（电气工程专业论文）贝克曼全自动生化分析仪应用及改进.pdf

摘要 贝克曼全自动生化分析仪应用及改进 学科专业：电气工程 研究生：陈英 指导老师：卢刚哔授 欧阳克勇高工 摘要 全自动生化分析仪是医疗机构进行临床诊断所必需的仪器之一，它主要用于对人体体液 中的各种生化指标进行检测，根据生化指标的差异，为医生确定病人病情提供科学依据。目 前我国全自动生化分析仪的研制水平较低。国内大中医院皆花巨资购买了进口的贝克曼全自 动生化分析仪，因其试剂价格昂贵、英文操作系统、维护成本高，难以在一般的中小医院普 及，因此，研究贝克曼全自动生化分析仪的应用及改进，降低试剂、维护成本、编写中文操 作手册，具有重要意义。 。 本论文首先介绍了生化分析仪的概况、分类及工作原理，介绍了生化分析仪中的核心部 件分光光度计的构成及其工作原理，结合全自动生化分析仪的国内外发展状况，阐述了本文 研究的内容、意义，叙述了全自动生化分析仪的原理、组成及其工作过程。重点论述了贝克 曼全自动生化分析仪的应用及改进。 贝克曼全自动生化分析仪是一个涉及到光学、机械、电子、计算机、生物化学和临床医 学等多个技术领域的高科技产品，也是医疗机构进行临床诊断所必需的仪器之一。具有国际 先进水平，每小时达n 6 0 0 个测试。本文旨在对其进行生物化学和临床医学技术领域改进， 运用国产试剂代替进口试剂，降低成本，编写中文操作手册。最后本文又通过实验对改进了 的贝克曼全自动生化分析仪的可靠性进行了测试，实验结果表明，该系统所有的测试均能满 足临床使用的要求，其各项性能指标与原检测系统相当，能够满足实际应用的要求。 关键词：贝克曼；全自动生化分析仪；应用；改进 a b s t r a c t t h e a p p l i c a t i o na n dt h ei m p r o v e m e n to ft h eb e c k m a n c o u l t e rs y n c h r o nc x 5c l i n i c a ls y s t e m m a j o r = e l e c t r i c a le n g i n e e r i n g n a m e = y i n gc h e n s u p e r v i s o r a s s o c i a t ep r o f g a n gl u s i g n a t u r e ： s i g n a t u r e ： a s s o c i a t ep r o f k e y o n go uy a n g s i g n a t u r o ：丝坦丝 a b s t r a c t a u t o m a t i cb i o c h e m i s t r ya n a l y z e ri san e c e s s a r yi n s t r u m e n tf o rc l i n i c a ld i a g n o s t i c s i ti s m a i n l yu s e di nt h ed e t e c t i o no fv a r i o u sb i o c h e m i c a li n d e x e so fb o d yf l u i d t h ed i f f e r e n c eo ft h e i n d e x e sc o n t a i n sm u c hs c i e n t i f i ci n f o r m a t i o nt h a tc a n h e l pd o c t o r sm a k eaj u d g ea b o u tt h es t a t eo f p a t i e n t p r e s e n t l yd e v e l o p m e n to fa u t o m a t i cb i o c h e m i c a la n a l y z e ri nc h i n ai ss t i l la tap r e l i m i n a r y s t a g e 。m a n yh o s p i t a l sh a v et ob u yt h ei m p o r t a t i o n ，b u tt h ep r i c ei sv e r yh i g h ，t h em a i n t e n a n c ec o s t a n dt h ek i tc o s ti st o oh i g h e r ，i th a se n g l i s ho p e r a t es y s t e m ，i t sn o tp o p u l a ri ns m a l lh o s p i t a l 。s o s t u d y i n gt h ea p p l i c a t i o na n dt h ei m p r o v e m e n to ft h eb e c k m a nc o u l t e rs y n c h r o nc x 5c l i n i c a l s y s t e m ，l o w e rt ot h em a i n t e n a n c ec o s ta n dt h ek i tc o s th a si m p o r t a n ta n dd e e pm e a n i n g t h i sp a p e ri n t r o d u c e dt h eg e n e r a ls i t u a t i o n ，s o r ta n dp r i n c i p l eo fa n a l y z e r , a n dt h ec o n s t i t u t i o n a n dp r i n c i p l eo fs p e c t r o p h o t o m e t e r , w h i c hi st h ec o r ep a r to ft h ea n a l y z e r , a n de l a b o r a t e dt h e c o n t e n ta n dt h es i g n i f i c a n c ec o m b i n e dw i t ha u t o m a t i cb i o c h e m i s t r ya n a l y z e rd o m e s t i ca n df o r e i g n d e v e l o p m e n tc o n d i t i o n ，a n dn a r r a t e dt h ea u t o m a t i cb i o c h e m i s t r ya n a l y z e rp r i n c i p l e ，c o n s t i t u t i o n a n d p r o c e s s t h ep o i n td i s c u s s e dt h ea p p l i c a t i o na n dt h ei m p r o v e m e n to ft h eb e c k m a nc x 5 。 b e c k m a na u t o m a t i cb i o c h e m i c a la n a l y z e ri sa h i g h - t e c hi n s t r u m e n ti n v o l v i n gt h et e c h n o ! o g i e s o fo p t i c s ，m e c h a n i c s ，e l e c t r o n i c s ，c o m p u t e r ，b i o c h e m i s t r ya n dc l i n i c a lm e d i c i n ee t c i tc a nt e s t6 0 0 i t e m sp e rh o u ra n dg e tt h ei n t e r n a t i o n a ll e v e l + t h i st e x ta i ma tt h eb i o c h e m i s t r ya n dt h ec l i n i c a l m e d i c a ls c i e n c et e c h n i q u ei m p r o v e m e n t s ，m a k eu s eo ft h en a t i o n a lp r o d u c tk i tt or e p l a c et oi m p o r t k i t ，d e c l i n el o wc o s t ，t ow r i t et h ec h i n e s eo p e r a t i o nm a n u a l a tl a s t ，t h er e l i a b i l i t ya n da c c u r a c yo f t h i sn e ws y s t e ma r et e s t e d t h er e s u l t ss h o wt h a tt h es y s t e mh a sh i g ha c c u r a c y k e yw o r d s ：a p p l i c a t i o n ；i m p r o v e m e n t ；b e c k m a n ；c x 5 n 独创性声明 秉承祖国优良道德传统和学校的严谨学风郑重申明i ，本人所呈交的学位论文是我 个人在导师指导下进行的研究工作及取得的成果。尽我所知，除特别加以标注和致谢 的地方外，论文中不包含其他人的研究成果。与我一同工作的同志对本文所研究的工 作和成果的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并已致谢。 本论文及其相关资料若有不实之处，由本人承担一切相关责任 本人 并已经在 论文作者签名： 瑚幸砂月乙自 学位论文使用授权声明 在导师的指导下创作完成毕业论文。本人已通过论文的答辩，一 申请博士硕士学位。本人作为学位论文著作权拥有者，同意 授权西安理工大学拥有学位论文的部分使用权，即；1 ) 已获学位的研究生按学校规定 提交印刷版和电子版学位论文，学校可以采用影印、缩印或其他复制手段保存研究生 上交的学位论文，可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索；2 ) 为 教学和科研目的，学校可以将公开的学位论文或解密后的学位论文作为资料在图书馆、 资料复等场所或在校园网上供校内师生阅读、浏览。 本入学位论文全部或部分内容的公布( 包括刊登 授权西安理工大学研究生部办 理。 ( 保密的学位论文在解密后，适用本授权说明) 论文作者签名 孙害咩l 础年硼印 1 前言 1 前言 1 1 选题背景 我院囱2 0 0 0 年引进b e c k m a nc o u l t e rs y n c h r o nc x 5 c ec l i n i c a ls y s t e m 至l j 2 0 0 4 年8 月，一直 应用进口原装配套试剂，因为c x 5 c e 有自己的检测系统、使用自己的分析参数、配套试帮、 校难品和质控系统。在工作中，该检测系统完全封闭，不能更改3 3 】。众所周知，检测系统 是指为完成一个检测所涉及的仪器、试剂、校准品、操作程序、质控措施和保养计划的组合 【2 】o 但是，在对近四年的检验试剂和维修成本的回顾与分析过程中，发现进口原装试剂不仅 价格昂贵，严重制约了科室的发展，还经常出现临床等待试裁的情况，更主要的是贝克曼牌 中的某些试剂盒的质量并j # 完全有保障，原因是仪器厂家生产出来的生物试剂经过长途跋 涉，有时由于迸关手续延误，或受运输和储存等诸多因素的影响，常可使试剂盒酶的活性降 低，影响测定结果，或者根本就不能使用，比如：t g ，b u n 。而且此种现象并不是偶然发生， 也并非局限在某个别项窝。再者，贝克曼牌的成套生化试剂中并不是所有生化项爱斡方法学 都是最好的，随着化学工业的发展，涌现了许多在方法学上更先进的试剂盒，也有其他品牌 在操作方面更简便快速的试剂盒( 包括国产和进口) ，结果同样准确可靠f 粥。如：广州标佳 公司生产的总胆红素试剂盒。国内生产的生化分析仪大部分为半岛动型的，通常仪器由p c 枧控制或单枧使魇，具有l 骚寐生纯检验测量功能，儇分析速度慢，试剂消耗量大，无论从性 能、外形设计、技术含量都与国外产品有很大的差距。国内公司多数采取合资、合作经营和 代理销售等方式，而只有少数公司具备自主研制全翻动生化分析仪的能力，且产品多数为小 型仪器，检测速度不高，不能满足大型医疗机构的需求。通用的大中型全自动生化分橇仪还 没有生产，这主要是因为它涉及光、机、电、算、液路、温控、生化分析等多方面的综合技 术，由于系统结构复杂、控制时序要求严格、对运行可靠性和精度要求高等因素，至今囡内 还没有研制成功的案例，因此医疗机构的需求10 0 依靠进口，国内的大型全自动生化分析仪 市场均被圜井产品所占领网一，( b e c k m a n ) 生产的c x 系列生化分拆仪和l x 系歹l 全自动生化 分析仪、翻本奥林巴斯( o l y m p u s ) j r * 1 3 日本日立( h i t a c h i ) 的各种型号的生化分析仪。这三大 品牌的产品占据了国内市场7 0 。贝克曼系列全自动生化分析仪是世界上高精度的先进分析 仪器，+ 有一套严密的检测系统( 包括仪器、试荆、标准品、质控品和检测程序等) ；销售商 一般均要求用户傻用原装检测系统，用户不必自己设计参数，操作方便，准确度高。这样对 于用户而富，买了仪器必须买试剂，价格不容商量，十分昂贵，很多医院都无法承受，限制 其应用。我们从2 0 0 0 年引进b e c k m a nc x 5 c e 全自动生化分析仪起至i 2 0 0 4 年，2 0 多个生化项目 都使翔原装进嗣配套试剂，每月生化检测收入不够付试帮费，非常不经济；另外，由于进关 手续繁琐，原装试剂到我科已经过了3 月以上，试剂变质，无法使用的情况时有发生。而且， 仪器的维修、保养也非常昂贵，贝克曼的工程师收费约5 0 0 元每小时，还得不到及时维修， 大多数大、中型医院均面临同样的问题，究其原由，就是全自动生化分析仪国内外差距太大。 西安理工大学工程硕士学位论文 直到2 0 0 2 年我国酋台全鲁动生化分析仪由中科院长春光桃研究所研制成功，填补了国内空自 啪】。深圳迈瑞生物医疗电子股份有限公司于2 0 0 3 年推出了中国首台拥有完全自主知识产权的 全自动生化分析仪b s 一3 0 0 。但全自动生化分析仪贝克曼c x 5 ，在检测准确度、精确度、测试 速度等方面其有很大的优势。因此，操作、消化、吸收和应用全自动生化分析仪贝克曼c x 5 ， 对加快国产全自动生化分析仪的研制具有现实的意义。 1 。2 国内外生化分析仪的发展 生化检验是医生确定病人病情的重要手段之一，通过对人体体液的检验可以测定其中的 各项生化指标，如：肝功、血糖、血脂、淀粉酶、肾功、免疫球餐白等。当人体某些肌体组 织发生病交时，病入体液中的生化指标将会出现差异，因此常规生化指标的分析成为当前医 疗检测的重要手段，对予肝、肾心血管疾病及糖尿病的诊断龙为重要。生化分析仪就是用于 测定人体体液( 血液、尿液) 的各种生化指标的分析仪器，它可以准确、快速地为医生和化学 检验人员提供检验数据，在临床诊断和化学检验中具有重要作用f 7 l - f 1 3 】- 1 2 1 全自动生化分析仪国外发展概况 世界上酋台用于临床生化检验的自动分析仪出现在2 0 世纪5 0 年代，i 9 5 7 年美国泰克尼康 ( t e c h n i c o n ) 公司按s k e g g s 医生筋设计方案，生产了第一台单通道连续滚动式自动生化分析 仪。6 0 年代出现了可同时测定多项目的连续流动式自动生化分析仪。7 0 年代中期，电子计算 机的应用使囱动生化分析仪的发展进入了一个崭新的时期。8 0 年代以来，新的分析仪不断涌 现，特别是9 0 年代，各种自动生化分析仪竞相发展，在检测精度、检测速度和自动化程度等 方面均获得巨大进步。 当前，囡外专业生产生化分析仪的公司有美国的贝克曼( b e c k m a n ) 、杜邦、泰尔康、 雅培、奥斯龙( a u s l o n ) ，德灵、拜耳、日本的日立( h i t a c h i ) ，奥林巴斯( o l y m p u s ) 、岛津、 意大剩a m s 公司、l o g o t e c h 公司、h o s p i t e x 诊断公司、西班牙的b i o s t e m s 、奥地剃 e u r o l a bi n s t r u m e n t sg m b h 、法国h y c e l 诊断产品公司、韩国i n f o p i a 公司、芬兰康艺 ( k o n e l a b ) 公司、德国c a r o 等等。各公司的如今均己经发展了几代产品，在分析精度、 检验速度等方面也是不断提高隆狰j 。比如：美国贝克曼公司的b e c k m a n c x 5 全自动生化分析 仪的检测速度每小时才6 0 0 次( 含电解质) ，两美国贝克曼公司的b e c k m a nc x 9 全自动生化 分析仪的检测速度每小时可达9 0 0 次，同时最多可测3 3 个项目，并提供从3 4 0 n m ，到8 0 0 n l i l 范 围内的1 0 个波长供用户选择。另外它可以直接与样品分选系统和样品输送系统直接相连，组 成实验室全程自动化系统，其多媒体软件r x p e r t 更是一个融操作培训、仪器保养和故障自检 为一体的智能化软件，c x 9 生化分析仪被临床检验赛称为现代高科技与医学结合的最完美的 一类生化分析仪。日立公司的h i t a c h i7 0 8 0 、7 1 8 0 型全自动生化分析仪，还需要人工处理 标本，而日立公司的h i t a c h i7 6 0 0 型全自动生化分析仪，就是套小型的实验室自动化系 统。它囊样品投入部，样品架输入部，复查等待样品絮缓冲部和分析完样晶收纳部等组成， 2 1 前言 具有高度的灵活性和扩展性，用户可以根据需要进行自由组合。整个工作流程由中央计算机 智能多线程控制，实现高速、高效的测定。通过定时器设定，可以实现无人状态一体化程序 的检测、自动清洗、保养和关机控制。并且能够在正常测试的同时，对异常模块进行维护， 实现任务的自动分担转移测定。另外还有日本o l y m p u s 光学株式会社的a u 4 0 0 ，a u 6 0 0 型全 自动生纯分析仪，意大利b p c 公司的p r o n t o 全自动生化分析仪，美国雅培a e r o s e t 全自动生 化分析仪等等。目前这些全自动生化分析仪垄断着整个全世界的生化分析仪市场1 1 4 1 0 目前，国外生化分析仪正朝着专业化、通用化、自动化、微量化、组合式和微机化的方 向发展。 专业化是指专门用于某种生化指标测定的仪器，其具有小型、便携和易用的特点，特 别适合家庭使用。例如：罗氏、强生、京都等公司专门针对糖尿病患者推出的血糖测量仪， 患者只需将一滴新鲜全血滴在试纸条上，插迸仪器，马上就可以得编结采，它小巧轻便可以 随身携带。 通用化是指对于大型医院来说，每天需要检测上千各样本，测试项羁多达儿十个，因此 需要大而全的生化分析仪，如前面提到的贝克曼和臼立的大型全自动生化分析仪。 自动化是指目前生化分析仪的囟动化程度越来越高，需要人工参与的越来越少，极大的 篱化了捡验室的操作流程，大大提高了工作效率，与人类社会的进步更加协调。 微量化是现代生化分析仪发展的又一大特点，包括样品用量微量化和试剂用量微量化， 最少的用量可达微升级，这样一方面降低了病人的痛苦，同时又降低了医院的成本。 组合式是将整枧设计成几个稆嚣独立的模块，各个模块实现不同的功能，该方式避免了 由于仪器过于复杂造成的维修保养不便的缺点，如曰立的7 6 0 0 ，可以实现多模块的组合，可 实现从8 0 0 t h 到9 6 0 0 m 。另一方面同一公司生产的不同型号的分析仪之间也可以实现组合， 即系列组合，如b e c k m a n 的e x 系列，这种设计使各种型号不但可以用予各种特定需要，而 且能加以组合以发挥更大功效。 微机化是分析仪器的必然发展趋势，随着计算机技术的发展和应用，目前生产的各种生 化分析仪器都带有内部计算机系统，并可通过标准接口与外部设备互连。微机不但能用于整 个操作过程的控制，还可以提供良好的人机界面，轻松实现入枫对话，方便各种操作和数据 的处理。此外，还可以通过软件的不断升级来完善秘扩展仪器的功能。 总之，豳外全自动生化分析仪的生产技术已非常先进，并且还在继续向前发展。 1 2 2 全自动生化分析仪国内发展概况 2 0 年前，第一台全自动生化分析仪s m a ( s e q u e n t i a lm u l t i p l ea n a l y z e r ) 在北京协f i n n 院使 用的时候，国内就开始了生化分析仪的研究。直至u 1 9 9 6 年北京生化仪厂才推出了第一台圆产 半岛动生化分板仪。1 9 9 7 年以后，国内各厂家纷纷投入人力开发自己的生化仪产品，并且平 均以每年3 5 的速度递增。目前国内的生化仪厂家己有2 0 多家，但这些国产的生化分析仪绝 大多数为半自动型低档产品。直至i 2 0 0 2 年1 2 月第一台我国自行研制的全自动生化分析仪才在 3 鼹安理工大学工程硕士学位论文 中国科学院长春光学糖密机械与物理研究所闻世。中隧科学院长春光学精密机械与物理研究 所是在1 9 9 9 年l o 月开始全自动生化分析仪的研制与开发工作的。该所在国家科技部“九五国 家科技攻关项目经费 和中国科学院“创新科技经费 的共同资助下，相继解决了光、机、 电、算、水、制冷等多个领域的技术难题，形成了1 2 项技术专利，至1 j 2 0 0 2 年1 2 月才终于研制 成功国内第一台拥有自主知识产权的全自动生化分析仪。该仪器集光学、精密机械、囱动控 制、生化、计算机软件等多学科为一体，采用分立式反应装置，可自动微量加料，自动添加 双试剂，自动清洗反应杯和注入针，交叉污染小，测试迅速、准确，可操作性强。国产全自 动生纯分析的研制成功，彻底打破了西、美等国公司对该项产品技术和市场的垄断，对于推 动我国医疗事业的发展具有重要意义。随后深圳迈瑞生物医疗电子有限公司也推懋了囊己的 b s 3 0 0 全自动生化分析仪，它采用了先进的光学测量、恒温控制、精确加样、开放试剂、自 动装载等技术，具有快速检测、精度高、分析功能强、操作简便、交叉污染低、消耗低等特 点。僮是还应该看到，我国的全自动生化分零厅仪研究水平与国外还是有很大的差距。2 0 0 2 年，中国捷通集团的市场调查报告显示目前国内大约9 9 1 8 的全自动生化分析仪需要进口， 并且这些仪器的价格很昂贵，大约从3 0 万人民币到1 0 0 万人民币不等，其中最高的售价高达 2 0 0 万人民币左右。即使是在国内已经稍具规模的半自动生化分析仪市场，大约仍有8 2 9 5 需要进圈来满足医院的需求，这些半自动生化分析仪的售价大约在2 万n 8 万元左右，和全自 动生化分析仪的差价很大。目前图内注册生产临床生化分析仪的厂家有北京生化仪器厂、长 春光机所、南京分析仪器厂、上海华亿仪器有限公司、山东高密彩虹分析仪器有限公司、深 圳迈瑞生物医疗电子股份有限公司等，僵国内生产的生化分析仪大部分为半自动型的，通常 仪器由p c 机控制或单枫使用，具有临床生化检验测量功能，只有深圳迈瑞生物医疗电子股份 有限公司于2 0 0 3 年推出了中国首台拥有完全自主知识产权的全自动生化分析仪b s - 3 0 0 很快 占领市场，估计目前国产生化分析已基本占领了县级以下规模医院的市场，可中、大型全自 动生化分析仪( 每小时大于3 0 0 n 试) 任宪全依赖进疆l l 捌。 i l 。3 本课题的主要目的和任务 3 。 课题研究的意义 生化检验在临床检验中占有重要像置，可以用于测定人体血液中多种生化指标，如：膣 红素、殛白、肌酐、尿素氮、血糖、血脂、钾、钠、氯等几十个指标，对肝、肾、心以及糖 尿病的诊断极为重要。全自动生化分析，就是把生化分析中的取样、加试剂、混合、孵育反 应、检测、结果计算、清洗等步骤完全交由仪器自动完成l 獬。 我圈的全自动生化分析仪发展水平落后，与翻本和美国相比还有较大差距，仅限于小型 的每小时3 0 0 ；! 【) ! f j 试以内的生化仪和半自动的生化仪的生产，难以满足医院日益增长的临床生 化检验需求。国内大中医院皆花臣资购买了进口的全囱动生化分析仪，因其价格昂贵、维护 成本高、试裁成本更高，难以在一般的中小医院普及，因此研制具有自主知识产权的大型全 4 1 前言 自动生化分析仪及试剂具有有着重大的意义。 ，7 ( 1 ) 可以提高与国外产品竞争的能力。我国在大型全自动生化分析仪的研发是空白，全 部依赖进口，此课题可以使我国在数字医疗设备这一领域内，追踪世界高新技术的发展，缩 小同国际上高档数字医疗产品的差距，填补我国技术上的空白，开发具有我国特点的大型全 自动生化分析仪产品。 ( 2 ) 可以促进我国的数字化医疗设备产业的发展。数字化医疗设备产业从某种程度上代 表了一个国家的综合实力，是国民经济的一个重要组成部分。由于国产数字医疗产品的出现， 已经改变了国外产品垄断中国市场的历史局面。在高档数字医疗产品方面，我们同样也要争 夺一席之地，决不重演国外产品垄断中国市场的局面，用具有国际同类先进水平的国产大型 全自动生化分析仪产品争得应有的国内市场份额。 ( 3 ) 可以完善我国医疗产品结构，满足巨大的市场需求，结束我国大型全自动生化分析 仪、生化试剂全部依赖进口，试剂价格昂贵、仪器维修昂贵且不便的局面，打破国外大公司 的技术垄断，促进我国医疗卫生的发展。b e c k m a nc x 5 c e 全自动生化分析仪具有精度高、 速度快、重复性好、自动化程度高等优点。但是，它也有试剂昂贵、维修不便的缺点。这也 是进口全自动生化分析仪的通病。 1 3 2 课题的主要目的 j 本课题作为工程硕士的应用性改进研究，在于克服试剂昂贵、维修不便的缺点，减少患 者负担，节约外汇。不仅具有很高的学术价值，对许多大、中型医院来说，有实际意义，能 直接产生经济效益，对国产生化试剂的发展也有促进作用。 1 3 3 课题研究的主要任务 本课题主要研究和工作内容可概括如下： 1 建立全自动生化分析仪的分析方法( 一点法、两点法、一点速率法、两点速率法) 的分析曲线。 2 建立全自动生化分析贝克曼c x 5 正确使用方法，明确其在使用过程中存在的问题及其 解决办法，尤其对试剂昂贵、维修不便的问题进行了详细研究，探索到了一种解决进口仪器 试剂昂贵的方法，降低了进口仪器的运行成本。 3 对全自动生化分析仪贝克曼c x 5 在应用中存在的问题进行了改进，并对改进后的仪 器进行了实验验证，能达到与原装检测系统一样的检测效果，能用于临床检验中，研究成果 适于推广。 5 西安理工大学工程硕士学位论文 2 全自动生化分析仪贝克曼c x 5 c e 的应用 2 f 贝克曼c x 5 生化分析仪性能特点： 1 测试结果准确 美匿病理学会长期跟踪鉴定推荐，中国临检中心质控评比连续第一。 a 多波长比色，自动光源补偿； b 双试剂和三试剂的应用； c 严格的冲洗后自检系统。 2 可快速检测 一 对检测电解质如钾、钠、氯、钙、c 0 2 等，无需换反应杯，出报告时间快。 3 自动化程度高 先进的条码系统，最短的暖机时闻，5 分钟器l 可开机操僚随时可戬延续的随机流程，实 现不停机加样，试剂不足自动报警，分析中不停枫加试剂。 4 消耗品少 闪烁式氖灯，终身保用，不需要更换反应杯为永久性反应杯，反应杯采用空气浴，无需 购防腐荆； 5 配备美国原厂的水处理系统； 6 使用寿命长。 2 2 贝克曼c 5 生化分析仪标准规格： 1 检测项目种类：电解质、普通生化、特殊生化、免疫蛋白、医疗药物检测、毒品 检测等。 2 同时测试项目：2 9 项。 3 检测速度：每小时6 0 0 个检测结果。 4 检测样本种类：血清、血浆、尿液及脑脊液。 5 样本需求量：3 - 6 9 u k 6 试剂用量：2 0 0 u 1 3 2 7 u l 7 样本容量：可同时容纳6 3 个样本；一旦进行操作可连续进样，无须停机。 8 。试荆容量：2 4 个三容间试裁瓶位置，各有运幸亍中更换试裁功能，另有1 0 0 个稳编 程序编程库。 9 系统运作方式：常规或急诊任选式运作，自动条码登录或样品杯架登录。 1 0 光源系统：闪烁式氙灯、二极管矩阵检测，1 0 个固定波长达3 4 0 一7 0 0 n m 。 l l 校正频率：校正，电解质和急诊项隧每2 4 小时校正，普运生化项罄批内校正可达 9 0 天校正有效期。 1 2 原始管规格：l o m l 1 6 x 1 0 0 m m ；7 m l 1 3 x l o o m m ；7 m l 1 6 x 7 5 m m ；5 m l 1 3 x 7 5 m m 。 6 奎自动生化分析仪贝克曼c x 5 c e 的压用 1 3 微量管规格：20 m l 或1 3 x 1 0 0 m m 。 1 4 样品杯类型：2 m l 杯，0 5 m l 杯。 1 5 反应杯规格：8 0 个独立式高质量永久性石英玻璃杯。 1 6 反应温度：3 0 - 0 1 或3 7 1 0 1 。 1 7 操作室温：1 8 _ 3 0 1 8 电压：1 2 0 2 4 0 伏特，5 0 j + 6 0 h z 2 3 全自动生化分析仪贝克曼c x 5 c e 的组成结构 如图2 1 全自动自动生化分析仪器有样品系统、试剂系统条形码识读系统、反应系统 清沈系统、比色系统、程序控制系统等几部分组成。 吲2 1 贝克曼c x 5 f i g2 - 1b e c k m a n c x 5 23 1 样品( s a n t o i e ) 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。 2 3 1 1 样品装载和输送装置常见的类型 1 样品盘( s a m p l e d i s k ) 及放置样品的转盘：由单圈或内外多圈，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，其中放置多少弧形样品架( r e c t o r ) 作转载台，仪器在测定中自动放置更换，均对 样品盘上放置的样品被或试管的高度、直径和深度有一定的要求，有的需专用样品杯，有 的可直接用采血试管。样品盘的装载数，以及标准品、常规样品和急渗样品的装载数，一 般部是固定的。这些应根据工作需要选择。 2 传动带式或轨道式进样：即试管架( r a c k ) 不连续常为1 0 个一架，靠步进马达驱 动传送带，将试管絮依次前移，再单架逐管横移至固定位箕，由样品分配臂采样。 3 链式进样：试管固定排列在循环的传送链上，水平移动到采样位置，有的仪器随后可 清洗试管。 趵安理工大学工程硕士学位论文 2 。3 2 分配加样装置 大都由注射器、步进马达或蠕动泵、加样臂和样品探针等组成。 1 注射器( s y r i n g eu n i t ) 。根据注射器直径和活塞移动距离的多少，定量吸取样品或试 剂。它的精度决定加样的精度，一般可精确到1 微升。注射器漏夜时，首先考虑是否探针 堵塞，其次是注射器活塞磨损等。有的加液系统采用容型注射泵和数控脉冲步进马达，提 高精度。 2 样品探针( p r o d e ) 。与阻塞检测报警系统，当探针被样品中的赢凝块等物阻塞时，仪 器会自动报警、冲洗探锌，并跳过当前样品，对下一样品加样。有静还有智能化防撞装置， 遇到阻碍探针立即停止运动并报警。即使如此，它仍是非正规操作时的易损件。为了保护 探针，处预先需要根据样品容器的高低、最低液面高低等进行设置外，样品容器的规格、 放置位以及液面高度等设定条件不得随意改变。在某些仪器上，采样器和加液器组合在一 起，加样品和加试剂或稀释液一个探针一次完成。 3 加样臂。连接探针，在样品杯( 试剂瓶) 和皮应杯之间运动，完成采样和加样( 加试 剂) 。它的运动方式，与仪器工作效率及工作寿命有一定关系。阀门用以决定液体流动方 向。稀释系统。对样品进行预稀释、过后稀释或加倍，对标准原液系列稀释等。不同仪 器的稀释方式有所差异，要注意识别。试剂系统亦有稀释功能。 2 3 。2 试剂( r e a g e n t ) 系统 试剂系统一般由试剂储放和分配加液装置组成。 1 试剂仓常与试剂转盘结合在一起。多数仪器将试剂仓设为冷藏室，以提高在线试剂的 稳定期。 2 。分配加液装置( d i s p e n s eu n i t ) 。与样品系统的类似。试剂探针常常可以对试剂预加温。 双试剂系统的试剂2 ( r 2 ) 探针起始量宜较小，以便配合不同r 1 r 2 比例的试剂。 3 试剂瓶有不同的形状及大小规格。如c o b a sm i r ap l u s 仅有4 、1 0 、1 5 、3 5 m l 等 靓格，瓶底呈凹形；o l y m p u s a u6 0 0 仪有3 0 和6 0 m l 两种；目立7 0 6 0 仪有2 0 、5 0 、1 0 0 m l 三种等规格。应根据工作量和试剂规格，考虑试剂瓶残留死体积和更换频率，合理选用。 独特设计的卡式试剂盒，体积小，防蒸发，方便储存。 4 配套试剂常有条形码，仪器设有条形码检查系统，可对试剂的种类、批号、存量、有 效期和校准曲线等资料，进行核对校验，如b e c k m a nc x5 等。 5 试剂瓶盖自动开关系统，更有利于试剂保存。有的仪器可在运行中添加、更换试剂， 有的则须在暂停状态进行。 2 3 3 条形码( b a r c o d e ) 识读系统 一般由扫描系统、信号整形和译码器三部分组成。扫描仪统以光源扫射黑条白空相闻 的条码符号，由于条和空对光的反射不同、不露宽窄的条符反射光持续时间不阕，产生强 8 2 全自动生化分析议贝克曼c x 5 c e 的应用 度不目的反射光，在经光逛转换元件接收并转换成相应强度的逛信号，最后通过信号整形， 由译码器解译。系统自动识别样品架及样品编号，识别试剂、校准晶及其批号、失效期， 有的并可识别校验校准曲线等信息。 实验室常有条形码类型有c o d e3 9 、c o d e1 2 8 、2o f5s t a n d a r di n t e r l e a v e d2o f5 等。 要自编样品条形码需准备条形码输入器，条形码阅读系统与条形码要匹配。已有全自动试 管分配暨条形码粘贝占系统。 2 3 4 反应系统 1 反应盘：装载一系列反应比色杯( c u v e t t e s ) ，多为转盘形式。反应测定过程中按固定程 序，在加样臂、加液臂、搅拌棒、光路和清洗装置之间转动。有的仪器在反应杯中完成反 应后，再吸入比色杯比色，现在更常见反应和检测同在比色杯中进行，效率更高，尤其适 于连续监测法。比色杯多采用硬质石英玻璃、硬质玻璃、无紫外光吸收的丙烯酸塑料等。 使用寿命不一。d i m e n s i o n 系列的比色杯在机器内自动制造，自动冲洗、免冲洗、无污染。 流动池式主要在小型分析仪用。容积般几十微升，但抽液管道占用较多反应液，多样品 连续使用，增加交叉污染机会。 2 混合装置( m i x i n gu n i t ) ：如采用多头回旋搅拌棒( 二头霜清洗式搅拌系统) 。搅拌棒 常具特氟隆不沾涂层，避免液体粘附。 3 温控装置：生优仪通过恒温控制装置来保持孵育温度的稳定。反应混合物的孵育温度 的调控和恒定也是由计算机来控制的，理想的孵育温度波动应小于o i 。c 。爆如恒温的方式 有三种。空气浴恒温：即在比色杯与加热器之间隔有空气。空气浴恒温的特点是方便、 速度快、不需要特殊材料，但稳定性和均匀性较水浴稍差。罗氏( r o c h e ) 的c o b a s 和o l y m p u s a 珏2 7 0 0 系统采用的就是空气浴恒温模式。水浴循环式：鄹在比色杯周围充盈有水，加热 器控制水的温度。水浴恒热的特点是温度恒定，但需特殊的防腐剂以保证水质的洁净，且 要定期更换循环水。日立系统生化分析仪采用的即是水浴循环恒温装置。恒温液循环间 接加温式：结构原理是在眈色杯周围流动着一种特殊的恒温液( 具无味、无污染、惰性、 不蒸发等特点) 。比色杯和恒温夜之间有极小的空气狭缝，恒温液通过加热狭缝的空气达到 恒温，其温度稳定性优予千式，和水浴式循环式相比不需要特殊保养。 2 3 5 清洗( w a s h ) 系统 探针和搅拌棒采用激流式等方式自动冲洗。清洗装鼍一般由吸液针、吐液针和擦拭刷 组成。清洗工作流程为吸出反应_ 吸干_ 注入纯水一吸干_ 擦干。清洗也有碱性和酸性两 种。般说来，在吸出反应液焉，仪器先用碱性液冲洗，再用酸性液冲洗，最后用去离子 水冲洗三遍。擦拭刷的功能是吸去杯壁上挂林的水，刷体内部有复吸装置。使用进程中要 注意擦拭刷是否磨损。 值得注意的是，对于常规冲洗还不能清除交叉污染( c a r r y o v e r ) 的实验要特另处理， 9 西安理工大学工程硕士学位论文 以减少交叉污染或携带污染。例如，握圄醇测定试剂中的翘酸盐对血清总胆汁酸的测定有 干扰，在消除交叉污染的过程中，可输入程序，指令总胆汁酸不在测试胆固醇的比色杯中 进行测试，如不能避开，仪器则对比色杯进行特别冲洗，防止发生交叉感染。 冲洗水的水温自动控制到恒温反应槽温度相近，保证反应系统的恒温，并增加去污力。 急诊测定后采用针对性清洗，似乎比采用全面的清洗程序更有效率更有经济。耗水量仪器 间相差较大。 a b b o t t a e r o s e t t m 自动生化分析仪等系统具有自动清洗功能( s m a r tw a s h ) 和最佳 标本顺序选择功能( o s s ) 。即仪器根据试剂或样品闯交叉污染的项目组合，自动改变检测 顺序，避免互有影响的分析项目；确实无法回避时，则采用选定的特殊清洗剂l 乍自动清洗。 2 3 6 比色系统 l ，光源多数采用卤素灯，工作波长为3 2 5 8 0 0 m n 。卤素灯的使用寿命较短，一般只有 1 0 0 0 - 1 5 0 0 小时。当灯光的发光强度不够时，仪器会自动报警，应及时更换，都分生化分析 仪采用的是长寿命的氤灯，2 4 小时待机可工作数年，工作波长2 8 5 7 5 0 r n n 。 2 比色杯 自动生化分析仪的比色杯也有反应杯。比色杯的光径0 5 加7 c m 不等，通常 为石英或优质塑料。光径小的省试剂，当比色杯光径小于l c m 时，部分仪器可自动校正为 l c m 。生化分析仪的比色杯自动冲洗装置在仪器完成比色分析后作自动反复冲洗、吸干的动 作，鲍色杯在鸯动检查合格后循环使用。要及时更换不合格的比色杯。如采用的是石英院 色杯，比色杯要定期检查清洗。 3 单色器与检测器 各类自动生化分析仪应用的是可见一紫外吸收光谱法，即监测 2 0 0 7 0 0 m n 光区某特定波长下发色基团吸光度的变化，辅以微机软件系统的计算来完成测 定。可见一紫外吸光谱定量的基础是l a m b e r b e e r 定傅。 传统的分光度测定普遍采用前分光，即在光源灯和样品杯之间先要用滤光片、棱镜或 光栅分光，通过可调的狭缝，取得与样品“互补”的单色光之后，照射到样品杯，再用光电 池或光电管作为检测器，测定样品对单色光的吸收量( 吸光度) 。 丽现代大多生化分析仪采用后分光测量技术。后分光测定：将一束自光( 混合光 先 照到样品杯，然后再用光栅分光，同时用一列发光二极管排在光栅后面作为检测器。后分 光的优点是不需移动仪器比色系统中的任何部件，可同时选用双波长进行测定，这样可降 低比色的噪声，提高分析的精确度和减少故障率。 生化仪的单色器及分光装置，有干涉滤光片和光栅分光两类。干涉滤光片由插入式和 可旋转的圆盘式两种。插入式就是将需用的滤光片插入滤光槽中，圆盘式是将仪器配备的 滤光片都安排在圆盘中，使用时旋转之所需滤光片处即可。干涉滤光片价格便宜，但易变 潮霉变，从而影响检测结果的准确性，全自动生化分析仪多采用此种滤光片。 1 0 2 全自动生化分析仪贝克曼c x 5 c e 的应用 2 3 7 程序控制系统 计算机是自动生化分析仪的大脑，标本的注加和识别，条马的识别，恒温控制，冲洗 控制，结果打印，质控的监控，仪器各种故障的报警都是由计算机控制来完成。一起一代 胜过一代，自动化程度越来越高，有的仪器甚至可以完成部分日常保养程序。自动化分析 仪数据处理功能日趋完善，如：反应过程中吸光度，各种测定方法，各种校准方法室内指 控结果的统计等，生化仪都可进行处理。计算机还可以调看病人的数据、仪器的性能指标、 仪器的运行状态等。自动生化仪中的质控和病人结果还可通过仪器计算机与实验室信息系 统( l i s ) 的对接进行网络管理。 程序控制器是系统的硬件部分。它主要包括： 1 微处理器和主机电脑。用于仪器各个单元和总体控制，应具有程控操作、故障诊断、 多种数据处理和储存等强大功能。一般根据仪器功能的需要和电脑硬件的市场的主流产品 来配置。 2 显示器( c r t m o n i t o r u n i t ) 。通常用键盘、鼠标、触摸屏等方式进行操作。 3 系统及配套软件。多采用w i n d o w s n t 或w i n d o w s 界面，具全图形化设计，多菜单 选择，信息引导，故障报警，帮助提示，人机“对话”，方便直观，不少仪器有即时反应曲 线显示。 4 通过r s 2 3 2 c 等数据接口与其它计算机、打印机等设备传输数据。具人工智能双向通 讯系统( h o s tq u e r y ) 时，仪器可直接自行向主电脑询问病人样品基本资料及检测项目。有 的具远程通讯及监控功能，可遥控远处测试及检查，实现网络工作。 自动生化分析仪均采用程序控制的自动分析。分析一经确定，工作时只要简单的输入 测定项目或编码，仪器即可按编制程序自动完成测定、计算和报告。具体的控制程序因仪 器而异，一般分为固定程序和自编程序两种。国定程序为仪器厂家预先设定，常与指定试 剂配套：有的不能更改，有的也可由用户修改。他与配套试剂一起使用时，