医疗仪器原理第四章临床检验分析仪器2电位法分析仪精讲课件

1、电化学分析仪器电化学分析法:利用物质的电化学性质进行分析的方法。电化学分析法 电位分析法 库仑分析法 电导分析法 极谱分析法 电位分析法定义：是通过测定电池电动势以求得物质含量的方法。通常在待测试液中插入两支性质不同的电极组成电池，利用电池电动势与试液中离子的活度之间的数量关系测得离子的活度。简单来说：利用电极电位与组分浓度的关系实现定量测量电位分析法直接电位法根据电极电位与待测组分活度之间的关系，利用测得的电位差值（或电极电位值）直接求得待测组分的活度（或浓度）的方法。 例如：用玻璃电极测定溶液中H+，用离子选择性电极测定各种阴离子的活度等。电位滴定法是通过测定过程中的电动势变化来确定滴定终

2、点的滴定分析法，可用于酸碱、氧化还原等各类滴定反应终点的确定。此外，电位滴定法还可用来测定电对的条件电极电位，酸碱的离解常数等。直接电位法离子选择电位法：利用一些对离子有选择性响应的电极的电 位与离子浓度间的相关性来测定溶液中氢 离子和其他离子浓度的一种分析方法。离子选择性电极定义：离子选择性电极是一类具有薄膜的电极。其电极薄膜具 有一定的膜电位，膜电位的大小就可指示出溶液中某种 离子的活度，从而可用来测定这种离子的浓度。电极构造 离子选择性电极基本上都是由薄膜、内参比电极、内参比溶液、电极腔体构成内参比电极电极腔体内参比溶液电极薄膜阳离子的电极电位：阴离子的电极电位：E：离子选择性电极的电极

3、电位K：常数:aM、aN:阳离子和阴离子的活度N:离子的电荷数。敏化离子选择性电极离子选择性电极晶体膜电极非晶体膜电极原电极单晶膜电极多晶膜电极固定基体电极流动载体电极气敏电极酶电极离子选择性电极的分类（电极敏感膜的性质、材料和形式）常用离子选择性电极1.pH 玻璃膜电极2.晶体电极3.液膜电极4.敏化电极常用离子选择性电极（一）pH 玻璃膜电极： 属于非晶体膜电极中的固定基体电极。玻璃膜 内参比电极（Ag-AgCl电极）内参比液（缓冲液）被检液玻璃管玻璃膜：Na2SiO3，厚0.10.5mm内参比液：0.1M HCI玻璃电极特点： 1) 对H+有高度选择性的指示电极; 2) 使用范围广，不受

4、氧化剂还原剂影响，适用于有色、 浑浊或胶态溶液的 pH 测定 3) 响应快(达到平衡快)、不沾污试液。玻璃电极缺点： 1）膜太薄，易破损，且不能用于含F- 的溶液 2）电极阻抗高，须配用高阻抗的测量仪表。 3）存在酸差和碱差（或钠差）（二）晶体电极 特点：敏感膜一般为难溶盐加压或拉制成的薄膜 分类： 单晶膜电极：电极的整个晶体膜是由一个晶体组成， 如F电极 多晶膜电极：电极的整个晶体膜是由多个晶体在高压下 压制组成。如l,Br,I,Cu2+,Pb2+,Cd2+等电极的晶体膜 分别用相应的卤化银或硫化物晶体压制而成。氟离子选择性电极（单晶）（三）液膜电极（流动载体电极）构成：固定膜(活性物质+溶

5、剂+微孔 支持体)+液体离子交换剂 +内参比电极敏感膜：由溶解在与水不相溶的有机溶剂中的活性物质构成的 憎水性薄膜。机理：膜内活性物质(液体离子交换剂)与待测离子发生离子交换 反应，引起相界面电荷分布不均匀，从 而形成膜电位。电极玻璃或塑料管液体离子交换剂（有机的）内参比液敏感膜（四）敏化电极组成：离子选择电极（原电极）+特殊膜分类：气敏电极、酶敏电极1.气敏电极 检测溶于溶液中的气体组分或气体样品中的气体组分的电极 类型：NH3,SO2,NO2,HCN,HF,CI2，BR2,I2等 机理：被测气体通过透气膜进入中介液，与其中的某一组分 发生化学反应，产生能被原电极响应的离子或改变响应 离子的

6、活度；原电极测出中介液中响应离子的活动变化PCO2气敏电极：在pH玻璃电极的敏感膜的外表面包一层聚四氟 乙烯的透气膜2.酶敏电极定义：借蛋白载体和戊二醛交联剂把酶素直接固定在原电极 或 气敏电极的敏感膜上，或用尼龙网把酶素固定在上述电 极膜上而构成的电极。 机理：利用界面催化反应将被测物转变为适宜于电极测定的物 质后进行测定的。 特点：高选择性和灵敏度，适于连续快速测定常见电位分析仪pH计电解质分析仪血气分析仪自动生化分析仪正常人血液中的酸碱度范围：7.367.44，而机体在新陈代谢中不断产生各种酸性有机物，通过测量血液pH值可作为疾病诊断的依据一、pH计钾钠分析仪：是采用离子选择性电极测量血

7、清、血浆、尿、脑 脊髓或其它品液中钾钠离子浓度的分析仪器。电解质分析仪：有些仪器除了钠钾离子外，还有能测量其它多 种离子(氯离子、离子钙)的电极，因而也常称为电 解质分析仪。二、电解质分析仪1. 钾钠分析仪 组成：钾电极、钠电极、参比电极、分析箱、测量电路、 控制电路、驱动电机及显示器等组成钾钠分析仪的结构框图血细胞计数器血细胞计数血细胞计数主要是指计数单位容积中红细胞、白细胞和血小板的个数。传统的血细胞计数是将血液稀释后，滴在有分划的玻璃片上，在显微镜下用人工计数。最基本的血细胞计数器只能用来计数红细胞(RBC)和白细胞(WBC)。较复杂的仪器还可以用来计数血小板(PLT)，测量血红蛋白(H

8、GB)。并根据以上四个参数，自动计算出红细胞比容(HCT)、平均红细胞容量(MCV)、平均血红蛋白量(MCH)、平均血红蛋白浓度(MCHC)等项参数。 血细胞计数器根据对白细胞分类的能力，血细胞计数器可分为三分类和五分类两种。血细胞计数方法有：变阻脉冲法(简称变阻法)、光电计数法和激光计数法等。 变阻脉冲法血细胞计数原理血细胞是电的不良导体，如果构成电路的某一小段电解液截面很小，其尺度可与细胞直径相比拟，那么当有细胞浮游到此时，将明显增大整段电解液的等效电阻。如果该电解液外接恒流源 ，则可得到一连串脉冲，对这些脉冲计数，就可求得血细胞数量。由于各种血细胞直径不同，所以其电阻率也不同，所测得的脉

9、冲幅度也不同，根据这一特点就可以对各种血细胞进行分类计数。这就是变阻脉冲法原理。变阻法计数在大多数细胞计数器中是利用小孔管换能器装置实现的。 红细胞、白细胞、血小板直径不同，产生的脉冲幅度也不同，以白细胞最大，红细胞次之，血小板最小。先利用脉冲幅度甄别器将幅度较小的血小板脉冲去掉，保留红细胞和白细胞脉冲。因为白细胞数量小于红细胞数量的15，故其总数即可代表红细胞数量。在计数白细胞时，先利用溶血剂将红细胞破碎，然后再对剩下的白细胞进行计数。在计数血小板时，将脉冲幅度甄别器的域值调低，计出红细胞、白细胞和血小板的总数，再减去先前测出的红细胞数，便得出血小板数。重合损失补偿因为红、白细胞的直径一般是

10、710m，大者也只有20m左右，而宝石微孔的孔径却为100m，会存在两个、三个甚至更多细胞，一同或前后尾随进入小孔“敏感区”的可能性。虽然这种情况产生的脉冲幅度比单个细胞要高，但它只能产生一个信号脉冲，使计数有所丢失。这种现象称为重合损失。为了弥补这种损失，通常设有重合校正电路或用软件校正。重合损失是按泊桑(Poisson)分布规律加以校正的：计数值在8000以下时不校正。计数值在800038000时，每计数1000个含补充的100个数。即每计900个便向千位进1。在38000以上时，每计数1000含补充的200个。即每计数800个向千位进l。血红蛋白测量 血红蛋白的单位是g100m1(新制是

11、gL)。采用相对比色法进行间接测量：用溶血剂将经过稀释的血液中的红细胞破坏，血红蛋白便溶解出来，再加入氰化钾试剂进而转化为颜色稳定的氰化血红蛋白。血红蛋白含量越高，它的颜色就越深，透光性就越差(或吸光性越强)。用光电器件检测透射光强度，并与已定标的血红蛋白值相比较，即可得出血红蛋白含量。常用的光路系统为了防止光散射和外来光干扰，均采用双波长法测量。 双波长测量法氰化血红蛋白的光密度曲线在540nm处有一个吸收峰。光源灯发出的光，经过透镜和狭缝，再透过流动比色皿到达一个半透半反镜上分成两束光，一束透射光和一束反射光。透射光经过690nm滤光片到达一光电池，被光电池转换为参考信号B；另一束反射光经

12、过540nm的滤光片，到达另一光电池，被光电池转换为样品信号A。双波长测量吸光度计算设在540nm处为1，690nm处为2，在1时的吸光度为A1K1CL+AS1 ； 同样，对于2也有A2K2CL+AS2 ；式中， AS1和AS2分别为在波长1和2时的光散射和背景吸光度，因540nm和690nm相差不太远，可以把AS1和AS2视为相等。因此，透过比色皿的参考信号和样品信号的吸光度之差A为A(K2一K1)CL根据以上原理，只要在电路中求出参考和样品两信号之差，便可以求得相应的血红蛋白浓度，并有效地抑制和减少了光散射、背景吸收以及混浊样品的影响，提高测量精度。三、血气分析仪测量血气的意义 呼吸是新陈

13、代谢的重要部分，也是机体对O2的摄吸与 消耗(获得能量)及CO2的产生与排出的过程。 呼吸分内呼吸和外呼吸两个环节，内呼吸为组织中毛 细血管与组织间的气体交换以及细胞氧化，外呼吸为 肺泡通气和肺泡壁的气体交换。 血液是运送从大气吸入的O2到组织、同时又运送组织 排放的CO2到肺部以排出体外的运输工具。血液中O2 和CO2是反映人体代谢状态的重要指标。 血液中的氧氧在血液中的两种存在形式：物理溶解（4）与血红蛋(Hb)结合成HbO2（96%）血氧饱和度： HbO2(HbO2+Hb)或：(O2含量物理溶解的O2量) O2含量；正常人：动脉0.930.98，静脉0.60.7。血气分析中测量的氧分压，

14、是指血浆中物理溶解O2的张力，其参考范围在10.6613.33kPa(80100mmHg)。血液中的二氧化碳CO2在血液中的存在形式有三种：物理溶解（7.3%）；与血红蛋白(Hb)结合成氨基甲酸血红蛋白(HbNH2+CO2HbNHCOOH)，（占24.4%）；与水结合形成HCO3（68.3%）。血气分析中测量的二氧化碳分压也是物理溶解于血浆中的CO2张力。其参考范围在4.655.98kPa (3545mmHg)。 血液酸碱度人体血液酸碱度来源于食物、饮料和药物中的酸碱物质及体内代谢后产生的酸碱物质。维持酸碱平衡的因素有：缓冲系统、肺调节、离子交换、肾调节，并按上述顺序分四级调节。在正常生理状态

15、下，pH应稳定在7.357.45之间血液气体的生理变化过程血液中H+浓度增高(pH变低)或CO2分压增高时，Hb与氧亲合力降低H+浓度降低（pH变高）或CO2分压降低时，Hb与氧亲合力增高。当血液流经组织时，因组织细胞的pH比血液低，而CO2分压较血液高，有利于HbO2释放O2，同时又促进了Hb和H+、CO2的结合。当血流经肺时，肺泡的O2分压高，HbO2的生成促使Hb释放H+和CO2，同时CO2的呼出也有利于HbO2的形成。血气分析仪血气分析仪: 对人体血液及呼出气的酸碱度(pH)、二氧化碳 分压(PCO2)、氧分压(PO2)进行定量测定的仪器。 作用：分析和评价人体血液和其他体液（腔液、胃

16、液、 脑脊液、尿液）的酸碱平衡(紊乱)状态和输氧状态 特点：分析快速、准确、可靠，因此可以为分析病因和制定治疗方案提供可靠的依据；在临床中常用于昏迷、休克、严重外伤等危急病人的抢救、外科大手术的监视、治疗效果的观察和研究；是肺心病、肺气肿、气管炎、糖尿病、呕吐、腹泻、中毒等病症诊断和治疗中所必备的仪器。血气分析仪的结构和工作原理 结构： 电极、管路、电路血气分析仪的结构框图血气分析仪的管路系统说明：测量室严格恒温，保证电极、管道及所有进入的液体、 气体均恒温在37土0.1，其内部设有温度传感器、加热器、过温开关和液位检测器。 作用：定标(气、液)；对电极、通道做清洗; 测量样品的通路原理：被测

17、样品在管路系统的抽吸下，被抽进样品室内的测量管。测量管的管壁上开有四个孔，孔里面插有pH、PCO2和PO2三只测量电极和一只参比电极。待测液进入测量管后，同时被四个电极所检测，转换成pH、PCO2和PO2三项参数所对应的电信号。 定义：自动生化分析仪就是把生化分析中的取样、加试剂、去 干扰物、混合、保温反应、检测、结果计算和显示、以 及清洗等步骤进行自动化的仪器。作用：通过对血液和其他体液的分析来测定各种生化指标：如 血红蛋白、胆固醇、肌肝、转氨酶、葡萄糖、无机磷、 淀粉酶、白蛋白、钙等。原理：基于光电比色法的原理结构：由光电比色计或分光光度计加微机两部分组成。四、 自动生化分析仪 自动化生化

18、分析仪的分类按反应装置的结构：连续流动式、分立式和离心式三类。按自动化程序：全自动、半自动和手工型三类。按同时可测定项目：单通道和多通道两类。单通道每次只能检测一个项目，但项目可以更换。多通道每次同时可以测多个项目。按仪器的复杂程度及功能：小型、中型和大型三类。小型一般为单通道、半自动及专用分析仪。中型为单通道(可更换几十个项目)或多通道，常同时可测2-10个项目，大型均为多通道仪器，同时可测10个以上项目，分析项目可自选或组合，不仅能进行临床生化检验，而且可进行药物监测及进行免疫球蛋白的测定。按规定程序可变与否：程序固定式和程序可变式分析仪两类。连续流动式自动生化分析仪 工作原理：单通道连续流动式生化分析仪是在微机控制下，通过比例泵将标本和试剂吸到连续的管道系统中，在一定的温度下，在管道内完成混合，去除干扰物，保温反应，比色测定，信号放大，运算处理，最后将结果显示并打印出来。因为这种检测分析是一个标本跟着一个标本在连续流动状态下进行的，故称之为连续流动式分析仪。 样品和样品之间可用空气来隔离，叫空气分段式系统；也可用空白试剂或缓冲液来隔离，叫非分段式系统。分立式自动生化分析仪定义：分立式是指按手工操作的方式编排程序，并以有节奏的机械操作代替手工，各环节用传送带连接起来，按顺序依次操作。工作原理：放在传送带上的编码试管架，可使试管升降。当反应试管加好样品后，即