杏彩平台官网医学仪器原理与设计-血气分析仪

　　1、医学仪器原理与设计 血气分析仪,血气分析仪广泛应用于昏迷、休克、严重外伤等危急病人的临床抢救、外科大手术的监控、临床效果的观察和研究等。它是肺心病、肺气肿、气管炎、糖尿病、呕吐、中毒等病症的治疗和诊断中必备的仪器。由于该仪器分析快速、准确、可靠，已成为现代化医院中不可缺少的重要医疗检测设备之一,血气分析仪,血气分析仪是50年代末发展起来的一种现代医学检验仪器，经过60年代的完善和发展，到70年代，血气分析仪已达到数字化和自动化程度。 我国于70年代初开始研制血气分析仪，到80年代中后期，国产的血气分析仪基本上只有南京的DX-200型。90年代引进了美国1302型全套生产制造技术，包括关键样品箱

　　2、、电极、试剂的制造技术，结合我国国情，设计制造了1300系列产品(1324/1326/ 1312)，使我国在血气分析仪研制生产方面前进了一大步,一、血气分析仪分发展,近几年新型仪器的性能进一步完善。由于计算机的普遍使用，血气分析仪的数据处理能力已大大提高，只需将少量的血样注入仪器，就可在极短的时间内自动显示并打印出pH值，血氧分压、血二氧化碳分压及十几项相关数据。有些新型号的仪器还增加了测量电解质、血红素或血细胞比容的功能。此外，目前的血气分析仪大多使用了电极帽，将电极体与其敏感膜分开，维修保养时只需将经过处理的电极帽换上即可，使电极的保养变得更为简便,血气分析仪还常与电解质分析仪、血氧仪

　　3、等联为一体，并与医院的计算机系统联机，使其功能更全面。目前还有可在床边测试的移动式血气分析仪，它使用了电极帽，电极无需保养，只需每隔72小时更换一次电极帽即可。总之血气分析仪将向全功能、小型化、连续测量等方面发展,血气分析仪（blood gas analyzer）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,血气分析仪,测量样品中的指标： pH、PCO2、PO2、AB、SB、BB、TCO2、BE blood、BEECF、SO2等,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参数，如,实际碳酸氢根浓度（

　　4、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,血气酸碱生理指标常用参数,二、工作原理,电极系统 管路系统 电路系统,血气分析仪种类型号很多，其基本结构均可分为三大部分,血气分析仪的工作原理图,测量室必须是一个恒温系统。通常测量室的温度被恒定在370.1,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,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，均由微机进行控制或监测

　　5、,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,使用7.383和6.840两种标准缓冲液进行定标,pH系统,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,定 标,三、仪器结构,一）电极系统,电极是血气分析仪的电化学传感器,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,电化学传感

　　6、器主要包括两大类,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,1pH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,pH 测量系统示意图,毛细管玻璃pH电极与甘汞电极结构示意图,此种电极的标本用量为2l，pH测定范围为010,罗氏公司使用的参比电极,1958年使用的第一个三功能血气分析仪及其电极,2PCO2电极,PCO2电极是根据J.Severinghaus原理设计的，故也称为“Severinghaus”电极,PCO2 测量系统示意图,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

　　7、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渗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,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

　　8、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,渗透膜,聚四氟乙烯膜、聚丙烯膜或硅橡胶膜,3PO2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,PO2电极测量系统示意图,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

　　9、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,血气分析仪的管路系统示意图,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,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,气路系统的类型,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

　　10、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,这种供气系统用仪器本身的气体混合器产生定标气,加到气体混合器上来的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，气体混合器将上述两种气体进行配比、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,气体混合器工作原理示意图,2液路系统,液路系统具有两种功能，一是提供pH值电极系统定标用的两种缓冲液，二是自

　　11、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,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,作用,某一血气分析仪的电路系统原理如下图所

　　12、示,血气分析仪电路原理框图,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,四、血气分析仪的维护、保养与故障排除,血气分析仪作为一种精密的分析仪器，操作比较简单，关键是日常的维护和出现问题后故障的排除,一）电极的保养,电极是一种十分贵重的部件，应注意保养，尽量延长其寿命,电极的保养一般是仪器自动进行,1.参比电极保养,参比电极套需要定期更换。如果一天作100个样品，每周应更换一次；一般情况下两周可更换一次；在样品较少时，可视具体情况延长更换时间。当发现电极不再渗参比液

　　13、，或渗漏孔处变成或棕色时，应随时更换,更换盐桥或电极内的KCl溶液时，除加入饱和的KCl溶液外，还需加入少许的KCl结晶，使其在37 恒温条件下也达到饱和,2.pH电极的保养,不管是否使用pH电极，其使用寿命一般都为12年,如果pH电极在空气中暴露2h以上，应将其放在缓冲液中浸泡6h24h才能使用,按血液缓冲液（或生理盐水）水空气的顺序进行清洗,蛋白质粘附在电极表面,或用随机附送的含蛋白水解酶的清洗液或自配的0.1%胃蛋白酶盐酸溶液浸泡30分钟以上，用生理缓冲液洗净后浸泡备用,3.PCO2电极保养,电极要经常用专用清洁剂清洗，如果经清洗、更换缓冲液后仍不能正常工作时，应更换半透膜,电极用久

　　14、后，阴极端的磨砂玻璃上会有Ag或AgCl沉积。可用滴有外缓冲液的细砂纸磨去沉积物，再用外缓冲液洗干净,清洗沉积物、半透膜和电极的更换应定期进行,4.PO2电极的保养,PO2电极中干净的内电极端部和四个铂丝点应该明净发亮,每次清洗时，都应该用电极膏对PO2电极进行研磨保养,二)仪器的日常保养,1.每天检查大气压力、钢瓶气体压力； 2.每天检查定标液、冲洗液是否过期，检查气泡室是否有蒸馏水； 3.每周更换一次内电极液，定期更换电极膜； 4.每周至少冲洗一次管道系统，擦洗分析室； 5.若电极使用时间过长，电极反应变慢，可用电极活化液对pH、PCO2电极活化，对PO2电极进行轻轻打磨，除去电极表面氧化

　　15、层； 6.仪器避免测定强酸强碱样品，以免损坏电极。若偏酸或偏碱液测定时，可对仪器进行几次一点校正； 7.保持环境温度恒定，避免高温，以免影响仪器准确性和电极稳定性,三）常见故障及其排除方法,蠕动泵管老化、漏气或泵坏。需要更换管道或维修蠕动泵,1样品吸入不良,2样品输入通道堵塞,一般用强力冲洗程序将血块冲出排除。如冲不走，可换上假电极，使转换盘处于进样位置，用注射器向进样口中注蒸馏水，便可将血块冲走,1）血块堵塞,如毛细管断在进样口内等，可将样品进样口取下来，将玻璃碎片捅出即可,2）玻璃碎片堵塞,3. pH定标不正确,pH定标液过期 两种定标液接反 仪器接地不好,原因,4. PCO2定标不正确,PCO2电极老化或损坏，应更换电极,钢瓶中气体压力过低，应更换气瓶,气体管道破裂、脱落或气路连接错误，应更换或重新连接管道,PCO2内电极液使用时间过长或内电极液过期，应更换内电极液,气室内无蒸馏水或蒸馏水过少，使通过气体未充分湿化，应补充蒸馏水,电极膜使用时间过长或电极膜破裂，应更换电极膜,常见原因与PCO2定标不正确的原因类似,5. PO2定标不正确,6定标不正确，但取样时不报警，标本常被冲掉,取样不正确，混入微小气泡，应重新取样,分析系统管道内壁附有微小蛋白颗粒或细小血凝块，使管道不通畅，应冲洗管道,连接取样传感器的连线断裂，应重新连接,谢谢

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