临床生物化学/血气分析仪测定原理及仪器结构

跳转到: 导航, 搜索

医学电子书 >> 《临床生物化学》 >> 体液平衡紊乱 >> 血气分析 >> 血气分析仪测定原理及仪器结构
临床生物化学

临床生物化学目录

早年进行血氧和二氧化碳的测定是采用经典的VanSlyke量气法。此法原理是利用皂素破坏红细胞,再用铁氢化钾破坏血红蛋白以释放O2,加辛酸去泡剂等混合液,使这一反应过程在真空密闭条件下进行,让血液中所含CO2、O2和N2全部释放进密封真空管的液面之上,然后测量所释气体的压力。而后又用CO2吸收剂及O2吸收剂分别将两种气体吸收,根据压力的改变,再计算出CO2和O2的含量。该法准确可靠,然而操作繁锁,又使用大量水银,极易污染环境,现在较少使用。另外还使用化学法测定血浆HCO3含量,此法操作要求严格的隔绝空气采血,否则很难测定准确。血气分析仪问世后,该法基本属于淘汰的方法。

当初丹麦Radiometer公司根据Astrup等学者的研究,提出血液pH与lgPCO2线性关系,设计了最早的血气分析仪。最具代表性的产品是该公司70年代出品的BME系列。其后许多国家不同的厂家陆续改进,经过几代人的努力而使血气分析仪更加完善,更加自动化。目前血气分析仪型号虽然很多,然而都是测定血液pH、PCO2和PO2三项基本数据,再参考Hb体温的数据计算出其他诊断参数。

国产仪器的研制也紧跟时代的步伐不断更新产品,如南京最早的产品DH-100型血气酸碱分析仪,以及后来的改进型,已陆续供应国内医院使用。

测定血气的仪器主要由专门的气敏电极分别测出O2、CO2和pH三个数据,并推算出一系列参数。血气分析仪生产厂家的型号很多,自动化程度也不尽相同,但其结构组成基本一致,一般包括电极(pH、PO2、PCO2)、进样室、CO2空气混合器、放大器元件、数字运算显示屏和打印机等部件,进行自动化分析,其所需样品少,检测速度快而准确。

(一)电极系统

⒈pH测定系统pH测定系统包括pH测定电极即玻璃电极、参化电极及两种电极间的液体介质。

pH电极是利用电位法原理测量溶液的H+浓度,其电极是一个对H+敏感的玻璃电极,同时必须用另一电位值已知的参比电极配套,通常与甘汞电极保持电接触。血样中的H+与玻璃电极膜中的金属离子进行交换,产生电位差,并与血样的H+浓度成正比,二者之间存在着对数关系。在电极内部有pH恒定的溶液,与玻璃膜接触。玻璃电极内部还有Ag/Agcl参比电极,浸在pH恒定液中,电极线连接伏特计,测量血样[H+]所产生的电位差,即中测pH值,并以数字显示再打印结果。参比电极里的KCl溶液通过它逸出与标本接触而形成接触面。因为Kcl浓度很大,所以血标本中离子组成的差异不会改变参比电极上的恒定电位(图5-7)。PH电极要求pH测定范围在6.8-8.0间,并能读出小数点以下三位,精密度达0.002pH单位,准确性达到±0.09pH单位。pH电极稳定性好,计数不漂移。

⒉PCO2电极PCO2电极属于CO2气敏电极。主要由特殊玻璃电极和Ag/Agcl参比电极及电极缓冲液组成,如图5-8所示。这种特殊的玻璃电极是对pH敏感的玻璃膜外包围着一层碳酸氢钠溶液(NaHCO35mmol/L、NaCl20mmol/L,并以Agcl溶液饱和),溶液的外侧再包一层气体可透膜。此膜是以聚四氟乙烯硅胶为材料,可选择性让电中性能CO2通过,带电荷的H+及带负电荷的HCO3不能通过。CO2则扩散入电极内,与电极里的碳酸氢钠溶液发生下列变化;见图5-7。使其内的NaHCO3、NaCl溶液的pH值发生改变,产生电位差,由电极套内的pH电极检测。pH值的改变与PCO2数值呈线性关系(△pH/logPCO2),根据这一关系即可测出PCO2值。

pH电极结构示意图


图5-7 pH电极结构示意图

PCO2电极灵敏度以-pH/lgPCO2=1.0为准,即PCO2上升1.33kPa,pH值下降1pH单位。测定范围为0.6-33.3kPa(37℃)。

Co2+H2O→H2CO3→H++HCO3

⒊PO2电极PO2电极是一种对O2敏感的电极,属于电位法,电极结构如图5-8所示。以白金丝(Pt)为阴极,Ag/AgCl参比电极为阳极,以阴极与阳极之间的一层磷酸盐缓冲液藉以沟通,其外包裹一层聚丙烯膜,膜外接触血样品。此膜不能透过离子,仅O2可透过。当样品中的O2透过聚丙烯膜到达Pt阴极表面时,O2不断地被还原,产生如下化学变化:

阴极反应O2+2H2O+4e→4OH

电解质反应NaCl+OH→NaOH+Cl

阳极反应Ag++Cl→Agcl+e

氧的还原反应导致阴阳极之间产生电流,其强度与氧的扩散量或PO2成正比,以此测出PO2值(图5-9)。PO2电极可测定范围为0-106kPa。

(二)管道系统

主要由测量室、转换盘(有或无)系统、气路系统、溶液系统及泵体等组成。测量室有一套自动控制温度稳定于37℃的装置,转换盘是让样品进入并将有关溶液及气体送入测量室的装置,由计算机程序自动控制.气路系统由空气压缩机、CO2气瓶、气体混合器、湿化器、泵、阀门及有关管道组成。气体混合器将空气压缩机送来的空气(4-6个大气压,latm=101.3kPa)和CO2(纯度要求99.5%)气瓶送来的气体进行混合,混合后得到两种浓度不同的气体。由气体混合器中部出来的“气体1”含19.8%的O2和5.5%的CO2;“气体2”含9%-11%的CO2,从混合器的下部送出,需要时再进入测量室。液体管道系统使缓冲液进入测量室定标,保证样品吸入和废液排出的冲洗过程,管道系统中为保证仪器正常运转还没有一系列的自动检测装置。

PCO2电极结构示意图


图5-8 PCO2电极结构示意图

PO2电极结构示意图


图5-9 PO2电极结构示意图

目前,血气分析仪种类很多,各有其特色。一般都具备有所需样品量少(25-100μl)、检测时间短(1-2)分钟、自动显示数据、打印结果等优点。

32 血液pH值及其运算 | 血气分析仪分析方法 32
关于“临床生物化学/血气分析仪测定原理及仪器结构”的留言: Feed-icon.png 订阅讨论RSS

目前暂无留言

添加留言
个人工具
名字空间
动作
导航
推荐工具
功能菜单
工具箱