ABL800血氣分析儀資料：01－1檢測原理_CN

1、1 Measuring Principle 測量原理測量原理 2 血氣分析儀的組成 電極系統(tǒng) 血氣技術(shù)的核心與關(guān)鍵 管路系統(tǒng) 管路系統(tǒng)是血氣分析儀樣品測量的通路。它在計算機的控制下能夠自動完成氣體和液體的定 標(biāo)， 自動完成樣品的測量，以及自動完成對電極和通道的檢測。管路系統(tǒng)主要由測量、進 樣器、蠕動泵、氣路系統(tǒng)和液路系統(tǒng)組成。 電路系統(tǒng) 3 電極的一般結(jié)構(gòu) 電極是指整個傳感器部分 Electrical contact 聯(lián)結(jié)觸點 Color-coded ring 色環(huán) Electrolyte solution 電解液 Electrode jacket (removable) 電極套 Membra

2、ne 膜 Preamplifier 前置放大器 4 Two measuring principles 二種測量原理 The potentiometric measuring principle is used for 電位測量原理用于: The amperometric measuring principle is used for 電流測量原理用于: 5 電位測量原理電位測量原理 6 電位測量原理電位測量原理 電極可以檢測到一電壓的變化量, 由透過膜的離子濃度引起 SampleElectrode ElectrodeElectrolyte solution V Ref 參比電極Electrod

3、e電極 Voltmeter 電壓表 Liquid junction 液體接觸層 Membrane 膜 Electrolyte solution 7 測量的電位 每個接觸處均產(chǎn)生電位 只有一個電位不知道,就是膜和樣本間的電位ESample Evoltmeter, 整個回路的電位和樣本的電位的計算: ()EEEE SamplevoltmeterRefpH =-+ 8 Reference electrode 參考(參比)電極 Electrode contact電極觸點 Electrolyte solution電解液 -甲酸鈉 (HCOONa) 用鹽酸調(diào)整到 pH 5.5 ,作為飽和鹽橋維持 Ag與樣

4、本間的電化學(xué)接觸 涂有 AgCl 的 Ag 棒 Membrane 膜 由3層獨立的墨層構(gòu)成: -內(nèi)層: 限制通過膜的擴散,并穩(wěn)定整個膜系統(tǒng) - 中間層: 阻止蛋白質(zhì)干擾 - 外層: 減少樣本或沖洗液與 HCOONa 溶液的相互交換 Electrolyte jacket 電極套 - 電極套上有環(huán)形密封圈(ring seal),以防止電解液的蒸發(fā)和泄漏 9 pH electrode 涂有AgCl的Ag棒 - 對內(nèi)部緩沖液提供電接觸 - Ag/AgCl 平衡保持了一穩(wěn)定的電壓 Air bubble 氣泡 - 允許溶液在 37 C時的膨脹 Inner buffer solution 內(nèi)部緩沖液 - 穩(wěn)

5、定且已知的 pH pH-sensitive glass membrane 對PH (H+)靈敏的玻璃膜 10 pHsensitive glass membrane 對PH靈敏的玻璃膜 穩(wěn)定且已知穩(wěn)定且已知 pH的緩沖液的緩沖液 氣泡 Ag/AgCl H+ H+ H+ H+ H+ 樣本樣本 Glass membrane 玻璃膜 H+ H+ H+ H+ H+ 恒定的恒定的 H+ 交換交換 H+ 交換的變化量交換的變化量 取決于樣本中的取決于樣本中的pH H+ 11 Nernst方程, pH 電極 樣本和玻璃膜間 H+ 離子交換的變化引起電勢(電壓)的增加量 電壓的變化量,通過Nernst 方程可以

6、轉(zhuǎn)變?yōu)闈舛鹊淖兓? 分析儀自動轉(zhuǎn)換為濃度(需要活性系數(shù)) EE K n a=+ + 0 H log E = Measured potential 測量電勢 E0 = Standard potential 標(biāo)準(zhǔn)電勢 K = Temperature-dependent constant 溫度常數(shù) n = Charge on ion (+1)離子電荷(1價) aH+ = Activity of H+ 氫離子活性(強度) 12 Electrolyte electrodes 電解質(zhì)電極 涂有AgCl的Ag棒 Electrolyte solution電解液 Porous pin 滲液柱 - 吸收電解液

7、- 支持 PVC 膜 PVC 膜 - 包含一 K+ 離子交換器 Cellophane membrane 玻璃紙膜 - 保護 PVC 膜 - 防止蛋白質(zhì)滲入 - 被一白塑料墊圈支持 K+電極為例電極為例 13 Ion sensitive membranes 離子選擇膜 變化的 K+ 交換 - 改變了電勢 - 取決于樣本中的 cK+ 恒定的 K+ 交換器 - 恒定電勢 PVC膜含有特定離 子的載體分子 玻璃紙膜 K+ K+ K+ K+ K+ K+ K+ K+ K+ K+ K+ K+K+ K+K+ Electrolyte Solution 樣本樣本 其他電解質(zhì)電極有不同的離子載體 Na 電極中是無特

8、定離子的PVC膜;代替滲液柱(pin)的是用特定離子的載體 材料制造的 14 pCO2 電極 完整的二氧化碳電極包含一PH電極和一內(nèi)部參比電極 Reference electrode Ag/AgCl 尼龍網(wǎng)的硅樹脂膜尼龍網(wǎng)的硅樹脂膜 - 硅樹脂能滲透 CO2 -尼龍網(wǎng)本身帶電解液 對對pH靈敏的玻璃膜靈敏的玻璃膜 氣泡氣泡 電解液電解液 - 含丙三醇的碳酸鹽電解液防止電極套中氣泡 的形成,提高了電極的穩(wěn)定性 上述電極 - 電極上與參比系統(tǒng)接觸的金制環(huán) pH electrode Ag/AgCl - 內(nèi)部是PH已知且穩(wěn)定的溶液 15 CO2CO2CO2 pCO2 測量方法 CO2 滲透入硅樹脂膜,

9、并溶解在尼 龍網(wǎng)所帶的電解液中 形成碳酸,改變了PH值 該pH的變化可由對PH靈敏的玻 璃膜PH的改變所檢測到 電壓讀數(shù)通過Nernst方程轉(zhuǎn)換為 PH值 該pH值通過 Henderson Hasselbalch方程,相對應(yīng)于樣本 的 CO2 分壓 帶電解液的尼龍網(wǎng) Silicone membrane 硅樹脂膜 玻璃膜 樣本 COH OH COHHCO 22233 + + + + +- - EE K n a=+ + 0 H log pHpKlog HCO CO a 3 CO2 2 =+ - ap 16 The amperometric measuring principle 電流(安培計)測量

10、原理 在電極上的電化學(xué)反應(yīng)過程中,電極測量其所產(chǎn)生的電流電流 Anode陽極 - 氧化 樣本樣本 應(yīng)用電壓應(yīng)用電壓 Cathode陰極 - 消耗 電解液電解液 - 緩沖的 Ammeter 安培計 - 測量電流 17 AgPt Cl- e H2O OH - O2 極化電極原理 - +陽極陽極: Ag Ag + +e- 電解液電解液: Ag+ + Cl- AgCl -陰極陰極: O2 + 2H+ + 4 e- H2O2 + 2 e + OH- + Polarization 極化現(xiàn)象 18 pO2 和代謝物電極 pO2 和代謝物電極測量電化學(xué)反應(yīng)期間所產(chǎn)生的電流 電子的流動(電流)與物質(zhì)的濃度 (p

11、O2/Glu/Lac)成比例關(guān)系 19 pO2 電極 pO2 電極設(shè)計為測量電化學(xué)反應(yīng)期間所產(chǎn)生的電流 Anode (+) 涂有AgCl 的Ag棒 - Ag的氧化 Cathode () 在玻璃內(nèi)裝鉑(Pt) 絲 - 消耗O2 聚丙烯聚丙烯(Polypropylene)膜膜 - 能滲透 O2 Electrolyte solution電解液 - 在陽極和陰極間形成電子通路 鉑黑催化劑鉑黑催化劑 (薄黑層薄黑層) - H2O2 轉(zhuǎn)化為 H2O 和 O2 20 pO2 測量方法 樣本中的氧透過膜擴散到電解液中, 并且在陰極消耗減少 O2的消耗減少: H+ 電解液的離子和銀陽極的電子e反應(yīng) 從 O2 產(chǎn)

12、生的H2O2 不完全減少 這是隨后立即發(fā)生的 被Pt分解和催化成O2 ,它與陰極消耗掉的 氧相對應(yīng) 為完成電子回路, Ag在陽極被氧化 O2 -滲透膜 電解液體 (含 H+) Sample Pt black 鉑黑 Pt 陰極 O4H+4e-2H O 22 + + + 2H O2H O + O 2222 Pt AgAg+e- + 21 The reduction of oxygen produces a flow of electrons the size of the current, I, which is proportional to the amount of oxygen and measured by the ammeter in pico Ampere (pA) 氧的減少產(chǎn)生了電子的流動形成一定的電