支撐反應(yīng)杯的托架。 更為優(yōu)選的方案是所述的反應(yīng)盤(pán)與中軸可拆卸緊固連接部位到托架部位的中間部位設(shè)置有若干鏤空。 更為優(yōu)選的方案是所述的圖像處理裝置為連接COMS鏡頭或者CCD鏡頭的攝像機(jī)或者照相機(jī)。 作為檢測(cè)工作介質(zhì)的生物芯片是長(zhǎng)方形玻璃基片固相載體，芯片表面分為不同的離散測(cè)試區(qū)域(discrete test regions, DTR)。使用毫微分布技術(shù)，使樣品以精確的預(yù)定
4義坐標(biāo)沉淀在生物芯片表面，每個(gè)DTR區(qū)域覆蓋不同的抗體。 產(chǎn)品利用抗原與其相應(yīng)抗體特異性結(jié)合的免疫學(xué)原理，在固相基質(zhì)上結(jié)合多種腫瘤標(biāo)志物的單克隆抗體，捕捉被檢者血清中的對(duì)應(yīng)腫瘤標(biāo)志物，并通過(guò)特定的化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生光信號(hào)，根據(jù)光信號(hào)強(qiáng)度對(duì)腫瘤標(biāo)志物進(jìn)行定量檢測(cè)。生物芯片一次可同時(shí)檢測(cè)癌胚抗原(cEA)、甲胎蛋白(AFP)等16 20種不同的腫瘤標(biāo)志物。 腫瘤標(biāo)志物檢測(cè)采用夾心法(sandwich assay)，加入定量的稀釋液(其作用是使待檢測(cè)樣品能均勻擴(kuò)散于芯片表面)，然后加入待檢測(cè)血清樣品，溫育10min 2h，使樣品中的待檢物與芯片表面DTR中的特異性抗體結(jié)合，洗滌3 5次后，加入定量的酶標(biāo)檢測(cè)抗體試劑(共軛試劑，使用辣根過(guò)氧化物酶(HRP)標(biāo)記)，溫育10min 2h，使酶標(biāo)檢測(cè)抗體和已與DTR特異性抗體結(jié)合的待檢物結(jié)合，形成抗體一抗原一抗體復(fù)合物，洗滌若干次，加入定量的信號(hào)試劑，產(chǎn)生熒光信號(hào)。使用CCD照相機(jī)拍攝，計(jì)算機(jī)對(duì)采集的光學(xué)信號(hào)進(jìn)行處理，最后換算成實(shí)際數(shù)值，打印出檢測(cè)結(jié)果。從而實(shí)現(xiàn)生物標(biāo)記物的特異性和多參數(shù)同時(shí)測(cè)定。 本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下優(yōu)點(diǎn)和有益效果 本實(shí)用新型所述的生物芯片分析儀，采用一體化工作站的形式，綜合利用運(yùn)動(dòng)控制技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、傳感技術(shù)、圖像處理技術(shù)等，通過(guò)計(jì)算機(jī)的統(tǒng)一控制，實(shí)現(xiàn)對(duì)樣品處理過(guò)程全自動(dòng)處化。利用生物芯片上的生物反應(yīng)介質(zhì)依次與樣品中的特定有效成份(如酶、蛋白等等)、反應(yīng)液、發(fā)光液反應(yīng)，在暗室中芯片上的反應(yīng)點(diǎn)區(qū)域產(chǎn)生微弱的熒光。通過(guò)對(duì)熒光圖像進(jìn)行處理，分析圖片中反應(yīng)點(diǎn)發(fā)光范圍、灰度等信息，對(duì)特定有效成份的含量進(jìn)行確定。本實(shí)用新型采用特殊的玻片為芯片基質(zhì)，夾心法(sandwich assay)對(duì)特定腫瘤標(biāo)定物進(jìn)行檢測(cè)，集成多種腫瘤標(biāo)志物的單克隆抗體，經(jīng)一次血清檢測(cè)，即可定量檢測(cè)出近20種腫瘤標(biāo)志物的濃度，檢測(cè)CV < 10%，并且指標(biāo)之間無(wú)干擾，特異性好。

圖1為本實(shí)用新型所述的生物芯片分析儀結(jié)構(gòu)示意圖；[0023] 圖2為本實(shí)用新型的軟件控制流程圖；[0024] 圖3為本實(shí)用新型的電氣控制流程圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施例，對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明[0026] 如圖1所示，一種生物芯片分析儀，包括控制主機(jī)，與控制主機(jī)電連接的顯示器，承載基板；所述的控制主機(jī)包括主板和設(shè)置于主板的CPU，所述的承載基板設(shè)置有血清反應(yīng)盤(pán)1、反應(yīng)液反應(yīng)盤(pán)2、發(fā)光液反應(yīng)盤(pán)3、第一多自由度機(jī)械手(Rl機(jī)械臂)51、第二多自由度機(jī)械手(R2機(jī)械臂)52和CCD圖像采集裝置及暗室4，血清反應(yīng)盤(pán)1、反應(yīng)液反應(yīng)盤(pán)2、發(fā)光液反應(yīng)盤(pán)3、 Rl機(jī)械臂51、 R2機(jī)械臂52和CCD圖像采集裝置及暗室4通過(guò)各自的控制模塊與CPU電連接。同時(shí)，本實(shí)施例還包括設(shè)置于血清反應(yīng)盤(pán)1與反應(yīng)液反應(yīng)盤(pán)2之間的芯片自動(dòng)清洗裝置171，以及反應(yīng)液反應(yīng)盤(pán)2與發(fā)光液反應(yīng)盤(pán)之間的芯片自動(dòng)清洗裝置1172 ;用于反應(yīng)液反應(yīng)裝置和發(fā)光液反應(yīng)裝置添加試劑的試劑自動(dòng)加注裝置和反應(yīng)杯自動(dòng)清洗裝置，所述的芯片自動(dòng)清洗裝置、試劑自動(dòng)加注裝置和自動(dòng)清洗裝置通過(guò)控制模塊與
5CPU電連接。 血清反應(yīng)盤(pán)1、反應(yīng)液反應(yīng)盤(pán)2、發(fā)光液反應(yīng)盤(pán)3的控制模塊為運(yùn)動(dòng)控制卡I， Rl 機(jī)械臂和R2機(jī)械臂的控制模塊為運(yùn)動(dòng)控制卡II，所述的芯片自動(dòng)清洗裝置、試劑自動(dòng)加注 裝置和自動(dòng)清洗裝置的控制模塊為數(shù)據(jù)采集卡，所述的圖像處理裝置控制模塊為圖像采集 卡；還包括用于控制反應(yīng)液溫度的溫度控制模塊，所述的溫度控制模塊與CPU電連接。 血清反應(yīng)盤(pán)1和反應(yīng)液反應(yīng)盤(pán)2為驅(qū)動(dòng)馬達(dá)通過(guò)中軸驅(qū)動(dòng)的反應(yīng)盤(pán)，所述的反 應(yīng)盤(pán)與中軸可拆卸緊固連接，所述的反應(yīng)盤(pán)設(shè)有若干用于支撐反應(yīng)杯的托架，通常設(shè)置為 45 90個(gè)，本實(shí)施例優(yōu)選為60個(gè)；反應(yīng)盤(pán)與中軸可拆卸緊固連接部位到托架部位的中間
部位設(shè)置有若干鏤空。發(fā)光液反應(yīng)盤(pán)設(shè)有io個(gè)托架，托架上放置反應(yīng)杯，玻片基質(zhì)的生物
芯片放置在反應(yīng)杯內(nèi)，各種反應(yīng)液和發(fā)光液自動(dòng)加注到反應(yīng)杯中，抗原-抗體反應(yīng)在芯片 表面完成，兩臺(tái)機(jī)械手完成芯片在各反應(yīng)盤(pán)和發(fā)光盤(pán)之間的相關(guān)位置進(jìn)行清洗、吹干和處 理，產(chǎn)生化學(xué)發(fā)光反應(yīng)，利用電荷耦合器件(CCD)照相機(jī)測(cè)量光強(qiáng)度，并使用成像技術(shù)測(cè)定 生物芯片表面反應(yīng)點(diǎn)位置光的輸出量。各工作區(qū)域之間生物芯片的移動(dòng)取放、反應(yīng)杯廢棄 處理通過(guò)Rl機(jī)械臂和R2機(jī)械臂自動(dòng)完成。 血清反應(yīng)盤(pán)、反應(yīng)液反應(yīng)盤(pán)和發(fā)光液反應(yīng)盤(pán)主要用于承載反應(yīng)杯，并在正確的時(shí) 間將反應(yīng)杯運(yùn)動(dòng)到芯片放入，反應(yīng)液加注，芯片清洗等各個(gè)工作位置，對(duì)反應(yīng)杯進(jìn)行對(duì)應(yīng)的 操作。在反應(yīng)杯放置區(qū)域有加熱環(huán)，對(duì)反應(yīng)杯進(jìn)行加熱。反應(yīng)盤(pán)直接聯(lián)接在機(jī)架的承重主 板上，處于一個(gè)相對(duì)封閉的環(huán)境，使溫度相對(duì)穩(wěn)定，并通過(guò)溫度控制模塊調(diào)節(jié)作用，保證所 有的反應(yīng)過(guò)程中芯片及反應(yīng)液的溫度都在規(guī)定的溫度區(qū)域內(nèi)。反應(yīng)盤(pán)的分度動(dòng)作通過(guò)交流 伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)高精度高減速比諧波減速器實(shí)現(xiàn)，以保證反應(yīng)杯位置的準(zhǔn)確性。 Rl機(jī)械臂和R2機(jī)械臂用于芯片的傳送和廢棄物的丟棄，并在芯片清洗過(guò)程夾持 著芯片進(jìn)行清洗，R1機(jī)械臂、R2機(jī)械臂結(jié)構(gòu)類(lèi)型為二自由度機(jī)械手。Rl機(jī)械臂直接聯(lián)接在 機(jī)架的承重主板上，位于血清反應(yīng)盤(pán)和反應(yīng)液反應(yīng)盤(pán)之間；R1機(jī)械臂直接聯(lián)接在機(jī)架的承 重主板上，位于發(fā)光液反應(yīng)盤(pán)和反應(yīng)液反應(yīng)盤(pán)之間主關(guān)節(jié)為旋轉(zhuǎn)軸，從關(guān)節(jié)為升降軸，兩個(gè) 關(guān)節(jié)均采用步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)同步帶及同步輪的方式實(shí)現(xiàn)預(yù)定動(dòng)作。機(jī)械臂的末端為一個(gè)氣動(dòng) 夾爪，用于實(shí)現(xiàn)夾取和松放兩個(gè)動(dòng)作。 芯片清洗裝置用于反應(yīng)過(guò)程結(jié)束后，對(duì)生物芯片上的殘留反應(yīng)物質(zhì)進(jìn)行清洗，以 免影響下一步反應(yīng)過(guò)程的反應(yīng)效果。芯片清洗裝置直接聯(lián)接在機(jī)架的承重主板上，位于血 清反應(yīng)盤(pán)和發(fā)光液反應(yīng)盤(pán)附近。每組清洗針各有上下兩排針管，清洗劑通過(guò)膜片泵的加注 從下排針管沖出，壓縮空氣通過(guò)上排針管對(duì)清洗后的生物芯片進(jìn)行吹氣，以清除芯片表面 的清洗液。 反應(yīng)液加注單元和發(fā)光液加注單元用于反應(yīng)液和發(fā)光液的精密加注。反應(yīng)液加注 單元和發(fā)光液加注單元直接聯(lián)接在機(jī)架的承重主板上位于血清反應(yīng)盤(pán)或發(fā)光液反應(yīng)盤(pán)附 近，其結(jié)構(gòu)類(lèi)型為單自由度機(jī)械手，驅(qū)動(dòng)裝置為氣缸；單元末端裝有一個(gè)加注針頭，加注時(shí) 加注針頭伸入反應(yīng)杯中，由一個(gè)精密計(jì)量膜片泵實(shí)現(xiàn)反應(yīng)試劑的微量精密加注，加注量精 度要求±5%。 反應(yīng)杯清洗裝置主要用于反應(yīng)過(guò)程結(jié)束后，對(duì)反應(yīng)杯中的殘留反應(yīng)物質(zhì)進(jìn)行清 洗，以免影響下一次反應(yīng)過(guò)程的反應(yīng)效果。反應(yīng)杯清洗單元直接聯(lián)接在機(jī)架的承重主板上， 位于反應(yīng)液反應(yīng)盤(pán)和發(fā)光液反應(yīng)盤(pán)附近，其結(jié)構(gòu)類(lèi)型為單自由度機(jī)械手，驅(qū)動(dòng)裝置為氣缸；單元末端裝有一個(gè)清洗針頭，加注時(shí)加注針頭伸入反應(yīng)杯中，每個(gè)清洗針頭上有兩個(gè)針管， 一個(gè)針管用于清洗劑的加注，由一個(gè)精密計(jì)量膜片泵實(shí)現(xiàn)清洗劑的微量精密加注；另一個(gè) 用于廢液的吸取，由一個(gè)膜片泵在管道內(nèi)產(chǎn)生真空，實(shí)現(xiàn)吸取廢液功能。 本實(shí)施例還設(shè)置有操作臺(tái)、反應(yīng)杯廢棄區(qū)和芯片廢棄區(qū)，反應(yīng)杯廢棄區(qū)和芯片廢 棄區(qū)用于反應(yīng)過(guò)程結(jié)束后對(duì)一次性廢棄物的收集。反應(yīng)杯廢棄區(qū)和芯片廢棄區(qū)包括固定于 承重主板上的管道和放置于焊接機(jī)架內(nèi)部的廢料盒，機(jī)械手臂從反應(yīng)盤(pán)上夾取了一次性廢 棄物后，移動(dòng)到廢棄區(qū)上方，松開(kāi)夾爪， 一次性廢棄物通過(guò)管道，掉入廢料盒中。 由于反應(yīng)液與發(fā)光液需要在4-『C條件下保存，，本實(shí)施例專(zhuān)門(mén)在操作臺(tái)上設(shè)置有 小型冰箱8，用于保存反應(yīng)液和發(fā)光液。同時(shí)，通過(guò)智能溫度控制模塊可以達(dá)到士o.5t:的 溫度控制精度。所有的反應(yīng)過(guò)程都要求在30-37t:條件下進(jìn)行，溫度控制精度±0. 5°C。發(fā) 光液反應(yīng)過(guò)程中，進(jìn)行兩次連續(xù)拍攝，曝光時(shí)間分別為10s、30s。通過(guò)對(duì)生物芯片上的熒光 進(jìn)行自動(dòng)拍攝，自動(dòng)定位熒光圖片中反應(yīng)點(diǎn)微陣列位置，分析反應(yīng)點(diǎn)的發(fā)光區(qū)域的面積及 灰度等圖像信息。本實(shí)施例的軟件控制流程如圖2所示 包括1)開(kāi)始步驟； 2)執(zhí)行樣本定標(biāo)流程，獲取定標(biāo)樣本數(shù)據(jù)； 3)執(zhí)行控制流程，控制定標(biāo)樣本進(jìn)行反應(yīng)； 4)執(zhí)行圖像處理流程，測(cè)取生物芯片圖像信息； 5)執(zhí)行生成曲線擬合流程，構(gòu)成反應(yīng)曲線擬合模型； 6)執(zhí)行錄入流程，獲取質(zhì)控樣本數(shù)據(jù)； 7)執(zhí)行控制流程，控制質(zhì)控樣本進(jìn)行反應(yīng)； 8)執(zhí)行控制分析流程，判斷質(zhì)控結(jié)果； 9)執(zhí)行錄入流程，獲取檢測(cè)樣本數(shù)據(jù)； 10)執(zhí)行控制流程，控制檢測(cè)樣本進(jìn)行反應(yīng)； 11)執(zhí)行圖像處理流程，測(cè)取檢測(cè)樣本光學(xué)信息； 12)執(zhí)行樣本分析計(jì)算流程，建立檢測(cè)樣本結(jié)果集。 本實(shí)施例的電氣工作原理如圖3所示，通過(guò)電氣控制系統(tǒng)和控制軟件，完成對(duì)本 實(shí)施例的各個(gè)模塊單元之間動(dòng)作的控制。 本實(shí)施例所述的生物芯片分析儀可應(yīng)用于多項(xiàng)腫瘤標(biāo)志物的定量檢測(cè)。 作為檢測(cè)工作介質(zhì)的生物芯片是長(zhǎng)方形玻璃基片固相載體，芯片表面分為不同的 離散測(cè)試區(qū)域(discrete test regions, DTR)。使用毫微分布技術(shù)，使樣品以精確的預(yù)定 義坐標(biāo)沉淀在生物芯片表面，每個(gè)DTR區(qū)域覆蓋不同的抗體。 利用抗原與其相應(yīng)抗體特異性結(jié)合的免疫學(xué)原理，在固相基質(zhì)上結(jié)合多種腫瘤 標(biāo)志物的單克隆抗體，捕捉被檢者血清中的對(duì)應(yīng)腫瘤標(biāo)志物，并通過(guò)特定的化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生 光信號(hào)，根據(jù)光信號(hào)強(qiáng)度對(duì)腫瘤標(biāo)志物進(jìn)行定量檢測(cè)。生物芯片一次可同時(shí)檢測(cè)癌胚抗原 (cEA)、甲胎蛋白(AFP)等16種不同的腫瘤標(biāo)志物。 腫瘤標(biāo)志物檢測(cè)采用夾心法(sandwich assay)，加入定量的稀釋液(其作用是使 待檢測(cè)樣品能均勻擴(kuò)散于芯片表面)，然后加入待檢測(cè)血清樣品，溫育一定時(shí)間，使樣品中 的待檢物與芯片表面DTR中的特異性抗體結(jié)合，洗滌一定次數(shù)后，加入定量的酶標(biāo)檢測(cè)抗 體試劑(共軛試劑，使用辣根過(guò)氧化物酶(HRP)標(biāo)記)，溫育一定時(shí)間，使酶標(biāo)檢測(cè)抗體和已與DTR特異性抗體結(jié)合的待檢物結(jié)合，形成抗體一抗原一抗體復(fù)合物，洗滌若干次，加入定 量的信號(hào)試劑，產(chǎn)生熒光信號(hào)。使用CCD照相機(jī)拍攝，計(jì)算機(jī)對(duì)采集的光學(xué)信號(hào)進(jìn)行處理， 最后換算成實(shí)際數(shù)值，打印出檢測(cè)結(jié)果。從而實(shí)現(xiàn)生物標(biāo)記物的特異性和多參數(shù)同時(shí)測(cè)定。 本實(shí)施例分為血清反應(yīng)盤(pán)、反應(yīng)液反應(yīng)盤(pán)和發(fā)光液反應(yīng)盤(pán)，血清反應(yīng)盤(pán)和反應(yīng)液 反應(yīng)盤(pán)分別設(shè)有60個(gè)托架、發(fā)光液反應(yīng)盤(pán)設(shè)有10個(gè)托架，托架上放置反應(yīng)杯，玻片基質(zhì)的 生物芯片放置在反應(yīng)杯內(nèi)，各種反應(yīng)液和發(fā)光液自動(dòng)加注到反應(yīng)杯中，抗原-抗體反應(yīng)在 芯片表面完成，兩臺(tái)機(jī)械手完成芯片在各反應(yīng)盤(pán)和發(fā)光盤(pán)之間的相關(guān)位置進(jìn)行清洗、烘干 和處理，產(chǎn)生化學(xué)發(fā)光反應(yīng)，利用電荷耦合器件(CCD)照相機(jī)測(cè)量光強(qiáng)度，并使用成像技術(shù) 測(cè)定生物芯片表面反應(yīng)位置光的輸出量。 以上內(nèi)容是結(jié)合具體的優(yōu)選實(shí)施方式對(duì)本實(shí)用新型所作的進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明，不能 認(rèn)定本實(shí)用新型的具體實(shí)施只局限于這些說(shuō)明。對(duì)于本實(shí)用新型所屬技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù) 人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本實(shí)用新型構(gòu)思的前提下，還可以做出若干簡(jiǎn)單推演或替換，都應(yīng)當(dāng)視 為屬于本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求一種生物芯片分析儀，包括控制主機(jī)，與控制主機(jī)電連接的顯示器，承載基板，其特征是所述的控制主機(jī)包括主板、設(shè)置于主板的CPU和安裝于主機(jī)的控制板卡，所述的承載基板設(shè)置有分析樣品反應(yīng)裝置、反應(yīng)液反應(yīng)裝置、發(fā)光液反應(yīng)裝置、第一多自由度機(jī)械手、第二多自由度機(jī)械手和圖像處理裝置，所述的分析樣品反應(yīng)裝置、反應(yīng)液反應(yīng)裝置、發(fā)光液反應(yīng)裝置、第一多自由度機(jī)械手、第二多自由度機(jī)械手和圖像處理裝置通過(guò)各自的控制模塊與CPU電連接。
2. 如權(quán)利要求1所述的生物芯片分析儀，其特征是還包括設(shè)置于分析樣品反應(yīng)裝置 與反應(yīng)液反應(yīng)裝置之間的芯片自動(dòng)清洗裝置I ;以及反應(yīng)液反應(yīng)裝置與發(fā)光液反應(yīng)裝置之 間的芯片自動(dòng)清洗裝置II ;以及反應(yīng)液反應(yīng)裝置與發(fā)光液反應(yīng)裝置之間的芯片自動(dòng)清洗 裝置；用于反應(yīng)液反應(yīng)裝置和發(fā)光液反應(yīng)裝置添加試劑的試劑自動(dòng)加注裝置和反應(yīng)杯自動(dòng) 清洗裝置，所述的芯片自動(dòng)清洗裝置、試劑自動(dòng)加注裝置和反應(yīng)杯自動(dòng)清洗裝置通過(guò)控制 模塊與CPU電連接。
3. 如權(quán)利要求l所述的生物芯片分析儀，其特征是所述的分析樣品反應(yīng)裝置、反應(yīng)液 反應(yīng)裝置和發(fā)光液反應(yīng)裝置的控制模塊為運(yùn)動(dòng)控制卡I，所述的第一多自由度機(jī)械手和第 二多自由度機(jī)械手的控制模塊為運(yùn)動(dòng)控制卡II，所述的芯片自動(dòng)清洗裝置、試劑自動(dòng)加注 裝置和自動(dòng)清洗裝置的控制模塊為數(shù)據(jù)采集卡，所述的圖像處理裝置控制模塊為圖像采集 卡；還包括用于控制反應(yīng)區(qū)溫度的溫度控制模塊，所述的溫度控制模塊與CPU電連接。
4. 如權(quán)利要求1-3任一項(xiàng)所述的生物芯片分析儀，其特征是所述的分析樣品反應(yīng)裝 置和反應(yīng)液反應(yīng)裝置為驅(qū)動(dòng)馬達(dá)通過(guò)中軸驅(qū)動(dòng)的反應(yīng)盤(pán)，所述的反應(yīng)盤(pán)與中軸可拆卸緊固 連接，所述的反應(yīng)盤(pán)設(shè)有若干用于支撐反應(yīng)杯的托架。
5. 如權(quán)利要求4所述的生物芯片分析儀，其特征是所述的反應(yīng)盤(pán)與中軸可拆卸緊固 連接部位到托架部位的中間部位設(shè)置有若干鏤空。
6. 如權(quán)利要求5所述的生物芯片分析儀，其特征是所述的圖像處理裝置為連接C0MS 鏡頭或者CCD鏡頭的攝像機(jī)或者照相機(jī)。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)了一種生物芯片分析儀，包括控制主機(jī)，與控制主機(jī)電連接的顯示器，承載基板；所述的控制主機(jī)包括主板、設(shè)置于主板的CPU和安裝于主機(jī)的控制板卡，所述的承載基板設(shè)置有分析樣品反應(yīng)裝置、反應(yīng)液反應(yīng)裝置、發(fā)光液反應(yīng)裝置、第一多自由度機(jī)械手、第二多自由度機(jī)械手和圖像處理裝置，所述的分析樣品、反應(yīng)液和發(fā)光液反應(yīng)裝置、第一多自由度機(jī)械手、第二多自由度機(jī)械手和圖像處理裝置通過(guò)各自的控制模塊與CPU電連接。本實(shí)用新型所述的生物芯片分析儀，采用一體化工作站形式，綜合利用運(yùn)動(dòng)控制技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、傳感技術(shù)、圖像處理技術(shù)等，通過(guò)計(jì)算機(jī)的統(tǒng)一控制，實(shí)現(xiàn)對(duì)樣品處理過(guò)程全自動(dòng)化。
文檔編號(hào)G01N33/577GK201527430SQ20092020593
公開(kāi)日2010年7月14日 申請(qǐng)日期2009年10月19日 優(yōu)先權(quán)日2009年10月19日
發(fā)明者吳堂明, 張飛, 施啟堯, 羅興桂, 蔣仕龍, 衷云, 賴(lài)長(zhǎng)川, 黃平, 龍騰宇 申請(qǐng)人:深港產(chǎn)學(xué)研基地;江蘇三聯(lián)生物工程有限公司