自动生化分析仪器(automatic biochemical analyzer)，是将生物化学分析过程中的取样、加试剂、去干扰、混合、保温反应、自动检测、结果计算、数据处理和打印报告，以及实验后的清洗等步骤自动化的仪器。

日立 7600 全自动生化分析仪

全自动生化分析仪全貌及其内部结构

第一节自动生化分析仪的分类和工作原理

一、自动生化分析仪的分类

根据同时可测定项目数量分

单通道
多通道

根据仪器自动化程度分

全自动化
半自动化

根据仪器反应装置结构不同

连续流动式
离心式
分立式
干化学式

连续流动式分析仪-“顺序分析”方式

管道系统结构复杂，不能克服交叉污染，故障率高，操作繁琐，基本淘汰。

离心式分析仪-“同步分析”方式

自动化程度较低、使用不灵活、基本淘汰。

分立式分析仪-“顺序分析”方式

目前国内外应用最广泛的一类自动生化分析仪
工作原理与手工操作的模式相似
按照样品先后顺序逐个项目进行测定，属于“顺序分析“方式

干化学式分析仪

将待测液体样品直接加到已固化于特殊结构的试剂载体上，以样品中的水将固化于载体上的试剂溶解，再与样品中的待测成分发生化学反应，导致固相载体上的指示剂层发生颜色变化并进行检测的一类生化检测仪器。

测定方法—反射光度法

主要用于常规临床化学项目的检测
显色反应发生在固相，服从库贝尔卡-蒙克散射理论，由此推导的 K-M 方程可用于计算反射光度法所测定物质的浓度

测定方法—差示电位法

主要用于钾、钠、氯等离子的检测
基于“湿化学”分析的离子选择电极原理，采用直接离子选择电极干试剂片检测

干化学式分析仪

操作简便，测定速度快
灵敏度和准确性与分立式生化分析仪相近
没有复杂的清洗系统，不需要使用去离子水
使用后的试纸条可以焚烧处理，对环境没有太多污染
尤其适用于急诊检测和微量检测

连续流动式顺序式分析

离心式同步分析

分立式顺序式分析

干片式反射光度法检测


连续流动式	顺序式分析
离心式	同步分析
分立式	顺序式分析
干片式	反射光度法检测

二、自动生化分析仪的检测原理

生化分析仪是基于物质对光的选择性吸收，即分光光度法
工作波长一般为 340-800nm，属于紫外-可见分光光度计
在定量分析中，通常不用已知物质的摩尔吸光系数，而是通过用一个或多个已知浓度的待测物质作一条校准或工作曲线来获得

第二节分立式自动生化分析仪的结构与功能（重点）

生化分析仪

样品处理系统
检测系统
计算机系统

一、样品处理系统

（一）样品架

条带状样品架进样

样品圆盘进样

样品架：可放置一定数量的样品杯或不同规格的采血试管，通过样品盘的转动来控制不同样品的进样。

样品架的类型

样品架的识别

放置有条形码标签的样品管时，必须将条形码标签朝向缺口，便于分析仪扫描识别

（二）闭盖穿刺、开盖闭盖装置

减少潜在生物危害
减少损伤
减少手工操作步骤
减少样本交叉污染和蒸发引起的偏差

（三）试剂室

转盘式试剂室（reagent chamber）：内装放置试剂瓶的转盘，一般可放置 20 种以上具有一定形状的塑料试剂瓶，大型分析仪可放置 30 ～ 45 种试剂瓶。

试剂瓶容量一般为 10 ～ 100ml。通过试剂转盘的转动来选用不同试剂。

双层试剂室

①③ 试剂

②④ 条码阅读器

DxC 生化仪试剂状态界面

（四）样品和试剂分配机构

由机械臂、样品针和试剂针、分配器、紧密连接的管道、电磁阀、步进马达等精密部件组成
用于精确定量分配样品或试剂到反应杯

液面探测技术

取样针设有电子液面感应器
适用于不同规格的采血试管或样品杯上机测定
自动感应液面高度，吸样针接触液面约 2 毫米后即不再下降并开始吸样
吸样针插入浅，携带污染小；不需要分离血块

随量跟踪技术

根据吸样量和样品量的多少，自动同步调节加样针插入液面的深度
保证最小接触，减少携带污染
保证足够吸样、准确吸样

加样的关键:

液面探测技术：自动感知液面高度
随量跟踪技术：随液面高度自动调节
堵针检测及反冲技术：自动反冲
立体防撞技术：加样针纵向及横向防撞

（五）搅拌器

由电机和搅拌棒组成
用于使试剂和样品充分混匀

AEROSET 的搅拌器 DxC 分析仪的搅拌器 Roche Modular 分析仪的搅拌器

二、检测系统

（一）光源

光源：为反应溶液的比色分析提供入射光

卤素灯，工作波长为 325nm ～ 800nm，使用寿命较短
氙灯，工作波长为 285nm ～ 750nm ，寿命长

**滤光片：**能从连续光谱中滤出所需波长范围光的光学器件叫滤光片

价格便宜、使用方便
易受潮霉变

（二）分光装置

**光栅：**由大量、等间距的平行狭缝组成的栅格式光学元件

分光精度高、色散均匀、谱线清晰、工作波段宽、使用寿命长等优点

光路：

前分光技术光路示意图	后分光技术光路示意图

光源为氙灯，寿命长达十余年
后分光技术
光栅分光
光电二极管矩阵
10 个固定波长：340, 380, 410, 470, 520, 560, 600, 650, 670, 700 nm

（三）比色杯

由数量多在 100 个以上，有些组合式分析仪可有双圈比色杯，数量更多，速度更快
种类繁多，光径一般为 0.5cm ～ 1cm，目前小孔径比色杯由于更节省试剂，使用更为广泛
全自动生化分析仪有比色杯自动冲洗和吸干功能，并自动作空白检查

塑料反应杯反应盘

AEROSET 分析仪反应盘示意图	反应杯水浴槽及比色读数窗口

（四）恒温装置

保证反应在恒温环境下进行
有空气浴、水浴、油浴及金属浴
空气浴升温速度快，但稳定性和均匀性较差
水浴和油浴控温准确，但水浴需特殊防腐剂保证水质清洁，升温速度较慢，并且易挥发，油浴需使用特殊的油，价格较贵
金属浴升温速度快，加热均匀，但需特殊合金制成，价格较贵

国产生化仪干式恒温反应盘示意图 DxC 生化仪干式恒温反应盘实物图

干式浴恒温装置

热稳定性好
加热均匀

（五）清洗装置

一般包括吸液针、吐液针和擦拭块
清洗过程包括吸取反应液、注入清洗液、吸取清洗液、注入洁净水、吸取洁净水、吸水擦干等步骤
清洗液有酸性和碱性两种，不同分析仪可根据需要选择

涌泉式清洗

喷射式清洗

包裹式清洗

三、计算机系统

第三节自动生化分析仪性能指标与常用分析方法（难点）

一、自动生化分析仪的性能指标

（一）自动化程度

（二）分析速度

（三）应用范围

（四）吸液量及反应体积

（五）其他性能

二、自动生化分析仪的分析方法

分光光度法
- 平衡法
- 固定时间法
- 连续监测法
电位测定法
免疫透射比浊法

酶促反应动力学（Kinetics of Enzyme-Catalyzed Reaction）

（一）米氏方程

酶（E）与底物（S）先形成不稳定的酶-底物中间络合物（ES），再生成产物（P），单底物酶促反应可用下式表示：

S+E→ES→E+P

1913 年，德国化学家 Michaelis 和 Menten 根据中间产物学说，推导出了底物浓度和反应速度关系的公式，称为米氏方程。

（二）酶促反应进程

延滞期 是指酶促反应开始至达到最大反应速度所需要的时间
线性期 是指酶促反应速度保持恒定的时期，不受底物浓度的影响
非线性期 随着反应时间的延长，底物消耗越来越明显，酶促反应速度明显下降，偏离线性而进入非线性期

酶促反应时间进程曲线

平衡法

平衡法指标本中被测物质的量有限，经过酶促反应逐渐被消耗，当剩余的底物量很小（1%-5%）时，指示反应信号逐渐达到稳定，即通常所说的终点，所以又称为终点法（end point assay）。

一点终点法
两点终点法

**一点终点法：**常应用于单一试剂的检测项目

**两点终点法：**常应用于具有双试剂的检测项目

固定时间法

**固定时间法：**指在时间-吸光度反应曲线上，选择既非反应初吸光度也非终点吸光度的两个时间点的吸光度，用第二个吸光度减去第一个吸光度的差值，计算结果。

肌酐+苦味酸，碱性条件→橘黄色复合物

维生素 C、丙酮酸、蛋白质等均能与苦味酸结合，称为假肌酐
在反应初的 20s 内，血清中快速反应假肌酐类物质迅速与苦味酸反应
反应的 80-120s 内，慢速反应假肌酐类物质与苦味酸反应
选择 25、60s 为测定时间

连续监测法

连续监测法：又称动力学法、速率法，选取一定时间内处于线性反应期，每隔一定时间（2-30s）监测一次，求出单位时间内吸光度的变化，计算酶活力或浓度。

第四节自动生化分析仪试验参数设置（重点）

自动生化分析仪的相关参数

必选分析参数
备选分析参数

必选分析参数

项目名称
分析方法或反应类型
结果的单位
小数点位数
反应温度
反应方向
检测波长
样品量与试剂量
试剂选择
第一二试剂间隔时间
孵育时间
延迟时间
连续监测时间
校准品的个数及浓度
校准时间限制
计算因子

项目名称

一般用测试项目的英文缩写字母表示

同一台仪器上的项目不能重名

例如：

总蛋白 TP
白蛋白 Alb
总胆固醇 TC
甘油三酯 TG

分析方法或反映类型

根据试剂说明书提供的反应体系的检测原理，在仪器上选择相应的方法

例如：

反应方向

吸光度随反应进程增加的为正反应
吸光度随反应进程下降的为负反应
本参数只适用于连续监测法

氧化型辅酶 NAD§+在 340 nm 处没有吸收峰, 还原型辅酶 NAD§H 在 340nm 处有吸收峰。


	氧化型辅酶 NAD§+在 340 nm 处没有吸收峰, 还原型辅酶 NAD§H 在 340nm 处有吸收峰。

检测波长

**单波长：**适用于测定体系中只有一种组分或混合溶液中待测组分的吸收峰与其他共存物质的吸收峰无重叠时。

双波长或多波长：根据光吸收曲线选择最大吸收峰作为主波长，副波长的选择原则是干扰物在主波长的吸收与副波长吸光度越接近越好

可消除溶血、浊度等干扰物的影响，提高测定结果的准确性

样品量与试剂量

**样品量：**一般为 2-35ul

**试剂量：**一般为 20-300ul

反应液总体积设置为仪器所规定的最大允许量的中间值较为合适，一般不少于 180ul

一般按照试剂说明书上的比例和总体积确定样品量和试剂量

试剂选择

**单试剂法：**在反应过程中只加一次试剂的方法

**双试剂法：**在反应过程中试剂分开配制和加入反应系统，可消除干扰和非特异性反应，稳定试剂，使检测结果更准确

连续监测法测定丙氨酸氨基转移酶基本原理：

L-丙氨酸+α-酮戊二酸，（ALT）→α-丙酮酸+L-谷氨酸

α-丙酮酸+NADH（LD）→ 乳酸+NAD

两个副反应：

① 血清中存在的 α-酮酸消耗 NADH

② 血清中谷氨酸脱氢酶增高时，在有氨存在的条件下，消耗 NADH

丙氨酸氨基转移酶试剂盒：

**R1：**α-酮戊二酸、NADH、乳酸脱氢酶（LDH）、Tris 缓冲液

**R2：**L-丙氨酸

延迟时间

指样品与反应试剂或称为“启动试剂”（一般为第二试剂）混匀后到连续监测开始之间的时间
通常用于连续监测法。

连续监测时间

在延迟时间之后即开始，等于或稍短于线性反应期，通常为 60-120 秒，至少应读 4 个点，包含 3 个吸光度变化值。

计算因子

又称为 K 值
理论 K 值：通过酶学理论计算公式获得的 K 值为理论 K 值
校准 K 值：通过已知浓度或酶活性单位的校准品进行校准后获得的 K 值称为校准值

备选分析参数

线性范围
参考区间
样品预稀释
试剂空白吸光度
终点法吸光度的变异
吸光度的线性速率
底物耗尽界限
前带反应检查
方法学补偿系数

第五节自动生化分析仪的使用

自动生化分析仪的校准
- 校准与校准品
- 需要校准的几种情况
- 校准的类别
- 校准与测定结果的关系
自动生化分析仪的使用

自动生化分析仪的校准

校准与校准品

**校准：**用一种或者一些列已知浓度的标准液或校准品，在与样品测定同样条件下，与试剂反应以建立参比系统获得 K 值或计算因子的过程就是校准，习惯称为定标。
**标准液：**一般是用分析纯以上级别的化学物质配置的水溶液。
**校准品：**多为混合血清，可有效减少基质效应对反应体系的影响。

需要校准的几种情况

建立一个新的检测项目
更换了新批号的试剂
超过了规定的校准时间间隔
更换过光源灯
对仪器进行过维修
通过检测质控证明有必要时

校准的类别

通常以校准品浓度为横坐标，校准品与试剂反应后的吸光度为纵坐标绘制校准曲线
校准分为线性校准和非线性校准

线性校准

采用不多于两个浓度的校准品
校准曲线通过坐标零点的项目，可采用单一浓度的校准品进行一点校准
校准曲线不通过坐标零点的项目，可采用 2 个不同浓度的校准品

非线性校准

采用 5 个及 5 个以上浓度的校准品

校准与测定结果的关系

通过校准，可以明确已知浓度校准品与试剂反应后产物的吸光度或吸光度变化速率之间的数量关系，获得一个校准 K 值。

C=K×A/(ΔA/min)

自动生化分析仪的使用

第六节自动生化分析仪的维护保养

每日维护检查：是最基本要求
每周维护
每月维护
每三个月维护
每半年维护
每年度维护
必要时的维护

小结

一个“定律”
两类“参数”— 检测方法
三大“基本结构”