自動生化分析儀基本結構及工作原理（一）

一、基本結構

（一）按照反應裝置的結構，自動生化分析儀主要分為流動式(Flow system)、分立式(Discrete system)兩大類。

1．流動式 指測定項目相同的各待測樣品與試劑混合后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。

2．分立式 指各待測樣品與試劑混合后的化學反應都是在各自的反應杯中完成。其中有幾類分支。

(1)典型分立式自動生化分析儀。此型儀器應用最廣。

(2)離心式自動生化分析儀，每個待測樣品都是在離心力的作用下，在各自的反應槽內與試劑混合，完成化學反應并測定。由于混合，反應和檢測幾乎同時完成，它的分析效率較高。

3．袋式自動生化分析儀是以試劑袋來代替反應杯和比色杯，每個待測樣品在各自的試劑袋內反應并測定。

4．固相試劑自定生化分析儀(亦稱干化學式自動分析儀)  是將試劑固相于膠片或濾紙片等載體上，每個待測樣品滴加在相應試紙條上進行反應及測定。操作快捷、便于攜帶是它的優點。

(二)典型分立式自動生化分析儀基本結構

1．樣品(Sample)系統

樣品包括校準品、質控品和病人樣品。系統一般由樣品裝載、輸送和分配等裝置組成。

樣品裝載和輸送裝置常見的類型有：

(1)樣品盤(Sample disk)，即放置樣品的轉盤有單圈或內外多圈，單獨安置或與試劑轉盤或反應轉盤相套合，運行中與樣品分配臂配合轉動。有的采用更換式樣品盤，分工作和待命區，其中放置多個弧形樣品架(Sector)作轉載臺，儀器在測定中自動放置更換，均對樣品盤上放置的樣品杯或試管的高度、直徑和深度有一定要求，有的需專用樣品杯，有的可直接用采血試管。樣品盤的裝載數，以及校準品、質控品、常規樣品和急診樣品的裝載數，一般都是固定的。這些應根據工作需要選擇。

(2)傳動帶式或軌道式進樣  即試管架(Rack)不連續，常為10個一架，靠步進馬達驅動傳送帶，將試管架依次前移，再單架逐管橫移至固定位置，由樣品分配臂采樣。

(3)鏈式進樣試管固定排列在循環的傳動鏈條上，水平移動到采樣位置，有的儀器隨后可清洗試管。

分配加樣裝置大都由注射器、步進馬達或傳動泵、加樣臂和樣品探針等組成，①注射器(syrine unit)。根據注射器直徑和活塞移動距離的多少，定量吸取樣品或試劑。它的精度決定加樣的精度，一般可精確到1微升。注射器漏液時，首先考慮是否探針堵塞，其次是注射器活塞磨損等。有的加液系統采用容積型注射泵和數控脈沖步進馬達，提高精度。②樣品探引(Probe)與加樣臂相聯，直接吸取樣品。探針均設有液面感應器，防止探針損傷和減少攜帶污染。有的設有阻塞檢測報警系統當探針樣品中的血凝塊等物質阻塞時．儀器會自動報警沖洗探針，并跳過當前樣品，對下一樣品加樣。有的還有智能化防撞裝置遇到阻礙探針立即停止運動并報警。即使如此，它仍是非正規操作時的易損件。為了保護探針，除預先需要根據樣品容器的高低、最低液面高度等進行設置外、，樣品容器的規格、放置以及液面高度等設定條件不得隨意改變。在某些儀器上，采樣器和加液器組合在一起，加樣品和加試劑或稀釋液一個探針一次完成。③加樣臂。連接探引，在樣品杯(試劑瓶)和反應杯之間運動，完成采樣和加樣(加試劑)。它的運動方式，與儀器工作效率及工作壽命有一定關系。④閥門用以決定液體流動方向。⑤稀釋系統。對樣品進行預稀釋、過后稀釋或加倍，對標準原液系列稀釋等。不同儀器的稀釋方式有所差異，要注意識別。試劑系統亦有稀釋功能：

2.試劑(Reagent)系統一般由試劑儲放和分配加液裝置組成。

(1)試劑倉常與試劑轉盤結合在起。多數儀器將試劑倉設為冷藏室，以提高在線試劑的穩定期。

(2)分配加液裝置(Dispense unit)。與樣品系統的類似。，試劑探針常常可以對試劑預加溫，雙試劑系統的試劑2(R2)探針起始量宜較下，以便配合不同R1/R2比例的試劑。

(3)試劑瓶(Bottle)。有不同的形狀及大小規格。如 COBAS MIRA PLUS儀有4、10、15、35ml等規格，瓶底呈凹形，OLYMPUS Au600儀有30和60ml兩種；日立7060儀有20、50、100ml三種等規格。應根據工作量和試劑規格．考慮試劑瓶殘留死體積和更換頻率，合理選用。獨特設計的卡式試劑盒，體積小，防蒸發，方便儲存。

(4)配套試劑常有條形碼，儀器設有條形碼檢查系統，可對試劑的種類、批號、存量、有效期和校準曲線等貨剌，進行核對校驗，如BeckmanCX7等。

(5)試劑瓶蓋自動開關系統，更有利于試劑保存。有的儀器可在運行中添加，更換試劑，有的則須在暫停狀態進行。

3.條形碼(Barcode)識讀系統

一般由掃描系統、信號整形和譯碼器三部分組成。掃描系統以光源掃射黑條白空相間的條碼符號由于條和空對光的反射不同、不同寬窄的條符反射光持續時間不同，產生強度不同的反射光．再經光電轉換元件接收并轉換成相應強度的電信號，最后通過信號整形，由譯碼器解譯。系統自動識別樣品架及樣品編號識別試劑、校準品及其批號、失效期，有的并可識別校驗校準曲線等信息。

實驗室常用條形碼類型有CODE 39、CODE 128、2 of 5 Standard、Interleaved2of 5等。要自編樣品條形碼需要條形碼輸入器，條形碼閱讀系統與條形碼要匹配。已有全自動試管分配暨條形碼粘貼準備系統。

4．反應系統

(1)反應盤裝載一系列反應比色杯（Cuvettes）,多為轉盤形式。反應測定過程中按固定程序，在加樣臂、加液臂、攪拌棒、光路和清洗裝置之間轉動。有的儀器在反應杯中完成反應后再吸入比色杯比色，現在更常見反應和檢測同在比色杯中進行，效率更高，尤其適于連續監測法。比色杯多采用硬質石英玻璃、硬質玻璃、無紫外光吸收的丙烯酸塑料等，使用壽命不一。Dimension系列的比色杯在機器內自動制造，自動封口，免沖洗，無污染。流動池式主要在小型分析儀用。容積一般幾十微升，但抽液管道占用較多反應液，多樣品連續使用，增加交叉污染機會。

蠕動泵(Pump)。半自動生化儀需要蠕動泵抽吸反應液進人流動比色池作測定。要求定期對蠕動泵校準，即通過吸人定量的水來檢驗泵的吸液量是否準確。一般均設有泵校準功能。

(2)混合裝置(Mixing unit)  如采用多頭回旋攪拌棒(二頭雙清洗式攪拌系統)。攪拌棒常具特氟隆不粘涂層，避免液體粘附。

(3)溫控裝置生化分析儀通過恒溫控制裝置來保持孵育溫度的調控和恒定也是由計算機來控制的，理想的孵育溫度波動應小于±01℃。保持恒溫的方式有三種。①空氣浴恒溫：即在比色杯與加熱器之間隔有空氣。空氣浴恒溫的特點是方便、速度快、不需要特殊材料，但穩定性和均勻性較水浴稍差。羅氏(Roche)的cobas和0lympus Au2700系統采用的就是空氣浴恒溫模式。②水浴循環式：即在比色杯周圍充盈有水，加熱器控制水的溫度。水浴恒熱的特點是溫度恒定，但需特殊的防腐劑以保證水質的潔凈，且要定期更換循環水。日立系統生化分析儀采用的即是水浴循環恒溫裝置。⑧恒溫液循環間接加熱式：結構原理是在比色杯周圍流動著一種特殊的恒溫液(具無味、無污染、惰性、不蒸發等特點)。比色杯和恒溫液之間有極小的空氣狹縫，恒溫液通過加熱狹縫的空氣達到恒溫，其溫度穩定性優于干式，和水浴式循環式相比不需要特殊保養。