自动生化分析仪的应用与原理
钱士匀 夏乾峰
重点内容
自动生化分析仪的特点是精密度高，功能齐全；可进行吸光度、浓度和酶活力的测定，能使用终点法和连续监测法进行分析。具有快速、简便、微量、标准化、样品和试剂用量低等优点。
--------------------------------------------------------------------------------
一、自动生化分析仪的类型
自动生化分析仪是基于光电比色法原理进行工作的，其结构可看成是由光电比色计或分光光度计与微机两部分组成。自动生化分析仪按反应装置的结构分类，可分为连续流动式、离心式、分立式和干片式四类。大型自动生化分析仪均为多通道仪器，同时可测定多个项目，分析项目可自选或组合，不仅能进行临床生化检验，而且可进行药物监测及多种蛋白的测定。
1. 连续流动式自动生化分析仪
连续流动式自动生化分析仪是第一代自动分析仪，其工作原理是在微机控制下，通过比例泵将标本和试剂注入到连续的管道系统中，在管道内完成混合，去除干扰物，保温，比色测定，信号放大，运算处理，最后将结果显示并打印出来。因为这种检测分析是一个标本接一个标本在连续流动状态下进行的，故称之为连续流动式自动生化分析仪。连续流动式生化自动分析仪在检测过程中，样品和样品之间需用空气或用空白试剂或者是缓冲液来隔离。用空气分隔的叫空气分段式系统，用空白试剂或缓冲液分隔的叫非分段式系统。
2. 离心式自动生化分析仪
离心式生化分析仪由加样和分析两个部分组成，其分析部分除安装有一特殊的离心转盘外，还有温控和光学检测系统，以及微机信息处理和显示系统。离心式生化分析仪在整个分析过程中的每一个步骤几乎是同时完成的，又称为“同步分析”。
3. 分立式自动生化分析仪
分立式自动生化分析仪是目前国内外多采用的设计模式，仪器操作过程中的各环节用传送带连接，按程序依次操作，其样品和试剂在各自的反应杯中独立进行。仪器在光路设计方面有前分光和后分光之分，前分光的光路与一般分光光度计相同，后分光的优点是不需要移动仪器的任何部件，可同时选用双波长或多波长进行测定，降低了“噪声”，提高了分析的精度和准确度，减少了故障率。目前全自动生化分析仪多采用后分光原理。仪器分光装置有干涉滤光片或光栅分光两类。信号检测系统由信号检测器接收器和数据处理单元组成，信号传送方式有光电信号传送和光导纤维传送两种，目前新设计的高档自动生化分析仪均采用光导纤维传送技术。
计算机系统是自动生化分析仪的核心部分，标本的识别、混合恒温、数据处理、结果打印及校准方法、测定方法的选择、质量监控等内容均由计算机控制完成。
4. 干化学式自动生化分析仪
干化学式分析仪是采用干化学方法，将发生在液相反应物中的反应，转移到一个固相载体上，利用分光检测系统进行检测的一类新型仪器。干化学分析仪所使用的技术完全脱离了传统的采用试管和吸管的分析方法，多层膜法是干化学方法最具代表性的方法。目前市场上多见的有两种类型，一种是使用试条的反射光度法系统；另一种是采用胶片涂层技术的化学分析系统。另外还有一类“干”化学分析系统，它采用的是干试剂包进行临床化学分析，常称为袋式分析仪。
--------------------------------------------------------------------------------
二、 自动生化分析仪性能及评价
生化自动分析仪性能包括自动化程度、分析效率、应用范围和精度与准确度等指标。
自动化程度是指仪器能够独立完成生化测定操作程序的能力；
分析效率是指在测定方法相同的情况下自动生化分析仪的分析速度；
仪器的应用范围是仪器所能进行的分析方法以及可测定项目的种类，与仪器的设计原理及结构有关；
精度与准确度是自动生化分析仪提供实验分析结果的精密度和准确度的基础，取决于仪器各部件的加工精度和精确的工作状态。
此外仪器的取液量、最小反应液体积和测试速度也是我们评价仪器性能的指标。选择自动分析仪，还要考虑经济和技术条件。
自动生化分析仪常用性能评价指标有精密度、波长准确性、线性以及与其他仪器的相关性等。仪器的精密度测试主要包括批内重复性和总精密度两个方面。波长校正是波长准确性的关键，波长校正包括线性和准确性的检查。
--------------------------------------------------------------------------------
三、自动生化分析仪常用分析方法
自动生化分析仪的分析方法首先是基于常规生化实验室的基本方法，如终点法、连续监测法和比浊法等。由于自动生化分析仪使用了高新技术，使这些方法得到了扩展。终点法包括单波长、双波长终点法和比浊法；一点终点法和二点终点法等。连续监测法可分为二点速率法和多点速率法、测定用波长可选为单波长、双波长或多波长。校正方法有二点校正、多点校正、线性、非线性等。
1. 终点分析法
终点分析法是基于反应达到平衡时反应产物的吸收光谱特征及其对光吸收强度的大小，对物质进行定量分析的一类方法，它是实验室最常用的方法之一。终点分析法可分为一点终点法和两点终点法，两点终点法可以用一种试剂，也可以用两种试剂，是生化自动分析仪近年来广泛采用的分析方法。为消除非成色反应形成的吸光度值，减少样品的颜色和浊度所产生的影响，自动生化分析仪常采用双波长法用于检测。
2. 连续监测法
测定底物的消耗或产物生成速度的化学方法称为连续监测法，又称动态分析法、速率法或动力学法。仪器连续测定酶促反应过程中某一反应产物或底物的浓度随时间变化的多点数据，求出酶反应初速度，间接计算酶活性浓度。因其可观察反应的过程，相对减少了误差，大大提高了分析速度和准确性。自动分析的动态分析法主要适用于酶活性及其代谢产物的测定。其检测方法都是在反应的线性期进行连续观察，计算出单位时间内吸光度值。其具体方法有两点速率法和多点速率法。
透射比浊分析和均相酶免疫分析法是近年随着检验技术、分子生物学和标记技术的发展，应用于生化自动分析仪测定的新方法。
--------------------------------------------------------------------------------
四、自动生化分析仪实验参数的设置
自动生化分析仪的参数设置包括样品与试剂量、试剂的选择、测定方法的选择、波长的选择、校正方法和分析时间的选择等。样品与试剂量的确定一般按照试剂说明书上的比例，并结合仪器的特性进行设置。试剂有单试剂法和双试剂法供操作者选择，在反应过程中仅加一次试剂的方法称单试剂法，该法常用做终点分析；为了消除检测体系或标本的混浊带来的影响可选用双波长法或双试剂法，目前全自动生化分析仪的终点分析多用此法。波长的设定应根据特定反应产物对光吸收的特点进行选择测定，有色溶液则由其对光的特异性吸收波长而定，双波长测定过程中还要选择合适有效的副波长。仪器内设置的校正方法一般包含二点校正、多点校正、线性、非线性等。生化反应的时间是某一项目所特有的，分析时间的选择应根据所采用的测定方法的不同而异。
--------------------------------------------------------------------------------
五、实验用水质量及生化实验室条件
生化自动分析仪对水质有严格的要求，水的质量直接影响到实验结果和仪器的使用期限和试验结果的准确性。纯化水制备的常用方法可分为蒸馏法、去离子法和逆渗透法，这三种方法各有利弊，最好的方式是将三类方法作不同的组合，以达到实验室的要求。蒸馏法只能去除非挥发性的物质，许多挥发性的物质仍会通过蒸馏管进入蒸馏水中，加上制水过程耗能大及冷凝水消耗多，尚不是理想纯化水的方法。去离子水的制备是使水通过离子交换树脂柱以去除阳离子及阴离子，去离子水的电阻可达10MΩ以上，树脂的效能愈高，电阻也愈大，通常不提倡生化检验直接用离子交换水。一般用蒸馏法制备的水为供水源，经离子交换柱后可获得较好的实验用水。逆渗透水是通过加压使水渗透过极微小的渗透膜，水经过时能除去大量的不纯物质，但仍有少量无机离子和有机化合物残留。由活性碳盒、去离子树脂柱、滤孔膜过滤单元及逆渗透单元所组合而成的纯水系统是较好的纯水制造系统，纯水系统制造的纯化水，可达到或超过国内一级水标准。
纯水的纯度检查一般包括电阻率、可溶性硅和细菌含量。临床实验室用水，一般选用二级，特殊实验如酶学测定或科研用水应选一级水。三级水则用作仪器、器皿经自来水冲洗后的再冲洗。用一级水进行的实验不得用次级水稀释标本和配制标准液。酶活性测定应该用一级水，次级水中如含有重金属铅、铜或锌，将会使酶活性受到影响。