Dieses Kapitel ist am relevantesten für Abschnitt F12 (iii) des CICM-Primärlehrplans 2017, in dem erwartet wird, dass die Prüfungskandidaten in der Lage sind, „die Methoden zur Messung der Sauerstoff- und Kohlendioxidspannung im Blut zu beschreiben“. Bemerkenswerterweise wurde dieses klinisch apokryphische Thema in Frage 9.1 aus der zweiten Fellowship-Prüfungsarbeit von 2009 befragt. Man kann ziemlich sicher sein, dass es nie wieder erscheinen wird, und ignorieren Sie dieses Kapitel in seiner Gesamtheit.
Zusammenfassend:
- Eine Silberanode und eine Platinkathode sind in einem Elektrolyten suspendiert.
- Sauerstoff wird im Elektrolyten gelöst.
- An die Elektroden wird eine Spannung bekannter Größe (etwa 700 mV) angelegt.
- Sauerstoff wird an der Kathode reduziert und Silber an der Anode oxidiert.
- Der resultierende Strom nimmt mit zunehmender Spannung zu.
- Der Strom erreicht ein Plateau, wenn die Reaktionsgeschwindigkeit eher durch die Diffusion von Sauerstoff als durch die Spannung bestimmt wird.
- Dieses Plateau korreliert mit der Sauerstoffspannung im Elektrolyten.
Leland C. Clark nannte sein Gerät nie „die Clark-Sauerstoffelektrode“, da eine solche Geste von seinen Zeitgenossen wahrscheinlich als leicht widerlich angesehen worden wäre. Das von ihm veröffentlichte Papier diskutiert die „kontinuierliche Aufzeichnung von Blutsauerstoffspannungen durch Polarographie“ – es war eine „polarographische“ Elektrode, und so wird sie auch in einigen früheren Literaturstellen bezeichnet. Das Polarogramm ist die grafische Beziehung von Strom und Spannung, die an anderer Stelle ausführlich diskutiert wird.
Die Elektroden werden heutzutage als „polarographisch“ bezeichnet, da sie keine Quecksilberelektrode enthalten (anscheinend ist das eine Voraussetzung). Das Radiometer-Referenzhandbuch beschreibt ihre Elektroden als „amperometrisch“, um die Tatsache widerzuspiegeln, dass sie Strom messen; während die „potentiometrischen“ Elektroden mehr an Spannung interessiert sind. Die Prinzipien der amperometrischen Messung im Allgemeinen werden an anderer Stelle in weiten unspezifischen Begriffen diskutiert. Wie die Clark-Elektrode sind auch andere bemerkenswerte Mitglieder der amperometrischen Elektrodenfamilie (die Glucoseelektrode und die Lactatelektrode) einzigartig genug, um ihre eigenen Kapitel zu verdienen.
Geschichte der Elektrode und Beschwerden über die Bibliographie
Bei der Erforschung der Clark-Elektrode und ihrer Geschichte kann es schwierig sein, alle gewünschten Informationen zu sammeln, da viele davon hinter Paywalls gesperrt sind oder jetzt vergriffen sind. Der Originalartikel gehört zum Journal of Applied Physiology, ebenso wie die Erinnerungen von John Severinghaus. Clarks eigener autobiographischer Bericht über die Entdeckung erfordert ein Abonnement für Internationale Anästhesiologische Kliniken.
Zum Glück gibt es eine freie medizinische Ausbildung. John W Severinghaus und A. Freeman Bradley’s 1958 Papier detailliert das Design und die Leistungsmerkmale ihrer ersten ABG-Analysator kann noch im Journal of Applied Physiology zu sehen.
John Kanwishers Artikel aus dem Jahr 1959 behandelt die Elektrode sehr detailliert, obwohl ihre Relevanz für die Ozeanographie vielleicht am größten ist (aus seinen Diagrammen und Diskussionen geht hervor, dass Kanwisher die Atmung kleiner Meerestiere gemessen hat, indem er sie direkt in die Elektrode geschoben hat). In ähnlicher Weise scheint es leicht möglich zu sein, ein Diagramm davon vom Patentamt der Vereinigten Staaten (über Google) abzurufen. Schließlich war es möglich, eine zufriedenstellende Menge an Details aus William L. Nastuks Lehrbuch „Elektrophysiologische Methoden“ von 1962 abzurufen:Physikalische Techniken in der biologischen Forschung“.
Wie auch immer. Offenbar wurde die Entwicklung der Clark-Elektrode als kontinuierliches Mittel zur Messung der Sauerstoffversorgung weitgehend durch die populäre Kritik an Clarks Dispersionsoxygenator („Bubble Oxygenator“) vorangetrieben, der Anfang der 1950er Jahre zum ersten Mal für den kardiopulmonalen Bypass verwendet wurde. Die Kritiker beklagten, dass es keine zuverlässige Möglichkeit gab, zu bestätigen, dass das aus dem Oxygenator austretende Blut mit Sauerstoff angereichert war. Man verblüfft über die Undankbarkeit; vor dem Bubble Oxygenator, Clark berichtet, dass das akademische Gebiet der extrakorporalen Sauerstoffversorgung so etwas wie ein ungezügelter Garten war:
„…es wurden sehr unterschiedliche Mittel der extrapulmonalen Sauerstoffverabreichung eingesetzt. Sauerstoff wurde subkutan, intraperitoneal und intravenös sowie direkt in den Darm, die Gelenke, das Nierenbecken und die Harnblase injiziert.“
Diese Beschwerden über seltsame Methoden der Sauerstoffzufuhr sind ironisch von einem Mann, der später eines der Gründungsmitglieder von Oxygen Biotherapeutics, Inc. wurde, einem Unternehmen, das Oxycyte (einen synthetischen Perfluorkohlenstoff-Sauerstoffträger, der als Blutersatz dient) vermarktet.
Die Clark-Sauerstoffelektrode
Die Prinzipien der amperometrischen Sauerstoffmessung werden ausführlich im Kapitel über die Platin-Sauerstoffkathode diskutiert.
Der Hauptunterschied zwischen dieser Elektrode und der früheren Sauerstoffkathode besteht in der Zugabe einer sauerstoffdurchlässigen Membran. Etwas, das dem ursprünglichen Patentanmeldungsdiagramm ähnelt, kann hier gefunden werden.
Seine geschlachtete Darstellung finden Sie unten.
Eine Reihe von Konstruktionsfehlern der Platin-Sauerstoffkathode wurden durch Clarks Design behoben;
Die Membran ist die Hauptänderung. Seine Anwesenheit schützt sowohl das Platin davor, in proteinhaltigen Trümmern verkrustet zu werden, und bietet eine vorhersehbare Diffusionsdistanz für den Sauerstoff, ohne die Möglichkeit einer Konvektion. Dies schützt sie vor einigen Fehlerquellen (obwohl erwähnt werden muss, dass die Elektrode gelegentlich noch verwirrende Ergebnisse liefern kann, wenn sie beispielsweise mit der Reduktion von Halothan beginnt).
Die Reaktionsgeschwindigkeit der Elektrode hängt offensichtlich von der Membrandicke ab. Es braucht Zeit, bis diese kleinen Moleküle ihren Weg zur Kathode finden. Diese Diffusion wird offensichtlich länger dauern, wenn die Membran dicker ist oder wenn eine Elektrolytschicht nach der Membran ausgehandelt werden muss (dies ist einer der Gründe, warum die Elektroden heutzutage direkt an der Membran anliegen). Die Reaktionszeit einer 5µm Teflonmembran beträgt etwa 1 Sekunde, und diese kann auf 0,4 Sekunden erhöht werden, wenn die Probe auf 80 ° C erhitzt wird.
Die lokale Maschinerie verwendet die Radiometer E799-Elektrode, deren Bilder auf der DOM Medical-Website zu finden sind. Es könnte Ihren Weihnachtsbaum für nur $ 1200.00 (US) schmücken.