tìm hiểu tính năng kỹ thuật và khả năng ứng dụng của hệ thống máy xét nghiệm sinh hóa advia 1650

www.bme.vn
i
CHÚ Ý
Bạn đã download tài liệu này từ website www. bme.vn. Các bạn có quyền tự
do sử dụng tài liệu này cho các mục đích học tập, nghiên cứu. Nếu bạn sử dụng
tài liệu này cho mục đích thương mại phải xin ý kiến của các tác giả. Nếu bạn
không thể liên lạc trực tiếp với tác giả h ãy liên hệ với chúng tôi theo địa chỉ
, chúng tôi sẽ giúp bạn.
www.bme.vn
www.bme.vn
ii
ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
KHOA KHOA HỌC ỨNG DỤNG

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP
ĐỀ TÀI:
TÌM HIỂU TÍNH NĂNG KỸ THUẬT
& KHẢ NĂNG ỨNG DỤNG CỦA HỆ THỐNG
MÁY XÉT NGHIỆ M SINH HÓA ADVIA 1650
GVHD : TS. TRẦN BÍCH LAM
SVTH : LÊ ĐÌNH CÔNG
TP HCM, Tháng 01/2007
www.bme.vn
SVTH: LÊ ĐÌNH CÔNG GVHD: TS. TRẦN BÍCH LAM
ii
Để thực hiện được đề tài này, Tôi đã nhận
được sự giúp đỡ huớng dẫn về chuy ên môn
cũng như sự hổ trợ về mọi mặt của các quý
thầy cô, của trung tâm chẩn đoán MEDIC,
bạn bè và gia đình. Tự đáy lòng mình, Tôi

xin bày tỏ lòng biết ơn đối với:
Thầy Nguyễn Thanh Tòng, đã tạo cho Tôi
có cơ hội tiếp xúc và thực tập trên hệ thống
máy xét nghiệm sinh hóa ADVIA 1650.
TS Trần Bích Lam, đã tận tình hướng dẫn,
giúp đỡ trong suốt quá trình học tập, nghiên
cứu và cố vấn về chuyên môn cũng như
hoàn thiện nội dung, hình thức của luận văn
này.
Anh Nguyễn Tấn Dũng, đã tận tình hướng
dẫn tôi tìm hiểu về hệ thống trong suốt quá
trình thực tập cũng như quá trình làm luận
văn.
Tập thể lớp KU02VBLY, đ ã cùng chia sẽ
những khó khăn và giúp đỡ nhiệt tình trong
thời gian qua.
Cảm ơn gia đình, là chỗ dựa tinh thần và
vật chất, đã động viên và tạo mọi điều kiện
thuận lợi cho tôi học tập và thực hiện luận
văn.
LỜI CẢM ƠN
www.bme.vn
SVTH: LÊ ĐÌNH CÔNG GVHD: TS. TRẦN BÍCH LAM
iii
TÓM TẮT LUẬN VĂN
Công việc chẩn đoán là một trong những khâu đặc biệt quan trọng để phát hiện
bệnh và giúp cho quá trình điều trị bệnh nhân. Tuy nhi ên, hiện nay số lượng bệnh
nhân đông, tập trung ở các bệnh viện v à các trung tâm chẩn đoán, đã thường
xuyên gây ra tình trạng quá tải dẫn đến việc chẩn đoán bị chậm trễ. Điều n ày đã
làm ảnh hưởng rất nghiêm trọng đến việc điều trị của bệnh nhân v à có thể gây ra

hậu quả xấu.
Vấn đề đặt ra ở đây là làm sao để thực hiện quá trình chẩn đoán thật nhanh v à
chính xác, giúp cho quá trình điều trị đạt được hiệu quả cao. Đề t ài này nhằm giới
thiệu về một hệ thống thiết bị xét ngh iệm sinh hóa mới, hiện đang đ ược sử dụng
tại trung tâm Medic, đó l à Hệ thống xét nghiệm sinh hóa ADVIA 1650.
Hệ thống xét nghiệm sinh hóa ADVIA 1650 l à một hệ thống xét nghiệm hiện đại,
với độ chính xác cao, tốc độ phân tích nhanh (1650 Test/giờ) d ùng để phân tích
mẩu máu hoặc nước tiểu.
Với nhiệm vụ đề tài là: Nắm vững nguyên lý hoạt động, hệ thống cấu tạo thiết bị,
chế độ vận hành, trên cơ sở đó có thể lắp ráp, bảo tr ì và sữa chữa hệ thống máy
xét nghiệm sinh hóa ADVIA 1650.
Luận văn sẽ gồm có các nộ i dung sau:
1- Các phương pháp xác đ ịnh nồng độ của thiết bị
2- Cấu tạo của hệ thống thiết bị
3- Nguyên lý hoạt động
4- Chế độ vận hành và bảo dưỡng
5- Khai thác sử dụng trong xét nghiệm hóa sinh
6- Các phần mềm xử lý số liệu
7- Các hư hỏng thường gặp.
8- Bảo trì sữa chữa và thay thế các bộ phận
www.bme.vn
SVTH: LÊ ĐÌNH CÔNG GVHD: TS. TRẦN BÍCH LAM
iv
MỤC LỤC
Đề mục Trang
Trang bìa i
Nhiệm vụ của luận văn
Lời cảm ơn ii
Tóm tắt iii
Mục lục iv

Danh sách các từ viết tắt vii
CHƯƠNG 1. NGUYÊN L Ý CỦA PHƯƠNG PHÁP ĐO ĐỘ HẤP THỤ 1
1.1 Giới thiệu về ánh sáng trong môi tr ường 1
1.2 Sự hấp thụ ánh sáng 1
1.2.1 Hiện tượng hấp thụ ánh sáng 1
1.2.2 Giải thích theo quan niệm cổ điển 1
1.2.3 Định luật Beer-Lambert về sự hấp thụ ánh sáng 2
1.2.4 Hệ số hấp thụ 2
CHƯƠNG 2. PHƯƠNG PHÁP XÁC Đ ỊNH NỒNG ĐỘ CỦA HỆ THỐNG 4
2.1 Giới thiệu các phương pháp phân tích xác đ ịnh nồng độ 4
2.1.1 Quang 4
2.1.2 Sắc ký 4
2.1.3 Điện hoá 4
2.2 Xác định nồng độ dựa vào Spectrophotometer 4
2.2.1 Giới thiệu 4
2.2.2 Mối quan hệ giữa nồng độ với Asorbance v à Transmittance 4
2.2.3 Tách ánh sáng đơn s ắc từ nguồn sáng nhiều th ành phần 6
2.2.4 Cách xác định nồng độ 7
2.3 Xác định nồng độ dựa vào điện cực chọn lọc (ISE) 9
2.3.1 Giới thiệu 9
2.3.2 Phương pháp đo 10
2.3.3 Lý thuyết chung 12
2.3.4 Nguyên lý đo 13
2.4 Sử dụng phương pháp thống kê tính sai số và quy hồi tuyến tính 15
2.4.1 Giới thiệu. 15
2.4.2 Đo đạc sai số 15
2.4.3 Giá trị trung bình 16
2.4.4 Độ lệch chuẩn 16
2.4.5 Phương pháp quy hồi tuyến tính 16
www.bme.vn

SVTH: LÊ ĐÌNH CÔNG GVHD: TS. TRẦN BÍCH LAM
v
2.4.6 Ứng dụng phương pháp thống kê xây dựng đường chuẩn… 17
CHƯƠNG 3. CẤU TẠO CỦA HỆ THỐNG THIẾT BỊ 20
3.1 Top view 20
3.1.1 Sample tray 20
3.1.2 Dilution Probe ( DPP) 21
3.1.3 Dilution Mixer (DMIX) 22
3.1.4 Dilution Tray (DTT) 22
3.1.5 Dilution Washer (DWUD) 22
3.1.6 Sample Probe (SPP) 23
3.1.7 Reaction Tray Washer (WUD) 23
3.1.8 Reaction Tray (RRV) 24
3.1.9 Reaction Mixer 2 (MIXR2) & Reaction Mixer 1 (MIXR1) 25
3.1.10 Reagent Probe 2 (RPP2) & Reage nt Probe 1 (RPP1) 26
3.1.11 Reagent Tray 2 (RTT2) & Reagent Tray 1 (RTT1) 26
3.1.12 Spectrophotometer 27
3.2 Front view 28
3.2.1 Ngăn kéo ISE 28
3.2.2 Ngăn ISE 29
3.2.3 Các bơm nằm ngang 30
3.2.4 Các bơm thẳng đứng 30
3.2.5 Display panel & power panel 31
3.3 Rear view 31
3.4 Các thành phần của ISE 32
3.4.1 Vị trí bơm đệm & dung dịch đệm 33
3.4.2 Vị trí của dung dịch Reference ISE 33
3.4.3 Vị trí của bơm nhu động 34
3.4.4 Các bộ phận của bơm đệm 34
3.4.5 Điện cực ISE & O-rings 35

3.4.6 Điện cực ISE & vật liệu đệm 35
3.5 Workstation 36
3.6 Hệ thống chuyển tải mẩu 37
CHUƠNG 4. NGUYÊN T ẮC HOẠT ĐỘNG & VẬN HÀNH 38
4.1 Giới thiệu 38
4.2 Nguyên tắc hoạt động đối với phép phân tích đo Absorbance 38
4.3 Nguyên tắc hoạt động đối với phân tích sử dụng điện cực chọn lọc 39
4.4 Quá trình định chuẩn 41
4.4.1 Quá trình định chuẩn cho ISE 41
4.4.2 Quá trình định chuẩn đối với hệ thống phân tích 41
www.bme.vn
SVTH: LÊ ĐÌNH CÔNG GVHD: TS. TRẦN BÍCH LAM
vi
4.5 Thời gian định chuẩn lại 42
4.6 Vận hành 44
4.6.1 Bắt đầu mỗi ngày 44
4.6.2 Kiểm tra các thành phần phân tích 47
4.6.3 kiểm tra thuốc thử 51
4.6.4 Thực hiện Starup wash (Wash 3) 54
4.6.5 Quá trình xử lý mẩu 55
4.6.6 Bắt đầu chạy 58
4.6.7 Cuối mỗi ngày 60
CHƯƠNG 5. BẢO TRÌ THIẾT BỊ 61
5.1 Lịch bảo trì 61
5.2 Các bộ phận thay thế dành cho khách hàng s ử dụng thiết bị 62
5.3 Bảo trì đối với hệ thống phân tích 64
5.3.1 Bảo trì hằng ngày 64
5.3.2 Bảo trì hằng tuần 65
5.3.3 Bảo trì hằng tháng 66
5.3.4 Cứ mỗi hai tháng 69

5.3.5 Cứ mỗi ba tháng 70
5.3.6 Cứ mỗi bốn tháng 71
5.4 Các quy định bắt buộc 74
5.4.1 Bổ sung Reaction bath oil bottle 74
5.4.2 Bản sao dự phòng của System parameter 74
5.4.3 Thay thế các probe không c òn hoạt động tốt 74
5.5 Bảo trì đối với hệ thống ISE 75
5.5.1 Hằng ngày 75
5.5.2 Hằng tuần 75
5.5.3 Hằng tháng 75
5.5.4 Cứ mỗi ba tháng 75
5.6 Báo cáo chạy mẩu trong thời gian thực 82
5.7 Cờ báo hiệu 83
5.8 Các lỗi thường gặp và cách khắc phục 84
CHƯƠNG 6. KHAI THÁC S Ử DỤNG TRONG XÉT NGHIỆM 86
6.1 Những xét nghiệm theo d õi bệnh 86
6.2 Số lượng Test xét nghiệm có thể c ài đặt trên hệ thống ADVIA 1650 88
Tài liệu tham khảo 105
Phụ lục A 106
Phụ lục B 109
www.bme.vn
SVTH: LÊ ĐÌNH CÔNG GVHD: TS. TRẦN BÍCH LAM
vii
Danh sách các từ viết tắt
STT
Từ viết tắt
Giải thích
1
CDEV1
Reaction tray wash unit drain valve 1

2
CDEV2
Reaction tray wash unit drain valve 2
3
CDEV3
Reaction tray wash unit drain valve 3
4
CDP-1
Drain pump 1
5
CDP-2
Drain pump 2
6
CTT
Calibrator / control sample tray (inner tray)
7
CV
Coefficient of variation
8
CWEV
Reaction tray wash unit drain valve
9
DCEV
Cuvette conditioner valve
10
DCP
Dilution probe wash pump
11
DIP
Dilution probe aspiration pump

12
DMEV
Dilution mixer wash valve
13
DMIX
Dilution tray mixer
14
DMUD
Dilution mixer (up and down)
15
DOP
Dilution probe discharge pump
16
DPEV1
Dilution probe valve 1
17
DPEV2
Dilution wash cup valve 2
18
DPEV3
Dilution wash cup valve 3
19
DPPLR
Sample-dilution probe (rotating left and right)
20
DPPUD
Sample-dilution probe (up and down)
21
DTEV1
Reaction tray detergent valve 1

22
DTEV2
Dilution wash cup valve 2
23
DTP1
Reaction tray wash pump 1
24
DTP2
Reaction tray wash pump 2
25
DTT
Dilution tray
26
DWEV1
Dilution wash valve 1
27
DWEV2
Dilution wash valve 2
28
DWP1
Dilution-cuvette wash pump 1
29
DWP2
Dilution-cuvette wash pump 2
30
DWUD
Dilution tray wash unit
31
FV
Factor Value

33
LAS
Laboratory automation system
32
LWP
Water supply pump
33
Mark
A result flag
34
MCR
Electrolyte analyzer (ISE) mixer
35
MIX-1
Mixer 1
www.bme.vn
SVTH: LÊ ĐÌNH CÔNG GVHD: TS. TRẦN BÍCH LAM
viii
36
MIX-2
Mixer 2
37
MLR-1
Mixer 1 (rotating)
38
MLR-2
Mixer 2 (rotating)
39
MUD-1
Mixer 1 (up and down)

40
MUD-2
Mixer 2 (up and down)
41
MWEV1
Reaction tray mixer wash valve 1
42
MWEV2
Reaction tray mixer wash valve 2
43
RBC-1
Barcode reader for reagent tray 1
44
RBC-2
Barcode reader for reagent tray 2
45
RP1
Reagent dispensing pump 1
46
RP2
Reagent dispensing pump 2
47
RPEV1-1
Reagent probe 1 valve 1
48
RPEV1-2
Reagent probe 2 valve 1
49
RPEV2-1
Reagent wash cup 1 valve 2

50
RPEV2-2
Reagent wash cup 2 valve 2
51
RPPLR-1
Reagent probe 1 (up and down)
52
RPPLR-2
Reagent probe 2 (up and down)
53
RPPUD-1
Reagent probe 1 (up and down)
54
RPPUD-2
Reagent probe 2 (up and down)
55
RRV
Reaction tray
56
RTT-1
Reagent tray 1
57
RTT-2
Reagent tray 2
58
RWP1
Reagent-wash pump 1
59
RWP2
Reagent-wash pump 2

60
Sample Idee
Sample Identification Number
61
SBC
Sample barcode reader
62
SCP
Sampling probe wash pump
63
SP
Sample aspiration/dispense pump
64
SPEV1
Sample probe valve 1
65
SPEV2
Sample probe valve 2
66
SPPLR
Sample probe (rotating)
67
SPPUD
Sample probe (up and down)
68
STT
Sample tray
69
VDEV1
Drain valve 1

70
VDEV2
Drain valve 2
71
VIEV1
Drain valve 1
72
VIEV2
Drain valve 2
73
VIEV3
Drain valve 3
74
VOEV1
Vacuum valve 1
75
VOEV2
Vacuum valve 2
76
VP
Vacuum pump
77
WCV
Switching valve
www.bme.vn
SVTH: LÊ ĐÌNH CÔNG GVHD: TS. TRẦN BÍCH LAM
ix
78
WEV
Water supply tank valve

79
WP1
Reaction tray wash pump 1
80
WP2
Reaction tray wash pump 2
81
WP3
Reaction tray wash pump 3
82
WUD
Reaction tray wash unit
www.bme.vn
SVTH: LÊ ĐÌNH CÔNG GVHD: TS. TRẦN BÍCH LAM
1
CHƯƠNG 1. NGUYÊN LÝ CỦA PHƯƠNG PHÁP
QUANG PHỔ HẤP THỤ
1.1 Giới thiệu về ánh sáng trong môi tr ường [1, 7]
Khi một chùm sáng truyền qua một môi trường vật chất như chất rắn, chất
lỏng hoặc khí, nó bị ảnh h ưởng theo 2 cách chính: l à cường độ ánh sáng giảm
và vận tốc truyền trong môi tr ường nhỏ hơn trong chân không. Cư ờng độ
sáng giảm chủ yếu do ánh sáng bị hấp thụ v à trong một số trường hợp còn do
hiện tượng tán xạ ánh sáng. Ảnh hưởng của môi trường đến vận tốc truyền
quang được thể hiện ở hiện t ượng tán sắc.
1.2 SỰ HẤP THỤ ÁNH SÁNG
1.2.1 Hiện tượng hấp thụ ánh sáng [1, 8]
Chiếu một chùm sáng đơn sắc song song có c ường độ I
o
vuông gốc vào
một lớp môi trường có độ dày L. nếu bỏ qua hiện tượng mất ánh sáng do

phản xạ và tán xạ mà cường độ I của ánh sáng ra khỏi môi tr ường bị giảm
đi ( tức là I<I
o
) thì còn có sự hấp thụ ánh sáng bởi môi trường. hiện tượng
hấp thụ ánh sáng có thể đ ược giải thích theo th uyết cổ điển và thuyết lượng
tử.
Hình 1.1
1.2.2 Giải thích theo quan niệm cổ điển [8]
Sự hấp thụ ánh sáng l à kết quả của sự tương tác của sóng điện từ (sóng ánh
sáng) với vật chất. Dưới tác dụng điện tr ường của sóng ánh sáng có tần số 
với các electron của nguyên tử và phân tử dịch chuyển đối với hạt nhân tích
điện dương và thực hiện dao động điều h òa với tần số . Electron dao động
trở thành nguồn phát sóng thứ cấp. Do sự giao thoa của sóng tới v à sóng thứ
cấp mà trong môi trường xuất hiện sóng có bi ên độ khác với biên độ của sóng
www.bme.vn
SVTH: LÊ ĐÌNH CÔNG GVHD: TS. TRẦN BÍCH LAM
2
tới. Do đó, cường độ của ánh sáng sau khi qua môi tr ường cũng thay đổi:
không phải toàn bộ năng lượng bị hấp thụ bởi các nguyên tử và phân tử được
giải phóng dưới dạng bức xạ mà có sự hao hụt do sự hấp thụ ánh sáng. Năng
lượng bị hấp thụ có thể chuyển th ành các dạng năng lượng khác, ví dụ năng
lượng nhiệt, khi đó vật sẽ bị nóng l ên.
1.2.3 Ðịnh luật Beer-Lambert về sự hấp thụ ánh sáng [1, 3, 7, 8]
Giả sử môt chùm tia sáng đơn sắc song song có cường độ I
o
rọi vuông góc
vào môi trường đồng tính có chiều dày L được giới hạn bởi hai mặt song
song. Do có sự hấp thụ mà cường độ ánh sáng ra khỏi môi tr ường là I<I
o
.

Chia mẩu vật thành vô số các lớp mỏng có độ d ày dx, chọn phương x là
phương truyền của chùm tia sáng còn gốc tọa độ O nằm ở mặt tr ước của môi
trường mà ánh sáng đi qua.
độ giảm cường độ dI trong lớp mỏng có độ d ày dx của chất hấp thụ tỉ lệ với
độ dày dx và với cường độ của ánh sáng tới. ta có:
dxIdI 
(1.1)
Dấu trừ chỉ sử giảm c ường độ khi ánh sáng đi qua môi tr ường, α là hệ số suy
giảm. để tính cường độ I của ánh sáng khi đi qua môi tr ường chất, ta lấy tích
phân biểu thức (1) từ x=0 đến x=L nh ư sau:
L
o
o
LI
I
e
I
I
LIIdx
I
dI
o
.
0
.lnln.







(1.2)
Ở đây α là hệ số suy giảm, đặc trưng cho độ giảm của cường độ ánh sáng khi
đi qua môi trường, được gọi là hệ số hấp thụ của môi trường. Nó không phụ
thuộc vào cường độ của ánh sáng mà phụ thuộc vào bản chất của vật chất .
Như vậy, cường độ ánh sáng truyền qua môi trường hấp thụ giảm theo hàm số
mũ.
1.2.4 Hệ số hấp thụ
Hệ số hấp thụ α phụ thuộc vào bước sóng ánh sáng vì thế ta nói sự hấp thụ có
tính chọn lọc. với chất có α ít thay đổi theo bước sóng ta nói chất đó hấp thụ
không chọn lọc. Trong thực tế hầu hết các chất đều hấp thụ chọn lọc. ri êng
đối với các chất khí lo ãng, hệ số hấp thụ đối với hầu h ết các bước sóng gần
bằng không chỉ trừ một v ài miền quang phổ rất hẹp (độ rộng v ài trăm A
o
).
www.bme.vn
SVTH: LÊ ĐÌNH CÔNG GVHD: TS. TRẦN BÍCH LAM
3
Hình 1.2 Hình 1.3
Quan sát hình 1.2 ta thấy có các vạch hấp thụ rất mạnh. Các cực đại ứng với
tần số cộng hưởng của electron trong nguy ên tử. Ðối với các khí đa nguyên
tử, ta quan sát được các vạch hấp thụ nằm sát nhau tạo thành dãy hấp thụ. Cấu
trúc của những dãy hấp thụ phụ thuộc vào thành phần và cấu tạo của các phân
tử. Vì thế nghiên cứu quang phổ hấp thụ ta có thể biết cấu tạo phân tử. Ðó là
nội dung của phương pháp phân tích quang ph ổ hấp thụ. Các chất rắn, lỏng và
khí ở áp suất cao cho ta các đám hấp thụ rất rộng (hình 1.3).
Khi tăng áp suất của chất khí, các vạch hấp thụ rộng ra và khi áp suất rất cao
thì phổ hấp thụ của chất khí rất giống v ới phổ hấp thụ của nó ở trạng thái
lỏng. Ðiều đó cho thấy sự mở rộng các vạch quang phổ l à biểu hiện của sự
tương tác giữa các phân tử.

www.bme.vn
SVTH: LÊ ĐÌNH CÔNG GVHD: TS. TRẦN BÍCH LAM
4
CHƯƠNG 2. PHƯƠNG PHÁP XÁC Đ ỊNH NỒNG ĐỘ CỦA HỆ
THỐNG XÉT NGHIỆM SINH HÓA ADVIA 1650
2.1 Giới thiệu các phương pháp phân tích xác đ ịnh nồng độ [1, 7]
2.1.1 Quang: đo độ hấp thụ (hay còn gọi là đo màu), quang phổ tử ngoại
khả kiến, quang phổ hấp thụ nguy ên tử, quang phổ phát xạ nguy ên
tử, quang phổ huỳnh quang, phổ tia X….
2.1.2 Sắc ký: sắc ký bản mỏng, sắc ký lỏng cao áp, sắc ký khí, sắc ký trao
đổi ion, sắc ký điện di mao quản, sắc ký ghép khối phổ LC -MS,
GC-MS.
2.1.3 Điện hóa: đo thế, chuẩn độ điện thế, điện cực chọn lọc ion, các kỹ
thuật đo dựa trên quan hệ đường dòng-thế (volt-Ampe).
Tuy nhiên trong luận văn này, liên quan đến hệ thống thiết bị, ta
chỉ xét 2 phương pháp xác định nồng độ đó là phương pháp đo đ ộ
hấp thụ và phương pháp sử dụng điện cực chọn lọc ion.
2.2 Xác định nồng độ dựa vào máy Spectrophotometer
2.2.1 Giới thiệu
Spectrophotometer là m ột thiết bị được sử dụng để đo cường độ ánh sáng
có thể đi qua một dung dịch. do vậy ta có thể sử dụng nó để đo nồng độ
của một chất trong dung dịch bằng cách sử dụng định luật Beer-Lambert:
nồng độ của một chất trong dung dịch tỉ lệ với cường độ ánh sáng được
hấp thụ bởi dung dịch v à tỉ lệ nghịch logarithm của h ệ số truyền qua bởi
dung dịch.
2.2.2 Mối liên hệ giữa nồng độ (C) với độ hấp thụ (A) và hệ số truyền
qua (T)
Định luật Beer-Lambert
Hình 2.1: Ánh sáng truyền qua dung dịch.
www.bme.vn

SVTH: LÊ ĐÌNH CÔNG GVHD: TS. TRẦN BÍCH LAM
5
 
 
FactorTC
FactorA
kL
A
C
T
kCLA
T
kCL
T
I
I
II
kCLkCL






)/1log(
1
log
1
log
1010

0
0
(2.1)
Ở đây:
- I
o
= cường độ của ánh sáng tới
- I = cường độ của ánh sáng sau khi qua dung dịch
- k = hệ số suy giảm (constant)
- C = nồng độ của dung dịch
- L= bề dày của dung dịch mà ánh sáng đơn s ắc truyền qua
- T=I/I
0
hệ số truyền qua hoặc T=100*I/I
0
(%)
- A= Absorbance
Phường trình biểu diễn mối liên hệ giữa nồng độ và độ hấp thụ có
dạng tuyến tính:
FactorAC 
Hình 2.2: Biểu diễn mối liên hệ giữa nồng độ và độ hấp thu A
Phương trình biểu diễn mối liên hệ giữa nồng độ và độ truyền qua
www.bme.vn
SVTH: LÊ ĐÌNH CÔNG GVHD: TS. TRẦN BÍCH LAM
6
có dạng sau:
 
T
FactorC
1

log
Hình 2.3: Biểu diễn mối liên hệ giữa nồng độ và % độ truyền suốt T.
2.2.3 Tách ánh sáng đơn s ắc từ nguồn ánh sáng nhiều th ành phần
Định luật Beer-Lambert chỉ nói nếu ánh sáng tới l à đơn sắc , còn ánh sáng
nhiều thành phần thì nó bao gồm nhiều ánh sáng đ ơn sắc. ví dụ như ánh
sáng trắng là chùm sáng gồm nhiều ánh sáng đơn sắc khác nhau có b ước
sóng từ 380nm đến 750nm, mắt của chúng ta v à não nhận biết được các
bước sóng khác nhau nh ư các màu khác nhau. M ột vài bước sóng nằm gần
nhau và màu của nó sẽ thấy được như sau:
Bảng 2.1: Dãy sóng ánh sáng nhìn thấy
400-435 nm
Violet
480-580 nm
Green
595-610 nm
Orange
435-480 nm
Blue
580-595 nm
Yellow
610-750 nm
Red
Hình 2.4: Phổ ánh sáng nhìn thấy
www.bme.vn
SVTH: LÊ ĐÌNH CÔNG GVHD: TS. TRẦN BÍCH LAM
7
Bảng 2.2: Một số dãy bức xạ được sử dụng trong chẩn đoán v à điều trị
Kiểu bức xạ
Dãy tần số (Hz)
Dãy bước sóng

Kiểu lan truyền
gamma-rays
10
20
-10
24
<1 pm
Nuclear
X-rays
10
17
-10
20
1 nm-1 pm
inner electron
ultraviolet
10
15
-10
17
400 nm-1 nm
outer electron
visible
4-7.5x10
14
750 nm-400 nm
outer electron
near-infrared
1x10
14

-4x10
14
2.5 µm-750 nm
outer electron molecular
vibrations
infrared
10
13
-10
14
25 µm-2.5 µm
molecular vibrations
microwaves
3x10
11
-10
13
1 mm-25 µm
molecular rotations, electron
spin flips
radio waves
<3x10
11
>1 mm
nuclear spin flips
Ta thường sử dụng ánh sáng có b ước sóng từ vùng tử ngoại cho đến một
phần vùng hồng ngoại (200nm đến 1100nm) để xác định Absorbance của
dung dịch cần đo nồng độ.
Spectrophotometer có th ể tán sắc nhiều thành phần thành các bước sóng
khác nhau bởi lăng kính. thiết bị có thể chọn tia tới có b ước sóng xác định

bằng cách quay lăng kính. Ánh sáng đi v ào cuvette chứa đựng dung dịch
cần đo và một phần bị hấp thụ bởi chất ở trong dung dịch (đó là chất hóa
học có khả năng hấp thụ ánh sáng) tại b ước sóng xác định. Phần Ánh sáng
đơn sắc sẽ truyền qua v à đập vào tế bào quang điện ở phía bên kia của
cuvette và phát sinh ra dòng điện lúc đó tín hiệu điện sẽ đ ược đo (từ tín
hiệu quang chuyển thành tín hiệu điện), Spectrophotometer có th ể đọc
được độ truyền suốt (T) hoặc absorbance (ABS ) trực tiếp trên thiết bị đo.
2.2.4 Cách xác định nồng độ [7]
Absorbance của một dung dịch ch ưa biết sẽ tỷ lệ với nồng độ, vì vậy
chúng ta dễ dàng xác định nồng độ của dung dịch đo bằng phương pháp so
sánh absorbance với absorbance của dung dịch chuẩn đã biết nồng độ.
Do vậy nồng độ cần tìm sẽ là:
)(
)()(
)(
knowAbsorbance
unknowAbsorbanceknowionConcentrat
unknowionConcentrat


(2.2)
www.bme.vn
SVTH: LÊ ĐÌNH CÔNG GVHD: TS. TRẦN BÍCH LAM
8
Đường cong chuẩn sẽ biểu diễn mối quan hệ giữa absorbance v à
concentration, có th ể pha chế nhiều chất chuẩn và đo tại mỗi bước sóng
đặc trưng. Từ các đường chuẩn và độ hấp thu của mẫu tại các b ước sóng
đó, ta có thể xác định nồng độ của các cấu tử có trong dung dịch.
Ví dụ đường cong chuẩn sử dụng Methylene Blue h òa tan trong nước: pha
loãng dung dịch methylene blue từ dung dịch gốc có nồng độ xác định,

mỗi mẩu chuẩn có độ pha loãng khác nhau được đưa vào
spectrophotometer, đo độ hấp thu tại bước sóng 490nm.
Bảng dữ liệu:
Bảng 2.4: Số liệu Absorbance đạt đ ược khi đo tại bước sóng 490nm
[Methylene Blue] (g/L)
AbS
490nm
3
0.251
5
0.383
6
0.416
7
0.570
8
0.682
?
0.720
Hình 2.5: xây dựng đường chuẩn của Methylene Blue
www.bme.vn
SVTH: LÊ ĐÌNH CÔNG GVHD: TS. TRẦN BÍCH LAM
9
Sau khi đã xây dựng xong đường cong chuẩn, để xác định nồng độ
Methylene blue trong một mẫu bất kỳ ta chỉ cần đo absorbance của dung
dịch. Giả sử absorbance của dung dịch Methylene Blue đo đ ược là 0.72 thì
từ đồ thị đường cong chuẩn ta có thể dễ d àng xác định được nồng độ của
dung dịch Methylene là 9g/L.
2.3 Xác định nồng độ dựa vào điện cực chọn lọc ion (ISE) [1, 2, 5, 6]
2.3.1 Giới thiệu

Biosensor là một cảm biến tạo ra một tín hiệu điện tưng ứng với nồng độ
của các chất hóa sinh mà ta phân tích. Nh ững Biosensors này được sử
dụng đo nồng độ của dung dịch dựa tr ên các nguyên tắc vật lý để hoạt
động.
Cơ thể được cấu tạo bởi nhiều tế bào sống, những tế bào này cơ bản giống
như là một nhà máy hóa chất đưa vào là chất dinh dưỡng đã được chuyển
hóa và đưa ra là các ch ất thải, các tế bào xây dựng nên một hệ thống cơ
quan trong cơ thể. Các chức năng v à trạng thái của một hệ thống c ơ quan
được xác định bởi việc đo đạc các thông số hóa chất đầu v ào và đầu ra của
tế bào. Các xét nghiệm (Test) tại bệnh viện hoặc phòng mạch nhằm phân
tích các thành phần hóa học bình thường hay không bình thường có trong
cơ thể.
Từ máu ta có thể xác định đ ược các thông số như: pH, PO
2
, PCO
2
,
hematocrit, hemoglobin t ổng cộng, O
2
bão hòa, chất điện phân bao gồm
các ion: Na, K, Ca, và Cl; C ác chất dạng chuyển hóa bao gồm: glucos e,
lactate, creatinine, urea, và uric acid …
Vấn đề là kết quả phân tích bị biến đổi do sự chậm trễ của quá tr ình xét
nghiệm phụ thuộc vào phương pháp và thi ết bị phân tích. Một điều trở ngại
nữa là một vài trung tâm xét nghi ệm phân tích các mẩu bệnh phẩm đ ã
không kiểm tra và sử dụng các điện cực bị lỗi l àm cho việc phân tích
không còn chính xác n ữa do vậy quá trình điều trị sẽ gặp nhiều trở ngại m à
người bị thiệt thòi nhất đó chính là bệnh nhân.
Bảng 2.5: Các chỉ số bình thường trong máu
Hóa chất

Đơn vị
Nồng độ bình thường
Thận và khoáng chất
Sodium (Natrium)
mmol/L
136 - 145
Potassium (Kalium)
mmol/L
3,5 - 5,5
www.bme.vn
SVTH: LÊ ĐÌNH CÔNG GVHD: TS. TRẦN BÍCH LAM
10
Chloride
mmol/L
96 - 108
Bicarbonate
mmol/L
20 - 32
Urea
mmol/L
< 8,0
Creatinine
mmol/L
0,04 - 0,11
Uric acid
mmol/L
0,12 - 0,40
Calcium, toàn phần
mmol/L
2,10 - 2,60

Calcium, chỉnh
mmol/L
2,10 - 2,60
Phosphate
mmol/L
0,8 - 1,4
Magnesium
mmol/L
0,7 - 1,0
Gan
Bilirubin, toàn phần
umol/L
< 21
Gamma GT
U/L
< 35
ALP
U/L
< 120
ALT
U/L
< 35
AST
U/L
< 35
Protein, toàn phần
g/L
60 - 80
Albumin
g/L

35 - 50
Globulins
g/L
23 - 35
Mỡ trong máu
Triglyceride
mmol/L
Rec <1.9
Cholesterol
mmol/L
Rec < 5,5
HDL-Cholesterol
mmol/L
0,9 - 2,4
LDL-Cholesterol
mmol/L
< 3,5
Tỉ lệ Chol/HDL
< 4,4
2.3.2 Phương pháp đo
Cả hai phương pháp đo điện thế trực tiếp và phương pháp đo đi ện thế bằng
cách dựa vào đường chuẩn đều yêu cầu phải đo xuất điện động ( Emf) giữa
một điện cực chỉ thị và điện cực tham chiếu của hệ thống v à hai điện cực
này cùng nằm trong một hệ thống. trong thực tế khi nhắc đến đo điện thế
thì người ta sẽ nghĩ đến stand ard hydrogen electrode (SHE). Ngày n ay
người ta kết hợp điện cực chỉ thị v à điện cực tham chiếu trong một hệ
thống điện cực và nó được gọi là “điện cực kết hợp”.
Thiết bị đo điện thế giữa điện cực chỉ thị v à điện cực tham chiếu thích hợp
với dòng điện nhỏ, các phản ứng điện cực là không đáng kể, và hiệu điện
thế đo được về cơ bản giống điện thế của m àng tế bào.

www.bme.vn
SVTH: LÊ ĐÌNH CÔNG GVHD: TS. TRẦN BÍCH LAM
11
Việc đo đạc dùng Volt kế có thể đo cả hai, đó là giá trị pH và giá trị mV.
Vì điện thế thường rất nhỏ nên tín hiệu thường được khuếch đại nhiều lần
trước khi đo (mạch khuếch đại với điện trở v ào rất cao). mặc dù có một vài
dòng điện xuất hiện trong khi đo đạc, tuy nhiên nó quá thấp nên hầu như
không ảnh hưởng đến nồng độ ion trong dung dịch đang kiểm tra. T ình
huống này cũng cho phép kéo d ài hơn quá trình đo đạc mà không cần phải
thay đổi nhiều. thiết bị thông th ường là đọc giá trị pH và mV, nhưng cũng
có thể đọc ion hoạt tính (hay concentration) của mẩu .
Hình 2.6: Cấu tạo của điện cực chọn lọc ion
Bảng 2.6: Một số kiểu điện cực chọn lọc ion
Type
Some species sensed
Solid state
Glass
Crystal
H
+
,Na
+
,K
+
Br
-
, Cd2
+
, Cl
-

, CN, Cu
2+
, F
-
, I
-
, Pb
2+
,
S
=
, SCN
-
Liquid membrane
Ion exchange
Neutral carriers
Impregnated polymer membrane
Ca2
+
, Cl
-
, K
+
, NO
3-
K
+
(valinomycin)
Na
+

(monensin)
Cl
-
, Br
-
, I
-
, S
=
Miscellaneous
Gas
Immobilised enzymes
CO
2
, NH
3
(NH
4
), SO
2
, O
2
Glucose, oxidase, urease, amino acid
oxidase, lysine oxidase, etc
www.bme.vn
SVTH: LÊ ĐÌNH CÔNG GVHD: TS. TRẦN BÍCH LAM
12
2.3.3 Lý thuyết chung
Không có ISE nào là ch ọn lọc duy nhất đối với một loại ion đặc biệt n ào
đó. Do đó sự xuất hiện của các loại ion khác sẽ l àm ảnh hưởng nghiêm

trọng đến hoạt động của ISE, các hoạt động gây nhiễu có thể ở v ài dạng,
như phụ thuộc vào vật liệu của điện cực và sự trao đổi ion, và nó có thể
ảnh hưởng đến các ion và một số chất hóa học khác. ISE hoạt động dựa
vào phương trình Nicolsky(2.3) cho glass electrode. Trong khi đang phát
triển glass electrode th ì người ta đã nhận ra các đáp ứng pha trộn của
hydrogen và sodium s ẽ được mô tả bởi phương trình Eisenmann (2.4).
Ở đây nồng độ có thể sử dụng thay v ì hoạt độ.
E = constant ± 0.06log(C
i
+ K
ij
.C
j
) (V) (2.3)
ở đây:
E = điện thế (V)
C
i
= nồng độ của ion đơn mà các ion này là đáp ứng chủ yếu đối với điện
cực (ví dụ: H
+
)
C
j
= nồng độ của ion đơn được cung cấp vào
K
ij
= hệ số chọn lọc ion
Dấu ± sẽ sử dụng dấu + cho cation -selective và dấu – cho anion-selective.
Phần lớn các đáp ứng đối với nồng độ C

i
, hệ số Kij phải nhỏ, ở đây m àng
chất lỏng ISE đáp ứng chủ yếu liên quan đến ion đôi, và sự nhiễu bởi các
ion đơn, phương tr ình (2.3) được sữa đổi như sau:
E = constant ± 0.06/z
i
log(C
i
+ K
ij
.C
j
2
) (V) (2.4)
Ở đây:
E = điện thế (V)
z
i
= điện tích ion mà các ion này là đáp ứng chủ yếu đối với điện cực (e.g. ,
Ca
2+
)
C
i
= nồng độ của ion đôi m à các ion này là đáp ứng chủ yếu với điện cực
(e.g., Ca
2+
)
C
j

= nồng độ của ion đơn được cung cấp vào (e.g., Na
+
)
K
ij
= hệ số chọn lọc ( bao gồm các ion chuyển động qua m àng chất lỏng).
www.bme.vn
SVTH: LÊ ĐÌNH CÔNG GVHD: TS. TRẦN BÍCH LAM
13
2.3.4 Nguyên lý đo [1, 6]
Phương trình điện thế NERST
 
 
 
 
)(96500
273
/314.8
ln
CF
CT
molJR
V
C
C
nF
RT
E
o
o

i




(2.5)
Đo đạc giá trị pH hoàn toàn dựa vào điện cực thủy tinh (Glass
electrode), tính hiệu điện điện thế sẽ đ ược đo khi một dung dịch khác có
độ pH (ở mặt ngoài của màng) chưa biết tiếp xúc với màng điện cực
thủy tinh.
Điện cực thủy tinh là một loại điện cực chọn lọc ion đặc biệt v à màng
điện cực của nó chỉ đáp ứng với các ion đặc biệt này.
Hầu như ion hydro ở bên ngoài màng là nguyên nhân c ấu trúc silicate
của thủy tinh dẫn được các điện tích dương vào dung dịch ở bên trong
màng điện cực. theo phương trình điện thế Nesrt ta có:
E = constant - 0.06/z
i
logC
o
(V) (2.6)
Ở đây:
Z
i
= ion charge (điện tích ion)
C
o
= ion activity (hoạt độ ion)
Đối với các ion có hóa trị 1 như là H
+
, Na

+
,K
+
… tương ứng với z
i
=1 và
đối với Cl
-
thì z
i
=-1.
phương trình (2.6) được viết lại:
E = constant - 0.06logC
o
(V) (2.7)
Đối với điện cực thủy tinh chọn lọc ion hydrogen th ì ta có pH=-log[H
+
]
cho nên ta sẽ có
E = constant- 0.06pH (V) (2.8)
Đối với điện cực chọn lọc ion K
+
cũng tương tự như điện cực chọn lọc
H
+
tuy nhiên chỉ khác nhau ở chổ l à màng chọn lọc của điện cực K
+
thì
www.bme.vn
SVTH: LÊ ĐÌNH CÔNG GVHD: TS. TRẦN BÍCH LAM

14
chỉ đáp ứng các ion K
+
mà thôi còn đáp ứng với các ion khác th ì coi
như là không ảnh hưởng.
E = constant - 0.06log[K
+
]
o
(V) (2.9)
Đối với điện cực chọn lọc ion Na
+
cũng tương tự như các điện cực chọn
lọc ion khác và màng điện cực này chỉ đáp ứng đối với các ion Na
+
mà
thôi còn đáp ứng đối với các ion khác l à không ảnh hưởng.
E = constant - 0.06log[Na
+
]
o
(V) (2.10)
Đối với điện cực chọn lọc ion Cl
-
cũng tương tự như các điện cực chọn
lọc ion khác và màng điện cực chọn lọc ion khác nhưng khác ở chổ là
màng chọn lọc ion của điện cực Cl
-
chỉ đáp ứng đối với các ion Cl
-

và
các đáp ứng của các ion khác đối với m àng này là không ảnh hưởng.
E = constant + 0.06log[Cl
-
]
o
(V) (2.11)
Xét điện cực chọn lọc ion H
+
dùng để xác định pH.
Điện thế thay đổi qua m àng điện cực khoảng 60mV/1 đ ơn vị pH. Bởi vì
mức sắp xếp pH của c ơ thể là 0.06 pH, cái đo pH có đi ện thế thay đổi
0.1mV.
Sau đây là 3 loại màng điện cực chọn lọc ion đ ược sử dụng trong hệ
thống ADVIA 1650:
- Na: Crown ether membrane.
- K: Crown ether membrane.
- Cl: Super-layer solid molecule orientation membrane.
- Reference electrode: Silver/silver chloride .
Hầu như tấc cả các ISE đều đặt dung dịch có pH đ ã biết vào bên trong
màng điện cực và dung dịch có pH chưa biết đặt bên ngoài màng điện cực,
thường thì axít HCl có pH xác định được sử dụng đặt bên trong màng điện
cực. một điện cực tham chiếu, th ường được sử dụng là loại điện cực
Ag/AgCl hoặc là điện cực calomel, và chúng được đặt vào trong dung dịch
này, một điện cực tham chiếu thứ 2 đ ược đặt trong mẩu bệnh phẩm, một
salt bridge (cầu muối) được nằm trong phạm vi điện cực tham chiếu để
ngăn chặn các thành phần hóa chất khác của mẩu bệnh phẩm l àm ảnh
hưởng đến điện thế của điện cực tham chiếu.
www.bme.vn
SVTH: LÊ ĐÌNH CÔNG GVHD: TS. TRẦN BÍCH LAM

15
Điện thế đi qua màng điện cực thủy tinh thì được khuếch đại lên nhiểu lần,
vì tín hiệu điện thế thường rất nhỏ nên cần phải được khuếch đại nhiều lần
vì vậy điện trở vào của bộ khuếch đại điện áp của thiết bị đo pH n ày vô
cùng cao, do điện trở bên trong của điện cực pH khoảng l à 10-100MΩ.
Phương trình điện thế Nesrt cho ta biết rằng điện thế sinh ra bởi điện cực
sẽ thay đổi theo nhiệt độ của mẩu bệnh phẩm v à dung dịch tham khảo
(reference solution). Do v ậy ta phải làm cố định nhiệt độ của dung dịch v à
mẩu bệnh phẩm cần đo để cho điện thế đo đ ược là không thay đổi theo
nhiệt độ. Và nhiệt độ cố định đó th ường là 37
o
C , một yêu cầu khác nữa là
sự hiệu chỉnh nhiệt độ có thể l àm thay đổi các hằng số được sử dụng để
chuyển đổi từ điện thế điện thế sang đ ơn vị pH bởi hằng số này đã được
xác định ở một nhiệt độ tr ước đó.
2.4 Sử dụng phương pháp thống kê tính sai số và quy hồi tuyến tính.
2.4.1 Giới thiệu. [9]
Các nhà khoa học đã sớm phát hiện ra nhiều phương pháp đo không chính
xác, nó đòi hỏi phải có kỹ năng, sự sáng suốt và cần có một chút sáng tạo
để hiểu các thông tin có th ể đến, sự đo đạc ảnh hưởng như thế nào?, và sự
đo đạc không hoàn thiện ở chổ nào?, đây là một phần lớn trong việc phân
tích của nhiều cuộc thí nghiệm vì sự hiểu biết và thực tế nó là một vấn đề
rất quan trọng. khoa học thống kê được sử dụng để cung cấp một phương
pháp phù hợp cho việc sử lý dữ liệu những phương pháp này đư ợc sử dụng
rất rộng rãi, đặc trưng của việc sử lý dữ liệu từ phương pháp này là r ất là
dễ hiễu.
2.4.2 Đo đạc và sai số
Trong sinh vật học cũng như trong tự nhiên, việc đo đạc đóng vai trò quan
trọng trong các cuộc thí nghiệm. một phép đo chính xác và v ật thể mà ta
đo đạc thực tế nó đại diện cho một hiện tượng có thực, để đo đạc mà có ý

nghĩa, thì độ tinh cậy và chính xác phải cao. Độ tinh cậy được thiết lập bởi
các điều kiện của sự đo đạc và các kết quả khác trong các lần đo đạc khác.
Thông thường thì việc đo đạc được lập lại vài lần (đủ lần) để đảm bảo độ
tin cậy có thể đạt được. kiểm tra sự thay đổi cũng cần phải tính toán các
giới hạn của độ chính xác trong quá trình đo đạc.
Lỗi có thể được hình thành ở những dạng khác nhau có th ể là một ẩn số
mà ta không thể đo được, theo lý thuyết giá trị thực là giá trị thường được
lấy trung bình hoặc đo đạc để tập hợp dữ liệu. lỗi là một phần của nhiều sự
đo đạc và sự thay đổi là một tính chất các tập hợp dữ liệu. mà nguồn gốc