生化分析仪的基本原理与结构
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生化分析仪的原理和应用一. 生化分析仪的原理生化分析仪是一种应用于生物医学领域的分析仪器,通过测量和分析生物样本中的化学成分来获得有关生物体内化学过程的信息。
生化分析仪基于一系列的原理和技术来进行样本的分析和测试。
1. 光谱分析原理生化分析仪的光谱分析原理是其中一项主要原理。
它利用吸收、发射、散射等光的特性来分析样本中的化学成分。
在生化分析仪中,常常采用紫外光、可见光和红外光等不同波长的光源,根据不同化学成分对不同波长光的吸收或发射情况进行测量和分析。
2. 电化学分析原理电化学分析原理是另一项常用于生化分析仪的原理。
它通过测量电化学响应来分析和检测样本中的化学成分。
常见的电化学分析方法包括电位法、电流法和阻抗法等。
电化学分析原理在药物代谢、血液检测、生物传感器等领域具有广泛的应用。
3. 酶标仪原理酶标仪是生化分析仪的一种常见类型,其原理是利用酶作用来测量和分析样本中的化学物质。
酶标仪通常会添加特定酶到样本中,酶与目标化学物质发生反应后产生可测量的信号。
常见的酶标仪原理包括酶联免疫吸附试验(ELISA)和酶联免疫检测(EIA)等。
二. 生化分析仪的应用生化分析仪在生物医学领域有着广泛的应用,对于疾病诊断、药物研发和临床监测等方面起着重要作用。
以下列举了几个常见的生化分析仪的应用场景。
1. 临床化验生化分析仪在临床化验方面有着重要的应用。
它可以分析和测量血液、尿液、体液等样本中的生化指标,例如血液中的血红蛋白、白细胞计数和血糖水平等。
通过对这些指标的测量和分析,可以帮助医生诊断疾病、监测患者病情以及评估治疗效果。
2. 药物研发生化分析仪在药物研发过程中起到了至关重要的作用。
它可以用于分析和评估新药的药代动力学和药效学特性,例如药物的吸收速度、分布情况和代谢途径等。
通过生化分析仪的测试和分析,研究人员可以获得新药的关键信息,从而进行药物优化和剂量调整,提高药物疗效和安全性。
3. 食品安全检测生化分析仪在食品安全检测方面也有着广泛应用。
自动生化分析仪基本结构及工作原理一、基本结构(一)按照反应装置的结构,自动生化分析仪主要分为流动式(Flow system)、分立式(Discrete system)两大类。
1.流动式指测定项目相同的各待测样品与试剂混合后的化学反应在同一管道流动的过程中完成。
这是第一代自动生化分析仪。
2.分立式指各待测样品与试剂混合后的化学反应都是在各自的反应杯中完成。
其中有几类分支。
(1)典型分立式自动生化分析仪。
此型仪器应用最广。
(2)离心式自动生化分析仪,每个待测样品都是在离心力的作用下,在各自的反应槽内与试剂混合,完成化学反应并测定。
由于混合,反应和检测几乎同时完成,它的分析效率较高。
3.袋式自动生化分析仪是以试剂袋来代替反应杯和比色杯,每个待测样品在各自的试剂袋内反应并测定。
4.固相试剂自定生化分析仪(亦称干化学式自动分析仪) 是将试剂固相于胶片或滤纸片等载体上,每个待测样品滴加在相应试纸条上进行反应及测定。
操作快捷、便于携带是它的优点。
(二)典型分立式自动生化分析仪基本结构1.样品(Sample)系统样品包括校准品、质控品和病人样品。
系统一般由样品装载、输送和分配等装置组成。
样品装载和输送装置常见的类型有:(1)样品盘(Sample disk),即放置样品的转盘有单圈或内外多圈,单独安置或与试剂转盘或反应转盘相套合,运行中与样品分配臂配合转动。
有的采用更换式样品盘,分工作和待命区,其中放置多个弧形样品架(Sector)作转载台,仪器在测定中自动放置更换,均对样品盘上放置的样品杯或试管的高度、直径和深度有一定要求,有的需专用样品杯,有的可直接用采血试管。
样品盘的装载数,以及校准品、质控品、常规样品和急诊样品的装载数,一般都是固定的。
这些应根据工作需要选择。
(2)传动带式或轨道式进样即试管架(Rack)不连续,常为10个一架,靠步进马达驱动传送带,将试管架依次前移,再单架逐管横移至固定位置,由样品分配臂采样。
生化分析仪(Chemistry Analyzer)是临床检验中经常使用的重要分析仪器之一它通过对血液或者其他体液的分析来测定各种生化指标:如转氨酶、血红蛋白、白蛋白、总蛋白、胆固醇、肌肝、葡萄糖、无机磷、淀粉酶、钙等。
结合其他临床资料,进行综合分析,可以帮助诊断疾病,对器官功能做出评价,鉴别并发因子,以及决定今后治疗的基准等。
所谓全自动生化分析仪,就是把分析过程中的取样、加试剂、混匀、保温反应、检测、结果计算和显示以及清洗等步骤进行自动化的仪器,它可完全模仿并代替手工操作,因此,可以认为目前市场上需要手动更换比色杯(或比色盘) 的分析仪不是真正的“全自动”分析仪。
全自动生化分析仪灵敏、准确、快速,不仅提高了工作效率,而且减少了主观误差,提高了检验质量。
全自动生化分析仪涉及光学、精密机械、自动控制、电子电路、热工学、生物化学、分析化学等学科,且要求高精度、高可靠性,是一个十分复杂的系统,国际上仅有少数几个知名跨国公司可以制造,如:贝克曼-库尔特(Beckman-Coulter) 、奥林巴斯(Olympus)、日立(Hitachi)等。
在国内,深圳迈瑞生物医疗电子股份有限公司是最早开始研制全自动生化分析仪的企业之一。
二、分析原理全自动生化分析仪属于光学式分析仪器,它基于物质对光的选择性吸收,即分光光度法。
单色器将光源发出的复色光分成单色光,特定波长的单色光通过盛有样品溶液的比色池,光电转换器将透射光转换为电信号后送入信号处理系统进行分析。
分光光度法是基于不同分子结构的物质对电磁辐射的选择性吸收而建立起来的方法,属于分子吸收光谱分析。
当光通过溶液时,被测物质分子吸收某一波长的单色光,被吸收的光强度与光通过的距离成正比。
虽然现在了解到Bouguer早在1729年已提出上述关系的数学表达式,但通常认为Lambert 于1760年最早发现表达式,其数学形式为:T=I/I 0 =e –kb其中I 0为入射光强,I为透射光强,e为自然对数的底,k为常数,b为光程长度(通常以cm 表示) 。
分析仪生化原理分析仪是一种用于分析样品中生物化合物的仪器,通常使用化学和生物学的方法来测定样品的化学组成。
它在医学、环境科学、食品安全等领域具有重要的应用价值。
在本文中,我们将对分析仪的生化原理进行详细分析。
一、生化原理的概述分析仪的生化原理涉及到化学反应、生物学检测、数据分析等多个方面。
通过对样品中的化学成分进行分解、测量和分析,分析仪可以准确地确定样品中各种生物化合物的含量和特征。
下面将详细介绍几种常见的生化原理:1. 光谱分析光谱分析是分析仪中最常用的生化原理之一。
它利用样品对特定波长的光的吸收或发射进行测量,从而获得样品中某种化合物的含量信息。
常见的光谱分析方法包括紫外-可见吸收光谱、红外光谱和核磁共振光谱等。
2. 酶学原理酶学原理是利用酶对生物化学反应进行催化和检测的方法。
通过测量样品中酶的活性和底物的转化速率,可以间接地确定样品中某种化合物的含量。
常见的酶学原理包括酶联免疫吸附测定法(ELISA)、聚合酶链式反应(PCR)和质谱法等。
3. 电化学原理电化学原理利用电流的测量和控制来分析样品中的化学物质。
通过测量样品中电子转移过程的特性,包括电压、电流和电阻等,可以确定样品中某种化合物的浓度和电化学性质。
常见的电化学原理包括电化学检测法、电化学发光法和电化学传感器等。
二、实验步骤与应用1. 样品制备在进行生化分析之前,首先需要对样品进行适当的处理和制备。
这包括样品的采集、预处理、稀释等步骤。
样品的制备对于后续的分析结果至关重要,因此需要严格按照实验要求进行操作。
2. 试剂添加与反应根据所需分析的化合物种类和方法,将适当的试剂添加到已经制备好的样品中。
试剂的添加会引发特定的化学反应或生物学检测,从而产生特定的信号。
这些信号可以被仪器检测和记录下来。
3. 数据测量和分析分析仪会自动测量样品中的反应信号,并进行数据处理和分析。
这些分析包括曲线拟合、标定曲线、数据校正等步骤。
通过详细的数据分析,可以准确地确定样品中各种生物化合物的浓度和特征。
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。