（一）生化診斷儀器概述

生化分析儀（Biochemical analyzer）又被稱為生化儀，是采用光電比色原理和生物化學(xué)的分析方法來測量體液中某種特定化學(xué)成分的儀器。由于其測量速度快、準(zhǔn)確性高、消耗試劑量小，已在各級醫(yī)院、防疫站、計(jì)劃生育服務(wù)站得到廣泛使用。

全自動生化分析儀是臨床檢驗(yàn)中最常使用的重要分析儀器之一，主要用于測定血清、血漿或其他體液的各種生化指標(biāo)，如葡萄糖、白蛋白、總蛋白、膽固醇、轉(zhuǎn)氨酶等，在輔助診斷、療效檢測、健康檢查、藥物濫用等方面具有重要意義，是各級醫(yī)療、疾病控制單位必不可少的臨床檢測設(shè)備，也是防疫、檢疫及生物學(xué)研究的常用儀器。其臨床應(yīng)用范圍越來越廣，是當(dāng)今世界醫(yī)療器械產(chǎn)業(yè)發(fā)展最快的領(lǐng)域之一。

生化分析是現(xiàn)代醫(yī)學(xué)臨床診斷和疾病預(yù)防的重要手段之一，自動生化分析儀可定時(shí)、連續(xù)監(jiān)測各種反應(yīng)類型的分析測定，除了一般生化項(xiàng)目測定外，還可以進(jìn)行激素、免疫球蛋白、血藥濃度等一些特殊化合物的測定。通過對血液和其他體液生化分析結(jié)果結(jié)合其他臨床資料進(jìn)行綜合分析，為診斷疾病提供依據(jù)并對器官功能作出適當(dāng)?shù)脑u價(jià)，同時(shí)還可以鑒別并發(fā)因子，并且決定以后治療的基準(zhǔn)和措施等。

當(dāng)代醫(yī)院對疾病的診斷、病情監(jiān)測、療效觀察、預(yù)后判斷和預(yù)防中，自動生化分析儀是最基本的不可或缺的醫(yī)療設(shè)備之一。急診中的急性胰腺炎、糖尿病酸中毒、心肌梗死、尿毒癥、脫水或水腫所致的酸堿平衡失調(diào)及電解質(zhì)紊亂的診斷均離不開生化分析儀；肝功能、腎功能、蛋白質(zhì)平衡、脂代謝、糖代謝、鉀、鈉、氯、鈣、磷、鎂以及微量元素等的檢測均由生化分析儀來進(jìn)行，生化分析儀檢測出的結(jié)果影響著全院的醫(yī)療質(zhì)量，關(guān)乎著患者的安危。

（二）生化診斷儀器原理

自動生化分析儀是集光、機(jī)、電、液于一體的高科技產(chǎn)品，大致可以分為四個(gè)部分，包括進(jìn)樣系統(tǒng)、光學(xué)系統(tǒng)、控制系統(tǒng)和數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)。進(jìn)樣系統(tǒng)是分析的前提，光學(xué)系統(tǒng)是整個(gè)儀器的核心，控制系統(tǒng)是分析的保證，數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)是功能的擴(kuò)展。目前絕大多數(shù)生化分析儀都是基于光電比色原理進(jìn)行工作，其結(jié)構(gòu)可粗略看成是由光電比色計(jì)或分光光度計(jì)加微機(jī)兩部分組成。

按組成結(jié)構(gòu)來分，生化分析儀由樣品器、取樣裝置、反應(yīng)池或反應(yīng)管道、保溫器、檢測器、微處理器、打印機(jī)、功能監(jiān)測器等組成。其具體工作原理是：由單色光束照射比色皿內(nèi)的有色液體，通過被測樣品對光能量的吸收，由探測器將光信號轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的電信號，該信號經(jīng)放大、整流、并轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，送入計(jì)算機(jī)，同時(shí)計(jì)算機(jī)控制驅(qū)動電力驅(qū)動濾光片輪和樣品盤，計(jì)算機(jī)再根據(jù)用戶選擇的工作方式對測量數(shù)據(jù)進(jìn)行處理、運(yùn)算、分析、保存，打印機(jī)同時(shí)打印出相應(yīng)的結(jié)果，最后，在測完每組樣品之后進(jìn)行比色皿清洗。

?生化分析儀工作原理

（三）生化診斷儀器分類

自美國Technicon公司在1957年成功生產(chǎn)出世界上第一臺全自動生化分析儀開始，各種型號和功能不同的全自動生化分析儀層出不窮，為醫(yī)院臨床生化檢驗(yàn)的自動化邁出了十分重要的一步。迄今為止，生化分析儀的發(fā)展十分迅速，分類方法豐富多樣，一般可以按照以下方式分類。

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按自動化程度分類

（1）半自動生化分析儀

在分析過程中部分操作需要手工完成（如加樣、保溫、吸入比色、結(jié)果記錄等），而其它操作可由儀器自動完成，這類儀器則被稱之為半自動生化分析儀。其特點(diǎn)是體積小、結(jié)構(gòu)簡單、靈活性高，價(jià)格便宜。

（2）全自動生化分析儀

從加樣至輸出檢測結(jié)果的全部過程完全由儀器自動完成，操作者只需把樣本放在分析儀的特定位置上，選用程序開動儀器即可等取檢驗(yàn)報(bào)告，期間無需人工介入，此類儀器為全自動生化分析儀。由于分析中沒有手工操作步驟，故主觀誤差很小，且由于該類儀器一般都具有自動報(bào)告異常情況，自動校正自身工作狀態(tài)的功能，因此系統(tǒng)誤差也較小。

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按結(jié)構(gòu)和原理分類

（1）連續(xù)流動式（管道式）

連續(xù)流動式分析儀指測定項(xiàng)目相同的各待測樣本與試劑混合后的化學(xué)反應(yīng)在同一管道流動的過程中完成。這類儀器一般可分為空氣分段系統(tǒng)式和非分段系統(tǒng)式。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，均用一小段空氣隔開，而非分段系統(tǒng)是靠試劑空白或緩沖液來間隔每個(gè)樣品的反應(yīng)液。在管道式分析儀中，以空氣分段系統(tǒng)式最多。

（2）分立式

分立式分析儀是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，各環(huán)節(jié)用轉(zhuǎn)送帶連接起來，按順序依次操作。各待測樣本與試劑混合后的化學(xué)反應(yīng)都是在各自的反應(yīng)杯中完成。

（3）離心式

離心式分析儀指每個(gè)待測樣本都是在離心力的作用下，在各自的反應(yīng)槽內(nèi)與試劑混合，完成化學(xué)反應(yīng)并測定，由于混合，反應(yīng)和檢測幾乎同時(shí)完成，它的分析效率較高。

（4）干片式

干片式分析儀指將試劑固相于膠片或?yàn)V紙片等載體上，每個(gè)待測樣本滴加在相應(yīng)試紙條上進(jìn)行反應(yīng)及測定。其優(yōu)點(diǎn)是操作快捷、便于攜帶，目前多用于急診和現(xiàn)場化驗(yàn)。

（5）袋式

袋式分析儀指是以試劑袋來代替反應(yīng)杯和比色杯，每個(gè)待測樣本在各自的試劑袋內(nèi)反應(yīng)并測定。

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按試劑和儀器的配套情況分類

（1）封閉系統(tǒng)

儀器和試劑捆綁銷售和使用，一般為儀器廠家指定試劑品牌，不能使用其他廠家試劑。

（2）開放系統(tǒng)

儀器和試劑單獨(dú)銷售和使用，儀器廠家不指定試劑品牌，用戶可自由選擇。

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按國際測速慣例分類

（1）小型儀器

小型儀器一般為單通道，測試速度較慢。

（2）中型儀器

中型儀器一般為多通道，常同時(shí)可測2～10個(gè)項(xiàng)目，有些儀器測定項(xiàng)目不能任意選擇，有些可任意選擇。

（3）大型儀器

大型儀器一般為多通道的儀器可同時(shí)測10個(gè)以上項(xiàng)目，分析項(xiàng)目可自由選擇。

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按測試通道分類

（1）單通道生化分析儀

單通道生化分析儀每次只能檢測一個(gè)項(xiàng)目，但是項(xiàng)目可以更換，測試速度較慢。

（2）多通道生化分析儀

多通道生化分析儀每次同時(shí)可以檢測多個(gè)項(xiàng)目。

（四）生化診斷儀器發(fā)展歷程

生化分析儀從最開始的分光光度計(jì)到半自動生化分析儀，直至現(xiàn)在普遍應(yīng)用的全自動生化分析儀，共經(jīng)歷了三個(gè)階段。

第一代：分光光度計(jì)，是利用紫外光、可見光、紅外光和激光燈測定物質(zhì)的吸收光譜，利用此吸收光譜對物質(zhì)進(jìn)行定性定量分析和物質(zhì)結(jié)構(gòu)分析的方法，稱為分光光度法或分光光度技術(shù)，使用的儀器稱為分光光度計(jì)。分光光度計(jì)檢測的優(yōu)點(diǎn)是直接讀取吸光度，操作簡單、價(jià)格便宜；缺點(diǎn)為不能直接計(jì)算濃度值，誤差大，檢測項(xiàng)目少。

第二代：半自動生化分析儀，指在分析過程中的部分操作（如加樣、保溫、吸入比色、結(jié)果記錄等某一步驟）需要手工完成，而另一部分操作則可由儀器自動完成。這類儀器的特點(diǎn)是體積小，結(jié)構(gòu)簡單，靈活性大，即可分開單獨(dú)使用，又可與其他儀器配合使用，價(jià)格便宜。

第三代：全自動分析儀，從加樣至輸出結(jié)果的全過程完全由儀器自動完成。操作者只需把樣品放在分析儀的特定位置上，選用程序開動儀器即可等取檢驗(yàn)報(bào)告。全自動生化儀比半自動試劑位、樣品位多，測試速度快，不用人工加注試劑，排除了人工加試劑手法不同帶來的誤差，準(zhǔn)確率重復(fù)性更好。

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生化分析儀在國際發(fā)展歷程

19世紀(jì)初，開始使用最原始的手工方法對樣本完成極少量生化指標(biāo)檢測，在這一階段，樣本、試劑等液體的加載方法，主要是使用移液管，通過人工調(diào)節(jié)吸液量，其工作效率極低且誤差較大。20世紀(jì)50年代隨著自動稀釋器的出現(xiàn)，液體的加載實(shí)現(xiàn)了自動化或半自動化，并陸續(xù)應(yīng)用半自動比色計(jì)，通過采用固定的流動式比色杯完成樣本的比色測定。

1957年，美國泰克尼康（Technicon）公司根據(jù)Skeggs教授的設(shè)計(jì)方案制造出世界上第一臺生化分析儀后，各種型號和功能不同的全自動生化分析儀不斷涌現(xiàn)，發(fā)展十分迅速。1965年又誕生了分立式自動分析儀，其工作原理與手工操作相似，樣本在彼此分立的反應(yīng)杯中進(jìn)行。

七十年代開辟了與干化學(xué)試劑配套的反射光分析儀，提高了生化分析的準(zhǔn)確性、精密性、多功能性和分析速度。隨著分光技術(shù)、離心技術(shù)、層析技術(shù)、電泳技術(shù)、放射性核素和免疫學(xué)技術(shù)等分析技術(shù)的應(yīng)用，有力地推動了臨床各種生化檢驗(yàn)儀器的快速發(fā)展。八十年代初，美國TECHNICON公司發(fā)明了能夠克服樣本之間交叉污染的任選式測定方式儀器，將自動生化分析儀的水平提高了一個(gè)新高度。八十年代后期，研制出采用固相酶、離子特異電極和多層膜片的干化學(xué)分析儀。九十年代以來，隨著技術(shù)的進(jìn)步，生化分析儀的技術(shù)向各種功能完善的方向發(fā)展，檢測項(xiàng)目也隨之不斷增加、分析的準(zhǔn)確度和精密度也越來越高，在實(shí)驗(yàn)室管理方面可以更好地滿足不同層次的要求。

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生化分析儀在中國發(fā)展歷程

七十年代中期開始，上海醫(yī)療器械研究所、北京醫(yī)療儀器研究所、北京分析儀器廠、北京生化儀器廠等單位研制出了連續(xù)流動式、分立式與離心式的生化分析儀。雖然當(dāng)時(shí)國內(nèi)已研制出了自主知識產(chǎn)權(quán)的生化分析儀，但是質(zhì)量欠佳，不盡人意，即使有研制成樣機(jī)的也均未形成產(chǎn)品投放到市場，國內(nèi)使用的此類儀器仍然大部分依賴進(jìn)口。

1972年意大利駐華大使館贈送給北京協(xié)和醫(yī)院一臺連續(xù)流動式自動生化分析儀；1975年天津醫(yī)大二院引進(jìn)了意大利CarlouErba公司的二通道連續(xù)流動式自動生化分析儀。北京生化儀器廠在研究了這兩臺儀器的基礎(chǔ)上推出了三通道連續(xù)流動式自動生化分析儀，于1978年獲得全國科技大會獎，但遺憾的是未見市場效應(yīng)。

在中國臨床化學(xué)實(shí)驗(yàn)室大范圍使用自動生化分析儀過程中，影響較大的是于1986年前后，荷蘭Vital公司引進(jìn)的MicroLab半自動生化分析儀，引進(jìn)數(shù)量達(dá)數(shù)千臺。為了縮小國內(nèi)臨床實(shí)驗(yàn)室的自動化進(jìn)程與國際發(fā)達(dá)國家的差距，研制全自動生化分析儀成為了當(dāng)時(shí)國內(nèi)檢驗(yàn)醫(yī)學(xué)的首選課題。

自九十年代以來，通過堅(jiān)持不懈的努力，國內(nèi)自主研發(fā)了多種型號的半自動及全自動生化分析儀。臨床化學(xué)檢驗(yàn)自動化在中國的發(fā)展，可歸納為7個(gè)時(shí)期，如下圖。

（五）生化診斷儀器市場主要流通產(chǎn)品

隨著全自動生化分析儀的不斷發(fā)展和測試速度的不斷提高，我們按照測試速度對全自動生化分析儀進(jìn)行分類，主要有以下幾個(gè)速度類別：≤300T/H、300-400T/H、400-600T/H、600-800T/H、＞800 T/H等。

（六）生化診斷儀器市場容量

根據(jù)行業(yè)數(shù)據(jù)分及各細(xì)分公司市場銷售數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，2016年生化市場容量約為103億人民幣，2017年生化市場容量約為113億人民幣，增長率約為9%，國內(nèi)IVD細(xì)分領(lǐng)域中，傳統(tǒng)生化市場占比逐漸下滑，增長率逐漸下降，隨著國內(nèi)生化檢測日趨成熟和穩(wěn)定，后續(xù)市場增速將逐漸放緩。進(jìn)口品牌主要以羅氏、貝克曼為主，約占據(jù)四分之一的市場，其它大部分為國內(nèi)品牌，生化領(lǐng)域2017年市場增長預(yù)期10%左右，整個(gè)市場已經(jīng)變成藍(lán)海市場，大部分品牌因?yàn)楦鞣N原因增長乏力。

放眼國內(nèi)市場，生化產(chǎn)品國產(chǎn)替代率接近50%，廠家眾多，根據(jù)NMPA注冊證統(tǒng)計(jì)，國內(nèi)臨床生化相關(guān)的公司已超過200家。但進(jìn)口廠家依然長期占據(jù)大型三級醫(yī)院等優(yōu)質(zhì)客戶，大多數(shù)三甲級醫(yī)院生化分析的全自動儀器基本為國外公司壟斷，這主要是因?yàn)樗婕肮狻C(jī)、電、軟、液路、溫控、生化分析等多方面的綜合技術(shù)，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜、控制時(shí)序要求嚴(yán)格、運(yùn)行可靠性和精度要求高等，隨著國內(nèi)企業(yè)生化診斷試劑和儀器的成功開發(fā)，國產(chǎn)生化分析儀在三甲以下醫(yī)院已經(jīng)迅速推廣應(yīng)用，目前一些優(yōu)質(zhì)的國內(nèi)生化廠家已經(jīng)逐步滲透入三級醫(yī)院等國內(nèi)高端市場，如邁瑞，科華，迪瑞等。

國外全自動生化分析儀經(jīng)過多年發(fā)展，在技術(shù)上已非常成熟，如羅氏、貝克曼、雅培、西門子、強(qiáng)生、日立等公司均已推出性能優(yōu)越、測速高、模塊化并可與免疫聯(lián)機(jī)的高端生化儀器。國產(chǎn)生化分析儀起步較晚，技術(shù)基礎(chǔ)薄弱，目前國內(nèi)以邁瑞、科華、迪瑞為代表的國內(nèi)公司已成功生產(chǎn)出可與國外公司競爭的生化儀器，主要面對中、低端市場；而英諾華、錦瑞、普康、特康等國內(nèi)企業(yè)則偏重于低端市場。從市場情況看，大醫(yī)院及大型實(shí)驗(yàn)室由于對設(shè)備的技術(shù)參數(shù)、性能、品牌的要求相對較高，一般優(yōu)先選用國外品牌的全自動生化分析儀。中、小醫(yī)院由于樣本量較小且偏重考慮成本因素，一般選用中、小型的生化分析儀。由此可見，國內(nèi)高端市場仍然由國外品牌占主導(dǎo)，隨著國外品牌產(chǎn)品線的下沉，中、小型醫(yī)院市場競爭將更加激烈。