检验仪器分析 第六章 生化分析相关仪器
仪器分析 第6章 库伦分析法
银开始析出时，阴极电位为：
EAg/Ag+ = 0.800 + 0.059lg0.01 = 0.682 (V)
UAg分=（1.23+0.47）- 0.682=1.02V
铜开始析出时，阴极电位为：
ECu2+ / Cu = Eθ Cu2+ / Cu = 0.345
UCu分=（1.23+0.47）- 0.345=1.35V
6.3 控制电位库伦分析
建立在控制电位电解过程的库仑分析法称为控制电位 库仑分析法。 控制一定电位，使被测物 质以１００％的电流效率 进行电解，当电解电流趋 于零时，表明该物质已被 电解完全，通过测量所消 耗的电量而获得被测物质 的质量。
① 重量库仑计 ② 氢氧库仑计
标准状态下，每库伦电荷量析 出0.17412mL氢、氧混合气体 ，根据式计算 VM m= 16800n
③ 氢氮库仑计 ④ 电流积分库仑计
t
Q = ∫ idt
0
装置与过程
(1) 预电解，消除电活性杂质。通N2除氧。预电 解达到背景电流，不接通库仑计。 (2) 调节工作电极电位至 合适值，将一定体积的试 样溶液加入到电解池中， 接通库仑计电解。当电解 电流降低到背景电流时， 停止。由库仑计记录的电 荷量计算待测物质的含量。
二、库伦分析概论
电解分析包括： 电重量分析――通过电解后直接称量电极上被测物 质的质量进行分析的，常用于高含量物质的分析 电解分析法――控制一定的电解条件进行电解以达 到不同物质的分离
Hale Waihona Puke 库仑分析法的理论基础：法拉第电解定律；
Q M m= × F n
基本要求：电极反应单一，电流效率100%。 影响电流效率的因素： （1）溶剂的电极反应； （2）溶液中杂质的电解反应； （3）水中溶解氧； （4）电解产物的再反应；
生物化学常用仪器
生物化学是研究生物分子和化学过程之间关系的领域，使用许多仪器来进行实验和分析。
以下是生物化学中常用的一些仪器：1.分光光度计（Spectrophotometer）：用于测量物质在不同波长的光线下吸收或透射的能力。
在生物化学中，分光光度计常用于测量生物分子的浓度，如蛋白质、核酸等。
2.高效液相色谱仪（High Performance Liquid Chromatography，HPLC）：用于分离、定量和分析混合物中的化合物。
在生物化学中，HPLC常用于分析蛋白质、核酸、氨基酸等。
3.质谱仪（Mass Spectrometer）：用于分析化合物的质量和结构。
在生物化学中，质谱仪可以用于鉴定蛋白质、核酸、代谢产物等。
4.凝胶电泳仪（Gel Electrophoresis）：用于分离和分析带电分子，如蛋白质、核酸。
凝胶电泳可以分为聚丙烯酰胺凝胶电泳（SDS-PAGE）和琼脂糖凝胶电泳等。
5.核磁共振仪（Nuclear Magnetic Resonance，NMR）：用于研究分子的结构和动态性质。
在生物化学中，NMR可以用于分析蛋白质、核酸等生物大分子的结构。
6.光谱仪（Spectrofluorometer）：用于测量荧光和发射光谱。
在生物化学中，光谱仪可以用于分析荧光标记的生物分子。
7.等电聚焦仪（Isoelectric Focusing，IEF）：用于分离带电分子，如蛋白质，根据其等电点的差异。
8.生物传感器（Biosensors）：用于检测生物分子与配体之间的相互作用，如蛋白质与配体、酶与底物等。
9.生物反应器（Bioreactor）：用于培养和维持生物细胞或微生物的生长，以生产生物制品，如药物、酶等。
这只是生物化学领域中一小部分常用仪器的例子。
不同的研究和实验目的可能需要不同的仪器来支持相关的分析和测量。
自动生化分析技术和相关仪器
第一节 基本结构和原理
自动生化分析仪由分析部分和操作部分构成。
分析部分由检测系统、样品和试剂处理系统、反 应系统和清洗系统等组成，负责样品的分析。
操作部分就是计算机系统，贮存所有的系统软 件，控制仪器的运行和操作以及进行复杂的数 据处理。
一、检测系统
检测系统由光学系统和信号检测系统组 成，是分析部分的核心，它的功能是将化学 反应的光学变化转变成电信号。
二、样品、试剂处理系统
该系统包括放置样品和试剂的场所、识别装 置、机械臂和加液器。功能是模仿人工操作，识 别样品和试剂，并把它们加入到反应器中。
（一）样品架（盘）和试剂盘
样品架是放置样品管的试管架。
样品盘是圆形的，可以放置样品管或样品杯， 通过圆周的机械运动传送样品。
试剂盘用于放置实验项目所用的试剂，为圆 形。
第二节 自动生化自动分析仪的分类
根据自动化程度的高低：分为全自动和半自动。
根据仪器的结构原理不同：分为连续流动式 （管道式）、分立式、离心式和干片式四类。
根据同时可测项目数量：分为单通道和多通道。
根据反应载体的不同：分为普通液体型和干式 生化分析仪。
根据选择方式：分为随机任选式（多通道分析仪） 和固定项目式。
目前较为先进的定量吸取技术是采用脉冲数字 步进电机定位，定位准确，故障率低。
（五）搅拌器
搅拌器由电机和搅拌针组成。电机运动带动搅 拌针转动，速度可达数万转/分钟，使反应液 被充分混匀。
三、反应系统 反应系统由反应盘和恒温箱两部分组成。
（一）反应盘：反应盘是生化反应的场所，全部 的反应杯位于其中，目前的全自动生化分析仪都 用反应杯兼作比色杯，置于恒温箱中。
自动生化分析仪，就是把生化分析中的取样、 加试剂、去干扰、混合、恒温、反应、检测、结果 处理以及清洗等过程中的部分或全部步骤进行自动 化操作的仪器。
临床检验分析仪器
05
5.分子生 物学分析设 备
01
7.扫描图 像分析系统
02
8.放射性 核素标本测 定装置
03
9.尿液及 其他样本分 析设备
04
10.其他医 用分析设备
06
12.形态学 分析前样本 处理设备
05
11.采样设 备和器具
13.样本分离设备 14.培养与孵育设备
15.检验及其他辅助 设备
8.放射性核素标本测定装置
1)放射免疫γ计数器(管理类别：Ⅱ类) 常见仪器有放射免疫分析仪、放射免疫计数器、放射免疫γ计数器等。 2)液体闪烁计数器(管理类别：Ⅱ类) 常见仪器有液体闪烁计数器等。 3)放射性层析扫描装置(管理类别：Ⅱ类) 常见仪器有放射性层析扫描仪等。
9.尿液及其他样本分析设备
5.分子生物学分析设备
1)基因测序仪器(管理类别：Ⅲ类) 常见仪器有基因测序仪、基因测序系统等。 2) sanger测序仪器(管理类别：Ⅱ类) 常见仪器有sanger测序仪器等。 3)核酸扩增分析仪器 (管理类别：Ⅲ类) 常见仪器有核酸扩增检测分析仪、实时荧光定量PCR分析仪、全自动PCR分析系统、全自动荧光PCR分析仪、 全自动核酸检测分析系统、实时定量PCR仪、恒温核酸扩增分析仪等。 4)核酸扩增仪器(管理类别：Ⅱ类) 常见仪器有基因扩增仪、基因扩增热循环仪别：Ⅱ类) 常见仪器有核酸分子杂交仪、全自动核酸分子杂交仪、恒温杂交仪等。
2.生化分析设备
1)生化分析仪器(管理类别：Ⅱ类)
常见仪器有全自动生化分析仪、半自动生化分析仪、干式生化分析仪、全自动干式生化分析仪、新生儿总胆 红素测定仪、生化分析仪、氧自由基ห้องสมุดไป่ตู้化分析仪、肌酐分析仪、胆红素分析仪、尿微量白蛋白分析仪、血红蛋白 干化学分析仪、血红蛋白分析仪等 。
《国内外医疗器械原理图解与操作标准及维修技术实用全书》
《国内外医疗器械原理图解与操作标准及维修技术实用全书》 本书作者:中国医科大学医学工程教授 图书册数:1380 出 版 社:中国知识出版社 定 现 价:1380 元 价:690 元《国内外医疗器械原理图解与操作标准及维修技术实用全书》 本店是实体店，坚决抵制各类盗版、劣质图书及附件，严格控 制图书进货渠道，遵守国家新闻出版、发行的相关规定，直接 从经过国家出版发行行政部门审核批准的出版社进货，与国图、 中华书局、三联书店、商务印书馆、人民文学、上海古籍、上 海世纪出版集团、中国社科、社科文献、电子工业、机械工业、 化学工业、科学、法律、上海外教、北大、清华、人大、复旦、 武大、南大、广西师大、北京出版集团、浙江少儿、江苏少儿、 21 世纪、作家、春风文艺、长江文艺、接力、漓江等全国知名 的 300 余家出版社建立了良好的合作关系，所采购的图书均经 所在地图书市场审读办公室审读合格后， 方上市发行， 100%正 版、优质，订购速度快，数据提供及时，加工全方位，能全面1 / 13符合客户的需求。
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临床实验室仪器分析
临床实验室仪器分析临床实验室仪器是现代医学中不可或缺的重要工具，它们能够为医生提供精确的诊断结果和治疗方案。
在临床实验室中，各种仪器的分析能力不同，下面将对几种常见的临床实验室仪器进行详细介绍和分析。
一、血液分析仪器血液分析仪器是临床实验室中最常见也是最基础的仪器之一。
它能够对患者的全血样本进行分析，包括红细胞计数、白细胞计数、血红蛋白浓度、血小板计数等指标。
血液分析仪器的工作原理是通过流式细胞仪原理，将样本中的红细胞、白细胞和血小板等细胞一一计数并测定其浓度。
这些结果可以为医生提供患者的血液状态，如贫血程度、感染情况等，进而指导临床诊断和治疗。
二、尿液分析仪器尿液分析仪器是用于检测尿液中各种生化指标和微生物信息的重要仪器。
尿液是人体代谢产物的主要排泄物之一，通过对尿液进行分析可以获得很多有用的信息，如肾功能、炎症反应、尿路感染等。
尿液分析仪器的工作原理是通过光学吸收测定、电化学分析等方法，对尿液中的蛋白质、糖类、酸碱度、细菌等进行检测和定量。
这些结果能够为医生提供关于患者的肾功能、尿路感染等疾病的信息，有助于医生进行诊断和治疗。
三、生化分析仪器生化分析仪器可以对人体液体中的各种生化物质进行分析。
它广泛应用于血液、尿液、体液等的生化指标检测，如血糖、血脂、肝功能、肾功能等。
生化分析仪器的工作原理是通过光学吸收法、电化学法、液相色谱法等方法，对样本中的各种生化成分进行分析和测定。
生化分析仪器可以为医生提供患者的生化指标，帮助医生进行疾病的诊断和监测，同时也能够评估治疗效果。
四、免疫分析仪器免疫分析仪器是一类用于检测抗体和抗原反应的仪器。
免疫分析仪器广泛应用于各种疾病的诊断和治疗，如感染性疾病、风湿免疫性疾病、肿瘤标志物检测等。
免疫分析仪器的工作原理是通过酶标记、化学发光、荧光标记等方法，对样本中的抗体和抗原进行测定。
这些结果能够为医生提供关于患者免疫状态、疾病情况以及治疗效果的信息，有助于医生进行个体化的治疗策略。
生物化学实验方法及常用仪器介绍
• 1975年，垂直管转子被开发并用于Dupont-Sorvall
油透平驱动的超速离心机。
• 1981年，美国Beckman公司开发的用于细胞离心
纯化的“淘洗”转头供应市场。
• ……
离心技术原理
1. 离心力 Centrifugal force (F) F= mω2r
离心机转子种类
角转子（angle rotor）
• 角转子：离心管放置的位置与转
头的旋转轴之间成一个固定角度， 通常在14-40℃之间。
• 适用于差速离心，也可用于等密
度离心。
• 特点：容量大，转头内容纳的离
心管多。
离心机转子种类
Packing Tube cavity
Rotor cover Thread portion Rotor body Drive shaft hole
• 不锈钢离心管：强度大，不变形，能抗热，抗冻，抗化学腐
蚀。
离心分离方法
• 沉淀离心 • 差速分级离心 • 密度梯度离心
离心分离方法
沉淀离心（pelleting）
• 沉淀离心是应用最广的一种离心方法，一般是指介质密度
约1g/ml，选用一种离心速度，使悬浮溶液中的悬浮颗粒 在离心的作用下完全沉淀下来。
其中：m — 沉降粒子的有效质量； ω — 粒子旋转的角速度； r —粒子的旋转半径(cm) ω= —2π6—N0 (rad/sec)
离心技术原理
2. 相对离心力 Relative centrifugal force (RCF) RCF 就是实际离心力转化为重力加速度的倍数 RCF=F离心力/F重=mω2r/mg=ω2r/g ω= —2π6—n0 (rad/sec) RCF= 42 n2r/3600g=1.12×10-5 n2r
现代生化仪器分析
现代生化仪器分析生化仪器是一类高端实验工具，主要用于研究生物体内的化学反应和生物分子之间的相互作用。
它们使用尖端技术来运行，使生物学家可以访问具有准确性和敏感性的数据，这是人类理解生命起源，维持和调节健康及治疗疾病的一项重要工作。
这篇文章将介绍一系列各式各样的现代生化仪器，这些仪器在生物医学领域中扮演了重要的角色，对生命科学做出了重要的贡献。
1. 气相色谱质谱仪（GC-MS）GC-MS 是一种生化分析仪器，用于鉴定和定量甲烷烃、硫醇、羧酸、脂肪酸等样品的化合物成分。
它将气相色谱技术和质量分析技术结合起来，可以分离样品中的混合成分，并对化学成分进行鉴定。
在生物医学领域，GC-MS 经常被用于检测血液、尿液和其他生物体液中的药物，以及确定代谢产物或毒理代谢物。
此外，它也被广泛应用于环境科学和食品科学等其他专业领域。
2. 高效液相色谱仪（HPLC）HPLC 是一种生化分析仪，用于检测样品中含量微量的化学物质。
它通过强制过程将样品溶解在一个流体中，然后通过色谱柱进行分离。
最终分离出来的化合物被检测器检测。
HPLC 在生物医学研究中也是非常常用的一种仪器。
它经常被用来分离、鉴定和测定药物代谢产物、酶反应产物和生物标志物等。
3. 红外光谱仪（FTIR）FTIR 是一种生化分析仪，用于确定研究物的分子结构和功能。
它通过分析红外辐射光谱来获取偏振光光谱和反射光谱，从而展示物质分子间的相互作用和其在生物体内的含量。
FTIR 在医学和生物科学研究中应用广泛，如结构生物学、化学测量、光学显微镜等。
4. 能谱仪（SEM）SEM 是一种生化仪器，主要用于确定生物体内的结构和形态。
它使用电子束扫描来扫描样品表面，并分析反射的电子图像。
SEM 尤其在细胞生物学和医学领域中，被用于研究细胞和神经元结构、蛋白质分子等生物体内重要组件的结构和空间位置。
5. 分子光度计（UV-VIS）UV-VIS 分光光度计是一种生化分析仪器，用于测量分子中特定化学键对紫外线或可见光的吸收性质，如蛋白质、核酸和肽链等。
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一、概念
基于溶液的电化学性质，以测量某一化学体系或样 品的电响应而建立起来的一类化学分析方法 建立的基础是电解质溶液中发生的电化学反应 电化学反应是以电极电位的形式表现出来 电化学分析的分类： –电位分析法（直接电位法、电位滴定法） –电解分析法（电重量法、库仑法、库仑滴定法） –电导分析法（直接电导法、电导滴定法） –伏安法（极谱法、溶出伏安法、电流滴定法）
六、试验参数设置
LX20生化仪试验参数设置界面
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六、试验参数设置
LX20生化仪试验参数设置界面
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六、试验参数设置
DxC生化仪自定义参数时程图 返回目录
六、试验参数设置
备选参数 次波长
线性范围 参考区间 样品预稀释 试剂空白吸光度 终点法吸光度的变异 吸光度的线性速率 底物耗尽界限 前带反应检查 方法学补偿系数
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五、分析方法 ——— 连续监测法
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五、分析方法 ——— 连续监测法
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六、试验参数设置
必选参数
项目名称 分析方法或反应类型 结果的单位 小数点位数 反应温度 反应方向 主波长 样品量 第一试剂
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第二试剂量 第一二试剂间隔时间 孵育时间 延迟时间 连续监测时间 校准品的个数及浓度 校准时间限制 计算因子
第六章 生化分析相关仪器
Medical Laboratory instruments
第六章
生化分析相关仪器
自动生化分析仪
电解质分析仪 血气分析仪 电泳仪
第一节
第二节 第三节 第四节
第一节 自动生化分析仪 本节要点
一．自动生化分析仪概述 二．自动生化分析仪的工作原理 三．自动生化分析仪的结构和功能 四．自动生化分析仪的性能评价 五．自动生化分析仪常用分析方法 六．自动生化分析仪试验参数设置 七．自动生化分析仪的使用 八．自动生化分析仪的维护保养
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第一节 自动生化分析仪
学习目标
掌握分立式生化分析仪的测定原理和基本 结构 熟悉生化分析仪的参数设置和常用分析方 法以及干化学分析仪多层膜试剂片的基本 结构 了解生化分析仪的分类
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一、概述
自动生化分析仪 是在计算机系统控制 下，将临床化学分析 过程中的加样、加试 剂、混匀、恒温反应 、消除干扰、自动检 测、计算结果、打印 报告、传送数据以及 试验后对反应杯的清 洗等步骤进行自动化 操作的精密分析仪器
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六、试验参数设置
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六、试验参数设置
AEROSET自定义FlexRate时间 返回目录
七、生化分析仪的校准和操作
校准（calibration）
标准液（standard solution）
校准品（calibrator）
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七、生化分析仪的校准
A1
C1
一点校准示意图
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第二节 电解质分析仪 本节要点
一、电化学分析的概念
二、离子选择电极测量原理
三、电解质分析仪的基本结构
四、电解质分析仪的使用 五、电解质分析仪的维护保养
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第二节 电解质分析仪 学习目标
掌握电化学分析的基本原理和电解质分析 仪的基本结构 熟悉化学电池及其基本组成和能斯特方程 了解电解质分析仪的分类
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二、参比电极和离子选择电极
参比电极（reference electrode）
• 要求：在电池内迅速建立热力学平衡电位 、电极反应是可逆的、电极电位是稳定 • 常用的参比电极： –甘汞电极：是以甘汞（Hg2Cl2）饱和在 一定浓度的KCl溶液中形成的汞电极 –银-氯化银电极：是浸在氯化钾中的涂有 氯化银的银电极
反应杯恒温系统温度的准确度与波动度
自动化程度
分析速度
吸液量及反应体积
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五、常用分析方法
终点法 固定时间法 连续监测法
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五、分析方法 ——— 终点法
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五、分析方法 ——— 双试剂终点法
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五、分析方法 ——— 双试剂终点法
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五、分析方法 ——— 双试剂固定时间法
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自动生化分析仪 测定方法
分光 光度法
离子选择 电极法
一、概述 — 自动生化分析仪的分类
连续流动式 离心式 分立式
顺序式分析
同步分析 顺序式分析
干片式
反射光度法检测
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二、检测原理
生化分析仪是基于光电比色分析的原理进行测定的 朗伯-比尔定律：当一束平行单色光通过均匀、非散 射的稀溶液时，溶液对光的吸收程度与溶液的浓度 及液层厚度的乘积成正比 A=εbc –A：吸光度 –ε：摩尔吸光系数 –b：液层厚度（比色杯光径） –c：浓度
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六、试验参数设置
双波长选择：主波长+次波长
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六、试验参数设置
双波长选择：主波长+等吸收点波长
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六、试验参数设置
双波长选择：主波长+显色剂最大吸收波长
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六、试验参数设置
底物耗尽及其监测
读取的吸光度低于设定 的下限时，仪器会作出 标记，结果不可靠，必 须复查或用弹性速率法
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二、参比电极和离子选择电极 指示电极（indicator electrode）
• 用于指示（测量）与被测物质的浓度有关的 电极电位 • 用不同材料制成的指示电极对被测物质具有 不同的选择性，对特定待测物质具有选择性 的关键在于制作电极的敏感膜的材料不同 • 一种指示电极往往只能测量一种物质的浓度
装载试剂
校准 测定质控 标本上机测定 自动计算结果并发送数据
自动清洗并连续运行 基本保养，结束工作
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七、生化分析仪的操作
两种不同分析测试流程的比较
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八、维护保养
每日维护检查：是最基本要求 每周维护 每月维护 每三个月维护 每半年维护 每年度维护 必要时的维护
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一、概念
发生氧化反应的电极称为阳极 发生还原反应的电极称为阴极 用符号表示化学电池时，通常是将阳极写在左边 ，阴极写在右边，中间用垂线分隔： 金属电极|电解质溶液||电解质溶液|金属电极 靠电极的垂线表示金属与电解质溶液的相界 电极电位：金属电极与电解质溶液相界上存在的 电位差
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四、电解质分析仪的分类
均相晶膜电极（如Ag2 S电极） 晶体膜电极 非均相晶膜电极（如Ag2S-CuS电极） 原电极 离 子 选 择 电 极 敏化电极 酶电极（如葡萄糖电极、氨基酸电极） 刚性基质电极（如pH电极、Na 电极） 非晶体膜电极 流动载体电极（如K+电极、Ca2+ 电极） 气敏电极（如氧电极、二氧化碳电极）
E ISE
2.303RT E0 ln C x f x nF
能斯特方程表明：在一定条件下，离子选择电极 的电极电位与被测离子浓度的自然对数呈线性关 系
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四、电解质分析仪的分类
按测定环境分：湿式分析仪、干式分析仪 按测定方式分：直接法、间接法 按仪器结构分： -独立式电解质分析仪 -含电解质测定的血气分析仪 -含电解质测定的全自动生化分析仪
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二、参比电极和离子选择电极
离子选择电极：测定K+、Na+、Cl-、Ca2+等离子 玻璃膜电极：用于测定pH 气敏电极：用于测定二氧化碳、氧气、氨气等 生物传感器：用于测定氨基酸、酶甚至细菌 高分子薄膜电容式湿度传感器：用于测定空气湿度
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三、离子选择电极测量原理
离子选择电极法属于电位分析法，它是根据离子 选择电极的电极电位与溶液中待测离子的浓度或 活度的关系进行分析测定的一种电化学分析方法 能斯特方程（Nernst equation）：
+
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五、电解质分析仪的结构和功能
湿式电解质分析仪组成 • 离子选择电极 • 参比电极 • 液路系统 • 电路系统 • 操作面板 • 显示器 • 打印机
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五、电解质分析仪的结构和功能
七、生化分析仪的校准
多点校准示意图
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七、生化分析仪的校准
校准品浓度 校准K值 = 校准品吸光度 试剂空白吸光度
理论K值 =
反应总体积 1000 样品体积 底物的摩尔吸光系数 比色杯光径
结果 = 吸光度A（或ΔA/min）× K 值
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七、生化分析仪的操作
开机、自检
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三、结构和功能
光源
分光装置 检测系统
检测器 比色杯 恒温装置 清洗装置
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2. 检测系统 ——— 分光装置
区别于普通分光光度计 采用混合光直接比色，然后光栅分光，光 电二极管矩阵接收不同波长的透射光
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2. 检测系统 ——— 分光装置
光源为氙灯，寿 命长达十余年 后分光技术 光栅分光 光电二极管矩阵 10个固定波长： 340, 380, 410, 470, 520, 560, 600, 650, 670, 700 nm
用于低温存放各种试剂
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1. 样品处理系统 ———— 试剂室
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1. 样品处理系统 ———— 试剂室
DxC生化仪试剂状态界面
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1. 样品处理系统 ———— 试剂室
不同规格的试剂瓶
不同规格的试剂瓶
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1. 样品处理系统 ———— 样品和试剂分配机构
2. 检测系统 ——— 液面探测技术
适用于不同规格的采血试 管或样品杯上机测定 自动感应液面高度，吸样 针接触液面约2毫米后即不 再下降并开始吸样 吸样针插入浅，携带污染 小；不需要分离血块