生化分析仪的基本原理与结构

生化分析仪的基本原理与结构生化分析目前已广泛应用于药物研究，水质分析，食品加工和临床医学等诸多领域所谓自动生化分析仪就是将过去手工操作的生化分析中的的取样，添加试剂，去除干扰物，混合，恒温反应，检测，结果计算，记录以及清晰等步骤部分或全部工作由仪器统一自行完成，因此与传统手工操作相比，自动化生化分析仪具有快速简便，灵敏，准确和标准统一等优点，能进行吸光度、浓度以及酶活力的测定，并且测试项目多，还可以进行自动，半自动快速微量的测定。在临床上，生化分析仪主要是通过对人体的血液和其他体液中的如血红蛋白，胆固醇、转氨酶、葡萄糖、淀粉酶，尿素氮，肌酐、白蛋白，无机磷、钙等的分析来测定各种生化指标，这些生化指标可为医生提供受检者的综合信息，帮助医生对疾病作出正确诊断，因此，生化分析仪已成为临床上最常用的检验仪器之一。生化分析仪常用的测量方法有电极法和光电比色法。一般生化分析仪主要采用比色法进行分析，其工作波长在340-800nm之间，单色器常用复合滤光片组成，通常用6-10块滤光片供选用，也有部分仪器由光源经光栅产生单色光。目前，生化分析仪种类繁多：有流动式生化分析仪、离心式生化分析仪，和分立式生化分析仪。这些均为湿式生化分析仪，近年来已研制出了干式生化分析仪，干式生化分析仪结构简单，用血量少，标本不必预先处理，可直接用全血测量，操作快捷简便，结果准确，特别适合儿科、急诊、野外医疗等使用。目前大多数生化分析仪都是以光电比色为原理进行工作的。其结构可大致分为分光光度部分，微机及自动化机械3部分，整个操作过程自动化，因此，除分光光度计以外、微机外，在采样、进样、反应等过程中，有一些特殊的装置。对流动式生化分析仪（属第一代）有：样品盘、比例泵，蛇形混合器，透析器，恒温器分光光度器等组成。其工作过程是在微机的控制下，首先通过比例泵将标本和试剂按比例地吸入连续流动的管道系统中，在一定温度和条件下，在管道内完成混合，经透析器清除干扰物，在恒温器内进行恒温反应，在流动比色器内进行分光检测。分光检测所得到的结果再经仪器内的放大器放大，信号处理，最后由计算机将结果显示及打印。该仪器在检测分析时，样品的测量是一个跟着一个在连续不断流动状态下进行的，故称为连续流动式生化分析仪。在样品与样品之间可用空气来隔离分段，也可用空白试剂或缓冲液来隔离分段，前者称为空气分段式系统，后者为非分段式系统。样品盘是一个可转动的圆盘架，盘架上放有若干聚乙烯塑料杯或试管，用来盛放待测样品和仪器校正标准液。在计算机控制下，原盘每隔一定时间自动转动一格，圆盘每转动一格采样管便自动伸入样品杯吸取一定量的样品一次。这样，在比例泵的作用下，样品被源源不断地送入反应管内，但每个样品之间要用空气泡或蒸馏水隔开。比例泵:比例泵具有提供样品在仪器内流动所需压力和流经硅胶管液体注入空气等功能，它可替代手工操作时的各种吸管，样品和各种试剂的用量以及管内空气泡的多少均由比例泵控制。混合器由玻璃管组成，它的作用是将比重不同的液体充分混合并让它们充分反应。混合器可以根据反应时间的长短来选择混合器的长短。透析器：透析器由两块有机玻璃组成。玻璃板相对两面刻有对称的槽，由边缘向中心呈螺旋状环绕。透析时两板间放有一透析膜。当样品和第一试剂从上侧管道通过，第二试剂从下侧管道通过时样品中的小分子可立刻通过透析膜进入下侧管道与第二试剂进行反应，样品中的大分子颗粒从上侧管道流出。起到对大分子颗粒的过滤作用。流动比色器：起流动分光光度作用。光电管或光电池：光电转换放大器：放大电信号CPU控制及处理器，相应的接口电路如光栅、滤光片的选择、温度控制、机械的伺服系统等等，最终结果的显示，存储和显示。离心式生化分析：离心式生化分析仪的特点是将样品和试剂均放在一个特制的圆盘上，圆盘在离心机上作转头。转头由转移盘、比色槽、上下玻璃圈和上下套壳等组成转盘上有30组左右向四周呈放射状排列的3个一组的圆坑，里面一个为试剂孔，中间为样品孔，最外面的孔与比色槽相连通，套壳内上下两块玻璃圈紧合后组成比色杯，套壳的上下呈透明状可让光线从上下通过，以便进行比色。当样品和试剂加到转移盘后，开机让其旋转，在离心力的作用下试剂甩向中间孔的样品中和样品充分混合反应后再甩向位于圆周边缘的比色槽。单色器的光线垂直通过比色槽，比色后的信号通过光电管经仪器放大处理。这种仪器的特点是使用方便，比色盘有时为一次性使用的，也有的设计为做好一次冲洗一次。每次可测20-30个样品，测6个项目。是目前效率最高的、消耗最少的一种生化分析仪。分立式自动生化分析仪。分立式生化分析仪可以模仿手工操作的方式编排程序，并以机械手代替手工操作按顺序依次对样品进行自动化测定。它是用加样器和稀释器在一个个分开的试管内自动定量的加入样品、试剂并混合，在一定条件下反应后将之抽入流动比色皿中进行比色测量，或直接将特制的反应试管作为比色皿进行比色测定，然后将该信号放大后交CPU处理。比色后的试管会被仪器自动冲洗干净，以备下次分析之用。为了能使比色测定连续进行，有的仪器采用将反应后的试管放入一个专用的进样架上，每次进样架最少可以放置10个试管，由传送装置带动进样架一步步前进，试管依次穿过相应的单色器进行比色测量。在种仪器中，每一试剂盛入一个单独的容器，而容器的排列，样品的采取，试剂的添加，搅拌，加温，比色，信号放大，计算机处理以及机械伺服清洗等等全过程都实现了机械化和自动化。好的机器可同时测24个项目以上。稀释器：稀释器由取样器和第一加液器及驱动机构组成。取样器和加液器由两各类似于注射器的泵和阀门构成。当取样管插入样品、加液管插入试剂时，两个注射器的活塞在驱动机构的控制下同时向下运动，这时，一定量的的样品和被吸入取样器内，试剂被吸入加样器内。然后，两个活塞在驱动机构的控制下同时向上运动，阀门倒向，样品和试剂将一齐通过取样管被排出加到反应试管内，利用这个冲力正好将试剂与样品进行混合完成加液和混合。同时，试剂将取样管的内壁也进行一次冲洗。稀释器在工作之前应先抽去几次将管中的气体排净。另外，采样器和加液器两者也可单独使用如需加第二试剂和第三试剂。进样装置进样装置的作用是和稀释器配合共同完成取样、混合、反应等。常用的进样装置有圆盘式进样盘和试管架。圆盘样品盘外圈有的可放60个待测血清杯，内圈放标准液，急诊杯，对照血清，探针洗液等。试剂盘有两个R1和R2每个盘上可盛放32个20-100微升的试剂。加液器反应盘搅拌器冲洗器试剂冷却器光电比色器除气器