生化分析仪基本原理与结构

生化分析仪基本原理与结构 n 生化分析仪是临床诊断常用的重要仪器之一。它是通过对血液和其他体液的分析来测定各种生化指标，如血红蛋白、胆固醇、肌肝、转氨酶、葡萄糖、无机磷、淀粉酶、白蛋白、总蛋白、钙等。同时结合其他临床资料进行综合分析，可帮助诊断疾病，并可鉴别并发因子以及决定今后治疗的基准等。 n 生化分析仪的种类较多，可从不同的角度进行分类：n 1按反应装置的结构可分为连续流动式、分立式和离心式 3类。n 2按自动化程度可分为全自动、半自动和手工型 3类。n 3按同时可测定项目可分为单通道和多通道两类。单通道每次只能检测一个项目，但项目可以更换。多通道每次同时可以测多个项目。n 4按仪器的复杂程度及功能可分为小型、中型和大型 3类。小型一般为单通道、半自动及专用分析仪；中型为单通道（可更换几十个项目）或多通道，常同时可测 2 10个项目；大型均为多通道仪器，同时可测 10个以上项目，分析项目可自选或组合，不仅能进行临床生化检验，而且可进行药物监测及进行免疫球蛋白的测定。n 5按规定程序可变与否，可分为程序固定式和程序可变式两类。第一节工作原理及基本结构n 所谓自动生化分析仪就是生化分析中的取样、加试剂、去干扰物、混合、保温反应、检测。结果计算和显示，以及清洗等步骤都能自动完成的仪器，实现自动化的关键在于采用了微机控制系统。n 目前，绝大多数生化分析仪都是基于光电比色法的原理进行工作的。其结构可粗略地看成是由光电比色计或分光光度计加微机两部分组成。由于整个测试过程是自动完成的，因此除微机外，在采样、进样、反应等过程使用了一些特殊的部件。下面作简要介绍。 n 连续流动式自动生化分析仪n 图 1-1单通道连续流动式生化分析仪的结构示意图n 在微机控制下，通过比例泵将标本和试剂吸到连续的管道之中，在一定的温度下，在管道内完成混合、去除干扰物、保温反应、比色测定、信号放大及运算处理，最后将结果显示并打印出来。因为这种检测分析是一个样品接着一个样品在连续流动状态下进行的，故称之为连续流动式分析仪。n 这类仪器中，样品和样品之间可以用空气来隔离，也可以用空白试剂或缓冲液来隔离。用空气分隔的叫空气分段式系统，用空白试剂或缓冲液分隔的叫非分段式系统。 n 1样品盘（加样器）n 为一可转动的圆盘状架子，在圆盘上放若干聚乙烯塑料杯（或试管），用以盛放待测样品和校正仪器用的标准液。在程序控制器的控制下，转盘的移动与采样管上塑料软管探头的活动同步，即圆盘每隔一定时间自动转动一格，采样管吸取一次样品。依次类推，分析速度选用 30份 h、 40份 /h、 50份 h等。每个样品（或标准液）之间要以空气泡或蒸馏水隔开，或吸取少量生理盐水，作为洗涤采样管之用。新式样品盘上还装有样号码识别装置装置，该装置通过计算机与打印记录器相连，将某样品测定结果打印在该样品的编号下。n 2比例泵（称量泵）n 图 1-2n 是一种蠕动泵，执行两个功能，即提供能使样品在仪器内进行运动的压力和向流经塑料管的液体注入空气。它的作用是代替手工操作时的各种吸管。样品的用量和各种试剂的用量以及管道气泡的多少均由比例泵决定，其结构和作用原理如图 1-2所示。n 比例泵主要由弹簧、压板、塑料管和转轴组成。转轴由电机带动，几个转轴之间有链条相连，转轴沿固定轨道循环转动，反复从富有弹性的硅胶输液管道上挤压滚过，从而推动管内的液体向前运动。 n 由于比例泵的马达转速是恒定的，但配有不同内径而壁厚相同的塑料管，即可得到不同的流速，也就是说流量与管径间有一定的比例关系，故称为比例泵。对管道质量要求很高，既要耐腐蚀，又要在压力解除后迅速恢复其原有的孔径，以保持恒定的流速。n 3混合管（反应器）n 图 1-3n 由玻璃螺旋管制成，如图 1 3所示。它的作用是将比重不同的液体充分混合，以便通过保温、加温、冷却等过程完成测定反应。混合管的不同规格可根据反应时间的长短来选择。 4透析器 其作用是使反应管道中的大分子物质（如蛋白质）与小分子物质（如葡萄糖、尿素等）分离。在测定小分子物质时，常用透析器除去蛋白质造成的干扰。透析器由两块有机玻璃板组成，见图 1 4。n 图 1-4n 玻璃板相对的两面刻有对称的槽，由边缘向中心呈螺旋状环绕。两块板合拢时，上下槽合成一圆形孔道，液体可从一端流入而从另一端流出。透析时，在两块板之间夹一层透析薄膜，则在膜上下各形成一个管道。图 1 4中的样品和第一试剂从上侧管道通过，而第二试剂则从下侧管道通过。此时小分子物质透过膜进入下侧管道与第二试剂反应，而样品中的蛋白质则作为废液从上侧管道流出。 n 透析膜有各种规格，透析率与各种物质透过程度、上下槽中的渗透压差（浓度差）、透析孔径大小及反应温度有关；透析总量则与螺旋长度及透析膜有效总面积有关。为了提高透析速度和减少温度的影响，常将整个透析器浸没在 370C恒温水箱内。液体在流人透析器前亦应先预热至 370C 。n 二、离心式自动分析仪n 这类仪器型号很多，但都是根据同步分析原理设计的，它与顺序分析仪的不同处是可以同时进行若干试样与试剂的混合、反应、检测等步骤，同步完成分析，故属同步分析仪。这类仪器的优点是快速，在几分钟内可以完成 20 30个试样中一个项目的分析，试样用量可少至 3 20L，试剂量 100 250L；其缺点是同一时间只能完成一个项目的分析。n 图 1-6n 离心式分析仪由加样部分和分析部分组成，具体结构参见图 1 6。在一个圆盘的外周呈放射状排列着比色室，其上下各有石英窗，光束从上向下（或相反方向）通过比色室到达检测器。在比色宝的内侧有与比色室呈对应排列的试剂槽和试样槽，槽间由隆起的脊隔开。将圆盘放到离心机上，开机后由于快速旋转所产生的离心力，使试剂、试样向外移动并混合、反应，反应物最后转移到比色室中。试样和试剂的量是由吸量分布器完成的。分析部分则由圆盘转干、温度控制器、分光光度计、微机和打印机等组成。 n 三、分立式自动生化分析仪n 所谓分立式，是指按手工操作的方式编排程序，并以有节奏的机械操作代替手工，各环节用传送带连接起来，按顺序依次操作，如图 1 7所示。n 图 1-7 n 1试样器 为圆盘式或吊篮式。被测试样放在试样器上，试样器在驱动装置带动下，按一定速度移动，使试样一个个地传递到取样针下，待取样。 n 2吸量装置和分布器n 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。当吸量系统的阀I关、阀 II开时，活塞下移，两个注射器分别吸入定量试样和试剂；当阀 I开、阀 II关时，活塞上移，注射器中的试剂被推出，并将探针尖端的试样冲入反应管中。加样后，取样探针进入洗涤他，洗净探针以防交叉污染。如反应中尚需加第二、第三种试剂，则由分布器按以上原理完成。如图 1-8所示n 图 1-8 n 3反应管n 反应管固定在由微型马达带动的链式传送带上，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。n 4加热浴n 可控温于 250C、 370C、 500C，由传送链带动反应管至恒温槽中保温。n 5检测器n 为光电比色计（或分光光度计）。待反应完成后，进行检测。如图 1-9n 图 1-9 四 全自动大型生化分析仪 n 一、基本结构n （ 1）样品（ sample）系统：样品包括校准品、质控品和病人样品。系统一般由样品装载、输送和分配等装置组成。n l）样品装载和输送装置的常见类型有：n a样品盘（ sample disk）：即放置样品的转盘。有单圈或内外多圈，单独安置或与试剂转盘或反应转盘相套合，运行中与样品分配臂配合转动。有的采用更换式样品盘，分工作和待命区，其中放置多个弧形样品架（ sector）作转载台，仪器在测定中自动放置更换。对样品盘上放置的样品杯或试管的高度、直径和深度有一定要求，有的需专用的样品杯，有的可直接用采血试管。样品盘的装载数以及校准品、质控品、常规样品和急诊样品的装载数，一般都是固定的，这些应根据工作需要选择。 n b二传动带式或轨道式进样：即试管架（rack）不连续，常为 10个一架，靠步进马达驱动传送带，将试管架依次前移，再单架逐管模移至固定位置，由样品分配臂采样。n C链式进样：试管固定排列在循环的传动链条上，水平移动到采样位置，有的仪器