全自动酶免分析系统的技术发展与现状

1、.：.；全自动酶免分析系统的技术开展与现状王兆强澳斯邦生物工程 酶联免疫吸附实验ELISA/EIA，简称“酶免实验是一项现代医学临床检验根本的、常规的检测技术。虽然在90年代初期，由于以聚合酶链反响PCR技术为代表分子生物学程度技术的发明，人们纷纷预测，酶免实验将被更高灵敏度、数百万级信号放大的、病原体程度检测的核酸放大实验NAT所取代。但由于免疫临床标志物抗原/抗体具有无法替代的临床意义、以及酶免实验具有操作简便、技术可靠，特别是，90年代末期ELISA检测系统的灵敏度和特异性以及检测过程的自动化得到了显著提高与完善，因此，酶免实验再也没人疑心将被淘汰，而成为传染病血清学标志物如肝炎、艾滋、

2、致畸病原Torch、肿瘤标志物及内分泌等各种临床免疫目的检测的主导技术。 支持酶免实验技术的提高，酶标板检测仪器朝着二个方向快速开展。一方面，偏重酶免实验的光学检测系统酶标仪，到90年代末已到达至臻完美形状；随着纳米技术微量加样的开展，酶标仪将很容易由检测传统的96微孔板，转化为检测384微孔板，甚至1536微孔板，到达更高的检测效率。另一方面，偏重酶免实验处置过程技术酶标分析系统，到90年代末已充分开展；随着多义务软件，如O/S2，Unix及Windows NT等操作平台的完善，满足现代实验室GMP/GLP要求的全自动酶标分析系统，正在世界各种实验室普及。该当指出，在兴隆国家全自动酶标分析系

3、统的提高，是由法规要求严厉、酶免实验结果至关重要的血站实验室需求推进的。这是由于，不同于临床病人检测结果，仅是医生诊断的参考数据，血站血液筛查实验室的检验结果断定，将直接决议血液的平安性。 以日本为代表的“全面实验室自动化TLA运动，对于全自动酶免分析系统产生了宏大的需求。在90年代初期，手工酶免实验操作曾经成为TLA的主要妨碍。目前，由于全面实验室自动化具有规范化、高效率、高质量的自动化与网络化特征，正成为临床实验室开展的新趋势。 酶免实验自动化与网络化的时代曾经到来，全面实验室自动化不再是一种模型。了解这些技术提高将有助于高效临床实验室的建立与开展。一 样本处置自动化 根据美国临床病理学院

4、CAP的调查报告，实验室误差ERROR产生缘由的79%要素，是由于实验过程中样本处置不当呵斥的。 区别与其他临床检验技术针对于每一反响单元对应于一份标本，酶免实验的样本处置必需基于批量化操作96孔酶标板。为保证正板内各孔标本孵育时间最小差别，必需采用8通道或12通道快速加样。因此全自动样本处置机是提高实验精度、提高实验效率和防止人为误差和过失的关键设备。 第一代多功能Robotic样本处置机，是由瑞士哈美顿HAMILTON公司开发于1985年上市的Microlab 2200。这是一台基于机械臂运动和具有管路系统的稀释分配器Diluter原理，采用8或12根固定间隔 的特弗隆探针，由单义务的BA

5、SIC程序控制的样本处置机。 随着酶免实验的普及，基于管路稀释分配器原理的样本处置机得到快速开展，先后有数家厂商开发了十余种样本处置机，以满足实验室液体处置需求。如瑞士哈美顿公司的Microlab 4000等。 1989年，哈美顿公司独树一帜，开发上市了以专利技术的可丢弃塑料活塞注射器Micro-syringe为原理的，无管路批量样本处置机Microlab AT,试图满足更快的加样12针、无污染地加样、自动丢弃能够失去精度的加样针、摒弃不可预测的管路污染与稀释等实验室需求。1997年，AT系列添加改良为Microlab AT plus 2型。这种原理的样本处置机，具有全面的标本质量系统、加样质

6、量保证系统。是独一获得美国FDA答应，用于血液筛查实验室的产品。在中国自1996年开场引进AT样本处置机，迄今为止已有150余名。 样本处置自动化的最新技术提高，是以瑞士哈美顿公司于2000年8月推出的，第五代斯达尔全自动随机式批量样本任务站Microlab STARTM,Sequential Transfer Aliquoting Robot为标志的，这是世界上第一台符合2003年实施的IVD规范的全自动样本处置任务站。其主要技术特征是： 采用专利的紧缩导入-O形环扩张CO-RE中心技术，实现规范加样的智能化、自动化； 理想的加样体系气动置换加样原理ADP的实现； 实现恣意加样动作编程同时运

7、用不同的加样头丢弃型加样尖和永久型探针； 实时实现液体双传感C-P技术； 全方位液面传感运用，特别是处理了酶标板的液面监测世界难题； 活性洗涤任务站Active Wash Station进展平行洗涤加样针，是提高加样速度的关键； 模块化、无管路、独立加样通道系统416通道，用户可以根据任务量进展晋级； 智能加强的容错纠错系统Sophisticated Error Handling; 实现全过程控制TPC，全部步骤都在监控下运转，每个步骤都构成记录文件TRACE，甚至对加样体积质量进展校验、备份，实现全自动GMP/GLP。 最新一代哈美顿斯达尔的典型运用为： *血站输出挑选实验室： ELISA实

8、验标本留样存档Archiving血型正反定型实验 转氨酶和梅毒凝集实验NAT聚集实验NAT实验无污染RNAse/DNAse加样 *医院检验实验室： 样本处置中心对病人标本分项处置aliquot生化/免疫/体液/血液/血凝 酶免实验室ELISA实验标本、对照/规范、试剂的分配、稀释 *分子生物学与生物技术药物挑选 DNA纯化PCR加样DNA测序加样克隆快速挑选分配 药物挑选自动分配目前，酶免实验样本处置设备已开场在全国血站系统普及，其中哈美顿AT数量最多。样本处置机还是酶免自动化所需自动标本识别Positive Sample ID条码阅读的根本设备系统。此外，样本处置机还有以下重要意义。 *提高

9、加标本速度与效率 *减少操作人员劳动强度 *使标本传染操作人员时机最小化 *经过减少人为失误和改善加样准确度与准确性来改善检测分析质量 *采用批量batch或随机random access进展多种组合与多种方式检测二 全自动酶标分析仪酶免实验全过程全自化的意义，并非仅仅限于降低劳动强度、减少人为的误差。根据已发表的费米FAME评价研讨报告，人们发现：全自动酶标分析系统可以普遍地、显著地提高酶免实验的特异性，如费米系统可以提高乙肝表抗的特异性由常规设备的87%到91%，丙肝抗体由常规设备的89.1%提高到97.4%。此外，多中心的评价Multi-center Clinical Trail实验证明

10、1-3，费米全自动酶免分析系统也可以显著地提高国产试剂的灵敏度，如费米系统可以将乙肝表抗的灵敏度由常规设备的92%提高到93%，丙肝抗体的灵敏度由常规设备的93.7%提高到98.7%。 全自动酶免分析系统的开展，可以回溯到90年代初期。 第一代全自动酶免分析系统根本特征是单/双针加样系统与酶标板处置系一致体化，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分钟完成加标本任务，因此，第一代全自动酶免分析系统，被以为是“节约劳动力而不提高效率。 第二代全自动酶免分析系统的根本技术特征为非常义务和单一轨道。由于不能同时地处置二种过程如洗板的同时，不能加试剂等，因

11、此，其任务义务表或时间管理器TMS“堵车景象仍无法防止，而呵斥处置过程不能严厉执行，实验完成时间延伸，或单纯执行实验时间表完成实验动作而不论实验效率。不含标本加样安装全自动酶免分析系统，通常也俗称“后处置系统。 第三代全自动酶免分析系统的根本特征是采用多义务、多通道，完全实现平行过程处置。典型产品为瑞士哈美顿公司的FAME费米全自动酶免分析系统。费米系统独特质量表如今：硬件上采用了综合模块化设计，广泛采用液体程度检测LLD技术、体积与分量传感、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器，确保了最正确洗板效果，是保证实验特异性的关键。在软件与功能上，目前仍是独一的全自动

12、GMP/GLP规范符合系统，如全面的系统跟踪记录Traceability与系统追溯Trackability，标本/试剂加样校验Sample verification及“自在义务管理实现随时添加检测板。1997年费米获得美国FDA答应，用于血站筛查实验室，至今仍是独一的特许全自动酶免分析系统。 众所周知，酶免实验过程具有反响时间长而要求严厉、步骤多而复杂。因此，就一项详细的酶免实验而言，其实验过程与完成实验时间是不可改动和缩短的。但对于多项的批量处置Mass processing时，总体的实验时间将大大缩短。例如，某大学附属医院免疫实验室，每天需求对180名病人进展肝炎8项组合检测，运用FAME

13、 24/20+ATplus2系统，可在早期9点钟接纳第一批90份标本，其“二对半实验结果即可在10点54分发出报告，肝炎八项结果可在11点04分发出；延续任务下，10点钟开场收到第二批90份标本，在11点57分时其“二对半结果完成，12点01分肝炎八项结果发报告。上述案例在常规实验室条件下，是很难完成的。 目前，全国已有近150台费米酶免分析系统用户，其中大学附属医院40余家。1996年开场中国血站系统运用费米设备，至今形状如新，性能可靠，已成为酶免实验室的主导设备。三 全自动酶免分析连体机 全自动酶免分析仪器的开发曾阅历了15年历史。与生化分析自动化不同，酶联免疫反响是在预先包被了试剂的96

14、孔酶标板上进展，加样速度越快，每个标本的孵育时间一致性越高，孔间差别越小。因此，医疗器械厂商不得不开发独立的、812通道的全自动样本处置机来满足这一技术要求。这就是“前处置设备概念的由来。 对比生化分析仪的实验反响过程，酶联免疫实验是非常复杂的。这就要求全自动酶免分析仪具备多义务平行处置才干，特别是要具备自在义务资源管理系统，以保证随时添加义务菜单和急诊插入，并且要求酶免实验过程不受加样处置的影响。也就是说“后处置设备必需相对独立于“前处置，以实现最优反响过程实验质量和最大化分析消费力throughput。 根据全自动酶免分析系统的处置方式，人们通常将全自动酶免分析系统的处置方式，人们通常将全

15、自动酶免分析仪分成二类，即一体机，如Biro、AMP、Alisei、变色龙等；分体机，如AT和费米；斯达尔和费米；RSP和MPP3000；VIVICE和DIAS；RSP和BEP-lll等。 2003年，瑞士哈美顿公司采用最新的信息技术和实验工程技术，胜利地实现了“前处置全自动样本处置任务站斯达尔，与“后处置全自动酶标分析仪费米连体化，即全自动酶免分析连体机“FAME-STAR，辉煌之星，也发明了全自动酶免分析系统新分类，即连体机。“辉煌之星连体机坚持了原来的前处置设备和后处置设备的优秀质量同时，运用一台微机、一套操作系统实现了一人操作，实现由自标本加样、稀释到酶标孵育、洗板、加试剂、读数和结果

16、打印全自动。同时，原来的前处置和后处置也可以独立任务。 “辉煌之星全自动酶免分析连体，特别适宜临床酶免实验室的多工程、高标本量运用。四 分析系统网络化 临床酶免实验室局域网络化是实现“全面实验室自动化重要环节之一。由于西方国家传染性疾病流行率，特别是肝炎流行率较低。因此，临床酶免实验室局域网络技术的开展相对落后于血站挑选实验室局域网络。对于亚洲国家来讲，由于较高的肝炎流行率，临床酶免实验室局域网络与血站实验室局域网络有着一样的优先开展需求。 区别于血站酶免实验室，临床酶免实验室将承当更多的检验工程，更复杂的实验方法学如定量检测和更复杂的标本来源与实时任务方式。 1999年中文版“澳斯雷勃Aus

17、Lab酶免实验室管理系统软件开场在国内血站挑选实验室和医院临床酶免实验室运用。其根本技术特征是： 1、Windows TM下运转，32位软件，完全中文图形操作软件。 2、符合Clia88规范的酶标实验室管理系统。符合HL7医疗网络数据规范，便于局域、区域、国家及国际网络数据库共享。 3、全面的酶标板实验管理、酶标仪控制、结果判读、病人/献血员结果汇总与诊断管理。 4、完善的实验方法定义，包括酶标板设置；检验方法选择；操作过程定义；实验参数编程；实验有限性原那么编辑；实验质控管理等。 5、检测方法包括：定性ELISA、定量ELISA、酶动力学GPT、凝集法血型/梅毒。 6、实验室管理，包括：病人

18、/献血员任务医嘱/义务单；标本管理；试剂批号及运用管理；实验结果断定逻辑初次/反复反响/确认实验管理；实验过程跟踪；全面的报表、统计功能。 7、独特的实验QC/QA系统。实验质控统计，用户可自在选用定义L-J质控图、Westgard质控原那么。质量保证QA，含系统维护保养记录，全部实验记录等。 8、与其他实验室仪器联网功能。加样设备：如AT、STAR、GENISIS等；全自动酶标仪：如FAME等；非酶标免疫设备；如ACS180等；生化分析仪：如日立7170等。 9、实验操作员与运用权限管理，详尽的实时在线协助 和Clia88规范的操作手册。五 展望 酶免实验室的自动化与规范化，是全面实验室自动化系统LAS的一部分。实现酶免实验自动化网络化，是涉及酶免加样前处置设备、酶免分析后处置设备与医学信息技术、实验室管文科学综合的崭新系统集成高技术，是迈向全面实验室自动化的重要基石。 截止1999年底，在日本已有160多家医院运用实验室自动