尿液分析仪

第五章尿液分析仪第一节尿液分析仪简介临床泌尿系统、肝脏以及糖尿病等多种疾病均可导致尿成分的改变。由于尿液标本容易采集，所以尿液检验已广泛应用于临床疾病的辅助诊断，疾病进展监测、治疗效果或并发症的监测，以及对无症状人群进行的先天性或遗传性疾病的筛查。尿液检验一般分为肉眼评价，理化检查及沉查检查。检测方法有定性、半定量、定量与形态学检查，检测成分涉及到常规化学、特殊化学、细胞形态学与病原微生物等。其中尿液干化学分析由于其操作方便、测定迅速、结果准确、可实现自动化，并且对大批量标本能进行过筛试验，因此目前广泛应用于临床。一、尿液干化学分析的发展自从1956年尔弗来德·弗瑞（Alfredfree）发明了cilinitix尿液分析仪历史上第一个试纸条测试方法以来，尿液的化学分析开始向干化学方法转变。当时有人采用单一干化学试带法测定尿中蛋白质和糖，利用肉眼观察试带中颜色的变化与标准板进行比较，得出相应的值。尿液干化学分析仪的出现给临床实验室尿液分析带来一个飞跃。到了80年代中期，由于计算机技术的迅速发展和广泛使用，尿液分析仪的自动化才得到迅猛发展，由半自动发展到全自动，测试项目由3项发展到11项。测定速度最高可达300到500个标本每小时，这使得常规检测更为普及，更加方便。二、尿液干化学分析仪的分类（1）尿液干化学分析仪按测试项目可分为：8项尿液分析仪：代表仪器有日本或国产的MA4210，测试项目包括尿蛋白、尿糖、尿pH、尿胆红素、尿胆素原、尿潜血酮体和尿亚硝酸盐。9项尿液分析仪：代表仪器有德国RL-9型，测试项目包括上述8项与尿白细胞。10项尿液分析仪：代表仪器有德国的Miditron型，美国的Cilinitex型或国产的FA-100等，测试项目为上述9比重。11液分析仪：代表仪器有韩国Vriscan300型，测试项目为上述10项与尿维生素C，由于增加了维生素C反应膜块，所以可及时发现因维生素C干扰所出现的葡萄糖、潜血、胆红质的结果偏差。（2）尿液干化学分析仪按自动化程度可分为：半自动尿液分析仪，这是近年来临床实验室普遍使用的尿液分析仪，代表仪器有德国的Surtrom、日本或国产的MA-4290、国产的FA-100等。检测项目主要包括尿8项、尿9项、尿10项、尿11项。全自动尿液分析仪，代表仪器有德国的Surtrom型、日本的-AX-4290型、美国的CilinitexATLAS，检测项目包括尿10项、尿11项或尿012项，部分还增加了可靠的浊度测定功能，对尿比重采用光析射率计算。全自动尿液分析仪由于从加样到最后的结果输出全部由仪器自动完成，并且实现了校对的标准化，实时质量控制以及随时插放急诊样品等功能，真正实现了尿液的自动化分析。三、尿液干化学分析的标准化与质量控制尿液干化学分析是由尿“浸渍条”进行的，不同厂商提供许多种类“浸渍条”供选择。这些“浸渍条”或试纸条为一个塑料条，上有一个或多个富含化学物质的反应块，尿与试剂块接触后产生显色反应。较常用的试纸条包括下列项目：pH、亚硝酸盐、比重、白蛋白、葡萄糖、白细胞酯酶、血=血红蛋白、胆红素、尿胆原。对试纸条的要求应与尿分析仪以及校准带（液）组成标准的检测系统，理应是配套的。因为各仪器组成的检测系统中方法不一定相同，试带量的标准也有不同。如要选用其他厂家生产的代用试带，应先了解其方法是否与仪器配套试带一致。同时要做对比试验，认为无显著差异才能选用。尿液化学分析推荐使用的尿标本为混合均匀的第一次晨尿（浓缩4小时）不离心，保存于15～25℃，应在采集后2小时内检测。如标本不能立即运送和检测。采集后应置冰箱（2～25℃），尿的组分如胆红素和尿胆原不稳定，细菌可消轻葡萄糖，如尿放置不用，其pH会改变。尿液化学分析一定要用质控液做质量控制，质控要有记录，单项可暂以上下相差一挡作为在控，相差一挡以上为失控。由于试带的专一性与传统手工检测有不同之处，最常见的有以下特点：蛋白质膜块只对白蛋白敏感，对球蛋白不敏感，对本蛋白不反应；葡萄糖膜块只对葡萄糖产生反应，对乳糖、半乳糖、果糖及蔗糖不反应。酮体膜块对乙酰乙酸最敏感，丙酮次之，对β-羟丁酸不反应。隐血膜块不但对完整和破损ABC均有反应，而且对游离Hb也反应。WBC膜块只对中性粒细胞有反应，而对淋巴细胞无反应。胆红素及尿胆原膜块灵敏度比手工法低得多（Hawison）。比重膜块只能反映尿中阳离子多少与比重计结果不一，对婴儿等低比密尿则不敏感。四、尿液分析仪的测试原理这里我们以URIFLET系列8A型试剂带为例说明尿液分析仪的工作原理。8A型试剂带是在一块长90mm、宽5mm,的透明塑料条上的一端，每隔2mm粘上一块5mm宽的四方块试纸块，共有九块，按尿胆素原、胆红素、酮体、潜血、蛋白质、葡萄糖、pH值、空白块、亚硝酸盐的顺序排列。URIFLET系列8A试剂带如图1所示。其中一块是不参加反应的空白试纸块，其余八块，每块对应一项所测量的指标。测试时，将试剂带浸没在尿液中。浸了尿液的试剂带，由于化学反应而发生颜色变化。试剂块的颜色深浅对光的吸收和反射程度不同，颜色越深，相应某种成分浓度越高，吸收光量值越大，反射光量值越小，反射率也越小；反之，反射率越大。也就是说：颜色的深浅与光的反射率成比例关系，而颜色的深浅又与尿液中的各种成分的浓度也成比例关系。所以只要测得光的反射率，即可以求得尿液中各种成分的浓度。另外，为了消除尿液本身的颜色及试剂块分布的状态不均等所产生的测试误差，在试剂带上还设置了空白块，以它作为参考块。图1URIFLET系列8A型试剂带尿液分析仪通常采用双波长光度计法测试试剂带上试剂块的颜色变化。所谓双波长法是指：一种波长的光为测定光，它是被测试剂块的敏感特征光；另一种光为参考光，是被测试剂块不敏感的光，用于消除背景光和其他杂散光的影响。测试计算方法如下：试纸块的反射率：R试纸：R试纸=Tm试纸块对测量波长的反射强度）/Ts（试纸块对参考波长的反射强度）空白块的反射率:R空白=Cm（试纸块对测量波长的反射强度）/Cs（试纸块对参考波长的反射强度）最后得到的反射率R试纸块的反射率与空白块的反射率之比R=R试纸/R空白=TmCs/TsCm×100%波长测定法，可以抵消尿液本身颜色引起的误差，从而提高了测量的精度。五、尿液分析仪的结构尿液分析仪由机械系统、光学系统、电路系统三部分组成。尿液分析仪的结构原理图如图2.所示。图2分析仪的结构原理图机械系统主要功能是将待检试纸条传送到位，将检测后的试纸条排人废物盒。光学系统通常包括光源、单色处理、光电转换三部分。不同厂家其尿液分析仪的光学系统不尽相同。如德国宝灵曼公司的Miitron采用了可发射特定波长的发光二极管（LED）作为光源，两个检测头上都有不同波长的LED，对应于试纸条上特定的检测项目分别为红、橙、绿（660nm，62nm,555nm），它们相对于检测面成60º射在反应区上。拜耳公司的Cilinitex以高亮度的卤钨灯为光源，经光导纤维传导到两个检测头，每个检测头有11测位置（包括一个空白补偿位置），入射光45º照射在反应区上，在反应区的正上方也固定有一组光纤，反射光被传导至滤光片轮分光（从510nmn至690nm为10个波长）。日本产的MA-4210尿液分析仪使光源灯发出的白光通过球面积分仪的通光筒，照射到试剂块上，试剂块把光反射到球面积分仪中，透过滤色片，得到特定波长的单色光，照射到光电二极管上，实现光电转换。电路系统的作用是，将转换后的电信号放大，经模/数转换后送CPU处理计算出最终检测结果，然后将结果输出到屏幕显示并送打印机打印。CPU不但负责检测数据的处理，而且控制了整个机械、光学系统的运作，并通过软件实现了多种功能。尿液分析仪的工作原理为：在微电脑的控制下，用双波长测定试剂带上的颜色变化。试剂带上有数个含有各种试剂的试剂垫，各自与尿中相应成分进行独立反应，显示不同颜色，颜色的深度与尿液中某种成分呈比例关系。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。将沾附有尿液的试剂带放在仪器比色槽内，试剂带上已产生化学反应的各种试剂垫被光源照射，其反射光被接收器接收，反射光的强度与各个项目的反应颜色成正比。不同强度的反射光再经光电转换器件转换为电信号送到电路系统进行处理。电路系统首先将该信号放大，经模A/D数转换后送中央微处理器。CPU算出被测的每块试剂块的反射率，并与事先存于CPU中的反射率及分析成分浓度关系的曲线相比较，最后将结果输出至屏幕显示，并送打印机打印。第二节MA-4210型尿液分析仪MA-4210型尿液分析仪是日本一家公司生产的产品，它是根据双波长光反射原理制成的，是集电子、光学、机械等新技术于一体的半自动分析仪。目前，这一机型在我国各级医院得到广泛使用。一、技术参数（1）测试项目：葡萄糖（GLU）、蛋白质（PRO）、胆红素（BIL）、尿胆素原（URO）、酮体（KET）、亚硝酸盐（NIT）、PH值（PH）、潜血（BLD）（2）测定波长：550nm、620nm、720nm（3）测定速度：120/h（4）功耗：约45W二、仪器面板结构和使用方法1.面板结构该机的外型结构和面板结构如图3所示。它的面板上只有三个按键，最左边是开始键（Start），每当第一次测量前都要按一次此键。在仪器停止后，如果又需要测量，需要再按一下此键。另外两个是“UP”和测“DOWN”（递增和递减）键，它们的作用是：每按一次，打印机打印的标本号递增或者递减一个数。面板上的显示器用来显示倒计时的时间和标本号。图3MA-4210型尿液分析仪的外形图该机设有热敏式打印机，可以随时打印出测试结果等信息。该机具有自检功能，能及时检测出仪器的非正常状态和故障类型。该机的真空泵利用负压将残留在试纸架上的尿液抽到废液瓶中。本仪器可使用URIFLET系列试剂带，如3A、4A、5A、7A、8A、等型号，其中，MA-4210型尿液分析仪的外形如图3所示。2.使用方法（1）连接好吸液泵的电源线和管路，并确认打印机上安装有打印纸。（2）开启电源，光源灯亮，显示器显示“88”，扫描机构作一次扫描后，停在初始位置（最后端），预热5分钟。（3）在测量之前，先用标准试纸对仪器进行校正。校正方法是：取出仪器试纸筒内的两条标准试纸条之一，按下Start键，待机器倒计时到28～20之间时，将标准试纸条放入试纸架，仪器自动进行扫描，并将最后的标准值打印出来。将打印的结果与试纸条盒上的标准值相比较，如果相符合，可进行正常检测，若不符，应找出原因后再进行测量。（4）校正以后，一般情况下，每次开机时，序号都是从“00”开始，不用输入标本号。只是在特殊需要时，才输入标本号。按UP和DOWN键，将其调整到所需要的序号即可，序号通过面板上的显示器显示的。（5）接下来进行测试。按下Start键，机内发出一声蜂鸣，显示器由00变成5，并递减计数。在计数到0时，发出二声蜂鸣，然后从29开始倒计时。注意，在仪器发出二声蜂鸣的时候，应立即将试纸条浸入待测尿液，等显示器显示28时，取出试纸条，在显示器计数到20之前，将试纸条放置在试纸架的凹槽里。（6）以后，扫描机构开始自动进行扫描测量，并自动将测量结果打印出来。如果需要再次测量，重复以上过程即可。（7）本仪器还有连续测量功能。其测定过程与上面叙述的步骤大体相同。只是在完成上次测量后，仪器显示器显示0，并发出一声蜂鸣时，立即取下测试过的试纸条，将新的试纸条浸入下一份尿液中，在计数到28时取出，并在计数到20之前放在试纸架上，仪器便会自动进行连续测试。三、仪器内部结构MA-4210型尿液分析仪由光学系统、扫描机构、控制机构、I/V转换器、CPU板、残尿吸取机构、试剂带位置检测及打印机、显示器、功能键等部分组成。MA-4210型尿液分析仪的结构及原理图如图4所示。仪器系统由CPU控制，当试剂带放到试剂带架上后，CPU根据试剂带位置检测信号和控制键的信号指挥控制机构和扫描机构，驱动光学系统对试剂带进行扫描。光电系统上的光电转换元件将各试剂块的反射光信号（测定光和参考光）变成电信号（电流信号