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临床检验分析仪器 临床化学分析仪电解质分析仪血气分析仪血液学测定装置 比色和分光光度仪 朗伯 比尔定律及其应用 单色光经过有色溶液时 透过溶液的光强度不仅与溶液的浓度有关 而且还与溶液的厚度及溶液本身对光的吸收性能有关 A KCbA为消光值 A lg I0 I K为溶液的消光 吸收 系数 C为溶液的浓度 b为光程 即溶液的厚度 有时也以L表示 摩尔消光系数 一种有色溶液对于一定波长 单色光 的入射光的K值具有一定数值 若溶液的浓度以mol l表示 溶液厚度以cm表示 则此时的K值称为摩尔消光系数 它是有色化合物的重要特征之一 光电比色计的基本原理 若先配制一已知浓度的标准溶液 根据朗伯 比尔定律 有 As Ks Cs bs 待测浓度的溶液 Ax Kx Cx bx 如使bx bs Kx Ks 即光程和溶液已知 则有As Ax Cs Cx或 Cx Ax As Cs 光电比色计结构 光源与聚光镜光源强度保持不变是获得准确测定结果的重要因素 稳压器 光电比色计通常用6 12V的钨丝灯泡作发光光源 320 1100nm 聚光镜使从光源射来的光成为平行光 滤光片滤光片的作用是只让一定波长范围的光透过 而将其余不需要的波长光滤去 常用的滤光片有吸收滤光片 截止滤光片 复合滤光片等 比色皿比色皿是用来盛装所分析的样品液的 在可见光范围内 常用无色光学玻璃或塑料制作 而在紫外区 需要用能透紫外线的材料 如石英玻璃来制作 由于经常用来盛装各种化学溶液 比色皿除了应具有良好的透光特性之外 还应有较强的耐腐蚀性 光电检测器在检验仪器中常使用的光电检测器有光电池 光电管 光电倍增管等 是利用光电效应把光能转化为电能的器件 它必须满足以下三个条件 光电转换必须满足恒定的函数关系 波长响应范围宽 灵敏度高 响应速度快 产生的电信号易于检测和放大 噪音低 分光光度法 利用单色分光器产生波长可连续变化的电磁波照射溶液 因溶液中的分子吸收能量而在宏观上表现为透射光强度变小 若将照射前后光强度的变化转变为电信号并记录下来 就可以得到一张光强度变化对波长关系曲线图 分子吸收光谱图 由于分子吸收光谱与物质本身的结构有关 吸光度的大小与物质的含量有关 利用吸收光谱的形状和吸收程度的大小即可对物质进行定性和定量的分析 这种方法就叫做分光光度法 分光光度计 紫外 可见光分光光度计光焰光度计原子吸收分光光度计荧光分光光度计等 分光光度计仪器结构 从光源发出的光 经单色器色散后 变为单色光 单色光经过比色皿中的被测溶液后照射到光电管上 光电管将这一随溶液浓度不同而变化的光信号转换成电信号 再经放大器 由微安表将透光度T或吸光度A显示出来 调节单色器可以使不同波长的单色光穿过比色皿 从而测量比色皿中的样品对不同波长的光的吸光度 单色器的主要部件是玻璃棱镜或衍射光栅 转动不同角度可获得不同波长的单色光 光源最常用的是钨灯 360 800nm 紫外线时要增加氢灯或氘灯来产生紫外光 分光光度计调零和调满刻度 在实际使用中 分光光度计需要进行调零 T 0 和调满刻度 T 100 调零时 关上光门使之没有光线射入探测器 调节电位器2 提供一个合适的电压以抵消光电管本身产生的暗电流或其它原因造成的零漂 使输出信号为零 T 0 调满刻度时 将参比溶液置于光路中 通过调节电位器1来调节光源灯两端的电压 改变光源灯的亮度使输出信号为满刻度 常用的分光光度计的光学系统有 单光束光学系统 双光束光学系统和双波长 双光束系统等 由于对不同波长都需要作调零 采用单光束光学系统需要把参比溶液皿和样品皿来回的换位 不利于光谱的扫描 使用双光束光学系统可以便于光谱的扫描 721分光光度计外形及内部结构 稳压电路板 火焰光度计 每一元素都有其特定发射光谱 其谱波长为特异性的 以火焰为激发源 对某些金属元素的发射光谱进行光度分析的方法称为火焰光度法 样品经喷口成雾状 与燃料混合进入火焰 待测碱金属原子离解生成基态原子 并被火焰激发 辐射出自身的特征谱线 用单色器或滤光片选择出所测元素的特征谱线 送入光电检测器 经放大并显示结果 雾化器与混合室 火焰共同组成火焰原子化器 是样品原子化的场所 原子吸收分光光度计 原子吸收光谱法 AtomicAbsorptionSpectrometry AAS 是以测量气态基态原子外层电子共振线的吸收作为基础的分析方法 可对60多种元素作微量 ng ml 定量测定 符合朗伯 比耳定律 原子从基态到激发态吸收特定波长的光使入射光变弱 变暗 通常为线状光谱 溶液是分子吸收光谱 荧光 物质经高能量射线 如紫外线 激发后 所发出的比原激发光波较长的可见光叫荧光 任何能发出荧光的分子都具有两种特征光谱 激发光谱和发射光谱 荧光分光光度计 激发单色器从光源中选择出合适波长的激发光 投射到样品上 样品杯里的荧光物质吸收了激发光后 被激发发出该物质的荧光光谱 荧光被发射单色器选出 由光电检测器将此正比于物质浓度的荧光强度转换成电信号 经放大后显示 激发光束和荧光光束相垂直 以防光源产生的激发光到达检测器 自动生化分析仪 生化分析仪是临床诊断常用的重要仪器之一 它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 钙等 自动生化分析仪就是把生化分析中的取样 加试剂 去干扰物 混合 保温反应 检测 结果计算和显示 以及清洗等步骤进行自动化的仪器 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 所以除微机外 在采样 进样 反应等过程使用了一些特殊的部件 生化分析仪分类 可从不同的角度进行分类 按反应装置的结构 连续流动式 分立式和离心式三类 按自动化程序 全自动 半自动和手工型三类 按同时可测定项目 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 按仪器的复杂程度及功能 小型 中型和大型三类 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 按规定程序可变与否 程序固定式和程序可变式分析仪两类 连续流动式自动生化分析仪 单通道连续流动式生化分析仪是在微机控制下 通过比例泵将标本和试剂吸到连续的管道系统中 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 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标本跟着一个标本在连续流动状态下进行的 故称之为连续流动式分析仪 样品和样品之间可用空气来隔离 叫空气分段式系统 也可用空白试剂或缓冲液来隔离 叫非分段式系统 分立式自动生化分析仪 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 放在传送带上的编码试管架 可使试管升降 当反应试管加好样品后 即向保温水浴移动 至一定部位 在匀速行进中 距离即等于反应时间 时 又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 反应完毕后 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 离心式自动生化分析仪 全部检验过程在一个类似离心机转头样的圆盘上进行 将样品和试剂放在特制的圆盘上 作为转头 当离心机开动后 圆盘内的样品和试剂受离心作用而相互混合 并进行反应 最后流入圆盘外圈的比色槽中 通过比色计进行检测 在整个分析过程中 各样品和试剂的混合 反应和检测的每一步骤 几乎都是同时完成的 特点是微量 样品1 50mL 试剂120 300mL 快速 每小时大于600个样品 血气和血气分析仪 测量血气的意义 呼吸是新陈代谢的重要部分 也是机体对O2的摄吸与消耗 获得能量 及CO2的产生与排出的过程 呼吸分内呼吸和外呼吸两个环节 内呼吸为组织中毛细血管与组织间的气体交换以及细胞氧化 外呼吸为肺泡通气和肺泡壁的气体交换 血液是运送从大气吸入的O2到组织 同时又运送组织排放的CO2到肺部以排出体外的运输工具 血液中O2和CO2是反映人体代谢状态的重要指标 血液中的氧 氧在血液中的两种存在形式 物理溶解 4 与血红蛋 Hb 结合成HbO2 96 血氧饱和度 HbO2 HbO2 Hb 或 O2含量 物理溶解的O2量 O2含量 正常人 动脉0 93 0 98 静脉0 6 0 7 血气分析中测量的氧分压 是指血浆中物理溶解O2的张力 其参考范围在10 66 13 33kPa 80 100mmHg 血液中的二氧化碳 CO2在血液中的存在形式有三种 物理溶解 7 3 与血红蛋白 Hb 结合成氨基甲酸血红蛋白 HbNH2 CO2 HbNHCOOH 占24 4 与水结合形成HCO3 68 3 血气分析中测量的二氧化碳分压也是物理溶解于血浆中的CO2张力 其参考范围在4 65 5 98kPa 35 45mmHg 血液酸碱度 人体血液酸碱度来源于食物 饮料和药物中的酸碱物质及体内代谢后产生的酸碱物质 维持酸碱平衡的因素有 缓冲系统 肺调节 离子交换 肾调节 并按上述顺序分四级调节 在正常生理状态下 pH应稳定在7 35 7 45之间 血液气体的生理变化过程 血液中H 浓度增高 pH变低 或CO2分压增高时 Hb与氧亲合力降低H 浓度降低 pH变高 或CO2分压降低时 Hb与氧亲合力增高 当血液流经组织时 因组织细胞的pH比血液低 而CO2分压较血液高 有利于HbO2释放O2 同时又促进了Hb和H CO2的结合 当血流经肺时 肺泡的O2分压高 HbO2的生成促使Hb释放H 和CO2 同时CO2的呼出也有利于HbO2的形成 血气分析仪 血气分析仪是对人体血液及呼出气的酸碱度 pH 二氧化碳分压 PCO2 氧分压 PO2 进行定量测定的仪器 可用来分析和评价人体血液酸碱平衡 紊乱 状态和输氧状态 它还可以用于人体其它体液 腔液 胃液 脑脊液 尿液 的pH PCO2 PO2的分析测量 由于该仪器分析快速 准确 可靠 因此可以为分析病因和制定治疗方案提供可靠的依据 在临床中常用于昏迷 休克 严重外伤等危急病人的抢救 外科大手术的监视 治疗效果的观察和研究 是肺心病 肺气肿 气管炎 糖尿病 呕吐 腹泻 中毒等病症诊断和治疗中所必备的仪器 血气分析仪的工作原理 被测样品在管路系统的抽吸下 被抽进样品室内的测量管 测量管的管壁上开有四个孔 孔里面插有pH PCO2和PO2三只测量电极和一只参比电极 待测液进入测量管后 同时被四个电极所检测 转换成pH PCO2和PO2三项参数所对应的电信号 血气分析仪的结构可分为 电极管路电路 血气分析仪的管路系统 恒温测量室装有四只测量电极 是整个管路系统的中心 为保证仪器的准确性 测量室严格恒温 保证电极 管道及所有进入的液体 气体均恒温在37土0 1 其内部设有温度传感器 加热器 过温开关和液位检测器 作用 系统通过管路进行定标 气 液 通过管路对电极 通道做清洗 测量样品的通路 电解质分析仪 钾钠分析仪 钾钠分析仪是采用离子选择性电极测量血清 血浆 尿 脑脊髓或其它品液中钾钠离子浓度的分析仪器 有些仪器除了钠钾离子外 还有能测量其它多种离子的电极 因而也常称为电解质分析仪 钾钠分析仪的组成 钾钠分析仪一般由钾电极 钠电极 参比电极 分析箱 测量电路 控制电路 驱动电机及显示器等组成 血细胞计数器 血细胞计数 血细胞计数主要是指计数单位容积中红细胞 白细胞和血小板的个数 传统的血细胞计数是将血液稀释后 滴在有分划的玻璃片上 在显微镜下用人工计数 最基本的血细胞计数器只能用来计数红细胞 RBC 和白细胞 WBC 较复杂的仪器还可以用来计数血小板 PLT 测量血红蛋白 HGB 并根据以上四个参数 自动计算出红细胞比容 HCT 平均红细胞容量 MCV 平均血红蛋白量 MCH 平均血红蛋白浓度 MCHC 等项参数 血细胞计数器 根据对白细胞分类的能力 血细胞计数器可分为三分类和五分类两种 血细胞计数方法有 变阻脉冲法 简称变阻法 光电计数法和激光计数法等 变阻脉冲法血细胞计数原理 血细胞是电的不良导体 如果构成电路的某一小段电解液截面很小 其尺度可与细胞直径相比拟 那么当有细胞浮游到此时 将明显增大整段电解液的等效电阻 如果该电解液外接恒流源 则可得到一连串脉冲 对这些脉冲计数 就可求得血细胞数量 由于各种血细胞直径不同 所以其电阻率也不同 所测得的脉冲幅度也不同 根据这一特点就可以对各种血细胞进行分类计数 这就是变阻脉冲法原理 变阻法计数在大多数细胞计数器中是利用小孔管换能器装置实现的 红细胞 白细胞 血小板直径不同 产生的脉冲幅度也不同 以白细胞最大 红细胞次之 血小板最小 先利用脉冲幅度甄别器将幅度较小的血小板脉冲去掉 保留红细胞和白细胞脉冲 因为白细胞数量小于红细胞数量的1 5 故其总数即可代表红细胞数量 在计数白细胞时 先利用溶血剂将红细胞破碎 然后再对剩下的白细胞进行计数 在计数血小板时 将脉冲幅度甄别器的域值调低 计出红细胞 白细胞和血小板的总数 再减去先前测出的红细胞数 便得出血小板数 重合损失补偿 因为红 白细胞的直径一般是7 10 m 大者也只有20 m左右 而宝石微孔的孔径却为100 m 会存在两个 三个甚至更多细胞 一同或前后尾随进入小孔 敏感区 的可能性 虽然这种情况产生的脉冲幅度比单个细胞要高 但它只能产生一个信号脉冲 使计数有所丢失 这种现象称为重合损失 为了弥补这种损失 通常设有重合校正电路或用软件校正 重合损失是按泊桑 Poisson 分布规律加以校正的 计数值在8000以下时不校正 计数值在8000 38000时 每计数1000个含补充的100个数 即每计900个便向千位进1 在38000以上时 每计数1000含补充的200个 即每计数800个向千位进l 血红蛋白测量 血红蛋白的单位是g 100m1 新制是g L 采用相对比色法进行间接测量 用溶血剂将经过稀释的血液中的红细胞破坏 血红蛋白便溶解出来 再加入氰化钾试剂进而转化为颜色稳定的氰化血红蛋白 血红蛋白含量越高 它的颜色就越深 透光性就越差 或吸光性越强 用光电器件检测透射光强度 并与已定标的血红蛋白值相比较 即可得出血红蛋白含量 常用的光路系统为了防止光散射和外来光干扰 均采用双波长法测量 双波长测量法 氰化血红蛋白的光密度曲线在540nm处有一个吸收峰 光源灯发出的光 经过透镜和狭缝 再透过流动比色皿到达一个半透半反镜上分成两束光 一束透射光和一束反射光 透射光经过690nm滤光片到达一光电池 被光电池转换为参考信号B 另一束反射光经过540nm的滤光片 到达另一光电池 被光电池转换为样品信号A 双波长测量吸光度计算 设在540nm处为 1 690nm处为 2 在 1时的吸光度为A 1 K 1CL AS1 同样 对于 2也有A 2 K 2CL AS2 式中 AS1和AS2分别为在波长 1和 2时的光散射和背景吸光度 因540nm和690nm相差不太远 可以把AS1和AS2视为相等 因此 透过比色皿的参考信号和样品信号的吸光度之差 A为 A K 2一K 1 CL根据以上原理 只要在电路中求出参考和样品两信号之差 便可以求得相应的血红蛋白浓度 并有效地抑制和减少了光散射 背景吸收以及混浊样品的影响 提高测量精度 复习题 朗伯 比尔定律成立的前提是什么 叙述朗伯 比尔定律 叙述光电比色计的