全自动生化分析仪关键技术进展

2020-01-18天津市南开区中医医院检验科天津300110

中国医疗器械信息 2020年16期

天津市南开区中医医院检验科（天津 300110）

内容提要：常见全自动生化分析仪主要包含自动生化分析仪、糖化分析仪及血细胞分析仪三类，既能够降低人工操作中的主观误差，为临床医师提供疾病诊断的客观信息依据，同时也有助于把握患者病情发展进度，提高患者预后，在医学领域应用十分广泛。因此，本文对全自动生化分析仪关键技术进展进行综述，以期为各医院在全自动生化分析仪的选择与使用中提供参考。

自动生化分析仪、糖化分析仪及血细胞分析仪都是临床中常见的生化分析仪器，随着医学现代化科技的不断发展，仪器智能化及自动化程度不断提高，在多项临床检验中都发挥着不可替代的重要作用。自动生化仪主要用于肝功能、肾功能、血脂及血糖指标的检测；糖化分析仪主要测定血红蛋白与葡萄糖的结合程度，对于患者糖尿病的筛选、诊断、预后判断具有重要意义；血细胞分析仪可对红细胞、白细胞、血红蛋白、血小板、红细胞压积、平均红细胞体积等参数进行检测，对于感染病、白血病、贫血等多种疾病具有良好的诊断及辅助治疗效果。

1.自动生化分析仪关键技术进展

1.1 结构原理技术进展

自动生化分析仪最初采取管道式结构，全部待测样品均在同一管道内与试剂进行混合，待测样品互污染率非常高，冲洗时间长，自动化程度低，后随着离心式分析仪的产生被彻底淘汰[1]。离心式分析仪通过使用不同的反应比色杯减轻了待测样品间的相互污染，大幅缩短了清洗时间，但仍存在检测项目灵活度低，吸光度差等问题[2]。分立式分析仪多采用后分光原理及双波长测定技术，既显著降低了光噪，同时也明显提高了分析的灵敏度，本院使用的TBA-120FR全自动生化分析仪便是分立式分析仪，此种分析仪有效克服了离心式分析仪的大部分缺点，自动化程度高，具有使用灵活，即时检测的优点，现已全面取代了离心式分析仪[3]。

现阶段最先进的自动生化分析仪结构原理技术是指将样品制备过程、反应过程、分离过程及检测过程集成到微米芯片上的微流控芯片技术，芯片材料以聚二甲基硅氧烷为主，毛细管电泳、聚合酶链反应、酶反应、激光诱导荧光检测和PCR反应等都可在微流控芯片中实现，具有精度高、试剂用量少、检验时间短等显著优势，已逐渐在临床中应用及推广[4]。

1.2 光学技术进展

光度计是全自动生化分析仪中的核心技术，能够对待测溶液中物质进行定量及定性分析。光度计的基本原理是应用朗伯-比尔定律：A=-lg(I/I。)=-lgT=kLc测量溶液中的吸光度，进而计算出待测样本浓度，样本的吸光值与样本的浓度成正比。老式全自动生化分析仪的光学系统中组件主要有卤钨灯、透镜、滤色片、光电池等。新式全自动生化分析仪在光学部分有了很大的技术突破及改进，与老式光学系统相比，新式全自动生化分析仪在光源与比色杯之间加用了一组透镜，能够将原始光源灯投射出契型光束变为点光束，从而有效缩小比色杯体积，对试剂的节约效果可达45%以上。并且，新式全自动生化分析仪应用了新研制出的光/数码信号直接转换技术，能够将光路中的光信号转化成为数码信号，既有助于降低外界因素对光路的干扰，同时也能够减少信号衰减，整体提高测试精度。

1.3 恒温技术进展

温度对于医学检验结果的影响很大，因此为保持生化仪的灵敏度及精确度，必须为其配备完善的恒温系统[5]。早期生化仪多采用空气浴的方式进行保温，但空气浴受温度影响大，易出现受热不均等问题，现阶段已逐渐形成了恒温液循环间接加温干式浴技术，通过在比色杯周围放置比热容较大的稳定恒温液的方式，持续为待测样品提供稳定、均匀的温度环境，有效降低了温度对自动分析仪的精确度造成影响[6]。

1.4 加样、搅拌及探针技术进展

加样技术的不断完善也是提升生化分析仪自动化程度的关键技术之一，加样的准确度对于测量结果的准确性具有着十分重要的影响[7]。现阶段加样系统主要依靠液面检测技术、随量跟踪技术及堵塞检测技术，探针上设有自动感应装置，探测到液面及障碍物时会自动停止，既能够减轻探针的磨损及意外损伤，同时也能够有效预防待测样品间的交叉感染，提高分析仪的测试准确性[8]。同时，探针还能根据吸入液体量的多少，自动对下降深度进行调整，以防出现空吸或多余液体，影响加样结果的准确性[9]。另外，加样探针配有压力检测装置，识别出样品中含有血凝块或蛋白质凝块时能够自动排堵并报警，保证检验结果的准确性[10]。

传统搅拌采用磁珠式及涡旋式两种搅拌技术，但搅拌中产生的气泡会对检验结果造成一定干扰[11]。现阶段已逐渐出现压电搅拌、多搅拌单元等搅拌技术，改良后增加了搅拌力度、缩短了搅拌时间、避免微泡将光散射后对检验结果造成影响，大幅提升了检验的可靠性[12]。

2.糖化分析仪关键技术进展

糖化分析仪的关键测定技术主要有亲和测定法、高压液相方法（HPLC）、免疫凝集法、离子捕获法、电泳法等，但电泳法自动化程度较低，亲和测定法灵敏度较低，免疫法抗干扰性差[13]。HPLC可全自动分离测定糖化血红蛋白及血蛋白的变异体和亚型，CV值在1%以内，具有操作简便，精确度高的显著优点，现阶段仍以HPLC作为HbA1c的金标准，本院使用的HA-8180日本爱科莱全自动糖化血红蛋白分析仪也采用了HPLC作为测定原理[14]。

3.血细胞分析仪关键技术进展

血细胞仪最初应用电阻率变化联合电子技术对血细胞进行计数，后随着电阻抗、射频与细胞化学联合检测技术的研发，对淋巴、单核、中性粒细胞、嗜酸性粒细胞、嗜碱性粒细胞均能得到良好检测。后续逐渐研发出体积、电导、激光散射法，激光散射和细胞化学染色技术及多角度偏振光激光散射技术，大幅提高了血细胞分析仪的检测速率及准确性。体积、电导、激光散射法先通过低频电流对细胞体积展开分析，然后利用细胞膜对高频电流的传达效应，对粒细胞与淋巴细胞进行区分，最后通过激光散射测量技术，对粒细胞胞浆中颗粒情况进行探测，依据不同颗粒大小对光的散射强度不同，有效区分中性、嗜酸性和嗜碱性细胞。

激光散射和细胞化学染色技术应用了过氧化酶染色反应，先通过联苯胺处理标本，细胞内的过氧化物酶能将无色的联苯胺氧化为蓝色的联苯胺蓝，最终形成棕黑色颗粒性产物定位于胞浆。其中嗜酸性粒细胞过氧化酶染色反应阳性程度最强（++++），其次为中性分叶核粒细胞（+++），嗜碱性粒细胞为阴性反应（-）。在此基础上，过氧化酶检测通道对经过的细胞实施激光散射测量技术，依据细胞的吸光率展开定量及定性分析。

多角度偏振光激光散射技术将全血标本通过鞘流液按适当比例稀释，然后将激光照射在细胞上，收集0°、10°及90°方向的散射光对细胞体积、结构、内部颗粒情况进行区分，从而计算出细胞分类结果。

在上述血细胞分析仪关键技术的辅助之下，大幅缩短了检验时间，3min内可报告15项血细胞指标及CRP，对于提高急诊患者预后具有重要意义[15]。