dit hoofdstuk is het meest relevant voor sectie F12 (iii) van de 2017 CICM primaire Syllabus, die verwacht dat de examenkandidaten in staat zijn om “de methoden voor het meten van zuurstof en koolstofdioxide spanning in bloed te beschrijven”. Opmerkelijk is dat dit klinisch apocriefe onderwerp werd ondervraagd in vraag 9.1 van de tweede Fellowship exam paper van 2009. Men kan er redelijk zeker van zijn dat het nooit meer zal verschijnen, en dit hoofdstuk in zijn geheel negeren.
in samenvatting:
- een zilveren anode en platina kathode worden gesuspendeerd in een elektrolyt.
- zuurstof wordt opgelost in de elektrolyt.
- op de elektroden wordt een spanning van bekende magnitude (ongeveer 700 mV) toegepast.
- zuurstof wordt gereduceerd aan de kathode en zilver wordt geoxideerd aan de anode.
- de resulterende stroom neemt toe naarmate de spanning toeneemt.
- de stroom bereikt een plateau wanneer de reactiesnelheid wordt bepaald door de diffusie van zuurstof in plaats van door de spanning.
- dit plateau correleert met de zuurstofspanning in de elektrolyt.
Leland C. Clark noemde zijn apparaat nooit “de Clark Zuurstofelektrode”, omdat een dergelijk gebaar waarschijnlijk door zijn tijdgenoten als licht walgelijk zou zijn beschouwd. Het artikel dat hij publiceerde bespreekt de “continuous recording of blood oxygen tensions by polarography” – het was een “polarografische” elektrode, en dit is ook hoe het wordt verwezen in sommige van de eerdere literatuur. Het polarogram is de gegrafeerde relatie van stroom en spanning die elders uitvoerig wordt besproken.
de elektroden worden tegenwoordig “polarografisch” genoemd omdat ze geen kwikelektrode bevatten (blijkbaar is dat een voorwaarde). Het Referentiehandboek van de Radiometer beschrijft hun elektroden als “amperometrisch”, om het feit weer te geven dat ze stroom meten; terwijl de” potentiometrische ” elektroden meer geïnteresseerd zijn in spanning. De principes van amperometrische metingen in het algemeen worden elders in brede niet-specifieke termen besproken. Net als De Clark-elektrode zijn andere opmerkelijke leden van de amperometrische elektrodefamilie (de glucose-elektrode en de lactaatelektrode) voldoende uniek om hun eigen hoofdstukken te verdienen.
geschiedenis van de elektrode en klachten over de bibliografie
bij het onderzoek naar de Clark-elektrode en zijn geschiedenis kan het moeilijk zijn om alle gewenste informatie te verzamelen, omdat een groot deel ervan achter paywalls zit of niet meer wordt gedrukt. Het oorspronkelijke artikel behoort tot het Journal of Applied Physiology, net als de herinneringen van John Severinghaus. Clark ‘ s eigen autobiografische verslag van de ontdekking vereist een abonnement op internationale anesthesiologie klinieken.
Gelukkig bestaat er enige vrije medische opleiding. John W Severinghaus en A. Freeman Bradley ‘ s artikel uit 1958 waarin het ontwerp en de prestatiekenmerken van hun eerste abg-analysator worden beschreven, is nog steeds te zien in het Journal of Applied Physiology.John Kanwisher ‘ s artikel uit 1959 bespreekt de elektrode in detail, hoewel de relevantie ervan misschien het grootst is voor de oceanografie (uit zijn diagrammen en discussie blijkt dat Kanwisher de ademhaling van kleine zeedieren meet door ze direct in de elektrode te duwen). Evenzo, het lijkt erop dat men gemakkelijk in staat is om een diagram van het op te halen uit de Verenigde Staten Patent Office (via Google). Tot slot was het mogelijk om een bevredigende hoeveelheid detail uit William L. Nastuk ’s 1962 leerboek,” Electrofysiological Methods:Physical Techniques in Biological Research”.
in ieder geval. Blijkbaar werd de ontwikkeling van de Clark-elektrode als een continue methode voor het meten van oxygenatie grotendeels gedreven door de populaire kritiek op Clark ‘ s dispersie-oxygenator (“bubble oxygenator”), die voor het eerst werd gebruikt voor cardiopulmonale bypass in de vroege jaren 1950. de critici klaagden dat er geen betrouwbare manier was om te bevestigen dat het bloed dat uit de oxygenator kwam, zuurstofrijk was. Een boggles op de ondankbaarheid; voorafgaand aan de bubble oxygenator, Clark meldt dat het academische gebied van extracorporale oxygenatie was iets van een ongehoorde tuin:
“…er zijn zeer uiteenlopende methoden voor extrapulmonale toediening van zuurstof toegepast. Zuurstof was subcutaan, intraperitoneaal en intraveneus geïnjecteerd, evenals direct in de darmen, de gewrichten, het nierbekken en de urineblaas.”
deze klachten over vreemde methoden van zuurstoflevering zijn ironisch afkomstig van een man die vervolgens een van de oprichters van Oxygen Biotherapeutics, Inc werd, een bedrijf dat Oxycyte (een perfluorocarbon synthetic oxygen carrier ontworpen om te fungeren als een bloedvervanger) op de markt brengt.
De Clark Zuurstofelektrode
de principes van amperometrische zuurstofmeting worden uitvoerig besproken in het hoofdstuk over de platina zuurstofkathode.
het belangrijkste verschil tussen deze elektrode en de vroegere zuurstofkathode is de toevoeging van een zuurstofdoorlatend membraan. Iets wat lijkt op het oorspronkelijke octrooiaanvraag diagram is hier te vinden.
de afgeslachte weergave is hieronder te vinden.
een aantal ontwerpfouten van de platina zuurstofkathode zijn door Clark ‘ s ontwerp verholpen;
het membraan is de belangrijkste verandering. Zijn aanwezigheid beschermt zowel het platina tegen het worden ingelegd in eiwitachtige puin, en biedt een voorspelbare diffusie afstand voor de zuurstof, zonder de kans op convectie. Dit beschermt het tegen sommige bronnen van fouten (hoewel moet worden vermeld dat de elektrode nog steeds af en toe verwarrende resultaten kan geven wanneer het bijvoorbeeld halothaan begint te verminderen).
de responssnelheid van de elektrode hangt uiteraard af van de membraandikte. Het kost tijd voor die kleine moleculen om hun weg naar de kathode te vinden. Deze diffusie gaat natuurlijk langer duren als het membraan dikker is, of als er een post-membraanlaag van elektrolyt te onderhandelen (dat is een van de redenen dat de elektroden deze dagen recht tegen het membraan). De responstijd van een 5µm Teflon membraan is ongeveer 1 seconde, en dit kan worden verhoogd tot 0,4 seconden als het monster wordt verwarmd tot 80° C.
de lokale machine gebruikt de Radiometer e799 elektrode, waarvan beelden te vinden zijn op de medische website van DOM. Het zou kunnen worden het versieren van uw kerstboom voor slechts $ 1200.00 (US).