全自動臨床電解質(zhì)分析儀的研制

時間：2020-01-05作者：鎮(zhèn)江倍能醫(yī)療儀器有限公司瀏覽：1252

人體血液中鉀(K+)、鈉(Na+)、氯(Cl-)、鈣(Ca2+)、全自動電解質(zhì)分析儀碳酸氫鹽(HCO-3)離子是人體電解質(zhì)的主要成分。通過測量血液中K+、Na+、Cl-、Ca2+、HCO-3的含量,便可判斷血液中陰、陽離子是否平衡,這對臨床醫(yī)生診斷疾病和實施手術(shù)十分重要。國內(nèi)臨床上,測量血液中鉀、鈉、氯、鈣離子采用基于離子選擇電極法的電解質(zhì)分析儀,但對碳酸氫鹽的測定并不理想?；鶎俞t(yī)院大多采用手工酸堿滴定法,大中型醫(yī)院采用酶法。手工酸堿滴定法的缺點是,操作繁瑣,測量結(jié)果重復(fù)性差,對操作水平要求較高,滴定用標(biāo)準(zhǔn)試劑容易被空氣中的二氧化碳污染而變質(zhì)。酶法所用試劑昂貴,需要大型全自動生化分析儀。20世紀(jì)90年代,美國Conron公司推出了能同時測量鉀、鈉、氯、碳酸氫鹽四種參數(shù)的664Fast4全自動電解質(zhì)分析儀,Beckman公司推出了能同時測量鉀、鈉、氯、鈣、碳酸氫鹽、肌酐等八參數(shù)的CX3急診分析儀,但這些儀器價格昂貴,國內(nèi)醫(yī)院大多難以承受。我們開發(fā)了一種能同時測量血清中鉀、鈉、氯、鈣、碳酸氫鹽含量的HC-9886型全自動臨床電解質(zhì)分析儀(已申請兩項地區(qū)**)。該儀器有以下優(yōu)點:
    (1)采用動態(tài)量壓法測量血液中的TCO2。同其它測量TCO2的方法(離子選擇電極法、酸堿滴定法、酶生化分析法)相比,具有測量精度高、傳感器壽命長、分析速度快、分析成本低等優(yōu)點。
    (2)將測量K+、Na+、Cl-、Ca2+/pH的離子選擇電極模塊與測量TCO2的動態(tài)量壓法模塊精巧連接,實現(xiàn)了一次進樣可同時測量K+、Na+、Cl-、Ca2+/pH、TCO2五種參數(shù),并計算出陰離子間隙AG。以前測量上述五種參數(shù)需用兩種儀器,樣品用量300μL,分析時間5~10min,現(xiàn)在僅用一種儀器,樣品用量150μL,分析時間90s。目前,HC-9886型全自動臨床電解質(zhì)分

 

析儀已在全國近400多家醫(yī)院的臨床檢驗中得到應(yīng)用。
    2　測量原理
    鉀、鈉、氯、鈣的測量采用離子選擇電極法,碳酸氫鹽的測量采用動態(tài)量壓法。
    2.1　離子選擇電極法
    離子選擇電極是一種電化學(xué)傳感器,它將溶液中特定離子的活度轉(zhuǎn)變成電極電位的變化,電極電位和溶液中離子活度的關(guān)系符合Nernst方程[4]。傳感器只對特定離子敏感。將鉀、鈉、氯、鈣四種電極組合起來,即可同時測量待測樣品中鉀、鈉、氯、鈣離子的含量。為克服溫度、液接電位等因素對測量結(jié)果的影響,測量前,須先對電極進行標(biāo)定。儀器依次自動吸入濃度分別為CA和CB的標(biāo)準(zhǔn)溶液A和標(biāo)準(zhǔn)溶液B,測得其電位值EA和EB,根據(jù)Nernst方程求出電極的實際斜率S。S =EB-EAlg(CB- CA)(1)
　　標(biāo)定完畢后,吸入樣品,測量樣品的電位值Ex,用下式計算出樣品中待測離子的濃度Cx:Cx= CA·10Ex-EBS(2)
　　血清中離子鈣的濃度隨血清pH值的改變而改
變。臨床上要求測量的離子鈣濃度是人體正常pH
值(即pH=7.4)時的濃度值。實際測量時,由于血清中CO2的逸出,樣品pH值有很大變化,一般在7.6~8.2之間,因此測量離子鈣時,**同時測量pH值,以校正離子鈣的測量結(jié)果。校正公式如下[5]:CapH=7.4= Ca實際{1+0.53(pH實際-7.4} (3)
    2.2　動態(tài)量壓法
    將血清樣品放入一定體積的容器中,加入過量的酸,使樣品酸化,產(chǎn)生CO2氣體,用電子壓力傳感器測定該氣體的壓力。該壓力正比于CO2氣體的摩爾數(shù),通過測量氣體壓力即可計算出血清中碳酸氫鹽的含量。化學(xué)反應(yīng)式如下:CHO-3+H+→H2O+CO2↑(4)酸化后,1mol的HCO-3產(chǎn)生1mol的氣體,氣體壓力與樣品中碳酸氫鹽的含量有如下關(guān)系:
    3　儀器結(jié)構(gòu)
    儀器由自動進樣系統(tǒng)、液流分配、測量系統(tǒng)、自動控制及信號處理系統(tǒng)組成。結(jié)構(gòu)原理如圖1所示。自動進樣系統(tǒng)由進樣盤和進樣針組成。進樣盤由一個步進電機控制,作水平轉(zhuǎn)動。每個進樣盤可同時放入40個樣品杯,其中4個樣品杯分別存放質(zhì)控溶液、碳酸氫鹽的標(biāo)準(zhǔn)溶液、去蛋白液和電極活化液,其余36個樣品杯用來存放待分析的樣品。另一個步進電機控制進樣針垂直上下運動,吸取樣品。液流分配及測量系統(tǒng)由旋轉(zhuǎn)5通閥,兩只蠕動泵,離子選擇電極,反應(yīng)池,壓力傳感器,真空泵,電磁 閥,攪拌電機及相應(yīng)的溶液組成。自動控制及信號處理系統(tǒng)由微機系統(tǒng),包括觸摸鍵盤、液晶顯示器、熱敏打印機及相應(yīng)的接口電路,信號放大及數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)組成。測量時,先依次吸入標(biāo)準(zhǔn)溶液,分別對離子選擇電極、壓力傳感器進行定標(biāo),然后再測量樣品。只需一次進樣,即可測量出樣品中鉀、鈉、氯、鈣、碳酸氫鹽五種參數(shù)。一個樣品測量完畢,電磁閥1打開,真空泵啟動,將反應(yīng)后的溶液排出,自動進樣盤又轉(zhuǎn)到下一個樣品位,進行下一個樣品的測量。自動進樣及液流分配系統(tǒng)的進樣盤、進樣針、五通旋轉(zhuǎn)閥、吸樣蠕動泵1、加反應(yīng)液蠕動泵2,分別由5個步進電機控制。電磁閥1、電磁閥2和真空泵分別由3個開關(guān)管控制,攪拌電機用固態(tài)繼電器控制。一般情況下,步進電機轉(zhuǎn)動時給繞組加勵磁電流,不工作時切斷電流,防止電機過熱。如果停止對進樣針控制電機的電流供給,進樣針會因自身重量向下滑動,為防止這種現(xiàn)象發(fā)生,**給電機加一定的電流,維持電機一定的轉(zhuǎn)距。本系統(tǒng)采用日本三菱公司恒流斬波驅(qū)動步進電機控制芯片M54646,可以通過控制輸入電壓來控制步進電機勵磁電流的大小。進樣針電機的控制電路如圖2所示。
    4　硬件設(shè)計
    硬件由微機系統(tǒng),信號放大及數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)組成。儀器硬件總框圖如圖3所示。微機系統(tǒng)由70108(v20)CPU、時鐘復(fù)位電路、實時時鐘電路、存儲器、觸摸鍵盤、240×64點陣圖形LCD顯示器及熱敏打印機組成。CPU采用NEC公司的16位**70108微處理器,該CPU具有抗干擾能力強,尋址范圍大(1 M)等優(yōu)點。240×64大屏幕點陣圖形LCD顯示器能顯示每屏4行,每行15個漢字,實現(xiàn)人機對話操作。熱敏打印機選用日本精工公司的高速高分辨率LTP1245打印機頭,分辯率為8點/1mm,打印速度10行漢字/s。我們自己開發(fā)了打印頭接口驅(qū)動板,實現(xiàn)測量結(jié)果的打印及測試過程狀態(tài)信息的提示。信號放大及數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)直接影響儀器的測量精度。離子選擇電極為高輸出阻抗信號源,故對信號的**級放大器采用高輸入阻抗CA3140T進行阻抗變換,*二級放大采用**、低漂移放大器OP07。壓力傳感器采用Motorola公司5050DP壓力傳感器。傳感器內(nèi)部自帶信號調(diào)理功能,輸出信號為mV級電壓信號。放大后的離子選擇電極信號和壓力傳感器信號,通過多路模擬開關(guān)分別送到A/D轉(zhuǎn)換器。A/D轉(zhuǎn)換器采用精度高、抗干擾能力強的雙積分型7109A/D轉(zhuǎn)換器。
    5　軟件設(shè)計
    應(yīng)用軟件用匯編語言編寫。開機后,**行系統(tǒng)自檢,然后儀器吸入電極活化液對離子選擇電極進行活化,15min后吸入標(biāo)準(zhǔn)液,分別對離子選擇電極和壓力傳感器進行定標(biāo)。定標(biāo)完成后,進入主菜單。主菜單上有6種功能,如圖6所示
    6　臨床應(yīng)用
    對儀器進行了臨床試用,結(jié)果表明,HC-9886型全自動臨床電解質(zhì)分析儀測量參數(shù)多,測量精度高,線性范圍寬,交叉污染率低,與美國Beckman公司的CX-3急診分析儀有良好的相關(guān)性,儀器性能穩(wěn)定,能滿足臨床檢驗的要求。
鎮(zhèn)江倍能醫(yī)療儀器有限公司專注于電解質(zhì)分析儀等

• 詞條

  詞條說明

• 電解*測的方法學(xué)評價

  ?電解質(zhì)測定尤其是K+、Na+、Cl-是臨床診治和搶救的常規(guī)及急診檢測項目,全自動電解質(zhì)分析儀其測定具有重要的臨床意義。目前,由于其使用的標(biāo)本和方法不能很好地統(tǒng)一,以致于在使用不同標(biāo)本、不同方法之間的結(jié)果具有較大的差異,給臨床使用帶來一定的麻煩。本文意在通過對K+、Na+、Cl-進行測定,并對其方法學(xué)進行評價。 ??? 1 材料與方法 ? 

• 脫水與電解質(zhì)平衡的關(guān)系

  ?脫水與電解質(zhì)平衡 ??? 水和電解質(zhì)是維持生命的基本物質(zhì)的組成部分。? 人體進行新陳代謝的過程實質(zhì)上是一系列復(fù)雜的、電解*測儀相互關(guān)聯(lián)的生物物理和生物化學(xué)反應(yīng)的過程，而且主要是在細胞內(nèi)進行的。這些反應(yīng)過程都離不開水。體內(nèi)水的容量和分布以及溶解于水中的電解質(zhì)濃度都由人體的調(diào)節(jié)功能加以控制，使細胞內(nèi)和細胞外體液的容

• 61 例妊娠肺炎合并電解質(zhì)紊亂**分析

  ?妊娠肺炎患者由于發(fā)熱、食欲不振、嘔吐、缺氧，電解質(zhì)分析儀酸中毒及其他原因，常出現(xiàn)電解質(zhì)紊亂。由于某些電解質(zhì)紊亂如低鉀血癥，低鈉血癥可以直接影響預(yù)后和母嬰安全。Iezzoni 等曾指出，http:///blogger/post_read.asp?BlogID=4481867&PostID=47604190血清鈉 ＜130mmol/L，提示增加死亡機會。

• 孕婦的血液電解質(zhì)中鈣的范圍

  孕婦的血液電解質(zhì)中鈣的范圍是2.1~2.9 ，電解*測儀看數(shù)值來說，你是存在輕微的缺鈣。 ? ??? 女性在懷孕期間，身體會流失大量的鈣，因為胎兒發(fā)育所需要的鈣全部來源于母體。也就是說，孕婦體內(nèi)現(xiàn)有的鈣有相當(dāng)一部分要進入寶寶體內(nèi)。如果孕婦鈣攝入不足，就會對胎兒及孕婦自身產(chǎn)生較的影響。輕度缺鈣時，機體會調(diào)動母體骨骼中的鈣來保