血氣分析儀學習報告

1、深入學習血氣分析儀1 血氣分析儀基本概念血氣分析儀是指利用電極在較短時間內對動脈中的酸堿度(PH)、二氧化碳分壓(PCO2)和氧分壓(PO2)等相關指標進行測定的儀器。根據所得的PH、PCO2、PO2參數以及輸入的血紅蛋白值，血氣分析儀可進行計算而求出血液的其他參數，如：實際碳酸氫根濃度（AB）、標準碳酸氫根濃度（SB）、血液緩沖堿（BB）、血漿二氧化碳總量（T-CO2），血液堿剩余（BEblood），細胞外液堿剩余（BEecf），血氧飽和度（SO2）。2 血氣分析儀結構組成以及實現(xiàn)原理血氣分析儀種類型號很多，其基本結構可分為三大部分：電極系統(tǒng)、管路系統(tǒng)、電路系統(tǒng)。圖1 血氣分析儀結構示意圖

2、圖1是血氣分析儀的主要結構組成。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、自動測量和自動沖洗等功能，裝有一套比較復雜的管路系統(tǒng)以及配合管路工作的泵體和電磁閥。 由微機控制泵和電磁閥的轉、停、開、閉、溫度檢測，定標氣以及定標液的有、無、供、停等。血氣分析方法是一種相對測量方法。在測量樣品之前，需用標準液以及標準氣體確定PH、PCO2、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或者校準。每種電極都要有2種標物質來進行標定，以便確定建立工作曲線最少需要的2個工作點。PH系統(tǒng)使用PH值為7.383和6.8

3、40左右的2種標準緩沖液進行標定。PO2和PCO2系統(tǒng)用2種混合氣體進行標定。第一種混合氣中CO2的濃度為5%，O2濃度為20%；第二種CO2濃度為10%，但不含O2。無論何種型號的血氣分析儀，均需要在總定標即對每種電極進行2點定標建立工作曲線之后，才能進行測量工作。在工作過程中，儀器還能自動對電極進行一點定標，隨時檢查電極偏移工作曲線的情況，一旦發(fā)現(xiàn)問題，儀器便停止測量工作，要求重新定標，保證數據的正確性。1） PH測定系統(tǒng)原理以及實現(xiàn)在發(fā)明玻璃電極之前，pH測量是采用氫電極來實現(xiàn)的，但氫電極易受CO2影響，因此不適合作血液分析，現(xiàn)代血液pH的測量是采用玻璃電極來實現(xiàn)的，這些玻璃電極做得很小

4、，且需要的血樣也很少，這與玻璃電極本身的技術特點及玻璃電極不易受血液蛋白質污染的特點分不開。PH測定系統(tǒng)PH測定系統(tǒng)包括PH測定電極即玻璃電極、參化電極及兩種電極間的液體介質。PH電極是利用電位法原理測量溶液的H+濃度，其電極是一個對H+敏感的玻璃電極，同時必須用另一電位值已知的參比電極配套，通常與甘汞電極保持電接觸。血樣中的H+與玻璃電極膜中的金屬離子進行交換，產生電位差，并與血樣的H+濃度成正比，二者之間存在著對數關系。在電極內部有PH恒定的溶液，與玻璃膜接觸。玻璃電極內部還有Ag/Agcl參比電極，浸在PH恒定液中，電極線連接伏特計，測量血樣H+所產生的電位差，即中測PH值，并以數字顯示

5、再打印結果。參比電極里的KCl溶液通過它逸出與標本接觸而形成接觸面。因為Kcl濃度很大，所以血標本中離子組成的差異不會改變參比電極上的恒定電位。PH電極要求PH測定范圍在6.8-8.0間，并能讀出小數點以下三位，精密度達0.002PH單位，準確性達到±0.09PH單位。PH電極穩(wěn)定性好，計數不漂移。圖2 PH電極結構示意圖2）PCO2測定原理以及實現(xiàn)方法 PCO2電極PCO2電極屬于CO2氣敏電極。主要由特殊玻璃電極和Ag/Agcl參比電極及電極緩沖液組成，如圖3所示。這種特殊的玻璃電極是對PH敏感的玻璃膜外包圍著一層碳酸氫鈉溶液(NaHCO35mmol/L、NaCl20mmol/L

6、，并以Agcl溶液飽和)，溶液的外側再包一層氣體可透膜。此膜是以聚四氟乙烯或硅膠為材料，可選擇性讓電中性能CO2通過，帶電荷的H+及帶負電荷的HCO3不能通過。CO2則擴散入電極內，與電極里的碳酸氫鈉溶液發(fā)生下列變化。使其內的NaHCO3、NaCl溶液的PH值發(fā)生改變，產生電位差，由電極套內的PH電極檢測。PH值的改變與PCO2數值呈線性關系（PH/logPCO2），根據這一關系即可測出PCO2值。PCO2電極靈敏度以PH/lgPCO2=1.0為準，即PCO2上升1.33kPa，PH值下降1PH單位。測定范圍為0.6-33.3kPa(37)。Co2H2OH2CO3H+HCO3圖3 PCO2電極

7、結構示意圖3）PO2測定原理以及實現(xiàn)方法PO2電極PO2電極是一種對O2敏感的電極，屬于電位法，電極結構如圖4所示。以白金絲（Pt）為陰極，Ag/AgCl參比電極為陽極，以陰極與陽極之間的一層磷酸鹽緩沖液藉以溝通，其外包裹一層聚丙烯膜，膜外接觸血樣品。此膜不能透過離子，僅O2可透過。當樣品中的O2透過聚丙烯膜到達Pt陰極表面時，O2不斷地被還原，產生如下化學變化：陰極反應O22H2O4e4OH電解質反應NaClOHNaOHCl陽極反應Ag+ClAgcle氧的還原反應導致陰陽極之間產生電流，其強度與氧的擴散量或PO2成正比，以此測出PO2值。PO2電極可測定范圍為0-106kPa。圖4 PO2電

8、極結構示意圖管路系統(tǒng)是血氣分析儀樣品測量的通路。它在微機的控制下能夠自動完成氣體和液體的定標，自動完成樣品的測量以及自動完成對電極和通道的檢測。請參考文檔血氣分析結構_原理及其進展.pdf3 現(xiàn)代血氣分析儀額外參數測量隨著科學技術的發(fā)展，現(xiàn)代的血氣分析儀除了可以直接測量酸堿度(PH)、二氧化碳分壓(PCO2)和氧分壓(PO2)以外，還可以測量血液中的乳酸、Hct(紅細胞比容)、葡萄糖等。3.1 血液中葡萄糖檢測原理血液中葡萄糖檢測有很多方法，酶電極法、生化法等，生化法采用生物化學反應原理，比如鄰甲苯胺法。利用葡萄糖在熱的醋酸溶液中，與鄰甲苯胺縮合成雪夫氏堿（Schiff base）。雪夫氏堿呈

9、藍綠色，其最高吸收峰為630nm波長，顏色深淺與葡萄糖含量呈正比。但是生化法一般步驟較為復雜，需要測定人員手動測定比對，而且跟測量結果跟測定人員主管意識關系比較大，無法實現(xiàn)自動化，故一般儀器都不采用此類方法。采用酶電極法檢測標本中的葡萄糖濃度。采用特殊半透膜作為電極膜，夾心法包被葡萄糖氧化酶。由于該電極膜是半透膜，只允許葡萄糖或比葡萄糖分子小的物質透過半透膜參與反應。而其他脂類、蛋白等大分子不能穿過半透膜。因此，此原理所受的標本干擾相對較小，特異性強。葡萄糖在葡萄糖氧化酶的作用下會產生葡萄糖酸以及H2O2，如下公式所示。H2O2經電極600毫伏電壓電極后形成2H+O2 和2e- 。儀器檢測這些

10、帶電粒子定向移動產生的微電流來反映標本中的血糖濃度。整個測試過程只有一步化學反應，無中間產物。葡萄糖氧化酶被固定在兩層膜中間。反應結束后，經過系統(tǒng)液的沖洗可反復使用，降低成本。采用毛細管定量采集標本，可采用末梢、靜脈、動脈全血；血漿、血清等標本。采集標本后，將10微升毛細管投入到0.5毫升試劑管中，形成1：50的稀釋比例。這樣可以防止全血標本大量黏附在儀器管路上，對下一個標本產生交叉污染。3.2 血液中乳酸檢測原理以及方法乳酸對于臨床診斷非常重要，可以幫助醫(yī)生判斷無氧代謝的情況，對于早期發(fā)現(xiàn)組織灌注不足（休克）有重要幫助，對于挽救病人生命意義重大。對于血液中乳酸的檢測也有很多種方法，酶電極法和

11、多種生化法。一種常用的生化法，如全血乳酸分光光度法，在NAD+存在下，LDH催化乳酸，氧化成丙酮酸。加入硫酸肼捕獲產物丙酮酸，并促進反應完成。反應完成后生成的NADH與乳酸為等摩爾，利用340nm波長測定NADH的量，計算乳酸的含量。但是這種方法仍然需要測試人員對比光度尺，影響結果的因素較多，結果不太準確，測試步驟繁瑣，單個樣品測試時間較長，不適合在現(xiàn)代的血氣分析儀中使用。酶電極法，在探頭上裝有一片三層的乳酸酶膜，其中間固定有乳酸氧化酶。帶有酶膜的探頭位于充滿緩沖液的樣品室內，樣品注入后，乳酸被膜上的如三氧化酶迅速氧化，生成過氧化氫，后者隨后在鉑陽極上被氧化產生電子，電子流強度與乳酸濃度成正比

12、，過程跟葡萄糖電極法相似，這里不再贅述。4 樣本采集方法以及注意事項4.1 樣本采集方法動脈血：肱動脈、股動脈、前臂動脈以及其他任何部位的動脈都可以進行采血。使用玻璃注射器采血，抗凝劑為肝素鈉。每支肝素鈉每亳升含12500U，相當于100mg，用20ml生理鹽水稀釋，分裝成40支，消毒備用（4貯存）。臨用時，注射器吸取肝素鈉溶液一支，而后將肝素液來回抽動，使針筒局部濕潤，多余肝素液全部排出棄之，注射器內死腔殘留的肝素液即可抗凝。針刺動脈血管，讓注射器內芯隨動脈血進入注射器而自動上升，取1-2ml全血即可。拔針后，注射器不能回吸，只能稍外推，使血液充滿針尖空隙，并排出第一滴血棄之，讓空氣排盡，將塑料嘴或橡皮泥封住針頭，隔絕空氣，再把注射器來回搓滾，混勻抗凝血，立即送檢?；蛘卟捎梦⒘咳悠鞑杉獦吮?。動脈化毛細血管血：所謂動脈化的毛細血管血就是指局部組織末梢經45溫水熱敷，使循環(huán)加速，血管擴張，局部毛細血管血液中PO2和PCO2值與毛細血管動脈端血液中的數值相近，此過程稱為毛細血管動脈化。采血部位以手指、耳垂或嬰兒的手足跟及拇趾為宜。用45熱水敷局部，5-15min后或直至皮膚發(fā)紅，而后穿刺，穿刺要深，使血液快速自動流出，棄去第一滴血。不能擠壓，擠出的血液的測定結果不可信。未充分動脈化的毛細血管血的PO2測定值偏低，對pH、PCO2和HCO3的測定結