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,*,*,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,*,*,医学仪器原理与设计,血气分析仪,医学仪器原理与设计,血气分析仪,广泛应用于昏迷、休克、严重外伤等危急病人的临床抢救、外科大手术的监控、临床效果的观察和研究等。它是肺心病、肺气肿、气管炎、糖尿病、呕吐、中毒等病症的治疗和诊断中必备的仪器。由于该仪器分析快速、准确、可靠，已成为现代化医院中不可缺少的重要医疗检测设备之一。,血气分析仪,血气分析仪广泛应用于昏迷、休克、严重外伤等危急病人的,血气分析仪是,50年代末,发展起来的一种现代医学检验仪器，经过,60年代,的完善和发展，到,70年代,，血气分析仪已达到数字化和自动化程度。,我国于70年代初开始研制血气分析仪，到80年代中后期，国产的血气分析仪基本上只有南京的,DX-200,型。90年代引进了美国1302型全套生产制造技术，包括关键样品箱、电极、试剂的制造技术，结合我国国情，设计制造了1300系列产品(1324/1326/1312)，使我国在血气分析仪研制生产方面前进了一大步。,一、血气分析仪分发展,血气分析仪是50年代末发展起来的一种现代医学检验,近几年新型仪器的性能进一步完善。由于计算机的普遍使用，血气分析仪的数据处理能力已大大提高，只需将少量的血样注入仪器，就可在极短的时间内自动显示并打印出,pH,值，血氧分压、血二氧化碳分压及其它十几项相关数据。有些新型号的仪器还增加了测量电解质、血红素或血细胞比容的功能。此外，,目前的血气分析仪大多使用了电极帽，将电极体与其敏感膜分开，维修保养时只需将经过处理的电极帽换上即可，使电极的保养变得更为简便。,近几年新型仪器的性能进一步完善。由于计算机的普遍,血气分析仪还常与电解质分析仪、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。目前还有可在床边测试的移动式血气分析仪，它使用了电极帽，电极无需保养，只需每隔,72,小时更换一次电极帽即可。总之血气分析仪将向全功能、小型化、连续测量等方面发展。,血气分析仪还常与电解质分析仪、血氧仪等联为一体，并,血气分析仪,（,blood gas analyzer,）,电极对血样中的,酸碱度（,pH,）,、,二氧化碳分压（,P,CO,2,）,和,氧分压（,P,O,2,）,进行测定的仪器。,血气分析仪,测量样品中的指标：,pH,、,PCO,2,、,PO,2,、,AB,、,SB,、,BB,、,TCO,2,、,BE,blood,、,BE,ECF,、,SO,2,等。,血气分析仪（blood gas analyzer）电极对血样,医学仪器原理与设计-血气分析仪课件,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,）,根据所测得的pH、PCO2、PO2参数及输入的,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,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pH7,二、工作原理,电极系统,管路系统,电路系统,血气分析仪种类型号很多，其基本结构均可分为三大部分：,二、工作原理电极系统 血气分析仪种类型号很多，其基本结,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,键 盘参比电极pH电极前置放大放大样品室PCO2电极前置放大,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,。,测量室必须是一个恒温系统。通常测量室的温度被,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,）,。,血气分析方法是一种相对测量方法。在测量样品之前，需用,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。,每种电极都要有两种标准物质来进行定标，以便确定,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,20,O,2,10,CO,2,定 标,使用7.383和6.840两种标准缓冲液进行定标。pH系统,三、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：,三、仪器结构（一）电极系统电极是血气分析仪的电化学传感器。,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,。,一般的血气分析仪使用四支电极：,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,1pH电极和pH参比电极 血气分析仪使用毛细,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,。,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,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。,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,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,2PCO2电极 PCO2电极是根据J.Severi,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。,PCO2电极的基本组成部分-玻璃电极。pH敏感的薄层玻,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,作用原理：它将测量室内的血液与玻璃电极及其外面的HCO3-溶,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,3PO2电极 PO2 电极是一种气敏电极。O2,电流的大小通常只有几十纳安（,10,-9,A,），故,PO,2,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,PO,2,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,PO,2,电极时，需采用两种气体。,先用不含氧的纯,CO,2,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,PO,2,，便可得出,PO,2,和电流的标准曲线。,电流的大小通常只有几十纳安（10-9A），故PO,（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,等。,管路系统结构，通常由,气瓶、溶液瓶、连接管道、电磁阀、正压泵、负压泵和转换装置等部分组成,。,（二）管路系统 血气分析仪的管路系统比较复杂，是血气分,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,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,1,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,1气路系统 气路系统用来提供PCO2和PO2两种电,（,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。,（1）压缩气瓶供气方式 由两个压缩气瓶供气，一个含有,（,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。,（2）气体混合器供气方式 这种供气系统用仪器本身的气,A,B,C,D,压力调节器,已调压力相同,“四通”,1065,孔,55,孔,945,孔,8935,孔,C,1,C,2,C,3,“三通”,空气,CO,2,4,6 atm,4,6 atm,过滤器,气体混合器工作原理示意图,ABCD压力调节器已调压力相同“四通”1065孔