臨床電化學(xué)分析儀器課件

第九章

臨床電化學(xué)分析儀器

小組組長：李茂陽

小組成員：鐘能枝、陳冰潔

樂嘉儀、何詠莎

臨床電化學(xué)分析儀器是利用電化學(xué)分析技術(shù)而設(shè)計的臨床分析儀器。概述一、臨床電化學(xué)分析儀器電解質(zhì)分析儀（electrolytechemistryanalyzers）

血氣分析儀（bloodgasanalyzers）分類1.電解質(zhì)分析儀

采用離子選擇性電極（ISE）測量體液中離子濃度的儀器。

測量樣品中的指標(biāo)：

鉀、鈉、氯、鈣、鋰、pH值等。概述

電化學(xué)分析法是建立在溶液電化學(xué)性質(zhì)基礎(chǔ)上的一類分析方法。二、電化學(xué)分析法（Electrochemicalanalysis）測定物理量參與反應(yīng)的化學(xué)物質(zhì)的量確定電位電流電導(dǎo)電量概述第一節(jié)電解質(zhì)分析儀電解質(zhì)分析儀（electrolyteanalyzer）

采用離子選擇性電極（ISE）測量溶液中離子濃度的儀器。測定指標(biāo)：

生物樣品中的K+、Na+、Cl-、Ca2+、Li+、Mg2+、pH值等。

具有設(shè)備簡單、操作方便、選擇性高、成本低、快速準(zhǔn)確、微量、不破壞被測試樣和不用進行復(fù)雜的預(yù)處理等優(yōu)點。優(yōu)點：

一、電解質(zhì)分析儀的分類（一）按自動化程度分類半自動電解質(zhì)分析儀全自動電解質(zhì)分析儀

（二）按測量項目多少分類三項四項五項二、電解質(zhì)分析儀的工作原理臨床上最常用的電解質(zhì)分析儀是離子選擇電極分析法進行測定，它將離子選擇性電極和參比電極插入被測樣品中組成電池，然后通過測量原電池電動勢進行分析。離子選擇電極（ISE）的響應(yīng)機制:相界面上發(fā)生了待測離子的交換和擴散，而非電子轉(zhuǎn)移。

離子選擇電極的電極電位與樣品中相應(yīng)離子濃度之間的關(guān)系符合：—能斯特方程ISE與儀器內(nèi)的參比電極浸入樣品試液中構(gòu)成一個原電池，儀器測量原電池的電動勢E，就可轉(zhuǎn)化成被測離子的活度或濃度。

E=EISE-E參比=電解質(zhì)分析儀的工作原理：樣品通過測量毛細(xì)管時，離子選擇電極膜與相應(yīng)的離子發(fā)生作用，測出與參比電極產(chǎn)生的電位差E，經(jīng)放大處理后，通過標(biāo)準(zhǔn)曲線與待測離子電位差值對照，即可求得各離子的濃度值，并顯示或打印出來。三、電解質(zhì)分析儀的結(jié)構(gòu)離子選擇性電極、參比電極、分析箱、測量電路、控制電路、驅(qū)動電機、顯示器

基本組成：顯示器分析箱Na電極K電極參比電極測量電路驅(qū)動器邏輯控制電路操作鍵

結(jié)構(gòu)框圖：4.電路系統(tǒng)

通常由測量電路將電極產(chǎn)生的微弱信號經(jīng)反對數(shù)放大器放大，然后進入A/D轉(zhuǎn)換，最后送到三位LED數(shù)字顯示器顯示并打印結(jié)果。5.軟件系統(tǒng)分析儀的軟件系統(tǒng)，是控制儀器運作的關(guān)鍵。德國MEDICA全自動電解質(zhì)分析儀

血氣分析儀（bloodgasanalyzer）是利用電極對人全血中的酸堿度（pH）、二氧化碳分壓（PCO2）和氧分壓（PO2）進行測定的儀器。第二節(jié)血氣分析儀美國雅培血氣分析儀便攜式血氣分析儀

根據(jù)所測得的pH、PCO2、PO2參數(shù)及輸入的血紅蛋白值，血氣分析儀可進行計算而求出血液中的其他參數(shù)，如：實際碳酸氫根濃度（AB）、標(biāo)準(zhǔn)碳酸氫根濃度（SB）、血液緩沖堿（BB）血漿二氧化碳總量（T-CO2）、血液堿剩余（BEblood）、細(xì)胞外液堿剩（BEECF）血氧飽和度（SO2）人體血氣酸堿生理指標(biāo)常用參數(shù)：正常生理指標(biāo)非正常生理指標(biāo)pH7.35~7.45<7.35>7.45酸血癥堿血癥pCO24.655~5.985kPa(均值5.32kPa)<4.655kPa>5.985kPa低碳酸血癥高碳酸血癥pO210.64~13.3kPa<7.3kPa<4kPa呼吸衰竭有生命危險Hb男女120~160g.L-1110~150g.L-1一、血氣分析儀的工作原理

被測血液樣品在管路系統(tǒng)的抽吸下，進入樣品室內(nèi)的測量毛細(xì)管中。測量毛細(xì)管的管壁上開有四個孔，孔內(nèi)分別插有pH、PCO2和PO2三支測量電極和一支參比電極。其中，pH和pH參比電極共同組成對pH值的測量系統(tǒng)。電極產(chǎn)生對應(yīng)于pH、PCO2和PO2三項參數(shù)的電信號。這些電信號分別經(jīng)放大、模數(shù)轉(zhuǎn)換后送到微處理機。經(jīng)微機處理系統(tǒng)處理、運算后，再分別被送到各自的顯示單元顯示或打印機打印出測量結(jié)果。測量系統(tǒng)的所有部件包括溫度控制、管道系統(tǒng)的動作等均由微機或計算機芯片控制。血液樣品進入樣品室的測量管后，管路系統(tǒng)停止抽吸，樣品同時被四個電極所感測。使用7.383和6.840兩種標(biāo)準(zhǔn)緩沖液進行定標(biāo)。

pH系統(tǒng)：氧和二氧化碳系統(tǒng)：用兩種混合氣體來進行定標(biāo)。5％CO2和20％O2

10％CO2

定標(biāo)血氣分析方法是一種相對測量方法。在測量樣品之前，需用標(biāo)準(zhǔn)液及標(biāo)準(zhǔn)氣體確定pH、PCO2和PO2三套電極的工作曲線。通常把確定電極系統(tǒng)工作曲線的過程叫做定標(biāo)或校準(zhǔn)（Calibration）

每種電極都要有兩種標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)來進行定標(biāo)，以便確定建立工作曲線最少需要的兩個工作點。

1．pH電極和pH參比電極

血氣分析儀使用毛細(xì)管pH玻璃電極和甘汞電極測量溶液的酸堿度。pH玻璃電極:內(nèi)參比電極是Ag/AgCl電極，具有穩(wěn)定的電位值。電極內(nèi)充磷酸鹽和KCl的混合液。pH參比電極為甘汞電極結(jié)構(gòu)，內(nèi)充的KCl溶液多采用飽和型的。玻璃電極與甘汞參比電極構(gòu)成電池，其電動勢的大小主要取決于內(nèi)部溶液的pH值這類電極的標(biāo)本用量一般不超過100l，pH測定范圍為010。2．PCO2電極

PCO2電極是一個氣敏電極，其前端有一層半透膜，只允許CO2分子通過，其內(nèi)部有一玻璃電極和參比電極。電極內(nèi)充溶液：含有KCl的磷酸鹽緩沖液，其中浸有桿狀A(yù)g/AgCl電極內(nèi)參比電極：環(huán)狀A(yù)g/AgCl電極，位于玻璃電極桿的近側(cè)端。

3．PO2電極PO2電極是一種氣敏電極，其工作原理是基于電解氧的過程中產(chǎn)生的電極電流，PO2電極電流信號大小正比于滲透到陰極表面氧的濃度，后者又決定于膜外的PO2。

當(dāng)PO2的值為零時，電路中電流并不為零，存在一個微小的電流值，通常稱其為基流。

在校準(zhǔn)PO2電極時，需采用兩種氣體。先用不含氧的純CO2氣體通過測量管，將電路中的基流調(diào)為零；用第二種標(biāo)準(zhǔn)氣體去測定PO2，便可得出PO2和電流的標(biāo)準(zhǔn)曲線。1．氣路系統(tǒng)

氣路系統(tǒng)用來提供PCO2和PO2兩種電極定標(biāo)時所用的兩種氣體。每種氣體中含有不同比例的氧和二氧化碳。壓縮氣瓶供氣方式，又叫外配氣方式氣體混合器供氣方式，又叫內(nèi)配氣方式氣路系統(tǒng)的類型：管路系統(tǒng)：2．液路系統(tǒng)

液路系統(tǒng)具有兩種功能，一是提供pH值電極系統(tǒng)定標(biāo)用的兩種緩沖液，二是自動將定標(biāo)和測量時停留在測量毛細(xì)管中的緩沖液或血液沖洗干凈。3．電路系統(tǒng)血氣分析儀電路系統(tǒng)是將儀器測量信號進行放大和模數(shù)轉(zhuǎn)換、對儀器實行有效控制、顯示和打印出結(jié)果，并通過鍵盤輸入指令。一、電解質(zhì)分析儀的維護保養(yǎng)與故障排除（一）儀器的維護保養(yǎng)1.電極系統(tǒng)的保養(yǎng)

儀器在工作過程中，由于電極的內(nèi)充液與樣品之間存在著不同程度的離子交換，使電極內(nèi)充液的濃度逐漸降低，從而使膜電位下降，導(dǎo)致測量結(jié)果偏低。需要定期對電極內(nèi)充液中的離子含量進行調(diào)整。第三節(jié)臨床電化學(xué)分析儀器

的維護保養(yǎng)與故障排除（三）常見故障及其排除方法一些常見故障、產(chǎn)生原因和排除方法如下：

是否停電、電源線未插入插座中、保險絲熔斷等。1.儀器不工作（二）日常維護保養(yǎng)儀器維護保養(yǎng)：每日保養(yǎng)、每周保養(yǎng)、每月保養(yǎng)、半年保養(yǎng)2.儀器不能定標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)液檢測不到檢查試劑包液體的剩余量，如果少于5%，更換試劑包；檢查標(biāo)準(zhǔn)液管道中或電極通道是否有堵塞；檢查樣本傳感器安裝是否正常，如果需要清潔樣本傳感器；更換蠕動泵管。解決辦法是：3.檢測不到參比液解決辦法是:檢查參比套的充液是否正確，確認(rèn)參比管連接正常因該過程需用到A液，確認(rèn)A液吸入正常，否則更換試劑包清潔參比電極套。4.檢測不到樣本液可能樣本中有氣泡，樣本量太少不能分析，或沒有樣本吸入。解決辦法是：首先重復(fù)樣本觀察針有沒有探測到樣本觀察樣本管路是否有堵塞檢查電極上的O形圈是否好檢查樣本傳感器,做測試程序確認(rèn)更換蠕動泵管5.檢測不到電極解決辦法:確認(rèn)電極安裝正確檢查參比電極，如果需要，清潔參比套，或更換參比電極6.堵塞液體通路不能清潔樣本通路,或不能定標(biāo)。解決辦法是：檢查電極上的O形圈是否完好，確認(rèn)液體沒有泄漏檢查液體通路中有無堵塞或結(jié)晶，特別是在吸樣針、樣本傳感器的管路和樣本傳感器檢查樣本傳感器，做測試程序確認(rèn)，如果需要,清潔樣本傳感器；更換參比電極套。

如毛細(xì)管斷在進樣口內(nèi)等，可將樣品進樣口取下來，將玻璃碎片捅出即可。（2）玻璃碎片堵塞3.pH定標(biāo)不正確原因：1.pH定標(biāo)液過期、2.兩種定標(biāo)液接反、3.儀器接地不好。4.PCO2定標(biāo)不正確

①鋼瓶中氣體壓力過低，應(yīng)更換氣瓶；

②氣體管道破裂、脫落或氣路連接錯誤，應(yīng)更換或重新連接管道；

③PCO2內(nèi)電極液使用時間過長或內(nèi)電極液過期，應(yīng)更換內(nèi)電極液；④氣室內(nèi)無蒸餾水或蒸餾水過少，使通過氣體未充分濕化，應(yīng)補充蒸餾水；

⑤電極膜使用時間過長或電極膜破裂，應(yīng)更換電極膜；⑥PCO2電極老化或損壞，應(yīng)更換電極。6．定標(biāo)不正確，但取樣時不報警，標(biāo)本常被沖掉③取樣不正確，混入微小氣泡，應(yīng)重新取樣。①分析系統(tǒng)管道內(nèi)壁附有微小蛋白顆?；蚣?xì)小血凝塊，使管道不通暢，應(yīng)沖洗管道；②

連接取樣傳感器的連線斷裂，應(yīng)重新連接；5.PO2定標(biāo)不正確常見原因與PCO2定標(biāo)不正確的原因類似。我國電化學(xué)分析儀器發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢課外拓展1.電化學(xué)分析儀器的聯(lián)用技術(shù)

分離分析聯(lián)用的新技術(shù)是當(dāng)前分析儀器發(fā)展的一個趨勢。將電化學(xué)分析技術(shù)和其他分離分析手段聯(lián)用可以提供高靈敏度、響應(yīng)快、壽命長、是動態(tài)在線檢測手段。

2.電化學(xué)分析儀器微型化

微型化是現(xiàn)代分析儀器的重要發(fā)展趨勢之一。