臨床生化自動化分析（七）

第五節 干片式生化分析儀簡介

一、儀器結構

干片式生化儀由干片(dry sheet)試劑和檢測儀器兩部分組成。

（一）干片試劑

所有檢測項目的試劑都做成干片，成為干片試劑，干片試劑的結構從上到下一般分為展開層、試劑層、顯色層和支持層，見圖7-10。

（二）檢測儀器

檢測儀器也有半自動和全自動之分。半自動分析儀在分析過程中試劑片的選擇與放入和待測樣品的加入均需要由人工逐個去完成，且測定速度較慢。全自動分析儀則只要在樣品盤或樣品架上放好待測樣品，在操作屏幕上設定好需測定的項目，由分析儀自動選取干片試劑、自動進行定量取樣、孵育和檢測，且測定速度較快。 二、分析原理

（一）分析過程

樣品在干片試劑中各層中的反應過程如下。

1．展開層 待測樣品定量加到干片試劑上，由展開層把樣品均勻展開，并且阻擋固體物質如紅細胞和大分子物質進入試劑層。展開層還能為反射光檢測提供一個具有反射的背景。

2．試劑層 樣品中的水分成為干式試劑的溶劑，試劑與待測物質進行化學反應。試劑層的結構還能控制多步化學反應的反應次序。

3．顯色層 化學反應的產物在顯色層與顯色試劑起呈色反應。支持層為一透明膠片，僅起支撐試劑干片的作用。

4．吸光度檢測 整個過程經過一個規定的時間，由反射光度計進行檢測分析。光度計的單色光透過支持層、顯色層、試劑層，一部分光線被吸收，另一部分光線則反射到接收器被檢測。待測物濃度越高，光線被吸收越多，檢測到的反射光越弱，因而待測物濃度與吸光度成正比。

（二）分析方法原理

測定不同待測物利用不同的方法原理。如血氨測定，氨干試劑片的有效成分是溴酚藍（bromphenol blue）,其它成分包括表面活性劑、緩沖成分和保濕劑。氨通過半透膜進入試劑層，與指示染料溴酚藍反應產生顏色產物，其顏色強度也即吸光度與樣品中氨含量成正比，由反射光度計在605nm進行吸光度檢測，與經同樣檢測的氨校準品進行比較，得到樣品中氨的濃度。血氨測定的分析參數很簡單：樣品10μl，反應時間5min，波長605nm。

第六節 自動生化分析儀性能評價

生化分析儀有全自動和半自動之分。全自動分析儀將取樣至出結果的全過程都自動完成。操作者只要把樣品放在分析儀一定的位置上，輸入要測定的項目代號，儀器就會根據分析程序自動地進行操作，并打印出測定結果。某些全自動生化分析儀不具備清洗反應杯的功能，必須將反應盤從分析儀中取出手工清洗，高檔自動生化分析儀則能自動清洗反應杯，因而節省了時間，提高了效率。自動化程度越高，人力資源越節省，高檔自動化儀器節約了大量的勞動力。舉例來說，一臺分析速度為1600測試/h的分析儀，工作4小時所完成的工作量，如果用手工操作，一般需要15到20個人工作1天。另外由于全自動化操作，并且分析儀設有完善的測定過程監測功能，因此人為主觀誤差因素很小，檢測精密度大大提高。

半自動分析儀的工作原理為連續流動式分析，實際上叫自動比色儀可能更恰當，其流動式管道即為比色杯，因而不同樣品反應液之間互染率大。其優點是結構簡單，價格便宜，無不同比色杯之間的吸光性差異。缺點有：① 交叉污染較重，樣品間、試劑間以及反應液之間相互影響不可避免。②每個樣品檢測后均需沖洗才能進行下一個測定，速度很慢。③分析過程中的某些步驟需手工完成（如加試劑、取樣、混合、保溫等）。這類儀器體積小，結構簡單，價格低，分析儀的測定過程監測功能較為簡單，也存在一定的主觀誤差。目前更多地用于研究性實驗或教學中。

分析速度是自動生化分析儀最重要的分析性能，其次，與分析方法性能類似，生化分析儀的分析性能也包括準確度、精密度、檢測范圍等。

一、分析速度

在分析方法相同的情況下不同分析儀的分析速度不同，影響分析速度的有以下因素：

1．通道數量 通道(channel)數主要與分析儀所能容納的試劑瓶數量有關，因為試劑瓶數量決定分析儀同時能測定的項目數。半自動分析儀為連續流動式，屬單通道分析儀，一次只能分析一個項目，要等一個樣品或一批樣品相同的項目測定完畢后才能分析另一個項目，因此分析效率很低。多通道分析儀可同時任選多種測定項目檢測，因此分析效率高。

2．取樣周期 每加一次樣品或試劑的時間為一個取樣周期，取樣周期決定了分析儀的工作速度。加試劑周期與取樣周期相應；對于單針取樣的分析儀，如取樣周期為10s，理論上每60min可取樣360次，則其工作速度為360測試/h；若取樣周期為4.5s，則理論工作速度為800測試/h，依此類推。只有一組加試劑裝置的分析儀在做雙試劑法測定時，加第二試劑也要占用一個取樣周期，使工作速度減半；如果有兩組加試劑裝置，因在另一試劑吸取位置添加第二試劑，所以工作速度不變。

3．反應杯數量 反應杯數量多，容許同時處于取樣、反應檢測和清洗狀態的反應杯數量便多，分析效率可提高。反應杯數量多可為較短的取樣周期提供條件。

4．一次能容納的樣品數量 一次同時能容納的樣品量也即批處理樣品量，分析儀對每批樣品進行測定的前后均有一個啟動過程和停止過程，這兩個過程各需要數分鐘到十數分鐘不等。因此，若批處理樣品量大，則分析速度快。

5．試劑瓶容量 試劑瓶容量小，對檢測頻率高的項目（如葡萄糖、丙氨酸氨基轉移酶等），可能會出現在某批樣品測定中試劑不夠的情況，此時需中斷測定添加試劑，而使檢測效率下降。正因為如此，對這類高頻率出現的檢測項目，有時設置兩個試劑瓶位置。

6．合適的項目組合 具雙圈反應盤（一般有240×2個反應杯）的分析儀有兩套陣列式光電檢測器，能同時對內圈和外圈的反應杯進行吸光度檢測。這種系統要求有兩支取樣針，1個樣品被兩支取樣針同時吸取兩份樣品，分別加于內外圈反應杯中，其加試劑裝置為灌注式，可同時在兩個反應杯中加兩種不同的試劑。這個系統的測試速度更快，如果取樣周期為4.5s，理論上每小時可得到1600個測試。這個系統還可配置4支取樣針，1個樣品被4支樣品針同時吸取4份樣品，放到雙圈反應盤的4個反應杯中，然后同時加4種不同的試劑。這時如果取樣周期為6s，則理論上每小時可得到2400個測試。

在雙圈反應杯、2支取樣針或4支取樣針系統，一次能同時對一個樣品的2個或4個檢測項目吸取樣品，這2個或4個檢測項目便需組合在一起測定。也就是說，如果一個樣品同時需要檢測該2個或4個項目，則能使分析儀發揮最大的分析效率；若某一樣品只需要檢測該組合項目中的1項或1-3項，則該分析儀的分析效率便不能最大程度地發揮。

7．組合式自動生化分析儀 其分析速度為各分析模塊分析速度的加和。如兩臺每小時分別為2400、800個測試的分析模塊，可組合成理論上最大分析速度為每小時3200個測試的分析儀；兩臺同樣為每小時1600個測試的分析模塊，也能組合成理論上分析速度為每小時3200個測試的分析儀。

二、分析儀性能指標

自動生化分析儀的性能除分析速度外，還包括準確度、精密度、檢測能力和檢測成本等。分析儀生產廠家關于其分析儀的介紹資料中通常列出許多性能指標，這些指標實際上是性能的解釋。

（一）準確度

吸樣、加試劑、溫控準確度，以及光路系統如波長、檢測器準確度和波譜帶寬等，都影響檢測準確度，這些因素往往使相同項目的檢測結果向同一方向偏離。有關這些準確度的指標通常無具體說明，但可以通過相應的實驗來檢測。應當說多數分析儀對有關這些部件的制作及其工作的準確度比手工操作及其所用的儀器好得多。

（二）精密度

以上影響準確度的因素同樣可因其制作不精而使工作穩定性較差，造成精密度不佳，吸樣精度以及樣品針、試劑針、反應杯的交叉污染是影響精密度的主要因素，有關分析儀的資料中通常會介紹防止和減少交叉污染的措施，主要是其沖洗系統各有特點，沖洗效果可能不同。

（三）檢測能力

1．檢測方法 多數分析儀能做終點法、固定時間法、連續監測法和透射比濁法。

2．檢測時間 分析儀通常可檢測最長10min的反應，個別能檢測15-22min甚至更長時間。3．加試劑次數 能加1-4種試劑，多數為2種。

4．檢測范圍 對微弱光線的檢測能力即能檢測吸光度的最高值，其準確度決定檢測上限；檢測靈敏度則為能辨別待測物最小濃度差的能力，有時與最低檢出濃度一致，但后者主要取決于方法靈敏度。

（四）檢測成本

反應杯類型和壽命決定其耗費，最小樣品量影響試劑用量，最小反應杯液量可決定樣品和試劑用量。