自动生化分析仪的结构与工作原理

自动生化分析仪的结构与工作原理一、自动生化分析仪的功能及特点自动生化分析仪是将生化分析中的取样、加试剂、混合、保温、比色、结果计算、书写报告等步骤的部分或全部由模仿手工操作的仪器来完成。

它可进行定时法、连续监测法等各种反应类型的分析测定。

除了一般的生化项目测定外，有的还可进行激素、免疫球蛋白、血药浓度等特殊化合物的测定以及酶免疫、荧光免疫等分析方法的应用。

它具有快速、简便、灵敏、准确、标准化、微量等特点。

二、自动生化分析仪的分类自动生化分析仪有多种分类方法，最常用的是按其反应装置的结构进行分类。

按此法可将自动生化分析仪分为流动式和分立式两大类。

所谓流动式自动生化分析仪是指测定项目相同的各待测样品与试剂混合后的化学反应在同一管道流动的过程中完成。

这是第一代自动生化分析仪。

过去说得多少通道的生化分析仪指的就是这一类。

存在较严重的交叉污染，结果不太准确，现已淘汰。

分立式自动生化分析仪与流动式的主要差别是每个待测样品与试剂混合间的化学反应都是分别在各自的反应皿中完成的，不易出现较差污染，结果可靠。

三、自动生化分析仪的构成因为自动生化分析仪是模仿手工操作的过程，所以无论哪一类的自动生化分析仪，其结构组成均与手工操作的一些器械设备相似，一般可有以下几个部分组成：1、样品器：放置待测样本、标准品、质控液、空白液和对照液等。

2、取样装置：包括稀释器、取样探针和输送样品和试剂的管道等。

3、反应池或反应管道：一般起比色皿（管）的作用。

4、保温器：为化学反应提供恒定的温度。

5、检测器：如比色计、分光光度计、荧光分光光度计、火焰光度计、电化学测定仪等。

不同仪器配置不同。

6、微处理器：是分析仪的电脑部分，又叫程序控制器。

控制仪器所有的动作和功能，使用者可通过键盘与仪器“对话”，同时电脑还能接受从各部件反馈来的信号，并作出相应的反应，对异常情况发出一定的指示信号。

分析软件和分析结果一般贮存在磁盘中，可共查询。

7、打印机：可绘制反应动态曲线和打印检验报告单等。

8、功能监测器：显示屏就是其中一部分，可查看反应状态、人机“对话”的情况、当前仪器工作状态、分析结果等。

四、流动式自动生化分析仪流动式自动生化分析仪又可分为空气分段系统和非分段系统。

前者是流动式分析仪中最典型的一种。

（一）空气分段系统这种分析仪的特点是通过比例定量泵挤压弹性样品管、空气管和试剂管（通称“泵管”），将样品依次连续地吸入并沿样品管输送，另一方面由空气管吸入的气泡将由同样原理吸入并在试剂管道中连续流动的试剂分成均匀的节段，样品流和试剂流在连续向前流动的过程中相遇、混合、透吸（必要时）、保温、反应及被测定。

整个分析过程是液流在管道中连续流动的过程中完成的。

（二）非分段系统非分段系统是靠试剂空白或缓冲液来间隔每个样品的反应液，这样，在管道中连续流动的液体不被分段。

非分段系统可再分为流动注入系统和间隙系统。

1、流动注入系统：该系统的组成与空气分段系统相似，但某些结构和工作原理有所不同，空气分段系统是利用气泡分段来防止管道中各反应液在流动过程中的交叉污染，而流动注入系统则是通过将样品依次注入连续流动的试剂流管道中来达到防止交叉污染的目的的。

2、间隙系统：该系统的结构、组成和工作原理与流动注入系统相似，但其特点是每一次进样都必须在前一样品的分析过程结束后（包括管道的清洗）才能开始，而不能连续地依次进样，每次进样间有一时间间隙，故有人称为不连续流动式分析仪。

五、分立式自动生化分析仪分立式为第二代自动生化分析仪，它与流动式的主要差别是每个待测样品与试剂混合间的化学反应都是分别在各自的反应皿中完成的。

称为第三代自动生化分析仪的离心式自动生化分析仪，也应属于分立式。

因为在离心式分析仪中，每个待测样品都是在离心力作用下，在各自的反应槽内与试剂混合，并完成化学反应，继而被测定的。

离心式分析仪属于“同步分析”，在离心力的作用下，各待测样品几乎同时与试剂混合、反应并被测定后打出报告；而其它分析仪是“顺序分析”，即各待测样品依次与试剂混合、反应先后被测定。

袋式自动生化分析仪也应属于分立式，它是用试剂袋代替反应管和比色皿，测定时每个待测样品在各自的试剂袋内进行反应并被检测。

还有一种称为“干式自动生化分析仪”也属于分立式。

它的主要特点是采用固相化学技术，即将试剂固相于胶片或滤纸小片等载体上。

测定时使一定量的待测样品分布于一张试纸片上，一定时间后用反射光度计测定。

分立式自动生化分析仪，是目前各实验室普遍使用的自动生化分析仪，一般都可以任意选择测定项目，故称为任选式自动生化分析仪。

下面将重点介绍任选式自动生化分析仪。

六、任选式自动生化分析仪的主要部件（一）加样系统1、样品转盘：可放置小型样品杯数十只。

有的分析仪可直接用盛样本的试管，有的还附有条形码阅读装置，能识别样本试管上的条形码信息，不需给样本编号，也不必输入病人资料即可打印出该病人的化验报告。

2、试剂室（仓）：不同的分析仪试剂室可容纳的试剂盒数量不同，一般可容纳20多种试剂。

有的试剂室带有冷藏装置，带有条形码识别装置的试剂室试剂可以任意放置试剂盒位置。

3、取样装置：有的分析仪取样本和取试剂公用同一采样针，由内部的分流阀控制取样本和取试剂；有的仪器有两套取样装置，分别取样本和取试剂。

采样针前端有液面传感器防止空吸或采样针外壁液体挂淋，采样臂中有预温装置。

如果采用多试剂分析方法，将占用试剂室中试剂盒位置，会减少测定项目。

（二）比色系统1、光源：大多数分析仪使用卤素钨丝灯，工作波长325～800nm。

有的分析仪使用氙灯，工作波长285～750nm。

2、比色杯：有分立式比色杯、分立式转盘式比色杯、离心式比色盘、流动池。

干式生化仪不需要比色杯，袋式生化仪由试剂袋经挤压自动形成比色杯。

比色杯光径6-7mm，少数为10mm。

比色杯中的反应液需要恒温，有37℃、30℃、25℃三档可选择，有的固定为37℃。

多数用吹入恒温空气的方式，也有用恒温水浴或半导体温控装置的。

为了保证比色杯中反应液有±0.1℃的精确度，分析仪的环境温度必需保持18～30℃，室温波动不宜超过2℃。

3、单色器：（1）干涉滤光片（2）光栅4、检测器：（1）光电倍增管，已很少用。

（2）列阵固态光敏二极管。

（三）供排水系统自动生化分析仪中有很多供水管道与电磁阀。

只读存储器中软件参数控制电磁阀与输液泵供给各个部件的冲洗与吸液，最后排出机外。

随机存储器内的分析参数控制电磁阀与注射器的步进电机，供应样本、试剂和稀释用水。

有的生化仪还能自动冲洗比色杯供反复使用。

（四）数据处理系统每个项目的检测结果暂时储存在随机存储器中，待某个样本所需的项目全部检测完毕，由微机汇总打印出综合报告单。

微机的存储器中可以存储相当数量的病人数据与逐日的室内质控数据，随时可以按指令调出，在荧光屏上显示或打印，也可存储在软盘中长期保存，随时调阅。

七、任选式自动生化分析仪的分析顺序每份样品可以任选试剂室内预置试剂盒的一项或全部项目的检测。

微机按输入的指令，安排项目检测次序，一般先做孵育时间长的终点法，后做监测时间短的速率法，以便恒速打印综合报告单。

当指定样本进入待测位置时，微机指令试剂盒进入试剂取样位置，按所测项目的参数由加样系统定量取样，同时比色杯按微机的指令到达指定位置加样。

生化仪的分析速度与仪器加样周期的时间有关。

加样周期的时间越短分析仪的速度越快。

双试剂法占用两个加样周期，分析速度减半。

八、任选式自动生化分析仪的主要分析参数1、试验代号 14、连续监测时间2、试验名称 15、标准液数量3、试验方法 16、标准液浓度4、试验类型 17、重复校标次数5、温度 18、计算因子（F值）6、波长：可选择主波长和次波长。

19、计量单位7、反应类型 20、小数点位数8、终点法零点读数 21、底物耗尽9、样本量与稀释水量 22、线性度10、试剂量与稀释水量 23、试剂吸光度上限与下限11、样本空白 24、线性范围12、孵育时间 25、参考范围13、延迟时间 26、等等等等九、任选式自动生化分析仪分析参数的使用（一）仪器厂家提供的测定项目1、著名仪器公司自己生产常用项目试剂盒、定标液（定值血清型标准液）与定值质控血清，提供30种左右常用项目的分析参数，供用户直接使用。

另外还有数十个空白项目参数表，由用户自己开发新项目。

2、有的著名仪器公司自己不提供试剂盒，但有合作的试剂公司，由合作试剂公司提供分析参数。

因此，在购买仪器时必须购买一定数量指定试剂公司的试剂盒（包括定标液与定值质控血清）。

3、小型仪器公司既不生产试剂盒，也没有合作试剂公司，分析参数表是空的，需要用户自己设计分析参数，因此难度很大。

不过国内代理商一般提供他们的设计参数，往往个别参数不恰当，用户自己应逐条核实。

（二）最好使用厂家的原装参数1、原装分析参数不应修改，仅计量单位要选用我国法定单位。

用原公司指定的试剂盒、定标液与定值质控血清作室内质量控制，除非分析仪没有调试好或有故障，一般能一次通过。

2、不同公司的定标液在定值时所用原始标准的来源不同，其定值可以稍有差异。

方法学相同的试剂盒配方也有差异，所以其它公司的定标液或用水剂标准液作仪器定标，使用非指定试剂盒作质控，测得的数值与质控血清的的预计值会有差异，这种情况不表示原装分析参数不合适。

3、国产试剂盒的产品质量已大有提高，可选择方法学相同的优质国产试剂盒与原公司指定试剂盒作并行检测，实验样品应包括低值和高值，结果作相关分析。

符合要求的可以使用。

少数项目的方法学没有符合要求的国产试剂盒，只有另行安排该项目的国产试剂分析参数。

但原参数要保留或备份，等待合格的国产试剂盒出现。

4、不论用原公司或国产试剂盒，原分析参数不应随意修改，尤其是主要参数；如血清试剂比(包括稀释水量）、孵育时间、延迟时间、检测时间，因为这些参数一旦改变，线性范围和各种限额参数都将发生改变，严重影响测定结果的准确性。

5、双试剂两步法的方法学有很多优点，如果分析仪为双试剂式，最好用双试剂两步法。

6、底物耗尽参数不能删去，否则高浓度结果出现低值；线性范围如果删去，高浓度结果也会偏低；试剂吸光度上下限如被删去，分析仪将接受变质试剂。

（三）自己设计分析参数的原则如果仪器公司不提供分析参数或测定项目的方法学不同，可以自己设置分析参数。

主要设计以下几个参数。

1、样本试剂比例。

6、计算因子。

2、孵育时间。

7、底物耗尽限额。

3、延迟时间。

8、线性度。

4、监测时间。

9、线性范围。

5、试剂吸光度上下限。

以上这些参数试剂盒说明书一般都会提供，可按此填入分析参数表，定标后即可进行日常工作，有些参数在以后的工作中逐步修正。