1、醫學氣體監測儀器麻醉相關的氣體： 1.生理氣體 氧氣、二氧化碳 2.麻醉氣體 氧化亞氮、氟烷、安氟烷、七氟烷、地氟烷 醫學氣體監測是采集含有患者氣體、儀器分析其中與患者病理和臨床呼吸管理有關的氣體含量，指導醫學干預的檢測技術。 呼氣末氧氣、二氧化碳監測指導人工通氣管理。 臨測吸入麻醉氣體濃度可避免深麻醉，防止麻醉中覺醒。 吸入氣體氧濃度監測可以提前發現氧氣供應錯誤。一、檢測氣體的采集1、主流式氣體采集2、旁流式氣體采集3、截流式氣體采集二、氣體檢測技術1、電化學分析技術 原理：氧化還原反應存在著電子傳遞過程，其電量變化與參與反應的氧氣含量成比例。 Galvanic電池又稱燃料電池，由金質電極和

2、浸在氫氧化鉀電解膏中的鉛陽電極組成。 檢測氣體中的氧氣在分壓梯度作用下通過電池通透膜，氧氣分子在陰極得到電子，生成氫氧離子。氫氧離子擴散到陽極釋放電子，生成氧化鉛。 陰極：O2+2H2O+4e- 4OH- 陽極：4OH-+2Pb 2PbO+2HO+4e- 電池內兩極間的電子傳遞在外電路形成的電流與被檢測氣體的氧氣分壓成正比。 燃料電池測氧儀反應速度慢，不能隨呼吸進行實時監測，主要用來檢測麻醉回路中的平均氧濃度 極譜電極 極譜電極又稱Clark電極，由銀/氯化銀陽極、金或鉑陰極、飽和氯化鉀電解液和氣體通透膜構成。在外電場極化電壓作用下，兩極之間產生與氣體氧分壓成正比的氧化還原電位。 陰極：O2+

3、2H2O+4e- 4OH-在外電場作用下：4OH-+4KCl 4KOH+4Cl- 陽極：4Ag+4Cl- 4AgCl+4e- 極譜電池體積小，壽命長，但維護費高，必須8小時重新校準一次。2、順磁分析技術 能夠傳導磁力并增強周圍磁場的物質稱為順磁物。氧氣屬于順磁氣體。 在交變磁場中，設有兩路流阻相同的通道，以相同的流速分別通過參比空氣和測量氣體。由于氧氣分子在交變磁場中隨著磁場變化翻動會造成氣流攏動，使氧氣含量較高氣流通道阻力變大，兩氣體通道之間出現壓差。這種壓差信號與兩路氣體之間的氧濃度差相關。在兩個氣體通道的入口處設置差壓換能器，經計算機信號處理，即可測得氧氣濃度。 順磁測氧儀性能穩定，反應

4、速度快，可連續觀察呼吸氣體氧濃度。但在全緊閉麻醉中，為了減少麻醉氣體消耗，將監測儀排出氣輸回麻醉回路時，會有空氣干攏吸入麻醉。3、紅外線分析技術 具有兩個以上不同元素的氣體分子（N2O、CO2及鹵素麻醉氣體）都具有特定的紅外線吸收光譜，吸光度與吸光物質的濃度成比例，即特定波長紅外線透射強度與相關氣體含量成反比。通常用4.3m波長的紅外線檢測CO2，采用3.3m波長的紅外線檢測吸入麻醉藥。 主流式紅外線傳感器直接放置在氣管導管接頭呼吸氣體通路上。傳感器中間的氣流通路即為測量室，光源和換能器分別安裝在檢測室兩側的窗內。紅外光源發出的紅外線透射穿過測量室氣體，經特定的濾光片排除雜光干擾到達對側的光電

5、換能器。紅外線在光電換能器上產生的電流與被檢測氣體濃度成比例。傳感器的校正器有兩個密閉氣室，一個充滿氮氣，一個流滿5%的二氧化碳，分別用于調零和校準。 主要用于呼末二氧化碳的監測，反應速度快，并能描記二氧化碳呼吸波形。但易受水蒸氣干擾，且比較笨重。 旁流式紅外線檢測器采用氣泵以恒定流速吸引呼吸氣體流過檢測室。遮光輪片上裝有若干個不同波長的濾光片，滿足鑒別并測量CO2和不同麻醉氣體的需要。 工作時遮光輪片勻速旋轉，經特定濾光片選擇不同波長的紅外線通過檢測室。光電換能器分時得到基線參比信號、CO2信號和麻醉氣體信號，再經計算機系統信號處理，計算出氣體中CO2和麻醉氣體濃度，還能重組信號連續顯示呼吸

6、波形。 旁流式傳感器安裝在主機內，工作環境穩定，反應速度快，可連續監測，但臨測氣體要經較長的采氣管才能到達傳感器，有一定延遲時間。原理：氣體分子吸收紅外線后會體積膨脹，引起氣壓升高。 工作時以三處不同特征波長的紅外線（氧化亞氮、揮發性麻醉氣體、CO2）照射檢測室，每種波長的紅外光激活一種氣體，引起檢測室內氣體規律脹縮，當紅外脈沖頻率達到音頻范圍時，氣路中的微音器可以檢測到三種不同頻率的音頻信號，不同音頻信號的強度與相對應的氣體含量成比例。4、其他氣體分析技術色譜柱內的因定相與不同氣體分子的黏滯力不同，黏滯力強，流過速度慢，混合氣體被分離，分別通過檢測器進行定量分析。 在平行電級形成的靜電場作用

7、下，大多數氣體離子被電極捕獲，在一定電場下，只充許一種質荷比的離子到達靶電極。 利用磁場改變氣體離子的運行軌道，設置多個靶電極，可以同時鑒別并檢測多種已知氣體的成分。 光散射分析技術：激光作用于氣體分子，分子內一部分電子吸收光子能量進入振蕩或旋轉狀態，躍遷到較高能量級軌道。隨后被吸收的能量以不同的波長再發射出來，氣體分子能量恢得到原來的水平。 壓電晶體在極間電壓作用下，會產生一定頻率的振蕩，在晶體極板上涂覆脂質層，當脂質層與麻醉藥蒸氣接觸時會吸附麻醉藥使之質量發生變化，引起晶體振蕩頻率偏移，偏移量與混合氣體中麻醉蒸氣濃度成比例。 光源經聚光鏡通過狹縫開成干涉光柵。氣體樣本進入測量室，如果測量室

8、和參比室氣體成分一致，干涉條紋指示為零；如果測量室氣體含有不同成分，由于氣體折光率改變，干涉條紋即發生偏移，位移量與測量氣體含量成正比。三、醫學氣體監測的影響因素一、氣體采集方法1、麻醉回路內的氧氣濃度表示麻醉機氧氣供給情況，不能代表患者肺內氧氣水平。2、麻醉機共同氣體出口輸出的麻醉氣體濃度可以檢驗麻醉蒸發器輸出精度，但不一定等于患者的吸入濃度。3、吸入氣CO2濃度可以判斷有無不良重復吸入，但不能說明控制通氣水平在正常范圍。4、由于無效腔的影響，主流和旁流呼氣末氣體檢測值總是低于動脈血氣分析結果。截流采氣檢測結果非常接近血氣分析結果。二、海拔高度和大氣壓 大氣壓隨海拔高度的上升而降低。一定濃度

9、的CO2在不同大氣壓下CO2分壓值不同，一定CO2分壓的氣體在不同大氣壓下濃度值不同。 影響大氣壓的因素除海拔外，還有氣溫、濕度、季節等氣象條件。所以CO2監測儀器應具備實時測量大氣壓的功能，否則難以保證FCO2PCO2換算的準確度。三、水蒸氣 患者呼出氣體為37水蒸氣飽和的濕潤氣體。由于水蒸氣紅外線吸收帶與CO2和麻醉氣體部分重疊，會干擾測定，還會污染檢測室。主流采集檢測方法采用傳感器38恒溫的方法減少水蒸氣影響。旁流采氣監測儀采用方法： 1.進入采氣管的氣體降到室溫，水蒸氣冷凝釋出水分。 2.在積水器內設有疏水性過濾膜阻擋氣體中的水分子。 3.通過濾過膜的氣體進入監測儀內連接的nafion

10、管，這種管壁材料具有親水性 ，在不漏氣的情況下，允許氣體中的分子通過管壁滲透到管外蒸發。 4.檢測器恒溫到38，使檢測氣的濕度降低。四、儀器漂移 由于電子器件受環境溫度和電氣材料老化的影響，電了測量電路的精確度隨使用時間緩慢變化的現象稱為漂移。五、其它因素1.旁流式氣體檢測儀采氣流通常為150ml/min。采氣管道積水、扭曲，過濾膜污染阻力增大都會造成采氣流量降低。2.呼吸頻率過快（40次/分），吸呼比大于1:1，呼氣時間縮短，影響呼氣末氣體的測量值。3.高濃度氧氣可能展寬CO2的紅外線吸收帶，使測量值偏低。NO2與CO2的紅外線吸收峰有部分重疊，會引起CO2測量值偏高。4.氣體監測儀附近使用

11、電刀等強電磁波也能影響氣體監測。5.旁流式氣體監測儀在工作時要吸入一定量的麻醉回路氣體，使用者需注意額外補充新鮮氣體。四 醫學氣體監測儀器的校準一、儀器校準的一般程序。二、常用標準氣體的配制方法。血液電解質、酸堿和血氣監測儀器一、電解質分析儀 電解質分析儀采用離子選擇性電極技術測量溶液中離子濃度，可以分析全血、血清、血漿，也可以直接分析尿液的電解質含量。一、基本原理（一）反應方程關系式 電解質分析儀有六種電極：鈉、鉀、氯、鈣、鎂和參比電極。每 個電極都有一離子選擇膜，能夠對被測樣本中相應離子特異性親和或滲透，相當于特異性離子交換器，膜兩側的電勢差與離子濃度差成比例，測定原理類似于原電池。 離子

12、選擇電極作為電池正極，參比電極作為電池負極。組成原電池。 Ek2.303RTlog(Cxfx)/nF 公式表明，在一定條件下，原電池的電動勢與被測離子濃度的對數呈線性關系。通過測量電池電動勢，便可對被測離子進行定量測定。（二）離子選擇性電極1.鈉電極：含鋁硅酸鈉的玻璃電極，由于使用了對鈉離子敏感的玻璃膜，所以對鈉離子的選擇性很高，它產生的電位和鈉離子濃度成比例。但當pH值低于5時，它會受到氫離子的干擾。2.鉀電極：以鉀纈氨霉素為活性材料的聚氯乙烯的膜電極，利用鉀離子與纈氨霉素的強配位能力而達到高的選擇性。3.氯電極：由對氯離子具有選擇性響應的中性載體和聚氯乙烯（PVC）等組成，敏感膜的一側與電

13、極電解液接觸，另一面與樣品溶液接觸，膜電位的變化與樣品溶液中氯離子活度的對數成反比。（三）測量主法1.儀器首先測量兩個已知濃度的標準液（A定標液和B斜率定標液）。2.動力泵將A標準液抽入電極池，進行A標準液電動勢標定，再將A標液排出。3.動力泵將B標準液抽入電極池進行斜率測定，再排出。4.經前置放大器放大得到兩個電池電動勢，送入CPU板，在儀器和序內建立一條校準曲線。5.由動力泵吸入樣品，讓待測液體同時和所有的電極相接觸，不同的電極與樣品中相應離子起作用而建立起各自相應電位。6.再與A和B標準液測定值進行比較，求出樣品離子濃度。二、電解質分析儀的分類與結構（一）分類1、半自動與全自動2、2項、

14、3項、4項分析儀和多項分析儀3、濕式和干式電解質分析儀 濕式電解質分析儀由選擇性電極、參比電極、分析箱、測量電路、控制電路、動力泵及顯示器等組成。干式電解質分析儀結構具有兩個多層膜片，多層膜片均由離子選擇性敏感膜、參比層、氯化銀層和銀層組成，并用一紙鹽橋相連。左邊為樣品電極，右邊為參比電極。三、電解質分析儀的常見故障與維修1.吸樣不暢 針管沒接解到液體，試劑用完，泵管老化，管道堵塞2.液流系統堵塞3.儀器顯示標準液A測不到或標準液B測不到4.測試血樣出現反常值，測試時吸入凝血，溶液未到位，校正因子是否長時間未標定。5.定標通不過，6.對同一樣本測定重復性不好 抽吸的樣品中有氣泡，電源不穩定，樣

15、品被污染，電極不夠穩定。二、酸堿分析儀 pH值檢測常用參比電極為正極，以指示電極這負極，組成一個電化學電池，通過測量電池的電動勢E取得相應溶液的pH測量值。 臨床上常用玻璃電極檢測血液樣品的pH值，電極上有一個能夠穿透的具有電動勢的玻璃膜，所產生電位差的大小與膜兩側不同溶液的pH成正比。 pH敏感玻璃膜的一側為已知固定pH，另一側是未知pH溶液，在玻璃膜兩側產生的電位差取決于敏感玻璃兩邊的pH差值。 為了準確測定這個電位差，采用化學半電池。用一個半電池接到恒定的內溶液，另一個半電池接到未知的外溶液，這個半電池與pH指示器連接，通過pH指示器換算成pH單位的毫伏電壓顯示，此電及稱為pH測量電極，

16、一般由銀/氯化銀組成。參比電極通常是由汞氯化汞（甘汞）組成半電池，其作用是提供一穩定電壓以防止pH玻璃膜上電壓改變。參比電極與測量電極用一個膜隔開，電極通過電解質液來保持與pH系統其他部分通電，電解質液為飽和氯化鉀溶液。pH電極的定標原理： E=K-FR-1T-1pH37時，R=0.0615，E=K-0.0615pH同一溫度下，有兩種不同pH溶液，利用同一電極測量時，第一溶液 E1=K1-0.0615pH1第二溶液 E2=K2-0.0615pH2可得 E1-E2=-0.0615(pH1-pH2) E=-0.0615pH當一個pH值為6.840的緩沖液存在于測量半電池中時，電動勢變化為0。當測量

17、半電池充滿pH值為7.384緩沖液時，兩只半電池之間的pH是0.554，電動勢變化為33.46mV，電位差計將顯示7.384.三、血氣分析儀一、濕式血氣分析儀（一）工作原理被測血液被抽入樣品室內的測量管中，被pH、pH參比、PO2和PCO2四個電極測得，電極將它們轉換成各自的電信號，再送到CPU，經邏輯運算處理后，得出測量和計算值。 血氣分析方法是一種相對測量方法。在進行測量前，先要用標準液來確定pH、PO2、PCO2三套電極的工作電極的工作曲線，這個過程稱為定標或校準。 pH系統使用7.383和6.840左右的兩種標準緩沖液來進行定標。氧氣和二氧化碳分壓標準氣體有兩種，第一種中含20%的O2

18、和5%的CO2；第二種含10%的CO2，不含O2。控制系統要將上述兩種標準氣體分別混合到兩種pH定標液內，氣體分壓平衡后再對三種電極一起進行定標。 進入血樣后，三種電極分別測量出pH、PO2、PCO2值，再通過相關公式計算出HCO3-、BE、TCO2等。（二）電極原理1. pH電極原理2.血氣分析儀中的PCO2電極屬于氣敏電極，是由測量半電池和參比半電池組裝在一起的復合電極。PCO2電極頭部為pH敏感玻璃，測量半電池密封在玻璃電極內，電極內部裝有恒定pH緩沖液和Ag/AgCl電極，參比半電池（Ag/AgCl）裝在電極的外部。PCO2電極裝入有機玻璃圓筒中，塑料套上有氣體滲透膜，其后裝有PCO2

19、電解液，PCO2電解液能使參比電極產生電泳，通過開口與測量電極接通。 測量時，CO2會通過膜擴散，斜率隨反應時間而慢慢增加，pH玻璃電極系統須盡可能靠近氣體滲透膜。 根據亨利（Henry）氣體溶解定律，在溫度恒定時，氣體擴散量直接與該氣體壓力梯度成比例。如果電極膜兩側存在CO2分壓差，CO2則在分壓差作用下通過膜進行擴散，使電極內外氣體分壓平衡。CO2進入電解質液內會產生H+和HCO3-。反應所產生的H+濃度與PCO2的高低成比例，當用水生HCO3-液槽作為測量半電池時，即可通過pH變化值測知血液的PCO2。3.氧電極是一種極譜氣敏電極。 血氧分壓的測量基于電解氧的原量。將兩個電極置于電解質溶

20、液中接通直流電后，在陰極會得到電子，發生還原反應，陽極會失電子，發生氧化反應。兩個電極之間會有電流流過，此時溶液中如有氧存在，則能促進電解質電解，使電流增強，從而可根據電流變化獲知溶液中的氧量。 PO2電極工作電壓和電流的關系呈倒S形曲線。電壓在300700mV時電流與PO2成正比，電極電壓變化對兩者的關系并無明顯影響，且以600mV最為理想。電壓超過800mV，即使無氧分子參與，水本身也會被電解而產生電流。 目前血所分析儀已將電解質、血氣分析、血紅蛋白等生化指標結合在一體進行檢測。二、干式血氣分析儀 熒光物質在特定波長光照射后，分子內獲得能量處以激發態的電子，會遷躍到高能軌道上，照射停止后，

21、這些電子又會瞬間釋放能量發出特定波長的熒光，反回靜息狀態。三、血氣分析儀應用的注意事項（一）影響血氣測定結果的因素1.采血操作不當 在患者循環不良的部位采血，測得的PCO2會升高，pH、PO2會降低。在患者輸液側采血，測得的結果會受患者所輸液體酸堿度的影響。2.氣泡的影響3.肝素的影響 肝素在血液比例的加大，血氣分析結果中pH、PO2隨之增加，PCO2隨之降低。肝素與血液比例在1:20時，既能起到抗凝作用，又不影響血氣分析結果。4.標本溶血、凝血的影響凝血會堵塞儀器管道，溶血會使血氣中的PO2、PCO2升高，pH降低（動脈紅細胞內PO2、PCO2高于血漿）。5.標本沒有搖均的影響6.標本放置時

22、間的影響 如果不能及時完成測量，在室溫條件下放置不得超過20分鐘。20分鐘內不能完成，應放入冰箱內（4）保存，不能超過2小時。7.溫度的影響血氣分析儀的傳感器在測定時都加熱到37，但有些患者的核心體溫可能高于或低于37。（二）血氣分析結果偏差的預防措施1.標本的采集 基本要求：合理的采血部位；隔絕空氣；患者安靜；抗凝的動脈血；采血后立即送檢；采血最好在患者停止吸氧30分鐘后進行；不主采集動脈化毛細血管血標本。2.儀器的操作3.儀器的定標4.標本的分析 標本要搖勻，將注射器前邊的血推出一些，凝血的標本不要分析5.血氣分析儀的維護凝血功能監測儀器一、自動血凝分析儀一、分析方法與原理（一）生物學方法

23、 亦稱凝固法，即將凝血因子激活劑加入待檢血漿中，使血漿發生體外凝固，儀器記錄血漿凝固過程，并轉化為數據，用計算機處理得出計算結果。1.鉤方法2.磁珠法3.光學法（二）生物化學法 通過測定產色物質的吸光度變化來推算待測物的含量。 基本原理：首先人工合成某種酶裂解位點的化合物，且化合物與產色物質如對硝基苯胺（PAN）連接，待檢樣品中含有活性酶（原）或往樣品中加入過量酶激活劑，在檢測過程中產色物質被解離下來，使被檢樣品出現顏色變化，其與被檢物含量呈一定的數量關系。 血凝儀目前使用產色物質檢測的指標大致可分為三種模式，即對酶、酶原和酶抑制物進行測定。 （三）免疫學方法（四）干化學技術（五）超聲分析二、

24、凝血彈性描記儀 PT、APTT無法提供血小板與凝血級聯反應間的重要信息，理則論上就有可能產生有正常的PT和APTT值，但卻由于凝血異常而仍有主動出血的情況。 凝血彈性描記（TEG）能在1020分鐘內提供凝血因子、纖維蛋白原、血小板功能和纖溶等有關信息。一、凝血彈性描記儀的原理 兩個必需的機械部分： 勻速原位來回旋轉的加熱小杯（恒溫37） 一根自由垂吊的探針。 工作情況 將0.36ml的新鮮全血置于小杯中，當杯中的血液保持液態時，小杯的來回旋轉不影響探針。此時TEG描記圖上表現為一直線，當杯中血塊開始形成時，纖維蛋白細絲會把小杯的運動傳到探針，探針感知的血塊切應力和彈力信息經放大后在電腦軟件中顯

25、示出相應寬度的TEG描記圖。二、凝血彈性描記儀的參數與 意義 基本參數：凝血反應時間（R）、凝血形成時間（K），凝血形成速率（角）、凝血最強度（MA）、凝血綜合指數（CI）、纖溶指數（LY30） R：樣本置入小杯的時間至TEG曲線寬度達2 mm的時間，表示纖維蛋白開始形成的速度（與血漿凝血因子及循環抑制物活力的功能狀態有關），正常值為48min。K：從R的終點至TEG寬度達20mm的時間（反映纖維蛋白交聯的情況，取決于內源性凝血子、纖維蛋白原和血小板和活力），正常值為14min。角：是從R時間終點，與TEG曲線作最大的切線形成的角度。反映整體凝血形成的速率，與纖維蛋白原濃度及血小板功能狀態有關，正常值為4774。MA：TEG曲線最大寬度數值（反映了凝血的最大強度、纖維蛋白及血小板的狀態對其數值影響最大），正常值為5573。A：是任一時刻描記圖曲線兩點間的距離，用來監測任一時刻曲線兩點間的掃描寬度，是血凝塊強度或彈性函數，計量單位為毫米。凝血綜合指數CI： CI=0.2454R+0.0184K+0.1655MA-0.0241-0.0220 CI直接反映整個凝血的高凝與低凝狀態，正常值為-33。纖溶指數LY30為MA出現后30分鐘的掃描區域，反映纖維