Questo capitolo è più rilevante per la Sezione F12(iii) del programma primario CICM 2017, che prevede che i candidati all’esame siano in grado di “descrivere i metodi di misurazione della tensione di ossigeno e anidride carbonica nel sangue”. Sorprendentemente, questo argomento clinicamente apocrifo è stato interrogato nella domanda 9.1 dal secondo documento d’esame della Fellowship del 2009. Si può essere ragionevolmente sicuri che non apparirà mai più, e ignorare questo capitolo nella sua interezza.
In sintesi:
- Un anodo d’argento e un catodo di platino sono sospesi in un elettrolita.
- L’ossigeno viene disciolto nell’elettrolito.
- Agli elettrodi viene applicata una tensione di grandezza nota (circa 700 mV).
- L’ossigeno viene ridotto al catodo e l’argento viene ossidato all’anodo.
- La corrente risultante aumenta all’aumentare della tensione.
- La corrente raggiunge un plateau quando la velocità di reazione è determinata dalla diffusione dell’ossigeno piuttosto che dalla tensione.
- Questo plateau è correlato alla tensione dell’ossigeno nell’elettrolito.
Leland C. Clark non ha mai chiamato il suo dispositivo “l’elettrodo di ossigeno Clark”, in quanto un tale gesto sarebbe stato probabilmente visto dai suoi contemporanei come leggermente disgustoso. Il documento che ha pubblicato discute la “registrazione continua delle tensioni di ossigeno nel sangue mediante polarografia “- era un elettrodo” polarografico”, e questo è anche il modo in cui viene indicato in alcune delle precedenti pubblicazioni. Il polarogramma è la relazione grafica di corrente e tensione che viene discussa a lungo altrove.
Gli elettrodi al giorno d’oggi sono definiti “polarografici” in quanto non contengono un elettrodo a mercurio (apparentemente questo è un prerequisito). Il manuale di riferimento del radiometro descrive i loro elettrodi come “amperometrici”, per riflettere il fatto che misurano la corrente; mentre gli elettrodi” potenziometrici ” sono più interessati alla tensione. I principi della misura amperometrica in generale sono discussi in termini generali non specifici altrove. Come l’elettrodo di Clark, altri membri importanti della famiglia degli elettrodi amperometrici (l’elettrodo di glucosio e l’elettrodo di lattato) sono sufficientemente unici da meritare i propri capitoli.
Storia dell’elettrodo e reclami sulla bibliografia
Nella ricerca dell’elettrodo Clark e della sua storia, si possono trovare difficoltà a raccogliere tutte le informazioni desiderate, poiché gran parte di esse è bloccata dietro paywall o è ora fuori stampa. L’articolo originale appartiene al Journal of Applied Physiology, così come i ricordi di John Severinghaus. Il resoconto autobiografico della scoperta di Clark richiede un abbonamento a cliniche internazionali di anestesiologia.
Per fortuna, esiste una certa educazione medica freegan. Il documento di John W Severinghaus e A. Freeman Bradley del 1958 che descrive in dettaglio le caratteristiche di progettazione e prestazioni del loro primo analizzatore ABG può ancora essere visto sul Journal of Applied Physiology.
L’articolo di John Kanwisher del 1959 discute l’elettrodo in grande dettaglio, anche se la sua rilevanza è forse maggiore per l’oceanografia (dai suoi diagrammi e discussioni, sembrerebbe che Kanwisher abbia misurato la respirazione di piccoli animali marini spingendoli direttamente nell’elettrodo). Allo stesso modo, sembra che uno sia facilmente in grado di recuperare un diagramma di esso dall’Ufficio brevetti degli Stati Uniti (tramite Google). Infine, è stato possibile recuperare una quantità soddisfacente di dettagli dal libro di testo di William L. Nastuk del 1962, ” Electrophysiological Methods:Tecniche fisiche nella ricerca biologica”.
Comunque. A quanto pare, lo sviluppo dell’elettrodo di Clark come un continuo degli strumenti per misurare l’ossigenazione è stata trainata in gran parte dalla famosa critica di Clark dispersione ossigenatore (“bolla ossigenatore”), che è stato utilizzato per la prima volta per il bypass cardiopolmonare nei primi anni 1950. I critici si lamentava che non c’era alcun modo affidabile per confermare che il sangue l’ossigenatore è stato ossigenato. Uno boggles all’ingratitudine; prima dell’ossigenatore a bolle, Clark riferisce che il campo accademico dell’ossigenazione extracorporea era qualcosa di un giardino non diserbato:
“…sono stati impiegati mezzi ampiamente diversi per la somministrazione di ossigeno extrapolmonare. L’ossigeno era stato iniettato per via sottocutanea, intraperitoneale e endovenosa, nonché direttamente nell’intestino, nelle articolazioni, nella pelvi renale e nella vescica urinaria.”
Queste lamentele su strani metodi di erogazione dell’ossigeno sono ironiche provenienti da un uomo che successivamente è diventato uno dei membri fondatori di Oxygen Biotherapeutics, Inc, una società che commercializza Oxycyte (un vettore di ossigeno sintetico perfluorocarbonico progettato per agire come sostituto del sangue).
L’elettrodo di ossigeno Clark
I principi della misurazione amperometrica dell’ossigeno sono discussi a lungo nel capitolo sul catodo di ossigeno al platino.
La principale differenza tra questo elettrodo e il precedente catodo di ossigeno è l’aggiunta di una membrana permeabile all’ossigeno. Qualcosa di simile al diagramma della domanda di brevetto originale può essere trovato qui.
La sua rappresentazione macellata può essere trovata di seguito.
Un certo numero di difetti di progettazione del catodo di ossigeno al platino sono stati risolti dal design di Clark;
la membrana è il cambiamento principale. La sua presenza protegge il platino da incrostazioni di detriti proteici e offre una distanza di diffusione prevedibile per l’ossigeno, senza possibilità di convezione. Questo lo protegge da alcune fonti di errore (anche se va detto che l’elettrodo può ancora occasionalmente dare risultati confusi quando inizia a ridurre l’alotano, per esempio).
La velocità di risposta dell’elettrodo dipende ovviamente dallo spessore della membrana. Ci vuole tempo per quelle piccole molecole per farsi strada verso il catodo. Questa diffusione ovviamente richiederà più tempo se la membrana è più spessa, o se c’è uno strato post-membrana di elettrolita da negoziare (questo è uno dei motivi per cui gli elettrodi in questi giorni sono proprio contro la membrana). Il tempo di risposta di una membrana in teflon da 5µm è di circa 1 secondo, e questo può essere aumentato a 0,4 secondi se il campione viene riscaldato a 80° C.
Il macchinario locale utilizza l’elettrodo Radiometro E799, le cui immagini possono essere trovate sul sito web DOM Medical. Potrebbe essere decorare il vostro albero di Natale per soli $1200.00 (US).