體外診斷儀器作為各類臨床標本進行檢測的醫(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行介紹。

各類體外診斷儀器因檢測的項目不同，其檢測原理，結(jié)構(gòu)和組成會有差異，但總體來說，基本結(jié)構(gòu)都離不開液路，光路，機械，電子，溫控幾個系統(tǒng)，其基本步驟都是首先通過加樣系統(tǒng)進行樣本獲取，對樣本進行處理，經(jīng)過一系列的溫控，光路后，將檢測信號處理后傳遞到計算機中，進行分析，并最終通過管路將廢液排棄的一個過程。

光學(xué)模塊

體外診斷儀器的光學(xué)模塊主要用于對樣品和試劑反應(yīng)后的產(chǎn)物的光學(xué)特性進行檢測，從而計算樣品中成分的含量。光學(xué)模塊主要分為光源，分光器和光電檢測三個部分。

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，其波長范圍320-2500nm，在鎢絲燈中充入鹵化物，常用于半自動和全自動生化分析儀上。氙燈利用氙氣放電而發(fā)光的電光源，具有發(fā)光效率高，壽命長等優(yōu)點。主要用于高端全自動生化分析儀和紫外可見分光光度計上。發(fā)光二極管即我們所說的LED燈，由P和N型兩個半導(dǎo)體組合而成，當在P-N結(jié)上施加正向電壓時產(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。相對于其他光源，具有亮度高，色彩好，能耗低，壽命長，體積小的優(yōu)點，但成本高。用于五分類血細胞分析儀，流式細胞分析儀，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，而光柵是利用多縫衍射原理使光發(fā)生色散。

最后就是光電檢測器，即把光信號轉(zhuǎn)化為電信號的裝置，包括光電二極管，光電倍增管和電荷耦合元件。

運動模塊

體外診斷儀器的運動模塊按功能分為取樣運動模塊，樣品傳動模塊，攪拌混勻模塊，按機電控制分為步進電機控制，直流電機控制。

取樣運動模塊的功能是吸取，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軸用來實現(xiàn)取樣針在豎直方向的上下移動。二自由度包括一個平移關(guān)節(jié)和旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)。與多個軸同時工作相比，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)同動作。

樣品傳動模塊主要包括兩種，一種是反應(yīng)杯的直線傳動，通過傳送帶將樣品在儲存區(qū)、裝載區(qū)、反應(yīng)區(qū)和清洗區(qū)之間運動。一種是樣品盤的運動，主要是旋轉(zhuǎn)運動，通過齒輪傳動帶動樣品架轉(zhuǎn)動。

攪拌搖勻模塊，對樣品和試劑的混合液體進行攪拌，使其充分接觸，更快，更完全地進行化學(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?shù)谝唤M攪拌棒在攪拌時，第二組攪拌棒同時進行堿性清洗液的清洗，第三組攪拌棒進行去離子水清洗。

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)。移液模塊用來對待測液體進行定量吸樣、分配、完成稀釋或混合動作，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)動設(shè)備，其精度直接影響整臺儀器的分析系統(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行報警。

液路控制系統(tǒng)由導(dǎo)管，電磁閥，對射型光電傳感器，氣壓泵等構(gòu)成，來控制多種液體在液路系統(tǒng)中的流動次序，流動方向，以及每種液體在液路系統(tǒng)中的流動路徑，流動速度及流量。

溫控模塊

溫控模塊為化學(xué)反應(yīng)，酶促反應(yīng)，細菌培養(yǎng)，試劑儲存等提供溫度保障，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)盤當前的溫度值，對反應(yīng)盤變功率加熱，最終實現(xiàn)對反應(yīng)盤溫度的精準控制。

制冷模塊，采用的是壓縮機制冷和半導(dǎo)體制冷，利用帕爾貼原理。

今天的介紹僅僅是淺嘗輒止，而一臺設(shè)備的詳細原理和工藝實現(xiàn)到最終應(yīng)用，期間涉及到光學(xué)，機械，電子，軟件和硬件控制，工藝等多個學(xué)科的交叉，各個模塊的綜合應(yīng)用，才能得到一臺高性能，高精度，高效率的診斷儀器