Transcript Medical Laboratory Instrumentation 醫學實驗室的使用儀器 儀器系統組 碩一 林志松

Medical Laboratory Instrumentation
醫學實驗室的使用儀器
儀器系統組 碩一 林志松
主旨：
醫學實驗用儀器主要是提供對人體所需的物質和新
陳代謝後所產生的廢棄物質(如尿、血液…等)做量測。
16-3 Blood (purpose and components)
功用：攜帶養份、電解質、賀爾蒙、維他命、抗體
熱量和氧氣到身體各個組織。
把廢棄物和二氧化碳攜出。
成分：1. Red blood cells (RBC) or erythrocytes：
攜帶O2 和CO2 的循環。
2. White blood cells (WBC) or leukocytes：
吞沒入侵的細菌和產生細菌抗原。
3. Platelets：
使血液凝固
Blood plasma consists of ：
1. Plasma proteins (血漿蛋白)：身體器官的修護物質。
2. Plasma nutrients (血漿滋養物)：儲存能量的物質。
3. Regulatory and protective substances：如酵、賀爾蒙、抗體。
4. Plasma electrolytes (血漿電解質)：基酸和神經傳送的物質。
5. Metabolic waste substances：如尿素、尿酸、二氧化碳。
血液中各元素的分配比例：
Plasma約55 %
RBC約45%
16-4 Blood tests (cells and chemistry)
血液細胞的檢測包括：
1. RBC count
2. WBC count
3. Platelet count
4. Hematocrit (Hct 血球容積計)
5. Mean cell volume (MCV)
MCV 
Hct
RBC
單位：10-15 L
6. Mean cell hemoglobin (MCH)
RBC 100ml
單位：10-12 g
MCH 
Hct
7. Mean cell hemoglobin concentration (MCHC)
hemoglobin in grams 100 mL
MCHC 
Hct
 血的化學檢測包括：
1. 酸鹼值 (ph 值)約7.36 ~ 7.44。
2. 葡萄糖值。
3. 酯質。
4. 蛋白質。
 Blood serological tests (血清的檢測)：檢測細胞的黏結
度，此由於增加血漿的抗原而導致血漿的黏結度改變。
 Blood bacteriological tests (血液細菌檢測)：再培養皿中
觀察血液中細菌的生長情形。
16-5 Medical laboratory department
Include of：
 Facilities (場地)：必須乾淨，要安全圍繞的特殊場地，以保
持無菌狀態。
 Personnel：主要有儀器操作人員、管理人員、醫師…等。
 Equipment：包含玻璃器皿、離心機、抽吸裝置、特殊用途
的精密儀器…等。
16-6 Overview of clinical instrumentation
 前言：
在血液中可應用化學染料和血漿的相互作用，而估算出血
液中所含各類物質的量。
而血球細胞的數量則可藉由通過固定孔徑導管，經電子感
測裝置加以估算。
分析血液的儀器大致有：
1. Colorimeter or filter photometer (色度計或過濾型光度計) ：
利用光學電子裝置量測待測溶劑中顏色的濃度
2. Flame photometer (亮光色度計)：
用光學電子裝置量測待測物對光的吸收強度。
3.Spectrophotometer (分光光度計)：
用光學電子裝置量測待測物(液體)對不同波長的吸收強度。
4. Blood cell analyzer：
量測每立方體積的紅血球或白血球數量的裝置。量測的方
法有兩種：aperture impedance 和flow cytometry。
5. PH and blood gas analyzer：
量測pH值和Po2(partial pressure of blood oxygen)、Pco2。
6. Chromatograph (色層分析計)：
在液體媒介中分離、辨認、量測待測物的裝置。
7.Autoanalyzer：可作各種連續性的分析。
16-7 Colorimeter
(a) Basic colorimeter analysis：用以量測物質對光的吸收性(即
濃度)。
 Optical color filter：選擇所需要波長的光。
 Beer’s law：A=aCL
 Cu=Cs*Au/As
(b) Basic colorimeter schematic：
 VR為參考物質，Vs為待取樣物質。
 R1為歸零調整用。
 將VR和Vs的差值放大後再輸出顯示。
 table 6-1 顯示的範圍和輸出電壓的轉換未知。
16-8 Flame photometer
簡述：
 Reference gas 包含lithium salt( 鋰鹽)，產生紅色的火焰。
 Sample solution 包含鈉或鉀，產生黃色或紫色火焰。
 利用optical color filter 使紅色光照射在reference photodetector
黃色或紫色光則照射在sample photodetector 。
 偵測和歸零原理同colorimeter。
16-9 Spectrophotometer
簡述：
 量測待測液體對不同波長光的吸收能力。
 可了解未知物質的組成元素或對已知物質的濃度做量測。
 monochromator (單色器)：有不同的grating (柵欄)或菱鏡去
色散光源使之成單一波長顏色的光。
 用單色器產生不同波長的光照射欲取樣的物質，再記錄其
相對應的變化。
16-10 Blood cell counters
16-10-1 Aperture impedance (隙孔阻抗)change (△RA) counters
原理：當血液被稀釋後，其電阻係數會增加，而使得濃度較
高的一端會擴散至濃度低的 一端，進而量測電阻值得變化，
而推導出血液中血球的數量。
簡述：
Fig 16-11：CCS為一定電流源，RA為恆態的兩電極間電阻值，
當血球通過隙孔時，造成RA的變動，進而使輸入A1差動放大
器的電壓變化而做相對應的量測。
Fig 16-12：Threshold detector用來區分signal和noise，因為感
測的信號很微弱比雜訊還小，所以必須適當的取樣。
16-10-2 Flow cytometry counters (流動血細胞計數)
Photosensor A：量測血球的大小(通過的時間)
Photosensor B：量測紅血球的血紅素(光的反射率)
16-11 pH and blood gas analyzers
簡述：
 pH的量測試檢測H+的濃度。pH= - log10(H+)
 當底下Duffer solution 有氫離子透過薄玻璃會造成電位的變
動。
 CO2的量測為使用Severinghaus electrode 。底下glass bulb用薄
的Teflon(鐵氟龍)覆蓋，即可讓CO2通過的薄膜。
輸出的pH值和標準校正用的溶劑在60和30 torr(mm Hg)部分
壓力下的值做比較，利用nomograph (列線圖解法)即可求得相
對應的Pco2值。
 O2的量測：參考電極改為silver-silver chloride (Ag-Ag Cl)，電
極會產生一小電流，此電流和O2的濃度成比例。
近代是使用Clark Po2電極：把鉑線和Ag-Ag Cl電極鑲在飽和
的氯化鉀(KCl)的溶劑內。
16-12 Chromatograph (色層分析計)
 用以分離和化驗複雜的物質。
 物質的鑑定和濃度可由下列其中一種方法來完成：
1. Liquid column chromatography：將液體過濾在一試管內，
然後觀察試管的條紋。
2. Paper partition chromatography：用過濾紙分離固體和液體，
並可測定其變動時間。
3.
Gas chromatography：分為gas solid chromatography (GSC)
gas liquid chromatography (GLC)。
16-13 Autoanalyzer
組成原件：
1. Sampler
2. Proportioning pump and manifold：把樣本和試劑相互作用
已產生適當化學顏色，以利色度計去分析。 顏色的程度與
反應的時間和溫度有關。
3. Dialyzer (透析器)：可選擇只能讓物質的某些分子能通過
的介面。
4. Heating bath：將液體加溫到一精確的溫度(典型為37o C)。
5. Colorimeter：顯示液體流流過試管，所感測光密度的變化
6. Recoder
16-14 Basic Renal Physiology (基本腎臟生理學)
 人體的主要排泄系統有：胃腸系統、呼吸系統、皮膚和腎
臟系統。
 腎臟的主要功能有：
1. 排放新陳代謝後的產物。
2. 維持身體固定的水分(水和電解質)。
3. 調整血液的pH值。
4. 保持一定的血壓。
5. 調整血中的滋養物。
6. 控制紅血球的排放。
16-15 Renal Failure
 腎臟的疾病可由下列方法檢查得之：
1. 腹部(腎臟位置)的臨床檢查。
2. 腹部2維的X-ray。
3. Intravenous pyelography (IVP 靜脈內的腎盂造影法)。
4. Renal tomograms (腎臟的局部X光)。
5. Renal angiography (腎臟的血管造影法)。
6. 驗尿。
 當腎臟損壞無法工作時，可做腎臟移植、或腹膜洗腎、血
液析離等方法，以維持生命。
16-16 Peritoneal Dialysis (腹膜洗腎)
 為在腹壁刺穿兩個孔，然後用鹽水清洗腹膜腔內的有毒物質
。此法為應用在緊急情況時。
16-17 Hemodialysis (血液離析)
 為在人體的動脈和靜脈插兩隻軟管，使其成一迴路。將軟管
置於一透析液中當滲透壓力到某一程度，則血液中的毒素變慢
慢地從軟管滲透到透析液中。
16-18 The Hemodialysis Machine