第七章 尿液分析仪器

第七章尿液分析仪器广州医学院化学教研室制作：张超副教授E-mail：[e-mail]尿液分析仪器是临床实验室最常用的分析仪器，包括：•尿液分析仪•尿沉渣分析仪第一节尿液分析仪一、尿液分析仪（UrineAnalyzer）的分类指用来测量尿液中酸度值，亚硝酸盐NIT、尿蛋白、Vc含量等参数的含量的一类临床检验常规仪器。1.按工作方式可分为湿式尿液分析仪干式尿液分析仪2.按测试项目可分为8项尿液分析仪9项尿液分析仪10项尿液分析仪11项尿液分析仪•8项尿液分析仪代表仪器：日本或国产的MA－4210型检测项目：尿蛋白、尿糖、PH、酮体、胆红素、尿胆原、尿隐血、尿亚硝酸盐。•9项尿液分析仪代表仪器：德国产的RL－9型检测项目：尿蛋白、尿糖、PH、酮体、胆红素、尿胆原、尿亚硝酸盐、尿隐血、尿白细胞。•10项尿液分析仪代表仪器：德国MIDITRON型、美国CLINITEK200型。检测项目：蛋白、糖、PH、酮体、胆红素、尿胆原、尿亚硝酸盐、尿红细胞、白细胞、尿比重。•11项尿液分析仪代表仪器：美国的CLINITEK500型检测项目：蛋白、糖、PH、酮体、尿胆红素、尿胆原、尿亚硝酸盐、尿隐血、白细胞、比密、维生素C。半自动尿液分析仪德国MIDITRON型、美国CLINITEK200型全自动尿液分析仪德国SUPERTRON型美国CLINTEKAT-LAS型3.按自动化程度可分为二、尿液分析仪测试原理尿液分析仪的测试原理主要有以下三个方面：尿液分析仪的试剂带原理尿液分析仪测量原理尿液分析仪计算原理•多联试剂带：是将多种项目的试剂块集成在一个试剂带，使用多联试剂带，浸入一次尿液可同时测定多个项目。图为德国宝灵曼公司的COMBURTEST试剂带。它采用了多层模结构。•尼龙膜：防止大分子物质对反应的污染。1.试剂带原理•绒制层：包括碘酸盐层和试剂层：•碘酸盐层：可以破坏维生素C等干扰物质；•试剂层：含有试剂成分，主要与尿液中测定物质发生化学反应，产生颜色变化；•吸水层：可使尿液均匀快速的浸入，并能抑制尿液流到相邻的反应区；•塑料底层：作支持体。多联试剂带结构图另外，试剂带中还有另一个垫－“补偿区”，作为尿液本底颜色，以对有色尿及仪器变化等产生的误差进行补偿。•试剂带按一定的顺序排列，各个厂家不一样，尿液中的各种成分被各测定块吸收，引起化学反应及酶反应，使试剂块颜色根据尿液中各成分的比例而变化。项目缩写符号反应原理胆红素BIL偶氮反应法尿胆原URO醛反应法，重氮反应法酮体KET硝基铁氢化钠法亚硝酸盐NIT亚硝酸盐还原法白细胞LEU脂酶法比密D(SG)多聚电解质离子解离法各项目测定原理表尿WBC干化学法是检查尿内WBC中粒细胞内含有的特异性脂酶。这种酶可作用于试纸膜块中的吲哚酚脂，并发生重氮盐反应形成紫色缩合物，其颜色深浅与细胞的多少呈正比例关系。对淋巴细胞、单核细胞不起反应。2.白细胞特异性脂酶测定原理3.隐血实验原理利用Hb中亚铁血红素有类似过氧化物酶的作用，在供氢体（如无色的邻联甲苯胺）的存在下，使过氧化物还原成为水，而无色的邻联甲苯胺被氧化成为有色的产物。AH2-H2O2A2-H2O2过氧化物酶（无色）（有色）–操作人员必须仔细阅读试带性能和仪器的操作方法；–操作中应充分混匀新鲜尿液标本；–将试带全部迅速浸入尿液标本；–试带从标本中取出时，除去多余的尿液；–可疑结果必须进行确诊实验；–干化学实验结果应与理学、显微镜结果相关联。4.干化学分析试带使用说明–试带贮存在干燥、不透明、有盖的容器中，不能取出容器中的干燥剂；–放置于阴凉干燥的地方，不要放冰箱；–不能暴露于挥发性的烟雾中；–不能使用过期的试带，通常打开后6个月内用完，不能使用已褪色的化学试带。•试带保存方法：•此类仪器一般用微电脑控制，将浸有尿液的试剂带放在仪器比色槽内，试带上已产生的化学反应的各种试剂垫被光源照射，其反射光被球面积分仪接收，球面积分仪的光电管被反射的双波长光（包括通过滤光片的测定光和一束参考光）照射。测定每种试剂带块反射光的光量值与空白块的反射光量值进行比较，通过计算机求出反射率，换算成浓度值，便可由分析仪打印出半定量的数值。5.测量原理•各波长的比例由检测项目决定在几十秒钟(根据不同分析仪自己的设定时间而定)的反应时间内，各个项目(空白块不参加反应，只作标准参考用）的试剂带块由于化学反应而呈现颜色变化，并吸收照射的单色光。•各波长的选择由检测项目决定，球面积分仪上有三个光电管和特定波长滤光片:参比光为深红色滤片（λ＝720nm）。•在测量光电管中:一个加有绿色滤光片（550nm）对亚硝酸盐、酮体、胆红素、尿胆原作测量。另一个红色滤光片（620nm），对葡萄糖、蛋白质、PH和隐血作测量。•仪器的检测过程为：光源灯发出的光通过积分球照射在试剂带的膜块上。试剂带膜块颜色的深浅对光的吸收和反射是不一样的，颜色越深，吸收的光量值越大，反射光量值越小，则反射率越小。仪器按下列公式自动计算出反射率，然后与标准曲线比较，自动打印出各成分的相应结果。•R(%):反射率•Tm:试剂垫对测定波长的反射强度•Ts:试剂垫对参考波长的反射强度•Cs:标准垫对参考波长的反射强度•Cm:标准垫对测定波长的反射强度%100(%)CmTsCsTmR6.计算原理三、尿液分析仪的结构尿液分析仪机械系统光学系统电路系统尿液分析仪主要由下面三个部分组成：主要功能是将待测的试剂带传送到位。（一）机械系统（二）光电系统结构图其作用是将光电检测器的信号进行放大和运算处理。（三）电路系统见下图•安装条件:远离电磁干扰源、电源、防止阳光照射、防潮、通风好、温度10-30℃，湿度80％；•调校:新仪器安装后，或每次大维修之后，必须对仪器技术性能进行测试，评价，这对保证检验质量起到重要的作用。四、干化学尿液分析技术的局限性干化学尿液分析技术操作简便，检测项目多，诊断过筛面大，仪器价廉等诸多优点，很快在临床推广应用，但这类仪器检测的结果受许多因素的影响，务必严格控制才能获得好的结果。五、影响干化学检测结果的因素影响检测结果的因素大致来自如下几方面：①试纸条因素②尿标本因素③操作因素：包括仪器的校验和维护，操作程序，环境因素等。第二节尿沉渣分析仪一、尿沉渣检验方法学进展（1）开展利用干化学法检测尿中WBC、RBC，进行显微镜检查的筛选。（2）利用图象摄影系统摄制尿沉渣成分的静止图象，对尿沉渣成分进行自动分类、计算及储存等，形成尿沉渣自动分析系统。（3）利用流式细胞术结合电阻抗原理检测尿中成分进行定量分析的全自动尿沉渣分析仪。（4）除利用普通显微镜外，还可采用干涉、相差、偏振光、扫描及透射电镜等观察。（5）现已采用尿沉渣活体染色及细胞化学等多染色法来识别各种细胞和管型。（6）近年来应用单克隆抗体技术识别各种细胞成分。二、尿沉渣分析仪分类影像式尿沉渣分析仪流式细胞术法尿沉渣分析仪尿沉渣分析工作站（一）流式细胞术法尿沉渣分析仪以UF-100仪器为例了解尿沉渣分析原理。1.稀释、染色的标本通过鞘液池2.氩激光照射3.测定荧光、散射光和电阻抗流式细胞术法尿沉渣分析仪结构1.稀释、染色的标本通过鞘液池当一个尿液标本被稀释液稀释和染液染色后，它靠液压作用通过鞘液流动池，当反应样品从喷嘴出口进入鞘液流动室时，它被一种无粒子颗粒的鞘液包围，使每个细胞以单个纵列的形式通过流动池的中心(竖直)轴线。UF-100分析原理UF-100分析原理在这里每个尿液细胞将被氩激光光束照射。每个细胞有不同程度的：–荧光强度(FL，fluorescentlight)是从染色尿液细胞发出的荧光强度，主要反映细胞的定量特性，如细胞膜、核膜、线粒体、核酸等。–散射光强度(这种仪器测定的是前向角散射光Fsc,forwardscatterelight,它成比例的反映细胞的大小）–电阻抗的大小（电阻抗电信号主要与细胞的体积成正比）。2.氩激光照射仪器正是将这种荧光、散射光和电阻抗的信号转变成电信号，分析这些电信号，才能使得每个尿液标本产生出直方图和散射图，然后分析这些图形，即可区别出每个细胞并得出每个细胞的形态。3.测定荧光、散射光和电阻抗UF-100分析原理（二）仪器结构流式细胞术尿沉渣分析仪包括：光学检测系统液压系统电阻抗检测系统电子系统光学系统由氩激光（波长488nm）、激光反射系统、流动池、前向光采集、前向光检测器组成。1.光学检测系统：激光作为光源用于流式细胞分析系统，它被双色反射镜反射，然后被聚光器收集形成射束点，而聚集于流动池的中央。样品流到流动池，每个细胞被激光光束照射，产生前向散射光和前向荧光的光信号。散射光信号被光电二极管转变为电信号，被输送到微处理器。•根据光散射定律，在分析尿标本时，由于细胞的种类不同和分布不均，光的反射和散射主要取决于细胞表面，因此散射光的强度主要取决于细胞的大小，所以仪器可以从散射光的强度得出测定细胞大小的资料。•荧光通过滤光片滤过一定波长的荧光后，输送到光电倍增管，将光信号放大再转变成电信号，然后输送到微处理器，得出细胞的定量特性。•UF-100尿沉渣分析仪使用两种荧光染料：一种为菲啶染料，主要染细胞的核酸成分（DNA），在480nm光波激发时，产生610nm的橙黄色光波，用于区别有核的细胞和无核的细胞（如RBC与WBC，病理管型和透明管型）；另一种为羧花氰染料，它穿透能力强，与细胞质膜（细胞膜、核膜和线粒体）的脂层成分发生反应结合，在460nm的光波激发时产生505nm的绿色光波，主要用于区别细胞的大小（如上皮细胞和白细胞的区别）。•这两种染料具有下列特性：–反应快速：–背景荧光低：–从细胞发生的荧光与染料和细胞的结合程度成比例。反应池染色标本随着真空作用吸入到鞘液流动池。为了使尿液细胞进入流动池不凝固成团。而使单细胞流通过加压的鞘液输送到流动池，使染色的样品通过流动池的中央，鞘液形成一股液涡流，使尿液细胞排成单个纵队通过鞘液中心。2.液压（鞘液流动）系统电阻抗测定系统包括测定细胞体积的电阻抗系统和测定尿液导电率的传导系统。电阻抗测定的方法：与血细胞分析义的电阻抗原理相同。部分标本含有某些结晶，影响电阻抗测定的敏感性，为了保证尿液标本传导性稳定，可以在稀释液中使用含EDTA盐化合物或加热使结晶溶解。3.电阻抗检测系统从样品细胞中得到的前向散射光很强，不需要极敏感光检测器，光电二极管能够将光信号转变成电信号。但从样品细胞中得到的前向荧光很弱，因此需要使用极敏感的光电倍增管。这种光电倍增管能够吸收在光电表面光子的能量，并使用金属光电效应发出光电子。4.电子系统•发出的光电子能够被外加电压促进，导致许多继发电子放大。这种放大的前向荧光转变成电信号。从样品中得到的电阻抗信号和传导性信号被感受器接受后直接放大输送给微处理器。光学分析系统分析原理流程图UF－100细胞分析过程尿液有形份的脉冲图形尿液有形份的脉冲图形（三）尿沉渣细胞资料的综合分析•仪器通过对前向散射光的波形（强度和散射光的脉冲宽度）、前向荧光波形（荧光强度和荧光脉冲宽度）和电阻抗值的大小综合分析，得出细胞的形态、细胞横截面积、染色片段的长度、细胞容积等信息并绘出直方图和散射图。仪器通过分析每个细胞信号波形的特性来对其进行分类。•前向散射光信号主要反应细胞体积的大小–前向散射光强度FSC反应细胞的横截面积；–前向散射光脉冲宽度FSCW主要反应细胞的长度；–FSCW=CL+BW/V–CL——细胞长度–BW——激光束宽度–V——流动速度•前向荧光信号主要反应细胞染色质块的大小–荧光强度FL主要反应细胞染色质的强度；–前向荧光脉冲宽度FLW反映细胞染色质的长度。FLW可以用下列等式表示：–FLW＝NL+BW/V–NL——细胞核长度–BW——激光束宽度–V——流动速度（四）尿沉渣分析仪检测项目UF-100型全自动尿沉渣分析仪采集标本体积为9ml，自动进样模式所需标本体积不少于4ml，实际吸取标本体积为0.8ml，检测标本体积为9.0微升，每小时可检测100个尿标本，可报告以下参数：检测项目–红细胞–白细胞–上皮细胞(EC)–管型(CAST)–细菌(B