醫(yī)學(xué)儀器及系統(tǒng)設(shè)計(jì)課程講義part5

1、第二部分 醫(yī)學(xué)檢驗(yàn)儀器1.1 1.1 醫(yī)學(xué)檢驗(yàn)儀器的特點(diǎn)醫(yī)學(xué)檢驗(yàn)儀器的特點(diǎn)1. 1. 結(jié)構(gòu)復(fù)雜結(jié)構(gòu)復(fù)雜2. 2. 涉及技術(shù)領(lǐng)域廣涉及技術(shù)領(lǐng)域廣3. 3. 技術(shù)先進(jìn)技術(shù)先進(jìn)4. 4. 精度高精度高5. 5. 對(duì)環(huán)境要求高對(duì)環(huán)境要求高醫(yī)學(xué)檢驗(yàn)儀器醫(yī)學(xué)檢驗(yàn)儀器第一章第一章 醫(yī)學(xué)檢驗(yàn)儀器概述醫(yī)學(xué)檢驗(yàn)儀器概述主要內(nèi)容o 第二章 光電比色計(jì)o 第三章 分光光度計(jì)o 第四章 自動(dòng)生化檢測(cè)儀器o 第五章 尿液分析儀o 第六章 電解質(zhì)分析儀o 第七章 血?dú)夥治鰞xo 第八章 血細(xì)胞計(jì)數(shù)儀第二章第二章 光電比色計(jì)光電比色計(jì)內(nèi)容提要：內(nèi)容提要： 1.1.比色分析比色分析 2.2.光電比色計(jì)的基本結(jié)構(gòu)光電比色計(jì)的基本結(jié)

2、構(gòu) 3.GD-8213.GD-821型光電比色計(jì)型光電比色計(jì)圖2.1 電磁輻射波譜2.1.1 2.1.1 光的基礎(chǔ)知識(shí)光的基礎(chǔ)知識(shí)1.1.光的物理性質(zhì)由波長(zhǎng)和能量來(lái)決定。光的物理性質(zhì)由波長(zhǎng)和能量來(lái)決定。 波長(zhǎng)決定了光的顏色，能量決定了光的強(qiáng)度。波長(zhǎng)決定了光的顏色，能量決定了光的強(qiáng)度。2.1 2.1 比色分析比色分析比色分析比色分析是基于溶液對(duì)光的選擇性吸收而建立起來(lái)的一種分析方法。是基于溶液對(duì)光的選擇性吸收而建立起來(lái)的一種分析方法。2.1.2 2.1.2 朗伯比爾（朗伯比爾（Lambert-Beer)Lambert-Beer)定律定律描述溶液顏色的深淺與濃度之間的數(shù)量關(guān)系描述溶液顏色的深淺與濃

3、度之間的數(shù)量關(guān)系一束單色光通過(guò)溶液時(shí)，溶液的吸光度與溶液的濃度和液層厚度的乘積成正比。TKcbIIAlglg0cbI0IIT ：入射光的強(qiáng)度：溶液的濃度：液層的厚度：投射光強(qiáng)度：吸光系數(shù)：吸光度：透光度0IKA圖2.5 光吸收示意圖o 顏色反應(yīng)是比色分析的基礎(chǔ)：若所測(cè)定的溶液無(wú)色，需在測(cè)定前加入顯色劑，通過(guò)與待測(cè)成分的化學(xué)反應(yīng)使溶液映色；o 選擇合適的吸收光譜：測(cè)定光吸收曲線以找出最大吸收波長(zhǎng)或特性吸收波長(zhǎng)；o 測(cè)定方法使用的濃度范圍：宜選擇在直線線性段，即濃度與吸光度之比為一常數(shù)；o 觀察影響顏色反應(yīng)的因素：溶液pH的影響、雜質(zhì)的影響、反應(yīng)的溫度和時(shí)間及顏色的穩(wěn)定性；2.1.3 2.1.3

4、比色分析的條件選擇比色分析的條件選擇2.1.4 2.1.4 比色分析的測(cè)量方法比色分析的測(cè)量方法o標(biāo)準(zhǔn)曲線法標(biāo)準(zhǔn)曲線法先配制一系列不同濃度的標(biāo)準(zhǔn)溶液，用選定的顯色先配制一系列不同濃度的標(biāo)準(zhǔn)溶液，用選定的顯色劑顯色，以合適波長(zhǎng)的入射光來(lái)測(cè)定標(biāo)準(zhǔn)液的吸光劑顯色，以合適波長(zhǎng)的入射光來(lái)測(cè)定標(biāo)準(zhǔn)液的吸光度。以吸光度為縱坐標(biāo)，濃度為橫坐標(biāo)作圖得到一度。以吸光度為縱坐標(biāo)，濃度為橫坐標(biāo)作圖得到一條通過(guò)原點(diǎn)的直線。條通過(guò)原點(diǎn)的直線。適用條件：在固定儀器和方法的條件下多次使用。適用條件：在固定儀器和方法的條件下多次使用。o直接比較法直接比較法先配制一個(gè)與被測(cè)溶液濃度相近的標(biāo)準(zhǔn)溶液，與被先配制一個(gè)與被測(cè)溶液濃度相近

5、的標(biāo)準(zhǔn)溶液，與被測(cè)溶液在相同條件下測(cè)定吸光度。根據(jù)下式計(jì)算被測(cè)溶液在相同條件下測(cè)定吸光度。根據(jù)下式計(jì)算被測(cè)溶液濃度。測(cè)溶液濃度。標(biāo)標(biāo)測(cè)測(cè)）（cAAc圖2.6 維生素B12的A-c標(biāo)準(zhǔn)曲線適用條件：僅對(duì)個(gè)別樣品進(jìn)行測(cè)定，且適用條件：僅對(duì)個(gè)別樣品進(jìn)行測(cè)定，且A-cA-c曲線線性良好曲線線性良好利用光電池或光電管等光電轉(zhuǎn)換元件作監(jiān)測(cè)器來(lái)測(cè)量通過(guò)有色溶液后利用光電池或光電管等光電轉(zhuǎn)換元件作監(jiān)測(cè)器來(lái)測(cè)量通過(guò)有色溶液后透射光的強(qiáng)度，從而求出被測(cè)物質(zhì)含量的方法透射光的強(qiáng)度，從而求出被測(cè)物質(zhì)含量的方法 光電比色法光電比色法 2.2 2.2 光電比色計(jì)的基本結(jié)構(gòu)光電比色計(jì)的基本結(jié)構(gòu)圖2.7 光電比色計(jì)的結(jié)構(gòu)圖p

6、 典型的光電檢測(cè)器1）光電管光電管2) 2) 光電倍增管光電倍增管由陰極和多個(gè)倍增級(jí)組成。靈敏度比光電管強(qiáng)200倍。3)CCD3)CCD檢測(cè)器檢測(cè)器新型多通道光學(xué)檢測(cè)器件，模擬集成電路芯片。圖2.11 光電管及其電路圖2.12 CCD的典型結(jié)構(gòu)第三章第三章 分光光度計(jì)分光光度計(jì)1. 1. 分光光度法分光光度法2. 2. 分光光度計(jì)的結(jié)構(gòu)分光光度計(jì)的結(jié)構(gòu)3. 3. 分光光度計(jì)光學(xué)系統(tǒng)分光光度計(jì)光學(xué)系統(tǒng)4. 4. 分光光度計(jì)測(cè)定方法分光光度計(jì)測(cè)定方法5. 7215. 721型分光光度計(jì)簡(jiǎn)介型分光光度計(jì)簡(jiǎn)介6. 6. 分光光度計(jì)的維護(hù)和保養(yǎng)分光光度計(jì)的維護(hù)和保養(yǎng)7. 7. 特殊分光光度計(jì)特殊分光光度

7、計(jì)3.1 3.1 分光光度法分光光度法分子吸收光譜與物質(zhì)結(jié)構(gòu)有關(guān)，而吸光度大小與物質(zhì)的含量有關(guān)，可利用分利用分子的吸收光譜的形狀和吸收度的大小定性和定量的分析物質(zhì)。子的吸收光譜的形狀和吸收度的大小定性和定量的分析物質(zhì)。分光光度計(jì)光電比色計(jì)單色光產(chǎn)生裝置單色器（連續(xù)變化、光譜范圍更窄的單色光）濾光片（有限個(gè)波長(zhǎng)、半寬度大的單色光）工作范圍可見(jiàn)光區(qū)、紅外光區(qū)、紫外光區(qū)可見(jiàn)光區(qū)定量分析依據(jù)朗伯比爾定律表3.1 分光光度計(jì)與光電比色計(jì)的比較圖3.1 光譜分布與粒子跳躍關(guān)系3.2 3.2 分光光度計(jì)的基本結(jié)構(gòu)分光光度計(jì)的基本結(jié)構(gòu)圖3.2 分光光度計(jì)方框圖3.4 3.4 分光光度計(jì)測(cè)定方法分光光度計(jì)測(cè)定方

8、法o 分光光度滴定法分光光度滴定法以一定的標(biāo)準(zhǔn)液滴定待測(cè)物溶液，測(cè)定滴定中溶液的吸光度變化，通以一定的標(biāo)準(zhǔn)液滴定待測(cè)物溶液，測(cè)定滴定中溶液的吸光度變化，通過(guò)作圖法求得滴定終點(diǎn)，從而計(jì)算待測(cè)組分含量的方法。過(guò)作圖法求得滴定終點(diǎn)，從而計(jì)算待測(cè)組分含量的方法。1 1）直接滴定法）直接滴定法: : 選擇被滴定物、滴定劑或反應(yīng)生成物之一選擇被滴定物、滴定劑或反應(yīng)生成物之一摩爾吸光系數(shù)最大的物質(zhì)的最大吸收波長(zhǎng)為吸收波長(zhǎng)進(jìn)摩爾吸光系數(shù)最大的物質(zhì)的最大吸收波長(zhǎng)為吸收波長(zhǎng)進(jìn)行滴定；行滴定；2 2）間接滴定法：使用指示劑。）間接滴定法：使用指示劑。1 1）高吸收法：測(cè)定高濃度溶液用。選用比待測(cè)液濃度稍低）高吸收法

9、：測(cè)定高濃度溶液用。選用比待測(cè)液濃度稍低的已知濃度溶液作標(biāo)準(zhǔn)溶液。的已知濃度溶液作標(biāo)準(zhǔn)溶液。2 2）低吸收法：測(cè)定低濃度溶液用。選用比待測(cè)液濃度稍高）低吸收法：測(cè)定低濃度溶液用。選用比待測(cè)液濃度稍高的已知濃度溶液作標(biāo)準(zhǔn)溶液。的已知濃度溶液作標(biāo)準(zhǔn)溶液。3 3）最精密法：同時(shí)用濃度比待測(cè)液稍高或稍低的兩份已知）最精密法：同時(shí)用濃度比待測(cè)液稍高或稍低的兩份已知溶液作標(biāo)準(zhǔn)溶液。溶液作標(biāo)準(zhǔn)溶液。o 差示分光光度法差示分光光度法選用一已知濃度的溶液作參比；選用一已知濃度的溶液作參比；o 雙波長(zhǎng)分光光度法雙波長(zhǎng)分光光度法測(cè)定試樣溶液對(duì)兩波長(zhǎng)光吸收后的吸光度差。測(cè)定試樣溶液對(duì)兩波長(zhǎng)光吸收后的吸光度差。3.7

10、3.7 特殊分光光度計(jì)特殊分光光度計(jì)分光光度計(jì)分光光度計(jì)吸收光譜儀器吸收光譜儀器發(fā)射光譜儀器發(fā)射光譜儀器分子吸收光度計(jì)分子吸收光度計(jì)原子吸收原子吸收分光光度計(jì)分光光度計(jì)可見(jiàn)、紫外光可見(jiàn)、紫外光分光光度計(jì)分光光度計(jì)紅外分光光度計(jì)紅外分光光度計(jì)熒光分光光度計(jì)熒光分光光度計(jì)火焰光度計(jì)火焰光度計(jì)圖3.18 分光光度計(jì)的類(lèi)型第四章第四章 自動(dòng)生化分析儀自動(dòng)生化分析儀1. 1. 自動(dòng)生化分析儀簡(jiǎn)介自動(dòng)生化分析儀簡(jiǎn)介2. 2. 流動(dòng)式自動(dòng)生化分析儀流動(dòng)式自動(dòng)生化分析儀3. 3. 分立式自動(dòng)生化分析儀分立式自動(dòng)生化分析儀4. 4. 離心式自動(dòng)生化分析儀離心式自動(dòng)生化分析儀5. 5. 干片式自動(dòng)生化分析儀干片式

11、自動(dòng)生化分析儀6. 6. 自動(dòng)生化分析儀的性能評(píng)價(jià)自動(dòng)生化分析儀的性能評(píng)價(jià)7. 7. 自動(dòng)生化分析儀的實(shí)驗(yàn)參數(shù)自動(dòng)生化分析儀的實(shí)驗(yàn)參數(shù)8. ISP8. ISP型半自動(dòng)生化分析儀型半自動(dòng)生化分析儀9. 9. 生化分析儀的維護(hù)和保養(yǎng)生化分析儀的維護(hù)和保養(yǎng)4.1 4.1 自動(dòng)生化分析儀簡(jiǎn)介自動(dòng)生化分析儀簡(jiǎn)介對(duì)人的血液和其他體液中的各種生化指標(biāo)進(jìn)行分析的醫(yī)學(xué)檢驗(yàn)儀器。對(duì)人的血液和其他體液中的各種生化指標(biāo)進(jìn)行分析的醫(yī)學(xué)檢驗(yàn)儀器。 生化分析儀生化分析儀 把生化分析中的取樣、加試劑、去干擾、混合、保溫反應(yīng)、檢測(cè)、結(jié)果把生化分析中的取樣、加試劑、去干擾、混合、保溫反應(yīng)、檢測(cè)、結(jié)果計(jì)算、顯示和打印，以及清洗等步

12、驟自動(dòng)化的儀器。計(jì)算、顯示和打印，以及清洗等步驟自動(dòng)化的儀器。 自動(dòng)生化分析儀自動(dòng)生化分析儀 o 結(jié)構(gòu)形式：流動(dòng)式（管道式）、離心式、分立式和干片式；結(jié)構(gòu)形式：流動(dòng)式（管道式）、離心式、分立式和干片式；o 自動(dòng)化程度：全自動(dòng)、半自動(dòng)；自動(dòng)化程度：全自動(dòng)、半自動(dòng)；o 測(cè)定的項(xiàng)目：?jiǎn)瓮ǖ?、多通道；測(cè)定的項(xiàng)目：?jiǎn)瓮ǖ?、多通道；o 復(fù)雜程度復(fù)雜程度: : 大型、中型和小型。大型、中型和小型。4.1.3 4.1.3 臨床自動(dòng)生化分析儀的類(lèi)型臨床自動(dòng)生化分析儀的類(lèi)型o 連續(xù)流動(dòng)式（連續(xù)流動(dòng)式（Continuous Flow Analysis)在反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)測(cè)定的方式。在反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)測(cè)定的方式。4.2

13、4.2 流動(dòng)式自動(dòng)生化分析儀流動(dòng)式自動(dòng)生化分析儀待測(cè)的反應(yīng)液在管道中邊流動(dòng)邊反應(yīng)的裝置待測(cè)的反應(yīng)液在管道中邊流動(dòng)邊反應(yīng)的裝置主要部件：主要部件：1）樣品盤(pán)）樣品盤(pán)2）比例泵）比例泵3）混合器）混合器4）透析器）透析器5）恒溫器）恒溫器6）檢測(cè)部）檢測(cè)部7）記錄器）記錄器圖4.1 連續(xù)流動(dòng)自動(dòng)生化分析儀原理結(jié)構(gòu)o 管道式分析儀的特點(diǎn)是測(cè)定項(xiàng)目相同的各待測(cè)樣品與試劑混合后的化學(xué)反應(yīng)，是在同一管道中經(jīng)流動(dòng)過(guò)程完成的。這類(lèi)儀器一般可分為空氣分段系統(tǒng)式和非分段系統(tǒng)式。所謂空氣分段系統(tǒng)是指在吸入管道的每一個(gè)樣品、試劑以及混合后的反應(yīng)液之間，均由一小段空氣間隔開(kāi)；而非分段系統(tǒng)是靠試劑空白或緩沖液來(lái)間隔每個(gè)樣

14、品的反應(yīng)液。在管道式分析儀中，以空氣分段系統(tǒng)式最多，且較典型，整套儀器是由樣品盤(pán)、比例泵、混合管、透析器、恒溫器、比色計(jì)和記錄器幾個(gè)部件所組成, 管道內(nèi)的圓圈表示氣泡，氣泡可將樣品及試劑分隔為許多液柱，并起一定的攪拌作用，但氣泡影響比色，必須在比色前除去。 o 將幾個(gè)單通道管道式分析儀結(jié)合起來(lái)，對(duì)一個(gè)樣品同時(shí)測(cè)定幾個(gè)項(xiàng)目。著名的有 12 通道分析儀，命名為順序多項(xiàng)自動(dòng)分析儀（ sequential multiple autoanalyzer ），簡(jiǎn)稱(chēng) SMA12/60 。同時(shí)發(fā)展為 SMAC ， C 為計(jì)算機(jī)（ computer ）的縮寫(xiě)。這類(lèi)大型分析儀至今仍有使用者。它對(duì)每個(gè)樣品可同時(shí)分析

15、12 個(gè)項(xiàng)目，每小時(shí)可分析 60 個(gè)樣品。后來(lái)發(fā)現(xiàn)不加入空氣泡，更有利于結(jié)果的檢測(cè)，發(fā)展為流動(dòng)注射分析法（ flow injection analysis ）。試劑的流動(dòng)仍用比例泵驅(qū)動(dòng)，樣品用轉(zhuǎn)動(dòng)閥加入液流，反應(yīng)后比色檢測(cè) o 流動(dòng)注射式流動(dòng)注射式(Flow Injection Analysis)在反應(yīng)達(dá)到平衡前進(jìn)行測(cè)定的方式。在反應(yīng)達(dá)到平衡前進(jìn)行測(cè)定的方式。特點(diǎn)：特點(diǎn)：一種新的高速分析技術(shù)，廢棄了連續(xù)流動(dòng)方式中用氣泡間隔樣品和必須使化學(xué)反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)的要求，使分析速度大幅度提高，每小時(shí)可分析60180個(gè)樣品。圖4.6 流動(dòng)注射自動(dòng)生化分析儀原理結(jié)構(gòu)4.3 4.3 分立式自動(dòng)生化分析儀分立式

16、自動(dòng)生化分析儀(Discrete Analytical System)(Discrete Analytical System)按手工操作的方式編排程序，并以有節(jié)奏的機(jī)械操作代替手工，按順序依次自按手工操作的方式編排程序，并以有節(jié)奏的機(jī)械操作代替手工，按順序依次自動(dòng)操作各環(huán)節(jié)。動(dòng)操作各環(huán)節(jié)。圖4.8 分立式自動(dòng)生化分析儀結(jié)構(gòu)（二）圖4.7 分立式自動(dòng)生化分析儀結(jié)構(gòu)（一）分立式分立式流動(dòng)式流動(dòng)式反應(yīng)容器反應(yīng)容器各個(gè)試管內(nèi)反應(yīng)同一管道中反應(yīng)取樣、加液裝置取樣、加液裝置稀釋器（采樣器和加液器）比例泵透析器透析器無(wú)有體積體積較大較小優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)無(wú)交叉污染反應(yīng)速度快缺點(diǎn)缺點(diǎn)自動(dòng)化程度不高存在樣品前后交叉污染數(shù)

17、量數(shù)量最大相對(duì)較少表表4.1 4.1 分立式自動(dòng)生化分析儀與流動(dòng)式自動(dòng)生化分析儀的主要區(qū)別分立式自動(dòng)生化分析儀與流動(dòng)式自動(dòng)生化分析儀的主要區(qū)別4.4 4.4 離心式自動(dòng)生化分析儀離心式自動(dòng)生化分析儀樣品和試劑放在特制的圓盤(pán)上，圓盤(pán)放在離心機(jī)上作為轉(zhuǎn)頭。樣品和試劑放在特制的圓盤(pán)上，圓盤(pán)放在離心機(jī)上作為轉(zhuǎn)頭。圖4.9 離心式自動(dòng)生化分析儀的轉(zhuǎn)盤(pán)截面圖特點(diǎn)特點(diǎn)：1）樣品與試劑的混合、反應(yīng)和檢測(cè)等步驟幾乎同時(shí)完成；2）微量級(jí)的樣品量（150l）和試劑量（120300l)；3）快速反應(yīng)，連續(xù)比色，1秒內(nèi)可進(jìn)行多次測(cè)定；4）轉(zhuǎn)頭（現(xiàn)為一次成型的塑料制品）。o離心式分析儀是 1969 年以后發(fā)展起來(lái)的一種分

18、析儀，由 Anderson 設(shè)計(jì)，其特點(diǎn)是化學(xué)反應(yīng)器裝在離心機(jī)的轉(zhuǎn)子位置，該圓形反應(yīng)器稱(chēng)為轉(zhuǎn)頭，先將樣品和試劑分別置于轉(zhuǎn)頭內(nèi)，當(dāng)離心機(jī)開(kāi)動(dòng)后，圓盤(pán)內(nèi)的樣品和試劑受離心力的作用而相互混合發(fā)生反應(yīng)，最后流入圓盤(pán)外圈的比色槽內(nèi)，通過(guò)比色計(jì)進(jìn)行檢測(cè).o這類(lèi)分析儀特點(diǎn)是：o 在整個(gè)分析過(guò)程中，各樣品與試劑的混合、反應(yīng)和檢測(cè)等每一步驟，幾乎都是同時(shí)完成的，不同于管道式和分立式分析儀的 “ 順序分析 ” ，而是基于 “ 同步分析 ” 的原理而設(shè)計(jì)。o 樣品量和試劑量均為微量級(jí)（樣品用 1-50l ，試劑 120-300l ），快速分析（每小時(shí)可分析 600 個(gè)樣品以上）。o 轉(zhuǎn)頭是這類(lèi)分析儀的特殊結(jié)構(gòu)。早期

19、的轉(zhuǎn)頭由轉(zhuǎn)移盤(pán)、比色槽、上下玻璃卷和上下套殼六個(gè)部件組成，現(xiàn)已被一次成型的塑料制品代替。轉(zhuǎn)頭轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，各比色槽被輪流連續(xù)監(jiān)測(cè)，如轉(zhuǎn)速為 960r/min ，轉(zhuǎn)頭上有 20 個(gè)比色槽，則每分鐘可接受 19200 個(gè)電信號(hào)，配有微機(jī)進(jìn)行控制和數(shù)據(jù)處理。 4.5 4.5 干片式自動(dòng)生化分析儀干片式自動(dòng)生化分析儀采用干化學(xué)法進(jìn)行測(cè)定。采用干化學(xué)法進(jìn)行測(cè)定。圖4.10 干片試劑結(jié)構(gòu)示意圖特點(diǎn)特點(diǎn)：1）革除了液體試劑，采用干式試劑片；2）可進(jìn)行電解質(zhì)測(cè)定（干片由電極構(gòu)成）；3）生化分析儀的新發(fā)展方向。o 干片式分析儀是 80 年代問(wèn)世的。首先 Eastman Kodak 公司以其精湛的化學(xué)工藝造出了測(cè)定血清

20、中血糖、尿素、蛋白質(zhì)、膽固醇等的干式試劑片。當(dāng)加上定量的血清后，在干片的前面產(chǎn)生顏色反應(yīng)，用反射光度計(jì)檢測(cè)即可進(jìn)行定量。這類(lèi)方法完全革除了液體試劑，故稱(chēng)干化學(xué)法。 Boehringer Mannheim 公司推出了用全血的干征試劑。即將血細(xì)胞排除于濾膜之外，而血漿與試劑發(fā)生反應(yīng)后顯色檢測(cè)。 1.1.色譜法的產(chǎn)生和發(fā)展色譜法的產(chǎn)生和發(fā)展2.2.色譜法的原理、優(yōu)缺點(diǎn)和分類(lèi)色譜法的原理、優(yōu)缺點(diǎn)和分類(lèi)3.3.氣相色譜儀的工作原理、結(jié)構(gòu)和重要部件氣相色譜儀的工作原理、結(jié)構(gòu)和重要部件4.4.液相色譜儀的工作原理、結(jié)構(gòu)和重要部件液相色譜儀的工作原理、結(jié)構(gòu)和重要部件5.5.質(zhì)譜儀的作用、原理和主要部件質(zhì)譜儀的

21、作用、原理和主要部件第六章第六章 色譜儀和質(zhì)譜儀色譜儀和質(zhì)譜儀6.2.1 色譜分離分析方法色譜分離分析方法1）主要原理：）主要原理：基于各被分離物在固定相、流動(dòng)相間的分配差異或其他親基于各被分離物在固定相、流動(dòng)相間的分配差異或其他親和性質(zhì)的差異，使流動(dòng)相在比其表面巨大的固定相表面上和性質(zhì)的差異，使流動(dòng)相在比其表面巨大的固定相表面上流動(dòng)，促使物質(zhì)在兩相間多次來(lái)回轉(zhuǎn)移，將這種差異反復(fù)流動(dòng)，促使物質(zhì)在兩相間多次來(lái)回轉(zhuǎn)移，將這種差異反復(fù)累加而變得很大，結(jié)果各物質(zhì)隨流動(dòng)相移動(dòng)的速率發(fā)生明累加而變得很大，結(jié)果各物質(zhì)隨流動(dòng)相移動(dòng)的速率發(fā)生明顯差別，從而使各物質(zhì)按一定的順序?qū)崿F(xiàn)分離。顯差別，從而使各物質(zhì)按一定

22、的順序?qū)崿F(xiàn)分離。6.2 6.2 色譜法（層析法）色譜法（層析法）高效的分離技術(shù)與靈敏的檢測(cè)技術(shù)相結(jié)合，使得色譜技術(shù)幾乎可以分析所有高效的分離技術(shù)與靈敏的檢測(cè)技術(shù)相結(jié)合，使得色譜技術(shù)幾乎可以分析所有已知物質(zhì)，在所有學(xué)科領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。已知物質(zhì)，在所有學(xué)科領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。2 2）基本工作過(guò)程）基本工作過(guò)程色譜流出曲線可提供的信息：色譜流出曲線可提供的信息：色譜峰個(gè)數(shù)組分的最少個(gè)數(shù)；色譜峰保留值（或位置）定性分析；色譜峰面積、峰高定量分析；位置及區(qū)域?qū)挾确蛛x效能；兩峰間距固定相（和流動(dòng)相）選擇是否合適。圖6.1 色譜法工作過(guò)程示意圖色譜行為的研究涉及到熱力學(xué)和動(dòng)力學(xué)色譜行為的研究涉及到熱力學(xué)和動(dòng)

23、力學(xué)o 按流動(dòng)相狀態(tài)分按流動(dòng)相狀態(tài)分o 按固定相的性質(zhì)、形狀分按固定相的性質(zhì)、形狀分柱色譜（填充柱色譜和空心毛細(xì)管柱色譜）柱色譜（填充柱色譜和空心毛細(xì)管柱色譜）紙色譜、薄層色譜紙色譜、薄層色譜o 按分離過(guò)程的物理、化學(xué)原理分按分離過(guò)程的物理、化學(xué)原理分吸附色譜、分配色譜、離子交換色譜吸附色譜、分配色譜、離子交換色譜6.2.3 色譜法的分類(lèi)色譜法的分類(lèi)表6.2 色譜法按流動(dòng)相狀態(tài)的分類(lèi)6.5 6.5 質(zhì)譜儀質(zhì)譜儀通過(guò)對(duì)被測(cè)樣品離子的質(zhì)荷比的測(cè)定進(jìn)行分析的儀器。通過(guò)對(duì)被測(cè)樣品離子的質(zhì)荷比的測(cè)定進(jìn)行分析的儀器。o 質(zhì)譜儀已有近90年歷史，早期主要用于同位素測(cè)定和無(wú)機(jī)元素分析；o 20世紀(jì)40年代開(kāi)始

24、用于有機(jī)物分析；o 60年代出現(xiàn)氣相色譜質(zhì)譜聯(lián)用儀，使質(zhì)譜儀的應(yīng)用領(lǐng)域擴(kuò)展，開(kāi)始成為有機(jī)物分析的重要儀器；o 70年代開(kāi)始，計(jì)算機(jī)的應(yīng)用使質(zhì)譜分析法發(fā)生了飛躍變化，技術(shù)更加成熟、使用更方便；o 80年代以后又出現(xiàn)了新的質(zhì)譜技術(shù)及比較成熟的液相色譜質(zhì)譜聯(lián)用儀、傅立葉變換質(zhì)譜儀等等。o 目前質(zhì)譜分析法廣泛應(yīng)用于化工、材料、環(huán)境、藥物、生命科學(xué)、運(yùn)動(dòng)醫(yī)學(xué)等各個(gè)領(lǐng)域。6.5.1 質(zhì)譜儀的分類(lèi)質(zhì)譜儀的分類(lèi)種類(lèi)繁多，工作原理和范圍有很大不同種類(lèi)繁多，工作原理和范圍有很大不同質(zhì)譜儀質(zhì)譜儀按工作原理按工作原理分類(lèi)分類(lèi)按應(yīng)用范圍按應(yīng)用范圍分類(lèi)分類(lèi)靜態(tài)質(zhì)譜儀靜態(tài)質(zhì)譜儀動(dòng)態(tài)質(zhì)譜儀動(dòng)態(tài)質(zhì)譜儀單聚焦儀單聚焦儀雙聚焦儀雙

25、聚焦儀無(wú)聚焦儀無(wú)聚焦儀無(wú)磁動(dòng)態(tài)儀無(wú)磁動(dòng)態(tài)儀磁動(dòng)態(tài)儀磁動(dòng)態(tài)儀飛行時(shí)間飛行時(shí)間質(zhì)譜儀質(zhì)譜儀四極質(zhì)譜儀四極質(zhì)譜儀同步質(zhì)譜儀同步質(zhì)譜儀回轉(zhuǎn)質(zhì)譜儀回轉(zhuǎn)質(zhì)譜儀有機(jī)質(zhì)譜儀有機(jī)質(zhì)譜儀無(wú)機(jī)質(zhì)譜儀無(wú)機(jī)質(zhì)譜儀同位素質(zhì)譜儀同位素質(zhì)譜儀氣體分析氣體分析質(zhì)譜儀質(zhì)譜儀氣相色譜氣相色譜質(zhì)譜儀質(zhì)譜儀液相色譜液相色譜質(zhì)譜聯(lián)用儀質(zhì)譜聯(lián)用儀氣相色譜氣相色譜四極質(zhì)譜儀四極質(zhì)譜儀氣相色譜飛行氣相色譜飛行時(shí)間質(zhì)譜儀時(shí)間質(zhì)譜儀氣相色譜氣相色譜離子阱質(zhì)譜儀離子阱質(zhì)譜儀火花源雙聚火花源雙聚焦質(zhì)譜儀焦質(zhì)譜儀感應(yīng)耦合等離感應(yīng)耦合等離子體質(zhì)譜儀子體質(zhì)譜儀二次離子二次離子質(zhì)譜儀質(zhì)譜儀6.5.2 質(zhì)譜儀的結(jié)構(gòu)和工作原理質(zhì)譜儀的結(jié)構(gòu)和工作原理圖6.15 質(zhì)

26、譜儀的結(jié)構(gòu)方框圖o工作原理工作原理送入樣品送入樣品原子、分子電離原子、分子電離按質(zhì)荷比大小分離按質(zhì)荷比大小分離離子流強(qiáng)度檢測(cè)離子流強(qiáng)度檢測(cè)記錄成質(zhì)譜圖記錄成質(zhì)譜圖o工作過(guò)程工作過(guò)程圖6.16 單聚焦質(zhì)譜儀的示意圖液相色譜質(zhì)譜串聯(lián)檢測(cè)蛋白質(zhì)第七章第七章 電泳儀電泳儀1. 電泳分離分析方法電泳分離分析方法2. 電泳儀的基本結(jié)構(gòu)電泳儀的基本結(jié)構(gòu)3. DYY-III2DYY-III2型穩(wěn)壓穩(wěn)流電泳儀型穩(wěn)壓穩(wěn)流電泳儀4. 電泳分析儀的現(xiàn)狀電泳分析儀的現(xiàn)狀o 什么叫電泳技術(shù)？什么叫電泳技術(shù)？在電場(chǎng)的作用下，由于待分離樣品中各種分子帶電性質(zhì)以及在電場(chǎng)的作用下，由于待分離樣品中各種分子帶電性質(zhì)以及分子本身大小

27、、形狀等性質(zhì)的差異，使帶電分子產(chǎn)生不同的分子本身大小、形狀等性質(zhì)的差異，使帶電分子產(chǎn)生不同的遷移速度，從而對(duì)樣品進(jìn)行分離、鑒定或提純的技術(shù)。遷移速度，從而對(duì)樣品進(jìn)行分離、鑒定或提純的技術(shù)。o 應(yīng)用領(lǐng)域應(yīng)用領(lǐng)域電泳技術(shù)廣泛的用于臨床診斷、工業(yè)制備和基礎(chǔ)理論研究中。電泳技術(shù)廣泛的用于臨床診斷、工業(yè)制備和基礎(chǔ)理論研究中。7.1 7.1 電泳分離分析方法電泳分離分析方法溶液中帶電粒子在直流電場(chǎng)中向電性相反電極移動(dòng)的現(xiàn)象稱(chēng)為電泳。溶液中帶電粒子在直流電場(chǎng)中向電性相反電極移動(dòng)的現(xiàn)象稱(chēng)為電泳。對(duì)一系列與生物有關(guān)的物質(zhì)的鑒別、分離、提純都離不開(kāi)對(duì)一系列與生物有關(guān)的物質(zhì)的鑒別、分離、提純都離不開(kāi)電泳技術(shù)電泳技術(shù)

28、。7.1.1 7.1.1 電泳原理電泳原理由于電荷、質(zhì)量等差異的存在，使得溶液中的離子或其他帶電顆粒在由于電荷、質(zhì)量等差異的存在，使得溶液中的離子或其他帶電顆粒在電場(chǎng)中具有不同的遷移電場(chǎng)中具有不同的遷移電泳原理電泳原理圖8.1 電泳工作原理圖o 電泳原理的數(shù)學(xué)表示電泳原理的數(shù)學(xué)表示EqF在兩個(gè)平行電極上加一定的電壓V，就會(huì)在電極中間產(chǎn)生電場(chǎng)強(qiáng)度E，在稀溶液中，電場(chǎng)對(duì)帶電分子的作用力F，等于所帶凈電荷q與電場(chǎng)強(qiáng)度E的乘積，即：對(duì)于球狀分子，阻滯力F的大小服從Stokes定律，即：vrF6式中r是球狀分子的半徑，是緩沖液粘度，v是電泳速度（v=d/t，單位時(shí)間粒子運(yùn)動(dòng)的距離，cm/s）。當(dāng)帶電分子

29、勻速移動(dòng)時(shí)，F(xiàn)=F，經(jīng)過(guò)簡(jiǎn)單變換可得：rqEv6的含意為單位電場(chǎng)強(qiáng)度下的移動(dòng)速度，可用遷移率表示。Ev根據(jù)遷移率的定義可推導(dǎo)出：UtdLLUtdEv/式中：d為顆粒遷移距離，U為加在支持物兩端的實(shí)際電壓，L為支持物的有效長(zhǎng)度，t為通電時(shí)間。通過(guò)測(cè)量d、L、U、t可算出不同分子的遷移率。o 示例：用電泳法分離血清蛋白的各種蛋白質(zhì)示例：用電泳法分離血清蛋白的各種蛋白質(zhì)圖8.2 正常人血清蛋白電泳示意圖o根據(jù)被分離樣品的多少，分為分析電泳和制備電泳；根據(jù)被分離樣品的多少，分為分析電泳和制備電泳；o根據(jù)電泳電壓的高低，分為根據(jù)電泳電壓的高低，分為1）高壓電泳：電壓）高壓電泳：電壓500V，分離速度快，

30、但產(chǎn)熱多，必須使用冷卻裝置；，分離速度快，但產(chǎn)熱多，必須使用冷卻裝置； 適用于小分子物質(zhì)的分離；適用于小分子物質(zhì)的分離；2）常壓電泳：電壓）常壓電泳：電壓500V，醫(yī)學(xué)檢驗(yàn)使用的電泳分析多屬這一類(lèi)。，醫(yī)學(xué)檢驗(yàn)使用的電泳分析多屬這一類(lèi)。7.1.3 7.1.3 電泳的分類(lèi)電泳的分類(lèi)o根據(jù)是否使用介質(zhì)，分為根據(jù)是否使用介質(zhì)，分為1）自由電泳：不用支持介質(zhì)，電泳在溶液中進(jìn)行；）自由電泳：不用支持介質(zhì)，電泳在溶液中進(jìn)行；2）區(qū)帶電泳：使用支持介質(zhì)，目前應(yīng)用最廣泛的一種。）區(qū)帶電泳：使用支持介質(zhì)，目前應(yīng)用最廣泛的一種。o根據(jù)電泳系統(tǒng)的組成是否均一，分為根據(jù)電泳系統(tǒng)的組成是否均一，分為1）連續(xù)電泳（均相電泳）：整個(gè)電泳系統(tǒng)使用相同的支持介質(zhì)和緩沖液；）連續(xù)電泳（均相電泳）：整個(gè)電泳系統(tǒng)使用相同的支持介質(zhì)和緩沖液；2）不連續(xù)電泳（多相電泳）：使用不同的支持介質(zhì)和緩沖液。）不連續(xù)電泳（多相電泳）：使用不同的支持介質(zhì)和緩沖液。 o濾紙電泳濾紙電泳最早應(yīng)用