专利名称：G6pd和地中海贫血自动分析仪的制作方法
技术领域：
本发明涉及生物工程研究、临床确诊、遗传基因诊断所用的G6PD和地中海贫血自动分析仪，特别是一种将手工分散式操作变为自动化检测的分析仪器。
G6PD和地中海贫血自动分析仪使用于普通人群、成人婚检、产检及新生儿G6PD缺乏症筛查和地中海贫血筛查。亦可使用于对其它方法筛查出的阳性或疑为阳性的对象确诊，或用于临床需要确诊溶血原因的病例。
目前我国G6PD和地中海贫血血检方法是手工配液，然后采用分光光度计逐个对血液样品的反应比色度进行检测，操作的准确性和可靠性较难得到保证，效率低，目前手工操作的频率是50个样品/每天。随着计算机技术和生物技术的不断发展，要求采用自动化仪器检测G6PD和地中海贫血的要求势在必行。
本发明是通过如下方案解决的所述的G6PD和地中海贫血自动分析仪由机械部分和电控制部分组成，其机械部分包括
带有光检测装置、定量移液器、操作面板及控制系统的机箱，及带有样品座、试剂盒、清洁盒、和具有散热、冷却及加热功能的试管座的工作台，及使定量移液器的吸头上下移动的上下进给机构，及使上述的移液器吸头上下进给机构纵向移动的纵向进给机构，及使上述纵向进给机构横向移动的横向进给机构，以及支撑上述进给机构的立柱；上述吸头的三个进给机构的进给过程以及定量移液器的取液配液由电控制部分控制以向光检测装置进样，而光检测装置的检测结果输送回电控制部分，由电控制部分控制输出检测结果。
本发明的创新之处在于应用机电一体化和计算机控制技术实现一次自动检测分析20个样品40个数据处理、自动移液、自动加热、保温、自动光检测比色等一系列自动控制过程，将分散式的手动操作过程变为集中式的自动化操作，工作程序可成为规范化。这样既大量减轻操作人员的劳动强度，自动化操作比手工操作的效率要提高5倍多，又减少人为因素的错误。操作人员只要将一次样品、试剂、清洁液、试管、吸头、蒸溜水预先放好在对应位置上，再按启动键就进入了机器自动操作，直至整个分析过程完成就自动停机。不同的工序过程可选不同的程序，工作非常简单、方便。
图2本发明的G6PD和地中海贫血自动分析仪总体结构布置左视图；图3本发明的G6PD和地中海贫血自动分析仪光检测结构布置图；图4本发明的G6PD和地中海贫血自动分析仪定量移液器结构布置图；图5本发明的G6PD和地中海贫血自动分析仪电路方框图。
如

图1、图2所示，为G6PD和地中海贫血自动分析仪的机械结构示意图，其由机箱(1)、工作台(2)、样品座(3)、试剂盒(4)、清洁盒(5)、试管座(6)、光检测装置(7)、吸头(8)、立柱(9)、X横梁(10)、主同步轮(11)、控制位置开关(12)、同步带(13)、步进电机(14)、护罩(15)、从同步轮(16)、散热器(17)、冷却器(18)、加热器(19)、定量移液器(20)、软管(21)、直线滚珠导轨付(22)、步进电机(23)、控制位置开关(24)、主同步轮(25)、直线滚珠导轨付(26)、步进电机(27)、滚珠丝杆螺母付(28)、直线滚珠导轨付(29)、Y横梁(30)、同步带(31)、从同步轮(32)、Z梁(33)、吸头连接座(34)、控制位置开关(35)、轴承(36)、操作面板及控制系统(37)、控制箱体(38)等组成。
机箱(1)的上面安装有工作台板(2)，左前斜面上装有操作面板及控制系统(37)，控制箱体(38)装在机箱(1)内，在工作台板(2)上方中间装有样品座(3)、试剂盒(4)、清洁盒(5)、试管座(6)、光检测装置(7)；在后方左、右两端装有两立柱(9)，在立柱(9)上装有X横梁(10)，在X横梁(10)的左端装有步进电机(23)，在步进电机(23)的输出轴上套装有主同步轮(11)，在X横梁(10)的右端装有从同步轮(16)，两带轮之间用同步带(13)连接，并在Y横梁(10)的两端装有控制位置开关(12)，在同步带(13)的下面装有直线滚珠导轨付(22)；在X横梁(30)的左端装有步进电机(14)，在步进电机(14)的输出轴上套装有主同步轮(25)，在X横梁(10)的右端装有从同步轮(32)，两带轮之间用同步带(3 1)连接，并在Y横梁(30)的两端装有控制位置开关(24)，在同步带(31)的下面装有直线滚珠导轨付(26)；在Z梁(33)的上部装有步进电机(27)，在步进电机(27)的输出轴上套装有滚珠丝杆螺母付(28)，在螺母的一端连接吸头连接座(34)，另一端连接直线滚珠导轨付(29)，在吸头连接座(34)上装有吸头(8)，在Z梁(33)的上下两端分别装有控制位置开关(35)。
如图3所示，光检测装置(7)主要是由接收器(39)、传送链(40)、比色杯座(41)、比色杯(42)、支承脚(43)、连接板(44)、发射器(45)、减速电机组(46)、安装板(47)等组成。在连接板(44)上面装有接收器(39)、发射器(45)，连接板(44)放在安装板(47)上，安装板(47)下面装有减速电机组(46)、支承脚(43)，在减速电机组(46)上装有传送链(40)，在传送链(40)上装有比色杯座(41)，在比色杯座(41)内装有比色杯(42)。
如图4所示，定量移液器(20)主要是由步进电机(48)、轴承座(49)、轴承(50)、滚珠丝杆螺母付(51)、直线滚珠导轨付(52)、连续移液器吸头(53)、支承座(54)、软管(21)，连接板(55)等组成。在连接板(55)上面装有步进电机(48)、直线滚珠导轨付(52)、支承座(54)等，在步进电机(48)的输出轴上套装有轴承(50)，轴承(50)装在轴承座(49)内，步进电机(48)的输出轴与滚珠丝杆螺母付(51)的丝杆直联，螺母安装在直线滚珠导轨付(52)上，在支承座(54)上装有连续移液器吸头(53)，连续移液器吸头(53)的活塞杆装在螺母上。
如图5所示，为电控制部分的电路连接方框图，电控部分包括89C51单片机、液晶显示模块、键盘输入电路、三块8255扩展接口芯片、A/D模拟/数字转换电路、串行EEPROM电可擦除存储器、16路LED发光二极管显示电路、多路光隔输入输出电路、多路固态继电器和继电器输出电路、四路步进电机驱动电路、RS232串行通讯接口、加热器、打印机连接电路、掉电启动电路、373锁存器等电路。
所说的单片机89C51的低八位数据/地址线与地址锁存器74HC373的输入端，扩展接口芯片8255的八位数据线相连接，单片机的高位地址线的最高三位接译码器74HC138，其输出分别接三片扩展接口芯片8255的片选端。74HC373的输出低位地址线的最低两位连接8255的地址线A1～A0，用于选择8255的内部端口；三片扩展接口芯片8255分别与下面三部分外围信号相连接扩展接口芯片8255-1连接键盘输入电路及液晶显示电路；扩展接口芯片8255-2作输出口，作为输出信号显示，控制和驱动执行机构的信号用；扩展接口芯片8255-3作连接打印机接口和输入信号的输入口用；89C51单片机与串行EEPROM电可擦除存储器连接；89C51单片机通过光电隔离分别与A/D模拟/数字转换电路，四路步进电机驱动电路连接，还与掉电启动电路、373锁存器等连接。
各单元的电路功能是单片机89C51CPU是中央运算处理控制部分，直接连接电可擦除存储器EEPROM(串行)是它运行用的数据工作区(掉电可保护数据)，单片机通过连接三片扩展接口芯片8255以便扩展更多的I/O输入输出口，单片机通过连接锁存器74HC373和译码74HC138(图中未标出)分别对三片扩展接口芯片的内部端口和片选地址进行选择。扩展接口芯片8255-1与液晶显示模块、键盘输入电路连接，实现人机对话，可以设置不同参数，选择不同的检测程序和手动操作功能，显示检测过程的各种信号。扩展接口芯片8255-2连接16路发光二极管LED显示电路作各种指示灯或作输出信号用，另外8路作输出控制、驱动信号用，连接加热器和其他外设备开关的控制。扩展接口芯片8255-3是打印机连接口并作多路输入检测信号连接口。单片机89C51通过光电隔离分别连接A/D模拟/数字转换电路，四路步进电机驱动电路，以实现温度检测及对步进电机的控制。单片机89C51连接掉电启动电路是在有需要掉电时保存必要的数据时使用。
以上所述的自动分析仪的工作过程如下G6PD和地中海贫血自动分析仪一次最大处理20个样品。其工作原理首先选定某一程序(如G6PD)，操作人员将样品、吸头、测试管、试剂、清洗液、比色杯、蒸溜水放置在相应的位置上，然后按启动键，机器进入自动工作状态，按选定程序自动完成(1)吸头自仪器原点按坐标X、Y移动至A试剂工位(2)吸头快进Z快定量吸液后复位(3)吸头按坐标X、Y移动至1测试工位1号测试管(4)吸头快进Z快排液后复位(5)吸头按序号1号-20号重复1)-4)工作(6)吸头按坐标X、Y移动至清洁液工位吸取清洁液后复位(7)吸头按坐标Y移动至排污工位(8)吸头快进Z快排液后快退至原位(9)吸头按坐标X、Y移动至B液工位(10)吸头快进Z快吸B液后快退至原位(11)吸头按坐标X、Y移动至2测试工位1号测试管(12)吸头快进Z快排液后复位重复像吸A液工作(13)吸头按坐标X、Y移动至稀释血工位1号稀释血样管(14)吸头快进Z快吸稀释血液后快退至原位(15)吸头按坐标X、Y移动至1测试工位1号测试管(16)吸头快进Z快吸液、排液再吸液、排液后快退至原位(17)吸头按坐标X、Y移动至稀释血工位1号稀释血样管(18)吸头快进Z快吸稀释血液后快退至原位(19)吸头按坐标X、Y移动至2测试工位1号测试管(20)吸头快进Z快吸液、排液再吸液、排液后快退至原位(21)吸头按坐标X、Y移动至清洁液工位吸取清洁液后复位(22)吸头按坐标Y移动至排污工位(23)吸头快进Z快排液后快退至原位(24)吸头按序号1号-20号重复13)-23)工作(25)1测试工位、2测试工位同时加热到37℃温育20分钟(26)吸头按坐标X、Y移动至C液工位(27)吸头快进Z快吸C液后快退至原位(28)吸头按坐标X、Y移动分别将C液移至1测试工位1号-20号测试管和2测试工位1号-20号测试管。(29)吸头按坐标X、Y移动分别将1测试工位1号-20号测试管和2测试工位1号-20号测试管内的混合液移至比色杯内(30)读取20对光密度值。重复上述工序，不断地循环进行工作。
权利要求
1.一种G6PD和地中海贫血自动分析仪，由机械部分和电控制部分组成，其特征在于其机械部分包括一带有光检测装置(7)、定量移液器(20)、操作面板及控制系统(37)的机箱(1)，及一带有样品座(3)、试剂盒(4)、清洁盒(5)、和具有散热、冷却和加热功能的试管座(6)的工作台(2)，及一使定量移液器的吸头(8)上下移动的上下进给机构，及一使上述的移液器吸头上下进给机构纵向移动的纵向进给机构，及一使上述纵向进给机构横向移动的横向进给机构，以及支撑上述进给机构的立柱(9)；上述吸头的三个进给机构的进给过程以及定量移液器的取液配液由电控制部分控制以向光检测装置进样，而光检测装置的检测结果输送回电控制部分，由电控制部分控制输出检测结果。
2.按权利要求1所述的G6PD和地中海贫血自动分析仪，其特征在于所述的横向或纵向进给机构分别安装在横向或纵向的横梁(10、30)上，它们均分别由步进电机(23、14)、由步进电机驱动的同步带轮传动组、直线滚珠导轨付(22、26)，以及安装于纵向或横向位置两端的位置控制开关(12、24)组成。
3.按权利要求1所述的G6PD和地中海贫血自动分析仪，其特征在于所述的上下进给机构安装在直立的梁(33)上，其由步进电机(27)、及套装在步进电机(27)输出轴上的滚珠丝杆螺母付(28)，以及安装在上、下两端的位置控制开关组成(35)，装有吸头(8)的吸头连接座(34)安装在滚珠丝杆螺母付(28)的螺母上。
4.按权利要求1所述的G6PD和地中海贫血自动分析仪，其特征在于所述的光检测装置(7)主要是由接收器(39)、传送链(40)、比色杯座(41)、比色杯(42)、支承脚(43)、连接板(44)、发射器(45)、减速电机组(46)、安装板(47)等组成；在连接板(44)上面装有接收器(39)、发射器(45)，连接板(44)放在安装板(47)上，安装板(47)下面装有减速电机组(46)、支承脚(43)，在减速电机组(46)上装有传送链(40)，在传送链(40)上装有比色杯座(41)，在比色杯座(41)内装有比色杯(42)。
5.按权利要求1所述的G6PD和地中海贫血自动分析仪，其特征在于所述的定量移液器(20)主要是由步进电机(48)、轴承座(49)、轴承(50)、滚珠丝杆螺母付(51)、直线滚珠导轨付(52)、连续移液器吸头(53)、支承座(54)、软管(21)，连接板(55)等组成；在连接板(55)上面装有步进电机(48)、直线滚珠导轨付(52)、支承座(54)等，在步进电机(48)的输出轴上套装有轴承(50)，轴承(50)装在轴承座(49)内，步进电机(48)的输出轴与滚珠丝杆螺母付(51)的丝杆直联，螺母安装在直线滚珠导轨付(52)上，在支承座(54)上装有连续移液器吸头(53)，连续移液器吸头(54)的活塞杆装在螺母上。
6.按权利要求1所述的G6PD和地中海贫血自动分析仪，其特征在于所述的电控制部分包括89C51单片机、液晶显示模块、键盘输入电路、三块8255扩展接口芯片、A/D模拟/数字转换电路、串行EEPROM电可擦除存储器、16路LED发光二极管显示电路、多路光隔输入输出电路、多路固态继电器、继电器输出电路、四路步进电机驱动电路、RS232串行通讯接口、加热器、打印机连接电路、掉电启动电路、373锁存器等电路；其中所述的单片机89C51的低八位数据/地址线与地址锁存器74HC373的输入端，扩展接口芯片8255的八位数据线相连接，单片机的高位地址线的最高三位接译码器74HC138，其输出分别接三片扩展接口芯片8255的片选端，74HC373的输出低位地址线的最低两位连接8255的地址线A1～A0，用于选择8255的内部端口，三片扩展接口芯片8255分别与下面三部分外围信号相连接扩展接口芯片8255-1连接键盘输入电路及液晶显示电路；扩展接口芯片8255-2作输出口，作为输出信号显示，控制和驱动执行机构的信号用；扩展接口芯片8255-3作连接打印机接口和输入信号的输入口用；89C51单片机与串行EEPROM电可擦除存储器连接；89C51单片机通过光电隔离分别与A/D模拟/数字转换电路，四路步进电机驱动电路连接，还与掉电启动电路、373锁存器等连接。
全文摘要
本发明涉及G6PD和地中海贫血自动分析仪，由带有放光检测装置、定量移液器、操作面板及控制系统的机箱；带有放样品座、试剂盒、清洁盒、试管座的工作台；带有使纵向进给机构移动的步进电机、同步带轮传动组、直线滚珠导轨、控制开关等构成的横向进给机构；带有使连续移液器吸头上下移动机构的步进电机、同步带传动组、直线滚珠导轨、控制开关等构成的纵向进给机构；带有使连续移液器吸头上下移动的步进电机、滚珠丝杆副、直线滚珠导轨、控制开关等构成的上下进给机构；立柱；电控制部分等构成。它可以完成样品定量吸取、转移；试剂自动定量添加；自动清洗；自动加热、保温；自动分析、读取20对光密度值；打印所需数据。可按需选择检测的种类和样品数程序。
文档编号G01N35/00GK1431515SQ03113638
公开日2003年7月23日 申请日期2003年1月22日 优先权日2003年1月22日
发明者王芳, 范小璧, 廖志明, 魏德仙, 黄政杰, 程在学, 袁惠萍 申请人:广州市光机电工程研究开发中心