1. Máy xét nghiệm điện giải là gì ?
Máy điện giải là một thiết bị y tế sử dụng để đo nồng độ của các chất điện giải trong cơ thể như: Na+, K+, Ca++, Cl-, Li+…

2. Cơ sở lý thuyết chung của máy xét nghiệm điện giải.
Trước đây khi chưa có máy điện giải, để đo nồng độ các chất người ta thường sử dụng phương pháp quang kế ngọn lửa phát xạ với hơi đốt là axetilen, propan hoặc bu tan (đốt- đo quang) tuy nhiên phương pháp này có nhiều nhược điểm (do phải sử dụng hơi đốt nên dễ gây cháy nổ, phức tạp và độ chính xác không cao…).
Máy điện giải hoạt động dựa trên ứng dụng của điện cực chọn lọc (ISE : Ion-Selective Electrode)
Cơ sở hoạt động của điện cực chọn lọc ion phụ thuộc vào tương tác giữa các ion chuyển động tự do trong mẫu với vật liệu làm cảm biến.

Màng chọn lọc ion có tác dụng ngăn cách giữa dung dịch mẫu và dung dịch chất điện ly, trong đó nồng độ của dung dịch chất điện ly đã biết còn nồng độ của dung dịch mẫu là chưa biết. Màng chon lọc ion có cấu trúc đặc biệt, nó phản ứng với những chất nằm trong dung dịch chất điện ly mà có mặt trong dung dịch mẫu. Màng hoạt động như một bộ trao đổi ion. Nồng độ dung dịch điện cực là 1 giá trị đã biết, được xác định bởi thế bên này màng chọn lọc ion. Giá trị thế của mẫu ở bên kia màng là một giá trị chưa biết (ta đang cần đo). Để xác định giá trị chênh lệch điện thế giữa bên trong và bên ngoài màng người ta sử dụng một dụng cụ đo điện Galvanic với các điện cực Calomel. Bằng cách sử dụng một dung dịch chuẩn, một đường kết nối điện giữa mẫu và điện cực được thiết lập, thế chuyển tiếp được hình thành tại lớp tiếp giáp giữa mẫu và dung dịch chuẩn. Giá trị của thế chuyển tiếp này được tính toán dựa trên cơ sở nồng độ của các ion có trong dung dịch chuẩn.

Ngay sau khi mẫu được đo, dung dịch chuẩn có nồng độ ion đã biết được đo để cung cấp giá trị so sánh. Dựa trên cơ sở giá trị mẫu đo và giá trị chuẩn ta có thể tính được nồng độ của mẫu.
Điện cực chọn lọc ion được sử dụng không đo nồng độ ion trực tiếp mà đo độ hoạt động của ion đó. Độ hoạt động của ion biểu thị khả năng tương tác của ion đó với các ion khác.
Nồng độ của ion chỉ được tính toán dựa trên cơ sở giá trị độ hoạt động của ion đo được, mối tương quan này cũng phụ thuộc vào tổng số ion tồn tại trong dung dịch. Do ion Na+ có mặt nhiều trong máu và huyết thanh nên nồng độ ion Na+ được sử dụng để xác định nồng độ của các ion với độ chính xác cao và do đó giá trị thu được có thể sử dụng trong chẩn đoán lâm sàng.

3. Nguyên lý đo của thiết bị xét nghiệm điện giải.
Mẫu máu cần phân tích được hút, rồi bơm tới một hệ thống ba điện cực nối tiếp nhau: lần lượt các điện cực là điện cực K+, Na+, Cl- (hoặc Li+):

Điện cực Na+ là một ống thuỷ tinh, ống này được làm bằng vật liệu có độ nhạy rất cao với ion Na+. Điện cực K+ là một ống nhựa, ống này chứa chất Valinomycin có tác dụng chọn lọc tất cả các ion K+ có trong dung dịch chảy qua nó. Tương tự như vậy ở điện cực Cl- (hoặc Li+) cũng có chứa chất nhạy với ion Cl- (hoặc Li+). Thế của mỗi điện cực được so sánh với một thế chuẩn và ổn định được tạo ra bởi điện cực chuẩn Ag/AgCl. Mối quan hệ về điện thế chênh lệch được xác định dựa trên hệ thức Nernst.
Để đo được nồng độ của ion trong mẫu bệnh phẩm người ta dùng phương pháp đo tham chiếu. Đầu tiên, máy sẽ đo thế khi mẫu được bơm qua hệ thống các điện cực. Tiếp đến, một dung dịch chuẩn có nồng độ các ion cần đo đã biết được bơm qua các điện cực đó. Độ chênh lệch điện thế giữa hai lần đo được tỷ lệ với nồng độ của ion tương ứng. Do độ chênh lệch điện thế là đo được và nồng độ của ion dung dịch chuẩn là đã biết trước nên máy có thể tính toán được nồng độ của các ion trong mẫu bệnh phẩm.

4. Cấu tạo máy xét nghiệm điện giải.
 

Hộp thuốc thử của điện cực chọn lọc ion (ISE SnapPak) : Điện cực chọn lọc ion của SnapPak được sử dụng để đảm bảo chất thải không thể tràn ra khỏi thùng chứa.

Buồng đo : Buồng đo có thiết bị khóa bên trái có thể di chuyển được, nó giữ điện cực cố định, kẹp điện cực bên phải kết nối với đầu đo và chân buồng đo.
Bơm nhu động : Một bơm nhu động vận chuyển toàn bộ mẫu và chất lỏng sử dụng vào bên trong thiết bị.

Cơ cấu đầu đo mẫu: Đầu đo này được đặt trước cửa mẫu ở phía trước của máy.
Các van : Các van kiểm soát sự di chuyển của chất lỏng bên trong máy phân tích.

5. Điện cực điện giải.

Điện cực Na là một điện cực ống mao quản thủy tinh được sử dụng để đo đạc sự có mặt của Na+ có trong mẫu chất lỏng. Nó chỉ ra ion Na bám trên bề mặt của vỏ điện cực.

Điện cực K là một điện cực màng được sử dụng để đo đạc sự có mặt của K+ có trong mẫu chất lỏng. Nó chỉ ra ion K bám trên bề mặt của vỏ điện cực.
Điện cực Cl: là một điện cực màng được sử dụng để đo đạc sự có mặt của Cl- có trong mẫu chất lỏng. Nó chỉ ra ion Cl bám trên bề mặt của vỏ điện cực.
Điện cực Canxi là một điện cực màng được sử dụng để đo đạc sự có mặt của Ca2+ có trong mẫu chất lỏng. Nó chỉ ra ion Ca bám trên bề mặt của vỏ điện cực.
Bộ điện cực chuẩn bao gồm hai phần: vỏ điện cực chuẩn và điện cực chuẩn. Bộ điện cực chuẩn như là một thiết bị được sử dụng như một mối nối giữa mẫu và phần tiếp điện.
- Vỏ điện cực chuẩn : Trong vỏ điện cực chuẩn, dung dịch điện tạo nên dòng điện giữa điện cực chuẩn và mẫu. Trước mỗi quá trình đo, chất điện giải chuẩn được đưa vào vỏ điện cực. Đồng thời một ống mao quản thủy tinh cho phép đưa một lượng nhỏ chất điện cực chuẩn vào ống mao quản đo, bởi vậy hình thành dòng điện giữa mẫu và điện cực chuẩn.
- Điện cực chuẩn : Tạo thành mạch điện giữa chất điện giải chuẩn và phần tiếp điện. Nó được hoàn thành bởi một loại len sợi (được đặt với chất điện giải chuẩn), calomel (Hg2Cl2)- thủy ngân (Hg)- dây platinum – đầu kết nối.

6. Chức năng các khối trong máy xét nghiệm điện giải.
- Khối nguồn:  Cung cấp các loại điện áp khác nhau 22vdc/10vdc, 5vdc/-5vdc, vdc/- 8vdc, 22vdc/12.5.vdc cho toàn bộ hoạt động của máy đo điện giải
- Khối tiền khuyếch đại: Khuyếch đại và lọc nhiễu các tín hiệu thu được từ các điện cực.
Yêu cầu : Trở kháng đầu vào lớn, hiệu suất lọc nhiễu cao không làm méo tín hiệu
- Bộ  chọn kênh và chuyển đổi A/D: Lần lượt chọn nguồn tín hiệu đưa vào bộ chuyển đổi từ tín hiệu tương tự sang tín hiệu số.
Yêu cầu: Tần số lấy mẫu đủ lớn để có thể khôi phục lại tín hiệu.
- Cảm biến theo dõi trạng thái của thuốc thử: Khối này có nhiệm vụ phản ánh lượng thuốc thử còn lại giúp cho người vận hành có thể kiểm soát 1 trong số các điều kiện làm việc của máy.
- Bộ phối ghép màn hình: Điều khiển việc đưa các thông tin hiển thị trên màn hình tinh thể lỏng
- Kiểm soát nhiệt độ :  Theo dõi diều kiện nhiệt độ làm việc bình thường của máy điện giải.
- Kiểm soát máy in: Phối ghép máy in và điều khiển máy in.
- Kiểm soát bơm nhu động: Điều khiển máy bơm nhu động thông qua motor bước
- Kiểm soát các van kẹp: Nhận lệnh điều khiển các van  từ bộ vi xử lý.Gửi các thông tin trạng thái kỹ thuật hiện tại của các van về bộ vi xử lý .
- Module hiển thị: Chuyển đổi tín hiệu hiển  thị thành các dạng điện áp đặt vào các điểm kích thích trên màn hình tinh thể lỏng.
- Cảm biến nhiệt độ: Chuyển đổi sự thay đổi của nhiệt độ thành các tín hiệu điện tương đương.
- Cảm biến mẫu: Nhận biết xem đã có mẫu bệnh phẩm đi qua các điện cực hay chưa.
- Bàn phím: Nhận biết được phím ấn tại mỗi thời điểm thông qua mã bàn phím
- Bảng mạch điều khiển cơ khí: Điều khiển hệ thống máy bơm, cửa lấy mẫu, điều khiển van A,B, C, V, R.
- Vi xử lý: Phối hợp điều hành mọi hoạt động của máy điện giải và thực hiện tính toán các kết quả xét nghiệm từ các nguồn thông tin vào. Khi có tín hiệu chạy mẫu, bơm nhu động và hệ thống van kẹp được điều khiển để mẫu bệnh phẩm đi qua các điện cực Na, K, Ca, Cl, Li ...tại đây xảy ra hiệu ứng trường tạo ra dòng dịch chuyển các ion trong dung dịch chuẩn của điện cực, kết quả tạo ra điện thế tại mỗi điện cực, điện thế này được so sánh với điện thế từ điện cực tham chiếu ta có hiệu điện thế phản ánh nồng độ ion tương ứng.
Do các hiệu điện thế này rất nhỏ, bị ảnh hưởng bởi nhiễu nên cần được khuếch đại và lọc nhiễu ở khối tiền khuếch đại.
Tín hiệu sau khi được khuếch đại và lọc sẽ được xử lý tính toán để đưa ra kết quả là nồng độ các ion trên màn hình hoặc máy in .