血氣分析儀課件

血氣分析儀第一頁，共42頁。血氣分析儀第一頁，共42頁。1主要內(nèi)容血氣分析儀的原理Pco2分壓電極的工作原理P02分壓電極的工作原理血氣分析儀的結(jié)構(gòu)第二頁，共42頁。主要內(nèi)容血氣分析儀的原理第二頁，共42頁。2血氣分析儀血氣分析儀（bloodgasanalyzer）是利用電極對人全血中的酸堿度（pH）、二氧化碳分壓（PCO2）和氧分壓（PO2）進(jìn)行測定的儀器。第三頁，共42頁。血氣分析儀血氣分析儀（bloodgasanalyzer）3

根據(jù)所測得的pH、PCO2、PO2參數(shù)及輸入的血紅蛋白值，血氣分析儀可進(jìn)行計算而求出血液中的其它參數(shù)，如：實際碳酸氫根濃度（AB）標(biāo)準(zhǔn)碳酸氫根濃度（SB）血液緩沖堿（BB）血漿二氧化碳總量（T-CO2）血液堿剩余（BEblood）細(xì)胞外液堿剩余（BEECF）血氧飽和度（SO2）

第四頁，共42頁。根據(jù)所測得的pH、PCO2、PO2參數(shù)及輸入的4人體血氣酸堿生理指標(biāo)常用參數(shù)正常生理指標(biāo)非正常生理指標(biāo)pH7.35~7.45<7.35>7.45酸血癥堿血癥pCO24.655~5.985kPa(均值5.32kPa)<4.655kPa>5.985kPa低碳酸血癥高碳酸血癥pO210.64~13.3kPa<7.3kPa<4kPa呼吸衰竭有生命危險Hb男女120~160g.L-1110~150g.L-1第五頁，共42頁。人體血氣酸堿生理指標(biāo)常用參數(shù)正常生理指標(biāo)非正常生理指標(biāo)pH75血氣分析儀的工作原理血氣分析儀種類型號很多，其基本結(jié)構(gòu)均可分為三大部分：電極系統(tǒng)管路系統(tǒng)電路系統(tǒng)第六頁，共42頁。血氣分析儀的工作原理血氣分析儀種類型號很多，其基本結(jié)構(gòu)均可分6鍵盤參比電極pH電極前置放大放大樣品室PCO2電極前置放大反對數(shù)放大PO2電極前置放大放大模數(shù)轉(zhuǎn)換測量管打印輸出輸出顯示溫度控制微機管路系統(tǒng)血氣分析儀的工作原理圖第七頁，共42頁。鍵盤參比電極pH電極前置放大放大樣品室PCO2電極前置放大7被測血液樣品在管路系統(tǒng)的抽吸下，進(jìn)入樣品室內(nèi)的測量毛細(xì)管中。測量毛細(xì)管的管壁上開有四個孔，孔內(nèi)分別插有pH、PCO2和PO2三支測量電極和一支pH參比電極。其中，pH和pH參比電極共同組成對pH的測量系統(tǒng)。血液樣品進(jìn)入樣品室的測量管后，管路系統(tǒng)停止抽吸，樣品同時被四個電極所感測。電極產(chǎn)生對應(yīng)于pH、PCO2和PO2三項參數(shù)的電信號。這些電信號分別經(jīng)放大、模數(shù)轉(zhuǎn)換后送到微處理機。經(jīng)微處理機系統(tǒng)處理、運算后，再分別被送到各自的顯示單元顯示或打印機打印出測量結(jié)果。第八頁，共42頁。被測血液樣品在管路系統(tǒng)的抽吸下，進(jìn)入樣品室內(nèi)的測量毛細(xì)管中。8

測量室必須是一個恒溫系統(tǒng)。通常測量室的溫度被恒定在37℃±0.1℃。

在血氣分析儀中，為了完成對樣品的自動定標(biāo)、自動測量和自動沖洗等功能，裝有一套比較復(fù)雜的管路系統(tǒng)以及配合管路工作的泵體和電磁閥。

泵和電磁閥的轉(zhuǎn)、停、開、閉、溫度的高低；定標(biāo)氣及定標(biāo)液的有、無、供、停等，均由微機進(jìn)行控制或監(jiān)測。第九頁，共42頁。測量室必須是一個恒溫系統(tǒng)。通常測量室的溫度被9

血氣分析方法是一種相對測量方法。在測量樣品之前，需用標(biāo)準(zhǔn)液及標(biāo)準(zhǔn)氣體確定pH、PCO2和PO2三套電極的工作曲線。

通常把確定電極系統(tǒng)工作曲線的過程叫做定標(biāo)或校準(zhǔn)（Calibration）。

第十頁，共42頁。血氣分析方法是一種相對測量方法。在測量樣品之前，需用10

每種電極都要有兩種標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)來進(jìn)行定標(biāo)，以便確定建立工作曲線最少需要的兩個工作點。

第十一頁，共42頁。每種電極都要有兩種標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)來進(jìn)行定標(biāo)，以便確定11使用7.383和6.840兩種標(biāo)準(zhǔn)緩沖液進(jìn)行定標(biāo)。

pH系統(tǒng)：氧和二氧化碳系統(tǒng)：用兩種混合氣體來進(jìn)行定標(biāo)。5％CO2和12％O2

10％CO2

定標(biāo)第十二頁，共42頁。使用7.383和6.840兩種標(biāo)準(zhǔn)緩沖液進(jìn)行定標(biāo)。pH系統(tǒng)12二、儀器結(jié)構(gòu)（一）電極系統(tǒng)電極是血氣分析儀的電化學(xué)傳感器。

離子極----主要有K+、Na+、Li+、Ca2+、

Cl-、pH和pCO2

電極

伏安型傳感器----主要是PO2

電極電化學(xué)傳感器主要包括兩大類：第十三頁，共42頁。二、儀器結(jié)構(gòu)（一）電極系統(tǒng)電極是血氣分析儀的電化學(xué)傳感器。13

一般的血氣分析儀使用四支電極：

pH電極

PCO2電極

PO2電極

pH參比電極。第十四頁，共42頁。一般的血氣分析儀使用四支電極：第十四頁，共42頁。141．pH電極和pH參比電極

血氣分析儀使用毛細(xì)管pH玻璃電極和甘汞電極測量溶液的酸堿度。

血液飽和KCl甘汞電極PBSAg/AgCl電極放大器PH7.38液體界面PH敏感玻璃膜液體界面pH測量系統(tǒng)示意圖第十五頁，共42頁。1．pH電極和pH參比電極血氣分析儀使用毛細(xì)15甘汞電極屏蔽電線循環(huán)水入口出口玻璃電極吸收泵聚乙烯管恒溫水浴連接管飽和KClAg/AgCl氣泡緩沖液PH敏感玻璃膜毛細(xì)管玻璃pH電極與甘汞電極結(jié)構(gòu)示意圖

此種電極的標(biāo)本用量為2l，pH測定范圍為010。第十六頁，共42頁。甘汞電極屏蔽電線循環(huán)水入口出口玻璃電極吸收泵聚乙烯管恒溫水浴16羅氏公司使用的參比電極1958年使用的第一個三功能血氣分析儀及其電極。第十七頁，共42頁。羅氏公司使用的參比電極1958年使用的第一個三功能血氣分析儀172．PCO2電極PCO2電極是根據(jù)J.Severinghaus原理設(shè)計的，故也稱為“Severinghaus”電極。PCO2

測量系統(tǒng)示意圖玻璃電極壁電極外套參比電極Ag/AgClPBS緩沖液內(nèi)電極Ag/AgClNaHCO3外緩沖溶液“O”形圈尼龍網(wǎng)PH敏感玻璃膜第十八頁，共42頁。2．PCO2電極PCO2電極是根據(jù)J.Severi18PCO2電極的基本組成部分----玻璃電極。pH敏感的薄層玻璃膜----厚約0.1mm電極內(nèi)充溶液----含有KCl的磷酸鹽緩沖液，其中浸有桿狀A(yù)g/AgCl電極內(nèi)參比電極----環(huán)狀A(yù)g/AgCl電極，位于玻璃電極桿的近側(cè)端。

玻璃電極與參比電極外面充滿PCO2電極外緩沖液，它的pH值隨血液的PCO2而改變。

玻璃電極膜與其有機玻璃外套一端的滲透膜之間放一片尼龍網(wǎng)或擦鏡紙，使兩者之間保證有一薄層電極溶液間隔。第十九頁，共42頁。PCO2電極的基本組成部分----玻璃電極。pH敏感的薄層玻19作用原理：它將測量室內(nèi)的血液與玻璃電極及其外面的HCO3-溶液分隔開，血液與玻璃電極及其外面的HCO3-溶液分隔開，只允許血液樣品中CO2分子通過，讓其溶解、水化，并建立電離平衡，使溶液中氫離子（H+）增加，因而使膜內(nèi)溶液pH值下降。由二氧化碳分壓電極的工作原理可知，待測溶液中pH值的變化與lgPCO2有線性關(guān)系。由pH電極測得pH值的變化量，經(jīng)反對數(shù)放大器轉(zhuǎn)換為PCO2，再用數(shù)字顯示。滲透膜---聚四氟乙烯膜、聚丙烯膜或硅橡膠膜第二十頁，共42頁。作用原理：它將測量室內(nèi)的血液與玻璃電極及其外面的HCO3-溶203．PO2電極PO2電極是一種氣敏電極。O2滲透膜用約20m的聚丙烯膜或聚四氟乙烯膜，也有用聚乙烯、聚酯作電極膜。

玻璃柱鉑絲陰極=-0.65V電極外套陽極Ag/AgCl=0.0V磷酸鹽緩沖液“O”型圈磨砂玻璃表面O2滲透膜（聚丙烯膜）PO2電極測量系統(tǒng)示意圖

第二十一頁，共42頁。3．PO2電極PO2電極是一種氣敏電極。O221氧分壓（PO2）電極的工作原理PO2

電極是氧化還原電極，對氧的測量是基于電解氧的原理實現(xiàn)的。

目前用得最多的氧電極是電解式的Clark氧電極，Clark氧電極是由鉑陰極、Ag/AgCl陽極、KCl電解質(zhì)和透氣膜所構(gòu)成。第二十二頁，共42頁。氧分壓（PO2）電極的工作原理PO2電極是氧化還原22

在測定時，O2在鉑陰極表面發(fā)生的反應(yīng)如下：外加直流電壓<0.4V進(jìn)入電極內(nèi)O2不反應(yīng)0.4V~0.8V在鉑陰極表面被還原O2+2H2O→H2O2H2O2+2e-→2OH-

第二十三頁，共42頁。在測定時，O2在鉑陰極表面發(fā)生的反應(yīng)如下：外加直流電23

當(dāng)陰極表面附近的氧被消耗后，陰極表面氧氣分壓：PO2=0.00kPa/mmHg

樣品中的氧將通過滲透膜向陰極發(fā)生濃度擴散。

當(dāng)氧濃度擴散梯度相對穩(wěn)定時，就產(chǎn)生一個穩(wěn)定的電解電流，稱之為極限擴散電流

I0

。

I0∝PO2(樣本）

通過測定電流變化即可測定血液標(biāo)本中的氧氣分壓。第二十四頁，共42頁。當(dāng)陰極表面附近的氧被消耗后，陰極表面氧氣分壓24在外加電壓超過0.8V時，即使PO2=0mmHg，水本身也會被電解而產(chǎn)生電流。外加在PO2電極上的工作電壓通常為0.65V。電流的大小通常只有幾十納安（10-9A），故PO2電極所配的放大器為高輸入阻抗、低噪聲的微電流放大器。當(dāng)PO2的值為零時，電路中電流并不為零，存在一個微小的電流值，通常稱其為基流。在校準(zhǔn)PO2電極時，需采用兩種氣體。先用不含氧的純CO2氣體通過測量管，將電路中的基流調(diào)為零；用第二種標(biāo)準(zhǔn)氣體去測定PO2，便可得出PO2和電流的標(biāo)準(zhǔn)曲線。第二十五頁，共42頁。在外加電壓超過0.8V時，即使PO2=0mmHg，水25測量室必須是一個恒溫系統(tǒng)。將儀器測量信號進(jìn)行放大和模數(shù)轉(zhuǎn)換、對儀器實行有效控制、顯示和打印出結(jié)果，并通過鍵盤輸入指令。Severinghaus原理設(shè)計的，故也稱為“Severinghaus”電極。1℃的規(guī)定范圍，傳感器立即反饋信號到溫控電路，使停止或開始加熱。這種供氣系統(tǒng)用儀器本身的氣體混合器產(chǎn)生定標(biāo)氣。1℃的規(guī)定范圍，傳感器立即反饋信號到溫控電路，使停止或開始加熱。PO2電極是氧化還原電極，對氧的測量是基于電解氧的原理實現(xiàn)的。pH測量系統(tǒng)示意圖液路系統(tǒng)具有兩種功能，一是提供pH值電極系統(tǒng)定標(biāo)用的兩種緩沖液，二是自動將定標(biāo)和測量時停留在測量毛細(xì)管中的緩沖液或血液沖洗干凈。轉(zhuǎn)換器為上面有七個圓孔的塑料圓盤，它將所有的管路和測量毛細(xì)管連接起來，以便使定標(biāo)液、沖洗液、定標(biāo)氣體、標(biāo)本能進(jìn)入測量毛細(xì)管。通過測定電流變化即可測定血液標(biāo)本中的氧氣分壓。第四十一頁，共42頁。當(dāng)氧濃度擴散梯度相對穩(wěn)定時，就產(chǎn)生一個穩(wěn)定的電解電流，稱之為極限擴散電流I0。血氣分析儀（bloodgasanalyzer）是利用電極對人全血中的酸堿度（pH）、二氧化碳分壓（PCO2）和氧分壓（PO2）進(jìn)行測定的儀器。更換鹽橋或電極內(nèi)的KCl溶液時，除加入飽和的KCl溶液外，還需加入少許的KCl結(jié)晶，使其在37℃恒溫條件下也達(dá)到飽和。O2+2H2O→H2O2光學(xué)系統(tǒng)有些血氣分析儀還增加了測量血紅蛋白的項目，其中血紅蛋白是利用光電比色法進(jìn)行測量的。第二十六頁，共42頁。測量室必須是一個恒溫系統(tǒng)。光學(xué)系統(tǒng)有些血氣分析儀還增加了測量26第二十七頁，共42頁。第二十七頁，共42頁。27（二）管路系統(tǒng)

血氣分析儀的管路系統(tǒng)比較復(fù)雜，是血氣分析儀很重要的組成部分。

功能有完成自動定標(biāo)、自動測量、自動沖洗及抽取標(biāo)本血樣。

管路系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，通常由氣瓶、溶液瓶、連接管道、電磁閥、正壓泵、負(fù)壓泵、測量毛細(xì)管和轉(zhuǎn)換裝置等部分組成。第二十八頁，共42頁。（二）管路系統(tǒng)血氣分析儀的管路系統(tǒng)比較復(fù)雜，是血氣分28血氣分析儀的管路系統(tǒng)示意圖蠕動泵測量室參比進(jìn)樣口沖洗液濕化器緩沖液Ⅱ緩沖液Ⅰ廢液濕化器泵KCl溶液定標(biāo)氣G1定標(biāo)氣G2空氣壓縮機CO2氣瓶空氣混合器閥或轉(zhuǎn)換裝置第二十九頁，共42頁。血氣分析儀的管路系統(tǒng)示意圖蠕動泵測量室參比進(jìn)樣口沖洗液濕化器291.測量室測量室是一固定鋁塊，測量毛細(xì)管位于測量室內(nèi)，是一根透明的細(xì)塑料管，管壁上有四個孔，分別用于漏出參比電極、PCO2電極、PO2電極、pH電極的端部。測量室內(nèi)還有加熱器和溫度傳感器，即為一熱敏電阻，以便測量室內(nèi)保持370c,一旦溫度超出37℃±0.1℃的規(guī)定范圍，傳感器立即反饋信號到溫控電路，使停止或開始加熱。第三十頁，共42頁。1.測量室測量室是一固定鋁塊，測量毛細(xì)管位于測量室內(nèi)，是一根302.轉(zhuǎn)換裝置（轉(zhuǎn)換器）轉(zhuǎn)換器為上面有七個圓孔的塑料圓盤，它將所有的管路和測量毛細(xì)管連接起來，以便使定標(biāo)液、沖洗液、定標(biāo)氣體、標(biāo)本能進(jìn)入測量毛細(xì)管。在微機的控制下，電機驅(qū)動圓盤可以正向或反向轉(zhuǎn)動。第三十一頁，共42頁。2.轉(zhuǎn)換裝置（轉(zhuǎn)換器）轉(zhuǎn)換器為上面有七個圓孔的塑料圓盤，它將313．氣路系統(tǒng)

氣路系統(tǒng)用來提供PCO2和PO2兩種電極定標(biāo)時所用的兩種氣體。每種氣體中含有不同比例的氧和二氧化碳。壓縮氣瓶供氣方式，又叫外配氣方式氣體混合器供氣方式，又叫內(nèi)配氣方式氣路系統(tǒng)的類型第三十二頁，共42頁。3．氣路系統(tǒng)氣路系統(tǒng)用來提供PCO2和PO2兩種電32（1）壓縮氣瓶供氣方式

由兩個壓縮氣瓶供氣，一個含有5％的二氧化碳和20％的氧；另一個含10％的二氧化碳，不含氧。

經(jīng)過減壓后輸出的氣體，首先經(jīng)過濕化器飽和濕化后，再經(jīng)閥或轉(zhuǎn)換裝置送到測量室中，對PCO2和PO2電極進(jìn)行定標(biāo)。

濕化器是用水蒸氣將定標(biāo)氣體飽和濕化的裝置。

經(jīng)飽和濕化后的水蒸氣產(chǎn)生的壓力為恒定值。第三十三頁，共42頁。（1）壓縮氣瓶供氣方式由兩個壓縮氣瓶供氣，一個含有33（2）氣體混合器供氣方式

這種供氣系統(tǒng)用儀器本身的氣體混合器產(chǎn)生定標(biāo)氣。

加到氣體混合器上來的空氣壓縮機產(chǎn)生的壓縮空氣和氣瓶送來的純二氧化碳?xì)怏w，二氧化碳的純度要求大于99.5％，氣體混合器將上述兩種氣體進(jìn)行配比、混合，最后產(chǎn)生類似于上述氣瓶內(nèi)氣體比例的兩種不同濃度的氣體。同氣瓶預(yù)混的供氣方式一樣，這兩種氣體也要經(jīng)濕化器后，才送給測量毛細(xì)管。第三十四頁，共42頁。（2）氣體混合器供氣方式這種供氣系統(tǒng)用儀器本身的氣344．液路系統(tǒng)

液路系統(tǒng)具有兩種功能，一是提供pH值電極系統(tǒng)定標(biāo)用的兩種緩沖液，二是自動將定標(biāo)和測量時停留在測量毛細(xì)管中的緩沖液或血液沖洗干凈。

需要四個盛放液體的瓶子，其中兩個盛放緩沖液1和緩沖液2，第三個盛裝沖洗液，第四個盛放廢液。第三十五頁，共42頁。4．液路系統(tǒng)液路系統(tǒng)具有兩種功能，一是提供pH值電極35

血氣分析儀內(nèi)部具有兩個泵，一為真空泵，另一為蠕動泵。利用這兩個泵來完成儀器的定標(biāo)、測量和沖洗。

真空泵用來產(chǎn)生負(fù)壓，使廢液瓶內(nèi)維持負(fù)壓，靠此負(fù)壓去吸引沖洗液和干燥空氣，用于沖洗和干燥測量毛細(xì)管。真空泵還用于濕化器的快速充液。

蠕動泵用于抽吸樣品和定標(biāo)液。在定標(biāo)時用來抽取緩沖液到測量室。在測血樣時用來抽樣品。第三十六頁，共42頁。血氣分析儀內(nèi)部具有兩個泵，一為真空泵，另一為蠕動泵。36（三）電路系統(tǒng)

將儀器測量信號進(jìn)行放大和模數(shù)轉(zhuǎn)換、對儀器實行有效控制、顯示和打印出結(jié)果，并通過鍵盤輸入指令。作用：

某一血氣分析儀的電路系統(tǒng)原理如下圖所示：第三十七頁，共42頁。（三）電路系統(tǒng)將儀器測量信號進(jìn)行放大和模數(shù)轉(zhuǎn)換、對儀37顯示打印系統(tǒng)固化程序及故障診斷系統(tǒng)機械驅(qū)動模數(shù)轉(zhuǎn)換信號選擇電極訊號空氣檢測計算機系統(tǒng)恒溫控制血氣分析儀電路原理框圖第三十八頁，共42頁。固化程序及機械驅(qū)動電極訊號空氣檢測計算機恒溫控制血氣分析儀電38

電極測量系統(tǒng)有選擇地檢測各種樣品成分，并轉(zhuǎn)化成相應(yīng)的電極信號，這些信號經(jīng)各種的頻道被放大，再經(jīng)模數(shù)轉(zhuǎn)換后變成數(shù)字信號，經(jīng)微機處理、運算后，由熒光屏顯示出來或從打印機打印出結(jié)果。第三十九頁，共42頁。電極測量系統(tǒng)有選擇地檢測各種樣品成分，并轉(zhuǎn)化成相應(yīng)的39四、血氣分析儀的維護(hù)、保養(yǎng)與故障排除

血氣分析儀作為一種精密的分析儀器，操作比較簡單，關(guān)鍵是日常的維護(hù)和出現(xiàn)問題后故障的排除。（一）電極的保養(yǎng)

電極是一種十分貴重的部件，應(yīng)注意保養(yǎng)，盡量延長其壽命。電極的保養(yǎng)一般是儀器自動進(jìn)行。第四十頁，共42頁。四、血氣分析儀的維護(hù)、保養(yǎng)與故障排除血氣分析儀作401.參比電極保養(yǎng)

參比電極套需要定期更換。如果一天作100個樣品，每周應(yīng)更換一次；一般情況下兩周可更換一次；在樣品較少時，可視具體情況延長更換時間。當(dāng)發(fā)現(xiàn)電極不再滲參比液，或滲漏孔處變成黃色或棕色時，應(yīng)隨時更換。

更換鹽橋或電極內(nèi)的KCl溶液時，除加入飽和的KCl溶液外，還需加入少許的KCl結(jié)晶，使其在37℃恒溫條件下也達(dá)到飽和。第四十一頁，共42頁。1.參比電極保養(yǎng)參比電極套需要定期更換。如果一天作412.pH電極的保養(yǎng)

不管是否使用pH電極，其使用壽命一般都為12年。

如果pH電極在空氣中暴露2h以上，應(yīng)將其放在緩沖液中浸泡6h24h才能使用。①按血液→緩沖液（或生理鹽水）→水→空氣的順序進(jìn)行清洗。

蛋白質(zhì)粘附在電極表面：②或用隨機附送的含蛋白水解酶的清洗液或自配的0.1%胃蛋白酶鹽酸溶液浸泡30分鐘以上，用生理緩沖液洗凈后浸泡備用。第四十二頁，共42頁。2.pH電極的保養(yǎng)不管是否使用pH電極，其使用壽命42血氣分析儀第一頁，共42頁。血氣分析儀第一頁，共42頁。43主要內(nèi)容血氣分析儀的原理Pco2分壓電極的工作原理P02分壓電極的工作原理血氣分析儀的結(jié)構(gòu)第二頁，共42頁。主要內(nèi)容血氣分析儀的原理第二頁，共42頁。44血氣分析儀血氣分析儀（bloodgasanalyzer）是利用電極對人全血中的酸堿度（pH）、二氧化碳分壓（PCO2）和氧分壓（PO2）進(jìn)行測定的儀器。第三頁，共42頁。血氣分析儀血氣分析儀（bloodgasanalyzer）45

根據(jù)所測得的pH、PCO2、PO2參數(shù)及輸入的血紅蛋白值，血氣分析儀可進(jìn)行計算而求出血液中的其它參數(shù)，如：實際碳酸氫根濃度（AB）標(biāo)準(zhǔn)碳酸氫根濃度（SB）血液緩沖堿（BB）血漿二氧化碳總量（T-CO2）血液堿剩余（BEblood）細(xì)胞外液堿剩余（BEECF）血氧飽和度（SO2）

第四頁，共42頁。根據(jù)所測得的pH、PCO2、PO2參數(shù)及輸入的46人體血氣酸堿生理指標(biāo)常用參數(shù)正常生理指標(biāo)非正常生理指標(biāo)pH7.35~7.45<7.35>7.45酸血癥堿血癥pCO24.655~5.985kPa(均值5.32kPa)<4.655kPa>5.985kPa低碳酸血癥高碳酸血癥pO210.64~13.3kPa<7.3kPa<4kPa呼吸衰竭有生命危險Hb男女120~160g.L-1110~150g.L-1第五頁，共42頁。人體血氣酸堿生理指標(biāo)常用參數(shù)正常生理指標(biāo)非正常生理指標(biāo)pH747血氣分析儀的工作原理血氣分析儀種類型號很多，其基本結(jié)構(gòu)均可分為三大部分：電極系統(tǒng)管路系統(tǒng)電路系統(tǒng)第六頁，共42頁。血氣分析儀的工作原理血氣分析儀種類型號很多，其基本結(jié)構(gòu)均可分48鍵盤參比電極pH電極前置放大放大樣品室PCO2電極前置放大反對數(shù)放大PO2電極前置放大放大模數(shù)轉(zhuǎn)換測量管打印輸出輸出顯示溫度控制微機管路系統(tǒng)血氣分析儀的工作原理圖第七頁，共42頁。鍵盤參比電極pH電極前置放大放大樣品室PCO2電極前置放大49被測血液樣品在管路系統(tǒng)的抽吸下，進(jìn)入樣品室內(nèi)的測量毛細(xì)管中。測量毛細(xì)管的管壁上開有四個孔，孔內(nèi)分別插有pH、PCO2和PO2三支測量電極和一支pH參比電極。其中，pH和pH參比電極共同組成對pH的測量系統(tǒng)。血液樣品進(jìn)入樣品室的測量管后，管路系統(tǒng)停止抽吸，樣品同時被四個電極所感測。電極產(chǎn)生對應(yīng)于pH、PCO2和PO2三項參數(shù)的電信號。這些電信號分別經(jīng)放大、模數(shù)轉(zhuǎn)換后送到微處理機。經(jīng)微處理機系統(tǒng)處理、運算后，再分別被送到各自的顯示單元顯示或打印機打印出測量結(jié)果。第八頁，共42頁。被測血液樣品在管路系統(tǒng)的抽吸下，進(jìn)入樣品室內(nèi)的測量毛細(xì)管中。50

測量室必須是一個恒溫系統(tǒng)。通常測量室的溫度被恒定在37℃±0.1℃。

在血氣分析儀中，為了完成對樣品的自動定標(biāo)、自動測量和自動沖洗等功能，裝有一套比較復(fù)雜的管路系統(tǒng)以及配合管路工作的泵體和電磁閥。

泵和電磁閥的轉(zhuǎn)、停、開、閉、溫度的高低；定標(biāo)氣及定標(biāo)液的有、無、供、停等，均由微機進(jìn)行控制或監(jiān)測。第九頁，共42頁。測量室必須是一個恒溫系統(tǒng)。通常測量室的溫度被51

血氣分析方法是一種相對測量方法。在測量樣品之前，需用標(biāo)準(zhǔn)液及標(biāo)準(zhǔn)氣體確定pH、PCO2和PO2三套電極的工作曲線。

通常把確定電極系統(tǒng)工作曲線的過程叫做定標(biāo)或校準(zhǔn)（Calibration）。

第十頁，共42頁。血氣分析方法是一種相對測量方法。在測量樣品之前，需用52

每種電極都要有兩種標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)來進(jìn)行定標(biāo)，以便確定建立工作曲線最少需要的兩個工作點。

第十一頁，共42頁。每種電極都要有兩種標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)來進(jìn)行定標(biāo)，以便確定53使用7.383和6.840兩種標(biāo)準(zhǔn)緩沖液進(jìn)行定標(biāo)。

pH系統(tǒng)：氧和二氧化碳系統(tǒng)：用兩種混合氣體來進(jìn)行定標(biāo)。5％CO2和12％O2

10％CO2

定標(biāo)第十二頁，共42頁。使用7.383和6.840兩種標(biāo)準(zhǔn)緩沖液進(jìn)行定標(biāo)。pH系統(tǒng)54二、儀器結(jié)構(gòu)（一）電極系統(tǒng)電極是血氣分析儀的電化學(xué)傳感器。

離子極----主要有K+、Na+、Li+、Ca2+、

Cl-、pH和pCO2

電極

伏安型傳感器----主要是PO2

電極電化學(xué)傳感器主要包括兩大類：第十三頁，共42頁。二、儀器結(jié)構(gòu)（一）電極系統(tǒng)電極是血氣分析儀的電化學(xué)傳感器。55

一般的血氣分析儀使用四支電極：

pH電極

PCO2電極

PO2電極

pH參比電極。第十四頁，共42頁。一般的血氣分析儀使用四支電極：第十四頁，共42頁。561．pH電極和pH參比電極

血氣分析儀使用毛細(xì)管pH玻璃電極和甘汞電極測量溶液的酸堿度。

血液飽和KCl甘汞電極PBSAg/AgCl電極放大器PH7.38液體界面PH敏感玻璃膜液體界面pH測量系統(tǒng)示意圖第十五頁，共42頁。1．pH電極和pH參比電極血氣分析儀使用毛細(xì)57甘汞電極屏蔽電線循環(huán)水入口出口玻璃電極吸收泵聚乙烯管恒溫水浴連接管飽和KClAg/AgCl氣泡緩沖液PH敏感玻璃膜毛細(xì)管玻璃pH電極與甘汞電極結(jié)構(gòu)示意圖

此種電極的標(biāo)本用量為2l，pH測定范圍為010。第十六頁，共42頁。甘汞電極屏蔽電線循環(huán)水入口出口玻璃電極吸收泵聚乙烯管恒溫水浴58羅氏公司使用的參比電極1958年使用的第一個三功能血氣分析儀及其電極。第十七頁，共42頁。羅氏公司使用的參比電極1958年使用的第一個三功能血氣分析儀592．PCO2電極PCO2電極是根據(jù)J.Severinghaus原理設(shè)計的，故也稱為“Severinghaus”電極。PCO2

測量系統(tǒng)示意圖玻璃電極壁電極外套參比電極Ag/AgClPBS緩沖液內(nèi)電極Ag/AgClNaHCO3外緩沖溶液“O”形圈尼龍網(wǎng)PH敏感玻璃膜第十八頁，共42頁。2．PCO2電極PCO2電極是根據(jù)J.Severi60PCO2電極的基本組成部分----玻璃電極。pH敏感的薄層玻璃膜----厚約0.1mm電極內(nèi)充溶液----含有KCl的磷酸鹽緩沖液，其中浸有桿狀A(yù)g/AgCl電極內(nèi)參比電極----環(huán)狀A(yù)g/AgCl電極，位于玻璃電極桿的近側(cè)端。

玻璃電極與參比電極外面充滿PCO2電極外緩沖液，它的pH值隨血液的PCO2而改變。

玻璃電極膜與其有機玻璃外套一端的滲透膜之間放一片尼龍網(wǎng)或擦鏡紙，使兩者之間保證有一薄層電極溶液間隔。第十九頁，共42頁。PCO2電極的基本組成部分----玻璃電極。pH敏感的薄層玻61作用原理：它將測量室內(nèi)的血液與玻璃電極及其外面的HCO3-溶液分隔開，血液與玻璃電極及其外面的HCO3-溶液分隔開，只允許血液樣品中CO2分子通過，讓其溶解、水化，并建立電離平衡，使溶液中氫離子（H+）增加，因而使膜內(nèi)溶液pH值下降。由二氧化碳分壓電極的工作原理可知，待測溶液中pH值的變化與lgPCO2有線性關(guān)系。由pH電極測得pH值的變化量，經(jīng)反對數(shù)放大器轉(zhuǎn)換為PCO2，再用數(shù)字顯示。滲透膜---聚四氟乙烯膜、聚丙烯膜或硅橡膠膜第二十頁，共42頁。作用原理：它將測量室內(nèi)的血液與玻璃電極及其外面的HCO3-溶623．PO2電極PO2電極是一種氣敏電極。O2滲透膜用約20m的聚丙烯膜或聚四氟乙烯膜，也有用聚乙烯、聚酯作電極膜。

玻璃柱鉑絲陰極=-0.65V電極外套陽極Ag/AgCl=0.0V磷酸鹽緩沖液“O”型圈磨砂玻璃表面O2滲透膜（聚丙烯膜）PO2電極測量系統(tǒng)示意圖

第二十一頁，共42頁。3．PO2電極PO2電極是一種氣敏電極。O263氧分壓（PO2）電極的工作原理PO2

電極是氧化還原電極，對氧的測量是基于電解氧的原理實現(xiàn)的。

目前用得最多的氧電極是電解式的Clark氧電極，Clark氧電極是由鉑陰極、Ag/AgCl陽極、KCl電解質(zhì)和透氣膜所構(gòu)成。第二十二頁，共42頁。氧分壓（PO2）電極的工作原理PO2電極是氧化還原64

在測定時，O2在鉑陰極表面發(fā)生的反應(yīng)如下：外加直流電壓<0.4V進(jìn)入電極內(nèi)O2不反應(yīng)0.4V~0.8V在鉑陰極表面被還原O2+2H2O→H2O2H2O2+2e-→2OH-

第二十三頁，共42頁。在測定時，O2在鉑陰極表面發(fā)生的反應(yīng)如下：外加直流電65

當(dāng)陰極表面附近的氧被消耗后，陰極表面氧氣分壓：PO2=0.00kPa/mmHg

樣品中的氧將通過滲透膜向陰極發(fā)生濃度擴散。

當(dāng)氧濃度擴散梯度相對穩(wěn)定時，就產(chǎn)生一個穩(wěn)定的電解電流，稱之為極限擴散電流

I0

。

I0∝PO2(樣本）

通過測定電流變化即可測定血液標(biāo)本中的氧氣分壓。第二十四頁，共42頁。當(dāng)陰極表面附近的氧被消耗后，陰極表面氧氣分壓66在外加電壓超過0.8V時，即使PO2=0mmHg，水本身也會被電解而產(chǎn)生電流。外加在PO2電極上的工作電壓通常為0.65V。電流的大小通常只有幾十納安（10-9A），故PO2電極所配的放大器為高輸入阻抗、低噪聲的微電流放大器。當(dāng)PO2的值為零時，電路中電流并不為零，存在一個微小的電流值，通常稱其為基流。在校準(zhǔn)PO2電極時，需采用兩種氣體。先用不含氧的純CO2氣體通過測量管，將電路中的基流調(diào)為零；用第二種標(biāo)準(zhǔn)氣體去測定PO2，便可得出PO2和電流的標(biāo)準(zhǔn)曲線。第二十五頁，共42頁。在外加電壓超過0.8V時，即使PO2=0mmHg，水67測量室必須是一個恒溫系統(tǒng)。將儀器測量信號進(jìn)行放大和模數(shù)轉(zhuǎn)換、對儀器實行有效控制、顯示和打印出結(jié)果，并通過鍵盤輸入指令。Severinghaus原理設(shè)計的，故也稱為“Severinghaus”電極。1℃的規(guī)定范圍，傳感器立即反饋信號到溫控電路，使停止或開始加熱。這種供氣系統(tǒng)用儀器本身的氣體混合器產(chǎn)生定標(biāo)氣。1℃的規(guī)定范圍，傳感器立即反饋信號到溫控電路，使停止或開始加熱。PO2電極是氧化還原電極，對氧的測量是基于電解氧的原理實現(xiàn)的。pH測量系統(tǒng)示意圖液路系統(tǒng)具有兩種功能，一是提供pH值電極系統(tǒng)定標(biāo)用的兩種緩沖液，二是自動將定標(biāo)和測量時停留在測量毛細(xì)管中的緩沖液或血液沖洗干凈。轉(zhuǎn)換器為上面有七個圓孔的塑料圓盤，它將所有的管路和測量毛細(xì)管連接起來，以便使定標(biāo)液、沖洗液、定標(biāo)氣體、標(biāo)本能進(jìn)入測量毛細(xì)管。通過測定電流變化即可測定血液標(biāo)本中的氧氣分壓。第四十一頁，共42頁。當(dāng)氧濃度擴散梯度相對穩(wěn)定時，就產(chǎn)生一個穩(wěn)定的電解電流，稱之為極限擴散電流I0。血氣分析儀（bloodgasanalyzer）是利用電極對人全血中的酸堿度（pH）、二氧化碳分壓（PCO2）和氧分壓（PO2）進(jìn)行測定的儀器。更換鹽橋或電極內(nèi)的KCl溶液時，除加入飽和的KCl溶液外，還需加入少許的KCl結(jié)晶，使其在37℃恒溫條件下也達(dá)到飽和。O2+2H2O→H2O2光學(xué)系統(tǒng)有些血氣分析儀還增加了測量血紅蛋白的項目，其中血紅蛋白是利用光電比色法進(jìn)行測量的。第二十六頁，共42頁。測量室必須是一個恒溫系統(tǒng)。光學(xué)系統(tǒng)有些血氣分析儀還增加了測量68第二十七頁，共42頁。第二十七頁，共42頁。69（二）管路系統(tǒng)

血氣分析儀的管路系統(tǒng)比較復(fù)雜，是血氣分析儀很重要的組成部分。

功能有完成自動定標(biāo)、自動測量、自動沖洗及抽取標(biāo)本血樣。

管路系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，通常由氣瓶、溶液瓶、連接管道、電磁閥、正壓泵、負(fù)壓泵、測量毛細(xì)管和轉(zhuǎn)換裝置等部分組成。第二十八頁，共42頁。（二）管路系統(tǒng)血氣分析儀的管路系統(tǒng)比較復(fù)雜，是血氣分70血氣分析儀的管路系統(tǒng)示意圖蠕動泵測量室參比進(jìn)樣口沖洗液濕化器緩沖液Ⅱ緩沖液Ⅰ廢液濕化器泵KCl溶液定標(biāo)氣G1定標(biāo)氣G2空氣壓縮機CO2氣瓶空氣混合器閥或轉(zhuǎn)換裝置第二十九頁，共42頁。血氣分析儀的管路系統(tǒng)示意圖蠕動泵測量室參比進(jìn)樣口沖洗液濕化器711.測量室測量室是一固定鋁塊，測量毛細(xì)管位于測量室內(nèi)，是一根透明的細(xì)塑料管，管壁上有四個孔，分別用于漏出參比電極、PCO2電極、PO2電極、pH電極的端部。測量室內(nèi)還有加熱器和溫度傳感器，即為一熱敏電阻，以便測量室內(nèi)保持370c,一旦溫度超出37℃±0.1℃的規(guī)定范圍，傳感器立即反饋信號到溫控電路，使停止或開始加熱。第三十頁，共42頁。1.測量室測量室是一固定鋁塊，測量毛細(xì)管位于測量室內(nèi)，是一根722.轉(zhuǎn)換裝置（轉(zhuǎn)換器）轉(zhuǎn)換器為上面有七個圓孔的塑料圓盤，它將所有的管路和測量毛細(xì)管連接起來，以便使定標(biāo)液、沖洗液、定標(biāo)氣體、標(biāo)本能進(jìn)入測量毛細(xì)管。在微機的控制下，電機驅(qū)動圓盤可以正向或反向轉(zhuǎn)動。第三十一頁，共42頁。2.轉(zhuǎn)換裝置（轉(zhuǎn)換器）轉(zhuǎn)換器為上面有七個圓孔的塑料圓盤，它將733．氣路系統(tǒng)

氣路系統(tǒng)用來提供PCO2和PO2兩種電極定標(biāo)時所用的兩種氣體。每種氣體中含有不同比例的氧和二氧化碳。壓縮氣瓶供氣方式，又叫外配氣方式氣體混合器供氣方式，又叫內(nèi)配氣方式氣路系統(tǒng)的類型第三十二頁，共42頁。3．氣路系統(tǒng)氣路系統(tǒng)用來提供PCO2和PO2兩種電74（1）壓縮氣瓶供氣方式

由兩個壓縮氣瓶供氣，一個含有5％的二氧化碳和20％的氧；另一個含10％的二氧化碳，不含氧。

經(jīng)過減壓后輸出的氣體，首先經(jīng)過濕化器飽和濕化后，再經(jīng)閥或轉(zhuǎn)換裝置送到測量室中，對PCO2和PO2電極進(jìn)行定標(biāo)。

濕化器是用水蒸氣將定標(biāo)氣體飽和濕化的裝置。

經(jīng)飽和濕化后的水蒸氣產(chǎn)生的壓力為恒定值。第三十三頁，共42頁。（1）壓縮氣瓶供氣方式由兩個壓縮氣瓶供氣，一個含有75（2）氣體混合器供氣方式

這種供氣系統(tǒng)用儀器本身的氣體混合器產(chǎn)生定標(biāo)氣。

加到氣體混合器上來的空氣壓縮機產(chǎn)生的壓縮