生化分析儀

生化分析儀又常被稱為生化儀，是採用光電比色原理來測量體液中某種特定化學成分的儀器。由於其測量速度快、準確性高、消耗試劑量小，現已在各級醫院、防疫站、計畫生育服務站得到廣泛使用。配合使用可大大提高常規生化檢驗的效率及收益。

基本介紹

• 中文名：生化分析儀
• 別稱：生化儀
• 採用原理：光電比色原理
• 特點：測量速度快、準確性高

儀器簡介

第一代：分光光度計

分光光度計 721

利用紫外光、可見光、紅外光和雷射燈測定物質的吸收光譜，利用此吸收光譜對物質進行定性定量分析和物質結構分析的方 法，稱為分光光度法或分光光度技術，使用的儀器稱為人分光光度計。

第二代：半自動生化分析儀

半自動生化分析儀

半自動分析儀指在分析過程中的部分操作（如加樣、保溫、吸入比色、結果記錄等某一步驟）需要手工完成，而另一部分操作 則可由儀器自動完成。這類儀器的特點是體積小，結構簡單，靈活性大，即可分開單獨使用，又可與其他儀器配合使用，價格便宜。

第三代：全自動分析儀

生化分析儀

全自動生化分析儀，從加樣至出結果的全過程完全由儀器自動完成。操作者只需把樣品放在分析儀的特定位置上，選用程式開動儀器即可等取檢驗報告。

自美國Technicon公司於1957年成功地生產了世界上第一台全自動生化分析儀後，各種型號和功能不同的全自動生化分析儀不斷湧現，為醫院臨床生化檢驗的自動化邁出了十分重要的一步。自50年代skeggs首次介紹一種臨床生化分析儀的原理以來，隨著科學技術尤其是醫學科學的發展，各種生化自動分析儀和診斷試劑均有了很大發展，根據儀器的結構原理不同，可分為：連續流動式（管道式）、分立式、分離式和乾片式四類。

生化檢測意義

生化分析儀（HF）用於檢測、分析生命化學物質的儀器，給臨床上對疾病的診斷、治療和預後及健康狀態提供信息依據。

常規檢測項目

肝功：谷丙轉氨酶（ALT/GPT）、穀草轉氨酶（AST/GOT）鹼性磷酸酶（ALP）總膽紅素（T.BIL）直接膽紅素（D.BIL）、總蛋白（TP）、白蛋白（ALB）

腎功：尿素氮（BUN）、肌酐（Cre）、二氧化碳結合力（CO2）、尿酸（UA）

血脂：總膽固醇（CHO）、甘油三脂（TG）、高密度脂蛋白膽固醇（HDL-C）、低密度脂蛋白膽固醇（LDL-C）

血糖：葡萄糖（GLU）

光學系統

光學系統：是ACA的關鍵部分。老式的ACA系統採用鹵鎢燈、透鏡、濾色片、光電池組件。新式ACA系統光學部分有很大的改進，ACA的分光系統因其光位置不同有前分光和後分光之分，目前，先進的光學組件在光源與比色杯之間使用了一組透鏡，將原始光源燈投射出的光通過比色杯將光束變成光速（這與傳統的契型光束不同），這樣，即使比色杯再小，點光束也能通過。與傳統方法相比，能節約試劑消耗40-60%。點光束通過比色杯後，在經這一組還原透鏡（廣差糾正系統），將點光束還原成原始光束，在經光柵分成固定的若干種波長（約10種以上波長）。生化分析儀採用光/數碼信號直接轉換技術即將光路中的光信號直接變成數碼信號。將電磁波對信號的干擾及信號傳遞過程中的衰減完全消除。同時，在信號傳輸過程中採用光導纖維，使信號達到無衰減，測試精度提高近100倍。光路系統的封閉組合，又使得光路無需任何保養，且分光準確、壽命長。

生化分析儀

恆溫系統

恆溫系統：由於生物化學反應時溫度對反應結果影響很大，故恆溫系統的靈敏度、準確度直接影響測量結果。早期的生化儀器採用空氣浴的方法，後來發展到集乾式空氣浴與水浴優點於一身的恆溫液循環間接加溫乾式浴。其原理是在比色杯周圍設計一恆溫槽，第二組攪拌棒同時進行高速高效的清洗，增加了血凝塊和蛋白質凝塊的報警，依照報警級別的重測結果，減少吸樣誤差，提高測試結果的可靠性。大型生化儀器每小時檢測數多在1000個以上，生化分析儀因此自動重測相當重要，測試結果的主觀評價和手工重測已不能滿足臨床的需要。

儀器分類

自動生化分析儀有多種分類方法，最常用的是按其反應裝置的結構進行分類。按此法可將自動生化分析儀分為流動式和分立式兩大類。

流動式自動生化分析儀是指測定項目相同的各待測樣品與試劑混合後的化學反應在同一管道流動的過程中完成。這是第一代自動生化分析儀。過去說得多少通道的生化分析儀指的就是這一類。存在較嚴重的交叉污染，結果不太準確，現已淘汰。

分立式自動生化分析儀與流動式的主要差別是每個待測樣品與試劑混合間的化學反應都是分別在各自的反應皿中完成的，不易出現交叉污染，結果可靠。

流動式自動生化分析儀

空氣分段系統

這種分析儀的特點是通過比例定量泵擠壓彈性樣品管、空氣管和試劑管（通稱“泵管”），將樣品依次連續地吸入並沿樣品管輸送，另一方面由空氣管吸入的氣泡將由同樣原理吸入並在試劑管道中連續流動的試劑分成均勻的節段，樣品流和試劑流在連續向前流動的過程中相遇、混合、透吸（必要時）、保溫、反應及被測定。整個分析過程是液流在管道中連續流動的過程中完成的。

生化分析儀

非分段系統

非分段系統是靠試劑空白或緩衝液來間隔每個樣品的反應液，這樣，在管道中連續流動的液體不被分段。非分段系統可再分為流動注入系統和間隙系統。

1、流動注入系統：該系統的組成與空氣分段系統相似，但某些結構和工作原理有所不同，空氣分段系統是利用氣泡分段來防止管道中各反應液在流動過程中的交叉污染，而流動注入系統則是通過將樣品依次注入連續流動的試劑流管道中來達到防止交叉污染的目的的。

2、間隙系統：該系統的結構、組成和工作原理與流動注入系統相似，但其特點是每一次進樣都必須在前一樣品的分析過程結束後（包括管道的清洗）才能開始，而不能連續地依次進樣，每次進樣間有一時間間隙，故有人稱為不連續流動式分析儀。

分立式自動生化分析儀

分立式為第二代自動生化分析儀，它與流動式的主要差別是每個待測樣品與試劑混合間的化學反應都是分別在各自的反應皿中完成的。

稱為第三代自動生化分析儀的離心式自動生化分析儀，也應屬於分立式。因為在離心式分析儀中，每個待測樣品都是在離心力作用下，在各自的反應槽內與試劑混合，並完成化學反應，繼而被測定的。離心式分析儀屬於“同步分析”，在離心力的作用下，各待測樣品幾乎同時與試劑混合、反應並被測定後打出報告；而其它分析儀是“順序分析”，即各待測樣品依次與試劑混合、反應先後被測定。

袋式自動生化分析儀也應屬於分立式，它是用試劑袋代替反應管和比色皿，測定時每個待測樣品在各自的試劑袋內進行反應並被檢測。還有一種稱為“乾式自動生化分析儀”也屬於分立式。它的主要特點是採用固相化學技術，即將試劑固相於膠片或濾紙小片等載體上。測定時使一定量的待測樣品分布於一張試紙片上，一定時間後用反射光度計測定。

分立式自動生化分析儀，是目前各實驗室普遍使用的自動生化分析儀，一般都可以任意選擇測定項目，故稱為任選式自動生化分析儀。下面將重點介紹任選式自動生化分析儀。

任選式自動生化分析儀

加樣系統

1、樣品轉盤：可放置小型樣品杯數十隻。有的分析儀可直接用盛樣本的試管，有的還附有條形碼閱讀裝置，能識別樣本試管上的條形碼信息，不需給樣本編號，也不必輸入病人資料即可列印出該病人的化驗報告。

2、試劑室（倉）：不同的分析儀試劑室可容納的試劑盒數量不同，一般可容納20多種試劑。有的試劑室帶有冷藏裝置，帶有條形碼識別裝置的試劑室試劑可以任意放置試劑盒位置。

3、取樣裝置：有的分析儀取樣本和取試劑公用同一採樣針，由內部的分流閥控制取樣本和取試劑；有的儀器有兩套取樣裝置，分別取樣本和取試劑。採樣針前端有液面感測器防止空吸或採樣針外壁液體掛淋，採樣臂中有預溫裝置。如果採用多試劑分析方法，將占用試劑室中試劑盒位置，會減少測定項目。

樣本系統

1、樣本庫：有65個樣本位，可放置多種原始採血管、試管及微量樣本杯。並有兩個樣本盤，可任意交換使用。

2、樣本量：2.5ul～40ul，項目編制時確定，儀器自動取樣，0.05ul遞增。

3、樣本針：具有液面自動檢測和防碰撞安全保護功能。

4、樣本針清洗：除專用的清洗液對樣本針的內外表面沖洗外，還用溫的蒸餾水沖洗樣品針的外表面，熱風吹乾。

作業系統

1、軟體作業系統：Windows XP

2、數據處理：儲存，輸出各種檢測數據和圖表（包括項目的計算結果）沒有時間和儲存量的限制。

比色系統

1、光源：大多數分析儀使用鹵素鎢絲燈，工作波長325～800nm。有的分析儀使用氙燈，工作波長285～750nm。

2、比色杯：有分立式比色杯、分立式轉盤式比色杯、離心式比色盤、流動池。乾式生化儀不需要比色杯，袋式生化儀由試劑袋經擠壓自動形成比色杯。比色杯光徑6-7mm，少數為10mm。

比色杯中的反應液需要恆溫，有37℃、30℃、25℃三檔可選擇，有的固定為37℃。多數用吹入恆溫空氣的方式，也有用恆溫水浴或半導體溫控裝置的。

為了保證比色杯中反應液有±0.1℃的精確度，分析儀的環境溫度必需保持18～30℃，室溫波動不宜超過2℃。

3、單色器：（1）干涉濾光片（2）光柵

4、檢測器：（1）光電倍增管，已很少用。（2）列陣固態光敏二極體。

供排水系統

自動生化分析儀中有很多供水管道與電磁閥。唯讀存儲器中軟體參數控制電磁閥與輸液泵供給各個部件的沖洗與吸液，最後排出機外。隨機存儲器內的分析參數控制電磁閥與注射器的步進電機，供應樣本、試劑和稀釋用水。有的生化儀還能自動沖洗比色杯供反覆使用。

數據處理系統

每個項目的檢測結果暫時儲存在隨機存儲器中，待某個樣本所需的項目全部檢測完畢，由微機匯總列印出綜合報告單。微機的存儲器中可以存儲相當數量的病人數據與逐日的室內質控數據，隨時可以按指令調出，在螢光屏上顯示或列印，也可存儲在軟碟中長期保存，隨時調閱。

分析順序

每份樣品可以任選試劑室內預置試劑盒的一項或全部項目的檢測。微機按輸入的指令，安排項目檢測次序，一般先做孵育時間長的終點法，後做監測時間短的速率法，以便恆速列印綜合報告單。當指定樣本進入待測位置時，微機指令試劑盒進入試劑取樣位置，按所測項目的參數由加樣系統定量取樣，同時比色杯按微機的指令到達指定位置加樣。生化儀的分析速度與儀器加樣周期的時間有關。加樣周期的時間越短分析儀的速度越快。雙試劑法占用兩個加樣周期，分析速度減半。

分析參數

1、試驗代號 14、連續監測時間

2、試驗名稱 15、標準液數量

3、試驗方法 16、標準液濃度

4、試驗類型 17、重複校標次數

5、溫度 18、計算因子（F值）

6、波長：可選擇主波長和次波長。 19、計量單位

7、反應類型 20、小數點位數

8、終點法零點讀數 21、底物耗盡

9、樣本量與稀釋水量 22、線性度

10、試劑量與稀釋水量 23、試劑吸光度上限與下限

11、樣本空白 24、線性範圍

12、孵育時間 25、參考範圍

13、延遲時間

分析參數的使用

（一）儀器廠家提供的測定項目

1、著名儀器公司自己生產常用項目試劑盒、定標液（定值血清型標準液）與定值質控血清，提供30種左右常用項目的分析參數，供用戶直接使用。另外還有數十個空白項目參數表，由用戶自己開發新項目。

2、有的著名儀器公司自己不提供試劑盒，但有合作的試劑公司，由合作試劑公司提供分析參數。因此，在購買儀器時必須購買一定數量指定試劑公司的試劑盒（包括定標液與定值質控血清）。

PUZS-300系列全自動生化分析儀（新）

3、小型儀器公司既不生產試劑盒，也沒有合作試劑公司，分析參數表是空的，需要用戶自己設計分析參數，因此難度很大。不過國內代理商一般提供他們的設計參數，往往個別參數不恰當，用戶自己應逐條核實。

（二）最好使用廠家的原裝參數

1、原裝分析參數不應修改，僅計量單位要選用我國法定單位。用原公司指定的試劑盒、定標液與定值質控血清作室內質量控制，除非分析儀沒有調試好或有故障，一般能一次通過。

2、不同公司的定標液在定值時所用原始標準的來源不同，其定值可以稍有差異。方法學相同的試劑盒配方也有差異，所以其它公司的定標液或用水劑標準液作儀器定標，使用非指定試劑盒作質控，測得的數值與質控血清的的預計值會有差異，這種情況不表示原裝分析參數不合適。

3、國產試劑盒的產品質量已大有提高，可選擇方法學相同的優質國產試劑盒與原公司指定試劑盒作並行檢測，實驗樣品應包括低值和高值，結果作相關分析。符合要求的可以使用。少數項目的方法學沒有符合要求的國產試劑盒，只有另行安排該項目的國產試劑分析參數。但原參數要保留或備份，等待合格的國產試劑盒出現。

4、不論用原公司或國產試劑盒，原分析參數不應隨意修改，尤其是主要參數；如血清試劑比(包括稀釋水量）、孵育時間、延遲時間、檢測時間，因為這些參數一旦改變，線性範圍和各種限額參數都將發生改變，嚴重影響測定結果的準確性。

5、雙試劑兩步法的方法學有很多優點，如果分析儀為雙試劑式，最好用雙試劑兩步法。

6、底物耗盡參數不能刪去，否則高濃度結果出現低值；線性範圍如果刪去，高濃度結果也會偏低；試劑吸光度上下限如被刪去，分析儀將接受變質試劑。

（三）自己設計分析參數的原則

如果儀器公司不提供分析參數或測定項目的方法學不同，可以自己設定分析參數。主要設計以下幾個參數。

1、樣本試劑比例。 6、計算因子。

2、孵育時間。 7、底物耗盡限額。

3、延遲時間。 8、線性度。

4、監測時間。 9、線性範圍。

5、試劑吸光度上下限。

以上這些參數試劑盒說明書一般都會提供，可按此填入分析參數表，定標後即可進行日常工作，有些參數在以後的工作中逐步修正。

儀器構成

因為自動生化分析儀是模仿手工操作的過程，所以無論哪一類的自動生化分析儀，其結構組成均與手工操作的一些器械設備相似，一般可有以下幾個部分組成：

1、樣品器：放置待測樣本、標準品、質控液、空白液和對照液等。

2、取樣裝置：包括稀釋器、取樣探針和輸送樣品和試劑的管道等。

3、反應池或反應管道：一般起比色皿（管）的作用。

4、保溫器：為化學反應提供恆定的溫度。

5、檢測器：如比色計、分光光度計、螢光分光光度計、火焰光度計、電化學測定儀等。不同儀器配置不同。

6、微處理器：是分析儀的電腦部分，又叫程式控制器。控制儀器所有的動作和功能，使用者可通過鍵盤與儀器“對話”，同時電腦還能接受從各部件反饋來的信號，並作出相應的反應，對異常情況發出一定的指示信號。分析軟體和分析結果一般貯存在磁碟中，可供查詢。

7、印表機：可繪製反應動態曲線和列印檢驗報告單等。

8、功能監測器：顯示屏就是其中一部分，可查看反應狀態、人機“對話”的情況、當前儀器工作狀態、分析結果等。

測量方法

全自動生化分析儀目前在測量血液常規項目時，是以比色法為主，主要原理是運用光譜技術中不同原子吸光不同而測量的，那么對於ISE模組的功能實現，主要有兩種方法，一是比色法，二是間接法。比色法因其測量精度，準確度等與所要求的相差太大，此法在醫學的早期實驗室檢查中使用，已經是屬於淘汰的用法。間接法，其方法原理與目前市場上存在的其它儀器所用直接法相似，但ACA的脆弱性所致，為防儀器內部被堵塞，對樣品的要求極為嚴格，需經常規分離再經稀釋後方可測量，而一般的生化ISE模組對樣品的稀釋倍數又大都在30倍左右，在如此大的稀釋倍數下，對管路確是有益，但從數據統計處理角度來看，這樣的測量，將會把誤差同比例放大，那么這樣測到的結果，準確度和精確度不能達到要求。

另外，ACA所採用的間接法與目前其它儀器所採用的直接法的差異，在此引用一本檢驗行業的權威之作《臨床生化檢驗》一書對此的描述：間接電位法：樣品與標準液要用指定離子強度與pH的稀釋液作定量稀釋，再行測定，此時樣品和標準液的pH和離子強度趨向一致，所測離子活度等於離子濃度，間接法所測結果與火焰法相似。在高脂血症或高蛋白血症的血清樣品中，由於單位體積血清中水量明顯減少，若用定量樣品作稀釋後，再用間接法測定，會得到假性低血鈉（或鉀），但直接法能真實地反映血清中離子的活度，據報告：直接法比間接法約高2~4%。

通過對ACA的了解，也發現ACA對使用者的解放度不夠，想人類自從走上電子電器時代，輔助電子產品的宗旨之一就是解放人的時間，而ACA儀器，因龐大而複雜的系統，在檢測操作前有預熱、校正、模組檢測、純水檢測、系統試劑檢測等諸多繁雜工作要準備，此為常態流程，但若儀器再出故障，工作量勢必會大幅增加。儘管為全自動工作儀器，但卻不利於檢驗科室工作的順利進行，以大型三甲醫院為例，每天的病患標本多則上百，若僅在ACA上花費如些之多的時間，工作的開展將使效率大大降低。

從費用方面講，進口設備因為技術壟斷，在國內的市場上尚無有力競爭對手的情況下，有一定的定價權，更有市場壟斷之疑，售價少則十多萬，多則幾十萬，而對於帶ISE模組的ACA儀器則又在同等基礎上貴出約5到8萬，且大多只能檢測三項指標K、Na、Cl，而同等產品，將不同項目分離單測，國內品牌售價則要低較多，如國內品牌邁瑞。在試劑消耗上，因ACA大都是整套配套試劑，所以用於電解質的測定上，相應的成本就會上升，對於中小型醫院，因各種原因，只能對常見疾病做治療，可能真正所需只是電解質的檢驗報告，如此，為測定少數項目而使用ACA，對醫院來講，設備的利用率不高，造成一定的資源浪費。

全自動生化分析儀測量電解質所用間接法與直接法的結果差異，我想可以用誤差產生的概念來說明。首先說明幾個概念，第一，真值：客觀存在的真實值；第二，誤差：測量結果與被測量真值之差。間接法與直接法測量結果都有誤差，但卻有本質的不同。誤差產生的原因有兩種，叫系統誤差和偶然誤差。對於間接法和直接法，因測量，計算，得出結果等步驟都是由儀器完成，偶然誤差可以近似認為一致，但系統誤差卻不容忽視。間接法因測量方法所限，故其系統誤差要大於直接法，正如早期臨床檢驗中所用的火焰法，因本身方法之限，所造成的系統誤差較大，系統誤差是不可避免的，所以最終結果在特殊血清中會有假性低血鈉（或鉀）出現。