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)，包括無機(jī)物和部 分有機(jī)物，主要指K+、Na+、Cl－、Ca2+、Mg2+、無杌磷和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，鈉過多常見于心源性水腫、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、發(fā)育、成熟和衰老過程。

        （二）電解質(zhì)分析儀的檢測方法 隨著分析技術(shù)的不斷進(jìn)步和臨床上對體液中電解質(zhì)測定需求的增加，給檢測儀器提出 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世，用比色法特別是酶法測定電解質(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)行測定等特點(diǎn)，日益受到重視。 在電解質(zhì)分析儀測定項(xiàng)目的組合中K+、Na+、Cl－、CO2,等組合晟為常用。近來已有不少廠家推出了電解質(zhì)與血糖、腎功能等同時(shí)測定的儀器，也有設(shè)計(jì)成可同耐測定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 極之間的電位測量，來直接測定溶液中離子濃度（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、不溶性蛋白對電極的污染，并對電極的損耗亦相應(yīng)減少，延陡了壽命。 離子選擇電極法簡便、快速，測定的濃度范圍較寬，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 不同的分析測量。隨著玻璃成分的不同，膜對不同離子會(huì)產(chǎn)生選擇性的響應(yīng)，這類電解質(zhì)分 析儀還能檢測附加的非電解質(zhì)參數(shù)。電解質(zhì)分析儀可以是針對某一項(xiàng)測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定，將非電量轉(zhuǎn)變?yōu)殡娏?。常見的有固體離子交換 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)是由測量電路將離子選擇電極產(chǎn)生的微弱電信號(hào)經(jīng)反對數(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待測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)直接測定：這是能以離子濃度做直接測定的分析方法，不需要對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，還與被測溶液的濃度有關(guān)。測高濃度溶液時(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 來的基態(tài)，同時(shí)以發(fā)射特定波長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)，輻射的光線波長也不同，用單色器過濾出所需的一個(gè)特征波長，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 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、過濾器、減壓調(diào)節(jié) lb2J；另一路是燃?xì)鈿饴?，包括燃?xì)夤?、調(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)檢測系統(tǒng)：檢測系統(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，用來將濾光片濾過的原子發(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，操作簡便、分析速度快、靈敏度高、試樣耗量少；
        ②可以測定至少鉀、鈉兩種元素，新型的火焰光度計(jì)可測鉀、鈉、鈣、鋰4種元索，應(yīng)用范圍更 廣，選擇測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 作帶來很大方便。