临床电化学分析仪器

1、第九章第九章临床电化学分析仪器临床电化学分析仪器 小组组长：李茂阳小组组长：李茂阳 小组成员：钟能枝、陈冰洁小组成员：钟能枝、陈冰洁 乐嘉仪、何咏莎乐嘉仪、何咏莎临床电化学分析仪器是利临床电化学分析仪器是利用电化学分析技术而设计的临床用电化学分析技术而设计的临床分析仪器。分析仪器。 概概 述述电解质分析仪电解质分析仪 血气分析仪血气分析仪（blood gas analyzersblood gas analyzers）分类分类采用离子选择性电极（采用离子选择性电极（ISEISE）测量体液中离子浓）测量体液中离子浓度的仪器。度的仪器。 利用电极对血样中的利用电极对血样中的酸碱度（酸碱度（pH）、二

2、氧化碳分二氧化碳分压（压（PCO2）和和氧分压（氧分压（PO2）进行测定的仪器。进行测定的仪器。 2.2.血气分析仪血气分析仪采用离子选择性电极（ISE）测量溶液中离子浓度的仪器 。生物样品中的K+、Na+、Cl-、Ca2+、Li+、Mg2+、pH值等。具有设备简单、操作方便、选择性高、成本低、快速准确、微量、不破坏被测试样和不用进行复杂的预处理等优点 （一）按自（一）按自动化程度分动化程度分类类 （二）按测（二）按测量项目多少量项目多少分类分类 三项三项四项四项五项五项临床上最常用的电解质分析仪是离子选择电极分析法进行测定，它将离子选择性电极和参比电极插入被测样品中组成电池，然后通过测量原电

3、池电动势进行分析。离子选择电极（离子选择电极（ISEISE）的的响应机制响应机制: : 相界面上发生了待测离子的交换和扩散，而非电子转移。相界面上发生了待测离子的交换和扩散，而非电子转移。 离子选择电极的电极电位与样品中相应离子浓度之间的关离子选择电极的电极电位与样品中相应离子浓度之间的关系符合：系符合：xxxISEfCnFRTkanFRTkEln303. 2ln303. 2 能斯特方程能斯特方程 ISE ISE与仪器内的参比电极浸入样品试液中构成一个原电与仪器内的参比电极浸入样品试液中构成一个原电池，仪器测量原电池的电动势池，仪器测量原电池的电动势E E，就可转化成被测离子的活，就可转化成被

4、测离子的活度或浓度。度或浓度。 E E = = E EISEISE- -E E参比参比xxfCnFEkln2.303RT）（参比= = 对于血清pH值的测定，其测量电极采用玻璃电极，pH的敏感程度取决于电极的玻璃膜，与仪器的参比电极构成的原电池电动势E有如下的关系式：pHFRT303. 2E = K 电解质分析仪通过仪器的电路系统，把电极产生的电位放大、模数转换后以相应的结果显示或打印出来。电解质分析仪的工作原理：电解质分析仪的工作原理： 样品通过测量毛细管时，离子选择电极膜与相应的离子发生作用，测出与参比电极产生的电位差 E，经放大处理后，通过标准曲线与待测离子电位差值对照，即可求得各离子的

5、浓度值，并显示或打印出来。 仪器将测量电极与测量毛细管做成一体化的结构，使各电极对接在一起自然形成测量毛细管。参比电极采用甘汞电极。三、电解质分析仪的结构三、电解质分析仪的结构离子选择性电极、参比电极、分析箱、测量电离子选择性电极、参比电极、分析箱、测量电路、控制电路、驱动电机、显示器路、控制电路、驱动电机、显示器 基本组成基本组成： 结构框图：结构框图： 不同的电解质分析仪在仪器板面上都具有不同的电解质分析仪在仪器板面上都具有人机对话的操作键人机对话的操作键。在分。在分析检测样品时，操作者可以析检测样品时，操作者可以通过按键操作控制分析检测过程通过按键操作控制分析检测过程。 1.1.板面系统

6、板面系统2.2.电极系统电极系统 3.3.液路系统液路系统4.4.电路系统电路系统 通常由测量电路将电极产生的微弱信号经反对数放大器放大，然后进入A/D转换，最后送到三位LED数字显示器显示并打印结果。5.5.软件系统软件系统分析仪的软件系统，是控制仪器运作的关键。德国MEDICA全自动电解质分析仪blood gas analyzer 美国雅培血气分析仪 便携式血气分析仪实际碳酸氢根浓度（AB）、标准碳酸氢根浓度（SB）、血液缓冲碱（BB）血浆二氧化碳总量（T-CO2）、血液碱剩余（BEblood）、细胞外液碱剩（BEECF）血氧饱和度（SO2） 人体血气酸碱生理指标常用参数：正常生理指标正常

7、生理指标非正常生理指标非正常生理指标 被测血液样品在被测血液样品在管路管路系统系统的抽吸下，进入的抽吸下，进入样品样品室室内的测量毛细管中。内的测量毛细管中。测量毛细管的管壁上开有测量毛细管的管壁上开有四个孔，孔内分别插有四个孔，孔内分别插有pHpH、PCO2PCO2和和PO2PO2三支三支测量电极测量电极和一支和一支参比电极参比电极。其中，其中，pHpH和和pHpH参比电极共参比电极共同组成对同组成对pHpH值的测量系统。值的测量系统。电极产生对应于电极产生对应于pHpH、PCO2PCO2和和PO2PO2三项参数的三项参数的电信号电信号。这些电信号分别经。这些电信号分别经放大、放大、模数转换

8、模数转换后送到后送到微处理机微处理机。经微机处理系统处理、运算后，再分别被送到各。经微机处理系统处理、运算后，再分别被送到各自的显示单元显示或打印机打印出测量结果。测量系统的所有部件包括温度自的显示单元显示或打印机打印出测量结果。测量系统的所有部件包括温度控制、管道系统的动作等均由微机或计算机芯片控制。控制、管道系统的动作等均由微机或计算机芯片控制。血液样品进入样品室的测血液样品进入样品室的测量管后，管路系统停止抽量管后，管路系统停止抽吸，样品同时被四吸，样品同时被四个电极个电极所感测所感测。 pH系统：系统： 氧和二氧化碳系统：氧和二氧化碳系统：两种混合气体两种混合气体每种电极每种电极有有两

9、种标准物质两种标准物质建立工作曲建立工作曲线最少需要的两个工作点。线最少需要的两个工作点。 血气分析仪使用四支电极血气分析仪使用四支电极内参比电极是内参比电极是Ag/AgCl电极，具有稳定的电位值。电极，具有稳定的电位值。电极内充磷酸盐和电极内充磷酸盐和KCl的混合液。的混合液。为甘汞电极结构，内充的为甘汞电极结构，内充的KClKCl溶液多采用饱和型的。溶液多采用饱和型的。玻璃电极玻璃电极与与甘汞参比电极甘汞参比电极构成电池，其构成电池，其电动势的大小电动势的大小主要取主要取决于内部溶液的决于内部溶液的值值 这类电极的标本用量一般不超过这类电极的标本用量一般不超过100100 l l，pHpH

10、测定范围为测定范围为0 0 1010。 PCOPCO2 2电极是一个气敏电极，其前端有一层半透膜，只允许电极是一个气敏电极，其前端有一层半透膜，只允许COCO2 2分子通过，其内部有一玻璃电极和参比电极。分子通过，其内部有一玻璃电极和参比电极。 PO PO2 2电极是一种电极是一种，其工作原理是基于电解氧的过程，其工作原理是基于电解氧的过程中产生的电极电流，中产生的电极电流，POPO2 2电极电流信号大小正比于渗透到阴极表电极电流信号大小正比于渗透到阴极表面氧的浓度，后者又决定于膜外的面氧的浓度，后者又决定于膜外的POPO2 2。 当当POPO2 2的值为零时，电路中电流并不为零，存在一个微小

11、的的值为零时，电路中电流并不为零，存在一个微小的电流值，通常称其为电流值，通常称其为。 在校准在校准POPO2 2电极时，需采用电极时，需采用。先用不含氧的纯。先用不含氧的纯COCO2 2气气体通过测量管，将电路中的基流调为零；用第二种标准气体去体通过测量管，将电路中的基流调为零；用第二种标准气体去测定测定POPO2 2，便可得出，便可得出和和的标准曲线。的标准曲线。 血气分析仪电路系统是将仪器测量信号进行血气分析仪电路系统是将仪器测量信号进行放大放大和和模数转换模数转换、对仪器、对仪器实行实行有效控制、显示有效控制、显示和和打印打印出结果，并通过键盘输入指令。出结果，并通过键盘输入指令。 仪

12、器在测量过程中，由于血清中含有部分纤维蛋白，蛋白将附着在液仪器在测量过程中，由于血清中含有部分纤维蛋白，蛋白将附着在液流通道流通道 ( ( flowpathflowpath ) )的泵、管路和电极系统毛细管的内壁上，当测量工作的泵、管路和电极系统毛细管的内壁上，当测量工作量较大时，内壁所附的蛋白增厚，造成阻塞管路和影响样品与电极之间的量较大时，内壁所附的蛋白增厚，造成阻塞管路和影响样品与电极之间的测量电位，影响正常工作和测试结果的准确性。测量电位，影响正常工作和测试结果的准确性。流路保养流路保养 多数仪器都有仪器流路保养程序，可以根据保养程序进多数仪器都有仪器流路保养程序，可以根据保养程序进

13、行保养工作。当流路保养程序结束后，应当对仪器进行重新定标。行保养工作。当流路保养程序结束后，应当对仪器进行重新定标。全流路清洗全流路清洗 每天工作结束关机前，都要进行管路的清洗。仪器进每天工作结束关机前，都要进行管路的清洗。仪器进入流路程序进行清洗，吸入或注射清洗液、去蛋白液或蒸馏水冲洗流入流路程序进行清洗，吸入或注射清洗液、去蛋白液或蒸馏水冲洗流路，重复路，重复2 2至至3 3次。冲洗完毕，应当对仪器进行重新定标。次。冲洗完毕，应当对仪器进行重新定标。 检查试剂包液体的剩余量，如果少于检查试剂包液体的剩余量，如果少于5%5%，更换试剂包；，更换试剂包； 检查标准液管道中或电极通道是否有堵塞；

14、检查标准液管道中或电极通道是否有堵塞； 检查样本传感器安装是否正常，如果需要清洁样本传感器；检查样本传感器安装是否正常，如果需要清洁样本传感器； 更换蠕动泵管。更换蠕动泵管。解决办法是解决办法是: : 检查参比套的充液是否正确，确认参比管连接正常检查参比套的充液是否正确，确认参比管连接正常 因该过程需用到因该过程需用到A A液，确认液，确认A A液吸入正常，否则更换试剂包液吸入正常，否则更换试剂包 清洁参比电极套。清洁参比电极套。 可能样本中有气泡，样本量太少不能分析，或没有样本吸入。可能样本中有气泡，样本量太少不能分析，或没有样本吸入。解决办法是：解决办法是： 首先重复样本观察针有没有探测到

15、样本首先重复样本观察针有没有探测到样本 观察样本管路是否有堵塞观察样本管路是否有堵塞 检查电极上的检查电极上的O O形圈是否好形圈是否好 检查样本传感器检查样本传感器, ,做测试程序确认做测试程序确认 更换蠕动泵管更换蠕动泵管 不能清洁样本通路不能清洁样本通路, ,或不能定标。或不能定标。解决办法是：解决办法是： 检查电极上的检查电极上的O O形圈是否完好，确认液体没有泄漏形圈是否完好，确认液体没有泄漏 检查液体通路中有无堵塞或结晶，特别是在吸样针、样本传感器的管检查液体通路中有无堵塞或结晶，特别是在吸样针、样本传感器的管路和样本传感器路和样本传感器 检查样本传感器，做测试程序确认，如果需要检

16、查样本传感器，做测试程序确认，如果需要, ,清洁样本传感器；清洁样本传感器； 更换参比电极套。更换参比电极套。 我国电化学分析仪器我国电化学分析仪器发展现状及趋势发展现状及趋势课外拓展课外拓展1.1.电化学分析仪器的联用技术电化学分析仪器的联用技术 分离分析联用的新技术是当前分析仪器发展的一个趋势。分离分析联用的新技术是当前分析仪器发展的一个趋势。将电化学分析技术和其他分离分析手段联用可以提供高灵敏度、将电化学分析技术和其他分离分析手段联用可以提供高灵敏度、响应快、寿命长、是动态在线检测手段。响应快、寿命长、是动态在线检测手段。 2.2.电化学分析仪器微型化电化学分析仪器微型化 微型化是现代分析仪器的重要发展趋势之一微型化是现代分析仪器的重要发展趋势之一。微型化电化微型化电化学仪器常是现场、原位、活体检测技术的基础。学仪器常是现场、原位、活体检测技术的基础。 3.3.电化学分析仪器的发展