半自动生化分析仪，生化分析仪发展

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生命科学这个领域在21世纪已经成为全球热门和重点关注对象，随着该领域的关注度变高，研究该领域所需要的生物化学仪器也备受关注。作为一个经常使用生化仪器的大学生，本人通过在网络上搜索和查阅部分文献的方式重点研究了生化分析仪的发展历程。

生化分析仪又常被称为生化仪，是采用光电比色原理来测量体液中某种特定化学成分的仪器。由于其测量速度快、准确性高、消耗试剂量小，现已在各级医院、防疫站、计划生育服务站得到广泛使用。配合使用可大大提高常规生化检验的效率及收益。生化分析仪用于检测、分析生命化学物质的仪器，给临床上对疾病的诊断、治疗和预后及健康状态提供信息依据。

分光光度计，又称光谱仪(spectrometer)，是将成分复杂的光，分解为光谱线的科学仪器。测量范围一般包括波长范围为380~780nm的可见光区和波长范围为200～380nm的紫外光区。不同的光源都有其特有的发射光谱,因此可采用不同的发光体作为仪器的光源。钨灯的发射光谱：钨灯光源所发出的380～780nm波长的光谱光通过三棱镜折射后，可得到由红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫组成的连续色谱；该色谱可作为可见光分光光度计的光源。

分光光度计分类：原子吸收分光光度计、荧光分光光度计、可见分光光度计、红外分光光度计、紫外可见分光光度计。不同的分类有不同的应用领域

原子吸收光谱仪又称原子吸收分光光度计，根据物质基态原子蒸汽对特征辐射吸收的作用来进行金属元素分析。它能够灵敏可靠地测定微量或痕量元素。

1860年克希霍夫和本生根据钠发射线和夫劳霍弗暗线的光谱中的位置相同这一事实，证明太阳连续光谱中的暗线D线，是太阳外围大气圈中的Na原子对太阳光谱在Na辐射吸收的结果；并进一步阐明了吸收与发射的关系——气态的原子能发射某些特征谱线，也能吸收同样波长的这些谱线。这是历史上用原子吸收光谱进行定性分析的第一例证。

1916年帕邢首先研制成功空心阴极灯，可作为原子吸收分析用光源。1954年澳大利亚墨尔本物理研究所在展览会上展出世界上第一台原子吸收分光光度计。空心阴极灯的使用，使原子吸收分光光度计商品仪器得到了发展。

原子吸收分光光度法应用也有一定的局限性，即每种待测元素都要有一个能发射特定波长谱线的光源。原子吸收分析中，首先要使待测元素呈原子状态，而原子化往往是将溶液喷雾到火焰中去实现，这就存在理化方面的干扰，使对难溶元素的测定灵敏度还不够理想，因此实际效果理想的元素仅30余个；由于仪器使用中，需用乙炔、氢气、氩气、氧化亚氮（俗称笑气）等，操作中必须注意安全。

荧光分光光度计是用于扫描液相荧光标记物所发出的荧光光谱的一种仪器。其能提供包括激发光谱、发射光谱以及荧光强度、量子产率、荧光寿命、荧光偏振等许多物理参数，从各个角度反映了分子的成键和结构情况。通过对这些参数的测定，不但可以做一般的定量分析，而且还可以推断分子在各种环境下的构象变化，从而阐明分子结构与功能之间的关系。

荧光现象最早被西班牙内科医生、植物学家NicolasMonardes在1575年发现并记录下来。直到1852年，Stokes用自制的分光计观察到荧光波长比激发波长稍长，确定了有些物质在吸收光能后重新发射出不同波长的光，从而提出了“荧光”这一术语，并指出荧光是光发射现象，而不是光的漫射所引起的。此后，对荧光现象的研究和解释日益增多，荧光分析法也逐渐发展成为一种重要的分析测试手段。荧光分析方法的发展与荧光仪的发展密切相关。然而，荧光仪的发展仅有几十年的历史。1928年Jette和West，共同研制了世界上第一台光电荧光计。1948年，Studer推出了第一台自动光谱校正装置，直至1952年才出现商品化的校正光谱仪器。

荧光分光光度计并不是理想化的仪器，由于激发光源、单色器、检测器等仪器组件存在明显的光谱特性，一般荧光分光光度计所测得的谱图均为表观光谱(未校正过的光谱)，并不是真实的荧光光谱。在常规的定量测定中，得到的光谱是表观光谱并不会影响测试结果。但也有一些情况下，必须要求采用真实的荧光光谱，比如测量荧光量子产率时，进行积分的光谱必须是经过校正后的真实光谱。

可见分光光度计是一种结构简洁、使用方便的单光束分光光度计，基于样品对单色光的选择吸收特性可用于对样品进行定性和定量分析。其定量分析根据相对测量原理工作，即选定样品的溶剂(或空气)作为标准试样，设定其透射比为100%，被测样品的透射比则相对于标准试样(或空气)而得到。

广泛应用于医药卫生、临床检测、生物化学、石油化工、环保监测、食品生产和质量控制等部门作定性、定量分析，还可作为高校和中学相关课程的教学演示和实验仪器。

红外分光光度计是一种用棱镜或光栅进行分光的红外光谱仪。由光源发出的红外线分成完全对称的两束光：参考光束与样品光束。它们经半圆型调制镜调制，交替地进入单色仪的狭缝，通过棱镜或光栅分光后由热电偶检测两束光的强度差。当样品光束的光路中没有样品吸收时，热电偶不输出信号。一旦放入测试样品，样品吸收红外光，两束光有强度差产生，热电偶便有约10Hz的信号输出，经过放大后输至电机，调节参考光束光路上的光楔，使两束光的强度重新达到平衡，由笔的记录位置直接指出了某一波长的样品透射率，波数的连续变化就自动记录了样品的红外吸收光谱或透射光谱。

红外光谱仪的研制可追溯的20世纪初期。1908年Coblentz制备和应用了用氯化钠晶体为棱镜的红外光谱议；1910年Wood和Trowbridge研制了小阶梯光栅红外光谱议；1918年Sleator和Randall研制出高分辨仪器。20世纪40年代开始研究双光束红外光谱议。1950年由美国PE公司开始商业化生产名为Perkin-Elmer21的双光束红外光谱议（图1.2）。与单光束光谱仪相比，双光束红外光谱议不需要由经过专门训练的光谱学家进行操作，能够很快的得到光谱图。因此Perkin-Elmer21很快在美国畅销。Perkin-Elmer21的问世大大的促进了红外光谱仪的普及。

紫外分光光度计就是根据物质的吸收光谱研究物质的成分、结构和物质间相互作用的有效手段。许多有机化合物在紫外区具有特征的吸收光谱，因此可用紫外分光光度法对有机物质进行定性鉴定、结构分析及定量测定。紫外分光光度法使用基于朗伯-比耳定律。

1852年，比尔参考了布给尔1729年和朗伯在1760年所发表的文章，提出了分光光度的基本定律，即液层厚度相等时，颜色的强度与呈色溶液的浓度成比例，从而奠定了分光光度法的理论基础，这就是著名的朗伯比尔定律。1854年，杜包斯克和奈斯勒等人将此理论应用于定量分析化学领域，并且设计了第一台比色计。到1918年，美国国家标准局制成了第一台紫外可见分光光度计。此后，紫外可见分光光度计经不断改进，又出现自动记录、自动打印、数字显示、微机控制等各种类型的仪器，使光度法的灵敏度和准确度也不断提高，其应用范围也不断扩大。紫外可见分光光度法从问世以来，在应用方面有了很大的发展，尤其是在相关学科发展的基础上，促使分光光度计仪器的不断创新，功能更加齐全，使得光度法的应用更拓宽了范围。

半自动分析仪指在分析过程中的部分操作（如加样、保温、吸入比色、结果记录等某一步骤）需要手工完成，而另一部分操作则可由仪器自动完成。这类仪器的特点是体积小，结构简单，灵活性大，即可分开单独使用，又可与其他仪器配合使用，价格便宜。

20世纪50年代经Skeggs提出设计方案而产生。当时仪器命名为自动分析仪(autoanalyzer)，是台单通道、连续流动式分析仪，只能以光密度值形式报告结果。1964年，skeggs又报道了能同时测定多个项目的自动化分析仪。70年代中期随着计算机技术的迅猛发展.大大加快了自动生化分析仪的进程。由电子计算机控制，分析速度每小时可达一百多项(Tests)，同时检测多个项目的多通道连续流动式以及离心式自动化分析仪在不断问世。

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。操作者只需把样品放在分析仪的特定位置上，选用程序开动仪器即可等取检验报告。

二十世纪80年代末开放的、分立式为主的自动生化分析仪遍及全球。它以其结构简化、操作方便、准确度高、精密度高、检测速度快等优点赢得广大用户的信赖。近年来临床实验室在自动生化分析仪上发生了新的变化,模块组合式自动生化分析仪将成为实验室主流。干化学技术、蛋白芯片和生物芯片技术也以逐步被应用到临床检验中来。

自动生化分析器有多种分类方法，最常用的是按其反应装置的结构进行分类。按此法可将自动生化分析器分为流动式和分立式两大类。所谓流动式自动生化分析器是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器。过去说得多少通道的生化分析仪指的就是这一类。存在较严重的交叉污染，结果不太准确，现已淘汰。分立式自动生化分析器与流动式的主要差别是每个待测样品与试剂混合间的化学反应都是分别在各自的反应皿中完成的，不易出现交叉污染，结果可靠。

自动生化分析仪以其高技术含量、高准确性、高精密度、高灵活性、高工作效率为特点，已成为现代临床检验科必不可少的设备之一。担负着越来越繁重的常规检验工作。临床检验经历手工操作、半自动分析和全自动分析过程，科学技术的飞速发展，使得自动化分析类型不断更新，功能不断完盖，检测速度不断提高。实验室的工作正以自动化、标准化、系统化、一体化和网络化为特点加速全实验室自动化的进程。

回顾生化分析仪的发展历史，由十九世纪的西方科学家提出了分光光度的基本定律开始算起，生化分析仪器的发展已经逐渐成熟，但仍有部分研究领域所需的生化仪器还未完善。而且在查阅资料的时候发现，我国自主的生物仪器技术仍不算发达，但随着新的政策的出台，该领域已经逐渐出现中国的身影，希望在不久的将来，我国可以位于该领域的前列并引领研发和生产下一代的生化仪器。

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