血液電解質(zhì)酸堿和血?dú)獗O(jiān)測儀器麻醉設(shè)備學(xué)

第九章血液電解質(zhì)、酸堿和血?dú)獗O(jiān)測體液以細(xì)胞膜為界分為兩大部分：細(xì)胞內(nèi)液和細(xì)胞外液。細(xì)胞外液又可分為血漿和組織間液。體液中的無機(jī)物與部分以離子形式存在的有機(jī)物統(tǒng)稱為電解質(zhì)，而葡萄糖、尿素等不能解離的有機(jī)物稱為非電解質(zhì)。細(xì)胞內(nèi)液細(xì)胞外液組織間液血漿各部位體液之間處于動態(tài)平衡，都具有相對穩(wěn)定的電解質(zhì)含量和酸堿度，構(gòu)成了人體正常新陳代謝所必需的內(nèi)環(huán)境。在病理狀態(tài)下機(jī)體內(nèi)環(huán)境的穩(wěn)定和平衡常常遭到破壞，是威脅患者生命安全的重大因素。第2頁,共29頁，2024年2月25日，星期天第一節(jié)電解質(zhì)分析儀測定電解質(zhì)的方法，有化學(xué)法、火焰光度法、原子吸收法、離子選擇性電極法等?；鹧婀舛确ㄒ蚱潇`敏度較高、設(shè)備簡單、成本低等優(yōu)點(diǎn)，曾經(jīng)被普遍采用。原理：每一元素都有其特定的發(fā)射光譜，即其譜波長有特異性的，用火焰為激發(fā)源，對某些金屬元素的發(fā)射光譜進(jìn)行光度分析。第3頁,共29頁，2024年2月25日，星期天第一節(jié)電解質(zhì)分析儀目前的電解質(zhì)分析儀多采用離子選擇性電極法測量溶液中的離子濃度。優(yōu)點(diǎn)：快速精確地同時(shí)測定生物樣品中的鉀、鈉、氯、鈣、鎂、pH等多項(xiàng)指標(biāo)，同時(shí)具有操作方便、靈敏度和選擇性好、快速、準(zhǔn)確、微量、不破壞被測試樣、不用進(jìn)行復(fù)雜的預(yù)處理等。缺點(diǎn)：電極的壽命短，一般約一年左右需要更換電極；需要定標(biāo)液、活化液等試劑，測試成本比火焰光度法高。第4頁,共29頁，2024年2月25日，星期天第一節(jié)電解質(zhì)分析儀電解質(zhì)分析儀有六種電極：鈉、鉀、氯、鈣、鎂和參比電極。每個(gè)電極都有一個(gè)特定的離子選擇膜，能夠?qū)Ρ粶y樣本中相應(yīng)離子特異性親和或滲透，相當(dāng)于特異性離子交換器，膜兩側(cè)的電勢差與離子濃度差成比。第5頁,共29頁，2024年2月25日，星期天第一節(jié)電解質(zhì)分析儀在電解液中插入離子選擇電極(指示電極)作為電池的正極，參比電極作為電池的負(fù)極，組成原電池。在相關(guān)的離子選擇性電極和參比電極之間形成一電極電位差，即電池電動勢。通過測量電池電動勢，便可對被測離子進(jìn)行定量測定。第6頁,共29頁，2024年2月25日，星期天第一節(jié)電解質(zhì)分析儀鈉電極是一種含鋁硅酸鈉的玻璃電極。由于使用了對鈉離子敏感的玻璃膜，所以對鈉離子的選擇性很高。它產(chǎn)生的電位和鈉離子的濃度成比例。當(dāng)pH值低于5時(shí)，它會受到氫離子的干擾。第7頁,共29頁，2024年2月25日，星期天第一節(jié)電解質(zhì)分析儀鉀電極是以鉀-纈(xié)氨霉素為活性材料的聚氯乙烯的膜電極，它是利用鉀離子與纈氨霉素的強(qiáng)配位能力而達(dá)到高的選擇性。一般由三部分構(gòu)成，在塑料套中嵌裝了內(nèi)參比電極的電極桿、纈氨霉素套、內(nèi)參比溶液。第8頁,共29頁，2024年2月25日，星期天第一節(jié)電解質(zhì)分析儀濕式電解質(zhì)分析儀是目前最常用的一類分析儀器，它將被測樣品作為電池的一部分，然后將離子選擇性電極和參比電極插入其中組成電池，通過測量原電池電動勢來進(jìn)行測試分析。干式電解質(zhì)分析儀也是采用基于離子選擇的差示電位法來進(jìn)行分析測試。濕式電解質(zhì)分析儀一般由離子選擇性電極、參比電極、分析箱、測量電路、控制電路、驅(qū)動電機(jī)及顯示器等組成。第9頁,共29頁，2024年2月25日，星期天第一節(jié)電解質(zhì)分析儀分析箱的設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)恒溫測量自動化、樣品微量化。測量電路與所有離子選擇性電極測量儀器相同。控制電路、驅(qū)動器等能使儀器實(shí)現(xiàn)半自動化和自動化。顯示器為儀器的輸出設(shè)備，用于顯示或打印結(jié)果。第10頁,共29頁，2024年2月25日，星期天第一節(jié)電解質(zhì)分析儀干式電解質(zhì)分析儀由包括兩個(gè)完全相同的離子選擇性電極的多層膜片組成，兩者均由離子選擇性敏感膜、參比層、氯化銀層和銀層組成，并用一紙鹽橋相連。第11頁,共29頁，2024年2月25日，星期天第一節(jié)電解質(zhì)分析儀測定時(shí)，用雙孔移液管取10μl血清和10μl參比液滴入兩個(gè)加樣孔內(nèi)，即可測定二者間的電位。通常每測一個(gè)項(xiàng)目需要用一個(gè)干片，每個(gè)干片上帶有條形識別碼，儀器會自動識別所進(jìn)行的測定項(xiàng)目。干式電解質(zhì)分析儀具有使用簡單、方便、快速等許多無可比擬的優(yōu)點(diǎn)，是大有發(fā)展前途的一種分析儀。第12頁,共29頁，2024年2月25日，星期天第二節(jié)酸堿分析儀pH敏感玻璃膜的一側(cè)為已知的固定pH，另一側(cè)是未知pH溶液，在玻璃膜兩側(cè)產(chǎn)生的電位差取決于敏感玻璃兩邊的pH差值。由于玻璃膜一側(cè)溶液的pH是一固定常數(shù)，因此，電位差主要取決于玻璃膜另一邊溶液的pH值。第13頁,共29頁，2024年2月25日，星期天第二節(jié)酸堿分析儀為了準(zhǔn)確測定這個(gè)電位差，采用化學(xué)半電池。用一個(gè)半電池接到恒定的內(nèi)溶液，另一個(gè)半電池接到未知的外溶液。參比電極通常是由汞-氯化亞汞(甘汞)組成半電池。參比電極與測量電極用一個(gè)膜隔開，電極通過電解質(zhì)液來保持與pH系統(tǒng)其他部分通電，電解質(zhì)液為飽和氯化鉀溶液。第14頁,共29頁，2024年2月25日，星期天第二節(jié)酸堿分析儀參比電極的電勢必須與被測樣品溶液的性質(zhì)無關(guān)。其外殼是玻璃管，里面套一根小玻璃管，其頂部伸出電極引線，引線的下端浸沒在汞中，汞的下端有糊狀甘汞，汞和甘汞用棉花堵住，只有離子才能通過，而汞和甘汞不會漏失，小管和大管之間充滿KCl溶液，末端用多孔陶瓷滲入到溶液中，實(shí)現(xiàn)電極引線與溶液間的電導(dǎo)通。第15頁,共29頁，2024年2月25日，星期天第二節(jié)酸堿分析儀第16頁,共29頁，2024年2月25日，星期天第二節(jié)酸堿分析儀pH玻璃膜電極：

SiO2基質(zhì)中加入Na2O、Li2O和CaO燒結(jié)而成的特殊玻璃膜。內(nèi)充0.1mol/L的HCl溶液，敏感膜厚度約為0.10mm。再插入一根AgCl-Ag電極作內(nèi)參比電極（涂有氯化銀的銀絲）。水浸泡后，表面的Na+與水中的H+交換，表面形成水合硅膠層。第17頁,共29頁，2024年2月25日，星期天第二節(jié)酸堿分析儀玻璃電極H+OH-++++++------酸性堿性玻璃膜玻璃敏感膜(0.2-0.5mm)膠層約0.1mm正電荷負(fù)電荷內(nèi)參比液第18頁,共29頁，2024年2月25日，星期天第二節(jié)酸堿分析儀復(fù)合電極又叫做聯(lián)合電極。其結(jié)構(gòu)有球泡形的，也有平頭形的。

它由兩個(gè)電極組合而成，分別裝在兩個(gè)同心的玻璃管之中，內(nèi)管是一個(gè)玻璃電極，外管是一個(gè)銀一氯化銀參比電極。參比電極也是由飽和氯化鉀溶液通過滲漏孔形成一個(gè)鹽橋和待測液相連接的。第19頁,共29頁，2024年2月25日，星期天第三節(jié)血?dú)夥治鰞x濕式血?dú)夥治鰞x第20頁,共29頁，2024年2月25日，星期天第三節(jié)血?dú)夥治鰞x血?dú)夥治龇椒ㄊ且环N相對測量方法。在進(jìn)行測量之前，先要用標(biāo)準(zhǔn)液體來確定pH、PO2和PCO2三套電極的工作曲線，通常把確定電極系統(tǒng)工作曲線的過程稱為定標(biāo)或校準(zhǔn)。每種電極都要有兩種標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)來進(jìn)行定標(biāo)。pH系統(tǒng)使用7.383和6.840左右的兩種標(biāo)準(zhǔn)緩沖液來進(jìn)行定標(biāo)。氧和二氧化碳分壓標(biāo)準(zhǔn)氣體有兩種，第一種中含20％的O2和5％的CO2；第二種含10％的CO2，不含02?？刂葡到y(tǒng)要將上述兩種標(biāo)準(zhǔn)氣體分別混合到兩種pH定標(biāo)液內(nèi)，對三種電極一起進(jìn)行定標(biāo)。進(jìn)入血樣以后，三種電極分別直接測量出血樣pH、PO2和PCO2值，隨后通過相關(guān)公式計(jì)算得出HCO3-(碳酸氫離子)、BE(血剩余堿)、TCO2(總二氧化碳)等報(bào)告值。在工作過程中，儀器還自動對電極進(jìn)行一點(diǎn)定標(biāo)，隨時(shí)檢查電極偏離工作曲線的情況。一旦發(fā)現(xiàn)問題，儀器會停止測量工作，強(qiáng)制重新定標(biāo)，以保證所測數(shù)據(jù)的正確性。第21頁,共29頁，2024年2月25日，星期天第三節(jié)血?dú)夥治鰞xPCO2電極屬于氣敏電極。是由測量半電池和參比半電池組裝在一起的復(fù)合電極。PCO2電極頭部為pH敏感玻璃，測量半電池密封在玻璃電極內(nèi)，電極內(nèi)部裝有恒定pH緩沖液和Ag/AgCl電極，參比半電池(Ag/AgCl)裝在電極的外部。PCO2電極裝入有機(jī)玻璃圓筒中，塑料套上有氣體滲透膜，其后裝有PCO2電解液，PCO2電解液能使參比電極產(chǎn)生電泳，通過開口與測量電極接通。第22頁,共29頁，2024年2月25日，星期天第三節(jié)血?dú)夥治鰞x為保持PCO2測量pH系統(tǒng)的穩(wěn)定，PCO2電極安裝了氣體滲透膜，即PCO2電極膜，它是一種特殊的薄膜，起選擇隔層的作用，可透過二氧化碳，而其他離子則不能通過。測量時(shí)，二氧化碳會通過膜擴(kuò)散，斜率隨反應(yīng)時(shí)間而慢慢增加，pH玻璃電極系統(tǒng)須盡可能靠近氣體滲透膜，在玻璃電極頂端和PCO2電極膜之間放一尼龍網(wǎng)狀墊圈蓋在電極頭上，以保持有一薄層電解質(zhì)液。第23頁,共29頁，2024年2月25日，星期天第三節(jié)血?dú)夥治鰞x如果電極膜兩側(cè)存在二氧化碳分壓差，二氧化碳則在分壓差作用下通過膜進(jìn)行擴(kuò)散，使電極內(nèi)外氣體分壓平衡。二氧化碳進(jìn)入電解質(zhì)液內(nèi)會產(chǎn)生H＋和HCO3－。反應(yīng)所產(chǎn)生的H＋濃度與PCO2的高低成比例，當(dāng)用水性HCO3－液槽作為測量半電池時(shí)，即可通過pH變化值測知血液的PCO2。第24頁,共29頁，2024年2月25日，星期天第三節(jié)血?dú)夥治鰞x血氧分壓的測量基于電解氧的原理。氧電極是一種極譜氣敏電極。PO2電極有一個(gè)陰極和一個(gè)陽極，陰極由鉑絲構(gòu)成，陽極由銀/氯化銀構(gòu)成。第25頁,共29頁，2024年2月25日，星期天第三節(jié)血?dú)夥治鰞x將兩個(gè)電極置于電解質(zhì)溶液中接通直流電后，在陰極會得電子，發(fā)生還原反應(yīng)，陽極會失電子，發(fā)生氧化反應(yīng)。兩個(gè)電極之問會有電流流過，此時(shí)溶液中如有氧存在，則能促進(jìn)電解質(zhì)電解，使電流增強(qiáng)，從而可根據(jù)電流變化獲知溶液中的氧量。研究證實(shí)，電壓在300～700mV時(shí)電流與PO2成正比，電極電壓變化對兩者的關(guān)系并無明顯影響，且以600mV最為理想。電壓超過800mV，即使無氧分子參與，水本身也會被電解而產(chǎn)生電流。第26頁,共29頁，2024年2月25日，星期天第三節(jié)血?dú)夥治鰞x干式血?dú)夥治鰞x血中氧分子可以與特定熒光染料結(jié)合，使之喪失熒光特性。熒光強(qiáng)度與血中PO2成反比。通過空白熒光與血樣平衡后的熒光光度差即可計(jì)算出血液PO2。第27頁,共29頁，2024年2月25日，星期天第三節(jié)血?dú)夥治鰞x人們通常廣義地把各種微弱的光亮都稱為熒光。物理上所說的熒光，是一種光致發(fā)光的冷發(fā)光現(xiàn)象。當(dāng)某種常溫物質(zhì)經(jīng)某種波長的入射光（通常是紫外線或X射線）照射，吸收光能后進(jìn)入激發(fā)態(tài)，并且立即退出激發(fā)態(tài)并發(fā)出比入射光的的波長長的出射光（通常波長在可見光波段）；而且一旦停止入射光，發(fā)光現(xiàn)象也隨之立即消失。具有這種性質(zhì)的出射光就被稱之為熒光。一般把余輝時(shí)間≤10-8s者稱為熒光，而余