DH-1800型血气电解质分析系统把血气分析技术与电解质分析技术接合起来,是具有良好性能的血气电解质分析仪器,适用于医院临床进行酸碱平衡和血气平衡监护,特别对呼吸科、重大手术(如器官移植)具有重要作用。
分析系统由主机和计算机组成,其中主机主要完成测量功能,即通过电极法〔1〕测量人体血样的酸碱度、二氧化碳分压、氧分压等的模拟信号,这些信号经阻抗转换、放大和叠加处理后送到CPU板进行A/D转换,并通过与计算机间的通讯,将数据信号传至安装有血气电解质专家诊断系统的计算机对这些数据进行分析,对酸碱失衡状态、氧代谢状态进行判断,并列出诊断意见。
1 电极工作原理
这里主要介绍pH电极工作原理,其余电极工作原理有类似之处。
pH测量由氢离子敏感玻璃膜选择电极和甘汞参比电极联合进行。电极结构如图1所示。
敏感玻璃膜一边是封装好的固定pH缓冲液,而另一边则与被测液相接触,因而膜两边的电位差与被测液pH值有关。为了测量这个电位差,在内装pH缓冲液中插入电极C,并通过电缆线引出构成半电池,另一个半电池由参比电极构成,如图2所示。
pH参比电极由浸在饱和溶液中的甘汞电极构成,它与被测液间由电极膜隔开以免样品被稀释。这2个半电池通过被测液样品连成一个完整的信号源,其电位差可由Nernst公式描述:
式中:E′为零电位pH值;R为气体常数;T为绝对温度; F为法拉第常数;pH为被测液氢离子浓度的负对数。
2 电气工作原理〔2〕
主机的电气连接图如图3所示。
电量计板 电极来的信号经阻抗转换、放大和叠加处理,加上本板上大气压传感器电路来的信号和从电源板来的温度信号,一起送到八选一模拟开关上,这个由CPU板控制的模拟开关按需要选择其中的一个送到CPU板上进行A/D转换。
控制板 触摸键盘和其他一些传感器信号(如膜漏、微型阀位置、温度报警等)在此组成键盘矩阵与CPU连接,CPU板来的显示信号在此板上经数码管和发光二极管显示,同时CPU板经此板驱动4个电磁阀和3个马达,以使流体部分能按要求运行。
接口板 由8031单片机和可编程接口片8255等组成,它与CPU板连接后能将数据传送到计算机去。
CPU板 计算机板是整机神经中枢,它管理主机的全部工作过程,包括数据处理、流程控制、显示和数据输出(给接口板)等。
3 软件设计
专家诊断系统采用Bor land C ++ for Windows,在Windows环境下进行开发〔3〕。
血气电解质专家诊断系统流程图如图4所示:
数据输入有2种方法,一是通讯方式读取测得的串行口数据,二是由对话框完成数据的输入。系统可以将输入的任何一组数据存到硬盘上,但因计算机的内存有限,故设计时预先只安排了100组数据的空间,所以在数据达到100组之前就要将它们转存入软盘保存,以空出空间来接纳以后的测量数据组。在检索或修改数据时,系统按2种方式运行,一是按输入数据的日期,二是按输入数据的编号。
通过分析和处理测量数据,专家诊断系统显示酸碱区域如图5所示。
酸碱区域图以pH为横坐标,以浓度为纵坐标,其中的各函数曲线是以理论曲线为基础,并经过实践的不断检验而修改所得到的,与实际情况很吻合。利用校正后的pH值和计算得到点H,分别作为横、纵坐标就可在平衡区域图上确定一个点,根据该点在图中的位置,系统就可以推断血症是否属于正常。
系统按数据、按区域图对酸碱失衡状态、氧代谢状态进行分析判断,并列出酸碱状态、呼吸分量预期值、代谢分量预期值、氧代谢状态、肺分流量预期等诊断意见,这些意见对于医生具有重要的参考价值。
4 结束语
DH-1800型血气电解质分析仪系统的研制,吸收了国外的经验,并结合我国的国情,价格较低,性能较好,利用200余例病人数据进行检验,诊断系统除一例稍有偏差外,其余均符合临床诊断,具准确性和方便性,有助于医生精确地把握、治疗、跟踪病情。
参考文献:
1〕 陈南明·临床血气酸碱研究新进展〔M〕·南京:南京大学出版社,1993·
2〕 何立民·单片机应用技术选编(5)〔M〕·北京:北京航空航天大学出版社,1996·
3〕 Ben Ezzell.Borland C++程序设计〔M〕·李光志译·北京:电子工业出版社,1994·
本文作者：邓 敢 朱 建 郭新冬
