电化学分析技术和临床相关仪器精品文档.ppt

1、第第1章章 电化学分析技术和临床相关仪器电化学分析技术和临床相关仪器第一节第一节概述概述第二节第二节电化学分析原理电化学分析原理 第三节第三节电解质分析仪电解质分析仪 第四节第四节 血气分析仪血气分析仪 电化学临床分析仪器电化学临床分析仪器是利用电化学分析技术而是利用电化学分析技术而设计的临床分析仪器。设计的临床分析仪器。第一节第一节 概概 述述一、电化学临床分析仪器一、电化学临床分析仪器电解质分析仪电解质分析仪（electrolyte chemistry analyzerselectrolyte chemistry analyzers）血气分析仪血气分析仪（blood gas analyze

2、rsblood gas analyzers）分类分类1.1.电解质分析仪电解质分析仪 采用离子选择性电极（采用离子选择性电极（ISEISE）测量体液中离）测量体液中离子浓度的仪器。子浓度的仪器。测量样品中的指标：测量样品中的指标：钾、钠、氯、钙、钾、钠、氯、钙、锂、锂、pHpH值等。值等。利用电极对血样中的利用电极对血样中的酸碱度（酸碱度（pH）、二氧化碳分压（二氧化碳分压（PCOCO2 2）和和氧分压（氧分压（POO2 2）进进行测定的仪器。行测定的仪器。2.2.血气分析仪血气分析仪测量样品中的指标：测量样品中的指标：pH、PCO2、PO2、AB、SB、BB、TCO2、BE blood、BE

3、ECF、SO2等。等。电化学分析法是建立在溶液电化学性电化学分析法是建立在溶液电化学性质基础上的一类分析方法。质基础上的一类分析方法。二、电化学分析法二、电化学分析法 （Electrochemical analysis）测测 定定物物理理量量参参与与反反应应的的化化学学 物物 质质 的的 量量确定确定电位电位电流电流电导电导电量电量 第二节第二节电化学分析原理电化学分析原理一、一、pH值测定原理值测定原理1.pH玻璃膜电极玻璃膜电极（glass membrane electrodeglass membrane electrode）玻璃电极对溶液玻璃电极对溶液pHpH的的敏感程度取决于电极的玻敏

4、感程度取决于电极的玻璃膜。璃膜。在在2525时，玻璃电极时，玻璃电极的电极电位：的电极电位：通常采用通常采用二次测量法二次测量法，即用相同的仪，即用相同的仪器测定标准溶液和待测溶液的电动势，以器测定标准溶液和待测溶液的电动势，以确定待测液的确定待测液的pH。采用的电池组成是：。采用的电池组成是：（-）玻璃电极）玻璃电极）玻璃电极）玻璃电极待测溶液待测溶液待测溶液待测溶液(pHpHx x)饱和甘汞电极饱和甘汞电极饱和甘汞电极饱和甘汞电极 (+)(+)(+)(+)（-）玻璃电极）玻璃电极）玻璃电极）玻璃电极标准缓冲溶液标准缓冲溶液标准缓冲溶液标准缓冲溶液(pH(pHs s)饱和甘汞电极饱和甘汞电极

5、饱和甘汞电极饱和甘汞电极 (+)(+)(+)(+)2.2.电化学法测量血液电化学法测量血液 pHpH-EESXFRT/303.2pHpHS SX X+=由于各玻璃电极的由于各玻璃电极的 K玻玻 不尽相同，在测不尽相同，在测定时仪器需用标准缓冲溶液进行校正。定时仪器需用标准缓冲溶液进行校正。常用标准缓冲溶液常用标准缓冲溶液（1 1）0.05mol/Kg 0.05mol/Kg 邻苯二甲酸氢钾溶液邻苯二甲酸氢钾溶液 37，pH值：值：6.8437，pH值：值：4.02（2 2）0.025mol/Kg 0.025mol/Kg 混合磷酸盐溶液混合磷酸盐溶液二、离子选择性电极工作原理二、离子选择性电极工作

6、原理 (principal of Ion selective electrode)1.1.离子选择性电极的结构离子选择性电极的结构 膜电位膜电位：膜内外被测离子活度的不同而产生膜内外被测离子活度的不同而产生 电位差。电位差。离子选择性电极又称膜电极离子选择性电极又称膜电极（membrane electrodesmembrane electrodes）特点特点：仅对溶液中特定离子有选择性响应。：仅对溶液中特定离子有选择性响应。膜电极的关键：膜电极的关键：是一个称为是一个称为选择膜选择膜的敏感元件。的敏感元件。敏感元件：敏感元件：单晶、混晶、液膜、功能膜及生物单晶、混晶、液膜、功能膜及生物 膜等构

7、成。膜等构成。离子选择电极的构造离子选择电极的构造离子选择性电极的电极电位表示为：离子选择性电极的电极电位表示为：阳离子选择性电极为阳离子选择性电极为 ；阴离子选择性电极为阴离子选择性电极为 ；n n 为离子电荷数；为离子电荷数；C Cx x 为被测离子浓度；为被测离子浓度；f fx x 为被测离子活度系数；为被测离子活度系数；K K 在测量条件恒定时为常数。在测量条件恒定时为常数。2.2.离子选择性电极的测量方法离子选择性电极的测量方法 ISE与参比电极共同浸入样品试液中构成一与参比电极共同浸入样品试液中构成一个原电池，通过测量原电池的电动势个原电池，通过测量原电池的电动势E，便可，便可求得

8、被测离子的求得被测离子的活度或浓度活度或浓度。离子选择性电极作离子选择性电极作离子选择性电极作离子选择性电极作正极正极正极正极时：时：时：时：对阳离子响应的电极，取对阳离子响应的电极，取对阳离子响应的电极，取对阳离子响应的电极，取正正正正号；号；号；号；对阴离子响应的电极，取对阴离子响应的电极，取对阴离子响应的电极，取对阴离子响应的电极，取负负负负号。号。号。号。间接法间接法-血清经一定离子强度缓冲溶液血清经一定离子强度缓冲溶液 稀释后由电极测量。稀释后由电极测量。直接法直接法间接法间接法ISE测量方法分类：测量方法分类：直接法直接法-血清不经稀释直接由电极测量血清不经稀释直接由电极测量三、氧

9、分压（三、氧分压（POO2 2）电极的工作原理）电极的工作原理 P PO O O O2 2 2 2 电极是氧化还原电极，对氧的测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。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目前用得最多的氧电极是电解式的ClarkClark氧电极氧电极，ClarkClark氧电极是氧电极是由铂阴极、由铂阴极、Ag/Ag/AgClAgCl阳极、阳极、KClKCl电解质和透气膜电解质和透气膜所构成。所构成。Clark 氧电极的结构氧电极的结构 待测溶液中的待测溶液中的O O2 2可以借助电极外可以借助电极外表面的表面的O O2 2渗透膜（约渗透膜

10、（约2020 m m的聚丙烯或聚的聚丙烯或聚乙烯或聚四氟乙烯或聚四氟乙烯），依靠乙烯），依靠P PO O O O2 2 2 2梯度透过梯度透过膜而进入电极。膜而进入电极。在测定时，在测定时，O O2 2在铂阴极表面发生的反在铂阴极表面发生的反应如下：应如下：外加直流电压外加直流电压 0.4V进入电极内进入电极内O2不反应不反应0.4V0.8V在铂阴极表面被还原在铂阴极表面被还原 O2+2 H2O H2O2 H2O2+2 e-2 OH-当阴极表面附近的氧被消耗后，阴极当阴极表面附近的氧被消耗后，阴极表面氧气分压：表面氧气分压：P PO O2 2=0.00=0.00 kPakPa/mmHg/mmH

11、g 样品中的氧将通过渗透膜向阴极发生样品中的氧将通过渗透膜向阴极发生浓度扩散。浓度扩散。当氧浓度扩散梯度相对稳定时，就产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，称之为生一个稳定的电解电流，称之为极限扩散极限扩散电流电流 I0 。I0 POO2 2(样本样本样本样本）通过测定电流变化即可测定血液标本通过测定电流变化即可测定血液标本中的氧气分压。中的氧气分压。在外加电压超过在外加电压超过0.8V时，即使时，即使POO2 2=0 mmHg，水本身也会被电解而产生电流。，水本身也会被电解而产生电流。外加在外加在POO2 2电极上的工作电压通常为电极上的工作电压通常为0.65V。四、四、P

12、 PCOCOCOCO2 2 2 2 电极的工作原理电极的工作原理 P PCOCOCOCO2 2 2 2电极电极是是气敏电极（气敏电极（gas sensing gas sensing electrodeelectrode），），是由是由pHpH玻璃电极玻璃电极和和银银-氯氯化银电极化银电极组装在一起的组装在一起的复合电极。复合电极。第三节第三节电解质分析仪电解质分析仪 电解质分析仪电解质分析仪（electrolyte analyzerelectrolyte analyzer）：采用采用离子选择性电极（离子选择性电极（ISEISE）测量溶测量溶液中离子浓度的仪器液中离子浓度的仪器 。测定指标：测定

13、指标：生物样品中的生物样品中的K K+、NaNa+、ClCl-、CaCa2+2+、LiLi+、pHpH值等。值等。具有设备简单、操作方便、灵敏度和具有设备简单、操作方便、灵敏度和选择性好、成本低、快速、准确、微量、选择性好、成本低、快速、准确、微量、不破坏被测试样和不用进行复杂的预处理不破坏被测试样和不用进行复杂的预处理等优点。等优点。优点：优点：如如 Nova Nova 电解质电解质/化化学分析仪学分析仪：NaNa+、K K+、ClCl-、CaCa2+2+、MgMg2+2+、LiLi+、TCOTCO2 2、TCaTCa、GluGlu、BUNBUN、HctHct、pHpH、CreatCreat

14、。一、电解质分析仪的分类一、电解质分析仪的分类（一）按自动化程度分类（一）按自动化程度分类 半自动电解质分析仪半自动电解质分析仪全自动电解质分析仪全自动电解质分析仪 （二）按工作方式分类（二）按工作方式分类 湿式电解质分析仪湿式电解质分析仪 临床上常用临床上常用 干式电解质分析仪干式电解质分析仪 （三）常见电解质分析的仪器分类（三）常见电解质分析的仪器分类 电解质分析仪电解质分析仪 只进行单独的只进行单独的电解质分电解质分 析析，分析分析血清、血浆、血清、血浆、全血和稀释尿液标本全血和稀释尿液标本。血气分析仪血气分析仪 含含H H+、NaNa+、K K+、CaCa2+2+、ClCl-等电解质分

15、析，既可以做等电解质分析，既可以做 急诊化验又可批量分析。急诊化验又可批量分析。自动生化分析仪自动生化分析仪 含电解质分析含电解质分析。二、电解质分析仪的结构二、电解质分析仪的结构（一）湿式电解质分析仪（一）湿式电解质分析仪 离子选择性电极离子选择性电极参比电极参比电极分析箱分析箱测量电路测量电路控制电路控制电路驱动电机驱动电机显示器显示器湿式电解质湿式电解质分析仪分析仪基本组成基本组成 显显显显示示示示器器器器分分分分析析析析箱箱箱箱NaNa电极电极电极电极KK电极电极电极电极参比电极参比电极参比电极参比电极测测测测量量量量电电电电路路路路驱驱 动动 器器驱驱 动动 器器逻逻辑辑控控制制电电

16、路路逻逻辑辑控控制制电电路路操作键操作键操作键操作键结构框图结构框图 测定原理测定原理 样品通过某离子选择性电极时由某相应的样品通过某离子选择性电极时由某相应的电解质渗过电极膜时产生了电流，通过对该电电解质渗过电极膜时产生了电流，通过对该电流的放大，同标准液流的放大，同标准液 A A 标及标及 B B 标通过电极时标通过电极时产生的电流进行对数及斜率比较，计算出样品产生的电流进行对数及斜率比较，计算出样品中某一电解质的值。中某一电解质的值。由由动力泵动力泵将将 A A 标准液抽入电极池标准液抽入电极池(抽样抽样长度由光电开关检测长度由光电开关检测)，并停留几秒，并停留几秒进行进行 A A 标标标定标定,然后由动力泵将然后由动力泵将 A A 标准液抽回废液瓶标准液抽回废液瓶。测定过程测定过程 分配阀分配阀动作将动作将通道接向通道接向 B B 标准液标准液，由由动力泵动力泵将将 B B 标准液抽入电极池标准液抽入电极池进行进行斜率测斜率测定定。B B 标定标完成标定标完成后，由动力泵后，由动力泵将将 B B 标准液标准液抽回废液瓶抽回废液瓶。由由动力泵动力泵将将样品吸入电极池样品吸入电极池