全自动化生化分析仪的发展趋势

随着现代科技的不断进步，医疗器械的发展也越来越高科技化。生化分析仪是集电子 学、光学、计算机技术和各种生物化学分析技术于一体的医学临床化学检测主要手段。济 南汉方一直以来在医疗器械的研发生产中走在行业的前沿，对生化分析仪的发展趋势有着 自己的见解。 从近年的发展来看，因受到其复杂的结构、繁琐的操作和交叉污染的限制， “流动式生 化分析仪”已经逐渐淡出市场，除少数仪器外已基本被淘汰。而离心式生化分析仪由于其 任选功能和速度提高受到其结构和工作原理的限制而无多大进展。 据调查和分析，分立式生化分析仪在结构设计上和功能的开发及新技术的应用上有较 大潜力，近年发展迅速。目前“高级生化分析仪”一般具有以下功能： 用条形码自动识 别样品和试剂；比色杯的自动清洗及惰性液应用能有效地防止交叉污染；软件 开发加强了仪器的任选功能；各种自检功能、自动重检功能以及警告功能；急诊样品 插入功能；管理功能(包括实验程序管理、数据管理、质控管理等) 。 据了解，自动生化分析仪在发展中不断采用尖端技术，在其可测的反应类型和相应的 检验项目使测定的精密度、准确性和速度大大增加，其软件功能较以往也在不断增加。仪 器在检测过程中也避免了不必要的人为干扰，人工参与程度大大下降，仪器的灵活性和自 动化程度大大提高。而在试剂的消耗上，全自动生化分析仪消耗量不断减少。 自动生化分析仪的发展及市场概况 1、自动生化分析仪的发展趋势及现状 生化分析仪属于临床诊断分析仪范畴，主要是为各级医 院的检验医学提供临床生化学、临床血液学、临床免疫学 等多方面的检验项目，为医师在疾病的诊断、治疗、预防 中提供重要的科学依据。 在各级医院的检验医学中最基本和必备的诊断分析仪器 就是生化分析仪。在过去的几十年里，生化分析仪从最初 依靠光度计、比色计及手工操作等方法完成操作，进行一 些项目有限的常规检验，发展到如今使用最先进的自动化 检验地带网仪器和各种高精尖技术制造的全自动生化分析 仪器作测试、分析、诊断。目前自动化仪器已取代了大量 繁重的手工操作，临床实验室工作效率大大提高。由于计 算机的发展，使临床检验加快作出报告的速度，实时控制 质量，减少实验室的差错，增加了安全性，减少了浪费和 样品用血量。近年来，临床实验室使用的自动生化分析仪 市场出现了新的变化趋势，即全实验室自动化(Total 1abaratory Automation rnA)。它以临床实验室的自动 化、标准化、系统化和网络化为特点。这是技术和管理的 统一，代表高效率和高质量。 在自动生化分析仪的类型上，正向开放式、合理化、自 动化、智能化、组合化、网络化和尖端化方向发展，借助 于电子计算机的联网功能的日益成熟，一个临床实验室的 仪器将组合成一体化。在自动生化分析仪的基础上，更将 全自动免疫分析系统、全自动血球计数仪，样本分析前处 理及运送系统组合起来，使发展中的高新技术在临床实验 室中得到充分体现，实现实验室检测的全自动化过程。向 全能型全自动生化分析仪方向发展，传统的临床分析仪中 局限在一般临床化学分析上，随着电极分析技术的发展， 特别是电极的使用，丰富了测定项目和分析手段，目前血 气酸碱分析仪不光是测定血气酸碱分析项目，增加了测定 电解质内容，如附件上测定代谢产物(尿毒、肌酐、乳酸) 和血红蛋白(氧合血红蛋白、高铁血红蛋白、碳氧血红蛋白)等 项目，更方便临床诊治。 各种全自动生化仪采用离子选择电极技术丰富测定内容， 免疫化学在历史上因手段不同曾属于细菌免疫学内容，直 到近年才使两者靠近，用于比浊分析测定抗原抗体的复合 物，因此很多自动生化分析仪设置了透射比浊和散射比浊 法。后来各种标记技术如放免技术酶标技术，发光技术(荧 光、化学、电化学技术)都相继应用到检验地带网临床化学 中来，使临床化学和免疫学结合起来，研制出很多全自动 生化分析仪。这些仪器的测试目前已很广泛，辐射到病原 体、内分泌、肿瘤标记，药物监测、酶及同功酶的测定等 领域，这不仅同传统的生化自动分析仪在测定项目有交叉， 而且在技术上互有渗透，两者从技术上完全融合，可发展 为全能型全自动生化分析仪。目前各种全自动生化分析仪 关键部分还是测试分析系统，多局限于光度分析，通过光 度(包括色度和浊度)变化转换成电的变化进行分析，为了 产生这种光度变化，需要使样品和试剂发生反应来实现， 这种反应的特异性和敏感性样品需要通过预处理的试剂的 精心试验，才能取得预想结果。近年来各种生物传感器的 出现，可充分改变这种测定方式，各种生物传感器可以把 生化反应转变成电信号，就能利用全自动生化分析仪来监 测和处理电信号变化，进行全自动分析，创造出最新型的 生物传感器型全自动生化仪。 2、全自动生化分析仪及相关技术 为使国内临床实验室自动化的进程跟上国际上的发达 国家水平，研制全自动生化分析仪是国内检验医学上的首 选课题，为此国内研发全自动生化分析仪时机已经迫切， 近十年来，国内已自主研制开发销售了近万台多种型号的 检验地带网半自动生化分析仪等临床诊断分析仪器。在此 基础上，国内具有实力的相关研发单位又拟定了发展全自 动生化仪的技术方案，整个方案分三个阶段：第一阶段为 研制分析样品速度达到 200 Testh 的全自动生化分析仪， 研制周期为 2 年左右，达到国外中低级水平；第二阶段为 研制达到300 Testh 以上的大容量多通道全自动生化分析 仪；第三阶段为研制生物传感型全自动分析仪，在分析领 域中，要有一个新的突破。 开发第一阶段的“全自动生化分析仪”项目的关键技 术是：机电一体化的三维精密机械系统，样品的移送， 试剂的输送定位，各采样针的清洗及样品试剂的混合和输 送，都由三维机械系统完成，类似一个机电一体化的机械 手；高精密的样品采集系统，试剂的定量和样品的定量， 都由这个系统完成，它需要高精密度，因样品的采集一般 仅 3 5 ul 其采集的量的大小，直接影响测定的结果； 控温技术要达到 01oC 一 005；单色光谱的自动精 密光学系统，它是采样的一个重要系统；分析软件等。 开发第二阶段的“全自动生化分析仪”项目的关键技术 是多通道测量技术，和开发单光源的多道光束传感技术。 开发第三阶段的“生物传感型全自动生化分析仪”的主 要关键技术为多种传感器，如酶传感器、微生物传感器、 免疫传感器、组织传感器等。其难度很大，投入技术、物 力亦很大。 对于第一阶段的开发的项目，从技术上已不存在特别的 难度，实施这一开发项目，要建立一个测试实验室，以便 使自动生化分析仪的各个关键部件参数，符合整机要求， 对于第二阶段的大型全自动生化分析仪的开发，技术难度 在多通道上，需组织多学科的技术人才处理这一关键技术。 对于第三阶段的“生物传感器型全自动生经分析仪”，需 再建立一个“生物传感器实验室”，由生物化学电子的技 术人才，在第一阶段的中期即进行先期研发。 由于是自主研发核心技术，上述三个阶段的步骤是必须 的，由于受到人力、物力的限制，第三阶段的开发将在第 一阶段开发项目的基础上，只有完成第一阶段的研发项目 并在临床得到确认，才能保证第二、三阶段的开发实施， 这样计划研发时间比较长，如果有资金的支持，会扭转时 间上的被动和人才的需求，研制各种生物传感器是一项多 学科的前沿科学，需要大量物力和人才。 3、承担开发项目的措施 承担全自动生化分析仪器的开发项目，将确保整个方案 的实施。实施整个方案的第一阶段，必须组建一个研发核 心小组，负责项目的组织协调，并制定分阶段的项目实施 计划。招聘有关生物医学、计算机软件、精密机械、光学 电子等方面的专业人才参与第二、三阶段的研制开发和生 产的前期准备工作。 为整个项目的实施，确保人力技术资源和物质资源的落 实，并提供良好的研制环境和高精度测试仪器，完善生产 设备，确保生产质量稳定的产品。同时，对有关人员进行 专项技术培训，以保证生产产品质量的可靠性、稳定性、 一致性。 4、生化分析仪的市场概况 由于技术差异，国外自动生化分析仪经过多年发展，在 技术上已非常成熟。如美国贝克曼、Applied Biosystm、 雅培、强生等，日本日立、荷兰 Stalat、瑞士 Tecal 等公 司业已推出品种齐全的自动化分析仪器。上世纪 9O 年代初， 外国公司的生化分析仪产品进入中国。最先进入国内市场 的是日本和德国的产品，后来美国的生化分析仪也开始大 量占领国内市场。目前，国内自行研制的检验地带网品种 绝大多数是半自动的。2000 年后才开始出现中、低档全自 动生化分析仪，主要是由合资企业研制开发的。这些产品 由于产品的型号种类少、分析速度慢、试剂耗量大，其自 动化程度、精度、可靠性和稳定性与国外产品相比，还有 相当大的差距。 国内因为研发资金及人才的短缺，大多数国产生化分析 仪仍然停留在对国外先进产品的仿造上，缺乏市场竞争力。 而国产生化分析仪的困境源于起步较晚，相关基础薄弱， 专门从事基础性、前瞻性、战略性及重大专项研究的力量 薄弱而分散。直到 2000 年以后，国内开始尝试研发全自动 生化分析仪以打破高端市场被进口产品垄断的局面。2003 年，我国第一台拥有自主知识产权的 BS 一 300 全自动生化 分析仪由深圳迈瑞公司研制成功检验地带网并投入临床应 用。2005 年，长春也传出全自动生化分析仪研发成功的消 息，其“全自动生化分析仪产业化”项目在长春通过了由 吉林省科技厅组织的专家验收。由上海迅达医疗仪器有限 公司自主研发的国产化 8 通道急诊生化分析仪，也已在第 54 届中国国际医疗器械博览会上亮相。这不仅标志着我国 医疗器械领域攻关技术又实现了一项重大突破，同时也打 破了国外发达国家对该产品的技术与市场的垄断。尽管国 产与进口产品技术上的差距依然明显，但种种迹象表明， 在一些领域，这种距离正在开始缩短，而同时这种突破开 始得到市场认同。 自动生化分析仪的市场到底有多大?据一份市场调查统计， 全国县级以上医院(包括部队、企业职工、社区医院)有 15000 家，保守估计现有这种仪器约 7000 台，7 年为更新 周期，每年需更换 1000 台，加上新添置仪器，年需 1500 台，这样，每年自动生化分析仪器的采购量在 10 亿元左右。 参考文献 1 钱国华，刘坚全自动生化分析仪的研制中国医疗器械杂志， 200327(5)：325 2 刘影，龙琴，贝克曼 CX7 全自动生化分析仪的精密度性能评价现代医学 仪器与应用，2007(2)：30 生化分析仪是医疗机构进行临床诊断和生命科学、生化研究 等研究机构进行科研所必需仪器之一，主要用于测定人体液中 各种常规生化指标，还可以