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项目科技报告
附件2
密级：
保密
深圳市技术创新计划
创业资助项目科技报告
项目名称：
全自动化学发光酶免荧光免疫分析仪四合体机的研发
作者：
邓克刚
职务：
项目负责人
作者单位：
XXXX
完成日期：
2018-3-28
摘要
我公司所研发的全自动化学发光酶免分析仪四合一一体机是一种高度自动化集成的医疗器械，该设备将化学发光检测、酶联免疫检测、免疫荧光检测和血型正反定型检测多功结合在同一台仪器上并实现全自动化运行。
在功能模块上集合了样本信息自动读取、样本稀释、样本/试剂分配、微孔板孵育振荡、微孔板洗涤、酶标仪/化学发光仪读数等功能。
在运行上既可以同时进行全自动化学发光和酶联免疫实验，又可以独立运行样本前处理、荧光免疫分析实验和血型分析实验，并行可执行无人值守全流程实验也可以运行流程拆分里各个单一步骤。
在应用操作方面，人机互动界面采用了全中文向导式操作，提供了真实运行平台分布图设置图，并具有异常信息/操作提示、参数输入建议提示、故障位点提示等人性化设计。
而且仪器的软件系统与医院的管理系统实现了无缝双向通讯，结果数据实时上传到医院的数据库，真正意义从加载待检样本后到分析出具检测结果报告实现了无人值守全自动化运行。
酶联免疫法实验及化学发光法实验是现代医学临床检验基本的、常规的检测技术，对应的酶联免疫法实验和化学发光法实验分别采用全自动酶免分析仪和化学发光分析仪进行检测实验，然而，在各医疗单位现有的酶免分析仪和化学发光分析仪均为独立的实验设备，集成度低，实验过程中，不能同时进行酶联免疫分析和化学发光分析实验，检测分析效率低，已不能满足现代医学发展的需要。
同时我国的人口红利即将过去，可以预见在不久的将来，劳动力极其缺乏，仪器自动化已经是未来的发展趋势。
由于手工实验步骤繁琐、程序复杂及费时长，检验人员的劳动轻度非常繁重，而且人为因素对检测结果影响较大，也会造成浪费试剂。
因此我公司所提供的这这种能够同时实现酶联免疫及化学发光检测多功能一体的自动化分析仪设备，它避免了分别购置酶免分析仪、化学发光仪及配套试剂增加的成本。
不仅在很大程度降低检验人员的劳动强度，提高工作效率，满足检验的准确性与高精度的要求。
还实现了单台分析仪最大程度的利用率，降低了医院的成本，减化操作流程，节省人力物力从宏观角度推动了实验室自动化的发展和医院的增收节支。
、引言部分1
1.项目实施的背景及意义1
（1）全自动酶免仪的发展1
（2）全自动化学发光仪的发展2
（3）兼容化学发光、酶联免疫及其它多方法学全自动一体机发展2
2.项目的先进性、必要性3
3.项目所面向的经济、社会和科技发展的有效需求3
4.项目在行业发展中的地位和作用4
5.预期实现的经济和社会效益4
（1）预期实现的经济效益4
（2）预期实现的社会效益5
、主体部分5
1.技术发展趋势及国内外研究开发现状5
（1）酶免分析的技术发展5
（2）酶免疫分析技术自动化发展7
（3）酶免疫分析技术和其他分析技术在自动化仪器中联合应用8
（4）全自动荧光酶标免疫检测技术9
（5）全自动酶免分析仪血型正反定型9
2.国内外研究开发状况10
3.项目产业化状况11
4.项目研究内容13
5.关键技术14
6.拟采用的技术原理及方法15
7.技术路线及工艺流程17
（1）加样系统17
（2）微孔板转运系统17
（3）洗针池18
（4）通用试剂架18
（5）专用试剂架18
（6）样本架18
（7）预稀释架18
（8）盖板18
（9）基座19
（10）加热振荡模块19
（11）酶免/荧光/血型阅读器模块19
（12）化学发光检测器模块19
（13）洗板机模块19
（14）十五条码扫描模块20
（15）摄像模块20
（16）RFID射频模块20
（17）液路洗涤系统20
（18）软件通讯20
8.工作原理及功能20
9.整机结构图及工作流程22
（1）整机结构图：
22
（2）工作流程如下：
22
10.技术创新点23
三、结论部分24
1.项目完成后获得的知识产权24
2.项目实现的技术成果24
（1）独有的微孔板移动模块：
24
（2）模块化操作平台：
25
（3）液面和凝块压强双极值监测功能：
25
（4）独特的加样针模块：
25
5）发光，酶免，荧光免疫系统和血型检测系统的集成：
25
3.项目对产业发展的贡献25
4.项目实现的技术指标26
四、建议部分28
1.仪器研发难度大28
2.配套试剂研发难度大28
3.政策改变28
4.政府批量采购大大减少
28
承诺书
本人完全了解国家及本省科技报告的有关规定，同意深圳市科技创新委员会及其授权机构按照规定审改、收藏、使用科技报告，允许根据密级要求公开共享，并承诺本科技报告中所有的研究内容和数据信息真实可靠，如有失实，本人承担相关责任。
项目名称：
单位名称：
（加盖公章）
课题负责人：
（签名或签章）
报告编制人：
（签名或签章）
正文
一、引言部分
1.项目实施的背景及意义
随着传染病等各种疾病的不断涌现，医学检验的任务也越来越重了，检验仪器的高自动化、高通量、高精准度、多功能及低成本已是各医疗设备生产企业发展的方向，不仅可解放劳动力，同时能够提高医学检验的效率和准确性，该类检验仪器也越来越受到临床实验室的青睐。
（1）全自动酶免仪的发展全自动酶免仪是一种可以用来进行血液检验的全自动医疗设备，它集光机电等高科技技术于一体，检验人员只需将待检测样品放入仪器样本架后，仪器即可自动完成整个检验流程并实现数据上传（通过LIS系统），可大大提高检验的效率和质量。
国外对全自动酶免分析仪的研究，可以追溯到上个世纪90年代初期，截止目前大致分为三代：
第一代全自动酶免分析仪基本特征是单/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。
由于加样品占用较长时间（单针每板需要15分钟，3块板通常需要45分钟完成加样品工作），因此，第一代全自动酶免分析仪，被认为是“节约劳动力而不是提高效率”。
第二代全自动酶免分析仪的基本技术特征为单一任务，由于不能同时处理二种过程（如洗板同时不能加试剂等），因此，其工作任务表（时间布序管理）“堵车：
现象仍无法避免，从而造成处理过程不能严格执行，试验完成时间只能延长，或单纯按时间表完成试验动作而不论试验效率。
第三代全自动酶免分析仪的基本特征是采用多任务，多通道，完全实现平行过程处理。
采用多机械臂协同作业，加样的同时可以处理转移酶标板，实现洗板，读数同时进行确保了孵育时间严格按照厂家要求，保证了实验的准确性。
并且在软件的功能上，也改进采用全面的系统跟踪记录与系统追溯，标本/试剂加样校验及“自由布板管理”，实现了随时插入检测样本的功能。
酶联免疫吸附试验（ELISA）已经有二十多年的历史，作为一种临床检验方法,技术上已非常成熟,其缺点是自动化程度低,并因此而导致不同检测孔的实验条件不一致,造成检测结果的误差。
全自动酶免仪的开发应用,从根本上解决了分配样本和试剂时间的不一致性,避免因操作者技术和习惯不同造成的误差,大大增加了加样和试剂分配的精确性,实现酶联免疫分析过程的标准化,使实验结果可靠性明显提高,是ELISA实验临床应用的重要的技术革命,也是实验室降低劳动强度、提高检验质量的重要措施。
目前多家国外企业有开发研制和推出全自动酶免仪,具有代表性的有瑞士哈美顿、美国雅培、TECAN帝肯）、及西班牙等的全自动酶免分析仪，国内有深圳爱康,郑州安图,山东艾德康等企业开发研制和推出的如单针型、双针型及多针型的全自动酶免仪，均在市场上得到广泛应用。
（2）全自动化学发光仪的发展化学发光技术是近十年来发展起来的一种新型免疫检测方法,化学发光自动
化免疫分析仪也应运而生,它们的出现不仅减轻了工作人员的劳动强度,而且缩短了分析流程,提高了实验结果的精确度和准确性,灵敏度更是达到ng甚至Pg水平,在内分泌激素,血浆特种蛋白,肿瘤标志物,维生素和体内药物浓度的快速测定中起着重要作用。
国外代表性“管式”化学发光仪有美国雅培、贝克曼、德国西门子和瑞士罗氏等，国内有深圳新产业、郑州安图、上海科华等。
随着医院临床对高通量、低成本的要求，国内有部分企业也进军全自动“板式”化学发光分析仪，如北京科美等，主要针对术前八项、优生优育、肿瘤等项目，“板式”化学发光检测技术正处在逐年递增的趋势，开始“板式”发光试剂的厂家也越来越多。
“板式”化学发光免疫分析技术作为近十年新起步的技术,涉及到电子、机械、光学、计算机技术及生物化学等多方面的高科技技术,仪器结构复杂,前期需要巨大的研发费用投入。
（3）兼容化学发光、酶联免疫及其它多方法学全自动一体机发展
目前国内对兼容化学发光、酶联免疫及其它多方法学全自动一体机的研制尚属空白，国外如美国GSD公司开发一款单针两块板小型“板式“全自动化学发光酶免分析仪，检测精度、重复性非常好，但因检测速度较慢，目前只适合于标本量少、项目少的实验室，如疾控系统、年检测任务在2000对夫妇以下的计生单位、基层医疗单位及专项检测的大中型医院，无法满足大中型医院和计生中心的大批量检测需求。
本项目研究针对以上现状,结合微孔板化学发光和酶免试验检测的特点,旨在设计出一种成熟的多针加样“板式”全自动化学发光酶免分析仪“四合一”一体机。
利用具有潜在荧光的底物（量子点）作为酶标物催化放大的显示系统，由于累积放大和荧光的高敏感性，使方法学的灵敏度提高很多的应用研究，同时基于血型传统定型的方法（玻片法，"纸片法"，试管法）影响因素多，灵敏度低，存在很多导致血型初筛差错的因素，利用全自动化学发光酶免分析仪“四合一”一体机，建立新的血型检测方法-微孔板检测法。
此项研究为全自动完成化学发光、酶联免疫、荧光放大及血型检测的一体化检测奠定良好的实验基础。
随着医疗制度的改革,检验设备在医院的位置越来越重要,拥有自主知识产权和国际先进水平的全自动化学发光酶免分析仪“四合一”一体机具有广阔的应用前景，不仅在医院临床实验室,而且在计生机构、血站、体检中心以及药检中心等领域,特别为基层健康普查，全自动化学发光酶免分析仪“四合一”一体机的研制具有重要的现实意义。
2.项目的先进性、必要性
通过把握当前体外诊断试剂技术一机多用以及国内外市场对全自动免疫分析仪的需求状况，我公司着手自主研发全自动化学发光酶免分析仪“四合一”一体机，我公司是目前国内唯一一家将全自动化学发光、酶联免疫、免疫荧光和血型正反定型检测结合在同一台仪器上进行操作的国家级高新技术企业，所研发的“四合一”一体机既可全自动完成酶联免疫吸附实验，也可全自动完成化学发光实验，同时全自动完成荧光项目检测和血型正反定型检测，更大程度地满足当前医疗单位对这四种仪器的需求，通过一台仪器（装置）部分即可全部自动化完成生物和化学等领域中所涉及的样品分配、稀释、孵育、反应、检测及数据上传等全程操作，这是向全自动化实验室单机工作站迈出重要的一步。
3.项目所面向的经济、社会和科技发展的有效需求
如今我国的人口红利即将过去，可以预见在不久的将来，劳动力极其缺乏，仪器自动化已经是未来的发展趋势。
由于手工实验步骤繁琐、程序复杂及费时长，检验人员的劳动轻度非常繁重，而且人为因素对检测结果影响较大，也会造成浪费试剂。
实验报告的准确性直接影响到患者的疾病预防和治疗，这也是造成当今医患关系紧张的重要原因之一。
全自动化学发光酶免分析仪“四合一”一体机的研发不仅在很大程度降低检验人员的劳动强度，提高工作效率，满足检验的准确性与高精度的要求，而且还实现了单台分析仪最大程度的利用率，操作简便，降低了医院的成本，从宏观角度推动了实验室自动化的发展和医院的增收节支，迈向实现医院“单机验室”的新台阶。
全国现有近万家二级以上医院，近3000家计划生育服务站、约600家血站、约600家疾控中心以及数百家检验检疫中心等医疗机构都需要此类仪器，如果分别去采购单方法学的仪器，都会面临仪器成本高、试剂成本高、仪器利用率低、实验空间紧张、检验人员不足等压力，而我司研发的全自动化学发光酶免分析仪“四合一”一体机目前的预期价格为市面上同类单机产品价格总和的25%或更低，同时还可以选用专用试剂或者开放试剂，极大地解决客户的疑虑，同时提高工作效率、降低成本。
4.项目在行业发展中的地位和作用
国内市场对全自动化学发光酶免分析仪“四合一”一体机的需求总量很大，本项目拟在参考和借鉴国内外同类相关产品的基础上，开发研制具有自主知识产权的全自动化学发光酶免分析仪“四合一”一体机，通过模块化的结构组合，实现加样、孵育、洗板、阅读判定的全套操作功能，在保证产品内部结构及配件精良的前提下，大力投入技术应用及软件的研发，从严格细致的管理上控制成本，以长远发展和薄利多销为准则，所定产品价格适应国内市场的购买能力，并形成全自动化学发光酶免分析仪“四合一”一体机较强的竞争优势，在国内外医疗机构得到广泛推广和应用，为打造民族品牌做出应有的贡献。
5.预期实现的经济和社会效益
（1）预期实现的经济效益
全自动化学发光酶免分析仪“四合一”一体机的市场价格仅为目前市场类似单一产品价格总和的25%，且试剂成本可降低到原有试剂成本的10-50%，大大降低了用户的成本。
一旦全自动化学发光酶免分析仪“四合一”一体机顺利开发并进行生产销售，以目前全国各类用户3000台/年的采购量计算，每台销售价格100万，全国每年将有30亿的销售额，按照保守估计，我司占全国市场份额的1%，预计每年可为公司带来3000万元的销售收入，每年约为国家节约9000万元的医疗仪器采购成本。
（2）预期实现的社会效益该设备因自动化程度高、检测结果准确并快速出结果,可达到快速诊断、快速治疗的目的，一方面提高了检验效率和质量，减少了医院人工成本，为医院增收节支；另一方面将给中国新医疗服务体制下的医院检验实验室带来新的技术优势，减少医疗纠纷，可以说对于患者和医院来讲带来的是双重优势和利益。
二、主体部分
1.技术发展趋势及国内外研究开发现状
（1）酶免分析的技术发展
酶免疫分析（Enzymelmmunoassay,EIA）是标记免疫分析中的一项重要技术,是以酶标记的抗体（抗原）作为主要试剂，将抗原抗体反应的特异性和酶催化底物反应的高效性和专一性结合起来的一种免疫检测技术。
作为经典的三大标记技术之一,酶免疫技术在检验医学中得到广泛应用并不断得到更新，不断和其他先进技术如荧光、发光技术以及仪器自动化相融合，日臻完善,许多自动化仪器实际上是EIA技术和其他现代化技术的复合体，其分析敏感度已达到甚至大大超过放射免疫分析的水平，因试剂稳定无放射性污染且分析形式日趋多样化，简易灵活，临床应用广泛而倍受重视。
而近年来，酶免疫分析技术的显著发展主要表现在以下方面：
1）第三代抗体基因工程抗体的应用检测特异性的提高。
继单克隆抗体后的第三代抗体基因工程抗体的应用，明显地提高了检测的特
异性，基本消除了抗原、抗体间的非特异性交叉反应，保证了分析的准确性。
抗体制备技术的进步，使试剂的生产制备得以规模化，检测范围日益扩展，小分子抗原、半抗原的检测成为事实。
2）分析方式的改进与多样化提高了试验的敏感性。
除早期的竞争法，间接法外，又发展了双抗原夹心法测抗体，偶联酶标记法测抗原，桥联酶免疫分析，酶放大免疫分析技术等，后者应用了生物素-亲和素系统，底物循环放大系统，酶-抗酶放大系统及酶偶联放大系统等。
酶免疫分析与其它标记免疫分析相结合，如与荧光免疫分析结合形成荧光酶免疫分析与酶促放大时间分辨荧光免疫分析。
EIA与化学发光免疫分析
（Chemiluminesceneeimmunoassay,CLIA）结合形成酶一化学发光免疫分析，增强化学发光酶免疫分析（ECLEIAoEIA与聚合酶链反应结合形成的PCR-EIA分析等。
3）分析方法的创新。
如同步ELISA法测定多种抗体是将抗原包被在与微孔相匹配的钉板的钉子上，盖上钉板的同时与微孔内的所需标本、试剂反应，是又一种改良ELISA。
利
用抗体和抗抗体能形成多层复合物的特性，将常规二步温育法改为一步温育测定法，使检测时间大为缩短，现在已广为应用。
4）酶免疫分析在方法学上与现代化技术的融合发展。
酶免疫测定具有高度敏感性、特异性，而且它的试剂比较稳定，操作简单且无放射性危害，更由于现代生物学技术的发展，抗原抗体制备和酶标记技术的完善，特别是商品试剂盒的标准化和自动化仪器的应用，使其成为一种适用于各级检验部门的免疫标记技术。
随着检验医学的不断发展，酶免疫测定不断与现代化技术的融合中得到发展。
以下是几个方法学的简单介绍：
<1>斑点-ELISA
斑点-ELISA的原理与ELISA的区别在于用对蛋白质有极强吸附力的硝酸纤维素膜代替塑料制品作为固相载体，酶作用底物后在硝酸纤维素膜上形成有色沉淀而使膜着色。
它的灵敏度较一般ELISA高6〜8倍、可达ng水平，试剂用量小，不需其它设备条件。
<2>免疫印迹法
免疫印迹法是将电泳与ELISA结合起来的一种方法，分为电泳、转印、酶免疫测定三个阶段。
免疫印迹法结合了电泳的高分辨率和酶免疫测定的高敏感性和特异性，是一种能用于分析样品组分的免疫学测定方法。
<3>发光酶免疫测定
发光酶免疫测定与一般EIA的区别是酶所催化的底物是发光剂。
产物不是一般EIA的有色物质，而是发光产物，所发出的光可用特定的仪器测定。
常用HRP和AP作为标记酶与其发光底物作用进行分析。
<4>增强发光酶免疫分析
增强发光酶免疫分析（enhanedluminesceneenzymeimmunoassay,ELEIA）是EIA技术的新发展。
其特点是酶促增强发光信号，并稳定和延长发光信号时间。
既保持发光免疫分析的高灵敏度，又克服了传统发光酶免疫分析所发信号时间短的缺点，目前国外已实现自动化分析。
<5>BAS酶联免疫吸附试验
BAS酶联免疫吸附试验是将生物素-亲和素（BAS放大系统与ELISA结合起来的一种技术。
生物素（B）有两个环状结构，其中一个可以和亲和素结合，另一个可以和包括酶、抗原（抗体）的多种物质结合。
亲和素（A）有4个可与生
物素稳定结合的亚基，此为放大系统的关键，即有1个亲和素就能结合4个生物素，亲和素也可被酶标记。
在BAS的应用中正是利用了生物素和亲和素的这些特点，设计了两类反应类
型：
一类是以游离亲和素为“桥”，分别连接生物素化抗原抗体反应系统和酶标生物素。
此种类型有BAB法和ABC法,另一类是直接用标记亲和素连接生物素化抗原抗体反应系统，此种类型有BA法。
这种通过BAS放大作用可将更多的酶聚集在固相载体上，使酶免疫技术检测的灵敏度进一步得到提高。
<6>酶促荧光放大免疫分析技术（FluorescenceEnzymeImmunoassay,FEIA）原理是利用具有潜在荧光的底物作为酶标物催化放大的显示系统，由于累积放大和荧光的高敏感性，使方法学的灵敏度提高很多。
<7>酶促放大时间分辨荧光免疫分析（EATRFIA其突出特点是引入了时间分辨荧光免疫技术，有利于排除特异荧光的干扰，并经酶促信号放大，增强了测量的特异性。
（2）酶免疫分析技术自动化发展
近年来，随着现代医学科学技术的迅猛发展，检验医学实现了全实验室自动化（totallaboratoryautomation，TLA），朝着高理论、高科技、高水平方向发展。
全实验室自动化是指实现临床实验室的标本分析前、分析中和分析后的全程自动化处理，是指为了实现临床实验室内某一个或几个检测系统的整合，将不同的分析仪器与实验室分析系统通过自动化和信息网络进行连接。
此项技术开始于上个世纪80年代的日本，它的出现弥补了人力的不足，而且改善了实验室结构和流程。
由于实验室自动化已成为现代医学和科学技术发展的必然趋势，国际上各大诊断仪器生产厂家（如Hitachi、Beckman、Abbott、ADVIASYSME、A&T等）都已推出了各自的产品以满足不同客户和实验室的要求。
自动化的仪器贯穿了整个实验过程，减少了工作人员并降低劳动强度，加快检测速度和发报告时间，同时又避免了处理标本中易发生的差错，从而提高了检验质量又改善了工作环境。
目前，由于全面实验室自动化具有标准化、高效率、高质量的自动化与网络化等特征，正成为临床实验室发展的新趋势。
（3）酶免疫分析技术和其他分析技术在自动化仪器中联合应用
当前酶免疫分析技术和其他分析技术在自动化仪器中联合应用的主要分为以下四种：
1）化学发光酶免疫测定这是采用化学发光剂作为酶反应底物的酶标记免疫测定。
经过酶和发光两级放大，具有很高的灵敏度。
Amersham公司早期开发了以过氧化物酶为标记酶、以鲁米诺为发光底物、并加入发光增强剂以提高敏感度和发光稳定性的化学发光酶免疫测定系统AMERLITE经Johnson&Johnson公司改良后商品名为VITROSEci全自动任选式增强化学发光免疫分析系统，此仪器将酶免疫技术，生物素亲合素技术和增强化学发光技术相结合。
以辣根过氧化物酶标记抗原或抗体，以塑料小孔管为固相载体，鲁米诺为化学发光剂。
关键技术是应用了发光增强剂，使发光强度增加千倍，时间延长且稳定。
美国贝克曼库尔特公司（BecmanCoulter）的Access全自动微粒子酶放大化学发光免疫分析系统,该系统是由美国贝克曼公司和法国巴斯德研究院合作设计生产的。
该系统以碱性磷酸酶标记抗原或抗体、以磁性微粒子为固相载体,用AMPPD（Diomum作为化学发光剂,这种化学发光剂发光稳定、持续时间长,因此比闪烁发光容易控制。
类似的分析系统有
DiagnosticProductionCorporation公司的IMMULITE200C型，全自动任选式
酶标记抗原或抗体，以AMPP（DDioxeten）作为发光物，以塑料珠为固相载体。
测定原理与贝克曼公司的Access基本相同。
2）酶促荧光放大免疫分析技术
法国梅里埃公司的VIDAS全自动荧光酶标免疫测试系统，系统采用双抗夹心法以碱性磷酸酶标记抗原或抗体，用塑料吸管（SPR）为固相载体，以4-甲基伞型酮磷酸盐（4-MIjP）为发光剂、美国Nexct公司的AuraFlex采用磁珠法和标记酶直接催化发光底物发光（AKP标记，4-MUP为底物）。
3）
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