臨床檢驗(yàn)儀器----電解質(zhì)分析儀

        （一）電解質(zhì)概念及其臨床意義
        電解質(zhì)是指在溶液中能解離成帶電離子而具有導(dǎo)電性能的一類物質(zhì)，包括無(wú)機(jī)物和部 分有機(jī)物，主要指K+、Na+、Cl－、Ca2+、Mg2+、無(wú)杌磷和HCO3－。等電解質(zhì)。電解質(zhì)在機(jī)體 中具有許多重要生理功能。當(dāng)機(jī)體某些器官發(fā)生病變或受到外源性因素的影響，都可能引 起或伴有電解質(zhì)代謝紊亂。電解質(zhì)測(cè)定的臨床意義如下：
        (l)人體內(nèi)電解質(zhì)的紊亂，屬于全身性疾病，其中臟器與組織比較廣泛。會(huì)引起各器官、臟器生理功能失調(diào)，特別對(duì)心臟和神經(jīng)系統(tǒng)影響大。

        (2)電解質(zhì)含量的高低偏離往往與人體的某些疾病相聯(lián)系。如體液中低鈉多起因于嘔吐、腹籬、慢性腎上腺皮質(zhì)功能減退、急慢性腎衰竭、糖尿病酮癥酸中毒等，鈉過(guò)多常見(jiàn)于心源性水腫、肝腹水、腎上腺皮質(zhì)功能亢進(jìn)、腦瘤等。

        (3)電解質(zhì)含量的過(guò)量偏離會(huì)影響人的正常代謝和抗病能力。

        (4)電解質(zhì)與水的代謝紊亂病大多為體質(zhì)性慢性疾病，常伴有遺傳傾向，影響人的生長(zhǎng)、發(fā)育、成熟和衰老過(guò)程。

        （二）電解質(zhì)分析儀的檢測(cè)方法 隨著分析技術(shù)的不斷進(jìn)步和臨床上對(duì)體液中電解質(zhì)測(cè)定需求的增加，給檢測(cè)儀器提出 了更高的要求。當(dāng)前使用離子選擇電極法的儀器很多，形式各異，已經(jīng)成為當(dāng)今電解質(zhì)分析 儀器發(fā)展的主流。隨著配套試劑盒的問(wèn)世，用比色法特別是酶法測(cè)定電解質(zhì)以其特異、靈敏、快速、不需專用儀器、在各種生化分析儀上均可進(jìn)行測(cè)定等特點(diǎn)，日益受到重視。 在電解質(zhì)分析儀測(cè)定項(xiàng)目的組合中K+、Na+、Cl－、CO2,等組合晟為常用。近來(lái)已有不少?gòu)S家推出了電解質(zhì)與血糖、腎功能等同時(shí)測(cè)定的儀器，也有設(shè)計(jì)成可同耐測(cè)定K+、Na+、 Cl－、Ca2+、Mg2+、Li+等多種離子。

        （三）電解質(zhì)分析儀器的種類

        l.離子選擇電極法

        (1)基本原理：離子選擇電極法通過(guò)外部參考電極和插有內(nèi)部工作電極的離子選擇電 極之間的電位測(cè)量，來(lái)直接測(cè)定溶液中離子濃度（活度）。離子選擇電極大都屬于膜電極，電 極膜和電極內(nèi)充溶液均含有與待測(cè)離子相同的離子，膜的表面與具有相同離子的同定濃度 溶液相接觸，其中插入一內(nèi)參比電極，膜的外表面與待測(cè)離子接觸?；谀ず腿芤航缑娴碾x 子交換反應(yīng)，當(dāng)電極置于溶液中時(shí)，南于離子交換和擴(kuò)散作用，改變了二相中原有的電荷分布，因而形成雙電層，其聞產(chǎn)生一定的電位差即膜電位。由于電極內(nèi)充溶液中有關(guān)離子的濃度恒定，內(nèi)參比電極的電位同定，所以離子選擇電極的電位E只隨待測(cè)離子的活度不同而 變化。 儀器在自動(dòng)化程度上有半自動(dòng)和全自動(dòng)之分。在測(cè)定方式上有直接電位法和間接電位法兩種類型。間接法與直接法相比，前者對(duì)樣品的需求少，由于樣品預(yù)先進(jìn)行稀釋，不易堵 塞管道，降低了m脂、不溶性蛋白對(duì)電極的污染，并對(duì)電極的損耗亦相應(yīng)減少，延陡了壽命。 離子選擇電極法簡(jiǎn)便、快速，測(cè)定的濃度范圍較寬，靈敏度較高，溶液中多數(shù)干擾易于隱蔽或消除．較少受樣晶顏色、濁度影響，已得到廣泛的應(yīng)用，不同種類的離子選擇電極能進(jìn)行 不同的分析測(cè)量。隨著玻璃成分的不同，膜對(duì)不同離子會(huì)產(chǎn)生選擇性的響應(yīng)，這類電解質(zhì)分 析儀還能檢測(cè)附加的非電解質(zhì)參數(shù)。電解質(zhì)分析儀可以是針對(duì)某一項(xiàng)測(cè)定的儀器如鈣離子分析儀，也可以組合后附著在Ⅱ皿氣分析儀和臨床生化分析儀上。通常電解質(zhì)分析儀是鈉、 鉀、氯、鈣組合或鈉、鉀、氯、碳酸氫鹽組合，原因是鈣與碳酸氫鹽結(jié)合后形成碳酸鈣沉淀，故一臺(tái)電解質(zhì)分析儀不畿同時(shí)測(cè)定這兩個(gè)項(xiàng)目。

        (2)基本結(jié)構(gòu)：離子選擇電極法分析儀器一般由進(jìn)樣傳送系統(tǒng)、離子選擇電極和離于計(jì)等部件組成。 進(jìn)樣傳送系統(tǒng)由采樣針、驅(qū)動(dòng)電機(jī)、泵、閥、管道等組成，用于控制樣晶、內(nèi)參液和緩沖稀釋（間接電位法）等的吸取和傳送。電解質(zhì)分析儀管路系統(tǒng)圖如圖8-1l所示。

        離子選擇電極是離子選擇電極法分析儀的核心部件，一般都按一定的排列程序置放在 流動(dòng)室部件中。樣品或經(jīng)稀釋后的樣品流經(jīng)置放各種離子選擇電極的流動(dòng)室時(shí)，即在這里進(jìn)行鉀、鈉、氯、二氧化碳等離子的電位測(cè)定，將非電量轉(zhuǎn)變?yōu)殡娏俊３Ｒ?jiàn)的有固體離子交換 膜電極、液體離子交換膜電極、氣敏電極、酶電極。 離子計(jì)或離子濃度計(jì)是由測(cè)量電路將離子選擇電極產(chǎn)生的微弱電信號(hào)經(jīng)反對(duì)數(shù)放大器 放大，然后進(jìn)入A/D轉(zhuǎn)換，晟后送到三位LED數(shù)字顯示器顯示并打印結(jié)果。

        (3)性能特點(diǎn)
        1)選擇性強(qiáng)：離子選擇電極的選擇性就是指一種離子選擇電極對(duì)待測(cè)離子和其他共存離子的選擇程度的差異，常用選擇系數(shù)或選擇比來(lái)表示。與其他分析法相近，它選擇性強(qiáng)， 特別是酶電極的H{現(xiàn)，進(jìn)一步提高了這種方法的選擇性。

        2)直接測(cè)定：這是能以離子濃度做直接測(cè)定的分析方法，不需要對(duì)樣品作稀釋及其他處理。

        3)選擇性強(qiáng)：與其他分析法相近，它選擇性強(qiáng)，特別是酶電極的出現(xiàn)，進(jìn)一步提高了這 種方法的選擇性。

        4)電極響應(yīng)速度快、測(cè)量迅速：一般只需幾十秒即可以完成。 j)所需樣品少：一般僅需幾十微升的樣品即可。

        6)電極壽命：離于選擇電極經(jīng)過(guò)一段時(shí)間使用會(huì)逐漸老化，壽命妊短除取決于電極的
種類、制作材料結(jié)構(gòu)和使用保養(yǎng)情況外，還與被測(cè)溶液的濃度有關(guān)。測(cè)高濃度溶液時(shí)，電檄 壽命縮短。 7)其他優(yōu)點(diǎn)：價(jià)格低、攜帶方便以及容易實(shí)現(xiàn)儀器的微型化等。

        2．火焰光度計(jì)火焰光度計(jì)是常見(jiàn)的醫(yī)用生化實(shí)驗(yàn)電子儀器，它利用原子發(fā)射光譜法
測(cè)定人體內(nèi)體液中電解質(zhì)的含量，具有快速、準(zhǔn)確、價(jià)廉、靈敏的優(yōu)點(diǎn)。

        (l)基本原理：火焰光度計(jì)的工作原理包括原子光譜分析原理、單色器原理、換能原理，以及放大電路原理等。工作原理方框圖如圖8-12所示。

        通常原子中的電子都處于穩(wěn)定狀態(tài)，即電子在不同層面一定的軌道上運(yùn)動(dòng)。此時(shí)，原子所具有的能量小，稱之為基態(tài)。樣品液某電解質(zhì)隨著壓縮空氣被抽吸到原子氣化器中與 燃?xì)饣旌铣蔀殪F狀微粒，在燃燒器中樣品的原子外層電子吸收能量躍遷到較高能級(jí)，在離核較遠(yuǎn)的軌道上運(yùn)動(dòng)，此狀態(tài)稱為激發(fā)態(tài)。這種從低能級(jí)軌道躍遷至高能級(jí)軌道的新的原子狀態(tài)，稱為激發(fā)。處于激發(fā)態(tài)的原子極不穩(wěn)定，大約只能維持10 8秒數(shù)量級(jí)，很快叉返回原 來(lái)的基態(tài)，同時(shí)以發(fā)射特定波長(zhǎng)光線的方式釋放出能量，同時(shí)輻射光子。由于較高能級(jí)不止 一個(gè)，輻射的光線波長(zhǎng)也不同，用單色器過(guò)濾出所需的一個(gè)特征波長(zhǎng)，送人換能器，轉(zhuǎn)為電信號(hào)，經(jīng)放大，即可在儀表上顯示湊數(shù)，或送入打印機(jī)給出書(shū)面數(shù)據(jù)。

        (2)基本結(jié)構(gòu)：火焰光度計(jì)一般由霧化燃燒系統(tǒng)、氣路系統(tǒng)、光學(xué)系統(tǒng)、電路系統(tǒng)和檢測(cè) 系統(tǒng)五部分組成。若在儀器巾配置微型計(jì)算機(jī)、數(shù)碼顯示、打印機(jī)及自動(dòng)進(jìn)樣裝置，亦可實(shí) 現(xiàn)分析自動(dòng)化。
       1)霧化燃燒系統(tǒng)：霧化燃燒系統(tǒng)包括霧化器、混合室、燃燒嘴、樣品杯、火焰，主要是 將樣品霧化，促使充分燃燒，提高原子受激發(fā)射率。原子化系統(tǒng)是火焰光度計(jì)的核0結(jié)構(gòu)。

        2)氣路系統(tǒng)：包括壓縮空氣泵、燃?xì)庠?、調(diào)節(jié)閥，提供潔凈的壓力適中的壓縮空氣和燃 氣。氣路系統(tǒng)有兩路，如圖8-13所示，一路是壓縮空氣氣路，包含氣泵、過(guò)濾器、減壓調(diào)節(jié) lb2J；另一路是燃?xì)鈿饴?，包括燃?xì)夤蕖⒄{(diào)節(jié)閩、流量計(jì)等。

        3)光路系統(tǒng)：包括反射鏡、光闌、透鏡、濾光片、換能器。它能選出特定波長(zhǎng)的光線并將 光強(qiáng)信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)。

        4)電路系統(tǒng)：包括電源電路、放大電路和點(diǎn)火電路，它將檢測(cè)器獲取的電信號(hào)加以放 大，送到檢流計(jì)顯示，另外承擔(dān)電子打火功能，有的電路還含有自動(dòng)熄滅保護(hù)電路。電路方框圖如圖8-14所示。

        5)檢測(cè)系統(tǒng)：檢測(cè)系統(tǒng)由光電轉(zhuǎn)換元件構(gòu)成，連接光、電兩個(gè)系統(tǒng)。采用光電池或光電 管，用來(lái)將濾光片濾過(guò)的原子發(fā)射光譜轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的電信號(hào)。

        (3)性能特點(diǎn)：

        ①采用自動(dòng)點(diǎn)火裝置，操作簡(jiǎn)便、分析速度快、靈敏度高、試樣耗量少；
        ②可以測(cè)定至少鉀、鈉兩種元素，新型的火焰光度計(jì)可測(cè)鉀、鈉、鈣、鋰4種元索，應(yīng)用范圍更 廣，選擇測(cè)量元素采用按鍵式自動(dòng)轉(zhuǎn)換，操作方便；

        ③火焰光度計(jì)均裝有火焰監(jiān)視器，用于在 工作中由于某種原因火焰熄滅時(shí)，可以立即將燃?xì)鈿饴逢P(guān)閉，制止燃?xì)馔庖缫鹗鹿屎臀廴究諝猓?/p>

        ④一般由表頭顯示測(cè)定結(jié)果。新型的火焰光度計(jì)具有數(shù)字顯示和打印|已錄系統(tǒng)，給操 作帶來(lái)很大方便。