临床生化分析仪的发展特点与分类
【文献标识码】 B 【文章编号】 1680-6115(2003)04-0369-02
实践已证实医学检验的自动化是近代医学发展的必由之路。因此，对分析工作提出了许多新的和更高的要求，同时也对生化分析仪的发展起了促进作用。新型生化分析仪不断更新，在灵敏度，准确度以及自动化程度方面都有很大的提高。特别是计算机的使用，不但可以用来控制操作(如自动调零，自动扫描，自动控制狭缝，自动补偿，自动更换光源和光电转换器，对错误操作和仪器不正常状态自动报警等)。而且可以进行数据处理，构成完善的自动化分析装置。为了使今后使用更加合理，现对临床生化自动分析仪的分类发展作一总结。
1 生化分析仪的发展特点
长期以来，临床化学检测多是靠手工方法完成操作，这些操作受技术的熟练程度和工作责任心等因素的影响，常使结果出现一定误差。随着临床生物化学项目的增多及要求检验数量和质量的增加与提高，单靠手工操作，往往难于满足临床需要，根据生化检验的操作要点，可注意到这些检验大部分都离不开样品处理(包括稀释，浓缩和去蛋白等)。加试剂进行反应(如显色，搅拌，加热等)，检验反应产物(如比色，比浊，反应前后吸光度的变化等)。数据处理(如数据的输入与输出，结果的校正与补偿，包括发报告)。反应杯的清洗(如吸取废液，加清洗液和纯水，反应杯烘干)等具体操作。这些操作都可适当组合起来。随着分析方法不断完善改进，再配合电子计算机和显示手段，可制造出很多自动 分析仪器。
, 百拇医药
世界上第一台用于临床生化检验的自动分析仪是美国泰克尼康(Technicon)公司于1957年按Skeggs医师提出的设计方案生产的。仪器名为Auto Analyzer，是一台单通道，连续流动式自动分析仪。最初只用于血葡萄糖，尿素氮测定，报告的结果是光密度(OD值)。1964年，Skeggs报道了一个供多项同时测定用的分析仪。随后泰克尼泰公司生产出连续多通道自动分析仪SMA(Sequential Multiple Analyzer)系列。直到70年代中期又研制出SMAC，该仪器由电子计算机控制，每小时可测150份标本，每个标本可同时测定20个项目，使连续流分析达到一个新水平。
随着各型自动生化分析仪竟相发展，到如今已相当完善。它们的共同的特点是使临床生化检验中主要操作实现了机械化、自动化。其中包括标本的定量吸取，转移到反应杯或反应管道系统，通过沉淀或过滤离心，层析，透析等分离去反应中的干扰物，试剂的定量吸取。同标本混合，自动控制在一定温度下反应一定时间，通过可见光，紫外光，火焰光度计，荧光，散射光或氧电极，离子选择电极，酶电极，同位素计数等检测技术，对反应终点，初速度或反应过程进行监测，借助电子计算机将仪器的各项功能程序化，控制仪器的运转和反应过程，处理或判断实验数据，并将结果以数字描记曲线显示或打印报告，标本测定后，反应容器，管道系统的清洗和准备下一次使用等。自动分析仪的应用大大提高了临床生化检验的准确性，精密度和工作效率，适应了临床医学的发展对实验诊断的质和量的需求。
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2 生化分析仪的分类
目前已很难对繁多的不同功能的自动生化分析仪进行分类，因为任何分类都可能以偏概全，一般可按以下分类。
2.1 按自动化程度分为全自动及半自动生化分析仪 [1] 半自动生化分析仪多半还要靠手工完成样品及反应混合体递送，或是人工观测及计算结果;一部分操作则可由仪器自动完成，特点是体积小，结构简单，灵活性大，价格便宜。全自动生化分析仪从加样至出结果的全过程完全由仪器自动完成，由于分析中没有手工操作步骤，故主观误差很小，且由于该类仪器一般都具有自动报告异常情况，自动校正自身工作状态的功能，因此系统误差也较小，给使用者带来很大方便。
2.2 按反应装置结构分为管道连续流动式，分立式，离心式生化自动分析 [1～3]管道连续流动式分析仪的特点是测定项目相同的各待测样品与试剂混合后的化学反应，是在同一管道中经流动过程完成的，这类仪器一般可分为空气分段系统式和非分段系统式。分立式分析仪是按手工操作的方式编排程序，并以有节奏的机械操作代替手工，各环节用转送带连接起来，按顺序依次操作。离心式分析仪是化学反应器装在离心机的转子位置，该圆形反应器称为转头，先将样品和试剂分别置于转头内，当离心机开动后，圆盘内的样品和试剂受离心力的作用而相互混合发生反应，最后流入圆盘的比色糟内，通过比色计进行检测。
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2.3 按反应方式分为液体和干式生化自动分析仪 [1，2] 所谓干式是把样品(血清，血浆或全血及其它体液)直接加到滤纸片上，以样品做溶剂，使反应片上试剂溶解进一步完成反应。由于反应片结构方面不断改进，观测能力增强，使干化学技术有很大发展。干片式完全革除了液体试剂均为一次性使用，故成本较贵。干化学分析仪目前多用于急诊和现场化验。
2.4 按仪器复杂的程度及功能分类 分为小型，中型和大型自动分析仪。小型一般为单通道，中型为多通道，常同时可测2～10个项目，有些仪器测定项目不能任意选择，有些可任意选择，大型多通道的仪器可同时测10个以上项目，分析项目可自由选择。
2.5 根据各仪器之间的配置关系分类 可分为单一普通生化分析仪和附加式和组合式分析仪 [2] 。附加式分析仪和组合式分析仪就是把具有特殊功能的分立式任一分析仪附加在一起，节省了控制系统，显示系统和结果处理系统，把一台仪器变成一个实验室。组合式分析仪就是把功能相同或功能不同的各种大型生化分析仪组合在一起，用同一计算机控制，共同处理标识样品测定后共同显示和处理结果，使测定统一化方便管理。
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2.6 根据仪器的性能特点分类 又可分为普通生化分析仪和专门性能分析仪。根据性能特点可有很多专门性能分析仪，如完成酶学测定的酶自动分析仪，完成免疫测定免疫分析仪等。
2.7 它们根据标记物的不同分类 可分为酶免疫分析仪、荧光免疫化学分析仪、化学发光免疫分析仪、放射免疫分析仪 [4，5] 。由于单克隆抗体技术的建立及标记技术的发展，使免疫化学自动检验技术也日益接近传动生化检验技术， 日益兴起免疫化学自动分析仪。酶免疫分析仪用酶 [6] 标记各种特异配基(如抗原，抗体等)，利用酶的催化放大作用和特异性作用，测定酶作用的底物变化。随着酶免分析技术的发展，又采用了灵敏度更高的荧光底物和化学发光底物，而改用测定荧光和化学光，成为酶免疫分析技术的衍生放大技术。用荧光素 [7] ，化学发光物质 [8] 和同位素标记各种特异配基，然后用一定仪器对荧光强度，能量转换或者偏振光以及射线进行测量，来检测生物活性物质的含量。
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2.8 根据其光学系统可分为单波长和双波长生化分析仪 单波长又有单光束和双光束 [9～11] ，单光束结果简单，价格低廉，操作方便，维修也比较容易，适用于常规分析。双光束除能自动比较透过空白和试样的光束强度，能自动扫描吸收光谱外，还可自动消除电源电压波动的影响，减少放大器增益的漂移。双波长 [9，10，12] 是从同一光源发出的光分为两束，分别经过两个单器后，得到两束不同波长的光，利用切光器使两束光以一定的频率交替照射同一吸收池，最后由检测器显示出两个波长下的吸光度差值。优点是可以在有背景干扰或共存组分吸收干扰的情况下对某组分进行定量测定。
2.9 按测定的成分分为单组分及多组分生化分析仪 [13，14] 如果样品中只有一种吸光物质，而且遵守朗伯-比尔定律为单组分测定。如样品中含有数种吸光物质，各种吸光物质的吸收曲线不相重叠与单组分测定无异。各种吸光物质吸收曲线相互重叠，据吸光度可加性原理，在此场合仍可测出各成分的含量。
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参考文献
1 康格非.临床生物化学和生物化学检验.第二版.北京:人民卫生出版社，1998，442-446.
2 韩志钧.生化自动分析的发展现状与展望.当代医学，2001，7(10):31-38.
3 刘风军.医用检验仪器原理、构造与维修.北京:中国医药科技出版社，1997，120-124.
4 王自正.现代医学标记免疫学.第二版.北京:人民军医出版社，2000，2-5.
5 尹伯元，王仁芝，李振甲.标记免疫学.北京:原子能出版社，1998，1-19.
6 Kricka Larry J.Selected strategies for Improving Sensitivity and Relialiˉabity of Immunoassay.Clin Chem，1994，40(3):347-357.
, 百拇医药
7 Rongen H A H，Hoetemans R M W，Bult A，et al.Chemiluminescence and immunoassays.Journal of pharmaceutical&Biomedical Analysis，1994，12(4):433-462.
8 Yan Xu，Brian Halsall H，Willian R Heineman.Immunoassays with elecˉtrochemical detection.Washington D C:American Society forMicrobioloˉgy，1992，291-310.
9 扬根元，金瑞祥，应武林.实用仪器分析.第二版.北京:北京大学出版社，1997，26-28.
10 李树田译.仪器分析法.北京:机械工业出版社，1982，42-48.
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11 樊文涛，贾宝本.仪器分析.北京:化学工业出版社，1980，66-69.
12 缪征明.仪器分析.北京:机械工业出版社，1984，88-102.
13 戴树桂.仪器分析.北京:高等教育出版社，1984，82-90.
14 朱世盛.仪器分析.上海:复旦大学出版社，1983，41-43.
作者单位:210011南京医科大学第二附属医院
(收稿日期:2002-12-11)
(编辑元 红), 百拇医药(王建平)
实践已证实医学检验的自动化是近代医学发展的必由之路。因此，对分析工作提出了许多新的和更高的要求，同时也对生化分析仪的发展起了促进作用。新型生化分析仪不断更新，在灵敏度，准确度以及自动化程度方面都有很大的提高。特别是计算机的使用，不但可以用来控制操作(如自动调零，自动扫描，自动控制狭缝，自动补偿，自动更换光源和光电转换器，对错误操作和仪器不正常状态自动报警等)。而且可以进行数据处理，构成完善的自动化分析装置。为了使今后使用更加合理，现对临床生化自动分析仪的分类发展作一总结。
1 生化分析仪的发展特点
长期以来，临床化学检测多是靠手工方法完成操作，这些操作受技术的熟练程度和工作责任心等因素的影响，常使结果出现一定误差。随着临床生物化学项目的增多及要求检验数量和质量的增加与提高，单靠手工操作，往往难于满足临床需要，根据生化检验的操作要点，可注意到这些检验大部分都离不开样品处理(包括稀释，浓缩和去蛋白等)。加试剂进行反应(如显色，搅拌，加热等)，检验反应产物(如比色，比浊，反应前后吸光度的变化等)。数据处理(如数据的输入与输出，结果的校正与补偿，包括发报告)。反应杯的清洗(如吸取废液，加清洗液和纯水，反应杯烘干)等具体操作。这些操作都可适当组合起来。随着分析方法不断完善改进，再配合电子计算机和显示手段，可制造出很多自动 分析仪器。
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世界上第一台用于临床生化检验的自动分析仪是美国泰克尼康(Technicon)公司于1957年按Skeggs医师提出的设计方案生产的。仪器名为Auto Analyzer，是一台单通道，连续流动式自动分析仪。最初只用于血葡萄糖，尿素氮测定，报告的结果是光密度(OD值)。1964年，Skeggs报道了一个供多项同时测定用的分析仪。随后泰克尼泰公司生产出连续多通道自动分析仪SMA(Sequential Multiple Analyzer)系列。直到70年代中期又研制出SMAC，该仪器由电子计算机控制，每小时可测150份标本，每个标本可同时测定20个项目，使连续流分析达到一个新水平。
随着各型自动生化分析仪竟相发展，到如今已相当完善。它们的共同的特点是使临床生化检验中主要操作实现了机械化、自动化。其中包括标本的定量吸取，转移到反应杯或反应管道系统，通过沉淀或过滤离心，层析，透析等分离去反应中的干扰物，试剂的定量吸取。同标本混合，自动控制在一定温度下反应一定时间，通过可见光，紫外光，火焰光度计，荧光，散射光或氧电极，离子选择电极，酶电极，同位素计数等检测技术，对反应终点，初速度或反应过程进行监测，借助电子计算机将仪器的各项功能程序化，控制仪器的运转和反应过程，处理或判断实验数据，并将结果以数字描记曲线显示或打印报告，标本测定后，反应容器，管道系统的清洗和准备下一次使用等。自动分析仪的应用大大提高了临床生化检验的准确性，精密度和工作效率，适应了临床医学的发展对实验诊断的质和量的需求。
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2 生化分析仪的分类
目前已很难对繁多的不同功能的自动生化分析仪进行分类，因为任何分类都可能以偏概全，一般可按以下分类。
2.1 按自动化程度分为全自动及半自动生化分析仪 [1] 半自动生化分析仪多半还要靠手工完成样品及反应混合体递送，或是人工观测及计算结果;一部分操作则可由仪器自动完成，特点是体积小，结构简单，灵活性大，价格便宜。全自动生化分析仪从加样至出结果的全过程完全由仪器自动完成，由于分析中没有手工操作步骤，故主观误差很小，且由于该类仪器一般都具有自动报告异常情况，自动校正自身工作状态的功能，因此系统误差也较小，给使用者带来很大方便。
2.2 按反应装置结构分为管道连续流动式，分立式，离心式生化自动分析 [1～3]管道连续流动式分析仪的特点是测定项目相同的各待测样品与试剂混合后的化学反应，是在同一管道中经流动过程完成的，这类仪器一般可分为空气分段系统式和非分段系统式。分立式分析仪是按手工操作的方式编排程序，并以有节奏的机械操作代替手工，各环节用转送带连接起来，按顺序依次操作。离心式分析仪是化学反应器装在离心机的转子位置，该圆形反应器称为转头，先将样品和试剂分别置于转头内，当离心机开动后，圆盘内的样品和试剂受离心力的作用而相互混合发生反应，最后流入圆盘的比色糟内，通过比色计进行检测。
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2.3 按反应方式分为液体和干式生化自动分析仪 [1，2] 所谓干式是把样品(血清，血浆或全血及其它体液)直接加到滤纸片上，以样品做溶剂，使反应片上试剂溶解进一步完成反应。由于反应片结构方面不断改进，观测能力增强，使干化学技术有很大发展。干片式完全革除了液体试剂均为一次性使用，故成本较贵。干化学分析仪目前多用于急诊和现场化验。
2.4 按仪器复杂的程度及功能分类 分为小型，中型和大型自动分析仪。小型一般为单通道，中型为多通道，常同时可测2～10个项目，有些仪器测定项目不能任意选择，有些可任意选择，大型多通道的仪器可同时测10个以上项目，分析项目可自由选择。
2.5 根据各仪器之间的配置关系分类 可分为单一普通生化分析仪和附加式和组合式分析仪 [2] 。附加式分析仪和组合式分析仪就是把具有特殊功能的分立式任一分析仪附加在一起，节省了控制系统，显示系统和结果处理系统，把一台仪器变成一个实验室。组合式分析仪就是把功能相同或功能不同的各种大型生化分析仪组合在一起，用同一计算机控制，共同处理标识样品测定后共同显示和处理结果，使测定统一化方便管理。
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2.6 根据仪器的性能特点分类 又可分为普通生化分析仪和专门性能分析仪。根据性能特点可有很多专门性能分析仪，如完成酶学测定的酶自动分析仪，完成免疫测定免疫分析仪等。
2.7 它们根据标记物的不同分类 可分为酶免疫分析仪、荧光免疫化学分析仪、化学发光免疫分析仪、放射免疫分析仪 [4，5] 。由于单克隆抗体技术的建立及标记技术的发展，使免疫化学自动检验技术也日益接近传动生化检验技术， 日益兴起免疫化学自动分析仪。酶免疫分析仪用酶 [6] 标记各种特异配基(如抗原，抗体等)，利用酶的催化放大作用和特异性作用，测定酶作用的底物变化。随着酶免分析技术的发展，又采用了灵敏度更高的荧光底物和化学发光底物，而改用测定荧光和化学光，成为酶免疫分析技术的衍生放大技术。用荧光素 [7] ，化学发光物质 [8] 和同位素标记各种特异配基，然后用一定仪器对荧光强度，能量转换或者偏振光以及射线进行测量，来检测生物活性物质的含量。
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2.8 根据其光学系统可分为单波长和双波长生化分析仪 单波长又有单光束和双光束 [9～11] ，单光束结果简单，价格低廉，操作方便，维修也比较容易，适用于常规分析。双光束除能自动比较透过空白和试样的光束强度，能自动扫描吸收光谱外，还可自动消除电源电压波动的影响，减少放大器增益的漂移。双波长 [9，10，12] 是从同一光源发出的光分为两束，分别经过两个单器后，得到两束不同波长的光，利用切光器使两束光以一定的频率交替照射同一吸收池，最后由检测器显示出两个波长下的吸光度差值。优点是可以在有背景干扰或共存组分吸收干扰的情况下对某组分进行定量测定。
2.9 按测定的成分分为单组分及多组分生化分析仪 [13，14] 如果样品中只有一种吸光物质，而且遵守朗伯-比尔定律为单组分测定。如样品中含有数种吸光物质，各种吸光物质的吸收曲线不相重叠与单组分测定无异。各种吸光物质吸收曲线相互重叠，据吸光度可加性原理，在此场合仍可测出各成分的含量。
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参考文献
1 康格非.临床生物化学和生物化学检验.第二版.北京:人民卫生出版社，1998，442-446.
2 韩志钧.生化自动分析的发展现状与展望.当代医学，2001，7(10):31-38.
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, 百拇医药
7 Rongen H A H，Hoetemans R M W，Bult A，et al.Chemiluminescence and immunoassays.Journal of pharmaceutical&Biomedical Analysis，1994，12(4):433-462.
8 Yan Xu，Brian Halsall H，Willian R Heineman.Immunoassays with elecˉtrochemical detection.Washington D C:American Society forMicrobioloˉgy，1992，291-310.
9 扬根元，金瑞祥，应武林.实用仪器分析.第二版.北京:北京大学出版社，1997，26-28.
10 李树田译.仪器分析法.北京:机械工业出版社，1982，42-48.
, 百拇医药
11 樊文涛，贾宝本.仪器分析.北京:化学工业出版社，1980，66-69.
12 缪征明.仪器分析.北京:机械工业出版社，1984，88-102.
13 戴树桂.仪器分析.北京:高等教育出版社，1984，82-90.
14 朱世盛.仪器分析.上海:复旦大学出版社，1983，41-43.
作者单位:210011南京医科大学第二附属医院
(收稿日期:2002-12-11)
(编辑元 红), 百拇医药(王建平)