血气分析仪学习报告

1、深入学习血气分析仪1 血气分析仪基本概念血气分析仪是指利用电极在较短时间内对动脉中的酸碱度(PH)、二氧化碳分压(PCO2)和氧分压(PO2)等相关指标进行测定的仪器。根据所得的PH、PCO2、PO2参数以及输入的血红蛋白值，血气分析仪可进行计算而求出血液的其他参数，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-CO2），血液碱剩余（BEblood），细胞外液碱剩余（BEecf），血氧饱和度（SO2）。2 血气分析仪结构组成以及实现原理血气分析仪种类型号很多，其基本结构可分为三大部分：电极系统、管路系统、电路系统。图1 血气分析仪结构示意图

2、图1是血气分析仪的主要结构组成。测量室必须是一个恒温系统，通常测量室的温度被恒定在37±0.1。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。 由微机控制泵和电磁阀的转、停、开、闭、温度检测，定标气以及定标液的有、无、供、停等。血气分析方法是一种相对测量方法。在测量样品之前，需用标准液以及标准气体确定PH、PCO2、PO2三套电极的工作曲线。通常把确定电极系统工作曲线的过程叫做定标或者校准。每种电极都要有2种标物质来进行标定，以便确定建立工作曲线最少需要的2个工作点。PH系统使用PH值为7.383和6.8

3、40左右的2种标准缓冲液进行标定。PO2和PCO2系统用2种混合气体进行标定。第一种混合气中CO2的浓度为5%，O2浓度为20%；第二种CO2浓度为10%，但不含O2。无论何种型号的血气分析仪，均需要在总定标即对每种电极进行2点定标建立工作曲线之后，才能进行测量工作。在工作过程中，仪器还能自动对电极进行一点定标，随时检查电极偏移工作曲线的情况，一旦发现问题，仪器便停止测量工作，要求重新定标，保证数据的正确性。1） PH测定系统原理以及实现在发明玻璃电极之前，pH测量是采用氢电极来实现的，但氢电极易受CO2影响，因此不适合作血液分析，现代血液pH的测量是采用玻璃电极来实现的，这些玻璃电极做得很小

4、，且需要的血样也很少，这与玻璃电极本身的技术特点及玻璃电极不易受血液蛋白质污染的特点分不开。PH测定系统PH测定系统包括PH测定电极即玻璃电极、参化电极及两种电极间的液体介质。PH电极是利用电位法原理测量溶液的H+浓度，其电极是一个对H+敏感的玻璃电极，同时必须用另一电位值已知的参比电极配套，通常与甘汞电极保持电接触。血样中的H+与玻璃电极膜中的金属离子进行交换，产生电位差，并与血样的H+浓度成正比，二者之间存在着对数关系。在电极内部有PH恒定的溶液，与玻璃膜接触。玻璃电极内部还有Ag/Agcl参比电极，浸在PH恒定液中，电极线连接伏特计，测量血样H+所产生的电位差，即中测PH值，并以数字显示

5、再打印结果。参比电极里的KCl溶液通过它逸出与标本接触而形成接触面。因为Kcl浓度很大，所以血标本中离子组成的差异不会改变参比电极上的恒定电位。PH电极要求PH测定范围在6.8-8.0间，并能读出小数点以下三位，精密度达0.002PH单位，准确性达到±0.09PH单位。PH电极稳定性好，计数不漂移。图2 PH电极结构示意图2）PCO2测定原理以及实现方法 PCO2电极PCO2电极属于CO2气敏电极。主要由特殊玻璃电极和Ag/Agcl参比电极及电极缓冲液组成，如图3所示。这种特殊的玻璃电极是对PH敏感的玻璃膜外包围着一层碳酸氢钠溶液(NaHCO35mmol/L、NaCl20mmol/L

6、，并以Agcl溶液饱和)，溶液的外侧再包一层气体可透膜。此膜是以聚四氟乙烯或硅胶为材料，可选择性让电中性能CO2通过，带电荷的H+及带负电荷的HCO3不能通过。CO2则扩散入电极内，与电极里的碳酸氢钠溶液发生下列变化。使其内的NaHCO3、NaCl溶液的PH值发生改变，产生电位差，由电极套内的PH电极检测。PH值的改变与PCO2数值呈线性关系（PH/logPCO2），根据这一关系即可测出PCO2值。PCO2电极灵敏度以PH/lgPCO2=1.0为准，即PCO2上升1.33kPa，PH值下降1PH单位。测定范围为0.6-33.3kPa(37)。Co2H2OH2CO3H+HCO3图3 PCO2电极

7、结构示意图3）PO2测定原理以及实现方法PO2电极PO2电极是一种对O2敏感的电极，属于电位法，电极结构如图4所示。以白金丝（Pt）为阴极，Ag/AgCl参比电极为阳极，以阴极与阳极之间的一层磷酸盐缓冲液藉以沟通，其外包裹一层聚丙烯膜，膜外接触血样品。此膜不能透过离子，仅O2可透过。当样品中的O2透过聚丙烯膜到达Pt阴极表面时，O2不断地被还原，产生如下化学变化：阴极反应O22H2O4e4OH电解质反应NaClOHNaOHCl阳极反应Ag+ClAgcle氧的还原反应导致阴阳极之间产生电流，其强度与氧的扩散量或PO2成正比，以此测出PO2值。PO2电极可测定范围为0-106kPa。图4 PO2电

8、极结构示意图管路系统是血气分析仪样品测量的通路。它在微机的控制下能够自动完成气体和液体的定标，自动完成样品的测量以及自动完成对电极和通道的检测。请参考文档血气分析结构_原理及其进展.pdf3 现代血气分析仪额外参数测量随着科学技术的发展，现代的血气分析仪除了可以直接测量酸碱度(PH)、二氧化碳分压(PCO2)和氧分压(PO2)以外，还可以测量血液中的乳酸、Hct(红细胞比容)、葡萄糖等。3.1 血液中葡萄糖检测原理血液中葡萄糖检测有很多方法，酶电极法、生化法等，生化法采用生物化学反应原理，比如邻甲苯胺法。利用葡萄糖在热的醋酸溶液中，与邻甲苯胺缩合成雪夫氏碱（Schiff base）。雪夫氏碱呈

9、蓝绿色，其最高吸收峰为630nm波长，颜色深浅与葡萄糖含量呈正比。但是生化法一般步骤较为复杂，需要测定人员手动测定比对，而且跟测量结果跟测定人员主管意识关系比较大，无法实现自动化，故一般仪器都不采用此类方法。采用酶电极法检测标本中的葡萄糖浓度。采用特殊半透膜作为电极膜，夹心法包被葡萄糖氧化酶。由于该电极膜是半透膜，只允许葡萄糖或比葡萄糖分子小的物质透过半透膜参与反应。而其他脂类、蛋白等大分子不能穿过半透膜。因此，此原理所受的标本干扰相对较小，特异性强。葡萄糖在葡萄糖氧化酶的作用下会产生葡萄糖酸以及H2O2，如下公式所示。H2O2经电极600毫伏电压电极后形成2H+O2 和2e- 。仪器检测这些

10、带电粒子定向移动产生的微电流来反映标本中的血糖浓度。整个测试过程只有一步化学反应，无中间产物。葡萄糖氧化酶被固定在两层膜中间。反应结束后，经过系统液的冲洗可反复使用，降低成本。采用毛细管定量采集标本，可采用末梢、静脉、动脉全血；血浆、血清等标本。采集标本后，将10微升毛细管投入到0.5毫升试剂管中，形成1：50的稀释比例。这样可以防止全血标本大量黏附在仪器管路上，对下一个标本产生交叉污染。3.2 血液中乳酸检测原理以及方法乳酸对于临床诊断非常重要，可以帮助医生判断无氧代谢的情况，对于早期发现组织灌注不足（休克）有重要帮助，对于挽救病人生命意义重大。对于血液中乳酸的检测也有很多种方法，酶电极法和

11、多种生化法。一种常用的生化法，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。加入硫酸肼捕获产物丙酮酸，并促进反应完成。反应完成后生成的NADH与乳酸为等摩尔，利用340nm波长测定NADH的量，计算乳酸的含量。但是这种方法仍然需要测试人员对比光度尺，影响结果的因素较多，结果不太准确，测试步骤繁琐，单个样品测试时间较长，不适合在现代的血气分析仪中使用。酶电极法，在探头上装有一片三层的乳酸酶膜，其中间固定有乳酸氧化酶。带有酶膜的探头位于充满缓冲液的样品室内，样品注入后，乳酸被膜上的如三氧化酶迅速氧化，生成过氧化氢，后者随后在铂阳极上被氧化产生电子，电子流强度与乳酸浓度成正比

12、，过程跟葡萄糖电极法相似，这里不再赘述。4 样本采集方法以及注意事项4.1 样本采集方法动脉血：肱动脉、股动脉、前臂动脉以及其他任何部位的动脉都可以进行采血。使用玻璃注射器采血，抗凝剂为肝素钠。每支肝素钠每亳升含12500U，相当于100mg，用20ml生理盐水稀释，分装成40支，消毒备用（4贮存）。临用时，注射器吸取肝素钠溶液一支，而后将肝素液来回抽动，使针筒局部湿润，多余肝素液全部排出弃之，注射器内死腔残留的肝素液即可抗凝。针刺动脉血管，让注射器内芯随动脉血进入注射器而自动上升，取1-2ml全血即可。拔针后，注射器不能回吸，只能稍外推，使血液充满针尖空隙，并排出第一滴血弃之，让空气排尽，将塑料嘴或橡皮泥封住针头，隔绝空气，再把注射器来回搓滚，混匀抗凝血，立即送检。或者采用微量取样器采集血标本。动脉化毛细血管血：所谓动脉化的毛细血管血就是指局部组织末梢经45温水热敷，使循环加速，血管扩张，局部毛细血管血液中PO2和PCO2值与毛细血管动脉端血液中的数值相近，此过程称为毛细血管动脉化。采血部位以手指、耳垂或婴儿的手足跟及拇趾为宜。用45热水敷局部，5-15min后或直至皮肤发红，而后穿刺，穿刺要深，使血液快速自动流出，弃去第一滴血。不能挤压，挤出的血液的测定结果不可信。未充分动脉化的毛细血管血的PO2测定值偏低，对pH、PCO2和HCO3的测定结