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 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 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 求得被测离子的活度或浓度。 活度或浓度。
2.303RT E = K′ ± lg ai nF
（electrolyte chemistry analyzers） analyzers）
血气分析仪
（blood gas analyzers） analyzers）
1.电解质分析仪 1.电解质分析仪
采用离子选择性电极（ISE） 采用离子选择性电极（ISE）测量体液中离 子浓度的仪器。 子浓度的仪器。 测量样品中的指标： 测量样品中的指标： 钾、钠、氯、钙、 锂、pH值等。 pH值等。 值等
AVL 9180
新型仪器的测量电极 指示电极： 指示电极：流动式离子感应透明膜电极 参比电极： 参比电极：流动式透明接头电极
Na电极 Na电极 结构示意图
含铅硅酸钠的 玻璃膜电极
K、Ca、Cl、Li电极结构示意图 Ca、Cl、Li电极结构示意图
参比电极结构示意图
参比电极结构示意图
参比电极
常用的有两种，一种是甘汞电极， 常用的有两种，一种是甘汞电极，另一种是 氯化银电极。 银-氯化银电极。 氯化银电极 氯化银电极： Ag+cl银-氯化银电极：Agcl+e 氯化银电极 由能斯特方程可推出为 E=E0-R.T/F.lg[cl-] 电极电位是氯离子浓度的函数
三、电解质分析仪的结构 （一）湿式电解质分析仪 基本组成
离子选择性电极 参比电极 分析箱 测量电路 控制电路 驱动电机 显示器
湿式电解质 分析仪
结构框图
分 析 Na电极 Na电极 K电极 测 量 电 路 显 示 器
箱 参比电极
驱 动 器
逻辑控制电路
操作键
测定原理 样品通过某离子选择性电极时由某相应的 电解质渗过电极膜时产生了电流， 电解质渗过电极膜时产生了电流，通过对该电 流的放大， 流的放大，同标准液 A 标及 B 标通过电极时 产生的电流进行对数及斜率比较， 产生的电流进行对数及斜率比较，计算出样品 中某一电解质的值。 中某一电解质的值。 测定过程 ① 由动力泵将 A 标准液抽入电极池(抽样 动力泵将 标准液抽入电极池( 长度由光电开关检测) 并停留几秒进行 长度由光电开关检测)，并停留几秒进行 A 标 标定, 标准液抽回废液瓶。 标定,然后由动力泵将 A 标准液抽回废液瓶。
(二)离子选择性电极的工作原理
离子选择性电极的电极电位表示为： 离子选择性电极的电极电位表示为：
2.303RT E =k± ln C f ISE x x nF
阳离子选择性电极为 ＋； 阴离子选择性电极为 －； 为离子电荷数； n 为离子电荷数； 为被测离子浓度； Cx 为被测离子浓度； 为被测离子活度系数； fx 为被测离子活度系数； 在测量条件恒定时为常数。 K 在测量条件恒定时为常数。
甘汞电极： Hg2cl2 +2e 甘汞电极：2Hg+2cl由能斯特方程可得： 由能斯特方程可得： E=E0-R.T/F.lg[cl-] 甘汞电极的电位只取决于氯离子的活度， 甘汞电极的电位只取决于氯离子的活度，在 一定的温度下，若氯化钾浓度固定， 一定的温度下，若氯化钾浓度固定，则电极 电位也就是一个固定值。 电位也就是一个固定值。
3.液路系统 3.液路系统 液路系统通常由标本盘 溶液瓶、吸样针、 标本盘、 液路系统通常由标本盘、溶液瓶、吸样针、 三通阀、电极系统、蠕动泵等组成 三通阀、电极系统、蠕动泵等组成 蠕动泵的作用：为各种试剂的流动提供动力。 蠕动泵的作用：为各种试剂的流动提供动力。 液路系统中的通路：由定标液（ 液路系统中的通路：由定标液（calibration 冲洗液（Rinse）通路、标本通路、 solutions ）/冲洗液（Rinse）通路、标本通路、 废液通路、回水通路、电磁阀通路等组成。 废液通路、回水通路、电磁阀通路等组成。 液路系统直接影响到样品浓度测定的 液路系统直接影响到样品浓度测定的准确 直接影响到样品浓度测定的准确 性和稳定性。 性和稳定性。
血气分析仪 — 含H+、Na+、K+、Ca2+、Cl等电解质分析， 等电解质分析，既可以做 急诊化验又可批量分析。 急诊化验又可批量分析。
自动生化分析仪 — 含电解质分析。
二、电解质分析仪的工作原理 pH值测定原理 （一）pH值测定原理 1. pH玻璃膜电极 pH玻璃膜电极
（glass membrane electrode） electrode）
离子选择性电极作正极 离子选择性电极作正极时： 正极时 对阳离子响应的电极，取正号； 对阳离子响应的电极， 对阴离子响应的电极，取负号。 对阴离子响应的电极，
ISE 法测量
ISE测量方法分类： ISE测量方法分类： 测量方法分类 直接法 间接法 直接法---直接法---- 血清不经稀释直接由电极测量 间接法---间接法---- 血清经一定离子强度缓冲溶液 稀释后由电极测量。 稀释后由电极测量。
电化学分析技术----电化学分析技术 电解质分析仪
主要内容
电解质分析仪的原理
离子选择性电极工作原理 pH电极测定原理 电极测定原理 参比电极原理
电解质分析仪的基本结构
什么是电化学分析法？ 一.什么是电化学分析法？ 什么是电化学分析法
溶液的电化学性质：电解质溶液通电时，其 溶液的电化学性质 电位、电流、电导和电量等电化学特性随化 学组分和浓度而变化的性质。 电化学分析法(electrochemical analysis)： 电化学分析法 ： 建立在溶液电化学性质基础上并利用这些性 质，通过电极这个变化器，将被测物质浓度 转变为电学参数而进行检测的方法。
2.电极系统 2.电极系统 电极系统是测定样品结果的关键， 电极系统是测定样品结果的关键，决定测 准确度和灵敏度。 定结果的准确度和灵敏度 定结果的准确度和灵敏度。 指示电极 电极系统 参比电极 指示电极： 指示电极： pH、 pH、Na+、K+、Li+、Cl-、Ca2+、Mg2+等 Yes No 离子选择性电极。 离子选择性电极。 参比电极： 参比电极： 银/氯化银电极
玻璃电极对溶液pH 玻璃电极对溶液pH的 pH的 敏感程度取决于电极的玻 璃膜。 璃膜。 25℃时 在25℃时，玻璃电极 的电极电位： 的电极电位：
ϕ = K − 0.05916 pH x
参比电极结构示意图
2. 电化学法测量血液 pH 通常采用二次测量法 通常采用二次测量法，即用相同的仪 二次测量法， 器测定标准溶液和待测溶液的电动势， 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： 确定待测液的pH。采用的电池组成是：
标本盘、三通阀和蠕动泵的转动、转换均 标本盘、三通阀和蠕动泵的转动、 由微机自动控制。 由微机自动控制。 MEDICA全自动 MEDICA全自动
电解质分析仪
自动进样器的结构框图
4.电路系统 4.电路系统 电解质分析仪的电路系统由五个模块组成 电源电路模块 微处理器模块 输入输出模块 信号放大及数据采集模块 蠕动泵和三通阀控制模块
时钟 复位
蠕动泵
RAM
ROM
步进电机
三通阀
V20 CPUBiblioteka A/D键盘接口 键盘
打印接口
显示接口
多路模拟开关 AMP Na+ AMP K+
打印机
LCD
GFGF-982 型电解质分析仪的电路逻辑框图
电源电路模块作用： 电源电路模块作用： 提供分析仪的打印机接口电路、蠕动泵控 提供分析仪的打印机接口电路、 制电路、 制电路、电磁阀控制电路和其它各种部件所需 的电源。 的电源。 微处理器模块及其作用： 微处理器模块及其作用： 包括主机 CPU芯片，通过地址总线、数据 CPU芯片 通过地址总线、 芯片， 总线与显示板、打印机、触摸控制板相连， 总线与显示板、打印机、触摸控制板相连，通 过系统总线与模拟通道液压系统相连。 过系统总线与模拟通道液压系统相连。
测定过程框图
到位 检测 CRT 显示器 CPU 板 运算 放大器
电极
动力泵
样品
打印机
废液
A 标准液
B 标准液
1.板面系统 1.板面系统 不同的电解质分析仪在仪器板面上都具有 人机对话的操作键。在分析检测样品时， 人机对话的操作键。在分析检测样品时，操作 者可以通过按键操作控制分析检测过程 通过按键操作控制分析检测过程。 者可以通过按键操作控制分析检测过程。 例如：汽巴·康宁644 电解质分析仪 例如：汽巴·康宁644 只有 yes/no 两个按键， 两个按键， yes 键用来接收显示屏上的提 问，no 键用来否定显示屏上 的提问， 的提问，通过这两个键可对仪 器进行各种操作和参数设定。 器进行各种操作和参数设定。
(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（ 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。 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。 选择膜的敏感元件 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 敏感元件： 单晶、混晶、液膜、 膜等构成。 膜等构成。 膜电位： 膜电位：膜内外被测离子活度的不同而产生 电位差。 电位差。
2.血气分析仪 2.血气分析仪 利用电极对血样中的酸碱度（ ） 利用电极对血样中的酸碱度（pH）、 酸碱度 二氧化碳分压（ 氧分压（ 二氧化碳分压（PCO ）和氧分压（PO ）进 行测定的仪器。 行测定的仪器。