全自动酶联免疫分析仪的工作原理及应用全自动酶联免疫分析(简称全自动酶免分析)系统的发展,可以回溯到20世纪90年代初期。
第一代全自动酶免分析系统基本技术特征是单/双针加样系统与酶标板处理系统一体化,多数孵育位置少于4块板。
由于加标本将占用较长时间(单针每板需15分钟,三块板通常需45分钟完成加标本工作),因此,第一代全自动酶免分析系统,被认为是“节约劳动力而不提高效率”。
第二代全自动酶免分析系统的基本技术特征为非多任务和单一轨道。
由于不能同时处理两种过程(如洗板的同时,不能加试剂等)。
因此,其工作任务表(或时间管理器)“堵车”现象仍无法避免,而造成处理过程不能严格执行和试验完成时间延长。
不含标本加样装置全自动酶免分析系统,通常也俗称“后处理系统”。
第三代全自动酶免分析系统的基本特征是采用多任务、多通道,完全实现平行过程处理。
典型产品为瑞士哈美顿公司的FAME全自动酶免分析系统。
FAME系统独特品质表现在,硬件上采用了综合模块化设计,广泛采用液体水平检测(LLD)技术、体积与重量传感、光学位置传感等实现了真正全过程控制(TPC),特别是专利的洗板液体传感,确保了最佳洗板效果。
在软件与功能上,目前仍是唯一的全自动GMP/ GLP规范符合系统,如全面的系统跟踪记录(Traceability)与系统追溯,标本/试剂加样校验(sample verification)及“自由任务管理器”实现随时增加检测板。
1997年费米获得美国FDA认证许可,用于血站筛查实验室,至今仍是唯一的特许全自动酶免分析系统。
由于酶免试验过程具有反应时间长而要求严格、步骤多而复杂。
因此,就一项具体的酶免试验而言,其试验过程与完成试验时间是不可改变和缩短的。
但对于多项目的批量处理(mass processing)时,总体的试验时间将大大缩短。
因此,酶免试验全过程自动化的意义,并非仅仅限于降低劳动强度、减少人为的误差。
根据一项多中心检测(multi-center clinical trail)的评价报告,全自动酶标分析系统可以普遍地、显著地提高酶免试验的特异性,并可提高某些检测试剂的灵敏度。
一、工作原理与结构特点酶免分析仪实际上就是一台变相的专用光电比色计或分光光度计,可简单地分为半自动和全自动两大类,工作原理基本相同,但其核心部件都是一个比色计,即用比色法来分析抗原或抗体的含量。
ELISA测定一般要求测试液的最终体积在250μl以下,用一般光电比色计无法完成测试。
因此,对酶标仪中的光电比色计有特殊要求,它与普通光电比色计又存在差异。
它是以塑料微孔板作为比色皿,比色时光线只能垂直穿过,并用光密度A来表示其吸光度。
酶免分析仪可分为单通道和多通道2种类型,单通道又有自动和手动2种之分。
自动型的仪器有X、Y方向的机械驱动机构,可将微孔板L的小孔一个个依次送入光束下面测试,手动型则靠手工移动微孔板来进行测量。
下面以下单通道自动进样酶免分析仪说明其工作原理。
当光源灯发出的光波经过滤光片或单色器变成一束单色光,进入塑料微孔极中的待测标本。
该单色光一部分被标本吸收,另一部分则透过标本照射到光电检测器上,光电检测器将这一待测标本不同而强弱不同的光信号转换成相应的电信号。
电信号经前置放大,对数放大,模数转换等信号处理后送入微处理器进行数据处理和计算,最后由显示器和打印机显示结果。
微处理机还通过控制电路控制机械驱动机构X方向和Y方向的运动来移动微孔板,从而实现自动进样检测过程。
而另一些酶免分析仪则是采用手工移动微孔板进行检测,因此省去了X、Y方向的机械驱动机构和控制电路,从而使仪器更小巧,结构也更简单。
在单通道酶免分析仪的基础上又发展了多通道酶免分析系统,它设置有多个光束和多个光电检测器,如12个通道的仪器设有12条光束或12个光源,12个检测器和12个放大器,在X方向的机械驱动装置的作用下,样品12个为一排被检测。
多通道酶免分析仪检测速度快,但其结构较复杂,价格也较高。
此类酶免分析仪一般都是自动化型分析系统。
二、仪器操作下面以FAME全自动酶免分析系统为例说明如下。
仪器操作步骤1.Star IVD开机与操作程序(1)启动电脑电源开关(2)打开洗站开关后,再打开仪器电源(3)双击Star IVD→点击解锁→点击确认(4)点击运行→选择试验项目(组合)(5)点击运行→选择样本数→确认(6)加样过程中如需暂停,点击暂停,如出现加样针挂在加样通道时,退针需按英文提示进行操作(或请示上级技术主管)。
2.FAME开机与操作程序(1)启动电脑电源开关。
(2)双击FAME→点击Start→Alt(键盘右侧)+ Enter↙。
(3)打开仪器电源。
(4)双击ML FAME→双击FAME→分别输入用户名和密码;出现“酶标仪对话框”→点击“否”→进入预先设置好的具体项目组合(如二对半前四项),选择步骤(5),其他组合项目(如抗HBc/抗HIV/TP/抗HCV)则进入步骤(6)。
(6)双击查看→点击工作表→点击相应项目(如抗HBc/抗HIV/TP/抗HCV……)→点击操作→点击取消模拟→点击相应项目→在对话框中用上下键修改时间(一般大于12min,根据实际情况定时间)→操作→模拟→进入步骤(8)。
(7)如果某一测定项目在设定的时间前加样已完成,可进行时间修改,以尽早进入试验,操作步骤同(6)→在对话框中用上下键修改时间为0分钟→操作→模拟→进入步骤(8)。
(8)加样完成后,将检测板放入装载架(注意条形码朝内,字母朝外)→点击开始运行→按仪器上的装载键(黄灯闪烁时禁止按键,待不闪烁时按键)。
(9)如果每板的检测样本数不足88个时,界面会出现对话框,如果未手工添加样本进入步骤:①点击继续;如果手工添加样本进入步骤:②点击编辑微板→在微板示意图上用鼠标键将添加的样板孔点为绿色。
(10)将酶标记物、底物色原A液、底物色原B液倒入相应的试剂杯内(注意B液是否已显色)→把试剂杯装到试剂架上(要求平衡,并用干布擦干条形码)→将试剂架按顺时针方向旋转到试剂仓内→再逆时针方向旋转检查试剂架是否到位,同时检查试剂盖是否放到位→缓慢推入仪器。
(11)装载各种洗板液→输入各种洗板液的条码和相应的位置码。
(12)在实验模拟图上观察各种试剂及洗液是否被激活,如已激活,相应的试剂栏字体为实体;如为虚体字,重复(10)~(12)步骤。
(13)(实验完成后)→点击文件栏选择退出(所有的界面均用此法退出后)→双击红色打×退出键→敲击Alt(键盘右侧)+Enter ↙→切断仪器电源→关电脑电源。
(14)取出各种试剂和洗板液,并按试剂存放条件存放(4℃或暗色瓶)。
3.实验结果的接收与发送(1)在Star IVD电脑桌面双击Auslab酶标实验室管理系统→点击解锁→输入密码admin→点击确认。
(2)点击试验→点击微孔板→点击读新板→输入相应的微孔板条码→点击开始→如手工未另外添加样本→进入步骤(3),如手工添加新样本→则进入步骤(4)。
(3)点击确认→点击保存→点击锁定→点击发送文本文档→点击打印→点击返回。
(4)在微孔板添加样本的位置上输入相应样本的条码或编号→到FAME仪器点击实验→点击实验结果→双击相应的实验项目→点击文档释放→返回到Auslab点击确认→点击保存→点击锁定→点击发送文本文档→点击打印→点击返回。
三、注意事项为保证分析结果的准确性和仪器的正常运行,延长仪器的使用寿命,也为保证日常工作的顺利完成,有必要注意在日常操作中的一些细节问题,具体如下。
(一)关于仪器工作环境仪器应放置在无磁场和干扰电压的位置,并在低于40分贝的环境下运行,为延缓光学部件的老化,应避免阳光直射。
操作时环境温度应在15~40℃之间,环境湿度在15%~85%之间。
操作电压应保持稳定。
操作环境空气清洁,避免水汽,烟尘。
保持干燥、干净、水平的工作台面,以及足够的操作空间。
(二)关于日常维护保养主要是指在开关机时做的管道冲洗,须用多量蒸馏水和指定冲洗液进行冲洗,此步骤虽然简单,但不能省略,因其可保证每条工作通道的顺畅,对于试验的顺利进行及延长仪器的寿命都尤其重要。
(三)关于冷启动由于工作繁忙,一般在开机做冷启动(即初始化)时的过程观察往往被忽略。
不过,仍然建议能尽量留意,包括进板架和主传输带移动的声音有无异样(提示有无松动或有无异物卡位),预洗板时有无吸干和放满水(提示针孔有无堵塞)等情况,可及早发现问题及早解决,为下面的工作顺利进行打下良好基础。
(四)关于项目编程如何做到充分利用仪器,争取时间空间,尽量缩短板与板之间等待的时间(包括减少灰带的出现),如何进行项目编程则显得至关重要。
建议总的宗旨是分工合作、穿插进行。
比如,有两台可供使用的全自动酶免分析仪,应考虑在一台机器上预编肝炎项目的检测程序,另一台则主要承担包括优生三项、HIV、EB病毒等杂项的检测。
而在某台机器有空档时,应考虑将另一台忙机的某个项目转至此进行。
在编程时,应注意统筹安排,把两步法的试验编在同一区,一步法的放在其前或后区,这样可充分调动仪器的时间和空间,减少出现仪器闲置的情况,从而缩短等待时间,提高工作效率。
(五)关于进反应板首先在加样前应该处理板架,拍平板条(可避免退板现象)。
再者,加完样后应仔细观察每孔样本中有无血凝块或杂质,如有,应作处理后再行进板(可避免堵塞洗板针孔)。
另外,在电脑中输入反应板的试验代码时应该“三查三对”,确认无误再按装载按钮。
尤其是反应项目的代码,它指导仪器加入对应的试剂,一旦输入错误,则整个试验将作废,既耽搁了时间,也浪费了试剂。
(六)关于故障处理当仪器出现某种故障,如主传输带在运行中突然中断并自动上锁,或某个试剂仓的某个试剂盒的注射器卡在抓手中,中断加试剂的动作并自动上锁时,不必关机重启,可试操作:前者手动轻拉主传输带至第一个孵育槽的前方位置,再行解锁即可。
后者则应注意不要强行拔下注射器,而只须在电脑中点击“解锁”,待注射器自行复位后,可继续运行仪器。
若出现无法解决的故障,则应注意及时与厂家保持联系,寻求技术支持。
另外,洗板机的故障也比较常出现,通常都是由针孔的堵塞所致,一般经过一两次的解锁冲洗可恢复正常。
在此过程,应注意观察自检中的洗板头,是否有某个针孔黏附了血凝块。
如有,应利用仪器打开洗板头保护盖的空当,迅速用棉支或纸将凝块取走。
(七)关于洗液桶和洗站注意洗液桶的清洁问题,当天用完必须倒干桶中剩余的液体,避免长菌,如出现漏水或不出水现象,则停止使用。
洗站应尽量保持干燥,特别在关机后,必须用抹布抹干上面的水渍。
(八)关于反应板不显色或显色差的情况应立即查找原因,在排除了非试剂或标本的原因后,可从仪器方面着手,综合分析,采取逐点检查,逐点排除,直至找到“病因”。
一般应从以下几点去考虑:洗液的配制,是否混入了酸液;孵育槽的温度是否失调;洗板机的吸放水是否正常;是否因板位不正或试剂槽中的试剂未及时补足而导致空加(或漏加)试剂;是否因项目编程错误输入项目代码所致。