生化分析仪.ppt

,生化分析仪原理,根据反应方式一般分为液体和干式生化两种。所谓干式是把样品直接加到滤纸片上，以样品作溶剂，使反应片上试剂溶解，产生颜色变化，用反射光度计定量检测，进一步计算完成反应。此方法完全革除了液体试剂，故称干化学法。干片不仅包括试剂，也可由电极构成，所以此类分析仪也可以进行电解质测定。干片均为一次性使用，故成本较高，推广有一定难度。但在野战、急救、救灾方面优点明显。以下主要介绍现在普遍使用的液体式生化分析仪。电话：400-0538-600,-反应方式分类,生化分析仪原理,比色分析的基本原理,许多化学物质的溶液具有颜色（无色的化合物也可以加显色剂经反应生成有色物质），当有色溶液的浓度改变时，颜色的深浅也随之改变，浓度愈大，颜色愈深。因此，可以用比较溶液颜色深浅的方法来测定有色溶液的浓度。这种方法叫做比色分析法。,-比色法原理,生化分析仪原理,朗伯-比尔定律,当一束单色光通过有色溶液时，入射光线的一部分被器皿反射回来，一部分被溶液吸收另一部分则透过溶液（如图所示）他们之间有以下关系：Io=Ia+Ir+It式中：Io-入射光强度Ia-吸收光强度Ir-反射光强度It-透过光强度,-朗伯-比尔定律,生化分析仪原理,由于在实际测定时，所用的比色皿都是用同一材料规格的。反射光的强度为一定值，不会引起测量误差，所以反射光的影响可以不加考虑。则上式可简化为：Io=Ia+It从上可知：当入射光强度Io为一定时，被吸收光强度It愈小。也就是说：光强度的减弱仅与有色溶液对光线的吸收有关。,-朗伯-比尔定律,生化分析仪原理,实验证明：溶液的浓度C愈大，液层厚度L愈厚（即光线在溶液中所经过的路程愈长）则溶液对光线吸收的愈多。他们之间的关系有下式决定：A=KCL,-朗伯-比尔定律,生化分析仪原理,A=KCL,公式中的K称为吸光系数，它表示有色溶液在单位浓度和单位厚度时的吸光度。在入射光的波长、溶液种类和温度一定的条件下，K为定值。吸光系数是有色化合物的重要特性之一，在比色分析中有着重要的意义。K值愈大，表示该物质对光的吸收能力愈强，浓度改变时引起吸光度的改变愈显著，因此比色测定时灵敏度愈高。,-朗伯-比尔定律,生化分析仪原理,A=KCL,朗伯-比尔定律即有色溶液对一定强度光的吸收程度，与液层厚度和溶液中有色物质浓度的乘积成正比。其中朗伯定律说明吸收光与厚度间的关系；比尔定律说明吸收光与浓度间的关系。,-朗伯-比尔定律,生化分析仪原理,朗伯-比尔定律的应用,假定有两种有色溶液，其中一种是已知浓度的标准溶液，另一种是待测溶液。根据公式：,在标准溶液中：,在待测溶液中：,-朗伯-比尔定律,生化分析仪原理,波长的选择：,由于有色溶液对光的吸收具有选择性，因此进行比色测定时，测量不同的项目需要用到不同的波长。作为临床生化分析使用一般工作波长为340nm800nm。,-生化工作波长,生化分析仪光路检测系统,生化分析仪以紫外可见分光光度法为其中心和主要的检测手段，与一般分光光度计一样，其光路和检测系统由光源、单色器和检测系统组成。,-检测系统,生化分析仪光路检测系统,光源（lightsource）,一般为卤素钨丝灯（halogentungstenfilamentlamp），也有采用长寿命的氙灯（xelamp），要求在340800nm波长范围内能发射出稳定且较平坦光能。,-检测系统,生化分析仪光路检测系统,单色器（monochromato）,单色器是生化分析仪最为核心的部件，生化检验所需的不同波长的单色光都是由它产生。,根据单色器内部分光元件不同一般分为：滤光片式和光栅式,根据单色器内部分光结构的不同一般分为：前分光和后分光,-检测系统,生化分析仪光路检测系统,干涉滤光片,利用干涉原理只使特定光谱范围的光通过的光学薄膜。通常由多层薄膜构成。干涉滤光片种类繁多，用途不一，常见干涉滤光片分截止滤光片和带通滤光片两类。,干涉：频率相同的两列波叠加，使某些区域的振动加强，某些区域的振动减弱，并且振动加强和振动减弱的区域互相间隔，这种现象叫波的干涉。,生化分析仪光路检测系统,截止滤光片能把光谱范围分成两个区，一个区中的光不能通过（截止区），典型的截止滤光片有低通滤光片（只允许长波光通过）和高通滤光片（只允许短波光通过），他们均为多层介质膜，具有由高折射率层和低折射率层交替构成的周期性结构。,截止滤光片,-滤光片,生化分析仪光路检测系统,带通滤光片,带通滤光片只允许较窄波长范围的光通过具体结构为：玻璃衬底上涂上一层半透明金属层，接着涂一层氟化镁隔层，再涂一层半透明金属层，两金属层构成了法布里-珀罗标准具的两块平行板。当两极的间隔与波长同数量级时，透射光中不同波长的干涉高峰分得很开，利用别的吸收型滤光片可把不允许透过的光滤掉，从而得到窄带通的带通滤光片，其通频带度远比普通吸收型滤光片要窄。带通滤光片的通频带可从红外到紫外。,-滤光片,生化分析仪光路检测系统,光栅,光栅是根据多逢衍射原理制成的一种分光原件，有一组数目很多、排列紧密、均匀的平行狭缝（或刻痕）所构成，他能产生谱线间距较宽的匀拍光谱，所得光谱线的亮度比用棱镜分光时要小些，但光栅的分辨本领要比棱镜大，故常被用在各种光谱仪器中。,衍射：又称为绕射，波遇到障碍物或小孔后通过散射继续传播的现象。衍射现象是波的特有现象，一切波都会发生衍射现象。,-光栅,生化分析仪光路检测系统,-光栅,生化分析仪光路检测系统,全息摄影亦称：“全息照相”，一种利用波的干涉记录被摄物体反射（或透射）光波中信息（振幅、相位）的照相技术。全息摄影是通过一束参考光和被摄物体上反射的光叠加在感光片上产生干涉条纹而成。全息摄影不仅记录被摄物体反射光波的振幅，而且还记录反射光波的相对相位。,所谓光的相位是指光波在前进时，光子振动所呈现的交替的波形变化。由于光是电磁波，其光子振动与磁振动垂直又与波的传播方向垂直，导致了传播时波形的变化。同一种光波通过折射率的不同的物质时，光的相位就会发生变化，波长和振幅也会发生变化。,-光栅,生化分析仪光路检测系统,对于在生化分析仪中的应用，它们的作用都是将复色光转变成生化分析仪需要的不同波长的单色光。因为都存在于仪器分光系统中，属于仪器的核心部件，其性能的优劣决定了仪器的各方面的性能。滤光片表面镀膜容易变质（1-2年后），导致滤光片的透射率降低，使光电信号减弱导致测量结果不准确。光栅镜片则不会出现类似问题。其次，经光栅分光后的单色光，在中心波长、半波宽等影响生化检测准确度的技术参数上都优于滤光片，使得采用光栅作为分光系统的生化检测结果更加准确。,滤光片与光栅,-光栅与滤光片,生化分析仪光路检测系统,凹面全息光栅与平面光栅,在1950年之前，使用棱镜来进行分光。从50年代开始平面刻画光栅代替棱镜开始大量的被使用在分光中。现在随着全息技术的发展，另一种全新的功能卓越的分光器件全息光栅登上了历史舞台。这种新型的光栅有着刻画光栅无可比拟的优势。利用全息技术可以根据不同要求在玻璃衬底上刻画出各种形状排列的光栅。全息光栅由于其刻画形状可控制技术使其可以对象差进行修正。由此产生出了像差修正的全息型曲面光栅光谱仪的全新设计。,-凹面全息光栅,生化分析仪光路检测系统,像差修正的全息型凹面光栅对比与普通的平面光栅，主要优势在于：,凹面光栅和平面光栅的比较：,普通平面光栅光谱仪的光路一般都需要两片曲面反射镜，和一片平面光栅来组成。这样不可避免的由两片镜片引进很多杂散光。杂散光打到CCD上会形成背景噪声，使系统信噪比降低。而且光学部件越多，引入的像差就越严重。,全息型光栅和刻画型光栅的对比：,刻画光栅最大的问题在于其刻画面的粗糙度会导致比较大的散射光。全息光栅可以把这种散射降到一个很低的水平。,像差修正光栅和普通光栅的对比：,像差会给CCD相邻像素之间带来串扰，并且会对理论分辨率值造成很大的损失，尤其是非傍轴光。像差修正光栅则可以将像差对系统的影响降到很低的水平。,-凹面全息光栅,生化分析仪光路检测系统,前分光与后分光,通俗的可以解释为根据比色池的位置分为前分光和后分光。如果复色光先经过比色池后然后再经过滤光片或光栅进行分光得到单色光，则称之为后分光。如果在复色光在经过比色池之前已经被分光系统分离成单色光，则称之为前分光。,-前分光与后分光,生化分析仪光路检测系统,光栅后分光结构示意图,光源先透过比色池中的反应液再照射到光栅上，经色散后所有固定单色光通过各自光纤传输到对应的检测器，微处理器按该分析项目的分析参数，选择其中一个或两个波长（双波长法）的吸光度值，用于分析结果的计算。,-光栅后分光,生化分析仪光路检测系统,前分光与后分光比较,首先前分光结构都存在机械机构，需要靠电机的运动选择不同的波长，后分光则是固定结构。1、前分光结构无论是机械部分还是电机都可能出现故障，加大了仪器出现问题的几率；后分光系统是固定结构不存在机械故障。2、切换波长时，前分光需要机械运动所以切换速度慢影响测量速度，后分光不需机械运动，波长切换由程序完成。3、机械运动存在误差，而生化测量对波长的精准度以nm来要求，所以误差会导致测量