临床检验仪器----电解质分析仪

        （一）电解质概念及其临床意义
        电解质是指在溶液中能解离成带电离子而具有导电性能的一类物质，包括无机物和部 分有机物，主要指K+、Na+、Cl－、Ca2+、Mg2+、无杌磷和HCO3－。等电解质。电解质在机体 中具有许多重要生理功能。当机体某些器官发生病变或受到外源性因素的影响，都可能引 起或伴有电解质代谢紊乱。电解质测定的临床意义如下：
        (l)人体内电解质的紊乱，属于全身性疾病，其中脏器与组织比较广泛。会引起各器官、脏器生理功能失调，特别对心脏和神经系统影响大。

        (2)电解质含量的高低偏离往往与人体的某些疾病相联系。如体液中低钠多起因于呕吐、腹篱、慢性肾上腺皮质功能减退、急慢性肾衰竭、糖尿病酮症酸中毒等，钠过多常见于心源性水肿、肝腹水、肾上腺皮质功能亢进、脑瘤等。

        (3)电解质含量的过量偏离会影响人的正常代谢和抗病能力。

        (4)电解质与水的代谢紊乱病大多为体质性慢性疾病，常伴有遗传倾向，影响人的生长、发育、成熟和衰老过程。

        （二）电解质分析仪的检测方法 随着分析技术的不断进步和临床上对体液中电解质测定需求的增加，给检测仪器提出 了更高的要求。当前使用离子选择电极法的仪器很多，形式各异，已经成为当今电解质分析 仪器发展的主流。随着配套试剂盒的问世，用比色法特别是酶法测定电解质以其特异、灵敏、快速、不需专用仪器、在各种生化分析仪上均可进行测定等特点，日益受到重视。 在电解质分析仪测定项目的组合中K+、Na+、Cl－、CO2,等组合晟为常用。近来已有不少厂家推出了电解质与血糖、肾功能等同时测定的仪器，也有设计成可同耐测定K+、Na+、 Cl－、Ca2+、Mg2+、Li+等多种离子。

        （三）电解质分析仪器的种类

        l.离子选择电极法

        (1)基本原理：离子选择电极法通过外部参考电极和插有内部工作电极的离子选择电 极之间的电位测量，来直接测定溶液中离子浓度（活度）。离子选择电极大都属于膜电极，电 极膜和电极内充溶液均含有与待测离子相同的离子，膜的表面与具有相同离子的同定浓度 溶液相接触，其中插入一内参比电极，膜的外表面与待测离子接触。基于膜和溶液界面的离 子交换反应，当电极置于溶液中时，南于离子交换和扩散作用，改变了二相中原有的电荷分布，因而形成双电层，其闻产生一定的电位差即膜电位。由于电极内充溶液中有关离子的浓度恒定，内参比电极的电位同定，所以离子选择电极的电位E只随待测离子的活度不同而 变化。 仪器在自动化程度上有半自动和全自动之分。在测定方式上有直接电位法和间接电位法两种类型。间接法与直接法相比，前者对样品的需求少，由于样品预先进行稀释，不易堵 塞管道，降低了m脂、不溶性蛋白对电极的污染，并对电极的损耗亦相应减少，延陡了寿命。 离子选择电极法简便、快速，测定的浓度范围较宽，灵敏度较高，溶液中多数干扰易于隐蔽或消除．较少受样晶颜色、浊度影响，已得到广泛的应用，不同种类的离子选择电极能进行 不同的分析测量。随着玻璃成分的不同，膜对不同离子会产生选择性的响应，这类电解质分 析仪还能检测附加的非电解质参数。电解质分析仪可以是针对某一项测定的仪器如钙离子分析仪，也可以组合后附着在Ⅱ皿气分析仪和临床生化分析仪上。通常电解质分析仪是钠、 钾、氯、钙组合或钠、钾、氯、碳酸氢盐组合，原因是钙与碳酸氢盐结合后形成碳酸钙沉淀，故一台电解质分析仪不畿同时测定这两个项目。

        (2)基本结构：离子选择电极法分析仪器一般由进样传送系统、离子选择电极和离于计等部件组成。 进样传送系统由采样针、驱动电机、泵、阀、管道等组成，用于控制样晶、内参液和缓冲稀释（间接电位法）等的吸取和传送。电解质分析仪管路系统图如图8-1l所示。

        离子选择电极是离子选择电极法分析仪的核心部件，一般都按一定的排列程序置放在 流动室部件中。样品或经稀释后的样品流经置放各种离子选择电极的流动室时，即在这里进行钾、钠、氯、二氧化碳等离子的电位测定，将非电量转变为电量。常见的有固体离子交换 膜电极、液体离子交换膜电极、气敏电极、酶电极。 离子计或离子浓度计是由测量电路将离子选择电极产生的微弱电信号经反对数放大器 放大，然后进入A/D转换，晟后送到三位LED数字显示器显示并打印结果。

        (3)性能特点
        1)选择性强：离子选择电极的选择性就是指一种离子选择电极对待测离子和其他共存离子的选择程度的差异，常用选择系数或选择比来表示。与其他分析法相近，它选择性强， 特别是酶电极的H{现，进一步提高了这种方法的选择性。

        2)直接测定：这是能以离子浓度做直接测定的分析方法，不需要对样品作稀释及其他处理。

        3)选择性强：与其他分析法相近，它选择性强，特别是酶电极的出现，进一步提高了这 种方法的选择性。

        4)电极响应速度快、测量迅速：一般只需几十秒即可以完成。 j)所需样品少：一般仅需几十微升的样品即可。

        6)电极寿命：离于选择电极经过一段时间使用会逐渐老化，寿命妊短除取决于电极的
种类、制作材料结构和使用保养情况外，还与被测溶液的浓度有关。测高浓度溶液时，电檄 寿命缩短。 7)其他优点：价格低、携带方便以及容易实现仪器的微型化等。

        2．火焰光度计火焰光度计是常见的医用生化实验电子仪器，它利用原子发射光谱法
测定人体内体液中电解质的含量，具有快速、准确、价廉、灵敏的优点。

        (l)基本原理：火焰光度计的工作原理包括原子光谱分析原理、单色器原理、换能原理，以及放大电路原理等。工作原理方框图如图8-12所示。

        通常原子中的电子都处于稳定状态，即电子在不同层面一定的轨道上运动。此时，原子所具有的能量小，称之为基态。样品液某电解质随着压缩空气被抽吸到原子气化器中与 燃气混合成为雾状微粒，在燃烧器中样品的原子外层电子吸收能量跃迁到较高能级，在离核较远的轨道上运动，此状态称为激发态。这种从低能级轨道跃迁至高能级轨道的新的原子状态，称为激发。处于激发态的原子极不稳定，大约只能维持10 8秒数量级，很快叉返回原 来的基态，同时以发射特定波长光线的方式释放出能量，同时辐射光子。由于较高能级不止 一个，辐射的光线波长也不同，用单色器过滤出所需的一个特征波长，送人换能器，转为电信号，经放大，即可在仪表上显示凑数，或送入打印机给出书面数据。

        (2)基本结构：火焰光度计一般由雾化燃烧系统、气路系统、光学系统、电路系统和检测 系统五部分组成。若在仪器巾配置微型计算机、数码显示、打印机及自动进样装置，亦可实 现分析自动化。
       1)雾化燃烧系统：雾化燃烧系统包括雾化器、混合室、燃烧嘴、样品杯、火焰，主要是 将样品雾化，促使充分燃烧，提高原子受激发射率。原子化系统是火焰光度计的核0结构。

        2)气路系统：包括压缩空气泵、燃气源、调节阀，提供洁净的压力适中的压缩空气和燃 气。气路系统有两路，如图8-13所示，一路是压缩空气气路，包含气泵、过滤器、减压调节 lb2J；另一路是燃气气路，包括燃气罐、调节闽、流量计等。

        3)光路系统：包括反射镜、光阑、透镜、滤光片、换能器。它能选出特定波长的光线并将 光强信号转变为电信号。

        4)电路系统：包括电源电路、放大电路和点火电路，它将检测器获取的电信号加以放 大，送到检流计显示，另外承担电子打火功能，有的电路还含有自动熄灭保护电路。电路方框图如图8-14所示。

        5)检测系统：检测系统由光电转换元件构成，连接光、电两个系统。采用光电池或光电 管，用来将滤光片滤过的原子发射光谱转换成相应的电信号。

        (3)性能特点：

        ①采用自动点火装置，操作简便、分析速度快、灵敏度高、试样耗量少；
        ②可以测定至少钾、钠两种元素，新型的火焰光度计可测钾、钠、钙、锂4种元索，应用范围更 广，选择测量元素采用按键式自动转换，操作方便；

        ③火焰光度计均装有火焰监视器，用于在 工作中由于某种原因火焰熄灭时，可以立即将燃气气路关闭，制止燃气外溢引起事故和污染空气；

        ④一般由表头显示测定结果。新型的火焰光度计具有数字显示和打印|已录系统，给操 作带来很大方便。