貝克曼DXI800發(fā)光免疫分析儀的系統(tǒng)原理解析與應(yīng)用

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

鄭傳權(quán)①

目的：對美國貝克曼庫爾特化學(xué)發(fā)光免疫分析儀的系統(tǒng)原理進行解析。方法：將樣品分析步驟、分析模塊、液路模塊、空氣壓力系統(tǒng)等相關(guān)模塊的運作原理、結(jié)構(gòu)組成等逐個進行詳盡的解析，并針對典型故障現(xiàn)象進行應(yīng)用分析及總結(jié)。結(jié)果：通過不斷總結(jié)經(jīng)驗并加以注意和改進，使儀器始終保持良好的運行狀態(tài)，為臨床提供有力的保障。結(jié)論：化學(xué)發(fā)光免疫分析儀在日常使用和維護過程中應(yīng)掌握儀器各模塊原理，并進行系統(tǒng)分析，才能有效排除儀器典型故障，確保分析儀正常運轉(zhuǎn)。

免疫分析儀；系統(tǒng)原理；解析；應(yīng)用

美國貝克曼公司的發(fā)光免疫分析系統(tǒng)檢測原理是根據(jù)微粒子酶促化學(xué)發(fā)光，以金剛烷AMPPD為標(biāo)記底物，具有智能化和自動化程度高的特點[1-3]。智能化的樣品管理，帶有阻塞檢測和糾正功能，樣品容量大，并可連續(xù)裝載和急診優(yōu)先檢測；樣品檢測速度為400個/h，可滿足臨床大量標(biāo)本的檢測要求，可測定甲狀腺激素水平、心血管疾病、貧血、腫瘤標(biāo)志物、生殖激素、產(chǎn)前篩查和其他內(nèi)分泌項目，為臨床疾病提供可靠的輔助診斷(如圖1所示)。

圖1 貝克曼DXI800發(fā)光免疫分析儀

1 樣品分析步驟與運行原理

當(dāng)發(fā)光免疫分析系統(tǒng)從實驗室信息系統(tǒng)(laboratory information system，LIS)或系統(tǒng)控制臺接收到檢測請求后即開始樣品處理。輸入檢測請求后即可將樣品放入樣品架，并將其放置在樣品處理單元(Sample processing unit，SPU)的裝載區(qū)內(nèi)[4]。儀器自動地將樣品架移至分裝臺、掃描樣品架及樣品試管上的條形碼標(biāo)簽、分裝足夠的樣品以完成全部要求的檢測和復(fù)制到一個或多個反應(yīng)容器(reaction vessel，RV)中，并將RV存儲在冷藏樣品存儲區(qū)中，然后樣品架被移至SPU卸載區(qū)(如圖2所示)。

(1)樣品裝載小車(carriage)和樣品抓手將一個反應(yīng)管從漏斗移至樣品儲存單元。樣品架放置在SPU運送至內(nèi)部條碼閱讀器(從LIS下載標(biāo)本信息)然后運送至樣品針。操作者打開SPU前蓋，放入樣本架，SPU運送樣本架至條碼閱讀器，條碼閱讀器通過掃描樣品架條碼識別出樣品架類型，通過條碼閱讀器識別出標(biāo)本，SPU移出樣品架至樣品處理區(qū)域，SPU將樣品架從前方卸載區(qū)域移出樣品架，如果前方卸載區(qū)域滿之后SPU會自動將樣品架移動至側(cè)面卸載區(qū)域，操作者可以將樣品架在任何時候從卸載區(qū)域取出。

(2)樣品針吸取用于完成所有測試的足夠的標(biāo)本量，加到低溫樣品轉(zhuǎn)盤中的樣品管里，樣品針模塊通過射頻技術(shù)感應(yīng)樣品。容器里的標(biāo)本液面經(jīng)吸樣、防堵檢測后樣品針將已吸取的標(biāo)本加入到樣品儲存容器中的樣品管里。

(3)當(dāng)樣品抓手從裝載小車抓起反應(yīng)管后，樣品轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)到相應(yīng)位置以便接受反應(yīng)管，樣品轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)到相應(yīng)位置以接受樣品針加樣。樣品轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)到相應(yīng)位置以便樣品抓手將反應(yīng)管在樣品轉(zhuǎn)盤和試劑裝載小車間運送樣品管，可以在4～10 ℃和3 h內(nèi)保存最多288個樣品管用于后面的測試(如發(fā)射測試)，然后反應(yīng)轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)到相應(yīng)位置以便樣品抓手丟棄樣品管。

圖2 樣品分析流程圖

(4)樣品架移動至樣品卸載區(qū)域后可移出反應(yīng)架，用于其他測試。樣品抓手將一個空管RV移動至4個樣品裝載小車之一，如果需做稀釋測試，會額外運送一個稀釋管。樣品抓手將空管從轉(zhuǎn)載小車到樣品裝盤，在試劑裝載小車和樣品轉(zhuǎn)盤間運送反應(yīng)管，將空管從裝載小車移動到試劑裝載小車，然后丟棄過期的樣品管。

(5)樣品抓手將裝有標(biāo)本的樣品管運送至4個試劑裝載小車之一。操作者將反應(yīng)管倒入反應(yīng)管儲存容器中，漏斗模塊通過裝載小車提供連續(xù)的反應(yīng)管供應(yīng)，樓梯將反應(yīng)管從反應(yīng)管儲存容器中移出，被移出的反應(yīng)管如果可以在樓梯上定位，將通過分配軌道轉(zhuǎn)移至裝載小車，不能定位的反應(yīng)管將會掉進反應(yīng)管儲存容器中。同時，將試劑冰箱里用于此測試的試劑盒運送至相對應(yīng)的試劑針下方，轉(zhuǎn)載小車傳送空反應(yīng)管，將bulk feeder輸送來的反應(yīng)管運送到樣品抓手下方。

(6)由試劑針從樣品管吸取的患者標(biāo)本加到相對應(yīng)的試劑裝載小車上的反應(yīng)管里，4個試劑針從樣品管吸樣到反應(yīng)管，試劑針超聲液面感應(yīng)，試劑針壓力感應(yīng)，按需求做稀釋，超聲混勻，吸取試劑到反應(yīng)管中。4個試劑裝載小車功能：①接收從樣品抓手運送來的標(biāo)本；②定位反應(yīng)管以便試劑針加入樣品和試劑；③移動反應(yīng)管以便孵育抓手將已添加好試劑和樣品的反應(yīng)管取走；④丟棄稀釋管。

(7)試劑被加入到反應(yīng)管的患者標(biāo)本中并混勻。再由孵育抓手將反應(yīng)管運送到孵育轉(zhuǎn)盤，在試劑裝載小車和孵育模塊間運送反應(yīng)管，丟棄沒用的反應(yīng)管。樣品管被運送回樣品轉(zhuǎn)盤用于反射測試。

(8)經(jīng)過一段時間的孵育，反應(yīng)管由沖洗抓手運送到?jīng)_洗區(qū)域，沖洗抓手在沖洗裝盤和孵育裝盤之間運送反應(yīng)管。經(jīng)過3次沖洗加入發(fā)光劑并孵育后由光電倍增管將光信號轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘枺罱K計算出結(jié)果。得到結(jié)果后反應(yīng)管經(jīng)過沖洗抓手和孵育抓手運送至廢物丟棄口處丟棄。

2 設(shè)備分析模塊

當(dāng)樣品培養(yǎng)過程結(jié)束后反應(yīng)容器將移至清洗圓盤開始做最后的處理。隨著清洗圓盤轉(zhuǎn)動，反應(yīng)容器將經(jīng)過3個清洗站。在每個清洗站會有一個裝劑探頭將清洗緩沖液添加至反應(yīng)容器中。然后磁鐵將順磁粒子吸出，并將其拖至反應(yīng)容器的一端。最后，吸入探頭將會把清洗緩沖液和未結(jié)合的分析物一并移出。完成3次清洗循環(huán)后，反應(yīng)容器將被移至底物探頭處，該探頭將化學(xué)發(fā)光底物放入反應(yīng)容器。分析模塊分為：①孵育轉(zhuǎn)盤，讓反應(yīng)管在36.5 ℃的環(huán)境里孵育反應(yīng)管；在孵育盤里共有258個位置；②沖洗/讀數(shù)轉(zhuǎn)盤，移動反應(yīng)管至沖洗臂，沖洗/讀數(shù)轉(zhuǎn)盤共69個位置，給反應(yīng)管中的磁性顆粒提供磁場，旋轉(zhuǎn)混勻反應(yīng)管；③沖洗臂，共有3個D針(dispense分配)、3個A針(aspirate吸氣)、1個底物針(substrate)的沖洗；④光電倍增管，每個反應(yīng)管讀7次數(shù)，經(jīng)由LED達到自穩(wěn)定[5-6]。

隨著反應(yīng)容器繼續(xù)沿著清洗圓盤移動，底物與用酶標(biāo)記過的分析物產(chǎn)生反應(yīng)并發(fā)出光。清洗圓盤最后停留在照度計處，照度計將讀取化學(xué)發(fā)光反應(yīng)發(fā)出的光。照度計輸出的電信號將按相對光單位(RLU)測量并表示。使用RLU和分析校正數(shù)據(jù)來計算檢測結(jié)果。在照度計讀取完畢后，反應(yīng)容器移至廢料物斜槽并被丟棄(如圖3所示)。

圖3 分析模塊原理圖

3 液路模塊

液路模塊工作步驟：①經(jīng)樣品泵和樣品閥吸取標(biāo)本和沖洗樣品針，通過壓力變化的監(jiān)測實現(xiàn)對整個進程的防堵檢測；②經(jīng)試劑泵和試劑閥吸取試劑和沖洗試劑針，通過壓力變化的監(jiān)測實現(xiàn)對整個進程的防堵檢測；③沖洗反應(yīng)管給3根D針(dispense probes)提供緩沖液并經(jīng)沖洗泵、沖洗閥沖洗A1針(Aspirate probe #1)，由蠕動泵經(jīng)3根A針將廢液排出；④真空泵將A1針的外部沖洗廢液排出，可使用廢液桶排廢或直接由廢液管排入下水道(如圖4所示)。

圖4 液路模塊原理圖

4 空氣壓力系統(tǒng)

空氣經(jīng)過進氣空氣過濾器進入空氣壓縮泵，經(jīng)過空氣壓縮泵產(chǎn)生32～35 psi的壓力(正壓)供往5路。

(1)一路到試劑冰箱推出門，將試劑冰箱門打開后將試劑盒丟棄。

(2)一路到試劑冰箱抓手，供試劑冰箱抓手抓取試劑。

(3)一路到孵育轉(zhuǎn)盤沖洗臂，供沖洗臂進行沖洗、混勻動作。

(4)一路到發(fā)光底物控制門，供發(fā)光底物控制門關(guān)門。

(5)一路經(jīng)過20 psi的壓力調(diào)節(jié)閥，產(chǎn)生20 psi的壓力供給5路：①供給樣品抓手，以抓取樣品管、反應(yīng)杯及擺放樣品；②沖洗抓手，從孵育轉(zhuǎn)盤里面抓反應(yīng)杯放至沖洗轉(zhuǎn)盤；③孵育抓手，將加好試劑和樣品的反應(yīng)管到孵育轉(zhuǎn)盤孵育，并丟棄反應(yīng)管；④漏斗用以裝載反應(yīng)杯；⑤發(fā)光底物控制門，控制發(fā)光底物控制門開門[7-9]。

空氣壓縮泵產(chǎn)生32～35 psi壓縮空氣需經(jīng)壓力電路控制板控制，輸送時經(jīng)過壓力傳感器監(jiān)測后再經(jīng)過儲氣罐、過壓泄氣閥、冷凝水排放閥等，壓縮空氣過壓時需經(jīng)過過壓泄氣閥進行過壓泄氣及排放冷凝水至固體廢物箱(如圖5所示)。

圖5 Unicel DxI 800空氣壓力系統(tǒng)原理圖

5 典型故障現(xiàn)象分析及排除

5.1 儀器水汽路模塊漏液故障分析及故障排除

將儀器斷電，打開SPU模塊，拆卸SPU下面的擋板，將水汽路模塊拉出來檢查儀器廢液蠕動泵泵管兩頭是否破裂，若破裂導(dǎo)致漏液則需盡快更換新的泵管，并清潔泵馬達灰塵和HOME位置傳感器灰塵，模塊復(fù)原，重新初始化儀器、執(zhí)行沖洗程序一切正常后觀察標(biāo)本運行[10-12]。

5.2 儀器報沖洗轉(zhuǎn)盤運動錯誤故障分析及故障排除

儀器報沖洗轉(zhuǎn)盤運動錯誤，找不到HOME位置；先檢查沖洗轉(zhuǎn)盤馬達是否有異物卡住。將儀器切斷電源用手轉(zhuǎn)動沖洗轉(zhuǎn)盤，若轉(zhuǎn)到一半時無法轉(zhuǎn)動，則可判斷有異物卡在了沖洗轉(zhuǎn)盤里面，拆卸沖洗轉(zhuǎn)盤上的蓋子，松掉整個固定沖洗臂組件的2個螺絲，把沖洗臂組件往后移開后拿出沖洗轉(zhuǎn)盤，發(fā)現(xiàn)沖洗槽里面有混勻抓手的斷腳，再檢查沖洗臂上的3個混勻抓手，其中間一個混勻抓手斷掉一個腳，更換新的混勻抓手，將拆卸的所有組件復(fù)原，進入診斷程序復(fù)位沖洗轉(zhuǎn)盤、儀器重新初始化、執(zhí)行沖洗程序一切正常后做標(biāo)本運行[13-15]。

6 結(jié)語

發(fā)光免疫分析儀在日常使用和維護過程中應(yīng)對儀器各模塊原理進行系統(tǒng)分析，針對故障現(xiàn)象，不斷總結(jié)經(jīng)驗并加以注意和改進，使儀器始終保持良好的運行狀態(tài)，為臨床診斷提供有力的保障。

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Principles and application of Beckman DXI800 chemiluminescence immunoassay device/

ZHENG Chuan-quan// China Medical Equipment,2012,9(11):28-31.

Objective: To analyze the principles of the Beckman DXI800 chemiluminescence immunoassay device. Methods: The principles in sample analysis step, analysis module, a liquid path module, an air pressure system and other related module operation principle, structural composition were analyzed in detail. Meanwhile, the typical breakdowns were analyzed to summarize experience in its maintenance. Results: The device could be kept in normal condition to provide guarantee for clinical practice. Conclusion: In daily maintenance of the device, its principles should be grasped to ensure its normal operation through troubleshooting.

Chemiluminescence immunoassay device; System principlej; Analytic; Application

Dongguan Houjie Hospital, Guangdong Medical College, Dongguan 523945, China.

1672-8270(2012)11-0028-04

TH789

A

2012-06-06

①廣東醫(yī)學(xué)院附屬東莞厚街醫(yī)院設(shè)備科 廣東 東莞 523945

鄭傳權(quán),男,(1979- ),本科學(xué)歷，工程師。廣東醫(yī)學(xué)院附屬東莞厚街醫(yī)院設(shè)備科，從事醫(yī)療設(shè)備維修、維護及相關(guān)設(shè)備管理工作。