临床检验仪器----临床化学检验仪器（下）

        自动生化分析仪 
        自动化分析仪就是将生化分析中的取样、加试剂、去干扰物、混合、保温反应、检测、结果 计算和显示以及清洗等步骤自动化的仪器，实现自动化的关键在于采用了微机控制系统。 生化分析仪的基本原理是用光电比色法进行工作的，其结构是由光电比色计或分光光度计 加微机控制两部分组成。测试过程是自动完成的，在采样、进样、反应等过程中使用了特殊性能的部件。 自动生化分析仪可分为离心式、连续流动式、干片式和分立式几大类，结构装置和工作 模式各不相同。其中，分立式自动圭化分析仪应用普及。

        （一）离心式自动分析仪 离心式自动分析仪是20世纪70年代发展起来的，其特点是把样品和试剂放在特别设计的位于圆盘上的液槽内，圆盘放在离心机上作为转头。当离心机开动后，圆盘内的 样品和试剂受离心力的作用流人圆盘外图的比色槽内．相互混合并发生反应，光线通过比色槽，利用吸光光度法进行测定。离心机以1000-2000r 'min转动时，数秒后即可完成 混合、反应、数据处理。离心式分析仪的结构如图8一j所示：转头圆盘外圈装有多个一次 性小容器，如图8—6所示，其小容器的左侧有两个小池一装样品，一装试剂，右侧是比色槽。 图8-5所示的转盘，左侧表示注A样品和试剂的静止状态．右侧表示转头转动后样品和试剂受离心的作用流人比色槽内边转动边测定的状态。 离心式分析仪的特点是所需样品和试剂量很少（数微升），能快速反应并连续比色，1秒 内可以进行多次测定，因此要求比色计的灵敏度高。该仪器的检测部分多用光电倍增管，记 录器多用示渡器，以便连续观察。测定方法除吸光光度法外还有荧光光度法，这时测光的光路和测定系统的光路垂直，易获得混浊粒子的散光。

        一种新型的离心式分析仪具有样品识别、自动加样品和试剂、温度自动调节、自动分析和数 据处理、自动显示和打印实验结果及曲线、自动 清洗和自动诊断等功能。除分离血清外，其他操作均自动进行。每小时可完成肝功能试验300。 余项次，心肌酶谱280项次，葡萄糖、尿素、氮测 定300余项次。可以对批量样品在同一时间里 进行分析，也司同时测定6个不同项目，还可随时插入急诊化验样品。

        （二）连续流动式自动生化分析仪 待测的反应液在管路中边流动边反应的装置称为流动式自动分析仪。流动式分析仪有两 种：一种是1957年由斯克格斯提出的连续流动式(continuous flow analysis，CFA)，它是在反应达到平衡时进行测定的方式；另一种是1975年南鲁斯卡提出的流动注射式(flow injection analysis，FIA)，这是一种在反应达到平衡前进行测量的方式。这里重点介绍连续流动式。 连续流动式的基本原理是虚用比例泵将试样、试剂和空气按一定比例送进管路，在流动过程中经过混合、加温、去干扰物等一系列处理，流人检测池检测后经数据处理输出给记录器。一台以光吸收为检测手段的单项连续流动分析仪应由采样盘、比例泵、混合管、透析器、 恒温器、比色计和记录器组成，其原理结构如图8—7所示。图中，管路内的圆圈表示气泡，气泡把试样和试剂混合液分为一段一段的液柱，使试样和试剂充分混合，这些气泡借助擦拭管 壁的作用可清洗管路，还起到防止管壁附近滞留层形成的作用。但气泡影响比色，所以在比 色前必须把它除去。

        1.采样盘它是一个可自动转动的圆盘，载有许多杯子（试管），杯内装有各种样品或标准液或对照用血清。转盘按时转动，由与管路相连的吸管依次吸取样品。此装置有精确 的可调节的时间控制器。有的采样盘上还装有样品号码识别器，在计算机的控制下，样品测定结果可打印在该编号下。 
        2.比例泵它是由转轴、弹簧压板和管径不同的塑料管组成的，其作用是代替手工操 作时的各种吸管。转轴转动时挤压塑料管一张一弛地输送管道中的样品、试剂和空气。由于同一时间吸入各管子的流量与各管管径有一定的比例关系，所以称为比例泵；又由于吸入的样品、试剂和空气的多少都由此比例泵决定，所以义称为称量泵。从图8－7右侧可以看 出，当比例泵开动后，样品、试剂和空气同时被吸入管道，下面的订二试制和空气也同时被吸人另一管道。

        3.混合管 它是用玻璃制成蛇形管，根据反应时间的长短可选用长短不同的规格。 混合符的作用是使两气泡间的比重不同的样品和试剂靠重力作用充分混合。 4透析器它的作用是使管道中的大分子物质（如蛋白质）与小分子物质（如葡萄桃、 尿素等）分离．凡是需要排除干扰物质的检验（如去除蛋白质），都要使样品通过透析器。透 析器分上下两半具有精确对准的呈镜像的上下沟道中问放置透析膜，使在薄膜上下各形成 一管道。图8－7中的样品和试剂从上侧管道流过，而第二试剂则从下侧管道流过，此时样品中的小分子物质透过薄膜进入下侧管道，与第二试剂反应，样品中的蛋白质则从上侧管 道排出。透析薄膜可有各种不同的规格，对各种物质的透过速度不同，需要根据拟排除的干扰物，适当选用。

        5. 恒温器有些反应需在一定温度中进行，所以反应管道需要通过恒温槽。一般采用 油浴，温度在25～95℃间任意调节。槽内装有盘旋的玻璃管，其长度可根据反应时间的长短加以选择。

        6.检测部。可以是分光光度计、荧光光度计和离子选择性电极装置等，也有的装有固 定化酶柱的酶分析系统。一般多采刚滤光片的比色计。

        7.记录器常用有笔式记录器和打印记录器。记录的数值可以是光密度、浓度、晰的 活力单位(IU)。大型分析仪的记录器必须以一定顺序将许多比色计的信号记录下来，所以 在记录器和比色计之州还需有控制调节器。打印记录址通过计算机与样品号码汉别装置联 系在一起，打印报告时样品的号码和测定结果不会弄错。 上述这些部件可以组成单道的连续流动式分析仪，也可以组成复杂的多道分析仪。前者只能进行一种项日的分析，后者可同时分析多种项目，又称为顺序多项分析仪（sequentialMultiple analysis．SM/Y)。有的分析仪每小时可作60个样品的分析，每个样品可分析12个 项目。更高水平的仪器可达150个样品/小时，每个样品可测20个指标。

        （三）分立式自动生化分析仪 分立式( discrete analytical system)也叫分离独立式或D方式。分立式是指按手工操作 的方式编排程序，以机械操作代替手工操作，各部分由传动装置来实现，按顺序依次操作，放 在传送带上的编码试管架可使试管自动升降。当反应试管加好样品后，就可以向保温水浴移动，到一定部位时，在行进的过程中运行的时间应等于反应时间，义由另外的注射加液器 加入反应试剂．并伸入搅拌器搅拌均匀，如图8- 8所示。

         反应结束后，由泵依次吸至流动比色池中进行比色，经信号处理后，记录或打印出结果。比色后的试管推出水浴冲洗干净，以备下一批分析使用

        l.加样系统加样系统如图8 -9所示 
        (l)试管架（试样器）：试管架有圆盘型和吊篮型2种，被测试样放在试样器上，试样在驱动装置带动下，按一定速度移动，使试样一个一个地传递到取样针下，待取样。

        (2)吸量装置和分布器：注射器活塞通常采用气动控制机械传动装置带动，可定量吸取试样和试剂。加样后，取样探针进入洗涤池，洗净探针以防交叉污染。如反应中还需要加第 二种、第三种试剂，则仍由分布器按以上原理完成。

        (3)反应管：固定在由微型马达带动链式传送带上，步进式向前移动。步进速度乘以反 应终点位号，即为总反应时间，可依反应时间选择适宜步进速度。

        (4)样品吸取：吸样由计算机控制。吸样针上通常装有液面感应器，主要目的是为了防止空吸或吸人下层的血凝块。用条形码的分析仪，可直接阅读样品管子的条形码信息，从而 指令分析仪进行分析检测。

        (5)试剂分配；试剂分配由试剂室、试剂加样器、搅拌等部分组成。试剂室一般具有冷藏装置，可放置十几种至几十种试剂，试剂容器大小与试剂的用量和工作速度成正比。用条 形码的仪器可自动识别试剂的种类。试剂加样器的工作方式与样品吸样基本相同，只是 多了一步搅拌过程。搅拌可由试剂冲液混合或搅拌棒直接搅拌完成。双试剂式分析仪由第二试剂室和第二试剂加样器所组成，部分仪器还可根据计算机指令，添加第三试剂 甚至第四试剂。

        2．反应系统主要是恒温水浴，可控制温度有25℃、30℃、37℃，由传送带带动反应管 至恒温水浴中保温。 3检测系统

        (l)光源：多数采用卤素灯，工作波长为325-830nm。少数分析仪用氙灯，丁作波长为 285-750nm．氤灯可检测部分需紫外光检测的项目。由于光源自身产热较严重．有些分析 仪还特意安装了水冷装置，使光源的使用寿命大幅提高。

        (2)分光装置：采用干涉滤光片或光栅分光。干涉滤光片虽然价格便宜，但用久后易受 潮霉变．影响检测结果的准确度，尤其是340nm滤光片。光栅分光较干涉滤光片有明显优 点，尤其采用340nm波长的酶类测定结果更稳定可靠。 光栅分光可分为前分光和后分光两种方式。后分光原理图如图8 -10所示，其白炽光（全色光）直接透过比色溶液，再照射到光栅进行分光，色散后取10-12个同定单色光，单色 光各投到不同波长段的固定光敏二极管上，计算机按不同项目的分析参数选择单波长、双波 长或多波长的光。前分光与后分光的主要区别为前分光先分出多个单色光，再照射到比色杯窗口，前分光一般不能进行不同波长项目的不间断检测，通常只能单项一次测完后，再测 第二项；后分光可连续不断检测不同波长的反应，但光强度过高时可引起血清胆红素降低， 其他原理类似。

        (3)比色杯（反应杯）：主要有分立式比色杯和流动池式比色杯。分立式比色杯的数量与检测速度有关，一般都在100个左右。比色杯的光径一般为0.5~1cm，比色结束后比 色杯作自动反复冲洗、嗳干，自动校正空白，合格后继续循环使用。流动池式比色杯将样品与试剂的反应在圆盘式反应杯中完成，然后按顺序抽吸人比色杯中进行比色测定，各测定之间需消耗一定时间，尤其是速率法检测所耗时间更长，因此此类分析仪的工作速 度难以提高。

        (4)检测器：反应结束后，进行检测。

        4．计算机系统计算机是自动生化分析仪的核心部分，测试的每一步骤都由它下指令完成。自动生化分析仪计算机与仪器的动作结合，一般有以下的功能。

        (l)样品识别：用条形码阅读器将患者的鉴别信息和需要测定的项目输入计算机。 计算功能将条形码信息转换成相应的动作，始终贯彻在整个测定过程中，直至后报出 结果。 
        (2)控制样品与试剂的吸加：计算机指令的机械手一端装有吸液针，溶液吸人可用注射 器式、蠕动泵及气动泵方式进行。吸液针用内腔／外周每次冲洗法清洗或采用惰性物质包被，使它既不与样品混合，又不影响检测，避免样品间的交叉污染。一个功能正常的吸加液 装置应正确地吸加液量。

        (3)控制搅拌混合：混合装置在连续流动式自动生化分析仪中采用蠕动泵和螺旋形混 合管的装置，但在分立式中使用磁力、机械搅拌予以混合。混合的力度和时间由计算机控制。干化学式自动生化分析仪中没有混合装置。

        (4)调控温度：各类化学反应尤其是酶类的检测需要一个恒定的温度，才能得到可靠的结果。大多数仪器的恒温温度有37℃、30℃或25℃在三挡可供选择，有的固定为37℃。恒温 方式可分为恒温空气流、恒温水浴流或Peltier半导体控温等。计算机通过温度感应器调节 温度变化。 
        (5)结果显示、储存和打印：典型的自动生化分析仪用比色杯读取吸光度／透光度结果，将数据结果列成表格换算成结果，由计算机指令储存、打印或发送。现代化的生化分析仪通 常与实验室信息系统进行联网管理，将原始资料和数学运算数据储存与流通。

        5．辅勖系统

        (l)电源要求：电源总功率应大于仪器指定的安培容量。

        (2)稳压要求：有稳压器和不间断电源。

        (3)恒温、干燥和无尘要求：有空调、干燥器等。

        (4)急诊部位。

        （四）干化学式自动生化分析仪
        千化学(dry chemistry)又称干试剂化学，属于同相化学范畴，是相对于经典的“湿化学(wet chemistry)”而言。化学上为大家所熟知的在反应容器中加入液态试剂和样品，混合 后发生的化学反应称为“湿化学”。“干化学”是指水溶性的酶用物理或化学方法处理，使其吸附、包埋或共价结合在载体上或发生酶分子的交联，使之变成不溶于水的仍具有酶活性的酶衍生物，成为同化在载体上的试剂，当液体样品（血清、血浆、全血、尿液等）直接加到已固 化于特殊结构的试剂载体上，以样品中的水为溶剂，将固化在载体上的试剂溶解后再与样品中的待测成分进行化学反应，从而进行分析测定的一种方法。干化学既具有液体化学的优 点，又有自己独特的优势。干化学分析无须太多准备工作，测定项目多，适用于小型医院和门诊实验，保养维护简单，但检测成本高，适用于每天样本量较少的情况。 干化学式自动生化分析仪是采用多层薄膜的固相试剂技术，仅需将样品加在同相试剂 上进行测定的一种分析系统。它完全脱离了传统的采用试管和吸管的分析方法，仪器操作 简便，测定速度快，灵敏度和准确度与典型的分立式仪器相近。所有的测定参数均储存在仪 器的信息磁块中，当编有条形码的特定试验的试条、试片或袋式试剂包放进测定装置后．其储存的信息就变成测定动作，直至后报出结果。 基本结构大体与分立式相同，不同的是分立式针对的是液体试剂，而干片式的试剂是同 相试剂。它无搅拌装置．样品在试条（片）迅速均匀扩散而完成化学反应。

        （五）临床自动生化分析仪的主要技术参数及应用范围
        1．主要技术参数

        (1）波长范围：通常设置7、9、11、14个波长的滤光片。

        (2)光源及分光方式：前分光、后分光。

        (3)温度控制：有25℃、30℃、37℃三种，通常设置30℃。

        (4)测试方法：线性终点法、非线性终点法（标准曲线法）、两点法（同定时间法）、速率法 （动力学法）、单（双）波长法、吸光法、样品空白法。

        (5)项目参数：根据用户需要设定，如急诊项目、常规生化项目等。

        (6)键盘：薄膜轻触键。

        (7)样品用量：l0-20µl。

        (8)程序设置：开放式编程。

        (9)试剂：开放、任选。 (10)进样系统：转盘系统或传送系统。 2应用范围 常规生化分析仪的可测定项目包括：常规生化、同工酶、电解质、药物监测、特殊蛋白、免疫分析(IgA、IgG、IgM、C3、C4、CH50)、激素、肿瘤标志物、自由基、毒理学监 测、细胞因子、微量元素测定等。