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第1页/共79页电化学临床分析技术和相关仪器第2页/共79页§7-0 概 述一、电化学临床分析仪器 电化学临床分析仪器是利用电化学分析技术而设计的临床分析仪器。 电解质分析仪(electrolyte chemistry analyzers) 分类血气分析仪(blood gas analyzers)第3页/共79页1.电解质分析仪 采用离子选择性电极(ISE)测量体液中离子浓度的仪器。 测量样品中的指标: 钾、钠、氯、钙、锂、镁等。第4页/共79页2.血气分析仪 利用电极对血样中的酸碱度(pH)、二氧化碳分压(PCO2)和氧分压(PO2)进行测定的仪器。 测量样品中的指标: pH、PCO2、PO2、AB、SB、BB、TCO2、BE blood、BEECF、SO2等。 第5页/共79页二、电化学分析法 (Electrochemical analysis) 电化学分析法是建立在溶液电化学性质基础上的一类分析方法。 电位电流电导电量 测 定物理量确定参与反应的化学物质的量第6页/共79页§7-1 电化学分析原理一、pH值测定原理 参比电极(正极)标准氢电极: 基准,电位值为零(任何温度)。 甘汞电极: 电 极 反应:Hg2Cl2 + 2e- = 2Hg + 2 Cl- 电极电位(25℃):EHg2Cl /Hg= E?Hg22+Cl /Hg- 0.059lgaCl- 电极内溶液的Cl-活度一定时,甘汞电极电位固定。第7页/共79页 银-氯化银电极: 银丝镀上一层AgCl沉淀,浸在一定浓度的KCl溶液中即构成了银-氯化银电极。 电极反应:AgCl + e- == Ag + Cl- 第8页/共79页 指示电极(负极)pH玻璃膜电极 玻璃电极对溶液pH的敏感程度取决于电极的玻璃膜。 在25℃时,玻璃电极的电极电位:第9页/共79页2. 电化学法测量血液 pH 膜电极 特点:对特定离子有选择性响应(离子选择性电极)。 膜内外被测离子活度的不同而产生电位差。 将膜电极和参比电极一起插到被测溶液中,则电池为: 外参比电极‖被测溶液( ai未知)∣ 内充溶液( ai一定)∣ 内参比电极(敏感膜) 内外参比电极的电位值固定,且内充溶液中离子的活度也一定,则电池电动势为:第10页/共79页(-)玻璃电极︱标准缓冲溶液(pHs)‖饱和甘汞电极 (+)(-)玻璃电极︱待测溶液(pHx)‖饱和甘汞电极 (+)E-EpH=pH+XSSXRTF2.303/ 通常采用二次测量法,即用相同的仪器测定标准溶液和待测溶液的电动势,以确定待测液的pH。采用的电池组成是: 第11页/共79页 由于各玻璃电极的 K玻 不尽相同,在测定时仪器需用标准缓冲溶液进行校正。 常用标准缓冲溶液(1)0.05mol/Kg 邻苯二甲酸氢钾溶液 37℃,pH值:4.02(2)0.025mol/Kg 混合磷酸盐溶液37℃,pH值: 6.84第12页/共79页二、离子选择性电极工作原理 ( principal of Ion selective electrode )1. 离子选择性电极的结构 离子选择性电极又称膜电极(membrane electrodes )特点:仅对溶液中特定离子有选择性响应。膜电极的关键:是一个称为选择膜的敏感元件。敏感元件: 单晶、混晶、液膜、功能膜及生物 膜等构成。膜电位:膜内外被测离子活度的不同而产生 电位差。第13页/共79页离子选择电极的构造第14页/共79页离子选择性电极的电极电位表示为: 阳离子选择性电极为 +;阴离子选择性电极为 -;n 为离子电荷数;Cx 为被测离子浓度;fx 为被测离子活度系数;K 在测量条件恒定时为常数。 第15页/共79页2. 离子选择性电极的测量方法 ISE与参比电极共同浸入样品试液中构成一个原电池,通过测量原电池的电动势E,便可求得被测离子的活度或浓度。离子选择性电极作正极时: 对阳离子响应的电极,取正号; 对阴离子响应的电极,取负号。第16页/共79页ISE测量方法分类:直接法间接法直接法---- 血清不经稀释直接由电极测量间接法---- 血清经一定离子强度缓冲溶液 稀释后由电极测量。 第17页/共79页三、氧分压(PO2)电极的工作原理 PO2 电极是氧化还原电极,对氧的测量是基于电解氧的原理实现的。 目前用得最多的氧电极是电解式的Clark氧电极,Clark氧电极是由铂阴极、Ag/AgCl阳极、KCl电解质和透气膜所构成。第18页/共79页Clark 氧电极的结构 待测溶液中的O2可以借助电极外表面的O2渗透膜(约20?m的聚丙烯或聚乙烯或聚四氟乙烯),依靠PO2梯度透过膜而进入电极。 第19页/共79页进入电极内O2外加直流电压 0.4V不反应0.4V~0.8V在铂阴极表面被还原 在测定时,O2在
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