Elektroniczna aparatura medyczna Stężenia

Badanie gospodarki wodno–elektrolitowej organizmu Najczęściej analizowaną składową płynów ustrojowych jest osocze lub surowica. Osocze - płyn pobrany z naczynia po oddzieleniu elementów morfotycznych krwi (krwinek: czerwonych, białych, płytkowych) z niewykrzepionym fibrynogenem. Surowica - osocze pozbawione włóknika, a więc po wykrzepieniu fibrynogenu.

Jonogram osocza krwi Można zauważyć dominujące znaczenie jonu sodowego, który praktycznie równoważy ładunek elektryczny wszystkich anionów nieorganicznych. Stężenie mEq/l — oznacza liczbę milirównoważników substancji na 1000 ml roztworu 3

Normy kliniczno-diagnostyczne dla głównych elektrolitów osocza krwi Jon Zakres normy (mmol/l) Na + 135 - 147 K + 3.7 - 5.3 Ca ++ 2.2 - 2.8 Cl - 98 - 106 HCO3- 26 - 30 4

Jon K+ bierze udział w procesach przewodnictwa nerwowego, Ca++ w procesie krzepnięcia krwi, HCO3- w utrzymywaniu równowagi kwasowo-zasadowej organizmu. Niedobory potasu  powodują zaburzenia pracy serca, wzrost ciśnienia krwi, a także bolesne skurcze mięśni nóg oraz podenerwowanie czy uczucie zmęczenia. Nadmierna utrata sodu w przebiegu np. biegunki może być odpowiedzialna za uczucie osłabienia, zmęczenia, nudności, bóle głowy. Jony chlorkowe Cl - - są niezbędne dla zachowania odpowiedniej  kurczliwości mięśni szkieletowych i mięśnia serca. Stąd pomiar ich stężenia jest niezwykle ważny w procesie diagnozy pacjenta. 5

Metody potencjometryczne Metody potencjometryczne polegają na pomiarze siły elektromotorycznej (SEM) ogniwa elektrochemicznego złożonego z dwóch elektrod: pomiarowej (wskaźnikowej) i referencyjnej (porównawczej) zanurzonych w badanym roztworze. 6

Potencjały U1, U3 i U4 są zależne jedynie od budowy elektrod, dlatego też dla konkretnej pary elektrod są one wielkością stałą. Potencjał przegrody klucza elektrolitycznego U5 ma z reguły niewielką wartość, która może być pominięta w dalszej analizie. W efekcie różnica potencjałów U, mierzona pomiędzy dwiema elektrodami, zależy tylko od potencjału między elektrodą pomiarową a analizowanym roztworem, czyli od aktywności aI badanych jonów. Zależność ta jest opisywana przez równanie Nernsta:

gdzie: E – różnica potencjałów mierzona między elektrodą pomiarową a elektrodą referencyjną; E0 – standardowy potencjał pary elektrod (dla aI = 1), zależny od ich budowy; R – stała gazowa (R = 8.314J/mol·K); T – temperatura [K]; F – stała Faradaya (F = 96 487 C/mol); zI – ładunek mierzonego jonu I (łącznie ze znakiem) (dla Cl - :zI = -1); aI – aktywność badanego jonu w analizowanym roztworze; EN – nachylenie charakterystyki elektrody pomiarowej.

Aktywność a stężenie jonów W bardzo rozcieńczonych roztworach wartość aktywności substancji jest równa stężeniu tej substancji w analizowanym roztworze: a = c W celu powiązania wartości aktywności i stężenia definiuje się tzw. współczynnik aktywności: a = c c gdzie: c - współczynnik aktywności substancji. Współczynniki aktywności przyjmują wartości mniejsze od jedności i w miarę rozcieńczania roztworu zbliżają się do jedności.

Elektrody: Elektrody są urządzeniami umożliwiającymi stwierdzenie przesunięcia i rozdzielenia ładunków, które na granicy faz (materiał elektrodowy/elektrolit) powstają lub też zostają wytworzone, bądź zmienione za pomocą wymuszonego przepływu prądu. Pomiędzy materiałem przewodzącym elektrody i elektrolitem mogą znajdować się inne materiały, jak np. półprzewodniki lub nawet izolatory, takie jak szkło (elektroda szklana), lub związki organiczne (elektroda z wymieniaczem jonowym, elektroda znośnikiem obojętnym). Na granicy ich faz wytwarza się różnica potencjałów zależna od aktywności określonego jonu, który występuje w fazie roztworu i w fazie elektrody, mogąc łatwo przechodzić z jednej fazy do drugiej. Takie elektrody, które reagują selektywnie na określony jon w obecności innych, nazywane są elektrodami jonoselektywnymi. 10

Budowa elektrod jonoselektywnych: Elektrod jonoselektywne reagują selektywnie na określony jon w obecności innych jonów. 11

Analizator jonoselektywny Phmetr PHM-240 Przyrząd do pomiarów stężenia jonów 12

Stacja SAM7 - połączenie mieszadła magnetycznego z uchwytem dla elektrod 13

Elektrody przewodności: 14

Konduktometr CDM210 15

Czteroelektrodowy czujnik konduktometryczny 16

Elektrolitem stosowanym najczęściej do wzorcowania jest wodny roztwór KC1, którego przewodność elektryczna oraz jej zależność od temperatury są dokładnie znane i powtarzalne. Czynnikiem wpływającym na wynik pomiaru przewodności właściwej jest temperatura, która przejawia się w oddziaływaniu na ruchliwość jonów oraz stopień dysocjacji. Obydwa czynniki wpływają na wzrost przewodności ze wzrostem temperatury: κ = κ0 [1+α(t - t0 )] Wartości współczynników temperaturowych α dla t0 = 20 °C są najwyższe dla zasad, najniższe dla soli, średnie dla kwasów; w granicach od około 1,5 % do 4,0 % / °C. Wartości te są w wysokim stopniu zależne od stężenia.