全自動酶免分析系統的技術發(fā)展與現狀

1、.：.；全自動酶免分析系統的技術開展與現狀王兆強澳斯邦生物工程 酶聯免疫吸附實驗ELISA/EIA，簡稱“酶免實驗是一項現代醫(yī)學臨床檢驗根本的、常規(guī)的檢測技術。雖然在90年代初期，由于以聚合酶鏈反響PCR技術為代表分子生物學程度技術的發(fā)明，人們紛紛預測，酶免實驗將被更高靈敏度、數百萬級信號放大的、病原體程度檢測的核酸放大實驗NAT所取代。但由于免疫臨床標志物抗原/抗體具有無法替代的臨床意義、以及酶免實驗具有操作簡便、技術可靠，特別是，90年代末期ELISA檢測系統的靈敏度和特異性以及檢測過程的自動化得到了顯著提高與完善，因此，酶免實驗再也沒人疑心將被淘汰，而成為傳染病血清學標志物如肝炎、艾滋、

2、致畸病原Torch、腫瘤標志物及內分泌等各種臨床免疫目的檢測的主導技術。 支持酶免實驗技術的提高，酶標板檢測儀器朝著二個方向快速開展。一方面，偏重酶免實驗的光學檢測系統酶標儀，到90年代末已到達至臻完美形狀；隨著納米技術微量加樣的開展，酶標儀將很容易由檢測傳統的96微孔板，轉化為檢測384微孔板，甚至1536微孔板，到達更高的檢測效率。另一方面，偏重酶免實驗處置過程技術酶標分析系統，到90年代末已充分開展；隨著多義務軟件，如O/S2，Unix及Windows NT等操作平臺的完善，滿足現代實驗室GMP/GLP要求的全自動酶標分析系統，正在世界各種實驗室普及。該當指出，在興隆國家全自動酶標分析系

3、統的提高，是由法規(guī)要求嚴厲、酶免實驗結果至關重要的血站實驗室需求推進的。這是由于，不同于臨床病人檢測結果，僅是醫(yī)生診斷的參考數據，血站血液篩查實驗室的檢驗結果斷定，將直接決議血液的平安性。 以日本為代表的“全面實驗室自動化TLA運動，對于全自動酶免分析系統產生了宏大的需求。在90年代初期，手工酶免實驗操作曾經成為TLA的主要妨礙。目前，由于全面實驗室自動化具有規(guī)范化、高效率、高質量的自動化與網絡化特征，正成為臨床實驗室開展的新趨勢。 酶免實驗自動化與網絡化的時代曾經到來，全面實驗室自動化不再是一種模型。了解這些技術提高將有助于高效臨床實驗室的建立與開展。一 樣本處置自動化 根據美國臨床病理學院

4、CAP的調查報告，實驗室誤差ERROR產生緣由的79%要素，是由于實驗過程中樣本處置不當呵斥的。 區(qū)別與其他臨床檢驗技術針對于每一反響單元對應于一份標本，酶免實驗的樣本處置必需基于批量化操作96孔酶標板。為保證正板內各孔標本孵育時間最小差別，必需采用8通道或12通道快速加樣。因此全自動樣本處置機是提高實驗精度、提高實驗效率和防止人為誤差和過失的關鍵設備。 第一代多功能Robotic樣本處置機，是由瑞士哈美頓HAMILTON公司開發(fā)于1985年上市的Microlab 2200。這是一臺基于機械臂運動和具有管路系統的稀釋分配器Diluter原理，采用8或12根固定間隔 的特弗隆探針，由單義務的BA

5、SIC程序控制的樣本處置機。 隨著酶免實驗的普及，基于管路稀釋分配器原理的樣本處置機得到快速開展，先后有數家廠商開發(fā)了十余種樣本處置機，以滿足實驗室液體處置需求。如瑞士哈美頓公司的Microlab 4000等。 1989年，哈美頓公司獨樹一幟，開發(fā)上市了以專利技術的可丟棄塑料活塞注射器Micro-syringe為原理的，無管路批量樣本處置機Microlab AT,試圖滿足更快的加樣12針、無污染地加樣、自動丟棄能夠失去精度的加樣針、摒棄不可預測的管路污染與稀釋等實驗室需求。1997年，AT系列添加改良為Microlab AT plus 2型。這種原理的樣本處置機，具有全面的標本質量系統、加樣質

6、量保證系統。是獨一獲得美國FDA答應，用于血液篩查實驗室的產品。在中國自1996年開場引進AT樣本處置機，迄今為止已有150余名。 樣本處置自動化的最新技術提高，是以瑞士哈美頓公司于2000年8月推出的，第五代斯達爾全自動隨機式批量樣本任務站Microlab STARTM,Sequential Transfer Aliquoting Robot為標志的，這是世界上第一臺符合2003年實施的IVD規(guī)范的全自動樣本處置任務站。其主要技術特征是： 采用專利的緊縮導入-O形環(huán)擴張CO-RE中心技術，實現規(guī)范加樣的智能化、自動化； 理想的加樣體系氣動置換加樣原理ADP的實現； 實現恣意加樣動作編程同時運

7、用不同的加樣頭丟棄型加樣尖和永久型探針； 實時實現液體雙傳感C-P技術； 全方位液面?zhèn)鞲羞\用，特別是處理了酶標板的液面監(jiān)測世界難題； 活性洗滌任務站Active Wash Station進展平行洗滌加樣針，是提高加樣速度的關鍵； 模塊化、無管路、獨立加樣通道系統416通道，用戶可以根據任務量進展晉級； 智能加強的容錯糾錯系統Sophisticated Error Handling; 實現全過程控制TPC，全部步驟都在監(jiān)控下運轉，每個步驟都構成記錄文件TRACE，甚至對加樣體積質量進展校驗、備份，實現全自動GMP/GLP。 最新一代哈美頓斯達爾的典型運用為： *血站輸出挑選實驗室： ELISA實

8、驗標本留樣存檔Archiving血型正反定型實驗 轉氨酶和梅毒凝集實驗NAT聚集實驗NAT實驗無污染RNAse/DNAse加樣 *醫(yī)院檢驗實驗室： 樣本處置中心對病人標本分項處置aliquot生化/免疫/體液/血液/血凝 酶免實驗室ELISA實驗標本、對照/規(guī)范、試劑的分配、稀釋 *分子生物學與生物技術藥物挑選 DNA純化PCR加樣DNA測序加樣克隆快速挑選分配 藥物挑選自動分配目前，酶免實驗樣本處置設備已開場在全國血站系統普及，其中哈美頓AT數量最多。樣本處置機還是酶免自動化所需自動標本識別Positive Sample ID條碼閱讀的根本設備系統。此外，樣本處置機還有以下重要意義。 *提高

9、加標本速度與效率 *減少操作人員勞動強度 *使標本傳染操作人員時機最小化 *經過減少人為失誤和改善加樣準確度與準確性來改善檢測分析質量 *采用批量batch或隨機random access進展多種組合與多種方式檢測二 全自動酶標分析儀酶免實驗全過程全自化的意義，并非僅僅限于降低勞動強度、減少人為的誤差。根據已發(fā)表的費米FAME評價研討報告，人們發(fā)現：全自動酶標分析系統可以普遍地、顯著地提高酶免實驗的特異性，如費米系統可以提高乙肝表抗的特異性由常規(guī)設備的87%到91%，丙肝抗體由常規(guī)設備的89.1%提高到97.4%。此外，多中心的評價Multi-center Clinical Trail實驗證明

10、1-3，費米全自動酶免分析系統也可以顯著地提高國產試劑的靈敏度，如費米系統可以將乙肝表抗的靈敏度由常規(guī)設備的92%提高到93%，丙肝抗體的靈敏度由常規(guī)設備的93.7%提高到98.7%。 全自動酶免分析系統的開展，可以回溯到90年代初期。 第一代全自動酶免分析系統根本特征是單/雙針加樣系統與酶標板處置系一致體化，多數孵育位置少于4塊板。由于加標本將占用較長時間單針每板需15分鐘，三塊板通常需45分鐘完成加標本任務，因此，第一代全自動酶免分析系統，被以為是“節(jié)約勞動力而不提高效率。 第二代全自動酶免分析系統的根本技術特征為非常義務和單一軌道。由于不能同時地處置二種過程如洗板的同時，不能加試劑等，因

11、此，其任務義務表或時間管理器TMS“堵車景象仍無法防止，而呵斥處置過程不能嚴厲執(zhí)行，實驗完成時間延伸，或單純執(zhí)行實驗時間表完成實驗動作而不論實驗效率。不含標本加樣安裝全自動酶免分析系統，通常也俗稱“后處置系統。 第三代全自動酶免分析系統的根本特征是采用多義務、多通道，完全實現平行過程處置。典型產品為瑞士哈美頓公司的FAME費米全自動酶免分析系統。費米系統獨特質量表如今：硬件上采用了綜合模塊化設計，廣泛采用液體程度檢測LLD技術、體積與分量傳感、光學位置傳感等實現了真正全過程控制TPC，特別是專利的洗板液體傳感器，確保了最正確洗板效果，是保證實驗特異性的關鍵。在軟件與功能上，目前仍是獨一的全自動

12、GMP/GLP規(guī)范符合系統，如全面的系統跟蹤記錄Traceability與系統追溯Trackability，標本/試劑加樣校驗Sample verification及“自在義務管理實現隨時添加檢測板。1997年費米獲得美國FDA答應，用于血站篩查實驗室，至今仍是獨一的特許全自動酶免分析系統。 眾所周知，酶免實驗過程具有反響時間長而要求嚴厲、步驟多而復雜。因此，就一項詳細的酶免實驗而言，其實驗過程與完成實驗時間是不可改動和縮短的。但對于多項的批量處置Mass processing時，總體的實驗時間將大大縮短。例如，某大學附屬醫(yī)院免疫實驗室，每天需求對180名病人進展肝炎8項組合檢測，運用FAME

13、 24/20+ATplus2系統，可在早期9點鐘接納第一批90份標本，其“二對半實驗結果即可在10點54分發(fā)出報告，肝炎八項結果可在11點04分發(fā)出；延續(xù)任務下，10點鐘開場收到第二批90份標本，在11點57分時其“二對半結果完成，12點01分肝炎八項結果發(fā)報告。上述案例在常規(guī)實驗室條件下，是很難完成的。 目前，全國已有近150臺費米酶免分析系統用戶，其中大學附屬醫(yī)院40余家。1996年開場中國血站系統運用費米設備，至今形狀如新，性能可靠，已成為酶免實驗室的主導設備。三 全自動酶免分析連體機 全自動酶免分析儀器的開發(fā)曾閱歷了15年歷史。與生化分析自動化不同，酶聯免疫反響是在預先包被了試劑的96

14、孔酶標板上進展，加樣速度越快，每個標本的孵育時間一致性越高，孔間差別越小。因此，醫(yī)療器械廠商不得不開發(fā)獨立的、812通道的全自動樣本處置機來滿足這一技術要求。這就是“前處置設備概念的由來。 對比生化分析儀的實驗反響過程，酶聯免疫實驗是非常復雜的。這就要求全自動酶免分析儀具備多義務平行處置才干，特別是要具備自在義務資源管理系統，以保證隨時添加義務菜單和急診插入，并且要求酶免實驗過程不受加樣處置的影響。也就是說“后處置設備必需相對獨立于“前處置，以實現最優(yōu)反響過程實驗質量和最大化分析消費力throughput。 根據全自動酶免分析系統的處置方式，人們通常將全自動酶免分析系統的處置方式，人們通常將全

15、自動酶免分析儀分成二類，即一體機，如Biro、AMP、Alisei、變色龍等；分體機，如AT和費米；斯達爾和費米；RSP和MPP3000；VIVICE和DIAS；RSP和BEP-lll等。 2003年，瑞士哈美頓公司采用最新的信息技術和實驗工程技術，勝利地實現了“前處置全自動樣本處置任務站斯達爾，與“后處置全自動酶標分析儀費米連體化，即全自動酶免分析連體機“FAME-STAR，輝煌之星，也發(fā)明了全自動酶免分析系統新分類，即連體機?！拜x煌之星連體機堅持了原來的前處置設備和后處置設備的優(yōu)秀質量同時，運用一臺微機、一套操作系統實現了一人操作，實現由自標本加樣、稀釋到酶標孵育、洗板、加試劑、讀數和結果

16、打印全自動。同時，原來的前處置和后處置也可以獨立任務。 “輝煌之星全自動酶免分析連體，特別適宜臨床酶免實驗室的多工程、高標本量運用。四 分析系統網絡化 臨床酶免實驗室局域網絡化是實現“全面實驗室自動化重要環(huán)節(jié)之一。由于西方國家傳染性疾病流行率，特別是肝炎流行率較低。因此，臨床酶免實驗室局域網絡技術的開展相對落后于血站挑選實驗室局域網絡。對于亞洲國家來講，由于較高的肝炎流行率，臨床酶免實驗室局域網絡與血站實驗室局域網絡有著一樣的優(yōu)先開展需求。 區(qū)別于血站酶免實驗室，臨床酶免實驗室將承當更多的檢驗工程，更復雜的實驗方法學如定量檢測和更復雜的標本來源與實時任務方式。 1999年中文版“澳斯雷勃Aus

17、Lab酶免實驗室管理系統軟件開場在國內血站挑選實驗室和醫(yī)院臨床酶免實驗室運用。其根本技術特征是： 1、Windows TM下運轉，32位軟件，完全中文圖形操作軟件。 2、符合Clia88規(guī)范的酶標實驗室管理系統。符合HL7醫(yī)療網絡數據規(guī)范，便于局域、區(qū)域、國家及國際網絡數據庫共享。 3、全面的酶標板實驗管理、酶標儀控制、結果判讀、病人/獻血員結果匯總與診斷管理。 4、完善的實驗方法定義，包括酶標板設置；檢驗方法選擇；操作過程定義；實驗參數編程；實驗有限性原那么編輯；實驗質控管理等。 5、檢測方法包括：定性ELISA、定量ELISA、酶動力學GPT、凝集法血型/梅毒。 6、實驗室管理，包括：病人

18、/獻血員任務醫(yī)囑/義務單；標本管理；試劑批號及運用管理；實驗結果斷定邏輯初次/反復反響/確認實驗管理；實驗過程跟蹤；全面的報表、統計功能。 7、獨特的實驗QC/QA系統。實驗質控統計，用戶可自在選用定義L-J質控圖、Westgard質控原那么。質量保證QA，含系統維護保養(yǎng)記錄，全部實驗記錄等。 8、與其他實驗室儀器聯網功能。加樣設備：如AT、STAR、GENISIS等；全自動酶標儀：如FAME等；非酶標免疫設備；如ACS180等；生化分析儀：如日立7170等。 9、實驗操作員與運用權限管理，詳盡的實時在線協助 和Clia88規(guī)范的操作手冊。五 展望 酶免實驗室的自動化與規(guī)范化，是全面實驗室自動化系統LAS的一部分。實現酶免實驗自動化網絡化，是涉及酶免加樣前處置設備、酶免分析后處置設備與醫(yī)學信息技術、實驗室管文科學綜合的嶄新系統集成高技術，是邁向全面實驗室自動化的重要基石。 截止1999年底，在日本已有160多家醫(yī)院運用實驗室自動