[转帖]尿液自动分析仪研究进展及原理简介

 

一、尿液分析仪发展简史

公元前400年， Hippocrates注意到发热时．尿液颜色和气味的变化。

18-19世纪－开始显微镜下尿液检查及尿液化学分析。

1827年，Bright，最早把尿液检验用于患者的诊断和护理。

1930－首先在滤纸上进行尿液斑点试验。

1956－美国Ames和Lilly公司几乎同时创建了尿糖试剂带。

1960-80－多项参数尿试剂带开始应用于临床。

70年代，第一台尿液化学分析仪问世。

80年代后，半自动---全自动尿液干化学分析仪开始逐渐应用于临床。

80年代中后期，韩国光电转换元件CCD(电荷耦合器件)生产出Uriscan-S300型11项尿液分析仪。

1985年国内从日本引进MA-4210型尿液分析仪和专用试剂带的生产技术及设备。

1990年尿液分析仪达到全部国产化。

1992年，尿10项分析仪及专用试剂带。

1994年推出了Uritest—100型10项尿液分析仪及专用试剂带。

1997年上半年又推出了Uritest-200型11项尿液分析仪及专用试剂带

二、尿液分析仪分类

１.按工作方式分类

（1）液式尿液分析仪

（2）干式尿液分析仪

２.按测试项目分类

（1）8项尿液分析仪：MA-4210型（日本和国产）PRO、GLU、PH、KET、BIL、UBG、ERY、NIT；

（2）9项尿液分析仪：RL-9型（德国）PRO、GLU、PH、KET、BIL、UBG、ERY、NIT、LEU；

（3）10项尿液分析仪：MIDITRON型（德国）、CLINITEK 200型（美国）、Uritest-100型（国产） PRO、GLU、PH、KET、BIL、UBG、ERY、NIT、LEU、BG；

（4）11项尿液分析仪：CLINITEK Atlas型（美国）、URISCAN-S300型（韩国）、Uritest-200型（国产）PRO、GLU、PH、KET、BIL、UBG、ERY、NIT、LEU、BG、颜色或维生素C；

（5）12项尿液分析仪：CLINITEK 500型（美国）、Aution MaxTM AX-4280型（日本）、宝灵曼/罗氏公司Urysis 2400型，PRO、GLU、PH、KET、BIL、UBG、ERY、NIT、LEU、BG、颜色和浊度。

３.按自动化程度分类

（1）半自动尿液分析仪：MIDITRON型（德国）、CLINITEK 200型（美国）、URISCAN-S300型（韩国）、Uritest-200型（国产）、Uritest-100型（国产）包括尿8项、尿9项、尿10项、尿11项。

（2）全自动尿液分析仪：SUPERTRON型（德国）、CLINITEK Atlas型、（美国）、Aution MaxTM AX-4280型（日本）、宝灵曼/罗氏公司Urysis 2400型，包括尿10项、尿11项、尿12项。

三、工作原理

１.试剂带

（1）结构：

第一层尼龙膜：起保护作用，防止大分子物质对反应的污染。

第二层绒制层：它包括碘酸盐层和试剂层，碘酸盐层可破坏维生素C等干扰物质，试剂层含有试剂成分，主要与尿液中所测定物质发生化学反应，产生颜色变化。

第三层吸水层：可使尿液均匀快速地浸入，并能抑制尿液流到相临反应区。

第四层:尿液不浸润的塑料片作为支持体。

（2）试剂带的反应原理

1）pH测定：采用甲基红和溴麝香草酚蓝组成的复合型指示剂，pH4.5- pH 9颜色由橘黄色、绿色变为蓝色。

2）尿蛋白质测定：利用pH指示剂蛋白质误差的原理。参比方法：磺基水杨酸法。

3）尿葡萄糖测定：A葡萄糖氧化酶法。B铜还原法

4）尿酮体测定：亚硝基铁氰化钠法

5）尿隐血测定：利用游离血红蛋白、溶解红细胞或肌红蛋白中的血红素具有过氧化物酶样作用，能催化过氧化氢释放出新生态氧，使色原氧化而显色、其颜色深浅与血红蛋白含量有关。

6）尿胆红素测定：采用重氮反应法原理。

7）尿胆原测定：采用Ehrlich重氮反应法原理。

8）尿亚硝酸盐测定：是利用某些细菌能将尿中硝酸盐还原成亚硝酸盐的特性。颜色变化与细菌数量成比例，阳性结果表明尿中细菌数量在105/ml。

9）尿白细胞测定：利用中性粒细胞的脂酶能水解吲哚酚生成吲哚酚和有机酸，吲哚酚可进一步氧化成靛蓝的原理；或吲哚酚和重氮盐反应成重氮色素而显色，颜色深浅与粒细胞量的多少有关。

10）尿比密测定：基于某种预处理的多聚电解质在一定离子浓度溶液中pKa测定比密。参比方法：折射仪法。

11）尿维生素C测定：采用磷钼酸缓冲液或甲基绿与尿中维生素C反应，形成钼蓝，颜色深浅与尿中维生素C含量有关。

（3）试剂带的应用 不同型号的尿液分析仪一般使用自己配套的专用试剂带。另外多一个空白块和一个参考块。

2.测量原理

把试剂带浸入尿液后，除了空白块外，其余的试剂块都因和尿液发生了化学反应而产生了颜色变化。试剂块的颜色深浅与光的反射率成比例关系，而颜色的深 浅又与尿液中个种成分的浓度成比例关系。只要测得光的反射率即可求得尿液中各种成分的浓度。一般采用微电脑控制，采用球面积分仪接受双波长反射光的方式测 定试剂带上的颜色变化进行半定量测定。测定波长是被测试剂块的敏感特征波长，另一种为参比波长，被测试剂块的不敏感波长，用于消除背景光和其他杂散光的影 响。

R试纸= Tm（试纸块对测量波长的反射强度）/Ts（试纸块对参考波长的反射强度）×100%

R空白= Cm（空白块对测量波长的反射强度）/Cs（空白块对参考波长的反射强度）×100%

R总= R试纸/ R空白= Tm Cs/ Ts Cm×100%

四、仪器的结构与组成

１.机械系统

传送装置、采样装置、加样装置、测量测试装置。

２.光学系统

光源、单色处理、光电转换。光线照射到反应区表面产生反射光，反射光的强度与各个项目的反应颜色成正比。不同强度的反射光再经光电转换器件转换为电信号进行处理。

MA-4210型（日本）和Uritest-100/200（国产）尿液分析仪，采用光源灯（卤灯）发出的白光通过球面积分仪的通光筒照射到试剂带上，试剂带把光反射到球面积分仪中透过滤色片，得到特定波长的单色光，照射到光电二极管上，实现光电转换。

MIDITRON型尿液分析仪，采用了可发射特定波长的发光二极管(LED)作为检测光源，各检测头上都有三个不同波长的光电二极管，对应于试剂带 上特定的检测项目分别为红、橙、绿单色(660nm、620nm、555nm)，它们相对于检测面以60°照射在反应区上。作为光电转换器件的光电二极管 垂直安装在反应区的上方，在检测光照射的同时接收反射光。由于距反应区近，不需要光路进行传导，所以无信号衰减，这使得光强度较小的光电二极管照射也能得 到较强的光信号。

CLINTEK200型尿液分析仪，以高亮度的卤钨灯为光源，经光导纤维传导到两个检测头。每个检测头有11个检测位置，入射光以45°角照射在反 应区上。在反应区的正上方也固定有一组光纤，反射光被传导至滤光片分光(510～690nm分为10波长)，单色化之后的光信号再经光电二极管转换为电信 号。

URISCAN—S300型尿液分析仪，采用了目前比较尖端的光学元件CCD技术进行光电转换。它是把反射光分解为红绿蓝(RGB：610nm、 540nm、460 nm)三原色，又将三原色中的每一种，颜色分为2592色素，这样整个反射光分为7776色素，可精确分辨颜色由浅到深的各种微小变化。CCD器件具有良 好的光电转换特性，从可见光到近红外光。通常采用高压氙灯作光源，特点是发光光谱接近日光；放电通路窄，可形成线状光源或点光源；发光效率高。

３.电路系统

光电检测器将试剂带所反射的光信号的强弱转换成电信号的大小，送往前置放大器进行放大, 然后将电信号送往电压/频率变换器,将送来的模拟信号的大小转换成数字信号的多少后，送往计数电路予以计数。计数后的信号送给CPU单元。CPU将信号运 算、处理后送往仪器的内置热敏打印机，由打印机将测试结果打印出来。

五、使用方法

参照仪器说明书。

六、维护保养

１.调校：

新仪器安装后，或每次大维修之后：

①首先应该对尿液分析仪进行校正，校正的目的是让仪器进入厂商规定的状态。尿液分析只有在校正通过时才能进行实验，否则要停机。

②应该对尿液分析仪及试剂带的准确度进行评价。

③用传统的方法与尿液分析仪测定作对比分析，对尿液分析仪的敏感性和特异性进行评价。

④了解该仪器对每项测试指标的测试范围，并建立该仪器的正常人的参考值范围。

２.注意事项

（1）保持仪器的清洁，才能维持良好的运行。

（2）保证使用干净的取样杯。

（3）使用新鲜的混匀尿液，标本留取后，一般检查不超过2h。

（4）不同类型的尿液分析仪使用不同的尿试带，在试带从冷藏温度变成室温时，不要打开盛装试剂带的瓶盖。每次取用后应立即盖上瓶盖，防止试剂带受潮变质。

（5）试剂带浸入尿样的时间为2s，试剂带过多的尿液标本应用滤纸吸走，所有试剂块包括空白块在内都要全部浸入尿液中。

（6）仪器使用最佳温度应在20℃一25℃室温，尿液标本和试剂带最好也维持在这个温度范围内。

（7）在观看仪器测试结果时，由于各类尿液分析仪设计的结果档次差异较大，不能单独以符号代码结果来解释，要结合半定量值进行分析，以免因定性结果的报告方式不够妥当给临床解释带来混乱。

３.维护与保养

（1）尿液分析仪日常维护

在常规工作中必须严格按一定的操作规程进行操作，否则会因使用不当影响实验结果。

①操作尿液分析仪之前，应仔细阅读分析仪说明书及尿试剂带说明书；每台尿液分析仪应建立操作程序，并按其进行操作。

②对尿液分析仪要有专人负责，建立专用的仪器登记本，对每天仪器操作的情况、出现的问题，以及维护、维修情况逐项登记。

③每天测定开机前，要对仪器进行全面检查(各种装置及废液装置、打印纸情况，以及仪器是否需要校正等)，确认无误时才能开机。测定完毕，要对仪器进行全面清理、保养。

④开瓶但未使用的尿试剂带，应立即收入瓶内盖好瓶盖。

（2）尿液分析仪的保养

①每日保养：每日用完应清除干净，并用水清洗干净。

②每周或每月保养：各类尿液分析仪的每周或每月保养，要根据仪器的具体情况而定。

４.尿液分析仪的常见故障

仪器的故障分为必然性故障和偶然性故障。必然性故障是各种元器件、零部件经长期使用后，性能和结构发生老化，导致仪器无法进行正常的工作；偶然性故 障是指各种元器件、结构等因受外界条件的影响，出现突发性质变，而使仪器不能进行正常的工作。尿液分析仪出现故障的原因分为以下几类。

（1）人为引起的故障

这类故障是由于操作不当引起的，一般多由操作人员对使用程序不熟练或不注意所造成的。故障轻者导致仪器不能正常工作，重者可能损害仪器。因此在操作使用前，必须熟读用户使用说明书，了解正确的使用操作步骤，慎重行事才能减少这类故障的产生。

（2）器设备质量缺陷引起的故障

这类故障是指仪器元器件质量不好、设计不合理、装配工艺上因疏忽造成的故障。

（3）长期使用后的故障

这类故障与元器件使用寿命有关，因各种元器件衰老所致，所以是必然性故障，如光电器件、显示器的老化，传送机械系统的逐渐磨损，等等。

（4）外因所致的故障

这类故障是由仪器设备的使用环境条件不符合要求所引起的，常常是造成仪器故障的主要原因。一般指的是电压、温度、电场、磁场及振动等。

七、尿液自动分析仪发展方向

尿液自动分析仪未来的研究方向，应降低成本，增加自动化程度，使尿液干化学分析和有形成份分析联成一体机，和医院的信息系统联网，使试验室更好的为临床医疗服务。