臨床檢驗(yàn)儀器----臨床化學(xué)檢驗(yàn)儀器（上）

       一、血?dú)夥治鰞x
       人類的生存依賴于新陳代謝，一方面通過消化道攝取食物，排出廢物；另一方面通過呼吸， 吸八氧氣，呼出二氧化碳。正常的新陳代謝依賴人體內(nèi)血?dú)狻⑺釡p及電解質(zhì)的平衡。人體為了 維持血?dú)狻⑺釅A等內(nèi)環(huán)境的穩(wěn)定，需要依靠緩沖、代償、調(diào)整等一系列生理機(jī)制進(jìn)行調(diào)節(jié)。

       （一）血?dú)夥治鲈谂R床上的應(yīng)用
       血?dú)?a href="http://alemdaconsulta.com/product/keywords/1868.html" title="分析儀" target="_blank" class="hl-keyword">分析儀是通過對(duì)人體血液中的酸堿度(pH)、二氧化碳分壓(PC()：)、氧分壓(POi)進(jìn)行測(cè)定，來分析和評(píng)價(jià)人體血液酸堿平衡狀態(tài)和輸氧狀態(tài)的儀器。它還可以用于人體其他體液，如腔液、胃液、腦脊液、尿液pH的分析測(cè)量。 血?dú)夥治鲈谂R床上的應(yīng)用有：①用于昏迷、休克、嚴(yán)重外傷等危急患者的搶救；②用于手 術(shù)尤其是用體外循環(huán)進(jìn)行的心臟手術(shù)等引起的酸堿平衡紊亂的監(jiān)視、治療效果的觀察和研究；③片j于肺心病、肺氣腫、氣管炎、糖尿病、嘔吐、腹瀉、中毒等疾病的診斷和治療。血?dú)夥治龅倪B續(xù)監(jiān)測(cè)不僅是混合型酸堿平衡紊亂的診斷前提，而且是其他各型作為合理治療的分 析基礎(chǔ)。血?dú)夥治鰞x已作為不可缺少的搶救設(shè)備，日益受到臨床的重視。

       （二）血?dú)夥治鰞x器的組成結(jié)構(gòu)和工作原理 1血?dú)夥治鰞x器的基本結(jié)構(gòu)血?dú)夥治鰞x器基本結(jié)構(gòu)大致包括：電極、恒溫裝置、電子 控制系統(tǒng)、混合氣配氣裝置、閥門和泵、顯示屏和打印裝置等。結(jié)構(gòu)如圖8－1所示。

       (l) pH電極：常以玻璃電極為主，在一支較厚的玻璃管下端是個(gè)特殊材料制成酌玻璃泡，球泡的下半部是對(duì)pH敏感的薄玻璃膜，膜的厚度在0 .05~0. 15nm，球泡的直徑約為1cm。膜內(nèi)充有pH恒定的緩沖液，一直浸泡在含Cl-的氯化物溶液內(nèi)。由一條帶插頭的屏蔽線，將pH電極連接到測(cè)量儀上。電極對(duì)被測(cè)樣體的反應(yīng)，會(huì)在玻璃薄膜的內(nèi)部與外部之 間產(chǎn)生一個(gè)直流電壓，浚電壓與內(nèi)部緩沖液和樣本的pH差成正比，它是南玻璃的金屬離子 與液體的氫離子在膜面上的交換所產(chǎn)生的。該離子交換由液體中的濃度所控制，為消除靜 電干擾，在外玻璃管內(nèi)裝有靜電隔離罩。

       (2)參比電極：有汞電極和氯化銀電極，汞電極容易得到穩(wěn)定的電極位。汞電極由水銀、甘汞和飽和氯化鉀溶液組成。在內(nèi)部的玻璃管中，封裝一根鉑絲，鉑絲上端與金屬帽相 連，下端插入水銀中，下置一層水銀與甘汞的糊狀物，并用棉花塞著玻璃管的下半段。在外 玻璃管中裝有飽和氯化鉀溶液并有少量氯化鉀結(jié)晶，以保證溶液處于飽和狀態(tài)。彎管下端 有一泄漏孔，用石棉絲（或是燒結(jié)多孔玻璃及多孔陶瓷等材料）進(jìn)行堵塞，以控制氯化鉀溶液 向外滲漏的速率。在測(cè)量時(shí)，允許微量的氯化鉀溶液通過泄漏孔流人待測(cè)溶液中，起鹽橋作 用，傳導(dǎo)電流。甘汞電極的電位只取決于Cl－的活度，這也是甘汞電極與金屬電極的區(qū)別，它不是由電極 材料離子進(jìn)行可逆反應(yīng)的，而是由溶液中陰離子進(jìn)行可逆反應(yīng)的。因此，在一定溫度下，若氯 化鉀濃度周定，則電極電位就是一個(gè)固定值。故一般都使用氯化鉀作為測(cè)量pH的參比電極。 銀一氯化銀電極，這種電極是由一小片金屬銀涂上氯化銀并浸在氯化鉀溶液中構(gòu)成，電 極電位是氯離子濃度的函數(shù)，使用飽和氯化鉀的目的是為了在各種溫度條件下保持恒定的 氯離子濃度。和甘汞電極一樣，電極與待測(cè)溶液之間用氯化鉀鹽橋?qū)㈦娐愤B接起來。銀一氯 化銀的大特點(diǎn)是在較高溫度時(shí)，電極電位較穩(wěn)定，撮高工作溫度可達(dá)250℃。

       (3)二氧化碳分壓電極：該電極是一種氣敏電極，在電極的前端有一層半透膜。半透膜只允許某種特定的氣體通過，而阻止其他的氣體和離子通過，如二氧化碳電極的半透膜只允許CO2氣體通過．氧電極膜只允許氧氣通過。電極膜的材料多數(shù)用高分子有機(jī)化合物制成。 二氧化碳分壓電極如圖8-2所示。

       玻璃電極和參比電極被浸泡在一個(gè)內(nèi)部充滿溶液的外套中，該外套的前端為透氣膜。 套中的溶液稱為電極液，電極液中含有碳酸氫鈉、氯化鈉和蒸餾水，實(shí)際上電極頭部是緊貼 著半透膜的。當(dāng)電極的端部插到毛細(xì)管的電極插孔上，毛細(xì)管中有被測(cè)血液時(shí)，溶解在血液 中的CO2可以通過半透膜擴(kuò)散而進(jìn)入電極套中，擴(kuò)散一直進(jìn)行到膜兩邊的CO2的濃度相同 為止，進(jìn)入到電極套中的CO2和水反應(yīng)生成碳酸。這樣就改變了套中溶液的酸堿度，樣品中 CO2的含量越高，擴(kuò)散到電極套中的CO2越多，生成的碳酸也越多，電極套內(nèi)的溶液的pH下降也越大。反之，當(dāng)樣品中的CO2降低時(shí)，電極套中的碳酸分解，CO2氣體通過透氣膜擴(kuò)散出去，就使得套中的pH升高。 
       (4)氧分壓電極：是一種氣敏電極。氣敏電極又是一種極譜化電極，氧的測(cè)量是基于電 解氧的原理而實(shí)現(xiàn)的。鉑陰極和銀一氯化銀陽極被浸在前端有半透膜的電極套中，套中還裝有氧電極液。氧電極液的成分是磷酸二氫鉀、磷酸二氫鈉、氯化鉀和蒸餾水等。磷酸二氫鉀和磷酸二氫鈉可穩(wěn)定電極液的pH。氯化鉀可增加電極液的電導(dǎo)性，并參與離子的導(dǎo)電，和二氧化碳電極類似。當(dāng)氧電極的端部插到測(cè)量毛細(xì)管上的電極插孔上，乇細(xì)管中通以被測(cè)血液時(shí)，溶液在血液中的氧可以通過半透膜擴(kuò)散而進(jìn)入電極套中，擴(kuò)散一直進(jìn)行到膜兩邊氧的濃度相同為止。氧電極工作原理圖如圖8－3所示。

       在氧電極的陰極和陽極之間加有0 7V左右的極化電壓，在極化電壓的作用下，進(jìn)入到 電極套中的氧被電解。電斛電流的大小正比于PO2的高低，這樣，通過氧電檻的轉(zhuǎn)換．PO2的高低便轉(zhuǎn)換成了電流的大小。 PO2電極產(chǎn)生的電流很小，所以PO2電極所配的放大器應(yīng)為高輸入阻抗、低噪聲的微電 流放大器。 當(dāng)PO2的值為零，電路巾電流并不為零，仍有一個(gè)微小的電流值，通常稱為基流。校準(zhǔn) P0,電極時(shí)，也采用兩種氣體。先用不舍氧的純CO2氣體通過測(cè)量管，將電路中的基流調(diào)為 零。然后，用第二種標(biāo)準(zhǔn)氣體測(cè)PO2，便可得出PO2電流的標(biāo)準(zhǔn)曲線。 2 血?dú)夥治鰞x器的基本原理被測(cè)血液在管路系統(tǒng)的抽吸下，被抽進(jìn)樣品室內(nèi)的測(cè)世 毛細(xì)管中。測(cè)量毛細(xì)管的管壁上開有4個(gè)孔，pH、pH參比、PO2。和PCO24只電極的感測(cè)頭 緊緊將這4個(gè)iL堵嚴(yán)。其中，pH、pH參比電極共同組成對(duì)pH的測(cè)量系統(tǒng)。被測(cè)時(shí)的血液 吸人測(cè)量毛細(xì)管后，管路系統(tǒng)停止抽吸。這樣，血液中的pH、PCO2和PO2同時(shí)被4只電極 所感測(cè)。 電極測(cè)定的原理,pH電極的敏感玻璃膜電極-鹽橋-參比電極形成一個(gè)回路．測(cè)定pH前需用2個(gè)不同pH的標(biāo)準(zhǔn)液確定電極的零電位和斜率值（即2點(diǎn)定標(biāo)）。PCO2電極，表面 的選擇性通透膜只允許CO2氣體通過，氣體CO2分子在內(nèi)溶液中酸化后pH下降，再通過pH電極測(cè)定。 微弱的信號(hào)通過高輸入阻抗的微電流放大器，再通過數(shù)碼轉(zhuǎn)換，由數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)處理。 PO2.電極的工作原理則與授譜分析原理相同，透過選擇性通透膜的O2氣體在鉑陰極上被還 原產(chǎn)生濃度極化現(xiàn)象，在0. 65V的極化電壓下，電極電流的大小取決于鉑陰極表面O2的多少。膜外血樣品中PO2則決定鉑陰極表面的O2的多少。同樣PO2也需通過高輸入阻抗微電流放大器使信號(hào)放大。數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)和屏幕顯示則因新技術(shù)的應(yīng)用使儀器的自動(dòng)化性能不斷完善，提供的信息越來越擴(kuò)大，使儀器不斷地推陳出新。 電極將它們轉(zhuǎn)換成各自的電信號(hào)，這些電信號(hào)被放大，模數(shù)轉(zhuǎn)換后被送到儀器的微機(jī)單元，經(jīng)微機(jī)處理、運(yùn)算后，再將測(cè)量和計(jì)算送到顯示器顯示，打印機(jī)打印出測(cè)量及計(jì)算結(jié)果。

       （三）常用參數(shù)與技術(shù)指標(biāo)

       1. pH參考值7 .35-7. 45。pH>7. 45為堿血癥，pH<7. 35為酸血癥。

       2. P0,叁考值10. 64-13. 3kPa。PO2<7. 3kPa為呼吸衰竭，PO2在4kPa以下有生命危險(xiǎn)。

       3. PCO2. 參考值4 65-5. 98kPa。PO2<4. 65kPa為低碳酸血癥，PO2>5. 98kPa為高碳酸血癥。

       4. Hb(血紅蛋白)正常值120-160g/L(男)，110-150g/L(女)。

       （四）性能特點(diǎn)
       l.微量化為了盡可能使所用的樣品量少，測(cè)量毛細(xì)管做得很細(xì)。但過細(xì)的毛細(xì)管容 易引起堵塞而影響測(cè)量。毛細(xì)管的形狀，一般做成一字形或W形，W形在沖洗時(shí)能將電極 沖洗干凈。

       2.恒溫因電極的轉(zhuǎn)換穩(wěn)定性隨溫度變化非常敏感，所以測(cè)量室應(yīng)是一個(gè)恒溫系統(tǒng)。 早期的測(cè)量室采用水浴式、空氣浴式等。但因恒溫速度慢、熱穩(wěn)定性較差等原因．已被后期 的同體恒溫式所取代。周體恒溫式通常是將一塊鋁塊開槽、打孔后，裝入溫度加熱器、溫度 感測(cè)裝置和透明的測(cè)量毛細(xì)管。由于是靠金屬導(dǎo)熱的，整個(gè)金屬塊就是一個(gè)恒溫體。所以 同體恒溫式的加熱速度快，熱均勻性比較好，恒溫精度較高。

       3.自動(dòng)測(cè)量和自動(dòng)沖洗儀器都裝有一套比較復(fù)雜的管路系統(tǒng)以及配合管路工作的 泵體和電磁閥。泵和電磁閥的轉(zhuǎn)、停、開、閉，溫度的高低，定標(biāo)與定標(biāo)液的有、無、供、停等，均南微機(jī)來進(jìn)行控制或監(jiān)測(cè)。 4雙向自動(dòng)定標(biāo)血?dú)夥治龇椒ㄊ且环N相對(duì)測(cè)量方法，所以在進(jìn)行測(cè)量之前，先要用標(biāo)準(zhǔn)的液體及氣體來確定pH、PCO2，和PO2三套電極的工作曲線。通常把確定電極系統(tǒng)工作曲線的過程稱為定標(biāo)或校準(zhǔn)，每種電極都要有2種標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)進(jìn)行定標(biāo)，以便確定建立工作曲線少所需要的2個(gè)工作點(diǎn)。pH系統(tǒng)使用兩種標(biāo)準(zhǔn)緩沖液來進(jìn)行定標(biāo)，氧和二氧化碳 系統(tǒng)用2種混合氣體來進(jìn)行定標(biāo)。種混合氣中含5%的CO2和20%的O2，第二種只含10%的CO2，不含O2。無論何種型號(hào)的血?dú)夥治鰞x，均需要在總定標(biāo)剮對(duì)每種電極進(jìn)行兩點(diǎn)定標(biāo)建立工作曲線之后，才能進(jìn)行測(cè)量工作。在工作過程中，儀器還自動(dòng)對(duì)電檄進(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，儀器便停止測(cè)量工作．要求重新定標(biāo)，以保證所測(cè)數(shù)據(jù)的正確性。 5.快速度血?dú)夥治鰞x器的檢測(cè)速度大致存1.5～2分鐘，加上樣品引和儀器前的準(zhǔn)備時(shí)間，一般25~30個(gè)測(cè)試/h。 6保養(yǎng) 血?dú)夥治鰞x屬于24小時(shí)連續(xù)開機(jī)處于待測(cè)狀態(tài)的儀器．主要是懈護(hù)電械， 另外，由于血液巾蛋白質(zhì)的影響，需要去蛋白質(zhì)和換膜。如何使保養(yǎng)所需的時(shí)問盡量縮短就成為各類血?dú)夥治鰞x的改進(jìn)目標(biāo)之一。

       二、紫外分光光度計(jì)
       （一）光譜分析技術(shù)原理及其分類

       l.光譜分析技術(shù)原理利川各種化學(xué)物質(zhì)都其有發(fā)射、吸收或散射光譜譜系的特征，以此米確定物質(zhì)性質(zhì)、結(jié)構(gòu)或含越。

       2.光譜分析技術(shù)分類依據(jù)光譜特征分為發(fā)射光潛分析技術(shù)、吸牧光譜分析技術(shù)、散射光譜分析技術(shù)j大類，每類叉可依據(jù)光譜范圍再分若干類。

       (1)發(fā)射光譜分析技術(shù)：火焰光度法、原予發(fā)射光譜法和熒光光譜法。

       (2)吸收光潛分析技術(shù)紫外、可見光分光光度法．原子吸收分光光度法和紅外光譜法。

       (3)散射光譜分析技術(shù)：比濁法。

       3.紫外分光光度計(jì)紫外分光光度法灶一種靈敏、快速、準(zhǔn)確、簡單和具有較好選擇性 的分析方法。許多新型光譜儀器的誕，|=．如激光拉曼光譜儀、圓二色儀、熒光和磷光分光光 度計(jì)、原子吸收分光光度汁等都足在紫外可虬分光光度法的基礎(chǔ)匕發(fā)展起來的。 紫外和可見吸收光譜H{于定.J±分析的基本方法是：川選定波長的光照射被測(cè)物質(zhì)溶液， 測(cè)量它的吸光度，群根據(jù)吸光度計(jì)算被測(cè)組分的含量。計(jì)算的理論根據(jù)就是“吸收定律”。 它是由朗們定律和比爾定律帽結(jié)合而成的，所以叉叫做朗伯-比爾定律。該定律同樣適用于 紅外線吸收光譜法和原子吸收光譜法。 紫外分光光度計(jì)( ultraviolet spectrophotometer)基本組成有六個(gè)部分，即光源、分光系統(tǒng)（單色器）、樣品吸收池（比色器皿）、檢測(cè)器，放大線路和測(cè)量信號(hào)顯示系統(tǒng)。一般排列成直 線結(jié)構(gòu)，如圖8－4所示。

       (l)光源：對(duì)光源的基奉要求是，在廣泛的光譜區(qū)域內(nèi)發(fā)射連續(xù)光譜，有足夠的輻射強(qiáng)度．光杯有良好的穩(wěn)定性，輻射能量隨波長沒有明顯的變化。實(shí)際上，這種理想光源不存在尤其是輻射能量實(shí)際上是隨波長面變化的，為了彌補(bǔ)這個(gè)缺陷，常在分光光度計(jì)內(nèi)裝有能量補(bǔ)償凸輪，浚凸輪與狹縫聯(lián)動(dòng)，使狹縫大小隨波長改變，以便補(bǔ)償輻射能量隨波長的變化。 
       (2)單色器：單色器是一種用來把光源發(fā)出的復(fù)色光分解為單色光并能任意改變所需波長的裝置。它是分光光度計(jì)的心臟部分。主要由人口狹縫、出口狹縫、分光元件和準(zhǔn)直鏡 等組成。而其中分光元件又為關(guān)鍵性部件，常用的有棱鏡或光柵。

       (3)吸收池（比色杯、比色皿、比色池）：一般由玻璃、石英和熔凝石英制成，是用來盛被測(cè)溶液和決定透光液層厚度的器件。在低于350nm的紫外區(qū)工作時(shí)，必須用石英池或熔凝 石英池。常用吸收池光程為。1-10cm．其中以1cm池常用。所謂光程即為“透光厚度” 亦即是兩透光面之間的距離。比色皿一般為長方體，也有圓鼓形或其他形狀，以長方體為 普遍。依用途不同，吸收池可分液體吸收池、氣體吸收池、可裝拆吸收池、微量吸收池及流動(dòng) 吸收池敬種。對(duì)不同濃度的樣品可采用不同光程的樣品池。

       (4)檢測(cè)器：在測(cè)量中須把光信號(hào)的變化轉(zhuǎn)換成電信號(hào)的變化才能定量測(cè)量。這種把光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)的檢測(cè)器稱為光電轉(zhuǎn)換器即檢測(cè)器。 對(duì)光電器件的主要要求有三：，重要的是產(chǎn)生的電信號(hào)（電流、電壓或電動(dòng)勢(shì)）必 須與射到它上面的光束的強(qiáng)度有恒定的函數(shù)關(guān)系；第二，必須能對(duì)一個(gè)很大的波長范圍的光具有響應(yīng)；第三，靈敏度要高，響應(yīng)速度要快，產(chǎn)生的電信號(hào)要易于檢測(cè)或放大，噪聲要低。

       (5)放大線路：南檢測(cè)器接收的光信號(hào)變成電信號(hào)后，首先前髓放大器放大，再分別導(dǎo) 人參比和樣品放大器進(jìn)一步放大，通過解調(diào)線路解調(diào)，將樣品信號(hào)減去參比信號(hào)，由數(shù)據(jù)顯 示器顯示。常見的雙光束分光光度計(jì)多采用光學(xué)零點(diǎn)平衡式光電系統(tǒng)或電學(xué)比例記錄式系 統(tǒng)。放大線路往往和檢測(cè)器連在一起統(tǒng)稱為檢測(cè)器系統(tǒng)。

       (6)結(jié)果顯示系統(tǒng)：結(jié)果顯示方式多種多樣，分光光度計(jì)所用讀數(shù)顯示裝置歸集起來 有：光點(diǎn)式檢流計(jì)，微安表、電位計(jì)、數(shù)字電壓表、記錄儀、打印機(jī)、示渡器和數(shù)據(jù)臺(tái)等幾種。

       （二）紫外分光光度計(jì)的操作方法

       1．儀器操作鍵介紹
       (l)方式設(shè)定鍵(MODE)：用于設(shè)置測(cè)試方式。

       (2)儀器可供選擇的測(cè)試方式：透射比方式和噯光度方式。使用方式設(shè)定鍵可選擇測(cè) 試方式。

       (3) 1000/T/OAbs鍵：用于自動(dòng)調(diào)整T或OAbs(零吸光度)。當(dāng)波長被改變時(shí)， 請(qǐng)不要忘記重新調(diào)整T或OAbs。

       (4)o%T鍵：用于自動(dòng)調(diào)整零透射比。儀器在開機(jī)預(yù)熱后，將擋光體插入樣品架，將其 并推或拉A光蹄，按0%T鍵調(diào)整零透射比（在T方式下），儀器自動(dòng)將透射比零參數(shù)保存在 微處理器中。儀器在不改變波長的情況下一般無須再次校正。儀器在長時(shí)間使用過程中， 有時(shí)0%T可提高測(cè)試數(shù)據(jù)的精確度。

       (5)波長設(shè)置鍵：用于設(shè)置分析波長，波長顯示窗在儀器的頂部。

       (6)電源開關(guān)：用于控制儀器電源開或關(guān)。要求儀器銘牌上標(biāo)明的工作電壓和當(dāng)?shù)氐?供電電壓相符。 2主要技術(shù)指標(biāo)（光譜SP72系列）

       (1)光學(xué)系統(tǒng)：單光束，自準(zhǔn)式光路單色器，1200條／mm高性能光柵。

       (2)顯示方式：3位液晶顯示器。

       (3)光譜帶寬：6nm。

       (4)波長范圍.340~100nm。

       (5)波長精度：±2nm。

       (6)雜光：（在340nm處）≤1%T。

       (7)光度范圍：0%T~125.0%T。

       (8)透射比準(zhǔn)確度：±1．0%T。

       (9)穩(wěn)定性：±0.002A/h。