学分析技术 木相关仪器 知识扩充 学分析技术和临床相关仪器 一、电化学分析法概述 溶液的电化学性质是指电解质溶液通电时，其电位、电流、电导和电量等 电化学特性随化学组分和浓度而变化的性质。电化学分析法(Electrochemical analysis)是建立在溶液电化学性质基础上并利用这些性质，通过电极这个变换 器，将被测物质的浓度转变成电学参数而进行检测的方法。电位分析法分为电位 法(potentiometry)和电位滴定法(potentiometrictitration)两种。 电位法是根据测量到的某一个电极的电极电位，利用能斯特方程直接求出待 测离子的浓度，例如酸度计就是测量溶液中氢离子的浓度。能斯特方程是根据热 力学推导出来的，其关系式是： E=k±2303RnC, nF 式中，阳离子选择性电极为十，阴离子选择性电极为一；n为离子电荷数： C,为被测离子浓度：众为被测离子活度系数：K在测量条件恒定时为常数。公式 表明，在一定条件下，电极的电极电位与被测离子浓度的对数呈线性关系。 电化学临床分析仪器就是利用电化学分析技术而设计的临床分析仪器。临床 检验常用的电化学分析仪器主要是电解质分析仪和血气分析仪两种。 二、电解质分析仪 电解质分析仪大多是采用离子选择电极方法对生物样品进行化验分析。这种 方法简便、快速，测定的浓度范围较宽，灵敏度较高，溶液中大多数的干扰易于 消除，较少受用品颜色、浊度影响，是40年来在生化检验中发展最迅速的检测 手段。 电解质分析仪电极发展主要在于：①电极微型化，采用离子敏场效应管可将 电极制成微米级大小，可直接接入人体或细胞内进行测定：②生物电极，大量开 发可以测定许多代谢产物的酶电极，如葡萄糖酶电极、丙酮酸酶电极等，使它们
首页 → 第七章 电化学分析技术和临床相关仪器 一、电化学分析法概述 溶液的电化学性质是指电解质溶液通电时，其电位、电流、电导和电量等 电化学特性随化学组分和浓度而变化的性质。电化学分析法（Electrochemical analysis）是建立在溶液电化学性质基础上并利用这些性质，通过电极这个变换 器，将被测物质的浓度转变成电学参数而进行检测的方法。电位分析法分为电位 法（potentiometry)和电位滴定法（potentiometrictitration）两种。 电位法是根据测量到的某一个电极的电极电位，利用能斯特方程直接求出待 测离子的浓度，例如酸度计就是测量溶液中氢离子的浓度。能斯特方程是根据热 力学推导出来的，其关系式是： x x C f nF RT E k ln 2.303 = 式中，阳离子选择性电极为＋，阴离子选择性电极为－；n 为离子电荷数； Cx 为被测离子浓度；fx 为被测离子活度系数；K 在测量条件恒定时为常数。公式 表明，在一定条件下，电极的电极电位与被测离子浓度的对数呈线性关系。 电化学临床分析仪器就是利用电化学分析技术而设计的临床分析仪器。临床 检验常用的电化学分析仪器主要是电解质分析仪和血气分析仪两种。 二、电解质分析仪 电解质分析仪大多是采用离子选择电极方法对生物样品进行化验分析。这种 方法简便、快速，测定的浓度范围较宽，灵敏度较高，溶液中大多数的干扰易于 消除，较少受用品颜色、浊度影响，是 40 年来在生化检验中发展最迅速的检测 手段。 电解质分析仪电极发展主要在于：①电极微型化，采用离子敏场效应管可将 电极制成微米级大小，可直接接入人体或细胞内进行测定；②生物电极，大量开 发可以测定许多代谢产物的酶电极，如葡萄糖酶电极、丙酮酸酶电极等，使它们
与离子选择电极结合制造出新型急诊检测仪器 但是1SE还有不少局限性，其主要问题包括以下两个方面： 1,选择性差使得仪器测量下限受到限制，大部分电极的测量范围为 100107molL。 2,电极寿命较短一般寿命为半年至一年，而生物电极可能只有几天或几 个月。 (一)电极的发展 电解质分析仪的发展主要取决于电极的发展，其中最重要的是新型的离子敏 场效应晶体管(1 onic Sense Field-.effect Transistor,ISFET)使用。20世纪70年 代，Begv©l首次提出ISFET的基本结构，ISFET是离子敏感、选择电极制造技 术与固态微电子学相结合的产物，它是在MOSFET的基础上发展起来的，具有 输入阻抗高、输出阻抗低、体积小、易于集成等特点，所以在医学领域上有广阔 的应用前景。下面以H+-ISTFET传感器为例介绍这类传感器。 1.ISFET的基本结构 测量H浓度的ISFET与MOSFET在结构上极为相似，不同的是H+:ISTFET的 绝缘层表面是对F浓度敏感的材料，并以参考电极取代了MOSFET的金属栅。 1SFET的结构如图？-1所示。离子敏感膜可以是固态膜或液态膜，HIST下ET的 敏感膜是SN4和AO:按一定比例混合而成的，它与P型基体间的绝缘层是 SO2。场效应管工作时需通过试液中的参比电极 参比电极 敏感膜 统时，场效应管源极和漏极的工作原理与普通的 图-11SFET的结构 2.工作原理
与离子选择电极结合制造出新型急诊检测仪器。 但是 ISE 还有不少局限性，其主要问题包括以下两个方面： 1.选择性差 使得仪器测量下限受到限制，大部分电极的测量范围为 10-1010-7mol.L-1。 2. 电极寿命较短 一般寿命为半年至一年，而生物电极可能只有几天或几 个月。 （一）电极的发展 电解质分析仪的发展主要取决于电极的发展，其中最重要的是新型的离子敏 场效应晶体管（Ionic Sense Field-effect Transistor，ISFET）使用。20 世纪 70 年 代，Begivel 首次提出 ISFET 的基本结构，ISFET 是离子敏感、选择电极制造技 术与固态微电子学相结合的产物，它是在 MOSFET 的基础上发展起来的，具有 输入阻抗高、输出阻抗低、体积小、易于集成等特点，所以在医学领域上有广阔 的应用前景。下面以 H+ -ISTFET 传感器为例介绍这类传感器。 1．ISFET 的基本结构 测量 H + 浓度的 ISFET 与 MOSFET 在结构上极为相似，不同的是 H+ -ISTFET 的 绝缘层表面是对 H + 浓度敏感的材料，并以参考电极取代了 MOSFET 的金属栅。 ISFET 的结构如图 7-1 所示。离子敏感膜可以是固态膜或液态膜，H+ -ISTFET 的 敏感膜是 Si3N4 和 Al2O3 按一定比例混合而成的，它与 P 型基体间的绝缘层是 SiO2。场效应管工作时需通过试液中的参比电极提供栅极电压 VG，构成测量系 统时，场效应管源极和漏极的工作原理与普通的场效应管相同。 2.工作原理
H-ISTFET的参比电极采用Ag /AgCl电极（银-氯化银丝浸在浓度为 3.5molL-1)的饱和KC1电解液中)。当参比电极插入溶液中后，与电解液发生化 学反应形成一个半电池，这个半电池产生的电压作为H-ISTFET的参比电压(E 或)。另外，在敏感膜与水接触后，膜表面形成一层很薄的水化层，它实际是 一层水凝胶层，由于浓度差，溶液中的H+通过凝胶层扩散进入H+敏感层，这样 就会在溶液与敏感膜之间形成界面电位φ，在几种电压的共同作用下，就会使 得ISFET的漏源开始导通，此时的电压是阀值电压V。溶液中H浓度直接影响 界面电位，通过电场耦合，这个界面电位又直接影响沟道电导，进而引起 H-ISTFET传感器沟道电流发生变化，其变化的大小与溶液中H的活度有关。 因此，根据半导体的相关理论，建立沟道电流和溶液中氢离子浓度之间的关系 从而获得溶液中氢离子浓度的信息。 对采用甘汞电极为参比电极的ISFET,其阀值电压可由下式给出： g=0,+a-,+0-2pn 式中91为被测溶液和ISFET的栅介质之间的电化学势：VR为参比电极和 溶液之间的结电势：Qss为氧化层电荷密度，Q为耗尽层电荷密度，℉为P型 硅衬底的体弗米势。 实验表明，甘汞电极的VR稳定，V灯只与有关，而侧与被测离子的离子活 度及栅介质敏感膜的性质有关。根据能斯特关系式有： 9=%+RT 因此阀值电压VT有下式： V=Vo+RT Id,=C+SIna 如果采用SsN:作敏感膜，ISFET对溶液pH值得响应灵敏度S约为 45mVpH。 3.在医学上的应用 在临床医学检验中，常需要对体液中的几种离子同时测定和检测，以实现快 速诊断和及时治疗的目的。为此，人们利用集成化技术，将H'-ISFET和Na'-ISFET
H+ -ISTFET 的参比电极采用 Ag /AgCl 电极（银-氯化银丝浸在浓度为 3.5mol.L-1）的饱和 KCl 电解液中）。当参比电极插入溶液中后，与电解液发生化 学反应形成一个半电池，这个半电池产生的电压作为 H+ -ISTFET 的参比电压（Eref 或 Vref）。另外，在敏感膜与水接触后，膜表面形成一层很薄的水化层，它实际是 一层水凝胶层，由于浓度差，溶液中的 H+通过凝胶层扩散进入 H+敏感层，这样 就会在溶液与敏感膜之间形成界面电位eo，在几种电压的共同作用下，就会使 得 ISFET 的漏源开始导通，此时的电压是阀值电压 Vth。溶液中 H+浓度直接影响 界面电位，通过电场耦合，这个界面电位又直接影响沟道电导，进而引起 H+ -ISTFET 传感器沟道电流发生变化，其变化的大小与溶液中 H+的活度有关。 因此，根据半导体的相关理论，建立沟道电流和溶液中氢离子浓度之间的关系， 从而获得溶液中氢离子浓度的信息。 对采用甘汞电极为参比电极的 ISFET，其阀值电压可由下式给出： 式中 I 为被测溶液和 ISFET 的栅介质之间的电化学势；VR为参比电极和 溶液之间的结电势；QSS 为氧化层电荷密度，QB 为耗尽层电荷密度，F 为 P 型 硅衬底的体弗米势。 实验表明，甘汞电极的 VR稳定，VT 只与I 有关，而I 与被测离子的离子活 度及栅介质敏感膜的性质有关。根据能斯特关系式有： 因此阀值电压 VT 有下式： 如果采用 Si3N4 作敏感膜，ISFET 对溶液 pH 值得响应灵敏度 S 约为 45mV/pH。 3．在医学上的应用 在临床医学检验中，常需要对体液中的几种离子同时测定和检测，以实现快 速诊断和及时治疗的目的。为此，人们利用集成化技术，将H+ -ISFET和Na+ -ISFET [ 2 ] F ox ss B T I R C Q Q V V − + = + − I ai nF RT = 0 + ln T ai C S ai nF RT V = V0 + ln = + ln
集成在一起制成多功能ISFET,用于同时对体液中氢离子和钠离子的测定。目前 ISFET已被广泛采纳作为检测血液或体液pH值、PCO2、PO2以及葡萄糖变化的 敏感元件 (二)多功能的电解质分析仪 电解质分析仪在临床上的使用越来越向多功能化方向发展。 Menus Tests 7 I NOVA系 Nova 1:Na'.K'.Hct 列检测项目 a4: Na",K',Cr.LI'.TCOa Na",K',Cr,Hct a10 Na,K,Cr,TCa,Li ova 11: Na',K',LI',Hct Nova 12:Na",K",CI.TCO2.Glu,BUN (Urea) Nova 13:Na".K'.Cr.Li.Hct Nova 14:Na",K",Cr.Glu,BUN (Urea).Hct NOVA CRT16全自 lova 16: 动电解质分析仪 图7-2 NOVACRT16全自动电解质分析仪 如NOVA CRT-I6全自动电解质分析仪是美国NOVA生产的用于检测人体血 液、尿液、脑脊液中的尿素、肌酐、葡萄糖钾、钠、氯、总二氧化碳，同时计算 出阴离子间隙、晶体渗透压的急诊分析仪器。它具有快速、准确、稳定、重复性 好等特点，越来越受到检验科和临床科室的欢迎。NOVA生产的不同系列，其测 定项目各不相同，如表7-2所示。 又如AVL9181型电解质分析仪，它是由微电脑控制、全自动的检测仪器， 可以测量钾、钠、氯、钙和锂离子，通过板面上的yes和o的功能键进行人机
集成在一起制成多功能 ISFET，用于同时对体液中氢离子和钠离子的测定。目前， ISFET 已被广泛采纳作为检测血液或体液 pH 值、PCO2、PO2 以及葡萄糖变化的 敏感元件。 （二）多功能的电解质分析仪 电解质分析仪在临床上的使用越来越向多功能化方向发展。 表 7-1 NOVA 系 列检测项目 图 7-2 NOVACRT-16 全自动电解质分析仪 如 NOVA CRT-16 全自动电解质分析仪是美国 NOVA 生产的用于检测人体血 液、尿液、脑脊液中的尿素、肌酐、葡萄糖钾、钠、氯、总二氧化碳，同时计算 出阴离子间隙、晶体渗透压的急诊分析仪器。它具有快速、准确、稳定、重复性 好等特点，越来越受到检验科和临床科室的欢迎。NOVA 生产的不同系列，其测 定项目各不相同，如表 7-2 所示。 又如 AVL 9181 型电解质分析仪，它是由微电脑控制、全自动的检测仪器， 可以测量钾、钠、氯、钙和锂离子，通过板面上的 yes 和 no 的功能键进行人机
对话，完成样本测量、数据输入、菜单选择和质控。 三、血气分析仪 血气分析仪是20世纪50年代中期发展起来的，至20世纪70年代己达到高 度数字化和自动化程度。血气分析仪的发展与pH、PO2和PCO2电极的创造及改 进分不开的。血气分析仪发展过程大致分为三个阶段：①血液pH平衡仪阶段： ②酸碱血气分析仪：③全自动酸碱血气分析仪。近年来，随着计算机技术的发展， 微机和集成电路制造技术的提高，使血气分析仪向自动化和智能化方向迈进。p 的测量值己精确到0.001：PCO2和PO2的测量值精确到0.1mmHg。仪器可自动 校正、自动进样、自动清洗、自动计算并发报告、自动故障检测和报警，甚至可 提供临床诊断参考意见。电极的使用寿命和稳定性进一步提高，仪器的预热和测 量时间进一步缩短，测量所需的样品量大大减少，最低的仅需401。越来越多 的血气分析仪与电解质分析仪、血氧仪等联为一体，并与医院的计算机系统联机， 使其功能更全面。血气分析仪的发展方向将是全功能、小型化、连续测量等方面。 (一)多功能全自动血气分析仪 目前大多数血气分析仪都带有电解质（钾、钠、氯、钙）测定，很多新型仪 器增加了智能专家诊断系统，既能测定结果又能对结果进行分析及综合诊断。有 的血气分析仪采用彩色触摸屏直观操作，全自动质控分析，自动化试剂盒，免保 养电极。有的血气分析仪具有样品量少（只需25-40如1微升全血使能进行手动或 自动分析)、试剂消耗量少、电极寿命长、各型号仪器的电极及试剂的消耗品均 可互换的特点。目前血气市场上分析速度最快的最新仪器，只需“20秒”即可 提供一份完整的分析报告（包括pH、PO2、PCO2等14项参数）并提示非正常的 测量参数：测量只需要25和样品，特别适合新生儿和老年人：进样可使用毛细 管、注射器或采血针；具有透明的测量室，操作者可直视电极工作情况和样本通 过过程：全自动一点或两点定标，全自动清洗。 如美国Nova Biomedical公司制造了使用于临床、重 症、看护、急诊、现场或实验室一般诊断检测用的血气
对话，完成样本测量、数据输入、菜单选择和质控。 三、血气分析仪 血气分析仪是 20 世纪 50 年代中期发展起来的，至 20 世纪 70 年代已达到高 度数字化和自动化程度。血气分析仪的发展与 pH、PO2 和 PCO2 电极的创造及改 进分不开的。血气分析仪发展过程大致分为三个阶段：①血液 pH 平衡仪阶段； ②酸碱血气分析仪；③全自动酸碱血气分析仪。近年来，随着计算机技术的发展， 微机和集成电路制造技术的提高，使血气分析仪向自动化和智能化方向迈进。pH 的测量值已精确到 0.001；PCO2 和 PO2 的测量值精确到 0.1mmHg。仪器可自动 校正、自动进样、自动清洗、自动计算并发报告、自动故障检测和报警，甚至可 提供临床诊断参考意见。电极的使用寿命和稳定性进一步提高，仪器的预热和测 量时间进一步缩短，测量所需的样品量大大减少，最低的仅需 40μl。越来越多 的血气分析仪与电解质分析仪、血氧仪等联为一体，并与医院的计算机系统联机， 使其功能更全面。血气分析仪的发展方向将是全功能、小型化、连续测量等方面。 （一）多功能全自动血气分析仪 目前大多数血气分析仪都带有电解质（钾、钠、氯、钙）测定，很多新型仪 器增加了智能专家诊断系统，既能测定结果又能对结果进行分析及综合诊断。有 的血气分析仪采用彩色触摸屏直观操作，全自动质控分析，自动化试剂盒，免保 养电极。有的血气分析仪具有样品量少（只需 25~40l 微升全血便能进行手动或 自动分析）、试剂消耗量少、电极寿命长、各型号仪器的电极及试剂的消耗品均 可互换的特点。目前血气市场上分析速度最快的最新仪器，只需 “20 秒”即可 提供一份完整的分析报告（包括 pH、PO2、PCO2 等 14 项参数）并提示非正常的 测量参数；测量只需要 25l 样品，特别适合新生儿和老年人；进样可使用毛细 管、注射器或采血针；具有透明的测量室，操作者可直视电极工作情况和样本通 过过程；全自动一点或两点定标，全自动清洗。 如美国 Nova Biomedical 公司制造了使用于临床、重 症、看护、急诊、现场或实验室一般诊断检测用的血气
电解质和化学物质的分析仪。该公司的新型Stat Profile Critical Care Xpress系列 提供检测血气、C0计量、电解质、化学物质与血液学相关项目，集多功能于单 一仪器中。Stat Profile pHOx系列分析仪亦有五种机型可供选择，可作高达12 项检测。 右侧图7-3为该公司的新产品系列Stat Profile(R)Critical Care Xpress “Ain-One”的外形图，分析仪有19项检测项目以及各种资料管理功能。这 19项检测项目包括血气的pH、PCO2、PO2、SO2%:血液的Ht、Hb:电解质的 Na', 7-3NOVA系列产品 K、Cr、Ca2+、Mg2+:血液化学的Glu、BUN、Creat和Lac:CO计量参数的 HHb、OHb、MetHb和COHb (二)适于危重症监护系统的血气分析仪 最新的适于危重症监护系统的血气分析仪的特点 是具有可以提供一个包括血气参数、电解质参数、血 葡萄糖和血乳酸的完整检测菜单：单独连接血氧计 具有专利技术的智能进样器：微量样本，分段检测的 新方法：完善的数据管理系统：，免维护、操作成本低 廉等。仪器模注射机容易升级，不更换仪器就可增加 检测参数，1分钟内便可快速完成血气、电解质、血压 积及葡萄糖和血氧参数的准确分析。 如美国汽巴康宁(CIBA-CORNING)于德国拜尔公司合并更名为拜耳诊断 公司所推出的Rapidpoint系列产品中，Rapidpoint4O0/405系列是适合于危重症 检测的分析仪器，其中检测项目包括pH、pCO2、pO2、Na、K、Ca2+ C、Glucose和Hct,CO计量参数有Hb、sO2、O2Hb、HHb、COHb、MetHb 其中pH、Na、Kt、Ca2+、C所采用的是标准离子选择电极技术，pCO2采用 Severinghaus电极，pO2采用气敏电极，Glucose采用生物敏图7-4 Rapdon4o0 系列 电极
电解质和化学物质的分析仪。该公司的新型 Stat Profile Critical Care Xpress 系列 提供检测血气、CO 计量、电解质、化学物质与血液学相关项目，集多功能于单 一仪器中。Stat Profile pHOx 系列分析仪亦有五种机型可供选择，可作高达 12 项检测。 右侧图 7-3 为该公司的新产品系列 Stat Profile(R) Critical Care Xpress “All-in-One”的外形图，分析仪有 19 项检测项目以及各种资料管理功能。这 19 项检测项目包括血气的 pH、PCO2、PO2、SO2%；血液的 Hct、Hb；电解质的 Na+、 图 7-3 NOVA 系列产品 K+、Cl-、Ca2+、Mg2+；血液化学的 Glu、BUN、Creat 和 Lac；CO 计量参数的 HHb、O2Hb、MetHb 和 COHb。 （二）适于危重症监护系统的血气分析仪 最新的适于危重症监护系统的血气分析仪的特点 是具有可以提供一个包括血气参数、电解质参数、血 葡萄糖和血乳酸的完整检测菜单；单独连接血氧计， 具有专利技术的智能进样器；微量样本，分段检测的 新方法；完善的数据管理系统；，免维护、操作成本低 廉等。仪器模注射机容易升级，不更换仪器就可增加 检测参数，1 分钟内便可快速完成血气、电解质、血压 积及葡萄糖和血氧参数的准确分析。 如美国汽巴-康宁（CIBA-CORNING）于德国拜尔公司合并更名为拜耳诊断 公司所推出的 Rapidpoint 系列产品中，Rapidpoint 400/405 系列是适合于危重症 检测的分析仪器，其中检测项目包括 pH、pCO2 、pO2、 Na+ 、K+、 Ca2+、 Cl-、Glucose 和 Hct，CO 计量参数有 tHb、sO2、O2Hb、HHb、COHb、MetHb。 其中 pH、Na+、K+、Ca2+、 Cl- 所采用的是标准离子选择电极技术，pCO2 采用 Severinghaus 电极，pO2 采用气敏电极，Glucose 采用生物敏 图 7-4 Rapidpoint 400 系列 电极
Rapidpoint4O0/405系列与传统血气分析仪的主要区别是，它以简便的测量 盒代替了原有的各种配件，如：电极、定标试剂、气瓶、泵管等。操作人员只需 将注射器标本活微细管标本插入进样器，样本即自动进入系统测定程序，从而大 大降低了操作人员的日常工作量，并消除了传统血气分析仪日常保养的烦恼，真 正达到了危重症监护工作的快、准、易的要求。 (三)便携式血气分析仪 便携式血气分析仪可用于急诊室、ICU病房、手术室、化验室及救护车等现 场工作中。一种手提式血气与电解质分析系统，其最新技术在于将传统血气分析 仪所使用的混合标准气瓶、各种测量电极的标准试剂溶液、废液回收瓶子等，以 最新科学的方式、尖端的科学技术“集成”到一个盒子内(GEM一STATPAK),克 服了血气分析中仪器体积太大不 能移动的缺点。仪器采用笔尖式电 极，放在一体化中无需保养，三个 电极共用一个样品池，有透明观测 窗观察进样情况，很容易发现血凝 块及气泡。实验室的血液以及校准 液和质控液经处理后都收集在密 闭的盒子内，干净而无污染。可测 量1I种参数pH、PO2、PCO2、HCt、Na、K+C,又可计算出HCO、TCO BE、O2STAT等参数。最新的一体化盒可完成150或300次测量 如使携式小型自动pH血气分析仪AVL COMPACT I,机器采用微机控制， 内藏式热敏打印机。具有安全进样口、废液水平自动监测功能，完全避免发生任 何感染和污染。只有YES/NO及另外两个键便可完成全部操作。样本用量少， 只需50则！全血即可完成全部测量，此功能对老年、新生儿尤其有利。测量结果 准确，并能在40秒内显示测量结果。电极寿命长和消耗品用量少使每个样本的 操作成本降至最低。仪器内设自检程序，操作者可方便地检查仪器 7-5 AVL COMPACTI 故障
Rapidpoint 400/405 系列与传统血气分析仪的主要区别是，它以简便的测量 盒代替了原有的各种配件，如：电极、定标试剂、气瓶、泵管等。操作人员只需 将注射器标本活微细管标本插入进样器，样本即自动进入系统测定程序，从而大 大降低了操作人员的日常工作量，并消除了传统血气分析仪日常保养的烦恼，真 正达到了危重症监护工作的快、准、易的要求。 （三）便携式血气分析仪 便携式血气分析仪可用于急诊室、ICU 病房、手术室、化验室及救护车等现 场工作中。一种手提式血气与电解质分析系统，其最新技术在于将传统血气分析 仪所使用的混合标准气瓶、各种测量电极的标准试剂溶液、废液回收瓶子等，以 最新科学的方式、尖端的科学技术“集成”到一个盒子内(GEM—STATPAK)，克 服了血气分析中仪器体积太大不 能移动的缺点。仪器采用笔尖式电 极，放在一体化中无需保养，三个 电极共用一个样品池，有透明观测 窗观察进样情况，很容易发现血凝 块及气泡。实验室的血液以及校准 液和质控液经处理后都收集在密 闭的盒子内，干净而无污染。可测 量 11 种参数 pH、PO2、PCO2、Hct、Na+、K+、Ca2+，又可计算出 HCO3 -、TCO2、 BE、O2STAT 等参数。最新的一体化盒可完成 150 或 300 次测量。 如便携式小型自动 pH 血气分析仪 AVL COMPACT 1，机器采用微机控制， 内藏式热敏打印机。具有安全进样口、废液水平自动监测功能，完全避免发生任 何感染和污染。只有 YES/NO 及另外两个键便可完成全部操作。样本用量少， 只需 50ul 全血即可完成全部测量，此功能对老年、新生儿尤其有利。测量结果 准确，并能在 40 秒内显示测量结果。电极寿命长和消耗品用量少使每个样本的 操作成本降至最低。仪器内设自检程序，操作者可方便地检查仪器 图 7-5 AVL COMPACT 1 故障
又如ABL?7使携式血气/电解质分析仪，可以测量的 参数包括pH、pCO2、pO2、Hct、K+、Na、C+、C叶 其计算参数多达十几项。样本血量仅70如l。仪器的特点 是无需处理废液，避免交叉感染：无需任何保养及专人操 作，适合多个科室，是急重症病人快速床旁检测的首选。 仪器采用高科技的微型电化学技术（厚膜技术），实现单 电极盒可完成基本血气、电解质、红细胞压积等多项参 数检测。可以白由选择50、100、150、300测试的电极卡， 避免众多便携式血气分析仪单卡单次测试需等待定标通 BWWRBKBK8R 过的烦琐，实现即时测量急危重病人检测的需求。可以使用交、直流电源，内置 电池可连续测定2030个样本。开机只需2分钟即可进行检测，不用时可关闭以 减少消耗，运行经济。彩色触摸屏，WNCE操作平台，中文界面，友好人机对 话，操作简便实用。废液袋中含有能吸附所有废液的吸水胶，一旦试剂包破裂， 废液不会溅出污染环境。基于Windows CE操作系统的软件，可储存病例报告 质控报告、定标报告各500份。内置热敏打印机可随时打印报告。具有完善的质 量保证体系和自我监控系统对仪器状态、操作过程不断 进行监测。 7-6ABL7便携式血 电解质分析仪 (四)急诊血气分析仪 在实际工作中，单凭血气分析结果就对酸碱失衡作出正确的判断是有困难 的，它必须结合电解质测定、代谢物的测定、血液氧合状态的测定，才能明确诊 断。在各种酸碱失衡中，代谢性酸中毒为最多见，而代谢性酸中毒最常引起的原 因是肾功能衰竭和糖尿病。因此，近年来血气酸碱分析仪附加测定尿素氨、肌酐、 萄萄糖、乳酸测定，帮助明确代谢性酸中毒诊断。 血气分析仪通过随机组合，成为系列血气/急诊电解质/血糖/乳酸分析仪，可 测定如pH、PO2、PCO2、SO2%、Hct、Na、K+、C上、Ca2+、Mg2+、葡萄糖、尿 素氮、乳酸等，同时直接与血氧计测量全面血氧参数如tHb,OHb、COHb、MetHb HHb、SO2%、02ct、OzCp,实现了把一台仪器变成一个实验室的理想。国内接 触较早的是美国NOVA公司推出全自动CRT型系列血气电解质急诊化学分析
又如 ABL77 便携式血气/电解质分析仪，可以测量的 参数包括 pH、pCO2 、pO2、Hct、 K+、Na+、Ca2+ 、Cl-， 其计算参数多达十几项。样本血量仅 70μl。仪器的特点 是无需处理废液，避免交叉感染；无需任何保养及专人操 作，适合多个科室，是急重症病人快速床旁检测的首选。 仪器采用高科技的微型电化学技术（厚膜技术），实现单 一电极盒可完成基本血气、电解质、红细胞压积等多项参 数检测。可以自由选择 50、100、150、300 测试的电极卡， 避免众多便携式血气分析仪单卡单次测试需等待定标通 过的烦琐，实现即时测量急危重病人检测的需求。可以使用交、直流电源，内置 电池可连续测定 20-30 个样本。开机只需 2 分钟即可进行检测，不用时可关闭以 减少消耗，运行经济。彩色触摸屏，WIN CE 操作平台，中文界面，友好人机对 话，操作简便实用。废液袋中含有能吸附所有废液的吸水胶，一旦试剂包破裂， 废液不会溅出污染环境。基于 Windows CE 操作系统的软件，可储存病例报告、 质控报告、定标报告各 500 份。内置热敏打印机可随时打印报告。具有完善的质 量保证体系和自我监控系统对仪器状态、操作过程不断 进行监测。 图 7-6 ABL77 便携式血 气 /电解质分析仪 （四）急诊血气分析仪 在实际工作中，单凭血气分析结果就对酸碱失衡作出正确的判断是有困难 的，它必须结合电解质测定、代谢物的测定、血液氧合状态的测定，才能明确诊 断。在各种酸碱失衡中，代谢性酸中毒为最多见，而代谢性酸中毒最常引起的原 因是肾功能衰竭和糖尿病。因此，近年来血气酸碱分析仪附加测定尿素氮、肌酐、 葡萄糖、乳酸测定，帮助明确代谢性酸中毒诊断。 血气分析仪通过随机组合，成为系列血气/急诊电解质/血糖/乳酸分析仪，可 测定如 pH、PO2、PCO2、SO2%、Hct、Na+、K+、Cl-、Ca2+、Mg2+、葡萄糖、尿 素氮、乳酸等，同时直接与血氧计测量全面血氧参数如 tHb、O2Hb、COHb、MetHb、 HHb、SO2%、O2ct、O2Cap，实现了把一台仪器变成一个实验室的理想。国内接 触较早的是美国 NOVA 公司推出全自动 CRT 型系列血气电解质急诊化学分析
仪。以后又有很多公司推出类似功能的仪器。如ABL900系列血气分析仪就很有 代表性。在分析样品时，操作人员可根据需要选择测呼出气、血气，电解质+葡 萄糖或是血气+电解质+葡萄糖，只需按一下分析键，仪器便可自动伸出采样针， 接上标本，再按一下分析键，便开始吸样，同时开始分析过程，直至将结果打印 出来。 多参数型分析仪适合于临床急诊。根据不同的参数组合，采用模块组合式结 构，仪器可以升级。组合式结构允许操作者在血氧分析中任意选择或任意组合。 仪器采用免保养电极，更换电极只需几秒钟。由于仪器的测量采用并行通道，每 个通道可以自由开关，每个开关仅用40如1样本即可在60秒内得到一份精确的测 量报告。 这类型的仪器如罗氏的OMNI S产品系列，其中OMNIS产品的检测项目 如下表所示 表7-2 Roche OMNI S系列的检测项目 检测项RocheOMNI RocheOMNI RocheOMNIRocheOMNI RocheOMNI RocheOMNI 目 S1 S2 S5 S6 pH,PO2, PCOz tHb,SO2 Na".K, Ca2t, Cl,Hct 02Hb, COHb HHb MetHb 胆红素 葡萄糖 乳酸 尿素 (BUN)
仪。以后又有很多公司推出类似功能的仪器。如 ABL900 系列血气分析仪就很有 代表性。在分析样品时，操作人员可根据需要选择测呼出气、血气，电解质+葡 萄糖或是血气+电解质+葡萄糖，只需按一下分析键，仪器便可自动伸出采样针， 接上标本，再按一下分析键，便开始吸样，同时开始分析过程，直至将结果打印 出来。 多参数型分析仪适合于临床急诊。根据不同的参数组合，采用模块组合式结 构，仪器可以升级。组合式结构允许操作者在血氧分析中任意选择或任意组合。 仪器采用免保养电极，更换电极只需几秒钟。由于仪器的测量采用并行通道，每 个通道可以自由开关，每个开关仅用 40l 样本即可在 60 秒内得到一份精确的测 量报告。 这类型的仪器如罗氏的 OMNI S 产品系列，其中 OMNI S 产品的检测项目 如下表所示： 表 7-2 Roche OMNI S 系列的检测项目 检测项 目 RocheOMNI S1 RocheOMNI S2 RocheOMNI S3 RocheOMNI S4 RocheOMNI S5 RocheOMNI S6 pH, PO2, PCO2 + + + + + + tHb, SO2 + + + + + Na+ , K+ , Ca2+ , Cl- , Hct + + + + O2Hb, COHb, HHb, MetHb， 胆红素 + + + 葡萄糖, 乳酸 + + 尿素 (BUN) +
图7-7罗氏OMN1S血气分析仪 (五)组合型血气分析仪 血气分析仪发展历史上最初是测定血液pH、PCO和PO2而后推算出各有关 诊断指标。近来又附加了电解质、代谢物、血氧测定。而传统的生化自动分析仪 也早已能测定电解质、代谢物，近日又增加血液pH及二氧化碳测定。看来两者 都已很接近。由于酶传感 技术进步，许多生化测定 方法都要有所改变。因此， 血气分析仪与生化分析仪 组合只是时间问题。 例如美国实验仪器公 (InstrumentationLaborato y)生产的Monach化学 分析系统，在其生产的3个型号、5个品牌中，2000型-761、1000型-661具有 离子选择电极测定功能。 如ABL700全自动血气/电解质/代谢物分析仪，可以测量pH、pCO2、pO2、 sO2、tHb、OHb、COHb、HbF、MetHb、RHb、K+、Na、Ca2+、Ct、Glu、Lac B1等，计算参数达45项，适合于全血、血清、血浆、胸腹水、尿液、其他体液 气体等样品，样本用量为55知-195如l。检测方式可以是血液全项、基本血气 pH单项、血氧项目、代谢物项目、电解质项目或任意组合等自由选择。 7-8ABL700全自动血气/电解质/代谢物分析仪 血气分析也越来越需要同心导管技术及肺功能测定结合起来。先进的实验室 已经这样做了。有的肺功能室已配置了血气分析仪，两者联合起来。 (大)床边快速血气分析仪 POCT(Point-.Of-Care Testing),意为即时诊断，它起源于尿检测技术，近年 来得到快速发展，现已应用于临床、食品卫生、环境保护、禁毒、法医检验等多 个领域。在临床医学中它指在病人旁边进行的临床检测，主要标准是不需要固定
图 7-7 罗氏 OMNI S 血气分析仪 （五）组合型血气分析仪 血气分析仪发展历史上最初是测定血液 pH、PCO2 和 PO2 而后推算出各有关 诊断指标。近来又附加了电解质、代谢物、血氧测定。而传统的生化自动分析仪 也早巳能测定电解质、代谢物，近日又增加血液 pH 及二氧化碳测定。看来两者 都已很接近。由于酶传感 技术进步，许多生化测定 方法都要有所改变。因此， 血气分析仪与生化分析仪 组合只是时间问题。 例如美国实验仪器公 司 （ InstrumentationLaborato ry）生产的 Monach 化学 分析系统，在其生产的 3 个型号、5 个品牌中，2000 型-761、1000 型-661 具有 离子选择电极测定功能。 如 ABL700 全自动血气/电解质/代谢物分析仪，可以测量 pH、pCO2、pO2、 sO2、tHb、O2Hb、COHb、HbF、MetHb、RHb、K+、Na+、Ca2+、Cl-、Glu、Lac、 Bil 等，计算参数达 45 项，适合于全血、血清、血浆、胸腹水、尿液、其他体液、 气体等样品，样本用量为 55μl~195μl。检测方式可以是血液全项、基本血气、 pH 单项、血氧项目、代谢物项目、电解质项目或任意组合等自由选择。 图 7-8 ABL700 全自动血气/电解质/代谢物分析仪 血气分析也越来越需要同心导管技术及肺功能测定结合起来。先进的实验室 已经这样做了。有的肺功能室已配置了血气分析仪，两者联合起来。 （六）床边快速血气分析仪 POCT（Point-Of-Care Testing），意为即时诊断，它起源于尿检测技术，近年 来得到快速发展，现已应用于临床、食品卫生、环境保护、禁毒、法医检验等多 个领域。在临床医学中它指在病人旁边进行的临床检测，主要标准是不需要固定