生化分析仪发展史和分析方法

自动生化分析仪发展历史及常用分析方法 前言自动生化分析仪以其高技术含量 高准确性 高精密度 高灵活性 高工作效率为特点 已成为现代临床检验科必不可少的设备之一 担负着越来越繁重的常规检验工作 临床检验经历手工操作 半自动分析和全自动分析过程 科学技术的飞速发展 使得自动化分析类型不断更新 功能不断完善 检测速度不断提高 实验室的工作正以自动化 标准化 系统化 一体化和网络化为特点加速全实验室自动化 TotalLaboratoryAutomation TLA 的进程 自动生化分析仪发展历史 一 自动生化分析仪定义 由机械化的仪器设备取代人的手工操作 这种仪器设备具有信息反馈 自我控制 自我调节功能 二 自动生化分析仪发展历史 20世纪50年代经Skeggs提出设计方案而产生 当时仪器命名为自动分析仪 autoanalyzer 是一台单通道 连续流动式分析仪 只能以光密度值形式报告结果 1964年 skeggs又报道了能同时测定多个项目的自动化分析仪 70年代中期随着计算机技术的迅猛发展 大大加快了自动生化分析仪的进程 由电子计算机控制 分析速度每小时可达一百多项 Tests 同时检测多个项目的多通道连续流动式以及离心式自动化分析仪在不断问世 到80年代末开放的 分立式为主的自动生化分析仪遍及全球 它以其结构简化 操作方便 准确度高 精密度高 检测速度快等优点赢得广大用户的信赖 近年来 临床实验室在自动生化分析仪上发生了新的变化 模块组合式自动生化分析仪将成为实验室主流 干化学技术 蛋白芯片和生物芯片技术也以逐步被应用到临床检验中来 三 自动生化分析仪发展的几个阶段 1 连续流动式自动化分析仪 第一台连续流动式自动化分析仪是通过气泡隔离连续分析的原理 将相同测定项目的样本与试剂混合后在同一管道中完成化学反应的测定过程 因这种分析过程是一个跟着一个标本在连续流动式的管道中完成测定的 故称之为连续流动式生化分析仪 70年代中期由电子计算机控制 多通道连续流动式自动化分析仪是通过连续流动链上单个反应杯的分析原理 将相同测定项目的样本与试剂加在同一管道上不同的反应杯内完成混合 温育反应 显色 然后将反应液吸到流动比色池进行比色测定 2 离心式自动化分析仪 于1969年问世 它的特点是将样本和试剂放在特制的圆盘内 圆盘放在离心机上作为转头 通过离心完成混合 反应和测定 圆盘上有呈现放射状的三个一组的小孔 可多达30组 其中里边一个孔加入试剂 中间孔为加样孔 最外边孔为比色孔 比色孔上下表面用透明塑料制成 当加入标本和试剂后 圆盘转动 此时内孔中的试剂和中间孔的标本在离心力的作用下进行混合 然后进入到外孔 比色孔 一束单色光垂直方向通过比色孔进行比色测定 3 分立式自动化分析仪 分立式自动化分析仪是目前应用最多 最广泛的一类生化分析仪 它以其操作简便 准确度高 精密度高 检测速度快等优点赢得广大用户的信赖 它主要包括 1 控制系统 计算机中心处理器 显示屏 键盘 2 分析系统 采样系统 试剂分配系统 比色系统 清洗机构等 这种分析仪的操作更加人性化 测定项目可根据病人的不同要求随意选择 样品针根据不同的检测项目定量将样品加入到各自的反应杯内 试剂针按要求定量向反应杯内加入不同试剂 经搅拌器混匀在一定的条件下反应一段时间后 反应杯经过光路直接进行比色测定 日立7150自动生化分析仪 日立747自动生化分析仪 日立7170自动生化分析仪 4 模块组合式自动生化分析仪 随着社会的高速发展和人类的不断进步 进入二十一世纪的人们对健康的关注和投资 对医疗保健的需求将日益增加 人们到医院不光是为了看病 越来越多的健康查体者将成为医院的一部分 临床生化检查工作量将日益增加 为了满足临床实验室标本测定速度的需求 自动生化分析仪单机越做越大 检测速度不断提高 但仍难以满足临床实验室众多测定项目的要求 因此诸多实验室采用多台单机分别检测不同的测定项目 虽可以缓解实验室工作压力 但不可避免的会造成人力 物力和财力的浪费 同时给用户在维护保养和维修方面带来诸多负担 因此为了满足临床实验室标本测定速度的需求 各生产厂家推出了模块组合式全自动生化分析仪 模块组合式全自动生化分析仪是在单机自动化分析仪的基础上发展起来的 一般是由一台或一台以上具有相同分析原理的模块式自动化分析仪所组成 并由一台中心处理器控制 每一模块既是系统的一部分 又是独立的单元 每一模块即可选择相同的检测项目也可选择不同的检测项目 可根据不同需要选择使用 多模块可以按要求全部投入运行也可选择单模块运行 既可以使设备高效低耗运行 又可以平衡各模块间的负荷 延长寿命具有高度的灵活性 用户可根据检测标本量的增加 随时添加需要的模块 将其插入连接扩大处理能力 因此具有极大的扩展性 例如 日立7600全自动生化分析仪是一组非常典型的模块组合式自动生化分析仪 它由样品供应模块 ISE 电解质分析模块 生化分析模块 样品暂存模块和样品收纳模块组成 ISE处理能力 900测试 小时 生化分析处理能力 P模块800测试 小时 D模块2400测试 小时 用户可根据需要选择不同的模块和模块数量来满足测试速度从800测试 小时到9600测试 小时的要求 日立7600自动生化分析仪 实验室全自动一体化概念 日立7600自动生化分析仪 D D P ISE模块 日立7600自动生化分析仪 D P E ISE模块 前处理模块 5 全实验室自动化 TLA 全实验室自动化 TLA 20世纪80年代初发源于日本 1996年IFCC大会提出了全实验室自动化 TLA 的概念 20世纪90年代TLA进入美国和欧洲 随着时代的发展 随着检验领域检测项目的逐渐丰富 TLA在临床诊断及治疗监测方面发挥越来越重要的作用 正是这中发展的需求使实验室面临着一个前所未有的挑战 既要最大限度的提高工作效率 又要提高检测质量以满足实验室与国际标准化实验室接轨的需要 近年来 标本自动处理系统 模块组合自动分析系统和样本数据处理系统不断问世 从而加速实现对标本接收 离心 标本分选 数据处理和自动分析过程的全自动化 全实验室自动化 TLA 就是将 标本处理系统 标本分析系统 数据处理系统 样本保存系统和中央控制系统有机的连接起来 构成流水线作业的组合 形成大规模的全检测过程的自动化 根据不同需要对标本可同时进行临床化学 血液学 免疫学 血清学等任一项目的检测 真正实现 1 标本处理包括标本识别 离心 编号 分选及实验项目设置的自动化 2 标本传送和分选至相应的分析仪的自动化 3 系统软件对分析结果进行审核的自动化 4 储存已分析的标本并能随时对储存标本重新测定的自动化 现代的TLA将带给用户的是在原有的高效 快速 全系统自动化的基础上更加贴近临床 它对临床检验 临床医疗和医院管理等方面都将产生巨大的影响 实验室的管理将打破分科的界限 检验科逐步实现各部门一体化 工作人员技术多面化 要求他们不仅掌握自己的学科 也应熟悉检验专业的其他学科并能掌握计算机技术 同时TLA也将提高回报结果的速度 降低由于人为处理标本和标本质量所造成的结果误差 并能全面提高检验结果的质量和科室管理 全自动一体化实验室 二 常用的分析方法和校准方法 近年来 随着自动生化分析仪的迅猛发展和电子计算机智能化的广泛应用 在分析实验中每个实验项目可根据不同的测定原理来选择适合自己的分析方法 并可按规定的时间读取吸光度 一般自动化分析仪都设有终点法和速率法两种分析方法 终点法是指标本中被测物质和试剂中某种物质发生化学反应 反应一段时间后吸光度值不在增加的这种反应称为终点法 速率法是指标本中被测物和试剂中某种物质发生反应后随着时间的变化吸光度值在不停的变化 根据反应中单位时间内吸光度值的变化来计算待测物浓度或单位的方法称为速率法 例如 日立自动生化分析仪终点法包括一点法 两点法和三点法 速率法包括速率A法 速率B法和两点速率法 校准方法包括线性校正法 K因素校正法和非线性校正法 就以上几种常用方法做简单介绍 一 常用分析方法 1 一点法一般只有一个试剂 不做样品空白 当血清中加入试剂后 在测定时间内选择反应到达终点以后的任何一点做为测定点读取吸光度值求得待测物浓度的方法 此方法适用于总蛋白 白蛋白 血糖 总胆固醇和甘油三脂等项目 吸光度计算 标本吸光度Ax A1 A1 1 2 2 两点法一般为双试剂 进行样本空白补偿测定 当血清内加入第一试剂后 在第二试剂加入前任选一点做为样本空白测定点 第二试剂加入后选择反应的最后一点作为待测物的测定点 利用二者的差值来扣除样本空白求得待测物浓度的方法 此方法适用于总胆红素 直接胆红素 钙 无机磷等项目 如图 吸光度计算 标本吸光度Ax Am Am 1 2 k A1 A1 1 2 其中k为体积补偿系数 k S VA1 S VAm 3 两点速率一般为双试剂 测定反应发生在加入第二试剂以后 通过观察两点间吸光度的变化求出待测物质的含量 此方法适用于酶法 二氧化碳和肌酐 Jaffe 如图 吸光度计算 标本吸光度 Am Am 1 2 A1 A1 1 2 tm t1 ABS T 4 速率A法适合单一或双试剂 通过单位时间内吸光度变化 用最小平方二乘法计算每分钟吸光度的变化求出待测物的浓度或活性单位 此方法适用于所有酶类测定 尿素和肌酐测定 如图 吸光度计算 标本吸光度为 ABS MIN 用最小平方二乘法使之直线化 二 常用的校正方法 1 线性校正法 又称两点直线校正 由空白液和标准液两点测定吸光度绘制的曲线 因此 此法适用于所有带标准的终点法和速率法 K因数计算方法 K C2 C1 A2 B 浓度计算 Cx K Ax B C1 IF 图1为线性校正曲线图 2 k因素校正法 又称一点直线 校正时只需做空白测定 因此 曲线图是根据空白和事先计算得来的K因素值制成的 此法适用于各种酶类活性测定 K因数计算方法 K 总反应体积x1000 摩尔消光系数x光径x标本体积Cx K Ax B C1 IF 图2为K因素校正曲线 3 非线性