专利名称：临床电解质分析仪的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及医疗检验仪器及微电子技术，更具体地说，涉及一种用于对血液中钾、钠、氯、钙、二氧化碳结合力进行定量分析的临床电解质分析仪。
钾(K+)、钠(Na+)、氯(Cl-)、钙(Ca++)、二氧化碳结合力(HCO3-)是人体血液电解质的主要成分。钾、钠、钙为主要阳离子，氯、二氧化碳结合力为主要阴离子。获得病员血液中钾、钠、氯、钙、二氧化碳结合力的含量，由此看出血液中阴、阳离子是否平衡，对临床医生诊断疾病和实施手术至关重要。
目前，最先进的测量血液中钾、钠、氯、钙离子的方法，可用基于离子选择电极法的电解质分析仪同时测定，但二氧化碳结合力的测量大多用手工进行酸碱滴定来测定。手工酸碱滴定的方法具有测量结果准确度差(由于滴定终点依赖于人眼对颜色的判断)，滴定用的标准试剂容易被空气中的二氧化碳污染而变质等缺陷。采用目前的方法测量钾、钠、氯、钙、二氧化碳结合力要分两次进行，用临床电解质分析仪测量钾、钠、氯、钙，用手工方法测量二氧化碳结合力，这样操作繁琐，分析时间长、样品用量大，二氧化碳结合力的测量结果的准确度差。
本实用新型的目的在于提供一种能同时测量血液中钾、钠、氯、钙、二氧化碳结合力五种参数的自动分析仪，这种仪器可以克服现有技术的缺点，具有操作简便，分析速度快，样品用量少，二氧化碳结合力的测量结果的准确度较高的特点。本仪器中钾、钠、氯、钙的测定采用离子选择电极法，二氧化碳结合力的测定采用量压法。
本实用新型要解决的技术问题包括以下两个方面①将样品、反应液自动加到容器内，用电子压力传感器测量容器内压力的变化，通过微型计算机自动计算出二氧化碳结合力的含量，实现二氧化碳结合力由手工测量到仪器自动测量。②测量钾、钠、氯、钙的离子选择电极法液体流路和测量二氧化碳结合力的量压法液体流路的连接，实现只需进样一次，即可测量钾、钠、氯、钙、二氧化碳结合力五种参数，以达到操作方便，样品用量少，分析速度快的目的。
本实用新型的目的是这样实现的，构造一种临床电解质分析仪包括五通进样阀5，通过连接管分别与盛装标准溶液A的容器1、盛装标准溶液B的容器2、盛装标准溶液S的容器3、盛装样品的容器4、三通电磁阀6的a端相通，还包括离子选择电极组合7，所述离子选择电极组合7的两端分别连接蠕动泵8和三通电磁阀6的b端，蠕动泵8另一端通到废液容器14，所述三通电磁阀6的c端连接到反应器12，与反应器12相通的还有两通电磁阀9、电子压力传感器10和蠕动泵11，蠕动泵11的另一端通到二氧化碳结合力的反应液容器，还包括一个旋转盘15，所述反应器12放置在旋转盘15的托盘里。
按照本实用新型提供一种临床电解质分析仪，其特征在于所述五通进样阀5的结构由阀体和阀芯组成，阀体为中间空心的圆柱体，阀体四周均匀分布4个进样嘴，阀体顶部中心安装一个出样嘴，其中，在阀体四周均匀分布的4个进样嘴分别由硅橡胶管连接标准溶液A容器1、标准溶液B容器2、标准溶液S容器3和样品容器4，顶部中心的出样嘴由硅橡胶管连接到所述三通电磁阀6的a口。
按照本实用新型提供一种临床电解质分析仪，其特征在于所述三通电磁阀采用的材料为聚四氟乙烯，死体积为零，其中的b口通过内径为1mm的硅橡胶管连接到离子选择电极组合7。
按照本实用新型提供一种临床电解质分析仪，其特征在于所述离子选择电极组合7包含钾、钠、氯、钙四只指示电极和一只参比电极。
按照本实用新型提供一种临床电解质分析仪，其特征在于所述离子选择电极组合7为管状流通结构，其电极连接顺序依次为钾、钠、氯、钙电极而电极的出口嘴由硅橡胶管连接到蠕动泵8。蠕动泵的出口连接到废液瓶14。
按照本实用新型提供一种临床电解质分析仪，其特征在于所述三通电磁阀6的c口由硅橡胶管连接到二氧化碳结合力的反应器12的瓶塞上，所述瓶塞上安装有4根空心不锈钢针，分别由硅橡胶管连接到三通电磁阀6的c口、电子压力传感器10、两通电磁阀9及蠕动泵11。
实施本实用新型的临床电解质分析仪，能同时测量血液中钾、钠、氯、钙、二氧化碳结合力五种参数的临床电解质分析仪，这种仪器可以克服现有技术的缺点，具有操作简便，分析速度快，样品用量少，测量结果的准确度较高的特点。本仪器中钾、钠、氯、钙的测定采用离子选择电极法，二氧化碳结合力的测定采用量压法。可以通过微型计算机自动计算出二氧化碳结合力的含量，实现二氧化碳结合力由手工测量到仪器自动测量，并实现了只需进样一次，即可测量钾、钠、氯、钙、二氧化碳结合力五种参数，从而达到操作方便，样品用量少，分析速度快的目的。
结合附图和实施例，进一步说明本实用新型的特点、工作原理及测量过程，附图中
图1为本实用新型的临床电解质分析仪的工作原理示意图；图2为本实用新型的临床电解质分析仪中离子选择电极连接示意图；图3为本实用新型的临床电解质分析仪中五通阀俯向示意图；图4为本实用新型的临床电解质分析仪中五通阀剖向示意图；图5为本实用新型的临床电解质分析仪的整体结构示意图。
由于本仪器测量的五种参数是由两种方法来实现，先对这两种方法作一简单介绍，然后详细介绍本仪器的测量过程。
①钾、钠、氯、钙离子选择电极测量法离子选择电极是一类电化学传感器，它可以将溶液中待测离子的浓度变化转换成电极电位的变化，其关系符合能斯特(NERNST)方程，即溶液中离子活度的对数和电极电位成线性关系。所谓“离子选择电极”中之“选择”，是指传感器只对特定离子敏感。如钾电极只对钾离子敏感，对其它离子不敏感。将钾、钠、氯、钙四种电极组合起来，即可同时测定某一样品的钾、钠、氯、钙离子的含量。
为克服温度、液接电位等因素对测量结果的影响，测量样品前，先对电极进行标定，标定过程为仪器自动依次吸入浓度分别为cA和cB的标准溶液A和标准溶液B，测量其电位值EA和EB，根据Nernst方程求出电极的实际斜率S。S=EB-EAlg(cB/cA)----(1)]]>标定完毕，仪器吸入样品，测量样品所对应的电位值EX，由此计算出样品中待测离子的浓度cX。cX=cA10EX-EBS----(2)]]>②HCO3-量压法将血清样品放入一定体积的容器中，加入过量的酸，使样品酸化，产生CO2气体，用电子压力传感器来测定由该气体产生的压力。这种压力正比于CO2气体的摩尔数，通过测量这种压力即可计算出血清中HCO3-的含量。化学反应式如下
1mol的HCO3-酸化后产生1mol的CO2的气体，气体的压力与HCO3-量的关系如下PV＝nRT＝cXVXRT (3)cX=PVVXRT----(4)]]>式中P为CO2气体产生的压力，V为容器的体积，cX为样品中的浓度，VX为样品体积，R为气体常数0.082，T为热力学温度。
为克服温度T，容器体积V，样品用量VX等因素的影响，仪器采用浓度已知的标准样品对其标定。设浓度为cS的标准样品，测得其压力为PS，浓度cX为的待测样品，测得其压力为PX，则cScX=PSPX=====>cX=cS·PXPS----(5)]]>如图1所示，1为标定离子选择电极用的标准溶液A容器，2为标定离子选择电极用的标准溶液B容器，3为标定二氧化碳结合力量压法用的标准溶液S容器，4为样品容器，5为五通进样阀，6为三通电磁阀，7为离子选择电极组合(包含钾、钠、氯、钙四只指示电极和一只参比电极)，8为蠕动泵，9为两通电磁阀，10为电子压力传感器，11为蠕动泵，12为反应器，13为二氧化碳结合力量压法用的反应液(酸)，14为废液瓶，15为旋转盘，旋转盘15由电动机驱动的托盘组成，反应器12放置在托盘里，用于加快反应速度。
如图3和图4所示，五通进样阀5由阀体和阀芯组成。阀体为中间空心的圆柱体，阀体四周均匀分布4个进样嘴，阀体顶部中心安装一个出样嘴。阀体四周均匀分布4个进样嘴分别由硅橡胶管连接标准溶液A，标准溶液B，标准溶液S，样品。顶部中心的出样嘴由硅橡胶管连接到三通电磁阀a口。本仪器选用阀体材料为聚四氟乙烯，死体积为零的三通电磁阀，以消除样品间的交叉污染。三通电磁阀的b口由硅橡胶管连接到组合的离子选择电极。
离子选择电极采用先进的管状流通结构，这种结构易于清洗和进样自动化，电极的连接顺序如图2所示。电极的出口嘴由硅橡胶管连接到蠕动泵。蠕动泵的出口连接到废液瓶。三通电磁阀的c口由硅橡胶管连接到反应器的瓶塞上。瓶塞上安装4根空心不锈钢针。分别由硅橡胶管连接到三通电磁阀的c口、电子压力传感器、两通电磁阀及蠕动泵11。蠕动泵的另一个接口连接到反应液(酸)13。反应器放在旋转盘的托盘里。
下面进一步说明本实用新型的分析仪的工作原理仪器在测量样品前，先依次吸入标准溶液对离子选择电极、反应器进行标定。标定过程如下①将五通进样阀5转到标准溶液A1的位置，三通电磁阀6不加电(a--b通)，蠕动泵8顺时针转动，将标准溶液A吸入组合电极7内，待电极电位稳定后，依次测量钾、钠、氯、钙各电极在标准溶液A中的电位EA。
将五通旋转阀5转到标准溶液B2的位置，三通电磁阀6不加电(a--b通)，蠕动泵8顺时针转动，将标准溶液B吸入组合电极7内，待电极电位稳定后，依次测量钾、钠、氯、钙各电极在标准溶液B中的电位EB。根据公式(1)完成对各电极的标定。
②将五通进样阀5转到标准液S3的位置，三通电磁阀6不加电(a--b通)，蠕动泵8顺时针转动，将吸入电极内，然后三通电磁阀6加电(b--c通)，两通电磁阀9打开，蠕动泵8反时针转动，将标准溶液S注入到反应器12内，两通电磁阀9关闭，蠕动泵11反时针转动，将过量的反应液(酸)加入到反应器，旋转盘15快速转动，使反应加速，待反应完全，通过电子压力传感器10，获得HCO3-浓度为cS标准溶液，反应后所对应的压力PS标定完毕即可进行样品的测量。样品的测量过程如下将五通进样阀5转到样品4的位置，三通电磁阀6不加电(a--b通)，蠕动泵8顺时针转动，将样品吸入电极7内，待电极电位稳定后，依次测量钾、钠、氯、钙各电极在样品溶液中的电位ES。根据公式(2)，即可算出钾、钠、氯、钙四种离子的含量。然后三通电磁阀6加电(b--c通)，两通电磁阀9打开，蠕动泵8反时针转动，将样品注入到反应器12内，两通电磁阀9关闭，蠕动泵11反时针转动，将过量的酸加入的反应器，旋转盘15快速转动，使反应加速，待反应完全，通过电子压力传感器10，获得样品反应后所对应的压力PX，根据公式(5)即可算出二氧化碳结合力的含量。这样只需进样一次，即可测量钾、钠、氯、钙、二氧化碳结合力五种参数。
权利要求1.一种临床电解质分析仪，其特征在于，包括五通进样阀5、通过连接管分别与盛装标准溶液A的容器1、盛装标准溶液B的容器2、用于盛装标准溶液S的容器3、盛装样品的容器4，所述五通阀还与三通电磁阀6的a端相通，还包括离子选择电极组合7，所述离子选择电极组合7的两端分别连接蠕动泵8和三通电磁阀6的b端，蠕动泵8另一端通到废液容器14，所述三通电磁阀6的c端连通到反应器12，与反应器12相通的还有两通电磁阀9、电子压力传感器10和蠕动泵11，蠕动泵11的另一端通到反应液(酸)容器。
2.根据权利要求1所述的临床电解质分析仪，其特征在于所述五通进样阀5的结构，包括阀体和阀芯，阀体为中间空心的圆柱体，阀体四周均匀分布4个进样嘴，阀体顶部中心安装一个出样嘴，其中，在阀体四周均匀分布的4个进样嘴分别由硅橡胶管连接标准溶液A容器1、标准溶液B容器2、标准溶液S容器3和样品容器4，顶部中心的出样嘴由硅橡胶管连接到所述三通电磁阀6的a口。
3.根据权利要求1所述的临床电解质分析仪，其特征在于所述三通电磁阀采用的材料为聚四氟乙烯，死体积为零，其中的b口连到离子选择电极组合7，c口连到反应器12。
4.根据权利要求1所述的临床电解质分析仪，其特征在于，还包括一个由电机驱动的托盘组成的旋转盘15，所述反应器12放置在旋转盘15的托盘里。
5.根据权利要求1所述的临床电解质分析仪，其特征在于所述三通电磁阀6的c口由硅橡胶管连接到二氧化碳结合力反应器12的瓶塞上，所述二氧化碳结合力反应器12可以是一个带盖的容器，所述盖体上安装有多个空心接口，分别由硅橡胶管连接到三通电磁阀6的c口、电子压力传感器10、两通电磁阀9及蠕动泵11。
专利摘要一种临床电解质分析仪,能同时测量血液中钾、钠、氯、钙、二氧化碳结合力五种参数。对钾、钠、氯、钙的测定采用离子选择电极法,二氧化碳结合力的测定采用量压法。它包括:标准溶液A、B及S的容器1—3,样品容器4,五通进样阀5,三通电磁阀6,离子选择电极组合7,蠕动泵8,两通电磁阀9,压力传感器10,反应器12,废液瓶13,反应液的容器14,旋转盘15。该仪器操作简便、分析速度快、样品用量少、测量结果精度较高。
文档编号G01N33/00GK2300911SQ9724014
公开日1998年12月16日 申请日期1997年6月11日 优先权日1997年6月11日
发明者张会生, 李超隆, 游新奎, 余少文, 张娟 申请人:深圳大学, 深圳越华电子有限公司