掌握：电解质分析仪和血气分析仪的分类、结构和工作原理。
掌握：pH电极、PCO2电极、PO2电极和参比电极的基本结构和工作原理。
熟悉：电解质分析仪和血气分析仪的应用方法。
概 述
一、临床电化学分析仪器
临床电化学分析仪器是利用电化学分析技术而设计的临床分析仪器。
1.电解质分析仪
采用离子选择性电极（ISE）测量体液中离子浓度的仪器。
测量样品中的指标：
钾、钠、氯、钙、锂、pH值等。
2.血气分析仪
利用电极对血样中的酸碱度（pH）、二氧化碳分压（PCO2）和氧分压（PO2）进行测定的仪器。
测量样品中的指标：
pH、PCO2、PO2、AB、SB、BB、TCO2、BE blood、BEECF、SO2等。
二、电化学分析法（Electrochemical analysis）
电化学分析法是建立在溶液电化学性质基础上的一类分析方法。
电解质分析仪（electrolyte analyzer）
采用离子选择性电极（ISE）测量溶液中离子浓度的仪器 。
测定指标：
生物样品中的K+、Na+、Cl-、Ca2+、Li+、Mg2+、pH值等。
优点：
具有设备简单、操作方便、选择性高、成本低、快速准确、微量、不破坏被测试样和不用进行复杂的预处理等优点。
如 Nova 电解质/化学分析仪：
Na+、K+、Cl-、Ca2+、Mg2+、Li+、TCO2、TCa、Glu、BUN、Hct、pH、Creat。
电解质分析仪
一、电解质分析仪的分类
（一）按自动化程度分类
半自动电解质分析仪
全自动电解质分析仪
（二）按测量项目多少分类
三项
四项
五项
二、电解质分析仪的工作原理
临床上最常用的电解质分析仪是离子选择电极分析法进行测定，它将离子选择性电极和参比电极插入被测样品中组成电池，然后通过测量原电池电动势进行分析。
离子选择电极（ISE）的响应机制
相界面上发生了待测离子的交换和扩散，而非电子转移。
离子选择电极的电极电位与样品中相应离子浓度之间的关系符合
ISE与仪器内的参比电极浸入样品试液中构成一个原电池，仪器测量原电池的电动势E，就可转化成被测离子的活度或浓度
对于血清pH值的测定，其测量电极采用玻璃电极，pH的敏感程度取决于电极的玻璃膜，与仪器的参比电极构成的原电池电动势E有如下的关系式：
电解质分析仪通过仪器的电路系统，把电极产生的电位放大、模数转换后以相应的结果显示或打印出来。
AVL-988 型电解质分析仪的工作原理
样品通过测量毛细管时，离子选择电极膜与相应的离子发生作用，测出与参比电极产生的电位差 E，经放大处理后，通过标准曲线与待测离子电位差值对照，即可求得各离子的浓度值，并显示或打印出来。
仪器将测量电极与测量毛细管做成一体化的结构，使各电极对接在一起自然形成测量毛细管。参比电极采用甘汞电极。
三、电解质分析仪的结构
测定原理
样品通过某离子选择性电极时由某相应的电解质渗过电极膜时产生了电流，通过对该电流的放大，同标准液 A 标及 B 标通过电极时产生的电流进行对数及斜率比较，计算出样品中某一电解质的值。
1.面板系统
不同的电解质分析仪在仪器面板上都具有人机对话的操作键。在分析检测样品时，操作者可以通过按键操作控制分析检测过程。
2.电极系统
电极系统是测定样品结果的关键，决定测定结果的准确度和灵敏度。
新型仪器的测量电极
3.液路系统
液路系统通常由标本盘、溶液瓶、吸样针、三通阀、电极系统、蠕动泵等组成 ；
蠕动泵的作用：为各种试剂的流动提供动力。
液路系统直接影响到样品浓度测定的准确性和稳定性。
标本盘、三通阀和蠕动泵的转动、转换均由微机自动控制。
4.电路系统
通常由测量电路将电极产生的微弱信号经反对数放大器放大，然后进入A/D转换，最后送到三位LED数字显示器显示并打印结果。
5.软件系统
分析仪的软件系统，是控制仪器运作的关键。
软件系统的作用
提供仪器的各种操作程序
微处理系统操作
仪器设定程序操作
仪器测定程序操作
自动清洗程序
血气分析仪
定义：血气分析仪（blood gas analyzer）是利用电极对人全血中的酸碱度（pH）、二氧化碳分压（PCO2）和氧分压（PO2）进行测定的仪器。
根据所测得的pH、PCO2、PO2参数及输入的血红蛋白值，血气分析仪可进
行计算而求出血液中的其他参数，如：
实际碳酸氢根浓度（AB）
标准碳酸氢根浓度（SB）
血液缓冲碱（BB）
血浆二氧化碳总量（T-CO2）
血液碱剩余（BEblood）
细胞外液碱剩余（BEECF）
血氧饱和度（SO2）
血气分析仪
一、工作原理
1.血气分析仪种类型号很多，其基本结构均可分为三大部分：
电极系统
管路系统
电路系统
2.测量室必须是一个恒温系统。通常测量室的温度被恒定在37℃±1℃。
在血气分析仪中，为了完成对样品的自动定标、自动测量和自动冲洗等功能，装有一套比较复杂的管路系统以及配合管路工作的泵体和电磁阀。
由微机进行控制或监测，泵和电磁阀的转、停、开、闭、温度的高低；定标气及定标液的有、无、供、停等。
3.血气分析方法是一种相对测量方法。在测量样品之前，需用标准液及标准气体确定pH、PCO2和PO2三套电极的工作曲线。
通常把确定电极系统工作曲线的过程叫做定标或校准（Calibration）。
每种电极都要有两种标准物质来进行定标，以便确定建立工作曲线最少需要的两个工作点。
4.定 标
pH系统：使用7.383和6.840两种标准缓冲液进行定标。
氧和二氧化碳系统：用两种混合气体来进行定标。
5％ CO2和20％ O2
10％ CO2
二、血气分析仪的仪器结构
（一）电极系统
电极是血气分析仪的电化学传感器。
电化学传感器主要包括两大类：
离子极----主要有K+、Na+、Li+、Ca2+、
Cl-、pH和pCO2 电极；
伏安型传感器----主要是PO2 电极。
一般的血气分析仪使用四支电极：
pH 电极、PCO2 电极、PO2 电极、pH 参比电极；
1．pH电极和pH参比电极
血气分析仪使用毛细管pH玻璃电极和甘汞电极测量溶液的酸碱度。
此种电极的标本用量不超过100l，pH测定范围为010。
2．PCO2电极
PCO2电极是根据J.Severinghaus原理设计，故也称为“Severinghaus”电极。
PCO2电极的基本组成部分----玻璃电极。
pH敏感的薄层玻璃膜----厚约0.1mm
电极内充溶液----含有KCl的磷酸盐缓冲液，其中浸有杆状Ag/AgCl电极.
内参比电极----环状Ag/AgCl电极，位于玻璃电极杆的近侧端。
玻璃电极与参比电极外面充满PCO2电极外缓冲液，它的pH值随血液的PCO2而改变。
玻璃电极膜与其有机玻璃外套一端的半透膜之间放一片尼龙网或擦镜纸，使两者之间保证有一薄层电极溶液间隔。
半透膜---聚四氟乙烯膜、聚丙烯膜或硅橡胶膜。
作用原理：它将测量室内的血液与玻璃电极及其外面的HCO3-溶液分隔开，血液与玻璃电极及其外面的HCO3-溶液分隔开，只允许血液样品中CO2分子通过，让其溶解、水化，并建立电离平衡，使溶液中氢离子（H+）增加，因而使膜内溶液pH值下降。由二氧化碳分压电极的工作原理可知，待测溶液中pH值的变化与lgPCO2有线性关系。由pH电极测得pH值的变化量，经反对数放大器转换为PCO2，再用数字显示。
3．PO2电极
PO2 电极是一种气敏电极。O2 渗透膜用约20m的聚丙烯膜或聚四氟乙烯膜，也有用聚乙烯、聚酯作电极膜。
电流的大小通常只有几十纳安（10-9A），故PO2电极所配的放大器为高输入阻抗、低噪声的微电流放大器。
当PO2的值为零时，电路中电流并不为零，存在一个微小的电流值，通常称其为基流。在校准PO2电极时，需采用两种气体。先用不含氧的纯CO2气体通过测量管，将电路中的基流调为零；用第二种标准气体去测定PO2，便可得出PO2和电流的标准曲线。
（二）管路系统
血气分析仪的管路系统比较复杂，是血气分析仪很重要的组成部分。
功能有完成自动定标、自动测量、自动冲洗等。
管路系统结构，通常由气瓶、溶液瓶、连接管道、电磁阀、正压泵、负压泵和转换装置等部分组成。
1．气路系统
气路系统用来提供PCO2和PO2两种电极定标时所用的两种气体。每种气体中含有不同比例的氧和二氧化碳。
气路系统的类型
压缩气瓶供气方式，又叫外配气方式
气体混合器供气方式，又叫内配气方式
（1）压缩气瓶供气方式
由两个压缩气瓶供气，一个含有5％的二氧化碳和20％的氧；另一个含10％的二氧化碳，不含氧。经过减压后输出的气体，首先经过湿化器饱和湿化后，再经阀或转换装置送到测量室中，对PCO2和PO2电极进行定标。
湿化器是用水蒸气将定标气体饱和湿化的装置。经饱和湿化后的水蒸气产生的压力为恒定值。
（2）气体混合器供气方式
用仪器本身的气体混合器产生定标气。
气体混合器将空气压缩机产生的压缩空气和气瓶送来的纯二氧化碳气体（二氧化碳的纯度要求大于99.5％）进行配比、混合，最后产生类似于上述气瓶内气体比例的两种不同浓度的气体。同气瓶预混的供气方式一样，这两种气体也要经湿化器后，才送给测量毛细管。
2．流路系统
流路具有两种功能，一是提供pH值电极系统定标用的两种缓冲液，二是自动将定标和测量时停留在测量毛细管中的缓冲液或血液冲洗干净。
需要四个盛放液体的瓶子，其中两个盛放缓冲液1和缓冲液2，第三个盛装冲洗液，第四个盛放废液。
血气分析仪内部具有两个泵，一为真空泵，另一为蠕动泵。利用这两个泵来完成仪器的定标、测量和冲洗。
真空泵用来产生负压，使废液瓶内维持负压，靠此负压去吸引冲洗液和干燥空气，用于冲洗和干燥测量毛细管。真空泵还用于湿化器的快速充液。
蠕动泵用于抽吸样品和定标液。在定标时用来抽取缓冲液到测量室。在测血样时用来抽样品。
（三）电路系统
作用：将仪器测量信号进行放大和模数转换、对仪器实行有效控制、显示和打印出结果，并通过键盘输入指令。
某一血气分析仪的电路系统原理如下图所示：
电极测量系统有选择地检测各种样品成分，并转化成相应的电极信号，这些信号经各种的频道被放大，再经模数转换后变成数字信号，经微机处理、运算后，由荧光屏显示出来或从打印机打印出结果。资料来源：老师课件； 分享：大黎宝宝。分析仪器
