山东大学：《医学电子仪器原理与技术》课程电子教案（PPT课件）第四章 临床检测分析仪器

第四章临床检测分析仪器 现代临床检验仪器是观察临床中各标本组分 的改变、物理性状的变化、分析其化学成分及其 结构的重要工具。高效能、高精度、高自动化程 度的检验仪器的广泛应用，提高了临床检验的水 平和效率。检验结果可为临床医师诊断疾病、了 解病情变化、设计治疗方案、观察疗效和预后估 计提供重要依据。随着科学技术的发展，尤其是 酶学、免疫化学、分子生物学、分析化学、化学 仪器、电子技术和计算机技术、传感器技术的飞 速发展，临床检验学在分析技术和仪器研制方面 都有很大的进步，多指标分析、高精度数字处理 及全自动化是临床检测分析仪器的发展方向

第四章 临床检测分析仪器 现代临床检验仪器是观察临床中各标本组分 的改变、物理性状的变化、分析其化学成分及其 结构的重要工具。高效能、高精度、高自动化程 度的检验仪器的广泛应用，提高了临床检验的水 平和效率。检验结果可为临床医师诊断疾病、了 解病情变化、设计治疗方案、观察疗效和预后估 计提供重要依据。随着科学技术的发展，尤其是 酶学、免疫化学、分子生物学、分析化学、化学 仪器、电子技术和计算机技术、传感器技术的飞 速发展，临床检验学在分析技术和仪器研制方面 都有很大的进步，多指标分析、高精度数字处理 及全自动化是临床检测分析仪器的发展方向

临床检验所使用的常规仪器 电解质分析仪 血液学分析仪 血气分析仪 尿液分析仪 生化自动分析仪

临床检验所使用的常规仪器 电解质分析仪 血液学分析仪 血气分析仪 尿液分析仪 生化自动分析仪

4.1电解质分析仪 正常人的体液中钾K、钠Na)、 氯(C)、 钙(Ca)、锂Li)等电解质都有一定的含量范围 电解质对于保持体液的酸碱平衡、维持渗透压 等起着重要作用。在人体发生病变时，如糖尿 病酸中毒、肾衰竭、严重呕吐、腹泻、渗出性 胸膜炎或腹膜炎等，都会引起电解质偏离正常 范围，严重时，甚至危及生命。为了抢救、治 疗这类病人，必须及时了解病人电解质的平衡 情况。测定电解质的方法很多，有化学法、火 焰光度法、原子吸收法、离子选择性电极法等

4.1 电解质分析仪 正常人的体液中钾(K)、钠(Na)、氯(Cl)、 钙(Ca)、锂(Li)等电解质都有一定的含量范围。 电解质对于保持体液的酸碱平衡、维持渗透压 等起着重要作用。在人体发生病变时，如糖尿 病酸中毒、肾衰竭、严重呕吐、腹泻、渗出性 胸膜炎或腹膜炎等，都会引起电解质偏离正常 范围，严重时，甚至危及生命。为了抢救、治 疗这类病人，必须及时了解病人电解质的平衡 情况。测定电解质的方法很多，有化学法、火 焰光度法、原子吸收法、离子选择性电极法等

火焰光度法因其灵敏度较高、设备简 单、成本低等优点，曾经被普遍采用。其 原理为因每一元素都有其特定的发射光谱 即其谱波长为特异性的，用火焰为激发源 对某些金属元素的发射光谱进行光度分析 但这种方法需先从全血中提取血清或血浆 再加入内标液做定量稀释，所得的数据为 全血浆的离子浓度，一般只能测定K、Na 二种离子的浓度。此外，该法需要燃气 产生二氧化碳，稀释样品步骤还会降低分 析的精密度等，现己较少应用

火焰光度法因其灵敏度较高、设备简 单、成本低等优点，曾经被普遍采用。其 原理为因每一元素都有其特定的发射光谱， 即其谱波长为特异性的，用火焰为激发源， 对某些金属元素的发射光谱进行光度分析。 但这种方法需先从全血中提取血清或血浆， 再加入内标液做定量稀释，所得的数据为 全血浆的离子浓度，一般只能测定K、Na 二种离子的浓度。此外，该法需要燃气， 产生二氧化碳，稀释样品步骤还会降低分 析的精密度等，现已较少应用

目前的电解质分析仪(electrolyte analyzer) 多采用离子选择性电极法测量溶液中的离子浓 度。这种仪器可以快速精确地同时测定生物样 品中的钾、钠、氯、钙、锂、pH等多项指标， 同时具有操作方便、灵敏度和选择性好、快速 准确、微量、不破坏被测试样、不用进行复杂 的预处理等优点。电解质分析仪从20世纪70年 代开始出现，经过二十多年的发展，到目前己 被广泛应用于各级医院、大专院校和科研单位 其不足之处一是电极的寿命不够长，长者一年 左右，短者只有几个月；二是分析所使用的试 剂及各种标准液均需购自专门生产厂家，使其 测试成本比火焰光度法高

目前的电解质分析仪(electrolyte analyzer) 多采用离子选择性电极法测量溶液中的离子浓 度。这种仪器可以快速精确地同时测定生物样 品中的钾、钠、氯、钙、锂、pH等多项指标， 同时具有操作方便、灵敏度和选择性好、快速、 准确、微量、不破坏被测试样、不用进行复杂 的预处理等优点。电解质分析仪从20世纪70年 代开始出现，经过二十多年的发展，到目前己 被广泛应用于各级医院、大专院校和科研单位。 其不足之处一是电极的寿命不够长，长者一年 左右，短者只有几个月；二是分析所使用的试 剂及各种标准液均需购自专门生产厂家，使其 测试成本比火焰光度法高

4.1.1电解质分析仪的 工作原理及结构 1基本原理 电解质分析仪是依据对离子选择性电极与 参比电极的电位测量而发展起来的。在一种电 解液中，大多数盐将电离成离子，在此电解液 中插入离子选择电极（指示电极）作为电池的正极， 参比申极作为电池的负极，组成原电池。这样 在相关的离子选择性电极和参比电极之间形成 一 电极申位差，即电池电动势。通过测量电池 电动势即可测出相应的离子浓度

4.1.1 电解质分析仪的 工作原理及结构 1.基本原理 电解质分析仪是依据对离子选择性电极与 参比电极的电位测量而发展起来的。在一种电 解液中，大多数盐将电离成离子，在此电解液 中插入离子选择电极(指示电极)作为电池的正极， 参比电极作为电池的负极，组成原电池。这样 在相关的离子选择性电极和参比电极之间形成 一电极电位差，即电池电动势。通过测量电池 电动势即可测出相应的离子浓度

2.离子选择性电极 电解质分析仪测量不同的项目，要使 用不同的电极，因此离子选择性电极是电 解质分析仪重要的部件。离子选择性电极 按电极膜材料的不同可划分为固体离子交 换膜电极、液体离子交换膜电极、气敏电 极和酶电极等类型。常用的离子选择性电 极有钠、钾、氯三种电极

2.离子选择性电极 电解质分析仪测量不同的项目，要使 用不同的电极，因此离子选择性电极是电 解质分析仪重要的部件。离子选择性电极 按电极膜材料的不同可划分为固体离子交 换膜电极、液体离子交换膜电极、气敏电 极和酶电极等类型。常用的离子选择性电 极有钠、钾、氯三种电极

钠电极是一种含铝硅酸钠的玻璃电极。 由于使用了对钠离子敏感的玻璃膜，所以 对钠离子的选择性很高。它产生的电位和 钠离子的浓度成比例。但当pH值低于5时 它会受到氢离子的干扰。这在血液分析时 问题不大，因为血液的H值通常高于5， 但分析尿液时则需加入缓冲剂。同时，它 对钾离子浓度的改变有瞬态影响，若经常 以NH,F,冲洗可减少此现象。钠电极的 寿命一般大于一年

钠电极是一种含铝硅酸钠的玻璃电极。 由于使用了对钠离子敏感的玻璃膜，所以 对钠离子的选择性很高。它产生的电位和 钠离子的浓度成比例。但当pH值低于5时， 它会受到氢离子的干扰。这在血液分析时 问题不大，因为血液的pH值通常高于5， 但分析尿液时则需加入缓冲剂。同时，它 对钾离子浓度的改变有瞬态影响，若经常 以NH4HF2冲洗可减少此现象。钠电极的 寿命一般大于一年

钾电极是以钾缬氨霉素为活性材料 的聚氯乙烯的膜电极，它是利用钾离子与 缬氨霉素的强配位能力而达到高的选择性。 一般由三部分构成， 在塑料套中嵌装了内 参比电极的电极杆、缬氨霉素套、内参比 溶液。它与钠电极一样，不易被样品的蛋 白质毒害。因此，适合于直接分析生化样 品

钾电极是以钾-缬氨霉素为活性材料 的聚氯乙烯的膜电极，它是利用钾离子与 缬氨霉素的强配位能力而达到高的选择性。 一般由三部分构成，在塑料套中嵌装了内 参比电极的电极杆、缬氨霉素套、内参比 溶液。它与钠电极一样，不易被样品的蛋 白质毒害。因此，适合于直接分析生化样 品

钠电极及钾电极的结构 钠敏感玻璃 电缆 内溶液 内参比 钠电极 缬氨素膜 K内液 电缆 环 内参比 钾电极

钠电极及钾电极的结构