生化分析仪原理与结构

生化分析仪基本原理与结构

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。

近几十年来，随着科学技术特别是医学科学的发展，各种自动生化分析仪器和试剂均得到很大发展，生化分析由手工操作进入机械化、自动化阶段。自动生化分析仪器的特点是精度高，可达0002A；重复性好，功能齐全，可进行吸光度、浓度和酶活力的测定，能使用终点法、动力学法和初速度法进行分析，测试项目多。另外，自动生化分析仪还有快速、简便、微量等优点。因此，自动生化分析仪在实验室和临床检验中均得到了广泛的

应用。

生化分析仪的种类较多，可从不同的角度进行分类：

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。

2．按自动化程度可分为全自动、半自动和手工型3类。

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。

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。

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

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。

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。

一、连续流动式自动生化分析仪

图1-1单通道连续流动式生化分析仪的结构示意图

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。

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。

1．样品盘（加样器）

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。

2．比例泵（称量泵）

图1-2

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。

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。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。

3．混合管（反应器）

图1-3

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。

图1-4

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。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 。

二、离心式自动分析仪

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3～20μL，试剂量100～250μL；其缺点是同一时间只能完成一个项目的分析。

图1-6

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。

三、分立式自动生化分析仪

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。

图1-7