體外診斷儀器作為各類臨床標(biāo)本進(jìn)行檢測(cè)的醫(yī)療設(shè)備和醫(yī)用電子診斷設(shè)備，大型影像設(shè)備一樣在現(xiàn)代醫(yī)療診療中發(fā)揮著重要的作用，今天就體外診斷儀器的基本功能模塊進(jìn)行介紹。
各類體外診斷儀器因檢測(cè)的項(xiàng)目不同，其檢測(cè)原理，結(jié)構(gòu)和組成會(huì)有差異，但總體來說，基本結(jié)構(gòu)都離不開液路，光路，機(jī)械，電子，溫控幾個(gè)系統(tǒng)，其基本步驟都是首先通過加樣系統(tǒng)進(jìn)行樣本獲取，對(duì)樣本進(jìn)行處理，經(jīng)過一系列的溫控，光路后，將檢測(cè)信號(hào)處理后傳遞到計(jì)算機(jī)中，進(jìn)行分析，并最終通過管路將廢液排棄的一個(gè)過程。
光學(xué)模塊
體外診斷儀器的光學(xué)模塊主要用于對(duì)樣品和試劑反應(yīng)后的產(chǎn)物的光學(xué)特性進(jìn)行檢測(cè)，從而計(jì)算樣品中成分的含量。光學(xué)模塊主要分為光源，分光器和光電檢測(cè)三個(gè)部分。
光源提供入射光，常見的光源有鹵鎢燈，氙燈，發(fā)光二極管和激光器。鹵鎢燈是最常見的，其波長(zhǎng)范圍320-2500nm，在鎢絲燈中充入鹵化物，常用于半自動(dòng)和全自動(dòng)生化分析儀上。氙燈利用氙氣放電而發(fā)光的電光源，具有發(fā)光效率高，壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)。主要用于高端全自動(dòng)生化分析儀和紫外可見分光光度計(jì)上。發(fā)光二極管即我們所說的LED燈，由P和N型兩個(gè)半導(dǎo)體組合而成，當(dāng)在P-N結(jié)上施加正向電壓時(shí)產(chǎn)生發(fā)光。主要用于尿液分析儀，糖化血紅蛋白分析儀，全自動(dòng)凝血儀上面。激光器是利用激發(fā)態(tài)粒子在受激輻射作用下發(fā)光的電光源。相對(duì)于其他光源，具有亮度高，色彩好，能耗低，壽命長(zhǎng)，體積小的優(yōu)點(diǎn)，但成本高。用于五分類血細(xì)胞分析儀，流式細(xì)胞分析儀，液相芯片分析儀，免疫熒光層析分析儀等。
分光器具主要有透鏡，反射鏡，濾光器，光柵等組件。透鏡主要有凸透鏡和凹透鏡，用來聚集和發(fā)射光路，反射鏡用于改變光路，濾光器可以選擇性地透射不同波長(zhǎng)，而光柵是利用多縫衍射原理使光發(fā)生色散。
最后就是光電檢測(cè)器，即把光信號(hào)轉(zhuǎn)化為電信號(hào)的裝置，包括光電二極管，光電倍增管和電荷耦合元件。
運(yùn)動(dòng)模塊
體外診斷儀器的運(yùn)動(dòng)模塊按功能分為取樣運(yùn)動(dòng)模塊，樣品傳動(dòng)模塊，攪拌混勻模塊，按機(jī)電控制分為步進(jìn)電機(jī)控制，直流電機(jī)控制。
取樣運(yùn)動(dòng)模塊的功能是吸取，轉(zhuǎn)移注射樣品或試劑，需要選擇取樣臂的合理自由度數(shù)，主要采用三自由度和而自由度的構(gòu)型。三自由度包括三個(gè)平移關(guān)節(jié)，X，Y，Z軸，X和Y軸用來確定預(yù)定的取樣位置，Z軸用來實(shí)現(xiàn)取樣針在豎直方向的上下移動(dòng)。二自由度包括一個(gè)平移關(guān)節(jié)和旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)。與多個(gè)軸同時(shí)工作相比，提高了工作效率，工作空間不受限制，但控制稍復(fù)雜，需要樣品盤和試劑盤協(xié)同動(dòng)作。
樣品傳動(dòng)模塊主要包括兩種，一種是反應(yīng)杯的直線傳動(dòng)，通過傳送帶將樣品在儲(chǔ)存區(qū)、裝載區(qū)、反應(yīng)區(qū)和清洗區(qū)之間運(yùn)動(dòng)。一種是樣品盤的運(yùn)動(dòng)，主要是旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，通過齒輪傳動(dòng)帶動(dòng)樣品架轉(zhuǎn)動(dòng)。
攪拌搖勻模塊，對(duì)樣品和試劑的混合液體進(jìn)行攪拌，使其充分接觸，更快，更完全地進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)。目前使用較多的攪拌搖勻模塊有三組攪拌棒，具有“一攪二洗”的模式，當(dāng)?shù)谝唤M攪拌棒在攪拌時(shí)，第二組攪拌棒同時(shí)進(jìn)行堿性清洗液的清洗，第三組攪拌棒進(jìn)行去離子水清洗。
管路模塊
體外診斷的管路模塊主要包括移液模塊和液路控制系統(tǒng)。移液模塊用來對(duì)待測(cè)液體進(jìn)行定量吸樣、分配、完成稀釋或混合動(dòng)作，由微量泵、取樣針、導(dǎo)管、壓力傳感器、液面?zhèn)鞲衅鞯葮?gòu)成。
微量泵是一種電磁驅(qū)動(dòng)設(shè)備，其精度直接影響整臺(tái)儀器的分析系統(tǒng)加樣的精度。取樣針其結(jié)構(gòu)是中空的針形不銹鋼，通過管路將其連接至微量泵上的液體人口處，取樣針和微量泵一起構(gòu)成了移液模塊的心臟。
傳感器用于感知液路管道和液面狀態(tài)，利于取樣針正確地完成取樣操作，同時(shí)可以判斷管路中的工作情況，是否有堵塞，泡沫等情況并即使進(jìn)行報(bào)警。
液路控制系統(tǒng)由導(dǎo)管，電磁閥，對(duì)射型光電傳感器，氣壓泵等構(gòu)成，來控制多種液體在液路系統(tǒng)中的流動(dòng)次序，流動(dòng)方向，以及每種液體在液路系統(tǒng)中的流動(dòng)路徑，流動(dòng)速度及流量。
溫控模塊
溫控模塊為化學(xué)反應(yīng)，酶促反應(yīng)，細(xì)菌培養(yǎng)，試劑儲(chǔ)存等提供溫度保障，可分為加熱恒溫模塊和制冷恒溫模塊。
加熱模塊主要采用不同的熱傳遞媒介不同，可以分為恒溫純水?。ㄓ驮。┦?，固體直熱式和固液結(jié)合式使得加熱器在溫控電路板的控制下，依據(jù)反應(yīng)盤當(dāng)前的溫度值，對(duì)反應(yīng)盤變功率加熱，最終實(shí)現(xiàn)對(duì)反應(yīng)盤溫度的精準(zhǔn)控制。
制冷模塊，采用的是壓縮機(jī)制冷和半導(dǎo)體制冷，利用帕爾貼原理。
今天的介紹僅僅是淺嘗輒止，而一臺(tái)設(shè)備的詳細(xì)原理和工藝實(shí)現(xiàn)到最終應(yīng)用，期間涉及到光學(xué)，機(jī)械，電子，軟件和硬件控制，工藝等多個(gè)學(xué)科的交叉，各個(gè)模塊的綜合應(yīng)用，才能得到一臺(tái)高性能，高精度，高效率的診斷儀器