关于微量元素检测仪

微量元素分析仪的发展历史
自1924年捷克化学家海洛夫斯基领导开发出第一代极谱仪以来至今已近百年，在我国第一代极谱仪为883出生于50年代，这种连续快速滴汞的仪器至今仍用于教育与演示极谱分析基本原理。以 单滴汞电极为工作电极，在汞滴产生后期最后2秒完成一次扫描的极谱分析方法（简称单扫极谱法）称之为近代极谱，在我国上世纪六十年代仿制国外开发成功的JP－1，八十年代开发成功的JP－2为 典型代表，这种极谱仪以分析速度快，重复性好，适应基础实验室需求，在地矿、冶金实验室大量装备，成为得力生产工具。但这种仪器也只是适应了那个年代，稍纵即逝的示波波型。无法详细地观察波形，功能单一只能用于单扫极谱分析。在其后的年代里泰县无电线厂、金坛分析仪器厂都推出过类似仪器，但受技术所限，都回避了显示技术的配合，仪器需另配函数记录仪作为终端显示记录，也注定了仪器走不远。另有厂家仿制JP－1、JP－2极谱仪，都形不成批量与规模。
1987年时任山东电讯七厂厂长的许建民带领技术人员开发新一代极谱仪，利用对示波显示技术熟悉的优势，在当时PC机尚不普及的条件下，用Z80单板机作为核心，开发成功JP3－1示波极谱仪。仪器最大特点为波形可冻结存储，可单条及多条曲线同时显示，可打印波形，打印标准曲线，在同类仪器中居领先水平，获得了用户认可。短短数年连同先期开发成功的MP－1溶出分析仪，成为国内同类仪器最大生产厂商，用户遍布多行业。
极谱仪具有广泛的用途范围，可用于无机离子分析，也可用于有机物的分析，国内有诸多国标，行业标准，地方标准都采用极谱分析，尤其是在地质、冶金、土壤、卫生防疫、理化检验。尽管极谱分析采用滴汞电极作为工作电极，在环保呼声日高的今天有些不合时宜，但处理得当，汞在封闭环境下运行，对环境并无影响，如同血压计，尽管多种方式都有，但许多大夫习惯使用水银血压计，且这种血压计的汞并不外泄，在封闭系统内使用。除此之外极谱仪的优势明显，分析范围从无机物到有机物，从微量到常量，价格适中，尤其适应基础实验室的分析检验工作。我公司成立历史有限（2002年）但领头人许建民自1984年担任山东电讯七厂厂长时，已开始进入这一领域，经过多年学习锻炼提高，成为电化学分析仪器设计制造领域里的专家。目前国内生产数量较大的电化学分析仪器制造公司如山东电讯七厂、济南齐力、贵州彩月等公司的总经理均出自他手下，这些企业都得益于其开拓的电化学分析仪器事业，这是不争的实事。
国内同类仪器仿制多创新少，具有能力在新领域开拓的企业更为鲜见，因此国内同类仪器同质化严重，无特色，这是众所周知的事实，例如：国内凡是有极谱仪功能的仪器均使用传统的滴汞电极，而这种电极自海洛夫斯基发明极谱仪至今已近百年。
再如：极谱仪只有一种工作模式，这就是进行电压扫描，检测电流的工作模式。人们不知另有一种工作模式，还有所有的极谱仪都只有一种线扫极谱可用，有的虽标榜有其他功能，但受一些因素制约并不能实际使用。
再者：个别生产厂商对仪器性能指标中标注灵敏度很高，但实际上远远做不到，经不起认真考核。
通过多年的积累开拓，“从量到质”，我公司产品与国内同类产品比较，已发生巨大变化，已不在一个水平档次。
1． 公司开发成功静汞电极（实用新型专利 专利号ZL02268447.6）先人一步在产品上应用，仅此一项就拉开了与同类产品的距离（详见技术介绍：静汞电极）
2． 由于应用静汞电极，因汞滴体积大，因而面积大，而电化学极谱分析灵敏度一项，与电极面积相关，电极大，比表面积大，灵敏度高，因此仪器灵敏度高，同样分析，灵敏度较传统电极高约半个数量级5倍左右。
3． 采用静汞电极的极谱仪，由于电极是稳定不变的，无需象传统极谱仪一样需在2秒钟之内扫描完毕，因此可用较慢的速度扫描，这样做的好处是既能保证灵敏度，又能提高分辨率，因此用静汞电极的极谱仪有更佳的分辨率，及更高的灵敏度。
4． 传统的极谱分析因受电极所制约，只能用于线扫极谱法，而更为丰富的分析方法例如：脉冲极谱、方波极谱、交流极谱等分析方法均不能用。而采用静汞电极装备的极谱仪则无任何问题，极大地拓宽了极谱分析的应用范围。
5． 传统的极谱分析仅指伏安极谱，而另一种极谱方式------电位极谱被我公司开发成功（中国发明专利 专利号：ZL02135291.7），并通过省级鉴定，受到专家的高度评价（见介绍），这项技术的推出，将改写极谱分析的历史，从此人们有了更多的选择，在这个领域我们将领先20年（发明专利保护期为20年）。由于这是一项新技术，在应用领域是空白，因此容易取得成果。
6． 自PC机出现后，可以说为原有极谱仪提供了很好的操作平台，但鲜见成功开发成仪器运用于传统领域如：地矿、冶金等领域。是人们遗忘了？还是不屑应用？皆不是，是因为PC机接入后出现了新的问题，这只有身临其境解决过这一难题的的人才最清楚，传统的极谱分析本质是一个微弱的法拉第电流分析，具体约在1－10微安左右，经过变换放大后才能采样显示，但与微机连接后相互之间互有影响，干扰信号混入多个环节，这造成了干扰信号与需要提取的法拉第电流一起放大，由于干扰是无规则、随机的，如解决不好将造成仪器的重复性差，不稳定，变异系数大等现象，内行一看就知道问题，但这又是一个很难解决的问题，就是一些资深的此类仪器专业研究人员因功力不够，亦不能解决，只能回避，因此至今没有能用于高标准严要求领域配备微机的极谱仪。我公司有在这一领域的技术专家，解决这类问题当然不在话下，因此产品既灵敏，尤其重复性好，性能稳定，这首先得力于解决了干扰问题。
7． 虽然时代在迅速发展，但基层实验室需要价格低性能优的分析仪器现状不会改变，拥有创新技术的产品更受人们的关注

铅是如何测出来的
血铅的测定是防疫部门一个老话题，对医院、妇幼保健部门是一个新课题。儿童血铅测定现在是一个热门话题。如果多取血，按常规方式消解之后用仪器测定，这并不费事，但如果只取微量20—40ul血进行测定就是一个难题，而有些群体例如儿童血铅普查，就很难取较多血，样品多时还需要常规的消解方法去处理样品这即麻烦还容易污染样品，因此需要一种快速、简便、灵敏、准确度分析方法。
测定血铅有即灵敏又准确的方法例如等离子体质谱，但这种仪器价格太高，一般实验室不能装备。再就是目前普遍使用的原子吸收，但一般的原子吸收不行，火焰原子吸收只能用到mg级含量分析，这意味着要抽几毫升血才能进行一次分析，石墨炉原子吸收，检测下限可以达到检测血铅水平，但由于受光散射和分子吸收影响，原子吸收测铅灵敏度特低，在解决微量血中铅分析上也有问题，这是业内人士所共知的事实，有专家指出石墨炉原子吸收在低含量分析时变异系数达10—15%。现在公认是有塞曼效应背景校正的石墨炉原子吸收可以胜任，这种仪器的价格昂贵，需专门技术人员操作，重要的是每个样品检测费用高，承担血铅普查这样的工作还用难度。
由于技术手段上存在问题，这使电化学分析方法有了用武之地，早在上世纪80年代末，由我们提供仪器参与中国预防医学科学院劳研所牵头，具体由线引林教研员负责，辽宁省劳研所等单位配合，开展了电位溶出测定血铅及尿铅研究，最后形成卫生部行业标准WS/T21-1996《血中铅的微分电位溶出的测定方法》和WS/T19-1996尿中铅检测标准方法。血铅普查测定一般是指儿童血铅普查，儿童标准为100ug/L以下，普查一般取指或耳垂血，实际操作中20ul血好取，40ul就困难了，再多取要靠挤压，得到的结果不准确。假设血铅浓度为100ug/L,20ul血中只含2ng，如果溶液体积为2ml，则浓度只有1ug/L，这是指超标血铅浓度，如果正常儿童血铅浓度更低，因此仪器必须对 1-2ng的含量准确定量，这对仪器有很高的要求，就是说应有2ng以下的测定水平。在如此水平之下，很多因素都影响血铅的测定，例如仪器、试剂、水、取血器具、容器等，因此测微量血中铅是一个系统工程，任何一个环节有问题，都难以胜任。而其他企业提供的技术由于受电极体积制约，溶液体积为2-3ml，甚至5ml，这样浓度更低。在这种情况下准确测定20ul血中铅将非常困难。美国有一种血铅测定仪，使用的基本原理为阳极溶出法，测一份样品检测时间60秒，清洗电极时间为150秒，做一份样品不少于200多秒，取血量100ul，放置过夜后不消解直接测定，据说准确度可以，变异系数在10%以内，国内有少量单位在使用，阳极溶出测血铅不是美国标准也不是中国标准方法，我们也拥有这项技术。我们也拥有微分电位溶出测血铅方法，这项技术是卫生部规定的《血铅临床检验规程》所规定的方法，我们既可以提供用电位溶出测铅仪器及技术，也可提供用阳极溶出测铅仪器及技术，仪器检测下限为0.1ug/L,测ug/L级的血铅游刃有余。做血铅对试剂要求很高，根据我们了解一些厂家试剂大都含较高含量的铅，很难经的起推敲。如果仪器的灵敏度能达到测血铅的水平，应方便地检测酸、水、试剂等中的铅含量，否者将是一笔糊涂账，不知道底测的是血铅还是试剂中的铅。如果试剂中的铅含量比血铅高许多倍，得出的结果是很难保证准确。据我们所知，有的企业提供的试剂铅含量就很高。
如便携式防水溶解氧测定仪果测定1-2ug/L浓度，仪器检测下限应第一个数量级在0.1ug/L水平，就如量度尺的长度应有寸的分度一样，否者无法准确量度。有的企业宣传自己的仪器具有测20ul血中铅的能力，但给出的仪器指标检测下限为1ug/L铅，真不知他们是怎么测的。原子吸收测血铅因需程序加温，这个过程需2－3分中，在这一点上没有优势。 我们开发出灵敏度高、重复性好，能胜任微量血铅检测的仪器之后，又开发了经得起考察，有实际应用价值，方法简便，费用低廉的血铅测定方法与仪器配套，我们的方法有以下要点:
(1) 使用电位溶出功能也可以使用阳极溶出功能测定，灵敏度高，为WS/T21-1996标准方法。变异系数一般在5%以内，最大不超过10%。
(2) 使用玻碳电极预镀汞膜，灵敏度高，一次处理电极可做几十份样品。
(3) 血样只需20ul即可测定，整个溶液体积只需0.5-1ml。
(4) 样品只需酸化，无需消解。
(5) 试剂空白准确定值低，控制在一定范围内。
(6) 对分析容器经过设计筛选，不使用常规方法。
(7) 整个分析过程中各环节透明，经得起推敲考察。
(8) 一个样品分析全过程，包括计算求值打印等，不超过120秒。
(9) 方法简单易学，容易掌握，无需掌握电化学分析知识即可操作。
(10) 分析费用低，（包括取血用具、分析器具、试剂），具有低消耗、高效益。
(11) 对实验室要求低，无需上下水、无需烘箱、清洗设备等，开展工作起点低。
(12) 方法及技术既适合大面积普查，也适合单个测试。

微量元素检测技术
分析方法测某些元素并列为标准。国产电化学仪器生产厂更多，但水平高低仪器性能的差别影响人们对分析方法的评价，以至于有人认为电化学仪器测量的误差大不稳定，其实这是一种偏见。早在上世纪六十年代，我国开发成功极谱仪，在地质冶金及基础实验室广泛使用，由于价格适应国情、重复性好、灵敏度适应要求，获得了广泛的应用和认可。随着环保意识的增加，人们对使用汞电极有看法，但实际上汞作为电极是在封闭的系统内运行，就如血压计并不与人与大气接触。极谱分析在一些行业领域里仍具有不可取代的位置，至今还在使用并列为多项国标和行业、地方标准，这才真正代表了电化学分析仪器的水平。
电化学分析技术可用于微量分析也可以用于痕量分析，在人体生物材料中，锌、铁等为微量元素，铅等物质为痕量元素。测微量元素可使用极谱法，测铅、镉等元素也可以使用极谱法（样品量多时）或溶出法（样品量少时）。溶出法又分电位溶出和伏安溶出，两种方法各有特长。极谱法测微量元素如铁、钙、铜等有特长，测铅、镉等痕量元素用溶出法较适合。因此一个电化学微量元素分析仪应具备多种分析方法，根据各种元素的特点，用最佳的方法进行检测，才能保证效果。
国产仪器使用极谱法时，只能用线性扫描极谱法即单扫极谱法，这是因为受滴汞周期的限制，必须快速扫描，一般在两秒钟结束，加上滴汞电极产生所需的时间，一般用时7秒，超出这个时间汞滴将自行滴落，检测将被迫中断，这不是先进而是一种无奈，被无法控制的滴汞周期所左右，这种电极毫无技术含量，一根玻璃毛细管绑上一段塑料管，上端再绑一个汞池，用时高高挂上去，靠汞的重力形成滴汞电极，不用时拿下来降低重力停止滴汞。如果不放下来就不停的滴汞，消耗很快。上世纪二十年代捷克化学家诺贝尔化学奖得主海洛夫斯基发明极谱仪时就采用这种滴汞电极，至今已80余年发达国家已淘汰。由于毛细管极细（内径只有20-30um，比头发至少细一半），极易堵塞，经常需更换毛细管，这对非专业的仪器使用者是一件非常头痛的事情。有的厂家将这种劣势描绘成只需数秒做一次分析，这是一种非常有意思的宣传方式，就像屡战屡败被说成屡败屡战一样。如果和使用一种称为静汞电极的进行分析就完全没有这些问题，工作过程想快就快，想慢就慢，而且慢扫描分析重现性好、分辨率高，比快速扫描更好，只是这种技术只有我公司产品才配备，这种电极可控制且不堵塞、消耗少、灵敏度高、重复性好。与常规滴汞电极比较，这种电极具有极大的技术优势。过去只有进口高档仪器才配备，我公司的仪器普遍装备了这种电极。
国内生产此类仪器的生产商山东较多，有多家厂商的技术源自一处，现在仍然继续着当年许建民开拓的业务并在其中受益。与昔日不同之处都使用了PC机来操控仪器，也是与时俱进，但原创技术仍是过去一套、没有新的创新点，PC机的使用反而暴露出重复性不好，变异系数大技术有硬伤等问题，但由于创新和解决问题的能力有限，只能模仿而无力创新，明明看到问题却无力解决。而我们的技术在不断的发展和创新，成为别人效仿的对象，例如当我公司推出静汞电极后，也有不止一家企业效仿，但不成功。当推出使用液晶显示器一体化仪器后，又有人跟风，有的技术由于专利保护，只能看而不能仿制，随着时间的推移，我们不断有新技术推出，在这个领域技术差距将越来越大，在这个领域我们是创新者是领先者。
还有的企业同类产品只使用一种玻碳电极来解决所有的问题。玻碳电极在某些分析领域如溶出法测铅、镉有优势，但如果用一种电极一种方法解决全部微量元素分析，以不变应万变，可能吗？如果说这个领域已发展几十余年的专业技术人员做不好、不采用的分析方法，而进入这个领域只有几年历史企业却能做好并应用，那只有两种解释，一是才能过人，另一种解释只能由读者自己去判断了。在业内皆知有的生产厂的仪器检测除了铅之外其他永远是正常值。这类事情和一种电极解决全部问题如出一辙，如果要使用采用这种技术的仪器应对此全面了解。
微量元素检测的材料对象一般用血较多，因血污染少，易处理，又因检测微量元素的人群主要是儿童，采较多血有困难，因此能用少量样品为最好，我们可以提供用20—40ul血测血铅及锌、铁、铜、钙等技术。这个方法的不足之处是取末梢血，和取静脉血可能有所差异，卫生部的检验规程规定末梢血可用于筛查。有的企业提供的方法需采60ul或80ul血，分两部分或离心后再作测定，一半用来测血铅，一半用来测锌、铁、钙等微量元素。其实采40ul血就已比较困难了，多采更难。我们的方法用20ul血就可以测血铅，而不是仅仅停留在宣传上。用头发进行微量元素检测则比较麻烦，要洗净、烘干、称重、消解处理等一系列步骤。首先洗干净与否就很难评价，其次消解处理过程大量使用强氧化剂如硝酸、高氯酸等，这些试剂一般都带有重金属，例如优级纯的试剂指标也只是万分之五以下，测头发另需配置清洗、烘干、称重、消解、通风设施，对样品前处理及分析有另外要求。我公司也可以提供头发分析全套方法。
我公司提供的仪器由于配备了静汞电极，因此可用更多的技术手段进行微量元素分析。可以使用标准方法测血铅、尿铅、尿镉等。有的检测对象可以提供两种方法检测，例如测血铅或用溶出法（中国标准方法）和阳极溶出法。

电化学微量元素分析仪市场定位:
电化学微量元素与分析仪定位于中低端市场。在医疗行业主要定位于县级以下的医疗机构，医院、疾控、妇幼保健院、中医院等。
广大乡镇医院仍是微量元素分析仪器应用主力，较前卫的私营个体医院也是正在加入这个行列。
地矿部门是电化学极谱仪的传统用户。
农化因某些土壤中微量元素检测方法列为国标，有一定的市场需求。
企业理化检验是电化学微量元素分析仪器的潜在客户。
高校科研部门，学校教学及科研部门均有一定的数量需求，但是总体需求不大。
保健品、药物经销商是一个新兴用户群.

电化学微量元素分析仪市场分析:
2002年前，电化学微量元素分析仪（包括极谱仪、电位溶出仪等）主力市场是防疫站理化检验。整个市场容量非常有限，医院仅有个别用户，高校有零星用户。自2002年非典之后，受排铅保健品和补锌和补铁、补钙保健品的销售拉动，医院微量元素检测开始启动，仪器销售快速升温。由于医院单位总量巨大，一但启动，销售巨增。仪器销售全国市场从不足200台，迅速达到1500-2000台数量。并持续发展。
目前共有县级以上医疗单位1.3万家，县及县级以下乡镇医院6万家，个体医疗机构20余万家，县级 及以上是高端仪器用户，个体医疗机构因规模等原因不是微量元素分析仪的用户主力。县极及以下乡镇 医院是电化学微量元素的主要客户群，市场容量巨大。其他的有一定的需求，但不能成为市场主力。
（1）首先，医疗体制改革启动，政府将加大基础公共卫生网络的投入。
（2）2007年，“新农村合作医疗”试点覆盖面将扩大到全国县（市、区）总数的60%，2008年在全 国基本推行，2010年实现基本覆盖农村居民的目标。
（3）“医改”提升中低端市场潜力 ，据权威调查报告显示，全国17.5万家医疗卫生机构拥有的医疗仪器和设备中，有15%左右是20世纪70年代前后的产品，有60%是80年代中期以前的产品。这也就预示着它们需要更新换代，而在这个过程中，将会保证未来10年甚至更长一段时间中国医疗器械市场的快速增长。

如何判断微量元素检测是否准确？
一般用户关心仪器能否检测准确，由于缺乏专业知识或了解甚少，不能全面了解什么样的微量元素检测仪检测准确，只要掌握一下几点就可以：
首先看仪器是否稳定，这是仪器最基本的要求，是分析检验的基础。如果这项指标不好，其他就无从谈起，纯粹是忽悠了。如果同一个样品，检测获得结果忽高忽低，相差很大，这说明仪器有问题。当测定物质含量很高时，一般测定稳定性都较好，但这不说明问题，因为购买这类仪器都是用于微量元素检测，而不是用于高含量检测。因为是微量所以获得的元素峰并不高，这是对仪器真实性能的考验。对高含量检测，变异系数可以达到1%，但对低含量达到5%以下就很好了。
如果你看仪器实测，一些厂家为避免方便地观测重复性，不让操作者能方便地迭加曲线，不设置求变异系数的程序，这就是因为仪器的性能不佳，怕被别人一眼看出问题，这实质是仪器性能不过关，生产商在回避这个问题。实际上一些厂家的仪器变异系数在10—20%之间，误差大大超过了有关规定，这样做出的结果可信度低，我公司产品的变异系数内控在5%以下，通过仪器的测试可一目了然。
电化学中极谱分析使用的电极极小（指滴汞电极），而灵敏度与电极比表面积有关，面积大信噪比高（指信号与噪声的比值），灵敏度高，抗干扰能力强，但由于滴汞电极面积取决于体积，大了就要不受控的脱落，因此电极表面积受到严重制约，这决定了常规方式电极所做的仪器噪声大，重复性不佳，这是目前所有使用这类电极仪器一个通病。只有我公司的产品通过采用静汞电极等一系列技术解决好这个问题。在这个技术领域是胜过任何一款同类仪器，这可通过现场比较来证实。
另外一类电化学仪器则回避了这类问题，采用固体电极来测所有元素，并从环保角度攻击使用极谱方法的仪器使用了汞电极。其实在检测中，汞都在封闭环境中工作，不与大气接触 。就如血压计，目前的测的准的还是水银血压计，还在广泛使用。使用滴汞电极的极谱分析方法，在很多领域里都是国标法和行业标准。例如血清中锌测定测定仪是卫生部检验规程规定方法，而食品中极谱分析标准更多。而使用固体电极（如玻碳电极）测某些特定元素如铅效果是好的，但以不变应万变用其来解决所有元素的检测是不可能的，无论是从理论上还是实践上都缺少佐证。那些花大价钱买这类仪器的，要么就是知识不够，要么是另有原因。微量元素分析因含量低，有用信号小，对技术要求很高。做的好的重复性好，灵敏度高，仪器性能稳定，做不好的，重复性差，整个仪器基础差，就要用各种手段应付用户，隐瞒真相，而用户对此知之甚少。最简单判断方法是看仪器是否设置了能方便地进行多条曲线迭加比较、直接观察重复性功能，能否方便地求变异系数。再进一步实测一下血中锌，多次检测看重复性好坏，因锌的含量较低，能考核仪器的性能，做之前需检测一下空白，防止试剂空白过高造成假象。
在做好重复性的基础上才有可能考察其他性能指标，客观的说，只要重复性做好了，其他性能指标应问题不大。但是那种用一种电极做所有元素的仪器，做空白加标准溶液和实测样品有天壤之别。就是说如果不做样品只做单纯的标准溶液，可能很好，但是加入样品，样品带来各种干扰使重复性、线性、灵敏度都有非常大的变化。目前使用固体玻炭电极测血铅比较成熟。其他应看看国家、行业有无这方面的标准，有没有这方面的文献，有文献的有没有实际用于样品的范例。如果都没有，有的企业却在很短的时间内用这种电极搞出了一套分析方法，究竟是能力超强还是另有原因，就需感兴趣者自己考虑了。您好，微量元素检测仪的原理：
本仪器利用光学原理，通过镜头采集放大生成被检查指甲的图像，在电脑显示器上显示肉眼看不见的东西，进行分析得出结论，用于检测人体骨科所需矿质元素（钙铁锌硒等）是否正常等。
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