第六章血氣分析儀

1、.,血氣分析儀,.,主要內容,血氣分析儀的原理 Pco2分壓電極的工作原理 P02分壓電極的工作原理 血氣分析儀的結構,.,血氣分析儀,血氣分析儀（blood gas analyzer）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。,.,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它參數(shù)，如：,實際碳酸氫根濃度（AB） 標準碳酸氫根濃度（SB） 血液緩沖堿（BB） 血漿二氧化碳總量（T-CO2） 血液堿剩余（BEblood） 細胞外液堿剩余（BEECF） 血氧飽和度（SO2）,.,人體血氣酸堿生

2、理指標常用參數(shù),.,血氣分析儀的工作原理,血氣分析儀種類型號很多，其基本結構均可分為三大部分： 電極系統(tǒng) 管路系統(tǒng) 電路系統(tǒng),.,血氣分析儀的工作原理圖,.,被測血液樣品在管路系統(tǒng)的抽吸下，進入樣品室內的測量毛細管中。 測量毛細管的管壁上開有四個孔，孔內分別插有pH、PCO2和PO2三支測量電極和一支pH參比電極。其中，pH和pH參比電極共同組成對pH的測量系統(tǒng)。 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。電極產(chǎn)生對應于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)轉換后送到微處理機。 經(jīng)微處理機系統(tǒng)處理、運算后，再分別被送到各自的顯示單元

3、顯示或打印機打印出測量結果。,.,測量室必須是一個恒溫系統(tǒng)。通常測量室的溫度被恒定在370.1。,在血氣分析儀中，為了完成對樣品的自動定標、自動測量和自動沖洗等功能，裝有一套比較復雜的管路系統(tǒng)以及配合管路工作的泵體和電磁閥。,泵和電磁閥的轉、停、開、閉、溫度的高低；定標氣及定標液的有、無、供、停等，均由微機進行控制或監(jiān)測。,.,血氣分析方法是一種相對測量方法。在測量樣品之前，需用標準液及標準氣體確定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或校準（Calibration）。,.,每種電極都要有兩種標準物質來進行定標，以便確定建立工作曲線最少需要的兩個工

4、作點。,.,使用7.383和6.840兩種標準緩沖液進行定標。,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。,5 CO2和12 O2,10 CO2,定 標,.,二、儀器結構,（一）電極系統(tǒng),電極是血氣分析儀的電化學傳感器。,離子極-主要有K+、Na+、Li+、Ca2+、 Cl-、pH和pCO2 電極 伏安型傳感器-主要是PO2 電極,電化學傳感器主要包括兩大類：,.,一般的血氣分析儀使用四支電極： pH 電極 PCO2 電極 PO2 電極 pH 參比電極。,.,1pH電極和pH參比電極,血氣分析儀使用毛細管pH玻璃電極和甘汞電極測量溶液的酸堿度。,pH 測量系統(tǒng)示意圖,.,毛細管

5、玻璃pH電極與甘汞電極結構示意圖,此種電極的標本用量為2l，pH測定范圍為010。,.,羅氏公司使用的參比電極,1958年使用的第一個三功能血氣分析儀及其電極。,.,2PCO2電極,PCO2電極是根據(jù)J.Severinghaus原理設計的，故也稱為“Severinghaus”電極。,PCO2 測量系統(tǒng)示意圖,.,PCO2電極的基本組成部分-玻璃電極。,pH敏感的薄層玻璃膜-厚約0.1mm,電極內充溶液-含有KCl的磷酸鹽緩沖液， 其中浸有桿狀Ag/AgCl電極,內參比電極-環(huán)狀Ag/AgCl電極，位于玻璃 電極桿的近側端。,玻璃電極與參比電極外面充滿PCO2電極外緩沖液，它的pH值隨血液的PC

6、O2而改變。,玻璃電極膜與其有機玻璃外套一端的滲透膜之間放一片尼龍網(wǎng)或擦鏡紙，使兩者之間保證有一薄層電極溶液間隔。,.,作用原理：它將測量室內的血液與玻璃電極及其外面的HCO3-溶液分隔開，血液與玻璃電極及其外面的HCO3-溶液分隔開，只允許血液樣品中CO2分子通過，讓其溶解、水化，并建立電離平衡，使溶液中氫離子（H+）增加，因而使膜內溶液pH值下降。由二氧化碳分壓電極的工作原理可知，待測溶液中pH值的變化與lgPCO2有線性關系。由pH電極測得pH值的變化量，經(jīng)反對數(shù)放大器轉換為PCO2，再用數(shù)字顯示。,滲透膜,-聚四氟乙烯膜、聚丙烯膜或硅橡膠膜,.,3PO2電極,PO2 電極是一種氣敏電極

7、。O2 滲透膜用約20m的聚丙烯膜或聚四氟乙烯膜，也有用聚乙烯、聚酯作電極膜。,PO2電極測量系統(tǒng)示意圖,.,氧分壓（PO2）電極的工作原理,PO2 電極是氧化還原電極，對氧的測量是基于電解氧的原理實現(xiàn)的。,目前用得最多的氧電極是電解式的Clark氧電極，Clark氧電極是由鉑陰極、Ag/AgCl陽極、KCl電解質和透氣膜所構成。,.,在測定時，O2在鉑陰極表面發(fā)生的反應如下：,O2 + 2 H2O H2O2 H2O2 + 2 e- 2 OH-,.,當陰極表面附近的氧被消耗后，陰極表面氧氣分壓：,PO2= 0.00 kPa/mmHg,樣品中的氧將通過滲透膜向陰極發(fā)生濃度擴散。 當氧濃度擴散梯度

8、相對穩(wěn)定時，就產(chǎn)生一個穩(wěn)定的電解電流，稱之為極限擴散電流 I0 。,I0 PO2(樣本）,通過測定電流變化即可測定血液標本中的氧氣分壓。,.,在外加電壓超過0.8V時，即使PO2 = 0 mmHg ，水本身也會被電解而產(chǎn)生電流。 外加在PO2電極上的工作電壓通常為0.65V。 電流的大小通常只有幾十納安（10-9A），故PO2電極所配的放大器為高輸入阻抗、低噪聲的微電流放大器。 當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，將電路中的基流調為零；用第二種標準氣體去測定PO2，便可得出PO2和

9、電流的標準曲線。,.,光學系統(tǒng),有些血氣分析儀還增加了測量血紅蛋白的項目，其中血紅蛋白是利用光電比色法進行測量的。,.,.,（二）管路系統(tǒng),血氣分析儀的管路系統(tǒng)比較復雜，是血氣分析儀很重要的組成部分。 功能有完成自動定標、自動測量、自動沖洗及抽取標本血樣。,管路系統(tǒng)結構，通常由氣瓶、溶液瓶、連接管道、電磁閥、正壓泵、負壓泵、測量毛細管和轉換裝置等部分組成。,.,血氣分析儀的管路系統(tǒng)示意圖,.,1.測量室,測量室是一固定鋁塊，測量毛細管位于測量室內，是一根透明的細塑料管，管壁上有四個孔，分別用于漏出參比電極、 PCO2電極、 PO2電極、pH電極的端部。 測量室內還有加熱器和溫度傳感器，即為一熱

10、敏電阻，以便測量室內保持370c,一旦溫度超出370.1的規(guī)定范圍，傳感器立即反饋信號到溫控電路，使停止或開始加熱。,.,2.轉換裝置（轉換器）,轉換器為上面有七個圓孔的塑料圓盤，它將所有的管路和測量毛細管連接起來，以便使定標液、沖洗液、定標氣體、標本能進入測量毛細管。 在微機的控制下，電機驅動圓盤可以正向或反向轉動。,.,3氣路系統(tǒng),氣路系統(tǒng)用來提供PCO2和PO2兩種電極定標時所用的兩種氣體。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，又叫內配氣方式,氣路系統(tǒng)的類型,.,（1）壓縮氣瓶供氣方式,由兩個壓縮氣瓶供氣，一個含有5的二氧化碳和20

11、的氧；另一個含10的二氧化碳，不含氧。,經(jīng)過減壓后輸出的氣體，首先經(jīng)過濕化器飽和濕化后，再經(jīng)閥或轉換裝置送到測量室中，對PCO2和PO2電極進行定標。,濕化器是用水蒸氣將定標氣體飽和濕化的裝置。,經(jīng)飽和濕化后的水蒸氣產(chǎn)生的壓力為恒定值。,.,（2）氣體混合器供氣方式,這種供氣系統(tǒng)用儀器本身的氣體混合器產(chǎn)生定標氣。,加到氣體混合器上來的空氣壓縮機產(chǎn)生的壓縮空氣和氣瓶送來的純二氧化碳氣體，二氧化碳的純度要求大于99.5，氣體混合器將上述兩種氣體進行配比、混合，最后產(chǎn)生類似于上述氣瓶內氣體比例的兩種不同濃度的氣體。同氣瓶預混的供氣方式一樣，這兩種氣體也要經(jīng)濕化器后，才送給測量毛細管。,.,4液路系統(tǒng)

12、,液路系統(tǒng)具有兩種功能，一是提供pH值電極系統(tǒng)定標用的兩種緩沖液，二是自動將定標和測量時停留在測量毛細管中的緩沖液或血液沖洗干凈。,需要四個盛放液體的瓶子，其中兩個盛放緩沖液1和緩沖液2，第三個盛裝沖洗液，第四個盛放廢液。,.,血氣分析儀內部具有兩個泵，一為真空泵，另一為蠕動泵。利用這兩個泵來完成儀器的定標、測量和沖洗。,真空泵用來產(chǎn)生負壓，使廢液瓶內維持負壓，靠此負壓去吸引沖洗液和干燥空氣，用于沖洗和干燥測量毛細管。真空泵還用于濕化器的快速充液。,蠕動泵用于抽吸樣品和定標液。在定標時用來抽取緩沖液到測量室。在測血樣時用來抽樣品。,.,（三）電路系統(tǒng),將儀器測量信號進行放大和模數(shù)轉換、對儀器實

13、行有效控制、顯示和打印出結果，并通過鍵盤輸入指令。,作用：,某一血氣分析儀的電路系統(tǒng)原理如下圖所示：,.,血氣分析儀電路原理框圖,.,電極測量系統(tǒng)有選擇地檢測各種樣品成分，并轉化成相應的電極信號，這些信號經(jīng)各種的頻道被放大，再經(jīng)模數(shù)轉換后變成數(shù)字信號，經(jīng)微機處理、運算后，由熒光屏顯示出來或從打印機打印出結果。,.,四、血氣分析儀的維護、保養(yǎng)與故障排除,血氣分析儀作為一種精密的分析儀器，操作比較簡單，關鍵是日常的維護和出現(xiàn)問題后故障的排除。,（一）電極的保養(yǎng),電極是一種十分貴重的部件，應注意保養(yǎng)，盡量延長其壽命。,電極的保養(yǎng)一般是儀器自動進行。,.,1.參比電極保養(yǎng),參比電極套需要定期更換。如果

14、一天作100個樣品，每周應更換一次；一般情況下兩周可更換一次；在樣品較少時，可視具體情況延長更換時間。當發(fā)現(xiàn)電極不再滲參比液，或滲漏孔處變成黃色或棕色時，應隨時更換。,更換鹽橋或電極內的KCl溶液時，除加入飽和的KCl溶液外，還需加入少許的KCl結晶，使其在37 恒溫條件下也達到飽和。,.,2.pH電極的保養(yǎng),不管是否使用pH電極，其使用壽命一般都為12年。,如果pH電極在空氣中暴露2h以上，應將其放在緩沖液中浸泡6h24h才能使用。, 按血液緩沖液（或生理鹽水）水空氣的順序進行清洗。,蛋白質粘附在電極表面：, 或用隨機附送的含蛋白水解酶的清洗液或自配的0.1%胃蛋白酶鹽酸溶液浸泡30分鐘以上，用生理緩沖液洗凈后浸泡備用。,.,3.PCO2電極保養(yǎng),電極要經(jīng)常用專用清潔劑清洗，如果經(jīng)清洗、更換緩沖液后仍不能正常工作時，應更換半透膜。,電極用久后，陰極端的磨砂玻璃上會有Ag或AgCl沉積。可用滴有外緩沖液的細砂紙磨去沉積物，再用外緩沖液洗干凈。,清洗沉積物、半透膜和電極的更換應定期進行。,.,4.PO2電極的保養(yǎng),PO2電極中干凈的內電極端部和四個鉑絲點應該明凈發(fā)亮。,每次清洗時，都應該用電極膏對PO2電極進行研磨保養(yǎng)。,.,(二)儀器的日常保養(yǎng),1.每天