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一、尿沉渣分析仪发展简史
1988年，美国研制生产了世界上第一台“Yollow IRlS”高速摄影机式的尿沉渣自动分析仪，简称Y—1尿自动分析仪。这种仪器是将标本的粒子影像展示在计算机的屏幕上，由检验人员加以鉴别。
1990年，日本与美国合作，生产出影像流式细胞术的UA-1000型、UA-2000型尿沉渣自动分析仪，主要由连续高速流动位点摄影系统组成，包括闪光放电管、放大物镜、平面流动池、CCD摄影系统、影像信息处理机和阴极射线示波器等。但由于此类尿沉渣自动分析仪对图像粒子测绘不十分满意，处理能力低、重复性差、管型分辨不清、价格较昂贵等原因而未能普及。
1995年，日本将流式细胞术和电阻抗技术结合，UF-100型全自动尿沉渣分析仪。
1996年，德国生产出SEDTRON以影像系统配合计算机技术的尿沉渣自动分析仪。
2003年，美国DiaSys R/S Corporation尿液分析系统工作站。
尿沉渣分析仪大致有两类，一类是通过尿沉渣直接镜检再进行影像分析，得出相应的技术资料与实验结果； 另一类是流式细胞术分析。
二、流式细胞术尿沉渣分析仪
1995年，日本将流式细胞术和电阻抗技术结合，UF-100型全自动尿沉渣分析仪。
1. 工作原理
应用流式细胞和电阻抗的原理。当一个尿液标本被稀释并经染色液染色后，靠液压作用通过鞘液流动池。当反应样品从样品喷嘴出口进入鞘液流动室时，被一种无粒子颗粒的鞘液包围，使每个细胞以单个纵列的形式通过流动池的中心（竖直）轴线，在这里每个尿液细胞被氩激光光束照射。每个细胞有不同程度的荧光强度（fluorescent light intensity，FI，从染色尿液细胞发出的荧光，主要反映细胞的定量特性，如细胞膜、核膜、线粒体和核酸）、前向散射光强度（forward scattered linght intensity，Fsc，它成比例反映细胞的大小）和电阻抗的大小（电阻抗电信号主要与细胞的体积成正比）。仪器正是将这种荧光、散射光等光信号转变成电信号，并对各种信号进行分析，最后得到每个尿液标本产生出的直方图（histogram）和散射图（scattergram）。通过分析这些图形，即可区分每个细胞并得出有关细胞的形态。
仪器通过对前向散射光波形、前向荧光波形和电阻抗值的大小综合分析，得出细胞的信息并绘出直方图和散射图。仪器通过分析每个细胞信号波形的特性来对其进行分类。前向散射光信号主要反映细胞体积的大小，前向荧光信号主要反映细胞核的大小。
2. 仪器结构
包括光学检测系统、液压系统、电阻抗检测系统和电子系统。
（1）光学系统：光学系统由氩激光（波长488nm）、激光反射系统、流动池、前向光采集器和前向光检测器组成。
样品流到流动池，每个细胞被激光光束照射，产生前向散射光和前向荧光的光信号。散射光信号被光电二极管转变成电信号，被输送给微处理器。仪器可以从散射光的强度得出测定细胞大小的资料。荧光通过滤光片滤过一定波长的荧光后，输送到光电倍增管，将光信号放大再转变成电信号，然后输送到微处理器。
UF—100型全自动尿沉渣分析仪使用两种荧光染料。一种为菲啶染料，主要染细胞的核酸成分（DNA），用于区别有核的细胞和无核的细胞（如白细胞与红细胞、病理管型与透明管型的区别）。另一种为羧花氰染料，主要用于区别细胞的大小（如上皮细胞与白细胞的区别）。
（2）液压（鞘液流动）系统：反应池染色标本随着真空作用吸入到鞘液流动池。为了使尿液细胞进入流动池不凝固成团，而是一个一个地通过加压的鞘液输送到流动池。鞘液形成一股液涡流，使染色的样品通过流动池的中央排成单个的纵列。这两种液体不相混合，这就保证尿液细胞永远在鞘液中心通过。鞘液流动机制提高了细胞计数的准确性和重复性。
（3）电阻抗检测系统：电阻抗检测系统包括测定细胞体积的电阻抗系统和测定尿液导电率的传导系统。
电阻抗测定的方法是，当尿液细胞通过流动池（流动池前后有两个电极维持恒定的电流）小孔时，在电极之间产生的阻抗使电压发生变化。尿液细胞通过小孔时，细胞和稀释液之间存在着较大的传导性或阻抗的差异，阻抗的增加引起电压之间的变化，它与阻抗改变成正比例。
如果在电极之间输出固定电流I，则电压V和电阻R同时变化。即当细胞有较大阻抗通过小孔时，电压也增大。由于电压的不同主要依赖细胞的体积，所以细胞体积和细胞数量资料可从以电压这个脉冲信号中获得。
部分尿液标本可在低温时含有某些结晶，影响电阻抗测定的敏感性，引起不准确的分析结果。为了保证尿液标本传导性稳定，采用下列措施： ①用URINOPACK稀释液稀释尿液标本，由于稀释液中含有EDTA盐化合物，可除去尿中所含的非晶型磷酸盐结晶； ②尿液标本在染色过程中仪器将尿液和稀释液混合液加热到35℃，加热可以溶解尿标本中的尿酸盐结晶，除去尿中结晶在电阻抗测定时引起的误差。
电阻抗检测系统的另一功能是测量尿液的导电率： 测定导电率采用电极法。样品进入流动池之前，在样品两侧各个传导性感受器接收尿液样品中的导电率电信号，并将电信号放大直接送到微处理器。这种传导性与临床使用的尿渗量密切相关。
（4）电子系统：从样品细胞中获得的前向散射光较强，光电二极管能够直接将光信号转变电信号。从样品细胞中得到的前向荧光很弱，需要使用极敏感的光电倍增管。将放大的前向荧光转变成电信号。从样品中得到的电阻抗信号和传导性信号，被感受器接收后直接放大输送给微处理器。
所有这些电信号通过波形处理器整理，再输给微处理器汇总，得出每种细胞的直方图和散射图，通过计算得出每微升各种细胞数量和细胞形态。
3. 性能特点
UF-100型全自动尿沉渣分析仪采集标本体积大约9ml，自动进样模式所需最少，标本体积为4ml，实际吸取标本体积为0.8ml，检测标本体积为9.0l，相当于显微镜检测50个高倍视野。每小时可检测100个尿液标本，检测总粒子范围为0.0～40，000个。
（1）红细胞（RBC）
红细胞出现在第一和第二个散射图的左角。由于红细胞在尿液中直径大约是8.0m，没有细胞核和线粒体，所以荧光强度（FI）很弱。红细胞在尿液标本中大小不均，且部分溶解成小红细胞碎片，因此红细胞前向散射光强度（Fsc）差异较大。一般来看，F1几乎极低和Fsc大小不等都可为红细胞。
红细胞的分析指标如下：
①每微升尿的红细胞数；
②每高倍视野的平均红细胞数；
③均一性红细胞（1somorphic RBC）的百分比；
④非均一性红细胞（Dysmorphic RBC）的百分比；
⑤非溶血性红细胞的数量（Non-Lysed RBC#）和百分比（Non-Lysed RBC％）；
⑥平均红细胞前向荧光强度（RBC-MFl）；
⑦平均红细胞前向散射光强度（RBC-MFsc）；
⑧红细胞荧光强度分布宽度（RBC-FI-DWSD）。
（2）白细胞
白细胞比红细胞稍大，前向散射光强度也比红细胞稍大一些，但白细胞含有细胞核而红细胞无细胞核，因此它有高强度的前向荧光，能将白细胞与红细胞区别开来，白细胞出现在散射图的正中央。当白细胞存活时，白细胞会呈现前向散射光强和前向荧光弱；当白细胞受损害或死亡时，会呈现前向散射光弱和前向荧光强的变化。
①每微升的白细胞；
②每高倍视野的平均细胞数；
③白细胞的平均白细胞前向散射光强度（WBC-MFL）。
（3）上皮细胞（EC）
上皮细胞体积大，散射光强，且都含有细胞核、线粒体等，荧光强度也比较强。大的鳞状上皮细胞和移行上皮细胞分布在第二个散射图的右角。
①上皮细胞数量；
②每微升小圆上皮细胞数。它包括肾小管上皮细胞、中层和底层移行上皮细胞。这类细胞的细胞数到达一定浓度时，还须通过离心染色镜检才能得出准确的结果。
（4）管型
只能检测出透明管型和标出有病理管型的存在。
透明管型由于管型体积大和无内含物，有极高的前向散射光脉冲宽度和微弱的荧光脉冲宽度，出现在第二个散射图的中下区域。而病理性管型（包括细胞管型）有极高的前向散射光脉冲宽度和荧光脉冲宽度，出现在第二个散射图的中上区域。当仪器标明有病理性管型时，只有通过离心镜检，才能确认是哪一类管型。
（5）细菌
细菌由于体积小并含有DNA和RNA，所以前向散射光强度要比红、白细胞弱，但荧光强度要比红细胞强，又比白细胞弱，因此细菌分布在第一个散射图红细胞和白细胞之间的下方区域。
（6）其他检测
标记出酵母细胞（YLC）、精子细胞（SPERM）、结晶（X’TAL），并能够给出定量值。
酵母细胞和精子细胞由于含有RNA和DNA，荧光强度很高，繁殖过程中的酵母细胞和精原细胞荧光强度更强，这些细胞散射光强度与红、白细胞差不多，所以酵母细胞散射图分布在红、白细胞之间的区域。由于酵母细胞的前向散射光脉冲宽度小于精子细胞的前向散射光脉冲宽度，根据前向散射光脉冲宽度，可将酵母细胞和精子细胞区别开来。但在低浓度时，精子细胞与酵母细胞区分有一定的难度。在高浓度时，部分酵母细胞对红细胞计数有交叉作用。
结晶出现在散射图红细胞区域，由于结晶的多样性，所以其散射光强度分布很宽，尿酸盐依靠自己的荧光，其分布区域和红细胞重叠在一起，因结晶的中心分布不稳定，所以它和红细胞能够被区分开。当尿酸盐浓度增多时，部分结晶会对红细胞计数产生影响。
因此，当仪器对酵母细胞、精子细胞和结晶有标记时，都应离心镜检，才能真正区分。
（7）导电率的测定
导电率与渗量有密切的关系。导电率代表溶液中溶质的质点电荷，与质点的种类、大小无关； 而渗量代表溶液中溶质的质点（渗透活力粒子）数量，与质点的种类、大小及所带的电荷无关，所以导电率与渗量又有差异。如溶液中含有葡萄糖时，由于葡萄糖是无机物，没有电荷，与导电无关，但与渗量有关。
4. 注意事项及保养
（1）安装
一般应该由仪器制造公司的技术人员进行安装。该仪器必须安装在通风好，远离电磁干扰源、热源，防止阳光直接照射，防潮的稳定水平实验台上（最好是水泥台上）。空间大小应适宜，仪器两侧至少有0.5m空间，仪器后面最少有0.2m空间。最好安装在有空调装置的房间内（室内温度为15℃～30℃，最适温度为25℃，相对湿度应为30％～85％）。
（2）使用和注意事项
安装新仪器时或每次较大维修之后，必须对仪器技术性能进行调试，这对保证检验质量起着重要的作用。全自动尿沉渣分析仪的鉴定必须由仪器制造公司的工程师来进行。
每天开机前，操作者要对仪器的试剂、打印机、配件、取样器和废液装置等状态进行全面检查，确认无误后方可开机。自检通过后，检查本底。本底检测通过后，进行仪器质控检查。质控通过后，方可进行样品测试。
注意下列情况应禁止上机测试：
①尿液标本血细胞数>2000个/L时，会影响下一个标本的测定结果；
②尿液标本使用了有颜色的防腐剂或荧光素，可降低分析结果的可信性；
③尿液标本中有较大颗粒的污染物，可引起仪器阻塞。
（3）维护与保养
①尿沉渣分析仪的日常维护：
仔细阅读分析仪使用说明书，建立操作程序，按操作程序进行工作。
②尿沉渣分析仪的保养：
a. 每日保养： 每日用完后倒净，并用水清洗干净，清洗剂清洗仪器；
b. 每月保养： 仪器在每月工作之后或在连续进行9000次测试之后，应由专业人员进行保养；
c. 每年保养： 每年要对仪器的激光设备进行检查。
三、影像式尿沉渣分析仪
1996年德国生产出新一代的名为SEDTRON以影像系统配合计算机技术的尿沉渣自动分析仪。
1. SEDTRON尿沉渣分析仪的原理
SEDTRON尿沉渣分析仪的检测系统主要靠两个快速移动的CCD摄像镜头对样本计数池扫描，其镜头的放大倍数一个为100倍（低倍视野），另一个为400倍（高倍视野），每确定一个焦距，镜头所得影像数据化，并取6个平衡数据。
SEDTRON的细胞计数板（样品板）可放置10个经预处理已离心染色的样品，将计数板插入槽架，自动传入扫描平台，仪器便自动扫描。
以下是检测分类的项目：
高倍视野： 红细胞（RBC），白细胞（WBC），小圆上皮细胞（SRC），酵母菌（YEA），细菌（BAT），结晶（CRY）。
低倍视野： 管型（PCAS），鳞状上皮细胞（EPl），小圆上皮细胞（SRC），结晶（CRY）。
低倍镜（100倍，LP）下检查的视野数是5～30个，高倍镜（400倍，HP）下检查的视野是5～15个。每一个SEDTRON视野的容积是： HP为0.004mm3，LP为0.006mm3结果经系统电脑的处理统计，取计数值报告： 细胞数/l或沉渣数／HP。
2. SEDTRON尿沉渣分析仪的结构
SEDTRON是一台自动化尿沉渣分析仪，主要由检测系统和电脑控制一体化的操作系统组成。
3. 性能特点
（1）检测系统和电脑操作控制系统为一体，仪器主菜单功能简单，所有操作对话和扫描图像可显示在35cm的显示屏上。
（2）方法： 取随机新鲜尿液样本10ml于离心管，使用1500r/min（相对离心力为400×g，有效离心半径15cm）离心5min，弃去上清液，留取沉渣0.5ml。加入50 l染色液染色5min，然后摇匀，用微量移液管吸取尿沉渣注入SEDTRON样品板计数池（注意液体不要外溢），便可用于检测。
（3）SEDTRON自动尿沉渣分析仪检测原理与人工显微镜相似，使用的放大倍数为100倍和400倍。能观测到的有形成分包括红细胞、白细胞、上皮细胞、管型、酵母菌、细菌和结晶等。其自动化的检测能避免人工显微镜检查由于个体差异所产生的误差，且直观、快速（每小时可检测60个样本）。经染色后，屏幕显示的沉渣成分形态清晰，贮存的图像便于核查，也可用于教学。有时结果的重复性出现偏差。该系统对各种尿沉渣成分的形态有效的分辨能力，仍待进一步完善。
4. 注意事项及保养
本仪器注意事项及保养同人工显微镜检查。
四、DiaSys R/S 2003尿液分析工作站
DiaSys R/S 2003尿液分析工作站工作原理： 把与干化学分析仪、高清晰度摄像显微镜、电脑处理系统、打印机相匹配组成系统分析工作站，能完成尿液系统分析，真正达到标准化、系统化、网络化的水平，它还可以扩展用于脑脊液、穿刺液细胞定量分析和精子定量计数。
1. DiaSys R/S 2003尿液分析工作站的结构
（1）基本系统
由高清晰度光学玻璃制成的流动计数室、可调加样器、微电脑控制台三部分组成。
（2）扩展系统
由基本系统加上干化学分析仪、带摄像的高质量显微镜、电脑系统、打印机组成。
2. 性能特点
（1）操作简单
（2）标准定量
计数室内刻有四个大方格（ 容积为1l）每大方格刻有25个小格（容积为0.25 l），每小方格容积为0.01 l。计数时，只要计数10个小方格的细胞数，结果乘上10或计数1个大方格的管型数，结果乘上4。即换算出每l尿液中含细胞或管型数。
（3）精确度高输送入流动计数室的细胞分布无显著性差异，CV值％<2％。
（4）视野清晰流动计数室是用优质光学玻璃在高温、高压的条件下整块制取的，光洁平整，无任何缝隙，厚度标准，因此，图像明亮，透光率高，无折射现象，提供最佳的清晰度。
（5）速度快捷自动加样3s，自动冲洗6s，处理阴性标本只需5～8s，批量标本平均在2min内可完成定量计数。
（6）自动稀释对高浓度的尿沉渣标本可自动进行稀释。
（7）安全洁净进样、冲洗过程是在全封闭的管中进行，操作者无须接触尿样，不会污染工作人员的手、工作台、显微镜。
（8）成本极低流动计数室可长期使用，不需要吸管、玻片、塑料板、计数板等消耗器，所用的试剂是生理盐水和5％次氯酸钠溶液。
（9）系统网络
本系统能把干化学检查结果。镜检结果（包括数字和图像）贮存在计算机上，打印出完整的尿液分析报告单。查询、检索非常方便，更可连接计算机网络终端。实现无纸化传输。
（10）扩展功能
DiaSys工作站还可用于脑脊液、穿刺液的细胞定量计数。
3. 注意事项及保养
本仪器注意事项及保养同人工显微镜检查。
参 考 资 料
1. 曾照芳 翟建才 主编.临床检验仪器学（高等医学院校教材）.人民卫生出版社，2001；10；第1版.
2. 朱根娣 主编.临床常用检验仪器原理、构造、维护.上海科学技术文献出版社，2002； 8.
3. 李祖江 主编.医用检验仪器原理使用与维修. 人民卫生出版社，1997；3.
4. 从玉隆 主编.当代检验分析技术与临床. 中国科学技术出版社，2002；4.
5. 彭黎明 主编.检验医学自动化及临床应用. 人民卫生出版社，2003；1.
6. 陶义训 主编.现代检验仪器导论.上海科学技术出版社，2002；8.
7. 学术会议资料汇编.
8. 仪器厂商产品宣传资料等 | 
