一種具有混勻功能試劑盒的設(shè)計

柳建敏，季杭蕾

海爾施生物醫(yī)藥股份有限公司，浙江寧波 315000

一種具有混勻功能試劑盒的設(shè)計

柳建敏，季杭蕾

海爾施生物醫(yī)藥股份有限公司，浙江寧波 315000

本文設(shè)計了一種具有混勻功能的試劑盒，其結(jié)構(gòu)簡單、成本低、效率高，可用于免疫磁珠試劑的充分混勻。該試劑盒設(shè)有可實時讀寫射頻識別標簽功能，方便在多臺儀器間轉(zhuǎn)用，能有效防止過期試劑的使用以及試劑拼用。其結(jié)構(gòu)主要包括試劑盒本體及套裝在本體上的管狀容器，管狀容器上均勻設(shè)置有多個撥片，通過撥動撥片使其繞軸線自轉(zhuǎn)，從而使內(nèi)部試劑產(chǎn)生離心運動，達到混勻的效果，容器內(nèi)部設(shè)有擾流片，可使試劑混勻更充分、均勻。

試劑盒；RFID標簽；撥片；擾流片

免疫磁珠分離技術(shù)是將免疫學(xué)反應(yīng)的高度特異性與磁珠特有的磁響應(yīng)性結(jié)合的一種免疫學(xué)技術(shù)，其核心是在磁珠表面包被具有免疫特異性的抗體，進行抗原抗體結(jié)合反應(yīng)，使標記細胞與磁珠結(jié)合。將結(jié)合了磁珠的細胞置于強大的磁場下，與其他未被結(jié)合的細胞分群，具超強順磁場的磁珠脫離磁場后磁性立即消失，通過這種方法可篩選或去除標記的細胞[1]。為保證抗原抗體反應(yīng)的質(zhì)量，在提取磁珠試劑前，需確保免疫磁珠處于完全混勻狀態(tài)，目前市場所售分析儀器主要采取以下幾種方法對磁珠混勻：

（1）機械攪拌混勻。用混勻棒攪動試劑盒的待混勻試劑，此過程需要有一套單獨可伸縮旋轉(zhuǎn)的混勻臂，而且需要清洗攪拌棒，以避免試劑之間交叉污染。

（2）振動臺混勻。在試劑待混勻位置處安裝一個振動臺，但振動臺的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，且實際運用中容易出錯。

（3）超聲混勻。在試劑針上加裝超聲波發(fā)生裝置[2]，吸取試劑前，利用超聲對試劑進行混勻，每次使用前均需進行混勻，比較耗時且不能保證效率。

（4）吸頭混勻。用加裝吸頭的特殊試劑針，反復(fù)吸放待混勻試劑，充分混勻。該混勻方法需要消耗較多的一次性吸頭以避免試劑間交叉污染。

以上混勻方法均具有一定優(yōu)缺點，為了使免疫磁珠試劑達到更好的混勻效果，本文研究設(shè)計了一種新型免疫磁珠分離檢測試劑盒，其混勻方式簡便，試劑隨時處于混勻狀態(tài)，且能避免試劑之間交叉污染。試劑盒體上設(shè)有射頻識別（Radio Frequency Identifcation，RFID）標簽，能夠?qū)崟r讀取和寫入試劑盒的基本信息和狀態(tài)，可最大程度上避免不規(guī)范操作，也方便試劑盒的多機轉(zhuǎn)移使用[3]。

1 試劑盒設(shè)計

1.1 功能設(shè)計

1.1.1 混勻功能

在全自動免疫分析儀的運作過程中，該試劑盒存儲的轉(zhuǎn)盤式試劑倉需要通過轉(zhuǎn)動將試劑盒運送到試劑吸取位。基于以上運動過程，可以采用旋轉(zhuǎn)法，在試劑轉(zhuǎn)盤運送試劑盒的同時完成試劑的混勻。

1.1.2 RFID識別功能

目前市場所售部分試劑盒使用后會有一定余量，為節(jié)約醫(yī)療資源，降低測試成本，大部分醫(yī)院會選擇回收利用[4-5]。一般通過儀器掃描試劑盒上條形碼，讀取試劑盒基本信息，試劑盒中試劑的使用量依靠試劑針吸取次數(shù)自動計數(shù)進行判斷。因此當使用過的試劑盒回收利用后再次加載到化學(xué)發(fā)光儀上，或同一試劑盒轉(zhuǎn)移到另一臺化學(xué)發(fā)光儀時，儀器會對試劑盒劑量判斷錯誤，造成試劑容量錯誤報警，導(dǎo)致試劑盒被鎖無法使用[6]。

為實現(xiàn)試劑盒的可回收利用或確保試劑盒在多臺分析儀之間的正確轉(zhuǎn)換使用，需要確保儀器在轉(zhuǎn)移接收前后可正確識別試劑盒的相關(guān)信息，如試劑盒的名稱、實際剩余容量、開始存放時間、已存放時間、保質(zhì)期等。

RFID，又稱無線射頻識別，是一種通信技術(shù)，可通過無線電訊號識別特定目標并讀寫相關(guān)數(shù)據(jù)，而無需在識別系統(tǒng)與特定目標之間建立機械或光學(xué)接觸。RFID標簽是產(chǎn)品電子代碼的物理載體，附著于可跟蹤的物品上，可在全球流通并對其進行識別和讀寫[7]。

采用RFID標簽有諸多優(yōu)點：① RFID在讀取上不受尺寸大小與形狀的限制；② 傳統(tǒng)的條形碼紙張易受污染損壞，所存儲的數(shù)據(jù)無法更改，RFID標簽抗污染能力強，且可以重復(fù)新增、修改、刪除數(shù)據(jù)；③ RFID能夠穿透紙張、木材、塑料等非金屬或非透明的材質(zhì)，進行穿透性通信；④ RFID標簽的數(shù)據(jù)內(nèi)容可用密碼保護，不易被偽造及變造[8]。

在設(shè)計分析儀器時增加RFID讀寫器，利用RFID讀寫器將試劑盒當前信息記錄到試劑盒RFID標簽中，再次加載試劑盒時就可以通過對RFID標簽信息的讀取，獲得正確的試劑盒信息。

1.2 結(jié)構(gòu)設(shè)計

1.2.1 試劑盒結(jié)構(gòu)

本研究所設(shè)計試劑盒結(jié)構(gòu)主要包括試劑盒本體和管狀容器。

試劑盒本體依據(jù)發(fā)光免疫測試所需試劑情況及試劑盒測試量，參照試劑轉(zhuǎn)盤分隔情況，設(shè)計出五分隔。本體具有較大容量，能契合試劑轉(zhuǎn)盤分隔，便于放置固定的試劑盒本體。其中一個分隔空間為通孔，用于組裝管狀容器。試劑盒本體結(jié)構(gòu)，見圖1。

獨立的管狀容器中放置需混勻的磁珠試劑，由試劑轉(zhuǎn)盤的轉(zhuǎn)動帶動管狀容器繞自身軸心旋轉(zhuǎn)，使內(nèi)部試劑產(chǎn)生離心運動，將試劑充分混勻。試劑轉(zhuǎn)盤上的若干個撥片與管狀容器上設(shè)置的類齒輪狀撥片嚙合，試劑轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動時，盤體上撥片撥動管狀容器的撥片，完成傳動。管狀容器結(jié)構(gòu)，見圖2。

圖1 試劑盒本體結(jié)構(gòu)圖

圖2 管狀容器結(jié)構(gòu)圖

1.2.2 混勻輔助結(jié)構(gòu)

在管狀容器的內(nèi)壁上設(shè)置有垂直于旋轉(zhuǎn)流方向的擾流板，擾流板可以使試劑達到更好的混勻效果。擾流板可以是單個或多個螺旋/直板狀的，其切線方向與管狀容器的軸線方向呈0～90°的夾角。擾流板剖面結(jié)構(gòu)，見圖3。

圖3 擾流板剖面示意圖

管狀容器的下端中部置有椎體，該椎體一體成型在管狀容器上，以進一步減少管狀容器的旋轉(zhuǎn)阻力。此處設(shè)計也可采用其他形狀，只要減少管狀容器與混勻裝置的接觸面積，就可減少管狀容器的旋轉(zhuǎn)阻力。試劑盤上與管狀容器尖端的對應(yīng)位置上設(shè)計小凹槽，可以使得管狀容器旋轉(zhuǎn)更穩(wěn)定。

1.2.3 總體結(jié)構(gòu)

該混勻機構(gòu)的總結(jié)構(gòu)示意圖，見圖4。試劑盤為多圈試劑盤，分別由不同的驅(qū)動馬達驅(qū)動旋轉(zhuǎn)。試劑盤放置在試劑倉中，試劑倉由倉體和倉蓋組成，倉蓋部分對應(yīng)管狀容器的位置上設(shè)置了撥片，此為該混勻結(jié)構(gòu)中的主動件。

圖4 總結(jié)構(gòu)示意圖

管狀容器嵌套在試劑盒本體的通孔中，組成測試試劑盒。試劑盒放置在試劑轉(zhuǎn)盤中時，管狀容器上的撥片與試劑倉蓋上撥片嚙合。當驅(qū)動馬達帶動試劑轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動時，管狀容器跟隨試劑盒繞試劑轉(zhuǎn)盤軸心轉(zhuǎn)動，同時管狀容器上的撥片與試劑倉蓋上的撥片嚙合，管狀容器被帶動繞自身軸心旋轉(zhuǎn)，從而使試劑轉(zhuǎn)盤中所有試劑盒的磁珠試劑處于隨時可用的懸浮狀態(tài)。

混勻方法包括以下步驟：① 把試劑放置于管狀容器內(nèi)，并將管狀容器安裝于試劑盒本體內(nèi)；② 把試劑盒安裝于試劑盤的安裝槽內(nèi)；③ 驅(qū)動驅(qū)動裝置，帶動試劑盤向任意方向旋轉(zhuǎn)一周，再同向或反向?qū)⒃噭┖行D(zhuǎn)至最近的吸取位置。

2 討論

以目前市場上所存在的貝克曼庫爾特ACCESS2與新產(chǎn)業(yè)MAGLUMI2000試劑盒為例與本文所研制試劑盒進行對比分析。

ACCESS2試劑盒采用超聲混勻，混勻效果較好，但其結(jié)構(gòu)復(fù)雜，條形碼易受損，使用過程中存在交叉污染的可能性。本文所研制的試劑盒參照了ACCESS2轉(zhuǎn)盤狀試劑倉設(shè)計方式。試劑盒表面粘貼了帶有條形碼的標簽，儀器通過掃描條形碼讀取試劑盒基本信息。在吸取磁珠試劑前，試劑針的超聲系統(tǒng)會對磁珠試劑進行混勻。

MAGLUMI2000試劑盒采用旋轉(zhuǎn)方式進行混勻，具有獨立傳動結(jié)構(gòu)和RFID標簽（僅可讀?。哂谢靹蚍绞胶唵?、可避免交叉污染等優(yōu)點，但混勻時噪聲較大。該試劑盒由多個試劑瓶和一個裝有免疫磁珠的磁珠瓶組成，安裝在試劑區(qū)的條形支架上。磁珠瓶的下端設(shè)有輪齒，可以和MAGLUMI2000儀器上的傳動齒輪相嚙合，測試儀器上的專用傳動齒輪驅(qū)動磁珠瓶輪齒轉(zhuǎn)動，從而使磁珠試劑處于隨時可用的懸浮狀態(tài)[9]。本文研究設(shè)計的試劑盒通過撥動撥片使管狀容器繞其軸線自轉(zhuǎn)，使管狀容器內(nèi)的試劑產(chǎn)生離心運動，且管狀容器內(nèi)設(shè)置擾流片，能使試劑混勻更充分、均勻。該試劑盒通過設(shè)置RFID標簽，可實時讀取或?qū)懭朐噭┖械幕拘畔⒑蜖顟B(tài)。相比于其他試劑盒，使用該類試劑盒可達到更好的混勻效果，有效避免操作人員的違規(guī)操作和交叉污染，方便試劑盒在多機間轉(zhuǎn)移使用。

[1]易勇,敬華.免疫磁珠分離技術(shù)在醫(yī)院檢驗中的應(yīng)用[J].總裝備部醫(yī)學(xué)學(xué)報,2010,(4):239-241.

[2]陳友袆.固體懸浮液超聲波混勻器[J].巖礦測試,1993,(2):137-138.

[3]申慧婷,王躍豐.加強化學(xué)試劑盒管理服務(wù)實驗教學(xué)[J].山西醫(yī)科大學(xué)學(xué)報,2004,6(1):81-82.

[4]任建民,姜吉永.ACCESS2化學(xué)發(fā)光儀試劑再利用的初探[J].中國農(nóng)村衛(wèi)生,2013,(3Z):19-20.

[5]蘇劍,石寧,由佳良.化學(xué)發(fā)光免疫分析儀質(zhì)量控制及殘留藥品再利用[J].中國醫(yī)療設(shè)備,2011,26(5):128-129.

[6]鄭傳權(quán).貝克曼DXI800發(fā)光免疫分析儀的系統(tǒng)原理解析與應(yīng)用[J].中國醫(yī)學(xué)裝備,2012,9(11):28-31.

[7]科普中國.射頻識別技術(shù)[EB/OL].[2015-01-17/2015-08-27].http://www.baike.baidu.com/link?url=kT-wTsLfoopA1wV I9Ty2wuSBQOF8nKfrlVUeIfIJz3nm6VJtPy2e1uI_ Ow0fpchafjB3eHTI1ZCkYycGT1_WKp5CWU4ZqFu95JorGLot Pl12ieWVZX7z9d11D_bIm0mIFz1KiYl6FnpqchBMUWCiF_.

[8]劉舒祺,牟志剛.非接觸式RFID的讀寫器系統(tǒng)設(shè)計[J].單片機與嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用,2006,(11):55-58.

[9]深圳市新產(chǎn)業(yè)生物醫(yī)學(xué)工程有限公司.免疫磁珠分離檢測試劑盒[P].中國:CN200620014441.8.

Design of a Reagent Kit with Mixing Function

This paper introduced a reagent kit with mixing function.The reagent kit had the advantages of simple structure,low cost,and high effciency.It could be used to fully mix immunomagnetic reagents.The reagent kit was equipped with radiofrequency identifcation (RFID) tag that could read and write in a timely manner,which allowed switching among multiple instruments and thus could effectively prevent the use of expired reagents and mismatching of reagents.The structure of the kit was mainly composed of the kit body and a reagent tubular container.The tubular container was evenly equipped with paddles.By toggling the paddles,the tubular container self rotated around the axis so that the reagent inside the tubular container produced centrifugal movement to achieve the mixing effect.The spoiler in the tubular container could make the reagent mix more fully and evenly.

reagent kit;radiofrequency identifcation tags;paddles;the spoiler

LIU Jian-min,JI Hang-lei
HEALTH BioMed Co.,Ltd.,Ningbo Zhejiang 315000,China

R197.39

B

10.3969/j.issn.1674-1633.2016.04.032

1674-1633(2016)04-0119-03

2015-07-08

2015-09-01

作者郵箱：jianmin.liu@nb-health.com