專利名稱：智能化多步免疫層析反應儀的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及生物醫(yī)學技術領域，尤其是一種智能化多步免疫層析反應儀。
背景技術：
免疫層析法是現代生物技術中近幾年快速發(fā)展的新的檢測方法之一，廣泛應用于艾滋病，梅毒、病毒性肝炎等多種傳染性疾病的快速檢驗診斷，其操作步驟是首先用移液器在8*12＝96孔的生物技術通用微孔板的孔內加入所需的各種試劑，然后檢驗人員將反應試條按順序放入各個微孔板的孔內并按要求的反應時間進行分步反應，此時孔內應保持一定的溫度，最后一步完成后，檢驗人員直接觀察試條的檢測線(或點)的顏色，得出檢驗結果。這種操作方法需要手工多步操作，工作效率較低，勞動強度高。
實用新型內容本實用新型的目的在于提供一種智能化多步免疫層析反應儀，能夠自動完成反應試條與試劑的按次序分步反應，并且反應時間、溫度可控。
本實用新型的技術方案是一種智能化多步免疫層析反應儀，該反應儀包括可使反應用微孔板沿水平方向往復移動的水平移動裝置、可使試條沿豎直方向上下移動的豎直移動裝置及單片機控制電路，所述水平移動裝置是由步進電機驅動的絲桿螺母傳動機構、與絲桿螺母傳動機構連接的可容微孔板放入的水平工作臺構成，所述豎直移動裝置是由步進電機驅動的絲桿螺母傳動機構、與絲桿螺母傳動機構連接的可夾持試條的豎直工作臺構成。
所述水平工作臺底部設有水槽，水槽的周邊圍設有單邊開口的可容微孔板插入的導向槽，水槽內的底部設有加熱片及保溫層，水槽內還設有溫度敏感元件。
所述水平移動裝置的絲桿螺母傳動機構包括左、右水平支架，其中一個水平支架上固定有步進電機，步進電機的轉軸上傳動連接有絲桿，絲桿的自由端與異型螺母傳動配合，所述異型螺母與水平工作臺傳動連接。
所述的左、右水平支架之間于絲桿的兩側還固定有兩根導向桿，水平工作臺是通過過渡板與異型螺母連接，過渡板上連接有四個滑動穿設于兩根導向桿上的導套連接件，過渡板通過四個導套連接件而滑動支撐在導向桿上。
所述豎直移動裝置的絲桿螺母傳動機構包括上、下支架，其中一個支架上固定有步進電機，步進電機的轉軸傳動連接有絲桿，絲桿的自由端傳動配合有異型螺母，上、下支架之間于絲桿兩側還固定有兩根導向桿，異型螺母與豎直工作臺固定連接，豎直工作臺的兩側還分別連接有滑動穿設于兩個導向桿上的導套連接件，豎直工作臺的正面設有至少一個可夾持試條的試條夾具。
所述試條夾具是由梳狀試條夾架和梳狀試條夾構成，梳狀試條夾架的外側具有可容梳狀試條夾插入配合的開口，梳狀試條夾的下部并列設有可插裝試條的開口，梳狀試條夾下部的各開口的中心線之間的間距與微孔板各微孔中心之間的間距一致。
所述單片機控制電路包括單片機、電機驅動電路、鍵盤輸入電路、顯示電路、報警電路和溫度控制電路，鍵盤輸入電路的輸出端與單片機的輸入端連接，單片機的控制數據輸出端接電機驅動電路輸入端，電機驅動電路的輸出端接水平移動裝置的步進電機和豎直移動裝置的步進電機，單片機的輸出端還接有顯示電路、報警電路和溫度控制電路。
所述的溫度控制電路包括數字溫度傳感器、繼電器、電子開關，數字溫度傳感器的輸出端與單片機連接，單片機的控制數據輸出端接電子開關，電子開關與繼電器相連接，繼電器的觸點一端接加熱膜，觸點另一端接電源。
所述單片機還接有由光耦元件構成的水平電機及垂直電機限位電路。
本實用新型所設計的智能化多步免疫層析反應儀，其水平移動裝置和豎直移動裝置的配合運動可完全模仿手工的試紙分步插入微孔板的孔內的運動；另外設定好免疫層析反應所需的溫度及相對應的反應時間，則會準確無誤的按設定程序運行，溫度由于是閉環(huán)控制，也有較高的精度，避免了人工操作而造成的人為失誤。不僅減輕了檢驗人員的工作強度，提高了工作效率，還增加了反應的準確性，又由于該儀器的溫度、時間均可調整，所以還特別適合科研人員用來摸索反應條件。


圖1是本實用新型的結構示意圖；圖2是圖1的左視圖；圖3是水平移動裝置的結構示意圖；圖4是豎直移動裝置的結構示意圖；圖5是水平工作臺的結構示意圖；圖6是微孔板的結構示意圖；圖7為本實用新型單片機控制電路原理圖。
具體實施方式
本實用新型包括控制微孔板9沿水平方向左右移動的水平移動裝置、控制試條13沿豎直方向上下移動的豎直移動裝置及單片機控制電路。
如圖1、2、3所示，水平移動裝置包括左水平支架17-1和右水平支架17-2，步進電機14固定在左水平支架17-1上，步進電機14的轉軸通過連軸器19連接有絲桿15，絲桿15的兩側于左、右水平支架17-1、17-2之間固定有兩根導向桿20、21，絲桿15的自由端穿設于異型螺母16內，絲桿15的上方設有過渡板23，異型螺母16通過異型螺母連接板4與過渡板23連接在一起，過渡板23上還連接有四個滑動穿設于兩根導向桿20、21上的導套連接件22，過渡板23通過這四個導套連接件22而滑動支撐在導向桿20、21上，過渡板23通過連接塊24與其上方的水平工作臺1固定連接。
如圖5、6所示，水平工作臺1上設有水槽2，水槽2內的底部裝有用于對水槽2進行加熱的加熱片5及溫度敏感元件3，水槽2的底部還具有可保持溫度的保溫層，溫度敏感元件2可將水槽內溫度反饋給單片機控制系統，由單片機控制系統來控制加熱片5的工作而使水槽2內的溫度保持在設定的范圍內，水槽2的周邊圍設有單邊開口的導向槽8，可容微孔板9插入并定位在水槽2內，微孔板9上分布有多個可容納試劑的微孔9-1。
如圖1、2、4所示，豎直移動裝置包括上支架25-1和下支架25-2，步進電機26固定在下支架25-2上，步進電機26的轉軸通過連軸器27連接有絲桿28，絲桿28的兩側于上、下支架25-1、25-2之間固定有兩根導向桿29、30，絲桿28的自由端螺紋裝配于異型螺母31內，異型螺母31固定于豎直工作臺10的中部，豎直工作臺10的兩側還分別連接有滑動穿設于導向桿29、30上的導套連接件32、33。
豎直工作臺10的正面分布有四個的梳狀試條夾架11，梳狀試條夾架11上具有可容梳狀試條夾12插入配合的開口11-1，每個梳狀試條夾12的下部均并列設有供試條插入的8個下開口，該下開口可并列裝夾8條檢驗用的試條13，所述各個開口的中心間距與微孔板9上各微孔9-1之間的間距相等，因此插入的每個試條中心線之間的間距與微孔板9上各微孔9-1之間的間距一致，梳狀試條夾12裝上8條檢驗試條13后，形成一個類似梳子的梳狀夾，每一個試條13相當一個梳齒，當上下豎直移動的梳狀試條架12下行時，使每個試條13正好能插入微孔板9的微孔9-1內，與微孔9-1內的反應液在合適的溫度條件下進行反應。
本實用新型單片機控制電路原理圖如圖7所示，單片機控制電路分別由A，B，C，D，E，F6個模塊電路組成，其中核心控制部件A由單片機AT89C52(U16)、晶振電路、報警電路、濾波電路構成。
晶振電路由晶振Y1、電容C1、C2組成，Y1的兩端接在U1的18、19引腳，為CPU提供時鐘脈沖；報警電路由蜂鳴器B1、三極管Q1、電阻R1組成，Q1的基極通過電阻R1接在U1的26引腳上，它用在儀器操作過程中發(fā)出報警提示音；濾波電路由多個電容(C3、C4、C5、C6、C7、C8、C9、C10、C11)、電阻R9、發(fā)光二極管L2組成，主要為防止高頻干擾從電源進入電路，提高電路的抗干擾的能力。U16作為主控部件，是整個系統的核心。系統的溫度控制、時間控制、水平及垂直位移控制均由U16來控制實現。
B為八段數碼管顯示控制電路，它主要有6塊8位并行輸出串行移位寄存器74LS164(U1，U2，U3，U4，U5，U6)和6塊八段數碼管(U9，U10，U11，U12，U13，U14)組成，控制6塊八段碼管顯示的數據信號由U16的P13送出，接在U1的1、2引腳上，時鐘信號由U16的P12提供，與6個移位寄存器的8引腳相連，控制信號送出后，通過并行輸出串行移位寄存器74LS164做存儲，并移位輸出，控制八段碼管顯示溫度參數和時間參數。
C為水平和豎直電機的驅動電路，它主要由步進電機M1、M2，步進電機驅動器D1、D2，排阻PR1，電阻R2、R3、R4、R5及光耦LIMIT-X、LIMIT-Z構成。步進電機驅動器D1、D2采用市場上廣泛應用的驅動模塊，該模塊可直接由U16輸出的脈沖信號控制，并且每個模塊控制所需要的連線僅有兩個，一個是用于電機方向變換的控制，一個是用于步進電機脈沖數的控制，M1的驅動模塊D1的控制信號是通過U16的P14、P15口送來；M2的驅動模塊D2的控制信號是通過U16的P16、P17口送來，排阻PR1為上拉電阻，水平電機的限位由R2、R4及光耦LIMIT-X完成，其限位信號送到U16的13引腳，豎直電機的限位由R3、R5及光耦LIMIT-Z完成，其限位信號送到U16的12引腳。
D為看門狗電路，它由一片MAX813，及電阻R8，發(fā)光二極管L1組成。該電路定時地不間斷地接受U16的17引腳送來的脈沖信號，如果脈沖信號中斷或脈沖信號間隔時間過久，向U16的9引腳發(fā)復位脈沖，使U16內部的控制軟件復位，重新開始運行，防止有不可知因素引起的死機以及程序進入死循環(huán)等情況。R8與L1組成復位脈沖的外界觀察窗口，只做觀察、檢修時用，方便檢修。
E溫度控制電路。它主要由數字溫度傳感器RT(DS18B20)，繼電器J1，三極管Q2、Q3，電阻R7、R10、R11，加熱片HOT組成。DS18B20有三個管腳，1、3為電源管腳，2為數據管腳，傳感器就是通過2引腳外接一上拉電阻R7和U16的1引腳相連，加熱片的控制電路主要有兩個作為電子開關的三極管Q2、Q3和一個繼電器J1組成。通過CPU采集到的實際溫度值和設定的溫度數值做比較，來控制做為電子開關作用的三極管Q2和Q3的通、斷，進而驅動繼電器J1的吸合與斷開，來控制加熱膜的加熱，從而保證向操作平臺提供恒定的溫度。
F為鍵盤輸入電路。它主要有兩片74LS164(U7、U8)和一個有9個按鍵的鍵盤組成。按鍵的識別主要有軟件來實現。按鍵在識別是先判斷是否有按鍵按下，當有按鍵按下時才進行按鍵的識別。在儀器的運行過程中，不斷地對鍵盤進行掃描的來實現鍵盤的功能。
整個電路中所需的各種直流電源+5伏、+12伏+24伏均由一個直流開關電源供應。
反應儀上電后單片機首先進行復位操作，初始化其內存單元并自動回到初始位置，回到初始位置后，程序開始掃描鍵盤，有鍵按下時，識別出鍵碼，發(fā)出相應的動作。
在設定溫度鍵按下時，可通過面板上的加、減鍵進行溫度參數的設定，設定免疫層析反應所需要的溫度，其默認值為25攝氏度。在設定時間鍵按下時，同樣可通過面板上的加、減鍵進行時間參數的設定。設定免疫層析反應中每步反應所需的時間，其默認值為240秒。
在啟動鍵按下時，系統首先檢查水平電機和豎直電機是否在初始位置，然后進行溫度的比較，把設定溫度同實際溫度進行比較，如果實際溫度沒有達到設定溫度，系統開始發(fā)出指令，使加熱膜開始加熱；如果實際溫度達到設定溫度，系統發(fā)出指令，使兩電機按預定的程序開始自動運行。在電機運行的過程中，如果出現什么異常情況，可按暫停鍵，讓整個系統停留在當前的狀態(tài)下，待異常情況處理完畢后，可按下啟動鍵，繼續(xù)暫停前的狀態(tài)運行，也可按下復位鍵讓電機回到初始位置，這可根據實際情況操作。
本實用新型在工作時，先將裝有試液的微孔扳9插裝在水平工作臺1的導向槽8內，并將試條13裝入梳狀試條夾12內后再整體裝入豎直工作臺10的梳狀試條夾架11內，然后通過人工設定反應溫度、時間，設定完成后，啟動儀器，在起始位置，由豎直移動裝置控制的豎直工作臺2下行時，每個梳狀試條夾12中的試條13正好插入下面的微孔板9內的第一列微孔9-1內，并與微孔9-1內的反應液進行反應，當第一步反應完成后，豎直工作臺2上行，由水平移動裝置控制的水平工作臺1左移一個微孔距離后停止運動，然后由豎直移動裝置控制的豎直工作臺2再次下行，梳狀試條夾12中的試條13可正好插入微孔板9的第二列的微孔9-1內，以此類推，一步一步完成多步反應。
權利要求1.一種智能化多步免疫層析反應儀，其特征在于該反應儀包括可使反應用微孔板沿水平方向往復移動的水平移動裝置、可使試條沿豎直方向上下移動的豎直移動裝置及單片機控制電路，所述水平移動裝置是由步進電機驅動的絲桿螺母傳動機構、與絲桿螺母傳動機構連接的可容微孔板放入的水平工作臺構成，所述豎直移動裝置是由步進電機驅動的絲桿螺母傳動機構、與絲桿螺母傳動機構連接的可夾持試條的豎直工作臺構成。
2.根據權利要求1所述的反應儀，其特征在于所述水平工作臺底部設有水槽，水槽的周邊圍設有單邊開口的可容微孔板插入的導向槽，水槽內的底部設有加熱片及保溫層，水槽內還設有溫度敏感元件。
3.根據權利要求1或2所述的反應儀，其特征在于所述水平移動裝置的絲桿螺母傳動機構包括左、右水平支架，其中一個水平支架上固定有步進電機，步進電機的轉軸上傳動連接有絲桿，絲桿的自由端與異型螺母傳動配合，所述異型螺母與水平工作臺傳動連接。
4.根據權利要求3所述的反應儀，其特征在于所述的左、右水平支架之間于絲桿的兩側還固定有兩根導向桿，水平工作臺是通過過渡板與異型螺母連接，過渡板上連接有四個滑動穿設于兩根導向桿上的導套連接件，過渡板通過四個導套連接件而滑動支撐在導向桿上。
5.根據權利要求4所述的反應儀，其特征在于所述豎直移動裝置的絲桿螺母傳動機構包括上、下支架，其中一個支架上固定有步進電機，步進電機的轉軸傳動連接有絲桿，絲桿的自由端傳動配合有異型螺母，上、下支架之間于絲桿兩側還固定有兩根導向桿，異型螺母與豎直工作臺固定連接，豎直工作臺的兩側還分別連接有滑動穿設于兩個導向桿上的導套連接件，豎直工作臺的正面設有至少一個可夾持試條的試條夾具。
6.根據權利要求5所述的反應儀，其特征在于所述試條夾具是由梳狀試條夾架和梳狀試條夾構成，梳狀試條夾架的外側具有可容梳狀試條夾插入配合的開口，梳狀試條夾的下部并列設有可插裝試條的開口，梳狀試條夾下部的各開口的中心線之間的間距與微孔板各微孔中心之間的間距一致。
7.根據權利要求6所述的反應儀，其特征在于所述單片機控制電路包括單片機、電機驅動電路、鍵盤輸入電路、顯示電路、報警電路和溫度控制電路，鍵盤輸入電路的輸出端與單片機的輸入端連接，單片機的控制數據輸出端接電機驅動電路輸入端，電機驅動電路的輸出端接水平移動裝置的步進電機和豎直移動裝置的步進電機，單片機的輸出端還接有顯示電路、報警電路和溫度控制電路。
8.根據權利要求7所述的反應儀，其特征在于所述的溫度控制電路包括數字溫度傳感器、繼電器、電子開關，數字溫度傳感器的輸出端與單片機連接，單片機的控制數據輸出端接電子開關，電子開關與繼電器相連接，繼電器的觸點一端接加熱膜，觸點另一端接電源。
9.根據權利要求8所述的反應儀，其特征在于，單片機還接有由光耦元件構成的水平電機及垂直電機限位電路。
專利摘要本實用新型公開了一種智能化多步免疫層析反應儀，該反應儀包括可使反應用微孔板沿水平方向往復移動的水平移動裝置、可使試條沿豎直方向上下移動的豎直移動裝置及單片機控制電路，所述水平移動裝置是由步進電機驅動的絲桿螺母傳動機構、與絲桿螺母傳動機構連接的可容微孔板放入的水平工作臺構成，所述豎直移動裝置是由步進電機驅動的絲桿螺母傳動機構、與絲桿螺母傳動機構連接的可夾持試條的豎直工作臺構成。本實用新型可減輕了檢驗人員的工作強度，提高工作效率，還增加了反應的準確性，特別適合科研人員用來摸索反應條件。
文檔編號G01N21/78GK2857014SQ20062002974
公開日2007年1月10日 申請日期2006年1月6日 優(yōu)先權日2006年1月6日
發(fā)明者肖樂義, 忤樹仁, 楊蘇蘭, 胡泳棋, 孫守祥, 王波 申請人:河南康鑫生物技術有限公司