一種蛋白芯片全自動化高通量分析方法及裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及蛋白芯片檢測技術(shù)領(lǐng)域，具體公開了一種蛋白芯片全自動化高通量分析方法及裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]蛋白、抗體芯片是一種通過在固相基質(zhì)(硅片、玻璃、硝酸纖維素膜)表面高密度的固定蛋白或抗體，具有高通量檢測生物樣本中的抗原或抗體等多個指標(biāo)的作用。與傳統(tǒng)的單指標(biāo)檢測的ELISA方法相比，蛋白芯片具有檢測通量大、樣本需求小、檢測效率高(在一個小孔內(nèi)可以同時檢測上百個指標(biāo))等優(yōu)點，因此尤其適合于臨床上對多個指標(biāo)的同時檢測項目，比如，多個腫瘤標(biāo)志物的同時檢測。然而，由于蛋白芯片實驗操作過程繁雜，對實驗條件敏感，不同批次間的實驗，由于實驗條件的細(xì)微的差別，即可導(dǎo)致實驗結(jié)果的不同，而批次內(nèi)實驗由于實驗條件幾乎完全一致，因此具有較好的穩(wěn)定性。
[0003]為了提高實驗結(jié)果的穩(wěn)定性和避免操作人員與潛在的帶傳染性病毒的樣本的接觸，已經(jīng)有人提出了蛋白芯片全自動化的分析工藝及設(shè)備。然而，目前的蛋白芯片全自動化分析工藝及設(shè)備都是基于標(biāo)準(zhǔn)曲線定時校準(zhǔn)、單個樣本單獨(dú)處理模式。該模式具有一定的優(yōu)勢，比如定時校準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)曲線，可以節(jié)約試劑；單個樣本單獨(dú)處理模式可以做到樣本隨時至IJ、隨時分析。但是，由于標(biāo)準(zhǔn)品、質(zhì)控品和樣本不是同時平行檢測，因此，用上一個批次的標(biāo)準(zhǔn)曲線計算下一個批次的樣本，檢測結(jié)果有著較大的偏差。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明為了克服現(xiàn)有技術(shù)中蛋白芯片全自動化分析設(shè)備存在較大偏差的缺陷，并結(jié)合臨床上樣本成批處理的特點，提供一種蛋白芯片全自動化高通量分析裝置。該分析裝置能將多個樣本及標(biāo)準(zhǔn)品、質(zhì)控品放在一起同時檢測，從而用當(dāng)前批次的標(biāo)準(zhǔn)品及質(zhì)控品計算當(dāng)前批次的樣本濃度，使得檢測結(jié)果更準(zhǔn)確；同時，多個樣本共用一個標(biāo)準(zhǔn)品和質(zhì)控品可以達(dá)到節(jié)約試劑的效果。
[0005]本發(fā)明的另一個目的是提供一種蛋白芯片全自動化高通量分析方法。
[0006]本發(fā)明的目的通過以下技術(shù)方案予以實現(xiàn):
一種蛋白芯片分析裝置，包括控制主機(jī)，與控制主機(jī)電連接的顯示器，全自動蛋白芯片工作站，所述全自動蛋白芯片工作站的臺面上設(shè)有:樣本處理系統(tǒng)、試劑處理系統(tǒng)、洗板系統(tǒng)、信號采集系統(tǒng)，操作儀臺面的上方設(shè)有自由機(jī)械手臂和加液系統(tǒng)；所述的樣本處理系統(tǒng)、試劑處理系統(tǒng)、洗板系統(tǒng)、信號采集系統(tǒng)、自由機(jī)械手臂與控制主機(jī)電連接；
所述樣本處理系統(tǒng)包括供放置吸頭托盤的吸頭載架、供放置樣本管的樣品載架、供放置酶聯(lián)反應(yīng)所需試劑的試劑載架和條形碼掃描儀；
吸頭載架、樣品載架和試劑載架在工作站的臺面上排列成一條線，吸頭載架、樣品載架和試劑載架的排列線的一側(cè)設(shè)有導(dǎo)軌，條形碼掃描儀在導(dǎo)軌上滑動對樣品和試劑進(jìn)行掃描來錄取樣品和試劑的信息； 所述自由機(jī)械手臂包括機(jī)械手支撐架、抓取電機(jī)和左右機(jī)械手指，機(jī)械手支撐架通過驅(qū)動裝置沿上方導(dǎo)軌滑行，驅(qū)動裝置包括帶輪及彈性金屬帶，使帶輪轉(zhuǎn)動并移動機(jī)械手支撐架，機(jī)械手支撐架通過抓取電機(jī)連接傳動裝置，帶動輸出軸的絲杠旋轉(zhuǎn)并驅(qū)動左右機(jī)械手指，所述左右機(jī)械手指為板狀，內(nèi)置軟質(zhì)硅膠來抓牢芯片框架，左右機(jī)械手指通過支撐架內(nèi)絲杠螺母的旋轉(zhuǎn)調(diào)整距離。
[0007]作為優(yōu)選實施方式，所述吸頭載架、樣品載架、試劑載架在工作站的臺面上從左到右依次排列成線，所述條形碼掃描儀沿著導(dǎo)軌依次掃描樣品和試劑。更優(yōu)選地，所述吸頭載架上放置4個吸頭托盤，每個吸頭托盤可放置96個吸頭；所述樣本載架總共設(shè)計10個；所述試劑載架總共設(shè)置2個。
[0008]作為優(yōu)選實施方式，所述試劑處理系統(tǒng)包括孵育臺、恒溫控制裝置和振蕩裝置；孵育臺位于最后一個試劑載架的右外側(cè)；孵育臺上設(shè)有多個芯片框架；恒溫裝置位于孵育臺的下方，振動裝置位于恒溫控制裝置的下方。
[0009]作為更優(yōu)選方案，所述孵育臺上設(shè)有4個芯片框架，4個芯片框架將四個獨(dú)立的芯片構(gòu)成一個芯片組，一個芯片組可同時處理1至64個樣本。最優(yōu)選地，所述芯片框架為12.7cm X 8.5cm X 1.2cm的硬質(zhì)塑料框架，芯片框架內(nèi)側(cè)具有四對凸槽，用于支持和固定4塊蛋白芯片。
[0010]作為一種優(yōu)選方案，所述加液系統(tǒng)為1個或2個自動加樣槍組合。更優(yōu)選地，所述自動加樣槍包括支撐架與加樣頭，支撐架通過軸承連接電機(jī)與絲杠，絲杠作為直線運(yùn)動部件驅(qū)動加樣頭，所述加樣頭內(nèi)部活塞桿與驅(qū)動部件連接。
[0011]優(yōu)選地，所述洗板系統(tǒng)包括用來洗板的洗板槽、盛放洗液的洗液桶、吸取洗液和廢液的洗板頭和提供洗板動力的洗板機(jī)。洗板頭位于試劑載架的右內(nèi)測，洗板槽和洗板機(jī)在洗板頭右側(cè)依次排列；所述洗液桶位于孵育臺右側(cè)。自由機(jī)械手臂將芯片放于洗板機(jī)固定框架內(nèi)，洗板頭從洗板桶吸取洗滌液對芯片反復(fù)沖洗，所吸取的廢液通過洗板頭泵入洗液桶內(nèi)的廢液罐。洗板頭可按電腦指示對芯片內(nèi)的不同位置進(jìn)行微調(diào)，以最大限度吸光廢液。
[0012]所述信號采集系統(tǒng)包括激光或化學(xué)發(fā)光成像裝置和采集槽。采集槽設(shè)置在蛋白芯片自動化操作儀的臺面上，采集槽可將芯片移動到激光或化學(xué)發(fā)光成像裝置正下方；當(dāng)自由機(jī)械手臂將芯片移動到采集槽并移動到成像裝置正下方，激光或化學(xué)發(fā)光成像裝置開始采集芯片的信息并轉(zhuǎn)換成像。所述激光或化學(xué)發(fā)光成像裝置包括光電倍增管及發(fā)射光組件，發(fā)射光組件包括濾過700至800波長的濾光鏡。信號采集系統(tǒng)可采用熒光激發(fā)光或化學(xué)發(fā)光檢測光路信號，突光可米用532 nm的濾光鏡,化學(xué)發(fā)光可米425 nm的濾光鏡。
[0013]所述數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)包括數(shù)字轉(zhuǎn)換器，光強(qiáng)度檢測器。其中光強(qiáng)度檢測器連接到計算機(jī)進(jìn)行信號強(qiáng)度和背景的歸一化處理。所述的數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)包括發(fā)明人開發(fā)的編輯的Excel數(shù)據(jù)處理軟件H16 Gastric Software自動進(jìn)行異常數(shù)據(jù)分析與排除,大大改良了傳統(tǒng)生物芯片需要手動刪除異常背景信號的缺點。
[0014]一種利用如上所述蛋白芯片分析裝置分析蛋白芯片的方法，包括如下步驟:
51.將芯片、試劑、樣本分別放入蛋白芯片分析裝置的相應(yīng)位置，條形碼掃描儀對試劑及樣本上的條形碼進(jìn)行掃描，通過不同的條形碼格式統(tǒng)計不同試劑和樣本，并自動加載試劑及樣本的信息，自動化生成檢測方案及報告模式；
52.檢測方案生成之后，控制主機(jī)驅(qū)動加液系統(tǒng)，加液系統(tǒng)首先將所需稀釋液加到制定試管，并自動將一定量的樣品或標(biāo)準(zhǔn)品或質(zhì)控品加入到相應(yīng)試管中，同時吹打混勻進(jìn)行稀釋，最后將稀釋后的液體自動加到相應(yīng)芯片內(nèi)進(jìn)行第一步酶聯(lián)免疫反應(yīng)；
53.第一步酶聯(lián)免疫反應(yīng)結(jié)束后，自動機(jī)械手臂將芯片轉(zhuǎn)移到洗板系統(tǒng)中進(jìn)行洗板，完成洗板后將芯片轉(zhuǎn)移到孵育臺上，加液系統(tǒng)加入相應(yīng)的標(biāo)記檢測抗體，進(jìn)行第二次酶聯(lián)免疫反應(yīng)，第二次酶聯(lián)免疫反應(yīng)結(jié)束后，自動機(jī)械手臂將芯片再次轉(zhuǎn)移到洗板系統(tǒng)中進(jìn)行洗板，完成洗板后再將芯片轉(zhuǎn)移到孵育臺上，加入顯色劑經(jīng)孵育后，芯片移動到洗板系統(tǒng)進(jìn)行洗板，完成洗板后，結(jié)束酶聯(lián)免疫反應(yīng)；
54.酶聯(lián)免疫反應(yīng)結(jié)束后，自由機(jī)械手臂將芯片轉(zhuǎn)移到信號采集系統(tǒng)中進(jìn)行信號的采集并成像，圖像分析軟件自動對圖像進(jìn)行分析，提取信號點的強(qiáng)度并自動扣除背景信號的強(qiáng)度，數(shù)據(jù)分析軟件對提取的信號強(qiáng)度進(jìn)行分析，自動剔除異常信號，自動進(jìn)行數(shù)據(jù)歸一化，曲線擬合軟件自動進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)曲線的擬合，并計算檢測樣本中各個檢測指標(biāo)的具體濃度，報告生成系統(tǒng)綜合錄入的樣本、芯片的信息以及檢測結(jié)果，出具檢測報告。
[0015]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下有益效果:
1.本發(fā)明通過特定結(jié)構(gòu)組成的樣本處理系統(tǒng)，可以實現(xiàn)將多個樣本及標(biāo)準(zhǔn)品、質(zhì)控品放在一起同時檢測，從而用當(dāng)前批次的標(biāo)準(zhǔn)品及質(zhì)控品計算當(dāng)前批次的樣本濃度，使得檢測結(jié)果更準(zhǔn)確；同時，多個樣本共用一個標(biāo)準(zhǔn)品和質(zhì)控品可以達(dá)到節(jié)約試劑的效果。
[0016]2.本發(fā)明所述蛋白芯片分析裝置，通過科學(xué)分配并設(shè)置樣本處理系統(tǒng)、試劑處理系統(tǒng)、洗板系統(tǒng)、信號采集系統(tǒng)，可以實現(xiàn)采用一套工藝，對蛋白芯片檢測的全自動化操作，包括從樣本稀釋，到報告生成全部由儀器操作。
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