血气分析仪PPT课件.ppt
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1、血气分析仪血气分析仪主要内容主要内容v血气分析仪的原理血气分析仪的原理Pco2分压电极的工作原理分压电极的工作原理P02分压电极的工作原理分压电极的工作原理v血气分析仪的结构血气分析仪的结构血气分析仪血气分析仪n n血气分析仪血气分析仪(blood gas analyzer)是利用是利用电极对人全血中的酸碱度(电极对人全血中的酸碱度(pH)、二氧化碳)、二氧化碳分压(分压(PCO2)和氧分压()和氧分压(PO2)进行测定的)进行测定的仪器。仪器。根据所测得的根据所测得的pH、PCOCO2 2、POO2 2参数及输参数及输入的血红蛋白值,血气分析仪可进行计算而入的血红蛋白值,血气分析仪可进行计算
2、而求出血液中的其它参数,如:求出血液中的其它参数,如:实际碳酸氢根浓度(实际碳酸氢根浓度(AB)标准碳酸氢根浓度(标准碳酸氢根浓度(SB)血液缓冲碱(血液缓冲碱(BB)血浆二氧化碳总量(血浆二氧化碳总量(T-CO2)血液碱剩余(血液碱剩余(BEblood)细胞外液碱剩余(细胞外液碱剩余(BEECF)血氧饱和度(血氧饱和度(SO2)人体血气酸碱生理指标常用参数人体血气酸碱生理指标常用参数正常生理指正常生理指标非正常生理指非正常生理指标pH7.35 7.457.45酸血症碱血症pCO24.655 5.985kPa(均值5.32 kPa)5.985 kPa低碳酸血症高碳酸血症pO210.64 13.
3、3 kPa7.3 kPa4 kPa呼吸衰竭有生命危险Hb男女120160g.L-1110150g.L-1血气分析仪的工作原理血气分析仪的工作原理n n血气分析仪种类型号很多,其基本结构均可血气分析仪种类型号很多,其基本结构均可分为三大部分:分为三大部分:电极系统电极系统 管路系统管路系统 电路系统电路系统键键键键 盘盘盘盘参比电极参比电极参比电极参比电极pHpH电极电极电极电极前置放大前置放大前置放大前置放大放大放大放大放大样样样样品品品品室室室室PCOPCO2 2电极电极电极电极前置放大前置放大前置放大前置放大反对数放大反对数放大反对数放大反对数放大POPO2 2电极电极电极电极前置放大前置
4、放大前置放大前置放大放大放大放大放大模模模模数数数数转转转转换换换换测测测测量量量量管管管管打印输出打印输出打印输出打印输出输出显示输出显示输出显示输出显示温度控制温度控制温度控制温度控制微微微微 机机机机管路管路管路管路系统系统系统系统血气分析仪的工作原理图血气分析仪的工作原理图v被测血液样品在管路系统的抽吸下,进入样品室内的被测血液样品在管路系统的抽吸下,进入样品室内的测量毛细管中。测量毛细管中。v测量毛细管的管壁上开有四个孔,孔内分别插有测量毛细管的管壁上开有四个孔,孔内分别插有pH、PCO2和和PO2三支测量电极和一支三支测量电极和一支pH参比电极。其中,参比电极。其中,pH和和pH参
5、比电极共同组成对参比电极共同组成对pH的测量系统。的测量系统。v血液样品进入样品室的测量管后,管路系统停止抽吸,血液样品进入样品室的测量管后,管路系统停止抽吸,样品同时被四个电极所感测。电极产生对应于样品同时被四个电极所感测。电极产生对应于pH、PCO2和和PO2三项参数的电信号。三项参数的电信号。v这些电信号分别经放大、模数转换后送到微处理机。这些电信号分别经放大、模数转换后送到微处理机。v经微处理机系统处理、运算后,再分别被送到各自的经微处理机系统处理、运算后,再分别被送到各自的显示单元显示或打印机打印出测量结果。显示单元显示或打印机打印出测量结果。测量室测量室必须是一个必须是一个恒温系统
6、恒温系统。通常测量。通常测量室的温度被恒定室的温度被恒定在在370.1。在血气分析仪中,为了完成对样品的自在血气分析仪中,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。的泵体和电磁阀。泵和电磁阀泵和电磁阀的转、停、开、闭、温度的的转、停、开、闭、温度的高低;高低;定标气及定标液定标气及定标液的有、无、供、停等,的有、无、供、停等,均由微机进行控制或监测均由微机进行控制或监测。血气分析方法是一种血气分析方法是一种相对测量方法相对测量方法。在。在测量样品之前,
7、需用标准液及标准气体测量样品之前,需用标准液及标准气体确定确定pHpH、P PCOCOCOCO2 2 2 2和和P PO O O O2 2 2 2三套电极的工作曲线三套电极的工作曲线。通常把通常把确定电极系统工作曲线的过程确定电极系统工作曲线的过程叫叫做做定标或校准定标或校准(Calibration)。每种电极每种电极都要都要有两种标准物质有两种标准物质来来进行定进行定标标,以便确定,以便确定建立工作曲线最少需要的两个建立工作曲线最少需要的两个工作点。工作点。使用使用7.3837.383和和6.8406.840两种两种标准缓冲液标准缓冲液进行进行定标定标。pH系统:系统:氧和二氧化碳系统:氧和
8、二氧化碳系统:用用两种混合气体两种混合气体来进行定标。来进行定标。5 CO2和和20 O2 10 CO2 定定 标标二、仪器结构二、仪器结构(一)电极系统(一)电极系统电极电极是血气分析仪的是血气分析仪的电化学传感器。电化学传感器。离子极离子极-主要有主要有K+、Na+、Li+、Ca2+、Cl-、pH和和pCO2 电极电极 伏安型传感器伏安型传感器-主要是主要是PO2 电极电极电化学传感器主要包括两大类:电化学传感器主要包括两大类:一般的一般的血气分析仪使用四支电极血气分析仪使用四支电极:pH pH 电极电极 PCOPCO2 2 电极电极 POPO2 2 电极电极 pH pH 参比电极参比电极
9、1 1pHpH电极和电极和pHpH参比电极参比电极 血气分析仪使用血气分析仪使用毛细管毛细管pH玻璃电极玻璃电极和和甘汞甘汞电极电极测量溶液的酸碱度。测量溶液的酸碱度。血液血液血液血液饱和饱和饱和饱和KClKCl甘汞甘汞甘汞甘汞电极电极电极电极PBSPBSAg/Ag/AgClAgCl电极电极电极电极放大器放大器放大器放大器PH7.38PH7.38液体界面液体界面液体界面液体界面PHPH敏感玻璃膜敏感玻璃膜敏感玻璃膜敏感玻璃膜液体界面液体界面液体界面液体界面pH pH 测量系统示意图测量系统示意图 甘汞电极甘汞电极甘汞电极甘汞电极屏蔽电线屏蔽电线屏蔽电线屏蔽电线循环水循环水循环水循环水入口入口
10、入口入口出口出口出口出口玻璃电极玻璃电极玻璃电极玻璃电极吸收泵吸收泵吸收泵吸收泵聚乙烯管聚乙烯管聚乙烯管聚乙烯管恒温水浴恒温水浴恒温水浴恒温水浴连接管连接管连接管连接管饱和饱和饱和饱和KClKClAg/Ag/AgClAgCl气泡气泡气泡气泡缓冲液缓冲液缓冲液缓冲液PHPH敏感玻璃膜敏感玻璃膜敏感玻璃膜敏感玻璃膜毛细管玻璃毛细管玻璃pHpH电极与甘汞电极结构示意图电极与甘汞电极结构示意图 此种电极的标本用量为此种电极的标本用量为2 2 l l,pHpH测定范围为测定范围为0 0 1010。罗氏公司使用的参比电极罗氏公司使用的参比电极19581958年使用年使用的第一个三的第一个三功能血气分功能血
11、气分析仪及其电析仪及其电极。极。2 2PCOPCO2 2电极电极 PCOPCO2 2电极是根据电极是根据J.SeveringhausJ.Severinghaus原理设计原理设计的,故也称为的,故也称为“SeveringhausSeveringhaus”电极。电极。PCOPCOPCOPCO2 2 2 2 测量系统示意图测量系统示意图测量系统示意图测量系统示意图 玻璃电极壁玻璃电极壁玻璃电极壁玻璃电极壁电极外套电极外套电极外套电极外套参比电极参比电极参比电极参比电极Ag/Ag/AgClAgClPBSPBS缓冲液缓冲液缓冲液缓冲液内电极内电极内电极内电极Ag/Ag/AgClAgClNaHCONaHC
12、O3 3外缓冲溶液外缓冲溶液外缓冲溶液外缓冲溶液“O”O”形圈形圈形圈形圈尼龙网尼龙网尼龙网尼龙网PHPH敏感玻璃膜敏感玻璃膜敏感玻璃膜敏感玻璃膜PCOPCO2 2电极的基本组成部分电极的基本组成部分-玻璃电极玻璃电极。pHpH敏感的薄层玻璃膜敏感的薄层玻璃膜-厚约厚约0.1mm0.1mm电极内充溶液电极内充溶液-含有含有KClKCl的磷酸盐缓冲液,的磷酸盐缓冲液,其中浸有杆状其中浸有杆状Ag/Ag/AgClAgCl电极电极内参比电极内参比电极-环状环状Ag/Ag/AgClAgCl电极,位于玻璃电极,位于玻璃 电极杆的近侧端。电极杆的近侧端。玻璃电极与参比电极外面充满玻璃电极与参比电极外面充满
13、PCOPCO2 2电极外电极外缓冲液,它的缓冲液,它的pHpH值随血液的值随血液的PCOPCO2 2而改变。而改变。玻璃电极膜与其有机玻璃外套一端的渗透玻璃电极膜与其有机玻璃外套一端的渗透膜之间放一片尼龙网或擦镜纸,使两者之间保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。证有一薄层电极溶液间隔。作用原理:作用原理:它将测量室内的血液与玻璃电极及它将测量室内的血液与玻璃电极及其外面的其外面的HCOHCO3 3-溶液分隔开,血液与玻璃电极及溶液分隔开,血液与玻璃电极及其外面的其外面的HCOHCO3 3-溶液分隔开,只允许血液样品中溶液分隔开,只允许血液样品中COCO2 2分子通
14、过,让其溶解、水化,并建立电离平分子通过,让其溶解、水化,并建立电离平衡,使溶液中氢离子(衡,使溶液中氢离子(H H+)增加,因而使膜内)增加,因而使膜内溶液溶液pHpH值下降。由二氧化碳分压电极的工作原值下降。由二氧化碳分压电极的工作原理可知,待测溶液中理可知,待测溶液中pHpH值的变化与值的变化与lgPlgPCOCOCOCO2 2 2 2有线有线性关系。由性关系。由pHpH电极测得电极测得pHpH值的变化量,经反对值的变化量,经反对数放大器转换为数放大器转换为P PCOCOCOCO2 2 2 2,再用数字显示。,再用数字显示。渗透膜渗透膜-聚四氟乙烯膜、聚丙烯膜或硅橡胶膜聚四氟乙烯膜、聚丙
15、烯膜或硅橡胶膜 3 3POPO2 2电极电极 POPO2 2 电极是一种电极是一种气敏电极。气敏电极。O O2 2 渗透膜用约渗透膜用约2020 m m的聚丙烯膜或聚四氟乙烯膜,也有用聚乙的聚丙烯膜或聚四氟乙烯膜,也有用聚乙烯、聚酯作电极膜。烯、聚酯作电极膜。玻璃柱玻璃柱玻璃柱玻璃柱铂丝阴极铂丝阴极铂丝阴极铂丝阴极 =-0.65V=-0.65V电极外套电极外套电极外套电极外套阳极阳极阳极阳极Ag/Ag/AgClAgCl =0.0V=0.0V磷酸盐缓冲液磷酸盐缓冲液磷酸盐缓冲液磷酸盐缓冲液“O”O”型圈型圈型圈型圈磨砂玻璃表面磨砂玻璃表面磨砂玻璃表面磨砂玻璃表面OO2 2渗透膜(聚丙烯膜)渗透膜
16、聚丙烯膜)渗透膜(聚丙烯膜)渗透膜(聚丙烯膜)POPO2 2电极电极测量系统示意图测量系统示意图 氧分压(氧分压(POO2 2)电极的工作原理)电极的工作原理 P PO O O O2 2 2 2 电极是氧化还原电极,对氧的测电极是氧化还原电极,对氧的测量是基于电解氧的原理实现的。量是基于电解氧的原理实现的。目前用得最多的氧电极是电解式的目前用得最多的氧电极是电解式的ClarkClark氧电极氧电极,ClarkClark氧电极是氧电极是由铂阴极、由铂阴极、Ag/Ag/AgClAgCl阳极、阳极、KClKCl电解质和透气膜电解质和透气膜所构成。所构成。在测定时,在测定时,O O2 2在铂阴极表面
17、发生的反在铂阴极表面发生的反应如下:应如下:外加直流电压外加直流电压 0.4V进入电极内进入电极内O2不反应不反应0.4V0.8V在铂阴极表面被还原在铂阴极表面被还原 O2+2 H2O H2O2 H2O2+2 e-2 OH-当阴极表面附近的氧被消耗后,阴极当阴极表面附近的氧被消耗后,阴极表面氧气分压:表面氧气分压:P PO O2 2=0.00=0.00 kPakPa/mmHg/mmHg 样品中的氧将通过渗透膜向阴极发生样品中的氧将通过渗透膜向阴极发生浓度扩散。浓度扩散。当氧浓度扩散梯度相对稳定时,就产当氧浓度扩散梯度相对稳定时,就产生一个稳定的电解电流,称之为生一个稳定的电解电流,称之为极限扩
18、散极限扩散电流电流 I0 。I0 POO2 2(样本样本样本样本)通过测定电流变化即可测定血液标本通过测定电流变化即可测定血液标本中的氧气分压。中的氧气分压。vv在外加电压超过在外加电压超过在外加电压超过在外加电压超过0.8V0.8V时,即使时,即使时,即使时,即使POPO2 2=0 mmHg =0 mmHg,水,水,水,水本身也会被电解而产生电流。本身也会被电解而产生电流。本身也会被电解而产生电流。本身也会被电解而产生电流。vv外加在外加在外加在外加在POPO2 2电极上的工作电压通常为电极上的工作电压通常为电极上的工作电压通常为电极上的工作电压通常为0.65V0.65V。vv电流的大小通常
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