全自動(dòng)臨床電解質(zhì)分析儀的研制

時(shí)間：2020-01-05作者：鎮(zhèn)江倍能醫(yī)療儀器有限公司瀏覽：1260

人體血液中鉀(K+)、鈉(Na+)、氯(Cl-)、鈣(Ca2+)、全自動(dòng)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(cè)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(duì)臨床醫(yī)生診斷疾病和實(shí)施手術(shù)十分重要。國內(nèi)臨床上,測(cè)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(duì)碳酸氫鹽的測(cè)定并不理想。基層醫(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(diǎn)是,操作繁瑣,測(cè)量結(jié)果重復(fù)性差,對(duì)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(dòng)生化分析儀。20世紀(jì)90年代,美國Conron公司推出了能同時(shí)測(cè)量鉀、鈉、氯、碳酸氫鹽四種參數(shù)的664Fast4全自動(dòng)電解質(zhì)分析儀,Beckman公司推出了能同時(shí)測(cè)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(jià)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(shí)測(cè)量血清中鉀、鈉、氯、鈣、碳酸氫鹽含量的HC-9886型全自動(dòng)臨床電解質(zhì)分析儀(已申請(qǐng)兩項(xiàng)地區(qū)**)。該儀器有以下優(yōu)點(diǎn):
    (1)采用動(dòng)態(tài)量壓法測(cè)量血液中的TCO2。同其它測(cè)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(cè)量精度高、傳感器壽命長(zhǎng)、分析速度快、分析成本低等優(yōu)點(diǎn)。
    (2)將測(cè)量K+、Na+、Cl-、Ca2+/pH的離子選擇電極模塊與測(cè)量TCO2的動(dòng)態(tài)量壓法模塊精巧連接,實(shí)現(xiàn)了一次進(jìn)樣可同時(shí)測(cè)量K+、Na+、Cl-、Ca2+/pH、TCO2五種參數(shù),并計(jì)算出陰離子間隙AG。以前測(cè)量上述五種參數(shù)需用兩種儀器,樣品用量300μL,分析時(shí)間5~10min,現(xiàn)在僅用一種儀器,樣品用量150μL,分析時(shí)間90s。目前,HC-9886型全自動(dòng)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(yàn)中得到應(yīng)用。
    2　測(cè)量原理
    鉀、鈉、氯、鈣的測(cè)量采用離子選擇電極法,碳酸氫鹽的測(cè)量采用動(dòng)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(duì)特定離子敏感。將鉀、鈉、氯、鈣四種電極組合起來,即可同時(shí)測(cè)量待測(cè)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(duì)測(cè)量結(jié)果的影響,測(cè)量前,須先對(duì)電極進(jìn)行標(biāo)定。儀器依次自動(dòng)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(cè)得其電位值EA和EB,根據(jù)Nernst方程求出電極的實(shí)際斜率S。S =EB-EAlg(CB- CA)(1)
　　標(biāo)定完畢后,吸入樣品,測(cè)量樣品的電位值Ex,用下式計(jì)算出樣品中待測(cè)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(cè)量的離子鈣濃度是人體正常pH
值(即pH=7.4)時(shí)的濃度值。實(shí)際測(cè)量時(shí),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(cè)量離子鈣時(shí),**同時(shí)測(cè)量pH值,以校正離子鈣的測(cè)量結(jié)果。校正公式如下[5]:CapH=7.4= Ca實(shí)際{1+0.53(pH實(shí)際-7.4} (3)
    2.2　動(dòng)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(cè)定該氣體的壓力。該壓力正比于CO2氣體的摩爾數(shù),通過測(cè)量氣體壓力即可計(jì)算出血清中碳酸氫鹽的含量?；瘜W(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(dòng)進(jìn)樣系統(tǒng)、液流分配、測(cè)量系統(tǒng)、自動(dòng)控制及信號(hào)處理系統(tǒng)組成。結(jié)構(gòu)原理如圖1所示。自動(dòng)進(jìn)樣系統(tǒng)由進(jìn)樣盤和進(jìn)樣針組成。進(jìn)樣盤由一個(gè)步進(jìn)電機(jī)控制,作水平轉(zhuǎn)動(dòng)。每個(gè)進(jìn)樣盤可同時(shí)放入40個(gè)樣品杯,其中4個(gè)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(gè)樣品杯用來存放待分析的樣品。另一個(gè)步進(jìn)電機(jī)控制進(jìn)樣針垂直上下運(yùn)動(dòng),吸取樣品。液流分配及測(cè)量系統(tǒng)由旋轉(zhuǎn)5通閥,兩只蠕動(dòng)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(jī)及相應(yīng)的溶液組成。自動(dòng)控制及信號(hào)處理系統(tǒng)由微機(jī)系統(tǒng),包括觸摸鍵盤、液晶顯示器、熱敏打印機(jī)及相應(yīng)的接口電路,信號(hào)放大及數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)組成。測(cè)量時(shí),先依次吸入標(biāo)準(zhǔn)溶液,分別對(duì)離子選擇電極、壓力傳感器進(jìn)行定標(biāo),然后再測(cè)量樣品。只需一次進(jìn)樣,即可測(cè)量出樣品中鉀、鈉、氯、鈣、碳酸氫鹽五種參數(shù)。一個(gè)樣品測(cè)量完畢,電磁閥1打開,真空泵啟動(dòng),將反應(yīng)后的溶液排出,自動(dòng)進(jìn)樣盤又轉(zhuǎn)到下一個(gè)樣品位,進(jìn)行下一個(gè)樣品的測(cè)量。自動(dòng)進(jìn)樣及液流分配系統(tǒng)的進(jìn)樣盤、進(jìn)樣針、五通旋轉(zhuǎn)閥、吸樣蠕動(dòng)泵1、加反應(yīng)液蠕動(dòng)泵2,分別由5個(gè)步進(jìn)電機(jī)控制。電磁閥1、電磁閥2和真空泵分別由3個(gè)開關(guān)管控制,攪拌電機(jī)用固態(tài)繼電器控制。一般情況下,步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)給繞組加勵(lì)磁電流,不工作時(shí)切斷電流,防止電機(jī)過熱。如果停止對(duì)進(jìn)樣針控制電機(jī)的電流供給,進(jìn)樣針會(huì)因自身重量向下滑動(dòng),為防止這種現(xiàn)象發(fā)生,**給電機(jī)加一定的電流,維持電機(jī)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(dòng)步進(jìn)電機(jī)控制芯片M54646,可以通過控制輸入電壓來控制步進(jìn)電機(jī)勵(lì)磁電流的大小。進(jìn)樣針電機(jī)的控制電路如圖2所示。
    4　硬件設(shè)計(jì)
    硬件由微機(jī)系統(tǒng),信號(hào)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(jī)系統(tǒng)由70108(v20)CPU、時(shí)鐘復(fù)位電路、實(shí)時(shí)時(shí)鐘電路、存儲(chǔ)器、觸摸鍵盤、240×64點(diǎn)陣圖形LCD顯示器及熱敏打印機(jī)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(qiáng),尋址范圍大(1 M)等優(yōu)點(diǎn)。240×64大屏幕點(diǎn)陣圖形LCD顯示器能顯示每屏4行,每行15個(gè)漢字,實(shí)現(xiàn)人機(jī)對(duì)話操作。熱敏打印機(jī)選用日本精工公司的高速高分辨率LTP1245打印機(jī)頭,分辯率為8點(diǎn)/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(dòng)板,實(shí)現(xiàn)測(cè)量結(jié)果的打印及測(cè)試過程狀態(tài)信息的提示。信號(hào)放大及數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)直接影響儀器的測(cè)量精度。離子選擇電極為高輸出阻抗信號(hào)源,故對(duì)信號(hào)的**級(jí)放大器采用高輸入阻抗CA3140T進(jìn)行阻抗變換,*二級(jí)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(hào)調(diào)理功能,輸出信號(hào)為mV級(jí)電壓信號(hào)。放大后的離子選擇電極信號(hào)和壓力傳感器信號(hào),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(qiáng)的雙積分型7109A/D轉(zhuǎn)換器。
    5　軟件設(shè)計(jì)
    應(yīng)用軟件用匯編語言編寫。開機(jī)后,**行系統(tǒng)自檢,然后儀器吸入電極活化液對(duì)離子選擇電極進(jìn)行活化,15min后吸入標(biāo)準(zhǔn)液,分別對(duì)離子選擇電極和壓力傳感器進(jìn)行定標(biāo)。定標(biāo)完成后,進(jìn)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(duì)儀器進(jìn)行了臨床試用,結(jié)果表明,HC-9886型全自動(dòng)臨床電解質(zhì)分析儀測(cè)量參數(shù)多,測(cè)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(yàn)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

• 重視輸液**過程中電解質(zhì)紊亂問題

  我院于 2002 年建立靜脈藥物配置中心，全自動(dòng)電解質(zhì)分析儀隨著輸液處方量的逐年增加，含有氯化鉀的處方也逐漸增多，到 2009 年初，補(bǔ)鉀處方，尤其是抗生素合并補(bǔ)鉀的處方的增多，引起了配置中心工作人員的強(qiáng)烈關(guān)注，補(bǔ)鉀處方為何這么多? 究竟是抗生素引起的低血鉀，還是大量持續(xù)輸液導(dǎo)致的呢? 對(duì)于前者臨床醫(yī)生沒有給出肯定的回答，而對(duì)于后一個(gè)問題，臨床的回答是有可能的，這引發(fā)了我們的思考。雖然無法用確切的

• 電解質(zhì)分析儀電源和裝配技巧

  電解質(zhì)分析儀呢，在電源和裝配方面呢也是很有技巧的，要怎么樣才能使分析儀較好的**安全的工作呢？接電源要怎么來接，要怎么正確的來處理。? 要使分析儀工作**及安全，電源插頭的*三根線**接地，如果插座上沒有*三接地端，應(yīng)使用其它方法使其與大地相連。 所有部件安裝完畢后，將EasyLyte接通電源，你可聽見“嘟”一聲。**Na/K/Cl**,**Na/K/L

• 全自動(dòng)外周動(dòng)靜脈電解質(zhì)變化分析

  ?新生兒高膽紅素血癥常由新生兒溶血癥、電解質(zhì)分析儀新生兒肝炎、新生兒敗血癥及新生兒血液系統(tǒng)疾病等引起，對(duì)新生兒影響大，如不采取及時(shí)有效的**方式，有發(fā)生高膽紅素腦病的危險(xiǎn)，因此，如何采取及時(shí)有效的**措施是臨床兒科醫(yī)師一直在探討的問題。盡管目前仍以藍(lán)光**、換血**為主，再加以白蛋白、肝藥酶等輔助措施，而當(dāng)黃疸加重時(shí)主張換血**，及時(shí)降低血清膽紅素，通過換血可以有效迅速地?fù)Q出血液中的膽紅

• 小兒病毒性心肌炎的心電圖特點(diǎn)

  ?病毒性心肌炎(VMC)是兒科常見疾病。心電圖機(jī)其發(fā)病機(jī)制尚不清楚,一般認(rèn)為與病毒感染及機(jī)體的自身*反應(yīng)有關(guān)。約50%的小兒VMC發(fā)生心律失常?，F(xiàn)將近幾年來本院兒科收治的資料完整的120例VMC患兒的心電圖進(jìn)行分析。 ??? 1 資料與方法 ??? 1.1 一般資料 選擇本院2003年1月-2008年12月收治的資料完整的12