Способ измерения парциального давления кислорода в биологических тканях Советский патент 1991 года по МПК G01N27/28 

Изобретение относится к электрохимическим способам измерения, а именно к полярографическому анализу, и может быть использовано для определения парциального давления кислорода в условиях услож- ненной диффузии, в частности для измерения парциального давления кислорода (РОа) в живых биологических тканях,

Целью изобретения является повышение точности способа.

Способ осуществляется следующим образом.

Открытый неподвижный копчиковый микроэлектрод со скошенным торцом, имеющий активную поверхность, произвольной

геометрической формы, предварительно моделируют идеальным сферическим электродом, вычисляя R0 по стартовым токам восстановления кислорода в неподвижном физиологическом растворе NaCI, насыщенного воздухом, с помощью формулы |.

(Г

((1)

О

SQ

ы ел

где Н и h значения силы тока восстановления кислорода в моменты времени ti и tz;

Do - коэффициент диффузии кислорода в физиологическом растворе.

Затем, вводя тогже электрод в исследуемую ткань, на основании стартовых токов восстановления 02, измеренных в диапазоне 5-30 с при потенциале поляризации, соответствующем диффузионному току, определяют локальный коэффициент диффузии кислорода в живой ткани по формуле

Отк

(2)

где Н и 2 - значения силы тбка восстановления кислорода на электроде в ткани в моменты времени ti и ta;

RO - эффективный радиус электрода, вычисленный по формуле (1).

Парциальное давление кислорода в ткани вычисляется по формула

(Р02)тюID°a° + kr

Т

(PCfe)o. (3)

)

где I и I - сила тока восстановления кислорода на электроде в ткани и в физиологическом растворе, насыщенном воздухом, соответственно в момент времени t;

Do и DTK - коэффициенты диффузии кислорода в физиологическом растворе и живой ткани;

Оо и «тк коэффициенты растворимости кислорода в физиологическом растворе и ткани;

(РОа)о- парциальное давление кислорода в физиологическом растворе.

Пример. Определение РО2 в дерме кожи предплечья и лучеплечевой мышце у практически здоровых людей.

Измерения РОа производят с помощью копчикового микроэлектрода со скошенным торцом, имеющего активную поверхность приблизительно эллиптической формы и изготовленного из платиновой (спектрально чистая pt) проволоки диаметром 0,010 см, вмонтированной в инъекционную иглу диаметром 0.040 см. Стартовые токи восстановления Оа регистрируются малоинерционным ( т 0,4 с) и высокочувствительным универсальным полярографом ПУ-1. Индикаторный электрод используется в паре с хлорсеребря- ным электродом, при этом от внешнего источника подается напряжение 0,7 В.

С помощью малоинерционного прибора регистрируются изменения силы диффузионного тока восстановления кислорода на неподвижном твердом микроэлектроде в течение 20 с в стандартном совершенно неподвижном 0,9%-ном растворе NaCI, насыщенном воздухом, при комнатной температуре. В целях предотвращения ис

кажающей тепловой конвекции электрод устанавливают в пристеночной области (слой Прандтля) на максимально возможной глубине сосуда или в тампоне гигроскопиче5 ской ваты, помещенной в тот же раствор. Кривая I-T запоминается. Продолжительность регистрации 20 с, затем вычисляется RO - характерный размер электрода как функции h, la, ti, tan Do в стандартном растворе.

10 В результате проведения моделирования микроэлектрода в растворе NaCi с известным коэффициентом диффузии Оа при комнатной температуре (,3 см /с при С) определяют эффективный ра15 диус используемого микроэлектрода Но(0.0151-0,0005)см.

Вводя аттестованный таким образом микроэлектрод в живую ткань, определяют в ней коэффициент диффузии Оа. В резуль20 тате проведения 20 измерений у практически здоровых людей получают

дерма кожи предплечья DTK(6,3 ± 0,5) 10 5см2/с;

,6 10 5см2/с;

25лучеплечевая мышца ОТк(7,0 ± 0,5)

10 5см2/с;

&- ±1,6 10 5см2/с. По -значениям силы стартового тока восстановления Оа регистрируемых в момент

30 времени электролиза t в биологической ткани in vivo и в физрастворе, используя полученные RO и DTK, определяют по формуле (3) значения (РОа)тк

дерма кожи предплечья (Р0а)тк(38,2

35 ±3,5) мм рт.ст.;

лучеплечевая мышца {Р0а)тк(40 ± 4) мм рт.ст.

При расчетах принимается, что ,0 -10

. .... Г2 см3 Оа/см3 эта, при С, ,4 см3

40 Оа/см3 атм при С.

Предлагаемый способ измерения в условиях усложненной диффузии, напряжения кислорода в живых тканях позволяет получать результаты в абсолютных едини45 цах (мм рт. ст.), отличается низкой температурной зависимостью, достаточно прост, надежен и не требует длительного времени измерения. Он позволяет также проводить измерения в режиме постоянного включе50 ния измерительной цепи и вести непрерывную регистрацию изменений РОа в живой ткани организма.

Формула изобретения Способ измерения парциального давле55 ния кислорода в биологических тканях путем введения поляризуемого открытого неподвижного торцового микроэлектрода в паре с хлорсеребряным электродом в сосуд с физиологическим раствором хлористого

натрия, а затем в биологическую ткань, измерения диффузионных токов с последующим расчетом парциального давления кислорода, отличающийся тем, что, с целью повышения точности способа, микроэлектрод помещают в пристеночной области сосуда на максимально возможную глубину или в тампон гигроскопического материала, измеряют диффузионные токи в начале погружения и через 5-30 с, а расчет парциального давления кислорода осуществляют по формуле

1 , 1

(Р02)тк

k a. ODO(T

ЬйткО

тк%

1

(Р02)о,

УлгО

0

где It и It - сила тока, проходящего через электрод в ткани и в физиологическом растворе в момент времени t;

Оо и атк - коэффициенты растворимости кислорода в физиологическом растворе и в ткани;

Dot и DTK коэффициенты диффузии кислорода в физиологическом растворе и ткани в момент времени t;

Ro эффективный радиус электрода;

(РОг)о - парциальное давление кислорода в физиологическом растворе.

15

Изобретение относится к электрохимическим способам измерения, а именно к полярографическому анализу, и может быть использовано для определения парциального давления кислорода в биологических тканях. Целью изобретения является повышение достоверности определения парциального давления в биологических тканях. Поставленная цель достигается измерением диффузионных токов 0,14-0,9%-ного раствора хлористого натрия и биологической ткани в течение 5-30 с путем введения в них открытого поляризуемого неподвижного торцового микроэлектрода в паре с хлорсеребрянным электродом и вычисления парциального давления по формуле (Р02)тк ita0D0(lt«TKDT,c(4- + j I, ) 4Ro Ул: DiKt (Р02)о, где It и h - сила тока, проходящего через электрод в ткани и в физиологическом растворе в момент времени t; оь и ат - коэффициенты растворимости кислорода в физиологическом растворе и в ткани; Dot и Dm коэффициенты диффузии кислорода в физиологическом растворе и ткани в момент времени t; R0 - эффективный радиус электрода; (Р02)о - парциальное давление кислорода в физиологическом растворе. Предлагаемый способ позволяет в течение времени определить изменение коэффициентов диффузии в физиологическом растворе и биологической ткани и таким образом повысить точность расчета (РОа)о и также диффузионных токов,