血气分析仪.pptx

Click to edit Master title style,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,11/7/2009,#,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,血气分析仪,第一页，共42页。,主要内容,血气分析仪的原理,Pco,2,分压电极的工作原理,P0,2,分压电极的工作原理,血气分析仪的结构,第二页，共42页。,血气分析仪,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。,第三页，共42页。,根据所测得的,pH,、,P,CO,2,、,P,O,2,参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它参数，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-,CO,2,）,血液碱剩余（,BE,blood,）,细胞外液碱剩余（,BE,ECF,）,血氧饱和度（,S,O,2,）,第四页，共42页。,人体血气酸碱生理指标常用参数,正常生理指标,非正常生理指标,pH,7.35 7.45,7.45,酸血症,碱血症,pCO,2,4.655 5.985kPa,(,均值,5.32 kPa),5.985 kPa,低碳酸血症,高碳酸血症,pO,2,10.64 13.3 kPa,7.3 kPa,4 kPa,呼吸衰竭,有生命危险,Hb,男,女,120160g.L,-1,110150g.L,-1,第五页，共42页。,血气分析仪的工作原理,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,第六页，共42页。,键 盘,参比电极,pH,电极,前置放大,放大,样品室,PCO,2,电极,前置放大,反对数放大,PO,2,电极,前置放大,放大,模,数,转,换,测量管,打印输出,输出显示,温度控制,微 机,管路,系统,血气分析仪的工作原理图,第七页，共42页。,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。,测量毛细管的管壁上开有四个孔，孔内分别插有,pH,、,PCO,2,和,PO,2,三支测量电极和一支,pH,参比电极。其中，,pH,和,pH,参比电极共同组成对,pH,的测量系统。,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,pH,、,PCO,2,和,PO,2,三项参数的电信号。,这些电信号分别经放大、模数转换后送到微处理机。,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。,第八页，共42页。,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,。,第九页，共42页。,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,、,P,CO,2,和,P,O,2,三套电极的工作曲线,。,通常把,确定电极系统工作曲线的过程,叫做,定标或校准,（,Calibration,）,。,第十页，共42页。,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。,第十一页，共42页。,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,CO,2,和,12,O,2,10,CO,2,定 标,第十二页，共42页。,二、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,+,、,Ca,2+,、,Cl,-,、,pH,和,pCO,2,电极,伏安型传感器,-,主要是,PO,2,电极,电化学传感器主要包括两大类：,第十三页，共42页。,一般的,血气分析仪使用四支电极,：,pH,电极,PCO,2,电极,PO,2,电极,pH,参比电极,。,第十四页，共42页。,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。,血液,饱和,KCl,甘汞,电极,PBS,Ag/AgCl,电极,放大器,PH7.38,液体界面,PH,敏感玻璃膜,液体界面,pH,测量系统示意图,第十五页，共42页。,甘汞电极,屏蔽电线,循环水,入口,出口,玻璃电极,吸收泵,聚乙烯管,恒温水浴,连接管,饱和,KCl,Ag/AgCl,气泡,缓冲液,PH,敏感玻璃膜,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,2,l,，,pH,测定范围为,0,10,。,第十六页，共42页。,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。,第十七页，共42页。,2,PCO,2,电极,PCO,2,电极是根据,J.Severinghaus,原理设计的，故也称为,“,Severinghaus,”,电极。,PCO,2,测量系统示意图,玻璃电极壁,电极外套,参比电极,Ag/AgCl,PBS,缓冲液,内电极,Ag/AgCl,NaHCO,3,外缓冲溶液,“O”,形圈,尼龙网,PH,敏感玻璃膜,第十八页，共42页。,PCO,2,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,PCO,2,电极外缓冲液，它的,pH,值随血液的,PCO,2,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。,第十九页，共42页。,作用原理：,它将测量室内的血液与玻璃电极及其外面的,HCO,3,-,溶液分隔开，血液与玻璃电极及其外面的,HCO,3,-,溶液分隔开，只允许血液样品中,CO,2,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,lgP,CO,2,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,P,CO,2,，再用数字显示。,渗透膜,-,聚四氟乙烯膜、聚丙烯膜或硅橡胶膜,第二十页，共42页。,3,PO,2,电极,PO,2,电极是一种,气敏电极。,O,2,渗透膜用约,20,m,的聚丙烯膜或聚四氟乙烯膜，也有用聚乙烯、聚酯作电极膜。,玻璃柱,铂丝阴极,=-0.65V,电极外套,阳极,Ag/AgCl,=0.0V,磷酸盐缓冲液,“O”,型圈,磨砂玻璃表面,O,2,渗透膜（聚丙烯膜）,PO,2,电极,测量系统示意图,第二十一页，共42页。,氧分压（,P,O,2,）电极的工作原理,P,O,2,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。,目前用得最多的氧电极是电解式的,Clark,氧电极,，,Clark,氧电极是,由铂阴极、,Ag/AgCl,阳极、,KCl,电解质和透气膜,所构成。,第二十二页，共42页。,在测定时，,O,2,在铂阴极表面发生的反应如下：,外加直流电压,0.4V,进入电极内,O,2,不反应,0.4V0.8V,在铂阴极表面被还原,O,2,+2 H,2,O,H,2,O,2,H,2,O,2,+2 e-,2 OH,-,第二十三页，共42页。,当阴极表面附近的氧被消耗后，阴极表面氧气分压：,P,O,2,=0.00 kPa/mmHg,样品中的氧将通过渗透膜向阴极发生,浓度扩散。,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,极限扩散电流,I,0,。,I,0,P,O,2,(,样本,）,通过测定电流变化即可测定血液标本中的氧气分压。,第二十四页，共42页。,在外加电压超过,0.8V,时，即使,PO,2,=0 mmHg,，水本身也会被电解而产生电流。,外加在,PO,2,电极上的工作电压通常为,0.65V,。,电流的大小通常只有几十纳安（,10,-9,A,），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。,第二十五页，共42页。,测量室必须是一个恒温系统。,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。,Severinghaus原理设计的，故也称为“Severinghaus”电极。,1的规定范围，传感器立即反馈信号到温控电路，使停止或开始加热。,这种供气系统用仪器本身的气体混合器产生定标气。,1的规定范围，传感器立即反馈信号到温控电路，使停止或开始加热。,PO2 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。,pH 测量系统示意图,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。,转换器为上面有七个圆孔的塑料圆盘，它将所有的管路和测量毛细管连接起来，以便使定标液、冲洗液、定标气体、标本能进入测量毛细管。,通过测定电流变化即可测定血液标本中的氧气分压。,第四十一页，共42页。,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，称之为极限扩散电流 I0。,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。,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。,O2+2 H2O H2O2,光学系统,有些血气分析仪还增加了测量血红蛋白的项目，其中血红蛋白是利用光电比色法进行测量的。,第二十六页，共42页。,第二十七页，共42页。,（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、自动冲洗及抽取标本血样。,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、测量毛细管和转换装置等部分组成。,第二十八页，共42页。,血气分析仪的管路系统示意图,蠕动泵,测量室,参比,进样口,冲洗液,湿化器,缓冲液,缓冲液,废液,湿化器,泵,KCl,溶液,定标气,G,1,定标气,G,2,空气压缩机,CO,2,气瓶,空气混合器,阀或转换装置,第二十九页，共42页。,1.,测量室,测量室是一固定铝块，测量毛细管位于测量室内，是一根透明的细塑料管，管壁上有四个孔，分别用于漏出参比电极、,PCO2,电极、,PO2,电极、,pH,电极的端部。,测量室内还有,加热器和温度传感器,，即为一热敏电阻，以便测量室内保持,37,0,c,一旦温度超出,370.1,的规定范围，传感器立即反馈信号到温控电路，使停止或开始加热。,第三十页，共42页。,2.,转换装置（转换器）,转换器为上面有七个圆孔的塑料圆盘，它将所有的管路和测量毛细管连接起来，以便使定标液、冲洗液、定标气体、标本能进入测量毛细管。,在微机的控制下，电机驱动圆盘可以正向或反向转动。,第三十一页，共42页。,3,气路系统,气路系统用来提供,PCO,2,和,PO,2,两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,第三十二页，共42页。,（,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,PCO,2,和,PO,2,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。,第三十三页，共42页。,（,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。,第三十四页，共42页。,4,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。,第三十五页，共42页。,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。,第三十六页，共42页。,（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示：,第三十七页，共42页。,显示,打印,系统,固化程序及,故障诊断系统,机械驱动,模数转换,信号选择,电极讯号,空气检测,计算机,系统,恒温控制,血气分析仪电路原理框图,第三十八页，共42页。,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。,第三十九页，共42页。,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。,第四十页，共42页。,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，或渗漏孔处变成黄色或棕色时，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。,第四十一页，共42页。,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,1,2,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,6h,24h,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。,第四十二页，共42页。,