基础医学血气分析仪讲课优秀PPT.pptx

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1、血气分析仪的发展状况血气分析仪的发展状况 一、血气分析仪的发展历史一、血气分析仪的发展历史自上世纪自上世纪50 年头末丹麦的年头末丹麦的POULASTRUP,研研制出第一台血气分析仪制出第一台血气分析仪40多年来，血气分析技多年来，血气分析技术始终在急性呼吸衰竭诊疗、外科手术、抢救术始终在急性呼吸衰竭诊疗、外科手术、抢救与监护过程中发挥着至关重要的作用。随着科与监护过程中发挥着至关重要的作用。随着科学技术的迅猛发展，血气分析仪的各项性能也学技术的迅猛发展，血气分析仪的各项性能也得到极大的提高。现将其总的发展历程作一简得到极大的提高。现将其总的发展历程作一简要回顾。要回顾。依据血气分析的时代特点

2、，大致可将其分为三依据血气分析的时代特点，大致可将其分为三个发展阶段：个发展阶段：（一）（一）50年头年头60 年头这一时期血气分年头这一时期血气分析仪发展和应用起步不久，始终处于手析仪发展和应用起步不久，始终处于手动时代，结构笨重（动时代，结构笨重（约约100KKG），所），所需样品量大（需样品量大（约为约为45ML），可测定值较），可测定值较少，有少，有PH、PCO2、PO2以丹麦以丹麦RADIOMETER公司的公司的AME-1 型为代表。型为代表。（二）（二）70 70 年头年头80 80 年头计算机和电子技术的年头计算机和电子技术的应用导致血气分析仪进入全自动时代。由于接应用导致血气分

3、析仪进入全自动时代。由于接受了集成电路，仪器结构得到重要改进，重量受了集成电路，仪器结构得到重要改进，重量降至降至30KG 30KG 左右。传感器探头小型化使得所需左右。传感器探头小型化使得所需样品量降至几百至样品量降至几百至 几十微升，可测量和计算几十微升，可测量和计算的参数也不断增多。各公司生产的仪器均实现的参数也不断增多。各公司生产的仪器均实现了自动定标、自动进样、自动清洗、自动检测了自动定标、自动进样、自动清洗、自动检测仪器故障和电极状态，并自动报警，电极的运仪器故障和电极状态，并自动报警，电极的运用寿命和稳定性不断提高，仪器的预热和测量用寿命和稳定性不断提高，仪器的预热和测量时间也逐

4、步缩短。丹麦时间也逐步缩短。丹麦RADIOMETER RADIOMETER 公司的公司的ABL ABL 系列、瑞士系列、瑞士AVLAVL公司的公司的AVL AVL 系列等都属于该类系列等都属于该类产品。产品。（三）（三）90年头以来计算机技术进一步渗透到血年头以来计算机技术进一步渗透到血气分析领域，先进的界面帮助模式、图标模式气分析领域，先进的界面帮助模式、图标模式使操作更为直观，很多厂家把血气和电解质等使操作更为直观，很多厂家把血气和电解质等分析结合在一起，生产出了血气电解质分析仪。分析结合在一起，生产出了血气电解质分析仪。软件和硬件的进步使现代血气分析仪具有超级软件和硬件的进步使现代血气分

5、析仪具有超级的数据处理、维护、储存和专家诊断功能。为的数据处理、维护、储存和专家诊断功能。为满足日益增长的满足日益增长的PCOT（POINT-OF-CARE-TESTINGA 即时诊断）即时诊断）须要，血气分析仪正须要，血气分析仪正朝着便携式、免维护、易操作的方向发展。朝着便携式、免维护、易操作的方向发展。二、血气分析仪的新发展二、血气分析仪的新发展 当今医院在病人护理和成本管理方面，当今医院在病人护理和成本管理方面，对血气分析技术提出了更高的要求。由对血气分析技术提出了更高的要求。由于其检测参数的特殊性，血气分析要求于其检测参数的特殊性，血气分析要求样本在采出的最短时间内得到测定，以样本在采

6、出的最短时间内得到测定，以保证获得的数据有高的可信度，从而帮保证获得的数据有高的可信度，从而帮助临床医生进行快速精确的诊断并进而助临床医生进行快速精确的诊断并进而刚好有效地实行治疗。刚好有效地实行治疗。血气和酸碱稳态管理对保证心血管手术血气和酸碱稳态管理对保证心血管手术的平安有特殊意义。这就要求血气分析的平安有特殊意义。这就要求血气分析仪能够进行动态监护血气和酸碱稳态，仪能够进行动态监护血气和酸碱稳态，精确、综合地反映出机体心肺功能和组精确、综合地反映出机体心肺功能和组织代谢状况，因此，这些参数对手术方织代谢状况，因此，这些参数对手术方案的制定、实施和修正有特别重要的意案的制定、实施和修正有特

7、别重要的意义。义。总之，先进的血气分析仪能够大大提高总之，先进的血气分析仪能够大大提高诊断和治疗的效率，成为危重病人监护诊断和治疗的效率，成为危重病人监护室、心脏病人监护室、手术室和急诊等室、心脏病人监护室、手术室和急诊等部门必不行少的装备，同时也成为试验部门必不行少的装备，同时也成为试验诊断科室的良好工具。在繁琐的血气分诊断科室的良好工具。在繁琐的血气分析检验过程得以简化的基础上，刚好、析检验过程得以简化的基础上，刚好、精确的参数测定结果也对血气分析设备精确的参数测定结果也对血气分析设备提出了高于传统血气设备的新要求。新提出了高于传统血气设备的新要求。新的需求正是血气分析仪新的发展方向。的需

8、求正是血气分析仪新的发展方向。（一）（一）系列化系列化 产品的系列化可以适应不同的需求，加快更新产品的系列化可以适应不同的需求，加快更新换代的步伐。大量的通用部件，如电极，测量换代的步伐。大量的通用部件，如电极，测量室，印制板，甚至软件，使得多品种小批量生室，印制板，甚至软件，使得多品种小批量生产能快速地组织起来。而对用户来讲，可以依产能快速地组织起来。而对用户来讲，可以依据须要随时向厂家提出更新换代的要求。所以据须要随时向厂家提出更新换代的要求。所以几乎全部生产厂家都按系列化来进行设计和生几乎全部生产厂家都按系列化来进行设计和生产。典型的如美国产。典型的如美国NOVA 公司，它接受积木式公司

9、，它接受积木式结构，只要将所需部件组合在一起，就成为用结构，只要将所需部件组合在一起，就成为用户要求的仪器。系列化发展并不总是向越来越户要求的仪器。系列化发展并不总是向越来越高级的方向进行。在某些时候，生产一些所谓高级的方向进行。在某些时候，生产一些所谓简易型仪器，既价廉好用，又去掉一些次要功简易型仪器，既价廉好用，又去掉一些次要功能的仪器，恰好是开拓与占据市场的有力措施。能的仪器，恰好是开拓与占据市场的有力措施。（二）（二）适度微量的样品量适度微量的样品量 早期的平衡仪须要几百毫升的样品才能进行测早期的平衡仪须要几百毫升的样品才能进行测量，最初带微机的量，最初带微机的ABL-1 型也要型也要

10、400ml 的样品。的样品。近代的血气分析仪一般样品量都在近代的血气分析仪一般样品量都在100ml 以下，以下，甚至少到甚至少到27ml。但从趋势来看，不会再进一步。但从趋势来看，不会再进一步削减。因为在目前测量方式中，不论杆状或块削减。因为在目前测量方式中，不论杆状或块状电极，其测量通道中的残留液是必定存在的，状电极，其测量通道中的残留液是必定存在的，过少的样品量会大大地突出残留液的影响，使过少的样品量会大大地突出残留液的影响，使测量结果不正确或重复性变差。从另一角度来测量结果不正确或重复性变差。从另一角度来看，创伤性动脉血采样不易也没有必要来限制看，创伤性动脉血采样不易也没有必要来限制到微

11、升数量级。此外，过少的样品易受容器和到微升数量级。此外，过少的样品易受容器和空气污染，产生血气分析特有的分析前误差。空气污染，产生血气分析特有的分析前误差。（三）（三）块状电极块状电极 早期的毛细管早期的毛细管pH 电极由于结构困难和操电极由于结构困难和操作不便，渐渐被敏感玻璃膜电极取代，作不便，渐渐被敏感玻璃膜电极取代，它与参比和它与参比和PC O2、P O2电极一起以杆电极一起以杆状电极形式安装在测量管道的侧面，这状电极形式安装在测量管道的侧面，这种风行一时的结构带来了测量室结构困种风行一时的结构带来了测量室结构困难的弊病。而电极的大量日常维护工作，难的弊病。而电极的大量日常维护工作，如换

12、膜，换内液等，给运用者带来很大如换膜，换内液等，给运用者带来很大苦恼，影响仪器的正常开机率。据估计，苦恼，影响仪器的正常开机率。据估计，电极故障约占仪器总故障的电极故障约占仪器总故障的80%左右。左右。现代科技的发展使毛细管现代科技的发展使毛细管pH 电极又重新电极又重新登上血气分析仪舞台，新的块状登上血气分析仪舞台，新的块状pH 电极电极带动了其他电极也块状化，并借助现代带动了其他电极也块状化，并借助现代科技使它们成为科技使它们成为“免维护免维护”或更精确地或更精确地讲是讲是“少维护少维护”电极。换言之，在其寿电极。换言之，在其寿命期内基本不须要进行维护。虽然全部命期内基本不须要进行维护。虽

13、然全部电极完全免维护在目前还不能达到，但电极完全免维护在目前还不能达到，但随着其不断完善，块状电极无疑是血气随着其不断完善，块状电极无疑是血气电极今后发展的主流。电极今后发展的主流。（四）（四）功能不断提高功能不断提高 自动化程度提高并向智能化发展。现代的血气自动化程度提高并向智能化发展。现代的血气分析越来更加挥计算机的优点，达到了全自动分析越来更加挥计算机的优点，达到了全自动的程度，即自动进行一点和两点校正，自动进的程度，即自动进行一点和两点校正，自动进样，自动测量，自动清洗，自动计算，自动显样，自动测量，自动清洗，自动计算，自动显示结果，自动打印输出。很多仪器还具有自动示结果，自动打印输出

14、。很多仪器还具有自动监测电极漂移，自动故障报警（监测电极漂移，自动故障报警（温度超差，电温度超差，电源故障，软件运行故障等）源故障，软件运行故障等）等功能，有的还可等功能，有的还可在较长时间无样品时自动转入节约模式运行。在较长时间无样品时自动转入节约模式运行。屏幕显示技术。加大了显示信息量，可屏幕显示技术。加大了显示信息量，可以同时显示数据、仪器状态、故障信息以同时显示数据、仪器状态、故障信息等，还能提示下一步操作动作并可用多等，还能提示下一步操作动作并可用多层次菜单供应操作者选择。层次菜单供应操作者选择。外部计算机联网功能。配备可与外部计外部计算机联网功能。配备可与外部计算机通信的标准计算机

15、接口（算机通信的标准计算机接口（如如RS232接口），使仪器能够便利地与通用型计接口），使仪器能够便利地与通用型计算机相接。这样一来，对具有多种仪器算机相接。这样一来，对具有多种仪器的试验室，就可以由一台计算机来统一的试验室，就可以由一台计算机来统一管理和统一进行信息处理，并可将测试管理和统一进行信息处理，并可将测试结果通过联网计算机快速地传送到所须结果通过联网计算机快速地传送到所须要的地方。要的地方。数据处理功能。病例资料的储存便于检数据处理功能。病例资料的储存便于检查和资料整理，而质控资料的储存则便查和资料整理，而质控资料的储存则便于长期监测仪器的性能，甚至可通过质于长期监测仪器的性能，甚

16、至可通过质控图表预知仪器性能变更趋势，进而防控图表预知仪器性能变更趋势，进而防止可能故障的发生。止可能故障的发生。专家诊断系统。它在仪器与临床之间架专家诊断系统。它在仪器与临床之间架设起直达的桥梁。临床医生不必再化费设起直达的桥梁。临床医生不必再化费精力去分析那些数据，可干脆按图形和精力去分析那些数据，可干脆按图形和诊断看法的提示进行处理。这特殊适用诊断看法的提示进行处理。这特殊适用于对血气分析，技术不熟悉的临床医生。于对血气分析，技术不熟悉的临床医生。动态图。通常按一次测量结果来作为指动态图。通常按一次测量结果来作为指导临床的依据，这在很多状况下往往不导临床的依据，这在很多状况下往往不够全面

17、。通过若干次测量后作出的动态够全面。通过若干次测量后作出的动态图来分析，就能连续动态地监测病情发图来分析，就能连续动态地监测病情发展和视察疗效，更充分地发挥仪器的作展和视察疗效，更充分地发挥仪器的作用。用。增加电解质测量增加电解质测量。依据血气结果来推断。依据血气结果来推断病人酸碱状态时，特殊在代谢性酸碱紊病人酸碱状态时，特殊在代谢性酸碱紊乱中，必需结合其电解质平衡状况。自乱中，必需结合其电解质平衡状况。自然地产生了血气与电解质合一的仪器，然地产生了血气与电解质合一的仪器，国外有人称之为国外有人称之为“急诊室系统急诊室系统”。它在。它在一次进样后，快速供应有关血气电解质一次进样后，快速供应有关

18、血气电解质和酸碱平衡的数据，临床医生马上可依和酸碱平衡的数据，临床医生马上可依据这些数据结合临床状况实行措施。据这些数据结合临床状况实行措施。血气加电解质的多电极测量随着电极性血气加电解质的多电极测量随着电极性能日臻完善而渐渐成熟。能日臻完善而渐渐成熟。两个令人感爱好的新技术两个令人感爱好的新技术 （1）点状电极。该仪器测量血气和电点状电极。该仪器测量血气和电解质参数的电极（解质参数的电极（pH，PC O2、P O2、K，Na，和参比），是在一块印刷电路，和参比），是在一块印刷电路基板上的一个个金属点，每个点滴上电基板上的一个个金属点，每个点滴上电极液并覆以不同的电极膜就形成电极，极液并覆以不

19、同的电极膜就形成电极，彼此由作为测量通道的沟槽相连通，再彼此由作为测量通道的沟槽相连通，再与外部管道相接。而此印刷板插入相应与外部管道相接。而此印刷板插入相应插座使各电极与外部电路相连接。插座使各电极与外部电路相连接。（2）溶液标定。接受密封含气的标准液溶液标定。接受密封含气的标准液来对全部电极（来对全部电极（pH，PC O2，P O2电极）电极）一次校正。这些溶液（一次校正。这些溶液（两种校正液，冲两种校正液，冲洗液，质控液等）洗液，质控液等）与废液袋全部是密封与废液袋全部是密封金属膜软包装，与电极一起封装在一个金属膜软包装，与电极一起封装在一个“电极试剂盒电极试剂盒”中，大小犹如录像带盒。

20、中，大小犹如录像带盒。这些新技术的应用不仅使电极完全免维这些新技术的应用不仅使电极完全免维护，而且摆脱了笨重的钢瓶，使仪器可护，而且摆脱了笨重的钢瓶，使仪器可以移动到所需的任何地方，如手术室或以移动到所需的任何地方，如手术室或病床边，甚至可以随身携带，这近乎完病床边，甚至可以随身携带，这近乎完备的仪器给血气分析仪今后的发展指出备的仪器给血气分析仪今后的发展指出了方向。了方向。接受的技术是在接受的技术是在80年头提出的。它不是年头提出的。它不是接受电化学分析而是接受光化学传感器接受电化学分析而是接受光化学传感器得到血气数据值。这些传感器测量血样得到血气数据值。这些传感器测量血样对光的吸取、反射和

21、散射的程度。它们对光的吸取、反射和散射的程度。它们可以被放在光纤中，通过传统的动脉导可以被放在光纤中，通过传统的动脉导管，放入病人的动脉中，与动脉相连。管，放入病人的动脉中，与动脉相连。因为这些传感器置于连续的血流中，不因为这些传感器置于连续的血流中，不需采集血样，可供应真正的实时监测的需采集血样，可供应真正的实时监测的血气数据。血气数据。首先点状电极性能目前不够稳定，寿命首先点状电极性能目前不够稳定，寿命较短（较短（每个电极试剂盒只能测几十个样每个电极试剂盒只能测几十个样品）。品）。其次，它缺少人体主要阴离子其次，它缺少人体主要阴离子CL-（氯）氯）的测量，在临床应用中有所欠缺。的测量，在临

22、床应用中有所欠缺。再者，作为一次性消耗品的电极试剂盒再者，作为一次性消耗品的电极试剂盒成本较高。成本较高。血气分析仪发展方向血气分析仪发展方向 接受传统的气液双重定标法，利用内置接受传统的气液双重定标法，利用内置定标气和定标液进行有效定标，保证了定标气和定标液进行有效定标，保证了测定结果的精确性。测定结果的精确性。接受专利微型平板感应技术。各种电极接受专利微型平板感应技术。各种电极集成为一平板电极，具有面积小、免维集成为一平板电极，具有面积小、免维护、牢靠性高、无需气体钢瓶进行校正护、牢靠性高、无需气体钢瓶进行校正等特点。等特点。一体化分析包设计。既将全部的电极、一体化分析包设计。既将全部的电

23、极、定标气、定标液、废液包等都设计包含定标气、定标液、废液包等都设计包含在一个可抛弃型的分析包内，当分析包在一个可抛弃型的分析包内，当分析包运用完毕后这些元件也随之抛弃，中间运用完毕后这些元件也随之抛弃，中间无须更换任何元件，因此无需维护措施，无须更换任何元件，因此无需维护措施，做到了真正意义上的免维护，削减了操做到了真正意义上的免维护，削减了操作者的工作量和维护所带来的不便。同作者的工作量和维护所带来的不便。同时这种包含了废液池在内的抛弃型分析时这种包含了废液池在内的抛弃型分析包设计也大大降低了血液样本对操作者包设计也大大降低了血液样本对操作者的生物危害性。的生物危害性。快速的检测时间。快速

24、的检测时间。10 秒即可得到检测结秒即可得到检测结果，数据精确度高，与传统血气分析仪果，数据精确度高，与传统血气分析仪有良好的相关性。有良好的相关性。具有多种全血检测项目。具有多种全血检测项目。pH、PC O2、P O2、Na+、K+、Ca2+、HEC、GLU、LAC、等，并计算出、等，并计算出HCO3-、TC O2、S O2等参数。假如医院想要增加电解质等参数。假如医院想要增加电解质或代谢物的测试项目时，只要选择增加或代谢物的测试项目时，只要选择增加电解质或代谢物的分析包即可，无须更电解质或代谢物的分析包即可，无须更换机器或对原有机器进行升级。换机器或对原有机器进行升级。血气分析作为一项重要

25、的检测技术正在血气分析作为一项重要的检测技术正在与先进的计算机技术亲密结合，不断进与先进的计算机技术亲密结合，不断进行技术创新，信任在不久的将来，血气行技术创新，信任在不久的将来，血气分析仪会有飞跃式的发展，它将以适宜分析仪会有飞跃式的发展，它将以适宜床边诊断的形式，为监床供应更好的协床边诊断的形式，为监床供应更好的协助诊断服务。助诊断服务。血气生理学基础血气生理学基础 血气是指血液中所含的血气是指血液中所含的O2和和CO2气体。气体。血气分析是评价病人呼吸、氧化及酸碱血气分析是评价病人呼吸、氧化及酸碱平衡状态的必要指标。它包括血液的平衡状态的必要指标。它包括血液的pH、PC O2、P O2的

26、测定值，还包括经计算的测定值，还包括经计算求得如求得如TC O2、AB、BE、STAT O2、CONT O2等参数。血气分析的有关数据等参数。血气分析的有关数据对临床疾病的诊断和治疗发挥着重要的对临床疾病的诊断和治疗发挥着重要的作用。作用。氧在血液中的存在形式有两种：一是物氧在血液中的存在形式有两种：一是物理溶解，只占总数的理溶解，只占总数的4%，二是与血红蛋，二是与血红蛋白（白（Hb）结合成结合成HbO2，这部分占总数，这部分占总数的的96%，可见氧在血液中主要是以和血，可见氧在血液中主要是以和血红蛋白结合形式存在的。我们通常用血红蛋白结合形式存在的。我们通常用血氧饱和度来表示，正常人为：动

27、脉氧饱和度来表示，正常人为：动脉0.930 0.98，静脉，静脉0.60 0.7 7。血气分析中测量的氧分压（血气分析中测量的氧分压（PO2）是指是指血浆中物理溶解血浆中物理溶解O2的张力，其参考范围的张力，其参考范围在在10.661313.33KPA33KPA（即即80-100mmHg）。）。二氧化碳二氧化碳CO2在血液中的存在形式有三种：在血液中的存在形式有三种：一是物理溶解，占总量的一是物理溶解，占总量的7.3%；二是与；二是与血红蛋白（血红蛋白（Hb）结合成氨基甲酸血红蛋结合成氨基甲酸血红蛋白，占总量的白，占总量的24.4%；三是与水结合形；三是与水结合形成成H CO3-，占总数的，占

28、总数的68.3%。血气分析中测量的二氧化碳分压（血气分析中测量的二氧化碳分压（P CO2）也是物理溶解于血浆中的也是物理溶解于血浆中的CO2 张力，张力，其参考范围在其参考范围在4.655.98KPa（即即3545mmHg45mmHg）。）。人体血液气体的生理变更过程是这样的：人体血液气体的生理变更过程是这样的：正常人血液中正常人血液中H+浓度增高（浓度增高（即即pH 变低）变低）或或CO2分压增高时，分压增高时，Hb与氧亲合力降低；与氧亲合力降低；H+浓度降低（浓度降低（即即pH变高）变高）或或CO2分压分压降低时，降低时，Hb 与氧亲合力增高。当血液流与氧亲合力增高。当血液流经组织时，因细

29、胞的经组织时，因细胞的PH比血液低，而比血液低，而CO2分压较血液高，有利于分压较血液高，有利于HbO2释放释放O2，同时又促进了，同时又促进了H+和和Hb、CO2的结合。的结合。当血流经肺时，肺泡的当血流经肺时，肺泡的O2分压高，分压高，HbO2的生成促使的生成促使Hb 释放释放Hb 和和CO2，同，同时时CO2呼出也有利于呼出也有利于HbO2的形成。这就的形成。这就是血液气体的生理变更过程。正常状况是血液气体的生理变更过程。正常状况下，人体的这些气体和血液中的酸碱度下，人体的这些气体和血液中的酸碱度（pH）等指标都处在确定的生理范围之等指标都处在确定的生理范围之内，一旦超出了正常范围，就说

30、明人体内，一旦超出了正常范围，就说明人体发生了病变。发生了病变。人体血气酸碱生理指标常用参人体血气酸碱生理指标常用参数数 血气分析仪基本结构血气分析仪基本结构 血气分析仪（血气分析仪（BLOOD GAS ANALYZER），是用来测量血液中的酸），是用来测量血液中的酸碱度（碱度（pH）、二氧化碳分压（）、二氧化碳分压（PCO2）和氧分压（和氧分压（PO2）的仪器。由于该仪器的仪器。由于该仪器分析快速、精确、牢靠，从而为病因的分析快速、精确、牢靠，从而为病因的分析和制定治疗方案供应牢靠的、科学分析和制定治疗方案供应牢靠的、科学的依据，因此，目前它已是当今医院中的依据，因此，目前它已是当今医院中不

31、行缺少的高挡检验设备之一。不行缺少的高挡检验设备之一。生产血气分析仪的厂家很多，型号也很生产血气分析仪的厂家很多，型号也很多，自动化程度也不尽相同，但是，各多，自动化程度也不尽相同，但是，各种仪器的结构组成是基本一样的，一般种仪器的结构组成是基本一样的，一般包括电极（包括电极（pH、PC O2、P O2）、进样）、进样室、室、C O2空气混合器、放大器元件、数空气混合器、放大器元件、数字运算显示屏和打印机等部件。字运算显示屏和打印机等部件。一、电极系统一、电极系统 电极是血气分析仪信号拾取部分。一般电极是血气分析仪信号拾取部分。一般血气分析仪运用四只电极，它们是血气分析仪运用四只电极，它们是p

32、H 极、极、pH 参比电极、二氧化碳分压电极（参比电极、二氧化碳分压电极（PC O2）和氧分压电极（和氧分压电极（P O2）。电极部）。电极部件特别珍贵，工作时对其要加倍当心，件特别珍贵，工作时对其要加倍当心，并留意对电极的保养，以延长其寿命。并留意对电极的保养，以延长其寿命。不同厂商生产的电极的大小、尺寸各不不同厂商生产的电极的大小、尺寸各不一样，它们之间都不能通用，但是，它一样，它们之间都不能通用，但是，它们的工作原理是相同的，结构也类似。们的工作原理是相同的，结构也类似。离子选择电极离子选择电极利用各种活性膜干脆测量溶液中特定离利用各种活性膜干脆测量溶液中特定离子浓度的电极叫离子选择电极

33、。简称子浓度的电极叫离子选择电极。简称ISE。它能选择性地响应待测离子浓度而对。它能选择性地响应待测离子浓度而对其它离子不响应，或响应很弱，其电极其它离子不响应，或响应很弱，其电极电位与待测离子浓度的对数呈线形关系，电位与待测离子浓度的对数呈线形关系，即遵循能斯特方程。其响应机制是由于即遵循能斯特方程。其响应机制是由于在相界面上发生离子交换和扩散，而非在相界面上发生离子交换和扩散，而非电子转移。电子转移。离子选择电极的分类离子选择电极的分类玻璃电极：这类电极的运用和保存比较玻璃电极：这类电极的运用和保存比较简洁，而且易于制成不同形态以用于特简洁，而且易于制成不同形态以用于特殊场合。但内阻较高、

34、选择性不太志向殊场合。但内阻较高、选择性不太志向并局限于一价离子等缺点。并局限于一价离子等缺点。压片膜电极：将膜片用适当的黏合剂黏压片膜电极：将膜片用适当的黏合剂黏结在玻璃管一端，管内填充溶液，插入结在玻璃管一端，管内填充溶液，插入内参比电极即构成离子选择电极。内参比电极即构成离子选择电极。单晶膜膜电极：电极膜是由难溶盐的单单晶膜膜电极：电极膜是由难溶盐的单晶制成。此类电极具有很宽的浓度适应晶制成。此类电极具有很宽的浓度适应范围。范围。非均相膜电极：由难溶盐的沉淀作为电非均相膜电极：由难溶盐的沉淀作为电极膜的活性材料，匀整分布于惰性材料极膜的活性材料，匀整分布于惰性材料中，制成电极膜。中，制成

35、电极膜。离子选择电极的特点离子选择电极的特点干脆测定。不须要对样品做稀释及其他干脆测定。不须要对样品做稀释及其他处理。处理。选择性强。特殊是酶电极的出现，进一选择性强。特殊是酶电极的出现，进一步提高了这种方法的选择性。步提高了这种方法的选择性。响应快，测量快速。一般只需十几秒即响应快，测量快速。一般只需十几秒即可完成。可完成。适应性强，应用广泛。可以满足不同环适应性强，应用广泛。可以满足不同环境的要求。境的要求。所需样品少。仅需几十微升的样品。所需样品少。仅需几十微升的样品。其它优点。还具有总体价格低廉，携带其它优点。还具有总体价格低廉，携带便利以及简洁实现仪器微型化等特点。便利以及简洁实现仪

36、器微型化等特点。（一）（一）pH电极和电极和pH 参比电极参比电极 血气分析仪中所运用的血气分析仪中所运用的PH 电极和电极和pH参参比电极与酸度计中所运用的电极基本一比电极与酸度计中所运用的电极基本一样，它们共同完成对样，它们共同完成对pH值的测量。值的测量。pH电电极是利用电位法原理测量溶液的极是利用电位法原理测量溶液的H+浓度。浓度。血气分析仪上所用的玻璃电极有平头型血气分析仪上所用的玻璃电极有平头型和毛细管型两种，但多数为平头型的。和毛细管型两种，但多数为平头型的。因为在血气分析仪中，为了一次进样获因为在血气分析仪中，为了一次进样获得多项参数，一份样品要经过好几个电得多项参数，一份样品

37、要经过好几个电极，接受平头型电极可便利样品流淌。极，接受平头型电极可便利样品流淌。两种好用的电极，即玻璃电极和甘汞电两种好用的电极，即玻璃电极和甘汞电极。极。（二）（二）PC O2电极电极 PC O2电极是一个气敏电极。电极前端电极是一个气敏电极。电极前端有一层半透膜，它只允许有一层半透膜，它只允许C O2气体分子气体分子通过，而阻挡其他气体分子和离子通过。通过，而阻挡其他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。薄膜的材料多用高分子有机化合物制成。PC O2电极示意图电极示意图 PCO2电极内有玻璃电极和参比电极电极内有玻璃电极和参比电极（Ag/AgCl），这两电极被封装在充溢

38、碳），这两电极被封装在充溢碳酸氢钠（酸氢钠（NaHCO3)、蒸馏水和氯化钠、蒸馏水和氯化钠（NaCl）溶液的外电极壳里，当电极的溶液的外电极壳里，当电极的端部插到样品室壁时，溶解在血液样品端部插到样品室壁时，溶解在血液样品中的中的CO2通过半透膜扩散进入电极壳内。通过半透膜扩散进入电极壳内。扩散始终进行到样品和电极壳里的扩散始终进行到样品和电极壳里的CO2浓度相同为止。浓度相同为止。CO2+H2OH2CO3H+HCO3-样品液中二氧化碳含量越高扩散到电极样品液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，壳里的二氧化碳越多，生成的碳酸越多，从而使溶液的从而使溶液的PH 值下降

39、也越大。电极壳值下降也越大。电极壳里的玻璃电极和参比电极将此里的玻璃电极和参比电极将此pH 的变更的变更测量出来，这样就间接地测得了测量出来，这样就间接地测得了PCO2的的凹凸。凹凸。在运用前，必需运用两种已知在运用前，必需运用两种已知CO2气体气体对仪器进行校准。一般是接受大气中的对仪器进行校准。一般是接受大气中的空气和纯空气和纯CO2两种气体，按确定比例混两种气体，按确定比例混合产生。合产生。（三）（三）PO2电极电极 PO2电极也是个气敏电极，氧的测量是基电极也是个气敏电极，氧的测量是基于电解氧的原理而实现的电极前端为一于电解氧的原理而实现的电极前端为一允许允许O2分子通过的透气膜。电极

40、壳内由分子通过的透气膜。电极壳内由一个铂阳极和一个银一个铂阳极和一个银/氯化银氯化银（Ag/AgCl）阳极浸在电解溶液中。内阳极浸在电解溶液中。内充电解质溶液由磷酸二氢钾（充电解质溶液由磷酸二氢钾（KH2PO4）、）、磷酸二氢钠（磷酸二氢钠（NaH2PO4）、氯化钾（）、氯化钾（KCl）和蒸馏水组成。和蒸馏水组成。PO2电极结构图电极结构图 KH2PO4和和NaH2PO4可稳定电解液的可稳定电解液的pH 值。值。KCl可增加电解液的电导，并参可增加电解液的电导，并参与离子导电。在两极之间加有与离子导电。在两极之间加有0.7V 左右左右的极化电压。在极化电压的作用下，进的极化电压。在极化电压的作

41、用下，进入内充液的氧被电解。电极上所发生的入内充液的氧被电解。电极上所发生的反应为：反应为：阴极反应：阴极反应：O2+2H2O+4e4OH-电解质反应：电解质反应：KCl+OH-NaOH+Cl阳极反应：阳极反应：Ag+Cl-AgCl+e-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PO2的的凹凸。即通过电极的转换，凹凸。即通过电极的转换，PO2的凹凸的凹凸便转换成了电流的大小。便转换成了电流的大小。PO2电极产生的电流很小，通常只有几电极产生的电流很小，通常只有几十纳安（十纳安（10-9A）。所以）。所以PO2电极所配的电极所配的放大器为高输入阻抗、低噪声的微电流放大器为高输入阻抗

42、、低噪声的微电流放大器。放大器。当当PO2的值为零时，电路中电流并不为的值为零时，电路中电流并不为零，也有一个微小的电流值，通常称其零，也有一个微小的电流值，通常称其为基流。校准为基流。校准PO2电极时，也接受两种电极时，也接受两种气体。先用不含氧的纯气体。先用不含氧的纯CO2气体通过测气体通过测量管，将电路中的基流调为零。然后，量管，将电路中的基流调为零。然后，用其次种标准气体去测定用其次种标准气体去测定PO2，便可得，便可得出出PO2和电流的标准曲线。和电流的标准曲线。二二.管路系统管路系统 管路系统是血气分析仪测量样品的通路，管路系统是血气分析仪测量样品的通路，它在微机的限制下，能够自动

43、完成气体它在微机的限制下，能够自动完成气体和液体的定标，自动完成样品的测量，和液体的定标，自动完成样品的测量，以及自动完成对电极和通道的清洗过程。以及自动完成对电极和通道的清洗过程。管路系统比较困难，它通常是由气瓶、管路系统比较困难，它通常是由气瓶、液瓶、管道、电磁阀、泵、以及转换装液瓶、管道、电磁阀、泵、以及转换装置等部分组成。在实际工作中，这部分置等部分组成。在实际工作中，这部分出现的故障也是最多。所以确定要留意出现的故障也是最多。所以确定要留意对管路系统的了解。对管路系统的了解。恒温测量室是整个仪器的心脏，也是管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路系统的

44、中心，四只测量电极就安装在上面。为保证仪器的精确性，测量室严上面。为保证仪器的精确性，测量室严格恒温，保证电极、管道及全部进入的格恒温，保证电极、管道及全部进入的液体、气体均恒温在液体、气体均恒温在370.1，其内部，其内部设有温度传感器、加热器、过温开关和设有温度传感器、加热器、过温开关和液位检测器。为了向测量室抽吸样品和液位检测器。为了向测量室抽吸样品和定标液，一般血气分析仪均接受蠕动泵定标液，一般血气分析仪均接受蠕动泵来吸液。来吸液。我们知道，参比电极内充有我们知道，参比电极内充有KCl溶液，当溶液，当套内的套内的KCl 溶液挥发或被污染后，就须溶液挥发或被污染后，就须要更换。很多血气分

45、析仪接受自动更换要更换。很多血气分析仪接受自动更换KCl 液体的方法，即在液体的方法，即在KCl 瓶内加以正瓶内加以正压，靠压力将压，靠压力将KCl液体送入参比电极套内。液体送入参比电极套内。冲洗泵通常接受真空泵产生的强大负压，冲洗泵通常接受真空泵产生的强大负压，使冲洗液快速冲洗管道。转换器完成各使冲洗液快速冲洗管道。转换器完成各种液、气路转换。它是在微机的限制下，种液、气路转换。它是在微机的限制下，使不同的电磁阀通或断，从而让不同的使不同的电磁阀通或断，从而让不同的液体或气体按预先设置好的程序进入测液体或气体按预先设置好的程序进入测量室。它的一边接有各种气体和液体管量室。它的一边接有各种气体

46、和液体管路，另一边是液体或气体的出口。路，另一边是液体或气体的出口。缓冲液缓冲液、用于用于pH 定标，定标气定标，定标气1、2用于用于PCO2、PO2定标。每种气体中含有定标。每种气体中含有不同比例的氧和二氧化碳。一种含有不同比例的氧和二氧化碳。一种含有5%的二氧化碳和的二氧化碳和20%的氧；另一种含的氧；另一种含10%的二氧化碳，不含氧。气体经过减压阀的二氧化碳，不含氧。气体经过减压阀减压后，首先经过湿化器，饱和湿化后减压后，首先经过湿化器，饱和湿化后（同时也起净化作用），再经过预热器同时也起净化作用），再经过预热器将定标气体加热到将定标气体加热到37，再经转换器送，再经转换器送到测量室中，

47、对到测量室中，对PCO2、和、和.PO2电极进行电极进行定标。定标。湿化器的结构很简洁，通常是一个带有湿化器的结构很简洁，通常是一个带有进气和出气孔的小容器，容器里装有一进气和出气孔的小容器，容器里装有一半左右的蒸馏水。定标气体从容器的下半左右的蒸馏水。定标气体从容器的下部输入，以气泡的形式从水中冒出。这部输入，以气泡的形式从水中冒出。这样容器上方的定标气体中的水蒸汽便是样容器上方的定标气体中的水蒸汽便是饱和水蒸汽了，且水蒸汽产生的压力为饱和水蒸汽了，且水蒸汽产生的压力为恒定值。这样，定标时，只要从总的压恒定值。这样，定标时，只要从总的压力中减去饱和水蒸气的分压，再乘以某力中减去饱和水蒸气的分

48、压，再乘以某种气体的含量，便是该气体的分压值。种气体的含量，便是该气体的分压值。三三.工作原理工作原理 被测样品在管路系统的抽吸下，被抽进被测样品在管路系统的抽吸下，被抽进样品室内的测量管。测量管的管壁上开样品室内的测量管。测量管的管壁上开有四个孔，孔里面插有有四个孔，孔里面插有pH、PCO2和和PO2三只测量电极和一只参比电极。待测液三只测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。进入测量管后，同时被四个电极所感测。被电极转换成被电极转换成pH、PCO2和和PO2三项参数三项参数所对应的电信号。所对应的电信号。这些电信号分别经放大、模数转换后，这些电信号分别经放大、模数

49、转换后，送给仪器的微机单元。经微机处理运算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，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。微机还限制测或打印机打出测量结果。微机还限制测量室温度的凹凸和管道系统的动作。量室温度的凹凸和管道系统的动作。为了削减样品量，测量毛细管做得很细，测量为了削减样品量，测量毛细管做得很细，测量过程中，假如操作不当，很简洁引起毛细管的过程中，假如操作不当，很简洁引起毛细管的堵塞，因此要留意正确的运用方法和维护保养。堵塞，因此要留意正确的运用方法和维护保养。因电极的转换稳定性随温度变更特别敏感，所因电极的转换稳定性随温度变更特别敏感，所

50、以测量室处在一个恒温系统中。恒温系统通常以测量室处在一个恒温系统中。恒温系统通常是将一块铝块开槽、打孔后，装人温度加热器、是将一块铝块开槽、打孔后，装人温度加热器、温度感测装置和透亮的测量毛细管。由于是靠温度感测装置和透亮的测量毛细管。由于是靠金属导热的，整个金属块就是一个恒温体。所金属导热的，整个金属块就是一个恒温体。所以固体恒温式的加热速度快，热匀整性好。测以固体恒温式的加热速度快，热匀整性好。测量室的温度通常恒定在量室的温度通常恒定在37。AVL-995型血气分析仪型血气分析仪 AVL-995型血气分析仪是一种全自动、型血气分析仪是一种全自动、性能较好、分析精确、操作简便的先进性能较好、