血气尿液分离仪器维修ppt课件

1 血气血气, ,尿液尿液, ,分离仪器维分离仪器维 修与开发技术修与开发技术 2 一、一、 血液气体分析仪又称血气分析血液气体分析仪又称血气分析 仪或血气酸碱分析仪仪或血气酸碱分析仪 n n 血气分析仪是对人体血液及呼出气的酸碱血气分析仪是对人体血液及呼出气的酸碱 度（度（PHPH）、二氧化碳分压（）、二氧化碳分压（PCO2PCO2）、氧分）、氧分 压（压（CO2CO2）以及相关参数进行定量测定的精）以及相关参数进行定量测定的精 密分析仪器。也能用于其他体液和气体中密分析仪器。也能用于其他体液和气体中 PHPH，PO2PO2，PO2PO2，的分析测量。该仪器具有，的分析测量。该仪器具有 分析快速、准确、可靠的特点，在临床上分析快速、准确、可靠的特点，在临床上 已成为人体血气酸碱平衡状态和输氧状态已成为人体血气酸碱平衡状态和输氧状态 进行监测、分析和评价的重要工具。进行监测、分析和评价的重要工具。 3 n n 主要应用在胸外科、心外科、麻醉科、儿主要应用在胸外科、心外科、麻醉科、儿 科、急救、科研和防疫部门，特别在抢救科、急救、科研和防疫部门，特别在抢救 危重病人、重大手术、器官移植、心导管危重病人、重大手术、器官移植、心导管 、体外循环及人工肾的应用上具有十分重、体外循环及人工肾的应用上具有十分重 要的意义。是现代医疗、卫生、防疫部门要的意义。是现代医疗、卫生、防疫部门 进行病理、生理研究、科学实验及临床检进行病理、生理研究、科学实验及临床检 验不可缺少的高档次检验设备之一。验不可缺少的高档次检验设备之一。 n n 下面就有关血气分析理论，测量电极，血下面就有关血气分析理论，测量电极，血 气分析仪的组成结构及工作原理做较详细气分析仪的组成结构及工作原理做较详细 的讨论。的讨论。 4 n n 1 1血气分析理论血气分析理论 n n 众所周知，正常成人体内的血液约占体重的众所周知，正常成人体内的血液约占体重的7 7一一 8 8，血液循环全身，维持着体内各器官组识间的，血液循环全身，维持着体内各器官组识间的 相互联系，因此血液在沟通内、外环境，运输各相互联系，因此血液在沟通内、外环境，运输各 种物质，维持内环境的相对稳定等方面都起着重种物质，维持内环境的相对稳定等方面都起着重 要作用。要作用。 人类的生存依赖于新陈代谢，一方面人类的生存依赖于新陈代谢，一方面 通过消化系统摄取消化食物、吸收营养、排出消通过消化系统摄取消化食物、吸收营养、排出消 化吸收后的废物；另一方面通过呼吸系统吸入氧化吸收后的废物；另一方面通过呼吸系统吸入氧 气，呼出二氧化碳。正常的新陈代谢维持了人体气，呼出二氧化碳。正常的新陈代谢维持了人体 体内血气、酸碱及电解质的平衡。如果呼吸、代体内血气、酸碱及电解质的平衡。如果呼吸、代 谢及体内调节机制的任一方面出现疾患，就会引谢及体内调节机制的任一方面出现疾患，就会引 起人体体内的血气酸碱紊乱。起人体体内的血气酸碱紊乱。 5 n n 血气分析仪可对人体内血液的酸碱度（血气分析仪可对人体内血液的酸碱度（PHPH ）、二氧化碳分压（）、二氧化碳分压（PCO2PCO2）、氧分压（）、氧分压（ PO2PO2）进行定量分析，并且利用所测参数和）进行定量分析，并且利用所测参数和 病人的体温、血红蛋白，计算出病人的体温、血红蛋白，计算出HCO3- HCO3- （ 碳酸氢根），碳酸氢根），BEBE（碱超），（碱超），PO2PO2含量，含量，SBSB （标准碳酸氢根），（标准碳酸氢根），SBESBE（标准碱超）等生（标准碱超）等生 理参数。理参数。 n n 1 11 1血液气体和酸碱度生理学基础血液气体和酸碱度生理学基础 n n 呼吸是新陈代谢的重要部分，也是机体对呼吸是新陈代谢的重要部分，也是机体对 O2O2的摄入与消耗及的摄入与消耗及CO2CO2的产生与排出的过的产生与排出的过 程。体内各组织细胞在代谢过程中不断地程。体内各组织细胞在代谢过程中不断地 消耗消耗O2O2，CO2CO2产生产生CO2CO2，血液担负着氧及，血液担负着氧及 二氧化碳的转运任务。二氧化碳的转运任务。 8 n n 然而在气体交换时，进入血液的气体必须然而在气体交换时，进入血液的气体必须 先经过物理溶解状态才能进一步成为化学先经过物理溶解状态才能进一步成为化学 结合状态；气体从血液释出时，化学结合结合状态；气体从血液释出时，化学结合 状态的气体也需要先行分解成为物理溶解状态的气体也需要先行分解成为物理溶解 状态，然后才能离开血液。实际上，物理状态，然后才能离开血液。实际上，物理 溶解状态与化学结合状态的气体之间，经溶解状态与化学结合状态的气体之间，经 常维持着动态平衡。所以血液中的常维持着动态平衡。所以血液中的O2O2和和 CO2CO2才是反映人体代谢状态的重要指标。才是反映人体代谢状态的重要指标。 n n （1 1）PO2PO2（血氧分压值）：氧在血液中（血氧分压值）：氧在血液中 的存在形式有的存在形式有2 2种，种， 9 n n 一是物理溶解的，约占总数的一是物理溶解的，约占总数的4 4，二是与，二是与 血红蛋白（血红蛋白（HbHb）结合成）结合成 HbO2HbO2，这部分约，这部分约 占总数的占总数的 9696。可见溶解的。可见溶解的 O2O2极少，可忽极少，可忽 略不计，而氧在血液中主要是以和血红蛋略不计，而氧在血液中主要是以和血红蛋 白结合形式存在的。通常用血氧饱和度，白结合形式存在的。通常用血氧饱和度， 即即HbHb的氧含量与氧容量的百分比来表示。的氧含量与氧容量的百分比来表示。 正常人血氧饱和度为：动脉正常人血氧饱和度为：动脉0.930.930.980.98，静，静 脉脉0.60.60.70.7。 n n 血气分析中测量的氧分压是指血浆中物理血气分析中测量的氧分压是指血浆中物理 溶解溶解O2O2的张力，其参考范围在的张力，其参考范围在10.6610.6613.33 13.33 kPakPa。 10 n n （2 2）PCO2PCO2（血二氧化碳分压值）：二氧（血二氧化碳分压值）：二氧 化碳（化碳（CO2CO2）在血液中的存在形式有）在血液中的存在形式有3 3种，种， 一是物理溶解的，占总量的一是物理溶解的，占总量的7.37.3；二是与；二是与 血红蛋白（血红蛋白（HbHb）结合成氨基甲酸血红蛋白）结合成氨基甲酸血红蛋白 （HbNH2HbNH2CO2HbNHCOOHCO2HbNHCOOH），占总量），占总量 的的 24.424.4；三是与水结合形成；三是与水结合形成HCO3-HCO3-，占，占 总数的总数的 68.368.3。血气分析中测量的二氧化。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碳分压也是物理溶解于血浆中的 CO2CO2张力张力 。其参考范围在。其参考范围在4.654.655.98 kPa5.98 kPa。 11 n n 正常人血液中正常人血液中H+H+浓度增高（浓度增高（pHpH变低）或变低）或 CO2CO2分压增高时，分压增高时，HbHb与氧结合力降低；与氧结合力降低；H H” ” 浓度降低（浓度降低（pHpH变高）或变高）或CO2CO2分压降低时，分压降低时， HbHb与氧亲和力增高。当血液流经组织时，与氧亲和力增高。当血液流经组织时， 因组织细胞的因组织细胞的 pHpH比血液低，而比血液低，而CO2CO2分压较分压较 血液高，有利于血液高，有利于HbO2HbO2释放释放O2O2，同时又促进，同时又促进 了了HbHb和和H+H+，CO2CO2的结合。当血流经肺叶，的结合。当血流经肺叶， 肺泡的肺泡的O2O2分压高分压高,HbO2,HbO2的生成促使的生成促使HbHb释放释放 H+H+和和CO2CO2，同时，同时CO2CO2呼出也有利于呼出也有利于HbO2HbO2的的 形成。这就是血液气体的生理变化过程。形成。这就是血液气体的生理变化过程。 12 n n （3 3）pHpH（血液酸碱度）：血液的（血液酸碱度）：血液的 pHpH值为值为 血液的全血或血浆的酸度，即它的氢离子血液的全血或血浆的酸度，即它的氢离子 强度，称作氢离子活性效应和氢离子浓度强度，称作氢离子活性效应和氢离子浓度 的产物。而氢离子的强度，还不能统称为的产物。而氢离子的强度，还不能统称为 血液的酸度。血液的酸度。pHpH的概念于的概念于19091909年由年由SornSonSornSon 推导得出，其公式为：推导得出，其公式为： n n pHpHlgH+ lgH+ n n 式中的式中的H+ H+ 指定为氢离子的摩尔浓度。指定为氢离子的摩尔浓度。 13 n n 依据这个关系式，全血的依据这个关系式，全血的 PHPH为为 7. 47. 4，即全血的，即全血的 H+ H+ 浓度为浓度为 4 10-8 mol4 10-8 molL L，通常正常生理状，通常正常生理状 态下，人的动脉血态下，人的动脉血pHpH值的范围应稳定在值的范围应稳定在7.357.35 7.457.45之间。人体酸碱来源于食物、饮料和药物之间。人体酸碱来源于食物、饮料和药物 中的酸碱物质及体内代谢后产生的酸碱物质。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、维持酸碱平衡的因素有：缓冲系统、肺调节、 离子交换、肾调节，并按上述顺序分离子交换、肾调节，并按上述顺序分4 4级调节，级调节， 而不正常的而不正常的 pHpH值的全血或血浆即表明为酸一碱值的全血或血浆即表明为酸一碱 平衡失调。平衡失调。 n n 1 12 2血液对于血液对于PHPH值的测量，实际上是测定值的测量，实际上是测定H+ H+ 的浓度，对的浓度，对PCO2PCO2（二氧化碳分压）的测量实际（二氧化碳分压）的测量实际 上也是测量上也是测量pHpH的变化。的变化。 14 n n CO2 CO2 H2O H2CO3H+H2O H2CO3H+HCO3-HCO3- n n PKa=H+ PKa=H+ HCO3- / H2CO3 HCO3- / H2CO3 n n H2CO3=KPCO2H2CO3=KPCO2 n n lgPKa=lg H+ lgPKa=lg H+ lg HCO3- lg HCO3- lgK PCO2lgK PCO2 n n pH=KpH=K lgPCO2 lgPCO2 n n 由此可见，由此可见， 如果某液体的如果某液体的H+ H+ 仅由仅由PCO2PCO2决定决定 ，那么，可以通过，那么，可以通过pHpH求求PCO2PCO2的值。，但是，的值。，但是， 血液的血液的pHpH是由除是由除CO2CO2以外多种因素决定的，所以外多种因素决定的，所 以，不能单纯通过血液的以，不能单纯通过血液的pHpH值计算血液值计算血液PCO2PCO2 。因此，血气分析仪是通过特种电极（二氧化。因此，血气分析仪是通过特种电极（二氧化 碳分压电极）来实现碳分压电极）来实现PCO2PCO2的测量。的测量。 15 n n 测量电极测量电极 n n 血气分析仪测量电极有血气分析仪测量电极有PHPH电极、电极、PCO2PCO2 电极、电极、PO2PO2电极和参比电极四种类型电极和参比电极四种类型 n n 一、一、PHPH电极电极 n n 血气分析仪中使用的血气分析仪中使用的pHpH电极和酸度计中所电极和酸度计中所 用的电极完全一样，二者都是利用玻璃电用的电极完全一样，二者都是利用玻璃电 极和甘汞电极来测量溶液的酸碱度，但电极和甘汞电极来测量溶液的酸碱度，但电 极的形状有所不同。血气分析仪上所用的极的形状有所不同。血气分析仪上所用的 玻璃电极有平头和毛细管型两种，但多数玻璃电极有平头和毛细管型两种，但多数 为平头型的。因为在血气分析仪中，为了为平头型的。因为在血气分析仪中，为了 一次进样获得多项参数，一份样品要经过一次进样获得多项参数，一份样品要经过 好几个电极，采用平头型的电极可方便样好几个电极，采用平头型的电极可方便样 品流动。图品流动。图1 11 1示出平头型玻璃电极和甘汞示出平头型玻璃电极和甘汞 电极。电极。 16 17 n n 能斯特方程式能斯特方程式 n n Ex=E0Ex=E02.30259RT/nF2.30259RT/nF lgax lgax n n 式中：式中：ExEx为电极电位，为电极电位，E0E0为标准电极电位，为标准电极电位，R R为气体为气体 常数；常数；T T为绝对温度；为绝对温度；F F为法拉第常数，为法拉第常数，n n为离子价数为离子价数 ；axax为离子活度，为离子活度，axaxrC,rC,；r r为活度系数，为活度系数，C C为浓度。为浓度。 当溶液的浓度低于当溶液的浓度低于10103mol-13mol-1时，活度系数接近于时，活度系数接近于1 1， 即活度等于浓度。即活度等于浓度。 n n Ex=E0Ex=E02.30259RT/nF2.30259RT/nF lg H+ lg H+ n n 在在250C250C时时 n n E E电压电压K K 0.059lg H+1 / H+2 0.059lg H+1 / H+2 n n 如果令如果令H+2 H+2 固定不变，则上式可改写为固定不变，则上式可改写为 n n E E电压电压K K 0.059lgH+1 0.059lgH+1 0.059lg H+2 0.059lg H+2 K K 0.059lgH+1 0.059lgH+1 18 n n 在测量时允许甘汞参比电极中的微量的在测量时允许甘汞参比电极中的微量的 KCIKCI溶液通过毛细孔流入待测溶液起所谓溶液通过毛细孔流入待测溶液起所谓“ “ 盐桥盐桥” ”作用，即传导电流作用。为了向甘汞作用，即传导电流作用。为了向甘汞 电极内及时补充电极内及时补充KClKCl溶液并使其容易向外渗溶液并使其容易向外渗 漏，甘汞电极连有一细管，通过一个氯化漏，甘汞电极连有一细管，通过一个氯化 钾泵连接到一个盛装钾泵连接到一个盛装KClKCl溶液的瓶子里。该溶液的瓶子里。该 泵转动时，可使甘汞电极里的泵转动时，可使甘汞电极里的KClKCl循环并保循环并保 持有一定的渗透压。持有一定的渗透压。 n n PHPH电极在使用中，常使用两种标准溶液电极在使用中，常使用两种标准溶液 对电极进行校准（定标），一种对电极进行校准（定标），一种PHPH值为值为 7.3837.383，另一种，另一种PHPH值为值为6.8416.841。 19 n n 二、二、 PCO2PCO2电极电极 n n PCO2PCO2电极是一个气敏电极。电极前端有电极是一个气敏电极。电极前端有 一层半透膜，它只允许一层半透膜，它只允许CO2CO2气体分子通过，气体分子通过， 而阻止其它气体分子和离子通过。薄膜的而阻止其它气体分子和离子通过。薄膜的 材料多用高分子有机化合物制成。电极原材料多用高分子有机化合物制成。电极原 理如图理如图1 12 2（a a）所示。）所示。 20 21 n n 玻璃电极和参比电极（玻璃电极和参比电极（AgAgAgClAgCl）被封装）被封装 在充满碳酸氢钠（在充满碳酸氢钠（NaHCO3NaHCO3）、蒸馏水和氯）、蒸馏水和氯 化钠（化钠（NaClNaCl）溶液的外电极里面，壳子的）溶液的外电极里面，壳子的 端部为半透膜。当电极的端部插到样品室端部为半透膜。当电极的端部插到样品室 壁时，溶解在液样品中的壁时，溶解在液样品中的 CO2CO2通过半透膜通过半透膜 扩散进入电极壳内。扩散一直进行到样品扩散进入电极壳内。扩散一直进行到样品 和电极壳里的和电极壳里的CO2CO2浓度相同为止。进入到电浓度相同为止。进入到电 极壳里的极壳里的CO2CO2和水反应生成碳酸：和水反应生成碳酸： n n COCO 2 2 H H 2 2 O HO H 2 2 COCO 3 3 HH + + HCOHCO 3 3 - - 22 n n 从而改变了电极内溶液的酸碱度。样品液从而改变了电极内溶液的酸碱度。样品液 中二氧化碳含量越高扩散到电极壳里的二中二氧化碳含量越高扩散到电极壳里的二 氧化碳越多，生成的碳酸越多，从而使溶氧化碳越多，生成的碳酸越多，从而使溶 液的液的PHPH值下降也越大。电极壳里的玻璃电值下降也越大。电极壳里的玻璃电 极和参比电极将此极和参比电极将此PHPH的变化测量出来，这的变化测量出来，这 样就间接地测得了样就间接地测得了PCOPCO 2 2 的高低。反之，当的高低。反之，当 样品中样品中PCOPCO 2 2 降低时，电极壳中的降低时，电极壳中的H H 2 2 COCO 3 3 分分 解，解，COCO 2 2 气体通过气体通过CO2CO2膜扩散出去，使得膜扩散出去，使得PHPH 值升高。溶液值升高。溶液PHPH值的变化和值的变化和PCOPCO 2 2 分压成负分压成负 对数关系。即对数关系。即 n n pH=KpH=K lgPCOlgPCO 2 2 23 n n 所以，测得的所以，测得的PHPH值经过反对数变换就可以得值经过反对数变换就可以得 到到PCOPCO 2 2 值。由于值。由于PHPH和和PCOPCO 2 2 之间的这种比例关之间的这种比例关 系，在使用前，必须使用两种已知系，在使用前，必须使用两种已知PCOPCO 2 2 气体对气体对 仪器进行校准。一般是采用大气中的空气和纯仪器进行校准。一般是采用大气中的空气和纯 COCO 2 2 两种气体，按一定比例混合产生。两种气体，按一定比例混合产生。PCOPCO 2 2 电电 极结构如图极结构如图1 12 2（b b）所示。）所示。 n n 三、三、POPO 2 2 电极电极 n n POPO 2 2 电极也是个气敏电极，气敏氧电极又是一电极也是个气敏电极，气敏氧电极又是一 种极谱化电极，氧的测量是基于电解氧的原理种极谱化电极，氧的测量是基于电解氧的原理 而实现的。电极前端为一允许而实现的。电极前端为一允许OO 2 2 分子通过的透分子通过的透 气膜，电极的原理如图气膜，电极的原理如图1 13 3（a a）所示：）所示： 24 25 n n 是常用的克拉克是常用的克拉克POPO 2 2 电极。电极壳内由一个铂阳电极。电极壳内由一个铂阳 极和一个银极和一个银- -氯化银（氯化银（AgAgAgCIAgCI）阴极浸在电解）阴极浸在电解 溶液中。内充电解质溶液由磷酸二氢钾（溶液中。内充电解质溶液由磷酸二氢钾（ KHKH 2 2 POPO 4 4 ）、磷酸二氢钠（）、磷酸二氢钠（NaHNaH 2 2 POPO 4 4 ）、氯化钾）、氯化钾 （KClKCl）和蒸馏水组成。）和蒸馏水组成。KHKH 2 2 POPO 4 4 和和NaHNaH 2 2 POPO 4 4 可稳可稳 定电解液的定电解液的pHpH值。值。KClKCl可增加电解液的电导，并可增加电解液的电导，并 参参 与离子导电。在两极之间加有与离子导电。在两极之间加有0 07V7V左右的左右的 极化电压。在极化电压的作用下，进入内充液的极化电压。在极化电压的作用下，进入内充液的 氧被电解。电极上所发生的反应为氧被电解。电极上所发生的反应为 阳极反应（氧化反应）：阳极反应（氧化反应）：OO 2 2 2H2H 2 2 OO4e4e4OH-4OH- n n 阴极反应（还原反应）：阴极反应（还原反应）：4Ag4Ag+4Ag4Ag+4e-4e- 26 n n 此电解电流的大小正比于氧分压此电解电流的大小正比于氧分压POPO 2 2 的高低的高低 。即通过电极的转换，。即通过电极的转换，POPO 2 2 的高低便转换成的高低便转换成 了电流的大小。了电流的大小。 n n POPO 2 2 电极产生的电流很小，通常只有几十电极产生的电流很小，通常只有几十 纳安（纳安（ 1010-9 -9安）。所以 安）。所以POPO 2 2 电极所配的放大电极所配的放大 器为高输入阻抗、低噪声的微电流放大器器为高输入阻抗、低噪声的微电流放大器 。 n n 当当POPO 2 2 的值为零时，电路中电流并不为零的值为零时，电路中电流并不为零 ，也有一个微小的电流值，通常称其为基，也有一个微小的电流值，通常称其为基 流。校准流。校准POPO 2 2 电极时，也采用两种气体。先电极时，也采用两种气体。先 用不含氧的纯用不含氧的纯COCO 2 2 气体通过测量管，将电路气体通过测量管，将电路 中的基流调为零。然后，用第二种标准气中的基流调为零。然后，用第二种标准气 体去测定体去测定POPO 2 2 ，便可得出，便可得出POPO 2 2 和电流的标准和电流的标准 曲线。曲线。 27 n n 无论是无论是PCOPCO 2 2 电极还是电极还是POPO 2 2 电极，它们对温度电极，它们对温度 都非常敏感。为了保证电极的转换精度，都非常敏感。为了保证电极的转换精度， 温度的变化必须控制在温度的变化必须控制在 0.10C 0.10C范围内。所范围内。所 以血气分析仪的测量室是一个恒温室。以血气分析仪的测量室是一个恒温室。 n n 血气分析原理及基本结构血气分析原理及基本结构 n n 工作原理工作原理 n n 血气分析仪的工作原理如图血气分析仪的工作原理如图1-41-4所示所示 28 29 n n 被测样品在管路系统的抽吸下，被抽进样被测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品室内的测量管。测量管的管壁上开有四 个孔，孔里面插有个孔，孔里面插有PHPH、PCOPCO 2 2 和和POPO 2 2 三只测三只测 量电极和一只参比电极。待测液进入测量量电极和一只参比电极。待测液进入测量 管后，同时被四个电极所感测。被电极转管后，同时被四个电极所感测。被电极转 换成换成PHPH、PCOPCO 2 2 和和POPO 2 2 三项参数所对应的电三项参数所对应的电 信号。这些电信号分别经放大、模数转换信号。这些电信号分别经放大、模数转换 后，送给仪器的微机单元。经微机处理运后，送给仪器的微机单元。经微机处理运 算后，再分别送到各自的显示单元显示，算后，再分别送到各自的显示单元显示， 或打印机打出测量结果。微机还控制测量或打印机打出测量结果。微机还控制测量 室温度的高低和管道系统的动作。室温度的高低和管道系统的动作。 30 n n 二、仪器结构二、仪器结构 n n 血气分析仪的结构大体可分三部分：电血气分析仪的结构大体可分三部分：电 极、管路和电路。电极前面已经介绍过了极、管路和电路。电极前面已经介绍过了 ，电路总框图已包含在工作原理图中。这，电路总框图已包含在工作原理图中。这 里主要介绍管路系统。里主要介绍管路系统。 n n 管路系统的作用是：管路系统的作用是： n n 测量样品的通路。测量样品的通路。 n n 系统通过管路进行定标（气、液）。系统通过管路进行定标（气、液）。 n n 通过管路对电极、通道做清洗。管路系通过管路对电极、通道做清洗。管路系 统的组成如图统的组成如图1 15 5所示所示 31 32 n n 恒温测量室是整个仪器的心脏，也是管路恒温测量室是整个仪器的心脏，也是管路 系统的中心，四只测量电极就安装在上面系统的中心，四只测量电极就安装在上面 。为保证仪器的准确性，测量室严格恒温。为保证仪器的准确性，测量室严格恒温 ，保证电极、管道及所有进入的液体、气，保证电极、管道及所有进入的液体、气 体均恒温在体均恒温在370.10C370.10C，其内部设有温度传感，其内部设有温度传感 器、加热器、过温开关和液位检测器。器、加热器、过温开关和液位检测器。 n n 转换器完成各种液、气路转换，标准液转换器完成各种液、气路转换，标准液1 1 、2 2用于用于PHPH定标，标气定标，标气1 1、2 2用于用于PCO2PCO2、 PO2PO2定标，定标气可由标准气和合成气体产定标，定标气可由标准气和合成气体产 生，湿化器用于湿化定标气体（同时也起生，湿化器用于湿化定标气体（同时也起 净化作用），预热器将定标气体加热到净化作用），预热器将定标气体加热到 370C370C。冲洗泵用于冲洗管道，。冲洗泵用于冲洗管道， 33 n n 吸样泵用于测量或定标时吸入样品和定标液，它吸样泵用于测量或定标时吸入样品和定标液，它 是一种蠕动泵，且速度可控。是一种蠕动泵，且速度可控。KClKCl泵用于为甘汞泵用于为甘汞 参比电极提供参比电极提供KClKCl溶液溶液, ,并维持参比电极一定的渗并维持参比电极一定的渗 透压。所有的储液瓶上都装有液位检测器以监视透压。所有的储液瓶上都装有液位检测器以监视 液位状态。转换器、冲洗泵、吸样泵、控制阀等液位状态。转换器、冲洗泵、吸样泵、控制阀等 由电脑控制，以完成自动定标、自动进样、自动由电脑控制，以完成自动定标、自动进样、自动 分析、自动冲洗等过程。分析、自动冲洗等过程。 n n AVLAVL940940型血气分析仪是瑞士型血气分析仪是瑞士AVLAVL公司的公司的 产品。该机是一种带微处理机的全自动化的血气产品。该机是一种带微处理机的全自动化的血气 分析仪。它除了可以测量分析仪。它除了可以测量PHPH、PCOPCO 2 2 、POPO 2 2 三项三项 基本参数外，还可以计算出细胞外剩余碱（基本参数外，还可以计算出细胞外剩余碱（ BEecfBEecf）、剩余碱（）、剩余碱（BEBE）、缓冲碱（）、缓冲碱（BBBB）、碳酸）、碳酸 氢根（氢根（HCOHCO 3 3 - - ）、二氧化碳总量（）、二氧化碳总量（TCOTCO 2 2 ）、氧饱）、氧饱 和度（和度（OO 2 2 S S）和含氧量（）和含氧量（OO 2 2 CTCT）等指标。）等指标。 34 n n 其分辨率对其分辨率对PHPH值可达值可达0.001PH 0.001PH ，PCOPCO 2 2 和和POPO 2 2 可达可达0.lmmHg(13.333Pa)0.lmmHg(13.333Pa)。该机样品用量少，。该机样品用量少， 只需只需4040 1 1血液便可以进行全自动分析。必血液便可以进行全自动分析。必 要时还可以用要时还可以用2525 1 1样品的血进行手动分析样品的血进行手动分析 。该机的打印机设置在仪器内部，每测定。该机的打印机设置在仪器内部，每测定 一个样品，打印机可以自动打印出所测试一个样品，打印机可以自动打印出所测试 的和计算出的各项参数值，它还具有自动的和计算出的各项参数值，它还具有自动 定标功能，在正常情况下，仪器始终处于定标功能，在正常情况下，仪器始终处于 备用状态。备用状态。 n n 基本原理基本原理 35 36 n n AVL AVL940940型血气分析仪原理框图如图型血气分析仪原理框图如图1 16 6 所示。被测样品在管路系统的抽吸下，被所示。被测样品在管路系统的抽吸下，被 抽进样品室内的测量管。测量管的管壁上抽进样品室内的测量管。测量管的管壁上 开有四个孔，孔里插有开有四个孔，孔里插有PHPH、PCO2PCO2、PO2PO2三三 只测量电极和一只参比电极。待测液进入只测量电极和一只参比电极。待测液进入 测量管后，同时被三只测量电极所感测，测量管后，同时被三只测量电极所感测， 被它们转换成被它们转换成PHPH、PCO2PCO2、PO2PO2三项参数所三项参数所 对应的电信号。这些电信号分别经过放大对应的电信号。这些电信号分别经过放大 后送到多路选择开关，多路选择开关在微后送到多路选择开关，多路选择开关在微 机控制下分时的输出不同的输入信号取样机控制下分时的输出不同的输入信号取样 值并送到值并送到 A ADD转换器，经转换器，经 A ADD转换后送转换后送 到微机处理。到微机处理。 37 n n 经微机处理、运算后，再分别送到各自的显示单元显示经微机处理、运算后，再分别送到各自的显示单元显示 ，或由打印机打印出测量结果。送给多路选择开关的信，或由打印机打印出测量结果。送给多路选择开关的信 号还有大气压表所感测到的当地大气压力，位于测量室号还有大气压表所感测到的当地大气压力，位于测量室 的温度检测器所感测的温度信号，还有定标气体的常数的温度检测器所感测的温度信号，还有定标气体的常数 和接地点。接地点是为了调整模拟开关的零点而接的。和接地点。接地点是为了调整模拟开关的零点而接的。 n n 从微处理机到氧放大器去的信号叫氧范围信号，它控从微处理机到氧放大器去的信号叫氧范围信号，它控 制氧放大器放大倍数的高低。在测量时，如果微机认为制氧放大器放大倍数的高低。在测量时，如果微机认为 O2O2的数值太高，微机便发出信号，使氧放大器放大倍的数值太高，微机便发出信号，使氧放大器放大倍 数减少数减少1010倍，同时将倍，同时将O2O2显示器的小数点作相应的位移。显示器的小数点作相应的位移。 n n 面板控制键用于人机对话。报警控制器用于监视仪器面板控制键用于人机对话。报警控制器用于监视仪器 是否正常工作。是否正常工作。 n n 微机还控制测量室温度的高低和管路系统的动作。微机还控制测量室温度的高低和管路系统的动作。 MEDICAMEDICA EasyEasy BG / BG / Easy Easy STAT BGE STAT BGE Radiometer ABL 700Radiometer ABL 700 NOVA Stat Profile pHOx Plus / C/NOVA Stat Profile pHOx Plus / C/ L L (AVL) OPTI 1 仅能作血气 (AVL)OPTI CCA 能作血气及电解质 4.42.6cm29.52.6cm2 10.05.5cm2 i-STAT AVL-OPTI IRMA 床边快速检测床边快速检测POCTPOCT 电解质分析仪电解质分析仪 电解质分析仪又叫离子计、离子分 析仪。它是采用离子选择性电极（ ISE=ion select electrode）法来测 量体液中离子浓度的仪器。 在医学检验中，电解质分析仪主 要用于测量体液中内钾、钠、氯、钙 、锂等离子浓度。人体内电解质的紊 乱，会引起各器官、脏器生理功能失 调，特别对心脏和神经系统影响最大 。 钾 是细胞内液中最主要的阳离子。在细胞间起 缓冲作用。90%的钾存在于细胞内。细胞的破裂 会释放钾离子到血液中。它在神经传导、肌肉功 能、保持酸碱平衡和渗透压方面起着重要的作用 。 钾高：贫血、排尿障碍、肾炎或休克 引起的肾功能不全、代谢性或呼吸性酸毒症溶血 症等。 钾低：腹泻、呕吐、吸收不良、醛固酮 分泌的增加等。 钠 是细胞外液中最主要的阳离子。其对人体 的主要功能是通过化学作用维护渗透压和酸碱 平衡以及传递神经冲动。钠离子的功能是调节 细胞内外的电位差以维护神经元兴奋传导。并 参与一些酶催化反应。 钠高：剧烈的呕吐及腹泻、糖尿病、 糖尿病性酸毒症、醛固酮症、过度的碱治疗等 。 钠低：缺盐性肾病、代谢性酸毒症、 肾上腺皮质不足、先天性肾上腺增生等。 氯 是存在于细胞外的最主要的阴离子 。它影响着细胞的渗透压。在监测酸碱平衡 和水平衡中也起重要的作用。 氯高：脱水、惊厥、贫血、换气过 度、心功能不全Cushing 综合症。 氯低：呕吐、腹泻、中暑、溃疡性 结肠炎、幽门阻塞、严重烧伤、糖尿病酸中 毒等。 钙 血液中的钙作为自由钙离子。测量总 离子钙能够帮助诊断胰腺炎、甲状旁腺功能亢 进、癌症、营养失调、肾结石、糖尿病，并能 帮助监护肾病、监护维生素、监护透析病人、 高血压控制等。 电解质分析的类型 按测定项目来分，电解质分析仪可分 为两项、三项、四项及五项等。 有的公司采用模块式设计，可根据 需要，自动组合测定项目。 按自动化程度来分，电解质分析仪可 分为半自动及全自动两类。 有的公司设有自动进样器接口，可 根据用户自己的实际情况进行选择。 一、工作原理 多 路 开 关 放大器 放大器 放大器 放大器 模 数 转 换 蠕动泵 微 机 单 元 参 比 电 极 氯或钙 电 极 钠电极 显示器 打印机 按 键 废液瓶 参比液 电磁阀 液 阀 钾电极 A、B 定标液 清洗液 样品检测器 二、基 本 结 构 1、电极系统 2、管路系统 3、自动进样系统 4、电路系统 5、显示器 6、打印机 （一）电极的工作原理及结构 1、电极的工作原理 不同的离子电极，其工作原理不尽相同 （1）钠电极 是一种含铅硅酸钠的玻璃电极， 其工作原理、基本结构和测量pH值时所用的玻 璃电极基本相同，只是大小和形状有所差异。 因为钠电极使用了对钠离子敏感的玻璃膜，所 以对钠离子的选择性很高。钠电极产生的电位 和钠离子的浓度成比例。 （2）钾电极 钾电极是采用缬氨霉素与 聚氯乙烯的膜电极。它是利用钾离子与缬 氨霉素的强络合力而达到高的选择性。即 它只对钾离子敏感。它产生的电位与被测 液中钾离子的浓度成比例。 （3）氯电极 其敏感膜由金属氯化物材 料制成。即它只对氯离子敏感。它产生的 电位与被测液中氯离子浓度成比例。 膜电极的结构示意图 （4）参比电极 1、种类 甘汞电极 氯化银电极 2、作用 给各指示电极提供一个稳定的电位。 参比电极的电位不随所测量的离子的浓 度而变化，即前面各测量电极的电位、都是 参照它的电位而变化的，故将其称为参比电 极。 电极引线（金属） 外壳 汞 甘汞（膏、糊） 棉花（湿） 微渗孔 加液孔 内电极 饱和氯化 钾溶液 排液孔 甘泵电极结构示意图 60 二、尿液分析仪二、尿液分析仪 n n 尿液检测是医师对临床病人进行的常规检查项尿液检测是医师对临床病人进行的常规检查项 目。尿液分析仪（目。尿液分析仪（Automatic Urine AnalyzerAutomatic Urine Analyzer）是）是 检测尿液中某些化学成分含量的专用自动化仪器检测尿液中某些化学成分含量的专用自动化仪器 。这类仪器具有操作简单、快速准确等优点被广。这类仪器具有操作简单、快速准确等优点被广 泛使用。尿液分析仪分为湿式和干式化学系统两泛使用。尿液分析仪分为湿式和干式化学系统两 大类。湿式系统实际上是机械化了的试管法，属大类。湿式系统实际上是机械化了的试管法，属 于分立式生化分析仪的一种。干式系统则主要是于分立式生化分析仪的一种。干式系统则主要是 试带法测定结果的自动评定，干式系统因其结构试带法测定结果的自动评定，干式系统因其结构 简单、操作方便而倍受用户的欢迎。干式仪器按简单、操作方便而倍受用户的欢迎。干式仪器按 测试项目分为两类：一类主要用于初诊病人及健测试项目分为两类：一类主要用于初诊病人及健 康检查使用的康检查使用的8 81111项筛选组合尿试带。项筛选组合尿试带。 61 n n 8 8项检测项目包括蛋白质（项检测项目包括蛋白质（PROPRO）、葡萄糖）、葡萄糖 （GLUGLU）、酸碱度（）、酸碱度（pHpH）、酮体（）、酮体（KETKET） 、胆红素（、胆红素（BILBIL）、尿胆素原（）、尿胆素原（UROURO）、隐）、隐 （潜）血（潜）血（BLDBLD）和亚硝酸盐（）和亚硝酸盐（NITNIT）。）。9 9 项是在上述基础上增加了尿白细胞检查。项是在上述基础上增加了尿白细胞检查。1010 项是在项是在9 9项基础上增加了尿比重检查，项基础上增加了尿比重检查，1111项项 则又增加了维生素则又增加了维生素C C检查。另一类主要用于检查。另一类主要用于 已确诊疾病的疗效观察，如肾脏疾病患者已确诊疾病的疗效观察，如肾脏疾病患者 可用可用PHPH，蛋白，隐血（红细胞）组合试带，蛋白，隐血（红细胞）组合试带 ；糠尿病病人用；糠尿病病人用PHPH，糖，酮体组合试带，糖，酮体组合试带， 肝病病人用胆红素，尿胆素原组合试带。肝病病人用胆红素，尿胆素原组合试带。 62 n n MA-4210MA-4210尿液分析仪主机外形图尿液分析仪主机外形图 n n 该机的主要技术指标如下：该机的主要技术指标如下： n n 测试项目：测试项目： pH NITpH NIT（亚硝酸）亚硝酸） n n GLU GLU（葡萄糖）葡萄糖） PROPRO（蛋白质）蛋白质） n n BLDBLD（潜血）潜血） KETKET（酮体）酮体） BIL BIL（胆红素）胆红素） UROURO（尿胆素原）尿胆素原） n n 测定波长：测定波长：550550、620620、720720nmnm。 n n 测定速度：测定速度：120/120/小时。小时。 n n 仪器重量：主机约仪器重量：主机约5 5KgKg， n n 排泄泵约排泄泵约1.81.8KgKg。 n n 功耗：约功耗：约4545VAVA。 65 n n 此类仪器也是利用比色的方法，但与一般的光电此类仪器也是利用比色的方法，但与一般的光电 比色不同之处是在于它是反射光比色，因此它采比色不同之处是在于它是反射光比色，因此它采 用球面积分仪接受双波长反射光，检测试纸带上用球面积分仪接受双波长反射光，检测试纸带上 的颜色变化进行定量分析。的颜色变化进行定量分析。 n n 1 1尿液分析仪原理尿液分析仪原理 n n 干式尿液分析仪是在单一化学试带法测定尿液各干式尿液分析仪是在单一化学试带法测定尿液各 种成分的基础上发展起来的。过去是利用肉眼观种成分的基础上发展起来的。过去是利用肉眼观 察试带颜色的变化，与标准板进行比较得出相应察试带颜色的变化，与标准板进行比较得出相应 的数值。而尿液分析仪则是在微电脑的控制下利的数值。而尿液分析仪则是在微电脑的控制下利 用球面积分仪将试带反射回来的光聚集到光电检用球面积分仪将试带反射回来的光聚集到光电检 测器上，经其转换成电信号后，再经电路和计算测器上，经其转换成电信号后，再经电路和计算 机处理来测定试带上颜色的变化进行定量分析。机处理来测定试带上颜色的变化进行定量分析。 66 n n 由于分析仪自动完成上述测量过程，因此由于分析仪自动完成上述测量过程，因此 可获得比肉眼更精确的测试结果。尿液分可获得比肉眼更精确的测试结果。尿液分 析仪常用的试纸条（带）是在一条数十厘析仪常用的试纸条（带）是在一条数十厘 米长，米长，5mm5mm n n 宽的塑料条上每隔约宽的塑料条上每隔约2mm2mm粘上一块粘上一块5mm5mm宽宽 的四方形状的试纸块，每个试纸块对应一的四方形状的试纸块，每个试纸块对应一 项测量指标，另外在试纸条上还有一块不项测量指标，另外在试纸条上还有一块不 参加反应的空白块参加反应的空白块-补偿块作为尿液本底补偿块作为尿液本底 颜色，以对有色尿液及仪器变化等所引起颜色，以对有色尿液及仪器变化等所引起 的误差进行补偿。的误差进行补偿。 n n 试纸条是将亚硝酸盐试剂块、试纸条是将亚硝酸盐试剂块、phph试剂块试剂块 、葡萄糖试剂块、蛋白质试剂块、隐血试、葡萄糖试剂块、蛋白质试剂块、隐血试 剂块、酮体试剂块、胆红素试剂块及尿胆剂块、酮体试剂块、胆红素试剂块及尿胆 素原试剂块以及不参加反应的空白块用机素原试剂块以及不参加反应的空白块用机 械加工的方法联接在一起。械加工的方法联接在一起。 干式尿液分析以滤纸为载体，将各种试剂 成分浸渍后干燥，作为试剂层，再在其表面覆 盖一层纤维素膜，作为反射层。试剂条浸入尿 液后，与试剂发生反应，产生颜色变化。 1、尼龙膜 2、5、绒制层（碘酸盐区、试剂区 ） 3、吸水层 4、塑料支持体 多层膜结构： 第一层尼龙膜起保护作用，防止大分子物质对反 应的污染，保证试剂条的完整性。 第二层为绒制层。它包括过碘酸盐区(有些试剂膜 块含有此区)和试剂区。过碘酸盐区可破坏维生素C的 干扰物质。试剂区含有试剂成分，主要与尿液所测定 物质发生化学反应，产生颜色变化。 第三层是吸水层，可使尿液均匀快速地浸人，并 能抑制尿液流到相邻反应区。 第四为支持体，通常是尿液不浸润的硬塑料片。 不同类型的尿液分析仪使用自己专用的配套 试剂条。通常，试剂条上的试剂块要比分析仪 的测试项目多一个空白块。 各试剂块与尿液中不同的被测定成分反应后 呈现不同颜色。 空白块是为了消除尿液本身的颜色及试剂块 分布的状态不均等所产生测试误差，提高测量 准确度而设置的。 位置参照块是为了消除在每次测试过程中因 试剂块的位置不同所产生的误差而设置的。 分析仪每次检测试剂条之前，检测头都会 移到参照位置进行自检。如果有必要，自动调 整发光二极管的亮度和灵敏度，以提高检测的 信噪比。 尿八项试纸条的图形 它是在一块长90mm、宽5mm的透明塑料条 上的一面上，每隔约2mm粘上一块5mm宽的四 方块状的试纸块，共有九块，其中第二块是不 参加反应的空白试纸块；其余八块，每块对应 一项所测参数，即每块只对一种特定的化学成 份起反应，也就是说，其颜色只随某一种化学 成份变化，而不受其他化学成份的影响。 图4-1-2 一种试剂条的结构 1.亚硝酸 2.空白块 3.pH 4.葡萄糖 5.蛋白质 6.潜血 7.酮体 8.胆红素 9.尿胆素原 72 n n 将试纸条浸入尿液中，除空白块外所有的将试纸条浸入尿液中，除空白块外所有的 试剂块都将与尿中相应的成分进行独立的试剂块都将与尿中相应的成分进行独立的 化学反应，并产生相应的颜色变化显示出化学反应，并产生相应的颜色变化显示出 不同的颜色。各试纸试剂块产生的颜色深不同的颜色。各试纸试剂块产生的颜色深 浅是和该试剂块所对应的测试项目在尿液浅是和该试剂块所对应的测试项目在尿液 中的含量成比例的。如中的含量成比例的。如 PHPH试剂纸块仅对尿试剂纸块仅对尿 中的中的 PHPH值产生反应，值产生反应，PHPH值不同，反应产生值不同，反应产生 的颜色深浅也不同。由于试纸条采用了酶的颜色深浅也不同。由于试纸条采用了酶 试剂，故其颜色反应在试剂，故其颜色反应在2 23 3秒内便可完成。秒内便可完成。 n n 测试时，将尿液浸泡后的试纸条放在仪器测试时，将尿液浸泡后的试纸条放在仪器 的测试架上，使其受到光电扫描机构的扫的测试架上，使其受到光电扫描机构的扫 描，如图所示。描，如图所示。 73 74 n n 光电检测机构上方是一个长条状的光源灯光电检测机构上方是一个长条状的光源灯 ，光源灯发出的光可以通过球面积分仪的，光源灯发出的光可以通过球面积分仪的 上下通光孔照射在试纸条的试剂块上，试上下通光孔照射在试纸条的试剂块上，试 剂块则会将一部分光反射到积分球内。由剂块则会将一部分光反射到积分球内。由 于试剂块颜色及深浅不一样，其反射的光于试剂块颜色及深浅不一样，其反射的光 强也不一样。例如，尿液中某种化学成分强也不一样。例如，尿液中某种化学成分 的含量较低，其相应的试剂块的颜色就较的含量较低，其相应的试剂块的颜色就较 浅，它