自50年代Skeggs首次介紹一種臨床生化分析儀的原理以來，隨著科學技術尤其是醫學科學的發展，各種生化自動分析儀和診斷試劑均有了很大發展，根據儀器的結構原理不同，可分為連續流動式（管道式）、分立式、離心式和干片式四類。新型的自動分析儀常裝有：樣品識別、自動加樣、自動檢測、數據處理、打印報告和自動報警等裝置。
（一）管道式分析儀
管道式分析儀的特點是測定項目相同的各待測樣品與試劑混合后的化學反應，是在同一管道中經流動過程完成的。這類儀器一般可分為空氣分段系統式和非分段系統式。所謂空氣分段系統是指在吸入管道的每一個樣品、試劑以及混合后的反應液之間，均由一小段空氣間隔開；而非分段系統是靠試劑空白或緩沖液來間隔每個樣品的反應液。在管道式分析儀中，以空氣分段系統式最多，且較典型，整套儀器是由樣品盤、比例泵、混合管、透析器、恒溫器、比色計和記錄器幾個部件所組成（圖19-1）。管道內的圓圈表示氣泡，氣泡可將樣品及試劑分隔為許多液柱，并起一定的攪拌作用，但氣泡影響比色，必須在比色前除去。
圖1 單通道管道式自動分析儀結構示意圖 
將幾個單通道管道式分析儀結合起來，對一個樣品同時測定幾個項目。著名的有 12 通道分析儀，命名為順序多項自動分析儀（ sequential multiple autoanalyzer ），簡稱 SMA12/60 。同時發展為 SMAC ， C 為計算機（ computer ）的縮寫。這類大型分析儀至今仍有使用者。它對每個樣品可同時分析 12 個項目，每小時可分析 60 個樣品。后來發現不加入空氣泡，更有利于結果的檢測，發展為流動注射分析法（ flow injection analysis ）。試劑的流動仍用比例泵驅動，樣品用轉動閥加入液流，反應后比色檢測。
（二）分立式分析儀
所謂分立式，是指按手工操作的方式編排程序，并以有節奏的機械操作代替手工，各環節用轉送帶連接起來，按順序依次操作。分立式分析儀與管道式分析儀在結構上的主要區別為：前者各個樣品和試劑在各自的試管中起反應，而后者是在同一管道中起反應；前者采用由采樣器和加液器組成的稀釋器來取樣和加試劑，而不用比例泵；前者一般沒有透析器，如要除蛋白質等干擾，需另行處理。恒溫器必須能容納需保溫的試管和試管架，所以比管道式分析儀的體積要大。除此以外，其它部件與管道式的基本相似。分立式分析儀的基本結構如圖2 。 Dupout 公司還推出一種袋式分析儀，即試管變為塑料袋，反應在袋內進行，也以袋作比色杯。這種袋只能一次性使用。
圖2 分立式自動分析儀結構示意圖
（三）離心式分析儀
離心式分析儀是 1969 年以后發展起來的一種分析儀，由 Anderson 設計，其特點是化學反應器裝在離心機的轉子位置，該圓形反應器稱為轉頭，先將樣品和試劑分別置于轉頭內，當離心機開動后，圓盤內的樣品和試劑受離心力的作用而相互混合發生反應，最后流入圓盤外圈的比色槽內，通過比色計進行檢測（圖3 ）。
這類分析儀特點是：
① 在整個分析過程中，各樣品與試劑的混合、反應和檢測等每一步驟，幾乎都是同時完成的，不同于管道式和分立式分析儀的 “ 順序分析 ” ，而是基于 “ 同步分析 ” 的原理而設計。
② 樣品量和試劑量均為微量級（樣品用 1-50μl ，試劑 120-300μl ），快速分析（每小時可分析 600 個樣品以上）。
③ 轉頭是這類分析儀的特殊結構。早期的轉頭由轉移盤、比色槽、上下玻璃卷和上下套殼六個部件組成，現已被一次成型的塑料制品代替。轉頭轉動時，各比色槽被輪流連續監測，如轉速為 960r/min ，轉頭上有 20 個比色槽，則每分鐘可接受 19200 個電信號，配有微機進行控制和數據處理。
圖3 離心式自動分析儀工作原理示意圖
離心式分析儀主要由兩部分組成，一為加樣部分，二為分析部分。加樣部分包括樣品盤、試劑盤、吸樣臂（或管）、試劑臂（加液器）和電子控制部分（鍵盤和顯示器等）。加樣時轉頭置于加樣部分。加樣完畢后將轉頭移至離心機上。分析部分，除安裝轉頭的離心機外，還有溫控和光學檢測系統，并有微機信息處理和顯示系統。
（四）干片式分析儀
干片式分析儀是 80 年代問世的。首先 Eastman Kodak 公司以其精湛的化學工藝造出了測定血清中血糖、尿素、蛋白質、膽固醇等的干式試劑片。當加上定量的血清后，在干片的前面產生顏色反應，用反射光度計檢測即可進行定量。這類方法完全革除了液體試劑，故稱干化學法。 Boehringer Mannheim 公司推出了用全血的干征試劑。即將血細胞排除于濾膜之外，而血漿與試劑發生反應后顯色檢測。
干片試劑結構示意圖見圖4 。
干片不僅包括試劑，也可由電極構成，所以這類分析儀也可進行電解質的測定。這類干片均為一次性使用，故成本較貴。
二、半自動生化分析儀
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、結果記錄等某一步驟）需手工完成，而另一部分操作則可由儀器自動完成。這類儀器的特點是體積小，結構簡單，靈活性大，既可分開單獨使用，又可與其他儀器配套使用，價格便宜，一般在分立式分析儀中多常見。
荷蘭 Vital Scientific 生產的 ISP-M 半自動生化分析儀，是一種典型且性能比較好的半自動生化分析儀，能應用于動力學法、兩點法及終點法的檢測，可以采用人機對話的方式把要檢測的 30 個項目的各參數輸入儀器進行貯存，也可以隨試驗項目、方法、試劑等條件的改變而隨時進行修改。它有一個微量流動比色杯，因此每次檢測所需反應液很少，一般用 400μl 左右即可。還有一個非常敏感的能控制三種溫度（ 25 ℃ 、 30 ℃ 、 37 ℃ ）的恒溫器，能在數秒鐘內迅速達到要求的溫度。所有的檢測步驟及試劑結果，可由顯示窗顯示及由打印機自動打印出來。
這類儀器一般不受試劑、方法的限制，國產試劑、自己配制的試劑及自行設計的方法均可在儀器上進行檢測，而且由于儀器的體積小、重量輕、操作方便、反應迅速，尤其適合中、小型檢驗單位作為日常生化檢測的主要儀器，也適用于作急診生化檢測及外出執行任務時使用。
這類儀器使用時應注意：
① 大多使用固定的比色池，結果的重復性比較好，但由于檢測方法、所加試劑及樣品量都很少，因此要特別注意取樣和加試劑的準確性。
② 如反復出現非線性（ NL ）大于 10 ％，應考慮試劑是否變質及所編程序是否合適。
③ 在作動力學方法檢測時，要注意試驗的反應原理，如果是吸光度下降的應在濃度因數（ F ）值前面加負號，否則結果不準。做酶動力學方法檢測時，還要注意開始的吸光度（ Ai ），如果特別低，可能由于樣品中酶活力較高，在延遲時間內基質已被消耗完。此時，必須把樣品進行稀釋后再進行檢測。
④ 出現儀器不吸液體，常常由于儀器長時間不用，吸液管被壓扁而堵塞，只要稍加揉擦即可暢通，如管道由于不及時清洗而造成的堵塞，這就要進行清洗或更換。
⑤ 在使用過程中，嚴格吸入強酸試劑，否則將會損壞吸管的金屬頭，每次使用完畢，都必須用蒸餾水沖洗比色池和管道，如果在反復多次吸入蒸餾水后，不能調整零點，應用清潔液浸泡比色池。具體操作是將溫度放在 37 ℃ ，用 10 ％清潔液（ dete-rgent ）充滿比色池，浸泡 15 分鐘，再用水沖洗。儀器長時間不用，應在一個月內通電一次，否則儀器內程序的記憶即消失。
三、全自動生化分析儀
全自動生化分析儀，從加樣至出結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報告。由于分析中沒有手工操作步驟，故主觀誤差很少，且由于該類儀器一般都具有自動報告異常情況，自動校正自身工作狀態的功能，因此系統誤差也較小，給使用者帶來很大的便利。
自美國 Technicon 公司于 1957 年成功地生產了世界上第一臺全自動生化分析儀后，各種型號和功能不同的全自動生化分析儀不斷涌現，為醫院臨床生化檢驗的自動化邁出了十分重要的一步。這類儀器的功能全，靈活性大，易于操作，大多采用吸光度、熒光、光散、濁度測定技術和離子選擇電極系統，用于常規生化、特殊蛋白和藥物監測等檢測，可隨機安排程序，既可根據需要輸入單一項目成批分析，又可按臨床醫生根據患者病情不同要求，選擇性的多項組合分析；結果報告既能打印出每個項目的報告，也能按人打印出所做全部項目的累積報告。在測試過程中可隨時加入急診項目，優先分析，打印出報告后，儀器仍按原輸入程序繼續進行檢測。儀器以微機控制，采用人機對話方式來安排程序操作，可自由編排和清除程序，可貯存 100 個以上分析方法，可進行統計學處理，求均值、標準差、變異系數、相關系數等。有的分析儀采用了化學惰性 “ 液囊式技術 ” （ capsule chemistry technology ），可將不同的分析標本或各種試驗項目嚴格地分立開，互不摻雜，無需用水作為沖洗系統去防止交叉污染，更有利于隨時任選項目檢測。
這類儀器適應在大、中型檢測單位用于臨床生化項目的檢測。
縱觀臨床生化自動分析儀的發展史，也是臨床生化檢測方法學的發展史，最初出現的管道式分析儀適應了化學分析的需要，設計了透析器等排除蛋白質干擾的裝置，但是隨著表面活性劑的應用，消除了蛋白質的沉淀干擾，已無必要進行透析分離。隨著酶試劑的生產，許多以特異性酶促反應的測定方法，消除了干擾物的影響。這是分立式和離心式分析儀發展的原因之一。干片式分析儀更是試劑生產工藝革新的產物。隨著方法學的改進，分析的反應部分的體積逐漸縮小，而檢測、監控和信息處理部分，多數由微機擔任，體積則逐漸擴展，直至可將測定結果通過網絡系統，輸送至病房。有人預言，隨著電化學分析法的進展，各種特異性電極的研制成功，將來的自動分析儀有可能由許多精細的電極組成，則其結構將比現有的分析儀更簡單化。