血气,尿液,分离仪器维修

1,血气,尿液,分离仪器维修与开发技术,2,一、 血液气体分析仪又称血气分析仪或血气酸碱分析仪,血气分析仪是对人体血液及呼出气的酸碱度（PH）、二氧化碳分压（PCO2）、氧分压（CO2）以及相关参数进行定量测定的精密分析仪器。也能用于其他体液和气体中PH，PO2，PO2，的分析测量。该仪器具有分析快速、准确、可靠的特点，在临床上已成为人体血气酸碱平衡状态和输氧状态进行监测、分析和评价的重要工具。,3,主要应用在胸外科、心外科、麻醉科、儿科、急救、科研和防疫部门，特别在抢救危重病人、重大手术、器官移植、心导管、体外循环及人工肾的应用上具有十分重要的意义。是现代医疗、卫生、防疫部门进行病理、生理研究、科学实验及临床检验不可缺少的高档次检验设备之一。下面就有关血气分析理论，测量电极，血气分析仪的组成结构及工作原理做较详细的讨论。,4,1血气分析理论众所周知，正常成人体内的血液约占体重的7一8，血液循环全身，维持着体内各器官组识间的相互联系，因此血液在沟通内、外环境，运输各种物质，维持内环境的相对稳定等方面都起着重要作用。 人类的生存依赖于新陈代谢，一方面通过消化系统摄取消化食物、吸收营养、排出消化吸收后的废物；另一方面通过呼吸系统吸入氧气，呼出二氧化碳。正常的新陈代谢维持了人体体内血气、酸碱及电解质的平衡。如果呼吸、代谢及体内调节机制的任一方面出现疾患，就会引起人体体内的血气酸碱紊乱。,5,血气分析仪可对人体内血液的酸碱度（PH）、二氧化碳分压（PCO2）、氧分压（PO2）进行定量分析，并且利用所测参数和病人的体温、血红蛋白，计算出HCO3- （碳酸氢根），BE（碱超），PO2含量，SB（标准碳酸氢根），SBE（标准碱超）等生理参数。11血液气体和酸碱度生理学基础呼吸是新陈代谢的重要部分，也是机体对O2的摄入与消耗及CO2的产生与排出的过程。体内各组织细胞在代谢过程中不断地消耗O2，CO2产生CO2，血液担负着氧及二氧化碳的转运任务。,6,通过血液运输O2和CO2将肺呼吸和组织呼吸紧密相接，在整体呼吸中起着重要的O2作用。O2 和CO2可通过毛细血管壁、肺胞壁及细胞膜，它们无论是气体状态或溶解状态，都能由分压高处向低处扩散。因而，促使血液与肺泡或组织之间进行气体交换的基本动力是膜两侧气体的分压差。静脉血流经肺泡壁毛细血管时，因血液PCO2比肺泡气的高，CO2即由血液向肺泡扩散；同时，肺泡气PO2比血液的高，O2即扩散人血。,7,从肺流出的动脉血流经过组织毛细血管时，因血液中PO2比组织液PO2高，则O2由血液扩散人组织细胞，同时血液中PCO2比组织液中PCO2低，则组织中CO2扩散人血，再经静脉运回肺而排出。 因此，血液中的O2和CO2都有物理溶解和化学结合两种存在形式。动静脉血中O2和CO2含量的差值即表示在安静条件下，血液循环一次中，每 100 ml血液通过各种形式由肺输送给组织的O2量和从组织运出到肺排出的CO2量。其中，物理溶解所占比例很小，化学结合的O2和CO2是主要运输形式。,8,然而在气体交换时，进入血液的气体必须先经过物理溶解状态才能进一步成为化学结合状态；气体从血液释出时，化学结合状态的气体也需要先行分解成为物理溶解状态，然后才能离开血液。实际上，物理溶解状态与化学结合状态的气体之间，经常维持着动态平衡。所以血液中的O2和CO2才是反映人体代谢状态的重要指标。 （1）PO2（血氧分压值）：氧在血液中的存在形式有2种，,9,一是物理溶解的，约占总数的4，二是与血红蛋白（Hb）结合成 HbO2，这部分约占总数的 96。可见溶解的 O2极少，可忽略不计，而氧在血液中主要是以和血红蛋白结合形式存在的。通常用血氧饱和度，即Hb的氧含量与氧容量的百分比来表示。正常人血氧饱和度为：动脉0.930.98，静脉0.60.7。血气分析中测量的氧分压是指血浆中物理溶解O2的张力，其参考范围在10.6613.33 kPa。,10,（2）PCO2（血二氧化碳分压值）：二氧化碳（CO2）在血液中的存在形式有3种，一是物理溶解的，占总量的7.3；二是与血红蛋白（Hb）结合成氨基甲酸血红蛋白（HbNH2CO2HbNHCOOH），占总量的 24.4；三是与水结合形成HCO3-，占总数的 68.3。血气分析中测量的二氧化碳分压也是物理溶解于血浆中的 CO2张力。其参考范围在4.655.98 kPa。,11,正常人血液中H+浓度增高（pH变低）或CO2分压增高时，Hb与氧结合力降低；H”浓度降低（pH变高）或CO2分压降低时，Hb与氧亲和力增高。当血液流经组织时，因组织细胞的 pH比血液低，而CO2分压较血液高，有利于HbO2释放O2，同时又促进了Hb和H+，CO2的结合。当血流经肺叶，肺泡的O2分压高,HbO2的生成促使Hb释放H+和CO2，同时CO2呼出也有利于HbO2的形成。这就是血液气体的生理变化过程。,12,（3）pH（血液酸碱度）：血液的 pH值为血液的全血或血浆的酸度，即它的氢离子强度，称作氢离子活性效应和氢离子浓度的产物。而氢离子的强度，还不能统称为血液的酸度。pH的概念于1909年由SornSon推导得出，其公式为： pHlgH+ 式中的H+ 指定为氢离子的摩尔浓度。,13,依据这个关系式，全血的 PH为 7. 4，即全血的H+ 浓度为 4 10-8 molL，通常正常生理状态下，人的动脉血pH值的范围应稳定在7.357.45之间。人体酸碱来源于食物、饮料和药物中的酸碱物质及体内代谢后产生的酸碱物质。维持酸碱平衡的因素有：缓冲系统、肺调节、离子交换、肾调节，并按上述顺序分4级调节，而不正常的 pH值的全血或血浆即表明为酸一碱平衡失调。12血液对于PH值的测量，实际上是测定H+ 的浓度，对PCO2（二氧化碳分压）的测量实际上也是测量pH的变化。,14,CO2 H2O H2CO3H+HCO3-PKa=H+ HCO3- / H2CO3H2CO3=KPCO2lgPKa=lg H+ lg HCO3- lgK PCO2pH=KlgPCO2 由此可见， 如果某液体的H+ 仅由PCO2决定，那么，可以通过pH求PCO2的值。，但是，血液的pH是由除CO2以外多种因素决定的，所以，不能单纯通过血液的pH值计算血液PCO2。因此，血气分析仪是通过特种电极（二氧化碳分压电极）来实现PCO2的测量。,15,测量电极 血气分析仪测量电极有PH电极、PCO2电极、PO2电极和参比电极四种类型 一、PH电极血气分析仪中使用的pH电极和酸度计中所用的电极完全一样，二者都是利用玻璃电极和甘汞电极来测量溶液的酸碱度，但电极的形状有所不同。血气分析仪上所用的玻璃电极有平头和毛细管型两种，但多数为平头型的。因为在血气分析仪中，为了一次进样获得多项参数，一份样品要经过好几个电极，采用平头型的电极可方便样品流动。图11示出平头型玻璃电极和甘汞电极。,16,17,能斯特方程式Ex=E02.30259RT/nF lgax式中：Ex为电极电位，E0为标准电极电位，R为气体常数；T为绝对温度；F为法拉第常数，n为离子价数；ax为离子活度，axrC,；r为活度系数，C为浓度。当溶液的浓度低于103mol-1时，活度系数接近于1，即活度等于浓度。Ex=E02.30259RT/nF lg H+ 在250C时E电压K 0.059lg H+1 / H+2 如果令H+2 固定不变，则上式可改写为E电压K 0.059lgH+1 0.059lg H+2 K0.059lgH+1 ,18,在测量时允许甘汞参比电极中的微量的KCI溶液通过毛细孔流入待测溶液起所谓“盐桥”作用，即传导电流作用。为了向甘汞电极内及时补充KCl溶液并使其容易向外渗漏，甘汞电极连有一细管，通过一个氯化钾泵连接到一个盛装KCl溶液的瓶子里。该泵转动时，可使甘汞电极里的KCl循环并保持有一定的渗透压。 PH电极在使用中，常使用两种标准溶液对电极进行校准（定标），一种PH值为7.383，另一种PH值为6.841。,19,二、 PCO2电极 PCO2电极是一个气敏电极。电极前端有一层半透膜，它只允许CO2气体分子通过，而阻止其它气体分子和离子通过。薄膜的材料多用高分子有机化合物制成。电极原理如图12（a）所示。,20,21,玻璃电极和参比电极（AgAgCl）被封装在充满碳酸氢钠（NaHCO3）、蒸馏水和氯化钠（NaCl）溶液的外电极里面，壳子的端部为半透膜。当电极的端部插到样品室壁时，溶解在液样品中的 CO2通过半透膜扩散进入电极壳内。扩散一直进行到样品和电极壳里的CO2浓度相同为止。进入到电极壳里的CO2和水反应生成碳酸：CO2 H2O H2CO3H+HCO3-,22,从而改变了电极内溶液的酸碱度。样品液中二氧化碳含量越高扩散到电极壳里的二氧化碳越多，生成的碳酸越多，从而使溶液的PH值下降也越大。电极壳里的玻璃电极和参比电极将此PH的变化测量出来，这样就间接地测得了PCO2的高低。反之，当样品中PCO2降低时，电极壳中的H2CO3分解，CO2气体通过CO2膜扩散出去，使得PH值升高。溶液PH值的变化和PCO2分压成负对数关系。即 pH=KlgPCO2,23,所以，测得的PH值经过反对数变换就可以得到PCO2值。由于PH和PCO2之间的这种比例关系，在使用前，必须使用两种已知PCO2气体对仪器进行校准。一般是采用大气中的空气和纯CO2两种气体，按一定比例混合产生。PCO2电极结构如图12（b）所示。 三、PO2电极PO2电极也是个气敏电极，气敏氧电极又是一种极谱化电极，氧的测量是基于电解氧的原理而实现的。电极前端为一允许O2分子通过的透气膜，电极的原理如图13（a）所示：,24,25,是常用的克拉克PO2电极。电极壳内由一个铂阳极和一个银-氯化银（AgAgCI）阴极浸在电解溶液中。内充电解质溶液由磷酸二氢钾（KH2PO4）、磷酸二氢钠（NaH2PO4）、氯化钾（KCl）和蒸馏水组成。KH2PO4和NaH2PO4可稳定电解液的pH值。KCl可增加电解液的电导，并参 与离子导电。在两极之间加有07V左右的极化电压。在极化电压的作用下，进入内充液的氧被电解。电极上所发生的反应为阳极反应（氧化反应）：O22H2O4e4OH- 阴极反应（还原反应）：4Ag4Ag+4e-,26,此电解电流的大小正比于氧分压PO2的高低。即通过电极的转换，PO2的高低便转换成了电流的大小。 PO2电极产生的电流很小，通常只有几十纳安（ 10-9安）。所以PO2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PO2的值为零时，电路中电流并不为零，也有一个微小的电流值，通常称其为基流。校准PO2电极时，也采用两种气体。先用不含氧的纯CO2气体通过测量管，将电路中的基流调为零。然后，用第二种标准气体去测定PO2，便可得出PO2和电流的标准曲线。,27,无论是PCO2电极还是PO2电极，它们对温度都非常敏感。为了保证电极的转换精度，温度的变化必须控制在 0.10C范围内。所以血气分析仪的测量室是一个恒温室。血气分析原理及基本结构工作原理血气分析仪的工作原理如图1-4所示,28,29,被测样品在管路系统的抽吸下，被抽进样品室内的测量管。测量管的管壁上开有四个孔，孔里面插有PH、PCO2和PO2三只测量电极和一只参比电极。待测液进入测量管后，同时被四个电极所感测。被电极转换成PH、PCO2和PO2三项参数所对应的电信号。这些电信号分别经放大、模数转换后，送给仪器的微机单元。经微机处理运算后，再分别送到各自的显示单元显示，或打印机打出测量结果。微机还控制测量室温度的高低和管道系统的动作。,30,二、仪器结构 血气分析仪的结构大体可分三部分：电极、管路和电路。电极前面已经介绍过了，电路总框图已包含在工作原理图中。这里主要介绍管路系统。 管路系统的作用是： 测量样品的通路。 系统通过管路进行定标（气、液）。通过管路对电极、通道做清洗。管路系统的组成如图15所示,31,32,恒温测量室是整个仪器的心脏，也是管路系统的中心，四只测量电极就安装在上面。为保证仪器的准确性，测量室严格恒温，保证电极、管道及所有进入的液体、气体均恒温在370.10C，其内部设有温度传感器、加热器、过温开关和液位检测器。 转换器完成各种液、气路转换，标准液1、2用于PH定标，标气1、2用于PCO2、PO2定标，定标气可由标准气和合成气体产生，湿化器用于湿化定标气体（同时也起净化作用），预热器将定标气体加热到370C。冲洗泵用于冲洗管道，,33,吸样泵用于测量或定标时吸入样品和定标液，它是一种蠕动泵，且速度可控。KCl泵用于为甘汞参比电极提供KCl溶液,并维持参比电极一定的渗透压。所有的储液瓶上都装有液位检测器以监视液位状态。转换器、冲洗泵、吸样泵、控制阀等由电脑控制，以完成自动定标、自动进样、自动分析、自动冲洗等过程。 AVL940型血气分析仪是瑞士AVL公司的产品。该机是一种带微处理机的全自动化的血气分析仪。它除了可以测量PH、PCO2、PO2三项基本参数外，还可以计算出细胞外剩余碱（BEecf）、剩余碱（BE）、缓冲碱（BB）、碳酸氢根（HCO3-）、二氧化碳总量（TCO2）、氧饱和度（O2S）和含氧量（O2CT）等指标。,34,其分辨率对PH值可达0.001PH ，PCO2和PO2可达0.lmmHg(13.333Pa)。该机样品用量少，只需401血液便可以进行全自动分析。必要时还可以用251样品的血进行手动分析。该机的打印机设置在仪器内部，每测定一个样品，打印机可以自动打印出所测试的和计算出的各项参数值，它还具有自动定标功能，在正常情况下，仪器始终处于备用状态。基本原理,35,36,AVL940型血气分析仪原理框图如图16所示。被测样品在管路系统的抽吸下，被抽进样品室内的测量管。测量管的管壁上开有四个孔，孔里插有PH、PCO2、PO2三只测量电极和一只参比电极。待测液进入测量管后，同时被三只测量电极所感测，被它们转换成PH、PCO2、PO2三项参数所对应的电信号。这些电信号分别经过放大后送到多路选择开关，多路选择开关在微机控制下分时的输出不同的输入信号取样值并送到 AD转换器，经 AD转换后送到微机处理。,37,经微机处理、运算后，再分别送到各自的显示单元显示，或由打印机打印出测量结果。送给多路选择开关的信号还有大气压表所感测到的当地大气压力，位于测量室的温度检测器所感测的温度信号，还有定标气体的常数和接地点。接地点是为了调整模拟开关的零点而接的。 从微处理机到氧放大器去的信号叫氧范围信号，它控制氧放大器放大倍数的高低。在测量时，如果微机认为O2的数值太高，微机便发出信号，使氧放大器放大倍数减少10倍，同时将O2显示器的小数点作相应的位移。 面板控制键用于人机对话。报警控制器用于监视仪器是否正常工作。微机还控制测量室温度的高低和管路系统的动作。,38,二、尿液分析仪,尿液检测是医师对临床病人进行的常规检查项目。尿液分析仪（Automatic Urine Analyzer）是检测尿液中某些化学成分含量的专用自动化仪器。这类仪器具有操作简单、快速准确等优点被广泛使用。尿液分析仪分为湿式和干式化学系统两大类。湿式系统实际上是机械化了的试管法，属于分立式生化分析仪的一种。干式系统则主要是试带法测定结果的自动评定，干式系统因其结构简单、操作方便而倍受用户的欢迎。干式仪器按测试项目分为两类：一类主要用于初诊病人及健康检查使用的811项筛选组合尿试带。,39,8项检测项目包括蛋白质（PRO）、葡萄糖（GLU）、酸碱度（pH）、酮体（KET）、胆红素（BIL）、尿胆素原（URO）、隐（潜）血（BLD）和亚硝酸盐（NIT）。9项是在上述基础上增加了尿白细胞检查。10项是在9项基础上增加了尿比重检查，11项则又增加了维生素C检查。另一类主要用于已确诊疾病的疗效观察，如肾脏疾病患者可用PH，蛋白，隐血（红细胞）组合试带；糠尿病病人用PH，糖，酮体组合试带，肝病病人用胆红素，尿胆素原组合试带。,40,下面将主要介绍干式化学尿液分析仪。此类仪器也是利用比色的方法，但与一般的光电比色不同之处是在于它是反射光比色，因此它采用球面积分仪接受双波长反射光，检测试纸带上的颜色变化进行定量分析。1尿液分析仪原理干式尿液分析仪是在单一化学试带法测定尿液各种成分的基础上发展起来的。过去是利用肉眼观察试带颜色的变化，与标准板进行比较得出相应的数值。而尿液分析仪则是在微电脑的控制下利用球面积分仪将试带反射回来的光聚集到光电检测器上，经其转换成电信号后，再经电路和计算机处理来测定试带上颜色的变化进行定量分析。,41,由于分析仪自动完成上述测量过程，因此可获得比肉眼更精确的测试结果。尿液分析仪常用的试纸条（带）是在一条数十厘米长，5rnm宽的塑料条上每隔约2rnm粘上一块5rnm宽的四方形状的试纸块，每个试纸块对应一项测量指标，另外在试纸条上还有一块不参加反应的空白块补偿块作为尿液本底颜色，以对有色尿液及仪器变化等所引起的误差进行补偿。 试纸条是将亚硝酸盐试剂块、ph试剂块、葡萄糖试剂块、蛋白质试剂块、隐血试剂块、酮体试剂块、胆红素试剂块及尿胆素原试剂块以及不参加反应的空白块用机械加工的方法联接在一起。,42,将试纸条浸入尿液中，除空白块外所有的试剂块都将与尿中相应的成分进行独立的化学反应，并产生相应的颜色变化显示出不同的颜色。各试纸试剂块产生的颜色深浅是和该试剂块所对应的测试项目在尿液中的含量成比例的。如 PH试剂纸块仅对尿中的 PH值产生反应，PH值不同，反应产生的颜色深浅也不同。由于试纸条采用了酶试剂，故其颜色反应在23秒内便可完成。测试时，将尿液浸泡后的试纸条放在仪器的测试架上，使其受到光电扫描机构的扫描，如图21所示。,43,44,光电检测机构上方是一个长条状的光源灯，光源灯发出的光可以通过球面积分仪的上下通光孔照射在试纸条的试剂块上，试剂块则会将一部分光反射到积分球内。由于试剂块颜色及深浅不一样，其反射的光强也不一样。例如，尿液中某种化学成分的含量较低，其相应的试剂块的颜色就较浅，它所反射的光强度就较强；反之，若含量较高，则反射的光强度较弱。2、1球面积分仪,45,46,球面积分仪（如图2-2所示）具有在球面积分仪内任一位置光强相等的特性，试剂块上所反射的光被球面积分仪会聚后通过滤光片照射到光电检测器上，光电检测器将光信号转换为电信号，电信号经放大器及数模转换送到微处理器系统，微处理器求出被测的每种试剂块的反射率及补偿块的反射率并与事先存在微机中的反射率及表示分析成分浓度的曲线进行比较，最后由打印机输出半定量的等级符号及浓度值。,47,试剂块颜色的深浅除各被测成分及含量的不同外，还与尿液本身的颜色有关。为消除这一误差，在试纸条上设有空白块（补偿块），它虽不随被测成分发生颜色变化，但却随尿液的颜色变化而变化。目前的仪器基本上都是采用双波长（通过滤光片的一束测定光和一束参考光）测定法，各波长的选择由检测项目而定。仪器可按下述公式自动计算出反射率R。,48,R试纸Tm(试剂块对测量波长的反射强度）/Ts(试剂块对参考波长的反射强度)100R空白Cm(空白对测量波长的反射强度）/Cs(空白对参考波长的反射强度)100 总反射率R为试剂块的反射率与空白块的反射率之比： R R试/R空 Tm Cs/ Ts Cm由于采用双波长法测定，可抵消尿液本身颜色引起的误差，测量精度高。,49,干式化学尿液分析仪，按自动化程度可分为全自动，半自动和简易型几种；按测量项目又可分为5项，7项，8项，9项，10项等多种；按通道又可分为单通道和多通道。不论哪种干式化学尿液分析仪，其主要工作原理、构造基本相同。现以MA4210型尿液分析仪为例，介绍仪器的结构、电路及工作原理。 22光电检测驱动系统光电检测驱动系统又称扫描驱动机构或简称为扫描部件。它是一个可以前后运动的独立部件如图23所示：,50,51,扫描部件的右侧有2个小滑轮，左侧通过2个螺钉固定在滑块上，滑块串在滑杆上，滑块上有一长齿条。小滑轮放在支架的长滑槽内可沿槽前后运动，齿条则和电机上所带的齿轮咬合。当电机正反运转时，在电机的驱动下滑块带着光电检测驱动系统作前后运动，对试纸条上的试剂块进行扫描。在光电检测驱动部件上装有光源灯、球面积分仪、滤光片、光电检测器和前置放大器。,52,光源灯是一个 12 V，10 W的长条状卤素灯，所需电压由稳压电源单元供给。在扫描机构前后移动的大部分时间内灯丝上的电压只有2 V左右，此时灯光很暗，灯丝暗红，隐示卤素灯灯丝工作正常。只有到了开始检测时灯上才会加上12 V电压而变得明亮。球面积分仪又叫积分球，它的上下各有一个透光孔作为光线的通路，光源灯的光就是通过这两个透光孔照射到试纸条的试剂块上。通光孔由透明玻璃密封，积分球内为球面形状并在其上镀有反射层，它具有会聚光线的作用。,53,积分球形状如图22所示，它有3个光电检测孔，每个相隔120o。3个光电检测二极管和3块滤光片，分别装配在3个检测孔上。 3块滤光片的波长分别是550，620，720nm。光电检测二极管将光强转换成电信号后分别由3条屏蔽线输出，送到前置放大器。前置放大器电路板安装在扫描部件里。扫描部件下的支架上装有放置试纸条的试纸架和连续测试用辅助电路板。,54,试纸架是用来放试纸条的，是一个上方开有浅槽的耐酸碱的塑料块或黑色胶木块。试纸条放在浅槽内，必要时该架可拔出来进行清洗。在浅槽的两个边沿上开有缝隙，这两条缝隙和试纸架背面的四个小排泄孔相通，四个排泄孔正好对着支架上两个黑色橡胶圈组成的吸嘴，这样试纸架上浅槽内的残液，就可通过吸嘴在泵的作用下吸入废液瓶中。在浅槽后部有两个有机玻璃通光孔，孔下方正对着2个串联在一起的光电检测器。当试纸架上没放试纸条时光电检测器可接收到光而导通，,55,但当放上试纸时光电检测器接收不到光而截止。因此，当试纸架上更换试纸条时光电二极管就会产生一个变化的电位信号，此信号将被送到放大器中。测量时，按照要求，应在测完前一个试纸条显示器从 28倒计数到 20这段时间间隔内取下测量过的试纸条，更换新的试纸条。由于试纸条的更换，光电二极管产生一个变化的电位信号，仪器收到这变化的电位信号便进行连续测量，不需要再按START启动键。若在倒计数2820之间没有更换新的试纸条，仪器便停止连续检测。要测量需重新按START键。,56,当把从尿液中浸泡过的试纸条放到试纸架上后，在控制电路的作用下扫描机构作前后扫描，试纸条上的各反应试剂块所反射的与所测参数的含量相关的反射光强依次被光电检测器所检测，并按所检测到的光强信号的强弱将其转换成电信号。这些信号经放大、微机处理后由打印机打出定量或半定量的数值或代码。 尿液自动分析仪的显示一般采用液晶或发光二极管，打印机大都是采用袖珍打印机，有色带式的也有热敏式的。在采用热敏打印机时要特别注意打印纸不要装反，否则打不出字来。,57,MA4210型尿液分析仪电路由稳压电源、前置放大器、微机控制电路、打印电路、显示电路等组成，图24为MA4210型尿液分析仪电路方框图（不含稳压电源）。,58,59,（l）稳压电源电路：MA4210型尿液分析仪输入电压为220 V交流电。输出电压其中一组经变压器降压为110 V交流电送到仪器后面板做为真空泵的电源；另外输出24 V的稳压直流电，供打印机马达和扫描驱动马达使用。输出的5 V稳压直流电压，作为数字集成电路的直流供电电压和频率变换器V/F的直流供电电压。12V直流电压作为模拟电路的直流供电电压。此外还有一组 12 V的电压作为光源灯的供电电压。,60,（2）前置放大器：前置放大器除光源灯和光电二极管外，其余部分全部安装在一块电路板上，该板装在扫描部件中由3组相同的反相放大器组成，分别对3只光电管转换后的电信号进行放大。（3）扫描机构的换向和连续工作检测电路：扫描机构的换向和连续工作检测电路如图25所示,61,62,光电耦合管PC1在光不被遮挡的情况下，发光二极管发出的光使光电三极管导通，将信号送到 IO接口电路。当扫描机构运动到最后部位时，档板恰好将发光二极管发出的光遮住，使光敏管接收不到光而截止，这时有一低电平信号送到IO电路，CPU就根据这一电平的变化来控制电机转动，使扫描机构换向。连续工作检测电路由两只光电三极管和比较放大器组成，两只相串联的光电三极管被置于试纸架的通光孔下方的支架上。,63,当试纸架上有试纸时，有一个通光孔被遮住，相串T1或T2截止，加到比较器 IC1反相端为一低电平。当取下试纸条时，两通光孔均无遮挡，T1和 T2导通，IC1反相端有一高电平。当更换过试纸后，IC1反相端又会出现一低电平，即在更换试纸条的过程中，在IC1反相端有一变化的脉冲出现，此脉冲被IC1处理后，通过三态门送到CPU作为连续工作信号，使扫描机构连续工作，而不必再去按START键。,64,4）电压频率变换及计数电路：电压频率变换及计数电路由八选一电子开关、电压变换器。计数器及时钟电路组成，其作用是把选中的测量信号经放大后送到电压频率转换器将电压转换成相应的频率信号，再经计数器将该数字信号送往CPU完成D/A转换。 （5）接口电路：接口电路由8255担任。这部分电路还包括扫描机构马达的正反驱动电路，打印机加热控制电路以及蜂鸣器电路等。接口电路用来沟通这些电路和CPU之间的联系，沟通CPU与键盘、存储器以及其他控制和执行部件之间的联系。,65,（6）键盘及显示电路：键盘及显示电路由面板上的开关 SW1SW4（其中 SW1，SW2并联在一起作 START开关）。 仪器显示器在正常情况下其功能：一是作定时器，以S为单位进行倒计时；二是显示标本顺序号，范围是0099。每日开机后标本号从00开始，若不想从0开始可用UP（或DOWN）键调节，按UP序号依次增加，按DOWN时序号可依次递减。仪器出现异常时，显示故障代码。,66,（7）微处理器：它由CPU （8085），译码器（74LS138），锁存器（74LS373），RAM随机存贮器（MSM2128），EPROM可编程存贮器（2764），六反相三态缓冲器74LS366），自动清零电路（MB166）以及对外信号输出电路等组成（图24）。 CPU和上述电路一起完成对信号的运算和处理，并具有存贮数据，产生控制指令等功能。可编程存贮器是用来存放仪器系统控制程序以及测量、处理数据的固化程序的存贮器。随机读/写存贮器用于存放测量数据、中间结果、计算结果以及在执行中断程序时保护现场等。,67,六反相三态缓冲驱动器，其输入端分别接收键盘送来的信号、试纸条位置状态信号、测量数据的计数状态（即一次测量是否结束）信号等。CPU可通过寻址方式检查仪器的工作状态。23使用方法 仪器在使用之前首先要作以下几项检查。 首先将吸液泵的电源线插入标有“DRAIN PUM”标记的泵电源插孔中。其次，将废液瓶盖盖紧，,68,将瓶上的管子分别连接到吸液泵的IN与仪器的后面板最左侧的抽液金属嘴上。接着检查试纸架，应将其插到底，不得在后部留有空隙。最后再确认打印机上是否装有打印纸，无打印纸时不得开机空打，否则容易将其损坏缩短使用寿命。 该仪器操作非常方便，键盘上有START启动，UP递增，DOWN递减和电源开关3个键。它既可进行单次测定，又可进行连续测定，还可根据所测定的项目（选用试纸条的种类）自动更 换测定程序，自动记录当次或当日测试标本的顺序号。具体操作如下：,69,（1）开启电源：开启电源预热约 5 min，光源灯亮约20 s、显示器显示88扫描机构扫描一次，停在初始位置（最后端）。 （2）校正仪器：在仪器测量之前，需将试纸筒内的2条标准试纸条拿出一条，另一条作备用，对仪器进行校正。注意不要用手接触试块，更不允许用水或其他有机溶剂将其弄湿，否则标准试纸条失效。 方法：取出标准试纸条，按下START键机内发出“嘀”声，显示器从5开始倒计时，计到0时机内又会发出“嘀”声，并从29倒计数，当计数到2820之间时将标准试纸放入试纸架，仪器便会自动扫描一次并将所测标准结果打印出来。,70,将打印结果与试纸盒上的标准值相比较，如果相等，可进行正常检测工作，若不相等，应找出原因再进行测试。 （3）输入标本号：一般情况下，每次开机时序号都是从00开始，不用输入标本号。但在特殊情况下，如重复测量某一样本可通过UP或DOWN键对序号进行修改，每按一次UP键序号增1，按DOWN键一次序号减1，以此将序号调整至所需的数值。,71,（4）试纸条及尿样标本的准备：将待测的尿液样本排序备好，室温较低时可将尿液置于2025的水槽中。试纸筒从冷藏柜中取出不要马上打开，应放在室内使其温度达到室温时再打开取出试纸条，以防止水分在较冷的试纸条上凝聚，试纸条取出后要将简盖盖好。 注意：开过封的试纸条不宜再放入冷柜中保存，只需放置在阴凉干燥处保存即可。,72,（5）标本测定： 单独测试：按下START键，机内发出“嘀”一声，显示器由00变成5并递减计数，在计数到0时发出“滴滴”两声，然后，显示器又从29开始倒计数。在发出“嘀嘀”两声时应立即将试纸条浸入待测尿液，等到显示器出现28-20时将待测试纸条放入试纸架上。注意，一定要在显示20之前将试纸条放好。 在计数到20时扫描机构开始自动扫描测量，并自动将测试结果打印出来，如需再次测量，可重复上述过程。,73,如需再进行测量，只要再按START键，便可重复上述过程。 连续测定：连续测定过程大体上与单独测定过程相同，只是在完成上次测量仪器显示计数到0发出“嘀”声时，立即取下测试过的试纸条并将新的试纸条浸入下一份尿液中，在计数到28时取出浸好的试纸条并在计数到20前将其放入测试架上，仪器便自动进行连续测试。如果在仪器计数到20前不再送入新的试纸条，仪器便以为是单独测试，从19直接变为00，回到准备状态。,74,24仪器保养注意事项 （1）测试架保养：试纸架要每日清洗，方法如下： 拔出试纸架。 用无腐蚀的清洗剂如0.5的次氯酸或20的异丙醇和清水将试纸架洗干净，不要用开水清洗以免将其烫坏。 擦干或晾干后将测试架放回，不要用炉烘烤，也不要靠近其他热源，以免变形。,75,（2）尿液排泄孔应定期进行保养：尿液排泄孔在试纸架下，当孔被阻塞或渗漏时就不能正常排泄，应进行如下保养。 每次插入试纸架时都要检查排泄孔上的O形环是否有缺损或变形，发现变形或缺损应及时更换。 检查排泄孔，如发现堵塞变脏应及时疏通或清洗。 （3）光源的更换： 按住START键打开电源开关，扫描机构会自动移出不再退回。,76,关掉电源开关拔下电源插头，然后打开光源灯上面的盖子更换新的灯泡，长条状光源灯两端有白色（或红色）的点，安装时应使点朝上。 （4）光学部分的清洁：有以下3点。 抽出试纸架 在开机状态下按START键，当扫描机构运动到最外边时立即切断电源，并拔掉电源插头。 用擦镜纸或其他软质物品擦拭积分球的密封玻璃。,77,（5）操作注意事项： 仪器应避免长时间阳光照射，并避免温度、湿度过高。仪器的最佳工作温度为2025，室温和尿液的温度最好保持在此温度区间。 使用干净的取样杯盛放新鲜的尿液，不必对尿液进行浓缩或稀释。 试纸条上所有的试块都要浸在尿液中，浸入时间为2S，即浸入时间应与蜂鸣声同时开始，同时结束。,78,浸过尿液的试纸条应在倒计数20之前放入试纸架中，否则仪器会出现故障显示并自动停止测量。 扫描机构扫描时严禁用力阻止其运动。 标准试纸条测出的结果只能用来判断仪器的正常与否，不能作为判断被测者是否有病的依据。尿液中的维生素C，会造成葡萄糖和潜血的假象。,79,三分离分析仪器,分离分析是医学检验中对物质定性定量分析的一种重要的分析方法。它是利用物理或化学原理先对被分析样品进行组分分离，然后再对每组分进行定性和定量分析的一种方法。目前在医学检验中常用的分离分析方法有四种：电泳分离分析法、离心分离分析法、色谱分离分析法和质谱分离分析法。,80,电泳分离分析法,悬浮或溶解在电解质溶液中的带电粒子（如病毒、细胞、球蛋白分子、合成粒子等），在电场中向与其自身相反电荷的电极移动的现象，称为电泳。利用电泳现象来达到某些化学组合的分离，然后采用固定、烤干、洗脱、比色测量或染色后用光密度计来描记、定量或直接用紫外分光光度计扫描定量等方式进行物质分析的方法叫“电泳分离分析法”，也叫“电泳技术”,81,电泳技术广泛的用于临床诊断、工业制备和基础理论研究中。例如，各级医院常用来作血清蛋白、血红蛋白、糖蛋白、脂蛋白的分离、鉴定和含量的测量，血清酶的检验以及免疫化学检验等，这些数据可以给医生提供诊断某些疾病的依据，如肝癌、肝炎、肝硬化、恶性肿瘤、肾病综合征、心绞痛、多发性骨髓瘤等疾病的诊断；在生化工业中用于提纯酶、激素及其它生化产品；在科研工作中利用高压电泳来研究蛋白质的结构等。总之对一系列与生物有关的物质（小至氨基酸，大至细胞）的鉴别、分离、提纯，都离不开电泳技术。,82,一、电泳原理 许多分子都具有可电离的基团，因此在溶液中能够形成正负离子。此外具有相同电荷的分子，由于它们在分子量等方面的区别，会有不同的质荷比。总之，由于电荷、质量等差异的存在，使得溶液中的离子或其它带电颗粒在电场中具有不同的迁移，这就是电泳原理。常用的电泳原理示意图如图51所示。,83,84,在缓冲液（在迁移过程中充当运动流的载体，并保持溶液中的PH为常数）A、B中各放有一个电极，电极接在直流电源上。这样，V一个盐桥（支持介质已用缓冲液浸湿饱和），电泳物质液体状态的样品加在支持介质上。在电场的作用下，样品中的带电荷颗粒将发生定向移动，带正电行的颗粒向负极移动，带负电荷的颗粒向正极移动。如果在样品混合物的离子到达电极之前关闭电源，那么混合物的成分便按照它们的电泳迁移率不同被分离开。,85,u = V/E=d/t/U/L=dL/Ut（厘米2伏特秒） 式中：u为迁移率，V为颗粒的迁移速度（厘米秒），E为电场强度或电势梯度（伏厘米），d为颗粒迁移距离（厘米），U为加在支持物两端的实际电压（伏），L为支持物的有效长度，t为通电时间（秒）。通过测量d、L、U、t便可算出迁移率。另外迁移率取决于带电颗粒的性质，即颗粒所带净电荷的量、颗粒大小和颗粒的形状。一般来说，颗粒带净电荷越多、颗粒直径越小、越接近球形，在电场中迁移速度越快。反之越慢。,86,可见，迁移速度与分子大小、介质粘度、颗粒所带的净电荷有关。还与外加电场强度有关，在电泳技术中，常把电场强度叫做电势梯度，电势梯度越大，带电质点移动速度越快。按照电场强度大小，可将电泳分为常压（100500V）、中压（5001500V）和高压（150010000V）三种。前者电势梯度为110Vcm，而后者可达50200Vcm。常压电泳分离时间较长（数小时到数天），高压电泳分离时间较短，有时只需十几分钟或几十分钟就完成电泳过程,87,影响迁移速度的其它因素：1溶液的PH值溶液的ph值不但影响带电粒子的离解程度，而且决定了物质所带净电荷的多少。对于两性电解质（如蛋白质、氨基酸等）而言，溶液PH值离等电点（电中性状态）越远，粒子所带净电荷越多，粒子迁移速度就越快；反之越慢。因而人们选择溶液的PH值时，以尽量扩大各种蛋白质所带电荷量的差异为前提，这样有利于蛋白质的分离分析。例如：血清中各种蛋白质都有它特有的等电点，将蛋白质置于PH比其等电点较高的缓冲液中，它们将游离成带负电荷的质点，在电场中均向正极移动。,88,由于血清中各种蛋白质的等电点不同。带电荷多少也不同，此外由于分子量及分子大小的差异，所以在同一电场中泳动速度不同。血清中蛋白质按其速度不同可以分出如下顺序的区带：最前面为白蛋白，依次为1球蛋白，2球蛋白：球蛋白及球蛋白等五种区带。为了使溶液的PH值在电泳过程中保持稳定，则必须使用缓冲液。2溶液的离子强度对带电粒子的泳动有影响。离子强度越大，粒子迁移速度越慢；反之越快。一般溶液的离子强度在0.020.2之间为宜。,89,3、带电荷的高分子会使颗粒迁移率减慢，原因是它把一些带有与其本身所带电荷相反的粒子吸引到其周围。4支持介质的吸附、电渗、蒸发对带电粒子的迁移速度也起着重要的影响。 二、常用电泳技术 科学技术的进步，推动电泳技术不断发展，其表现在如下几个方面：第一，为了提高分辨率和降低吸附作用，必须找寻更好的支持物。目前以聚丙烯酰胺电泳和淀粉电泳比较好。,90,第二，设计能一次分离出较多纯制品的各种电泳，例如纸连续电泳、柱状及板状电泳等。第三，与其它的方法（如层析法或扩散法）联合使用发挥各自的优点。第四，电泳设备的不断改进，设计生产出各种性能良好、自动化程度高、操作简便、能有效地吸收电泳过程中的热量和PH值稳定的各种电泳仪器。第五，电泳仪器与其它仪器结合，增加自动分析能力，扩大使用范围，如和光学装置、电视显微装置、自动记录装置、自动部分收集器及光密度扫描仪结合，组成功能不同，具有分析能力的电泳系统。,91,电泳技术可分为区带电泳、移动界面电泳、等电聚焦电泳和等速电泳四种主要类型。现在应用最广的是区带电泳。人们也习惯于根据工作原理、所用支持介质、使用目的或工作方式来命名各种电泳方法。 根据工作原理命名：等电聚焦电泳、等速电泳、免疫电泳、SDS（十二烷硫酸钠）电泳等。 根据采用的支持介质命名：自由电泳（不用支持物）、滤纸电泳、琼脂电泳、聚丙烯酰胺凝胶电泳、醋酸纤维膜电泳等。 根据支持物的位置或形状来命名：水平电泳、垂直电泳、板状电泳、柱状电泳、U型管电泳、倒V字形电泳、毛细管电泳等。,92,根据使用目的命名：核酸电泳、血清蛋白电泳、制备电泳、DNA定序电泳等。 根据用法命名：双向电泳、交叉电泳、连续纸电泳、电泳-层析相结合技术等。 1电泳设备的一般结构 电泳设备主要包括电源和电泳槽两大部分。电源是建立电泳电场的装置，它是一个直流电源。为了克服交流电网的电压波动或负载 电流变化对输出直流电压的影响，提高分离程度，要求采用直流稳压电源。,93,常用的稳压形式有：串联、并联稳压电源以及性能稳定的开关电源，稳压程度最好在10以内。电泳时，两个电极之间的电流由缓冲液和样品中的离子来传导，因此电泳速度与电流大小成正比。电流的变化会影响电泳效果，使各区带不均匀，波形不准确，以致影响诊断。所以为了得到最佳的重复性和精确度，在电泳时，应保持电流的恒定。,94,最近国外报道一种新的电泳新技术脉冲电场凝胶电泳（PFG）。它是利用两个规定时期内以不同角度交替施加电压，迫使大分子在通过凝胶孔隙时改变方向，进一步提高电泳的分辨率。这也是电源的加电方式改进的一大措施。 电泳槽是样品分离场所，一般包括电极、缓冲液槽、电泳介质的支架和一个透明的绝缘盖等几部分组成。电泳槽种类很多，如垂直电泳槽、卧式多用途电泳槽、圆盘电泳槽、管板两用电泳槽、薄层等电点聚焦电泳槽、琼脂糖水平电泳槽、盒式电泳槽等,95,电泳槽结构较简单，可根据电泳实验要求，自行设计制做。制做材料常用有机玻璃、透明塑料等。绝缘盖起到防止缓冲液蒸发以及起安全保护防触电的作用。电极材料有不锈钢丝、镍铬合金和铂金丝等。 支持介质分类前面已介绍过，对支持介质有如下要求：,96,不能溶解于溶液中，不导电，吸液量多而稳定，不带电荷，没有电渗（指缓冲液在电场中对于固定支持介质的相对运动），不吸附蛋白质等其它电泳物质，热传导度大，结构均一而稳定，分离后的成分易析出等。高压电泳适用于对分子量小而扩散率强的物质进行分析。其电泳槽的特点是必须加冷却设备，因为电泳时支持物上的发热量与电势梯度的平方成正比。,97,2常用电泳方法介绍 （1）纸电泳：用纸做支持介质，普通层析纸即可。纸电泳装置简单，易于自制，因此是应用最广且分离效果也较好的电泳方法。 （2）聚丙烯酰胺凝胶电泳：这是一种以聚丙烯酰胺凝胶作为支持介质的电泳方法。它是根据支持介质上样品的分子大小、分子电荷或二者并用，使蛋白质分子分离。又因为它兼有分子筛效应，所以能精确地分离和识别高分子物质。在SDS电泳中，粒子的迁移速率与分子量之间有着十分精确的关系，故分子量测定常采用此种电泳方法。,98,（3）等电聚焦电泳：许多两性物质（如氨基酸、多肽等）都有各自的等电点。在高PH值溶液中，它的净电荷为负；在低PH值溶液中，它的净电荷为正。如果在一个稳定连续的线性PH梯度的介质（两性载体电解质）中进行分离，那么每一种被分离的两性物质都移向与它的等电点相一致的PH位置，在那里不再移动（称为聚焦）。由于这点净电荷（正负抵消）为零，因而又称等电聚焦。等电聚焦电泳的突出优点是浓缩效应，样品分离产生稳定而不扩散的狭窄区带。,99,这种方法适用于中、大分子量生物组分的分离分析，其分辨率高，一般常规电泳只能分辨45种组分，而此种电泳能分辨30种以上的组分，可获得0.0lph单位的分辨率。（4）免疫电泳：利用凝胶电泳（主要是琼脂糖凝胶电泳）结合免疫扩散以提高对混合组分分辨率的一种免疫化学分析技术。,100,它能使具有相同电泳迁移率的物质通过抗原与同源抗体之间的特异沉淀反应来检测。免疫电泳在检测复杂生理混合物中的抗原（如免疫球蛋白的抗原）时是十分有用的，可用于各种类型抗体进行定位或鉴定抗原的纯度和特异性。同样，应用纯化抗原也能鉴定免疫血清。免疫电泳最常用的介质是琼脂，也可用醋酸纤维素淀粉或聚丙烯酰胺凝胶等。,101,离心机,离心机（Centrifuge）是利用离心力对混合溶液进行快速分离的一种专用精密设备。它广泛应用于生物学、基础医学检验学、药学、化工、食品及农业等各个领域。离心机高速旋转时产生的巨大的离心力，可使置于其中的悬浮微粒发生沉降和漂浮，从而使某些微粒达到浓缩或与其他微粒分离的目的。,102,由于离心技术的不断发展，离心机的种类繁多，用途各异。离心机主要为制备用离心机和分析用离心机。一般习惯上把每分钟转速在1万转以下的离心机称为低速离心机，每分钟在1-2.5万转的称作高速离心机，而每分钟在2.5万转以上的叫超速离心机。,103,1、普通离心机普通离心机由电动机、转头或转盘、调速器、套桶与底座构成。电动机是离心机的主体，一般采用串激式电动机，它包括转子和定子两部分。定子由机座、定子铁心和磁场绕组组成，定子铁芯的内壁