Ионометрия в медицине: Газовые, ферментные и бактериальные электроды

Газовые, ферментные и бактериальные электроды

Особое место в потенциометрических методах анализа занимают газовые (газочувстви­тельные), ферментные, бактериальные, иммуноэлектроды (называемые биоло­гическими сенсорами). Существенное отличие последних от обычных ионоселективных — использование промежуточной реакции, в результате которой из молекул определяемых ве­ществ образуются ионы, активность которых может быть определена одним из вышепере­численных ИСЭ.

Газовые электроды позволяют определять активную концентрацию следующих газов: СО₂, NH₃, NO₂, H₂S, HX (X = F, Cl, Br, I). В основе действия газовых электродов лежит ре­акция с участием воды, в результате которой изменяется характер среды, например:

СО₂ + Н₂О  Н⁺ + НСО₃

—

NH₃ + Н₂О  ОН- + NH₄⁺.

Индикаторными ИСЭ на выделяющиеся при этих реакциях ионы (Н⁺, ОН») служат стек­лянные рН-электроды.

Газочувствительные электроды находят все большее применение, к примеру, при конт­роле содержания различных компонентов в выхлопных газах автомобилей. Однако их ши­рокому внедрению препятствует сложность конструкции.

Позднее появились ферментные, бактериальные и иммуноэлектроды, сочетающие селек­тивность и чувствительность биохимических реакций со скоростью и простотой измерений потенциометрического метода.

Так, ферментные электроды можно использовать для определения концентрации не толь­ко продуктов ферментативной реакции, но и любого участвующего в этой реакции вещества, что особенно важно для многостадийных реакций, а также для определения активности фер­мента, концентрации его ингибиторов и активаторов.

Ионометрия в медицине

Применение биологических сенсоров существенно расширило рамки ионометрии, позво­лив определять концентрацию органических соединений в водных растворах (глюкозы, мо­чевины, аминокислот и др.), что перспективно для медицинской практики.

Дальнейший прогресс в развитии ионометрии связан, во-первых, с разработкой новых ИСЭ, с созданием (с помощью уже разработанных или даже серийно выпускаемых элект­родов) аналитических методик определения ионов и низко- и высокомолекулярных органи­ческих соединений, которые раньше методом ионометрии не обнаруживались (например, белки, сахара и др.). Другое направление — улучшение конструкции электродов, например, создание электродов с твердым внутренним контактом между мембраной и металлическим токоотводом. Эти электроды не имеют внутреннего жидкостного заполнения. Твердый ме­таллизированный контакт был впервые применен к стеклянным электродам. Затем были разработаны также электроды с металлическим внутренним контактом, содержащие мемб­раны из галогенидов и сульфидов тяжелых металлов. Такие электроды считаются ионосе-лективными электродами второго поколения.

В практике клинических лабораторий повсеместно применяется как измерение по­тенциалов, связанных с переносом электронов, с помощью окислительно-восстанови­тельных (в широком смысле) электродов, так и измерение потенциалов, обусловленных переносом ионов, с помощью ионоселективных электродов (см. ниже). Наряду с класси­ческим методом исследования кислотности желудочного сока методом зондирования большое применение находит электрометрический метод определения рН — введение в желудок больного капсулы, содержащей миниатюрную пару электродов — стеклянный и хлорсеребряный — для измерения рН желудочного сока непосредственно в организме. Электрометрическое измерение

рН применяется также для непрерывного контроля кис­лотности во время хирургической операции, при диагностике некоторых кожных забо­леваний, при предварительном испытании новых лекарственных препаратов вне орга­низма (in vitro) и во многих других случаях.

Так же легко, как определяются, можно измерить активные концентрации важнейших в медико-биологическом отношении ионов (например, Na⁺, K⁺, Ca²⁺, NH⁺₄, РЬ²⁺, С1~, Вг~, 1~, NOj и др.), используя соответствующие ионоселективные электроды. Интенсивное внедре­ние ионометрических методов в медико-биологические исследования обусловлено, во-пер­вых, важностью контроля водно-электролитного баланса и кислотно-щелочного состояния организма и его отдельных органов и, во-вторых, необходимостью определения состава ле­карственных препаратов, ферментов, физиологических растворов, продуктов питания, по­чвы, природных вод, атмосферы и т.д.

Еще одна область применения метода ионометрии — нахождение так называемого ком­промиссного (смешанного) потенциала тех или иных тканей или органов с помощью мик­роэлектродов. Суммарная совокупность смесей окислителей и восстановителей с учетом их концентраций определяет величину этого потенциала. Оказалось, что его величина специ­фична для тех или иных тканей. Например, компромиссный потенциал кожи здорового че­ловека находится в интервале 220-280 мВ, а мышечной ткани — 170-220 мВ. В частности, при ишемической болезни, когда суммарное окислительно-восстановительное равновесие в тканях смещено в сторону уменьшения содержания окислителей, величина этого потен­циала в мышцах падает до 160 мВ, причем это отклонение в большей степени затрагивает мышцы, чем кожу. Таким образом, величина компромиссного потенциала становится диаг­ностическим признаком.

Итак, окислительно-восстановительные процессы играют исключительно важную роль в живых системах: снабжают их энергией, необходимым «строительным материалом» и уча­ствуют в механизмах биорегуляции. С помощью регулируемого обмена веществ достигает­ся постоянство содержания окислителей и восстановителей и продуктов их взаимодействия в организме, обеспечивая окислительно-восстановительный гомеостаз. Контроль окисли­тельно-восстановительного гомеостаза, как и нахождение концентраций практически любых ионов биосред, осуществляется с помощью метода ионометрии, одного из универсальных диагностических физико-химических методов.

СРЕДСТВА ИЗМЕРЕНИЙ медицинского назначения — Большая Медицинская Энциклопедия

Измеряемые величины и параметры	Виды измерений	Примеры средств измерения медицинского назначения
Параметры организма
Разности биопотенциалов между точками или участками органов, мышц, клеток или поверхностей тела	Электриче ские	Электрокардиографы (см. Электрокардиография), миографы (см. Миография), энцефалографы (см. Электроэнцефалография), гастрографы (см. Элек-трогастрография), приборы для поиска биологически активных точек (см. Иглоукалывание)
Электрические импеданеы органов и поверхностей тела	Электриче ские	Реографы, реоплетизмографы (см. Реография)
Перемещения, скорости, ускорения и частоты колебаний органов, сосудов, поверхностей тела и их частей	Механиче ские	Механо-, динамо- и баллистокардио-графы (см. Баллистокардиография, Динамокардиография, Механокардиография), сфигмографы (см. Сфигмография), флебографы, эхотахокардиографы (см. Эхокардиография) Измерители артериального, венозно
Давления биологических жидкостей и газов в органах, сосудах и полостях тела	Механиче ские	го (см. Кровяное давление, Сфигмо-манометрия), измерители альвеолярного, внутрижелудочного, внутричерепного и других видов давления
Объемы, расходы и скорости биологических жидкостей и га	Механиче ские	Спирографы (см. Спирография), пневмотахографы (см. Пневмотахография),
зов		измерители скорости кровотока (см. Кровообращение, Скорость кровотока), волюминометры (см. Антропометрия), оксикарбосиирографы
Вес (масса) тела и его частей, мышечная сила	Механиче ские	Медицинские весы (см. Весы), кистевые и становые динамометры (см. Мышечная работа)
Временные интервалы и частоты функционирования органов и систем организма	Механиче ские	Спиро- и кардиотахометры, хроно-рефлексометры (см. Хронометраж физиологический), нейротахометры
Параметры звуковых полей, создаваемых органами и сосудами; параметры распространения и затухания звуковых и ультразвуковых сигналов в тканях организма	Акустиче ские	Фонокардиографы (см. Фонокардиография), пульмофонографы (см. Пуль-мофонография), эхолокационные приборы (см. Улътразвуковая диагностика)
Концентрация веществ или их ионов в крови, полостях орга	Физико-хи мические	Оксигемометры (см. Ван-Слайка методы, Гемоглобинометрия), рН-метры
низма и выдыхаемом воздухе		внутрижелудочные (см. Желудок), газоанализаторы крови и выдыхаемого воздуха (см. Газоанализаторы, Кислотно-щелочное равновесие)
Температура участков тела и кожного покрова	Теплофизи ческие	Медицинские термометры (см. Термометрия), медицинские измерительные тепловизоры (см. Термография)
Размеры и перемещения тела и его частей	Линейно угловые	Антропометрические (см. Антропометрия), офтальмологические (см. Офтальмометрия) , травматологические, патологоанатомические и другие подобные средства измерения
Параметры биологических проб
Концентрация веществ, их ионов и концентрация частиц в биологических пробах	Биохимиче ские	Фотоколориметрические, нефеломет-рические (см. Колориметрия, Нефелометрия, Фотометрия),люминометри-ческие, потенциометрические и кондук-тометрические биоанализаторы (см. Кондуктометрия, Потенциометрическое титрование)
Плотность и вязкость биологических проб, скорость оседания частиц в биологических пробах	Механиче ские	Уроденситометры, гемовискозиметры и гемокоагулографы, уро- и гемоури-нометры, СОЭ-метры (см. Ареометры, Вязкость, Денситометрия, Коагуло-грамма, Оседание эритроцитов)
Объем и вес (масса) дозируемых веществ	Механиче ские	Медицинские лабораторные дозаторы и пипетки (см. Дозирующие устройст- АП Г f 11И P TY) 1C 11 \
Санитарно-гигиенические параметры среды		О Cij J.J. l/C / LC / / V it tv J
Напряженность электрического и магнитного полей, концентрация электрически заряженных частиц	Электрические’и магнитные	Электрометры, магнитометры, ионо-метры
Интегральный и полосовые уровни звука и ультразвука, звуковое давление, мощность ультразвука	Акустиче ские	Шумомеры (см. Шум)
Амплитуды, скорости, ускорения и частоты вибраций	Механиче ские	Вибрографы (см. Вибрация)
Напряженность электромагнитного поля	Радиотехни ческие	Измерители СВЧ поля (см. Электромагнитное поле)
Световой поток, яркость, освещенность	Оптико-фи- зические	Люксметры (см. Освещение), фотометры (см. Фотометрия), УФ-метры (см. Ультрафиолетовое излучение)
Интенсивность и доза радиоактивного излучения	Ионизирующие излучения	Дозиметры и радиометры (см. Дозиметрия ионизирующих излучений)
Концентрации веществ, биоаэрозолей и пыли в воздухе, веществ и газов в воде, веществ в почве	Физико-хи мические	Санитарно-гигиенические газоанализаторы, пылемеры (см. Газоанализаторы, Газовый анализ, Санитарная охрана атмосферного воздуха)
Параметры доз терапевтических и хирургических энергетических воздействий
Интенсивность и доза ионизирующих излучений	Ионизирующие излучения	Рентгеновские дозиметры и гамма-дозиметры (см. Дозиметрия ионизирующих излучений)
Излучаемая и поглощенная мощность УВЧ электромагнитного излучения	Радиотехни ческие	Измерители УВЧ-мощности (см. У ВЧ-терапия)
Мощность и интенсивность ультразвуковых колебаний	Акустиче ские	Измерители мощности ультразвука (см. Дозирование, Ультразвуковая терапия)
Энергетические параметры светового, в т. ч. инфракрасного и ультрафиолетового, излучения	Оптико-фи зические	Фотометры (см. Фотометрия), измерители мощности лазерного излучения (см. Лазер)
Примечание: материалы таблицы заимствованы из перечня средств измерений медицинского назначения (Приказ М3 СССР и Государственного комитета СССР по стандартам № 704/200 от 5 июля 1979 г.).

Прямая потенциометрия. Ионометрия и pH-метрия, их практическое применение.

Потенциометрические методы анализа базируются на использовании зависимости электродвижущей силы (ЭДС) электрохимической (потенциометрической) ячейки от концентрации (активности) определяемого вещества в исследуемом растворе. Прямо измерять величину потенциала невозможно, поэтому применяют систему электродов и сравнивают потенциал одного электрода с потенциалом второго электрода.

 Простейшая потенциометрическая ячейка содержит обязательно два электрода:

— индикаторный электрод (потенциал зависит от концентрации определяемых ионов)

— электрод сравнения (потенциал остается постоянным на протяжении измерения)

Прямая потенциометрия – это определение содержания аналита непосредственно по величине аналитического сигнала, т.е. потенциала индикаторного электрода.   Метод прямой потенциометрии – экспрессный и легко автоматизируемый, он не требует дорогой и сложной аппаратуры. Поэтому метод широко применяют в практике, в частности, при исследовании состава природных и сточных вод, почв, технологических растворов; в анализе пищевых продуктов, биологических жидкостей и т.п. Прямую потенциометрию используют для определения растворенного в воде кислорода, фторидов и цианидов в сточных водах, нитратов в почвах и пищевых продуктах,  а также для определения некоторых органических веществ. Важнейшим применением потенциометрии является измерение рН с использованием стеклянного электрода. Величина рН – важный показатель качества  воды, пищевых продуктов, лекарственных и косметических препаратов и других товаров. Непрерывно контролировать величину рН приходится при проведении многих технологических процессов. В этом случае потенциометрические сенсоры помещают внутри соответствующих реакторов, в трубопроводах и т.п.

Метод прямой потенциометрии имеет и ряд ограничений. Основное — сравнительно невысокая точность. Как и в других электрохимических методах, твердые пробы приходится переводить в раствор, что существенно удлиняет анализ и приводит к дополнительным погрешностям. Потенциометрическим методом часто не удается определять содержание микропримесей. Еще одно ограничение — необходимость иметь в лаборатории множество индикаторных электродов, ведь для каждого определяемого вещества нужен свой электрод.

Раздел прямой потенциометрии, где индикаторным электродом служит ионоселективный электрод, называют ионометрией. Это удобный, простой и экспрессный современный метод: продолжительность анализа определяется временем подготовки пробы, поскольку на само измерение тратится не более 1—2 мин. От других физико-химических методов ионометрия отличается прежде всего простотой методик и дешевизной измерительных приборов. Современные портативные иономеры позволяют определять разнообразные ионы и растворенные газы не только в лаборатории, но и в полевых условиях

рН-метрия — это диагностическая процедура, в процессе которой производят измерение кислотности среды

Внимание!

Если вам нужна помощь в написании работы, то рекомендуем обратиться к профессионалам. Более 70 000 авторов готовы помочь вам прямо сейчас. Бесплатные корректировки и доработки. Узнайте стоимость своей работы.

Поможем написать любую работу на аналогичную тему

Получить выполненную работу или консультацию специалиста по вашему учебному проекту

Узнать стоимость

принцип работы и применение в медицине

На чтение 5 мин. Просмотров 4k. Опубликовано 25.10.2018 Обновлено 28.07.2019

широко применяются в разнообразных областях науки и техники. Они находят применение в задачах, где необходимо установить содержание ионов определенных элементов в электрохимических растворах.

С помощью данных устройств изучают комплексообразование и ассоциации ионов в химии, определяют содержание различных органических соединений в биомедицинских исследованиях и т.д.

Описание

Ионометрия на данный момент является достаточно широкой областью знаний, занимающей отдельную нишу в современной аналитической химии.

Как и в любом другом научном направлении, тут так же необходимо в ряде случаев привлекать различные методы исследования для решения тех или иных проблем. К одной из них относится необходимость определения содержания ионов в различных электролитических растворах.

[box type=”info”]Ионоселективные электроды – , потенциал которых в электролите определяется содержанием ионов. Это позволяет использовать их для установления содержания ионов, а также контролировать и отслеживать его изменение во время различных процессов.[/box] Виды ионоселективных электродов.

Если какая-либо реакция приводит к изменению исходного состава, то данные приборы позволят проанализировать такие процессы и детально их изучить.

Селективный электрод обладает рядом преимуществ, среди них:

• отсутствие воздействия на исследуемый раствор;
• портативность.

На данный момент существует большое количество классификаций подобных приборов. Однако наиболее правильным является разделение по типу используемой мембраны, а также особенностям применения устройства.

Назначение и принцип работы

Обычно ионоселективные электроды – приборы, главным компонентом которых является мембрана. Ее особенность заключается в проницаемости только для определенного иона.

Установив мембрану между двумя растворами, создастся разность потенциалов, состоящая из потенциала диффузии и межфазных скачков. В результате содержание возможно определить по измерению электродвижущей силе гальванического элемента.

Данный компонент состоит из исследуемого и эталонного раствора. Искомое значение содержания ионов вычисляется по формуле.

Стеклянный ионоселективный электрод.

Стеклянные электроды в данном случае рассматриваются, как твердые электролиты. Их главной особенностью является участие в ионообменном взаимодействии с раствором.

Существуют устройства не только с твердой, но и с жидкой, а также пленочной мембраной. Селективность второго типа определяется комплексообразованием между мембраной и электролитическим раствором.

Конечно же, тот факт, что мембрана пропускает через себя только один конкретный тип иона, идеализирован. На самом деле она проницаема также и для других элементов, которые называются посторонними или мешающими.

Тем не менее избирательность к определяемому и мешающему иону у электрода различна. Этот параметр определяется так называемым коэффициентом селективности.

Таким образом, основан на измерении потенциала внутримембранных межфазных скачков. Благодаря высокой селективности, данные устройства широко применяются в медицине, химии, для контроля загрязнения воздуха, анализа грунта и так далее.

Особенности использования

Ионоселективные электроды являются неотъемлемыми приборами в решении многих научных и технических задачах. В зависимости от ситуации выбирается определенный тип устройства.

По функциональности их разделяют на измерительные, вспомогательные, комбинированные. В первом случае они способны работать, как индикаторы и измерители.

Вспомогательные работают в паре с измерительными, и служат для сравнения показаний со стандартным раствором. Комбинированный тип сочетает в себе функциональность приведенных выше вариантов.

[box type=”fact”]По типу мембраны выделяют несколько вариантов устройств. Это могут быть твердые, жидкостные, газовые и энзимные электроды.[/box]

В первом случае используются кристаллы солей труднорастворимых в воде. Основой жидких мембран являются растворы ионообменных веществ. Это могут быть жидкие катионы и анионы, а также хелатные соединения.

Газовый включает в себя два электрода. Один из них – ионоселективный, а второй – вспомогательный. Они контактируют со вспомогательным раствором, отделенного прослойкой из газа или же гидрофобной мембраной. К преимуществам данных устройств можно отнести длительный срок службы.

История данных электродов берет свое начало, как это ни удивительно, с физиологических исследований. Еще в середине девятнадцатого века ученые обнаружили, что между различными частичками организмов появляется электрохимический потенциал.

Уже в конце девятнадцатого века были созданы первые простейшие мембраны, позволяющие понять процессы, происходящие в сложных мембранах.

Разновидности электродов для измерения РН.

В пятидесятых года прошлого века были изготовлены и первые стеклянные электроды. Они позволяли определять содержание ионов H₂.

Практическое использование данных приборов стало возможным только в двадцатых годах прошлого столетия. Позже были изготовлены устройства, в основе принципа работы которых лежали щелочные .

Данные устройства портативны и просты в использовании. Кроме того, подобные приспособления не оказывают никакого воздействия на исследуемые объекты. Благодаря таким существенным преимуществам их широко применяют в различных научных целях.

Следует отметить, каждый электрод предназначен для определения конкретного элемента. Также различные типы устройств предназначены для работы в определенных условиях. Таким образом, в каждой конкретной задаче необходимо использовать прибор, предназначенный для измерения необходимых параметров.

На данный момент существует большое множество подобных приспособлений, так что их можно выбрать для любых целей.

При выборе электрода не стоит забывать о том, что в зависимости от назначения и области использования они могут подключаться к различным устройствам.

Если речь идет о приспособлениях общего назначения, то их можно подключать к разным приборам. А вот устройства специального назначения могут работать только с конкретными аппаратами и использоваться только в определенных условиях.

Итог

Ионоселективные ионы – важные элементы, используемые в разнообразных областях человеческой деятельности для измерения содержания ионов в растворах. Их главное преимущество – отсутствие взаимодействия с раствором во время проведения измерительных работ.

Они широко применяются в качестве детекторов при контроле, в исследования комплексообразования, в различных медико-биологических исследованиях и т.д.

14. Ионометрия (офс 42-0048-07)

Метод ионометрии основан на определении активности (концентрации) определяемых ионов с помощью ионоселективных электродов (ИСЭ). Ионоселективный электрод обладает избирательной чувствительностью к определенным ионам, от содержания которых зависит его потенциал. В основу определения положен принцип потенциометрического анализа, заключающийся в измерении разности потенциалов (электродвижущей силы — ЭДС) измерительного (ионоселективного) электрода и электрода сравнения, потенциал которого постоянен.

Зависимость электродвижущей силы электродной системы от активности потенциалопределяющего иона описывается уравнением Нернста:

R x T

E = E + 2,303 ——- lg a, (1)

0 Z x F

где:

E — разность потенциалов между измерительным и вспомогательным

электродами (ЭДС), мВ;

E — значение ЭДС электродной системы в начальной точке диапазона

0

измерений (стандартное значение ЭДС), мВ;

R — газовая постоянная;

T — абсолютная температура;

F — число Фарадея;

z — заряд определяемого иона;

a — активность или эффективная концентрация свободных ионов в растворе,

связанная с концентрацией соотношением:

a = f x C, (2)

где: C — молярная концентрация;

f — коэффициент активности.

Для очень разбавленных растворов коэффициент активности близок к единице и активность ионов равна концентрации.

Если коэффициент активности поддерживается постоянным, уравнение Нернста принимает вид:

k

E = E + — x lg f x C, (3)

0 z

R x T

где k = ——- — температурный коэффициент.

F

Температурный коэффициент k при любой температуре может быть рассчитан по формуле:

k = 0,05916 + 0,000198 x (t — 25 град. C) (4)

и приведен в табл. 14.1.

Таблица 14.1

Значения k при различных температурах

Температура, град. C	k
15	0,0572
20	0,0582
25	0,0592
30	0,0601
35	0,0611

Коэффициент активности (f) считается постоянным, если при измерениях во всех анализируемых и калибровочных растворах поддерживается одинаковая ионная сила. Для создания высокой ионной силы к раствору добавляют раствор индифферентного электролита (фоновый раствор) с тем, чтобы различные количества анализируемого иона не влияли на ионную силу раствора и коэффициент активности определяемого иона оставался постоянным.

k k

Если E = E + — x lg f = E ‘ и S = —,

0 Z 0 z

где S — крутизна электродной функции, то

E = E ‘ + S lgC = E ‘- S x pC, (5)

0 0

где pC = -lgC.

Таким образом, при постоянной ионной силе раствора и постоянной температуре наблюдается линейная зависимость ЭДС электродной системы от концентрации определяемого иона.

ИЗМЕРЕНИЕ АКТИВНОСТИ И КОНЦЕНТРАЦИИ ИОНОВ

Ионометрические измерения осуществляют с использованием иономера (высокоомного потенциометра с входным сопротивлением, по крайней мере, в 100 раз большим, чем сопротивление используемых электродов), который включает в себя электродную систему и измерительный преобразователь.

В качестве ионселективных электродов могут использоваться электроды с кристаллической или некристаллической мембраной или с твердой матрицей (например, стеклянные электроды), электроды с заряженными (положительно или отрицательно) или незаряженными подвижными носителями, сенсибилизированные электроды (электроды с ферментативной подложкой, газ-индикаторные электроды). Электродом сравнения служит, главным образом, хлорсеребряный электрод или каломельный электрод с соответствующими индифферентными соединительными жидкостями.

Прибор градуирован в милливольтах или в единицах pX. Подготовка иономера к работе и проведение измерений производятся согласно инструкциям, прилагаемым к прибору. Измерения выполняют при постоянной температуре +/- 0,5 град. C и постоянной ионной силе раствора. Помещают электроды в испытуемый раствор и снимают установившееся показание при медленном и постоянном перемешивании.

При частых измерениях периодически проверяют стабильность отклика и линейность калибровочной кривой в диапазоне концентраций испытуемого раствора. В противном случае проверку проводят перед каждыми измерениями.

4 Ионометрия

Ионометрия — это прямая потенциометрия, где индикаторным электродом служит ионоселективный электрод (ИСЭ). Это удобный, простой современный метод. Продолжительность анализа определяется временем подготовки пробы, поскольку на само измерение тратится не более 2-3 мин. От других физико-химических методов ионометрия отличается, прежде всего, простотой методик выполнения измерения и невысокой стоимостью измерительных приборов.

При работе с ИСЭ необходима предварительная калибровка измерительного прибора – установление зависимости между потенциалом электрода (Е) и активностью (а_i) или концентрацией (с_i) определяемых ионов (i) – построение градуировочного графика. Для построения градуировочного графика в координатах: Е – lgа_i (Е – lgс_i) используют стандартные растворы с точно известными содержаниями определяемых ионов. Число растворов может быть от 3 до 5, по выбору оператора. В случае необходимости (при нарушении прямолинейности градуировочного графика) часто применяют прием последовательного разбавления исходного раствора дистиллированной водой, а затем проводят измерения для полученных растворов.

В ионометрии распространен и универсален метод постоянной ионной силы. В данном случае используют растворы потенциалопределяющего компонента, содержащие избыток индифферентного электролита, что создает постоянную ионную силу как в стандартах, так и в исследуемых растворах. В этом случае можно использовать графическую зависимость: Е – lgс_i. Вид электродной функции (градуировочный график) для однозарядного катиона приведен на рисунке 7.

E, мВ

-50

-200

—lga_K+

6

4

Рисунок — 7 Градуировочный график для калий – селективного электрода

По градуировочному графику определяют содержание потенциалопределяющего иона, и, при необходимости, следующие электрохимические характеристики:

1 Нернстовскую область электродной функции – интервал прямолинейной зависимости потенциала от активности (концентрации) потенциалопределяющих ионов.

2 Крутизну электродной функции – угловой коэффициент наклона градуировочного графика (Е – lgа_i, Е – lgс_i).

3 Предел обнаружения потенциалопределяющего иона (с_min). В случае отклонения крутизны электродной функции от теоретической величины для определения с_min используется значение, экспериментально найденное из градуировочного графика.

В аналитических, санитарных, таможенных, сертификационных, технологических и исследовательских лабораториях, в металлургической и добывающей промышленности, сельском хозяйстве, а также для геологоразведочных и геохимических исследований, для контроля качества питьевой и сточной воды и др. успешно используют рН – метры и ионометры серии «Эксперт – 001» (рис. 8).

Рисунок — 8 Прибор «Эксперт – 001»

Измерение величины рХ (рН) и концентрации С ионов в водных растворах с помощью прибора «Эксперт – 001» производится потенциометрическим методом при помощи ионоселективных электродов. Метод заключается в измерении разности потенциалов (ЭДС) измерительного (индикаторного) электрода и электрода сравнения.

В основу работы прибора — анализатора «Эксперт – 001» положен метод построения градуировочного графика зависимости ЭДС электродной системы от концентрации градуировочных (стандартных) растворов с известной концентрацией иона и последующего нахождения концентрации иона в анализируемом растворе по измеренному в нем значению ЭДС электродной системы.

Градуировочный график строится микропроцессором автоматически. Значение концентрации ионов или рХ, рН и т.д. находится автоматически с использованием градуировочного графика по измеренному значению ЭДС (Е) электродной системы. Результаты предоставляются в мг/л, моль/л, единицах рХ (Х-ион), а также в милливольтах.

В память прибора занесены молекулярные массы и значения зарядов для 29 основных встречающихся ионов и т.п. (хлорид, бромид, иодид, цианид, роданид, натрий, калий, аммоний, нитрат, серебро, сульфид, медь (II), кадмий, свинец, ртуть, кальций, барий, карбонат, перхлорат, перренат, фторид, тетрахлораурат, цинк, железо (III), а также жесткость воды, гидрофосфат и рН), и по каждому из них сохраняются последние результаты градуировки (калибровки).

Калибровку (градуировку), которую вносят в память прибора, проводят по растворам, число которых, по выбору пользователя может, быть от 2 до 5. Прибор может работать с любыми и отечественными, и импортными рН – и ионоселективными электродами.

Прибор можно использовать как в лаборатории, так и в полевых условиях.

При анализе производственных объектов и сточных вод металлургического производства, в том числе для дистанционного анализа, хорошо зарекомендовали себя схемы непрерывного потенциометрического измерения концентрации ионов в потоке, которые проводят с помощью датчика проточного типа с ионоселективным и стандартным электродами. Информация о содержании анализируемых веществ поступает с датчика в виде электрических сигналов, которые передаются на соответствующий исполнительный механизм и, тем самым, можно влиять на ход технологических процессов с целью их регулирования.

В аналитическом контроле металлургического производства ионометрический метод анализа широко применяют для определения фтора в сточных водах и сернокислых электролитах, в рудах и продуктах их переработки, для определения ионов натрия в солях тугоплавких металлов, а также для определения кислорода в металле.

51.Ионометрия. Ионоселективные электроды. Кислотность среды и ее измерения. Индикаторы.

Введение в потенциометрию:

Потенциометрический метод анализа основан на использовании зависимости электрического сигнала (потенциала) специального датчика, называемого измерительным электродом, от состава анализируемого раствора. В идеальном случае измерительный электрод избирательно (селективно) реагирует на определенный ион (или группу ионов), а его потенциал зависит от содержания этих ионов в растворе.

Измерительные электроды обычно подразделяют на две группы: рН-электроды. т.е. электроды селективные к иону водорода и электроды селективные к прочим ионам, которые называют ионоселективными электродами. Абсолютную величину потенциала в настоящее время измерить невозможно, однако можно измерить потенциал относительно другого электрода, потенциал которого не зависит от состава раствора и условно принимается равным нулю. Такой электрод называется электродом сравнения. Датчик, объединяющий в одном корпусе измерительный электрод и электрод сравнения, называется комбинированным электродом.

Потенциометрический анализ распространяется только на вещества, находящиеся в ионном состоянии, т.е. основной объект исследований это растворы, однако при этом растворы могут содержать взвеси твердых частиц, эмульсии, быть гелеобразными и т.д.

Потенциометрический метод анализа существует в нескольких вариантах:

— Прямая потенциометрия. Метод основан на установлении зависимости потенциала измерительного электрода от концентрации раствора и последующим ее использовании для анализа растворов неизвестной концентрации. Метод достаточно прост и экспрессен. Наиболее широко применяется для измерения рН. Точность метода зависит, в первую очередь, от типа измерительного электрода.

Достоинством и недостатком метода одновременно является то, что измеряемый потенциал зависит от активности. Это единственный метод прямого определения активности ионов в растворах.

— Потенциометрическое титрование. Он основан на проведении специфической химической реакции под контролем ионоселективного или редокс-электрода. Могут применяться следующие реакции: нейтрализации, осаждения, комплексообразования или окисления-восстановления. Расчет концентрации анализируемого вещества производится на основании объемов и концентраций, участвующих в реакции растворов.

Метод более сложный и трудоемкий по сравнению с предыдущим, но имеет ряд преимуществ. Результаты, полученные этим методом, обычно более точны и воспроизводимы (< 1 %). Титрование позволяет определять вещества, на которые не существует ионоселективных электродов (косвенное определение).

Ионометрия:

Ионометрия имеет ограниченную область применения в лабораторной практике из-за не высокой избирательности (селективности).

Стеклянные ионоселективные электроды из всех обладают наилучшими эксплуатационными характеристиками. Применение стеклянных электродов невозможно в растворах, содержащих плавиковую кислоту или ее соли.

Na – селективные. Предназначены для лабораторного анализа растворов, содержащих достаточно высокие концентрации ионов Na⁺. Основным мешающим ионом являются ион водорода (Н⁺), поэтому при измерении должно соблюдаться соотношение pH-pNa > 3,5.

Электроды с кристаллической мембраной. Не допускается эксплуатация этих электродов в растворах, разрушающие или растворяющие материал корпуса (ПВХ).

F-селективный электрод является одним из самых высокоселективных электродов – единственным мешающим ионом является ион ОН^—, поэтому измерения рекомендуется проводить при рН 5,5…6,5. Материал чувствительной мембраны – монокристалл LaF₃ обладает высокой химической стойкостью и долговечностью.

CI^—, Br^—, I-селективные электроды выполнены по стандартной технологии. Материалом мембраны является прессованный порошок Ag₂S с добавлением соответствующего галогенида серебра.

Мешающим действием обладают все ионы, которые могут взаимодействовать с материалом мембраны с образованием менее растворимых солей, в частности это ионы Hg²⁺ и S^2-. Селективность электродов возрастает в ряду CI-Br-I.

Cd-, Pb-, Cu- селективные электроды также выполнены по общепринятой технологии. Материал мембраны – прессованный порошок Ag₂S с добавлением сульфида соответствующего металла.

Мешающим действием обладают все ионы, которые могут взаимодействовать с материалом мембраны с образованием менее растворимых солей.

Для Ag-селективного электрода материалом мембраны служит прессованный порошок Ag₂S. Мешающий ион Hg²⁺. При определении серебра следует применять двухключевой электрод сравнения, заправленный раствором KNO₃ вместо KCl, т.к. малорастворимая соль AgCl может забивать электролитический ключ.

Электроды с ПВХ-мембраной. Материал мембраны ПВХ с добавлением специальных веществ-переносчиков. При работе с этими электродами не допускается присутствие веществ растворяющих или разрушающих ПВХ.

К-селективный электрод. При определении К⁺ должен применяться двухключевой электрод сравнения, заправленный раствором NH₄NO₃ или NH₄Cl вместо KCl.

NO₃-селективный электрод

Ca-, NH₄-селективные электроды

Для комфортной работы с ионоселективными электродами, особенно при прямой потенциометрии, в качестве измерительного прибора нужен иономер.

рН-метрия:

Потенциометрическое определение кислотности растворов – рН-метрия, один из самых распространен видов анализа. По материалу рабочей мембраны серийные рН-электроды подразделяются на стеклянные, металлоксидные и пленочные с ПВХ-мембраной. Металлоксидные и пленочные электроды имеют ограниченную область применения, т.к. проигрывают стеклянным по всем основным параметрам. Наибольшее распространение получили стеклянные рН-электроды.

Электроды сравнения:

Основная задача электрода сравнения – создание стабильного опорного потенциала. Конструктивно электрод сравнения представляет собой ионоселективный электрод (например, на ионы Cl^—) погруженный в электролит постоянного состава, контакт с анализируемым раствором осуществляется через специальный барьер, препятствующий смешиванию этих двух жидкостей. Для заполнения электродов сравнения должны применяться строго определенные электролиты. Например, для описанной выше конструкции одноключевого электрода сравнения электролит должен содержать, во-первых, ионы необходимые для работы потенциалопределяющего полуэлемента (для хлорсеребряных электродов это ионы Cl^—), а во-вторых, он должен быть «равнопереносящим». Это означает, что ионы, входящие в состав электролита, должны иметь равные (близкие) подвижности. К равнопереносящим электролитам относятся следующие: растворы KCl, KNO₃, NH₄NO₃, NH₄Cl и некоторые другие. Чаще всего для заполнения электродов сравнения используют растворы KCl различной концентрации. Однако в некоторых случаях попадание KCl в анализируемый раствор мешает проведению измерений, например, при анализе ионов К⁺ или Cl^—. В этом случае должны применяться двухключевые электроды сравнения. В этих электродах между рабочим объемом электрода сравнения, заполненным KCl, и анализируемой средой размещается дополнительная емкость для электролита, снабженная вторым электролитическим ключом.

Кислотно-основные индикаторы — органические соединения, способные изменять цвет в растворе при изменении кислотности (pH). Их преимуществом является дешевизна, быстрота и наглядность исследования. Однако из-за субъективности определения цвета и невысокой точности индикаторы pH не всегда удобны; поэтому для точного измерения pH используют pH-метры с цифровой индикацией.

Кислотно-основные индикаторы (водные растворы):

Универсальный индикатор:

Широко применяются смеси индикаторов, позволяющие определить значение рН растворов в большом диапазоне концентраций (1-10; 0-12). Растворами таких смесей — «универсальных индикаторов» обычно пропитывают полоски «индикаторной бумаги», с помощью которых можно быстро (с точностью до единиц рН, или даже десятых долей рН) определить кислотность исследуемых водных растворов. Для более точного определения сравнивают с эталонной цветовой шкалой.

определение тонометрии в Медицинском словаре

тонометрия

[to-nom´ĕ-tre]

измерение напряжения или давления, например, внутриглазного давления.

цифровая тонометрия оценка степени внутриглазного давления по давлению на глазное яблоко пальцем обследуемого.

тонометрия желудка мониторинг внутрислизистого pH желудка для получения ранних признаков неадекватной оксигенации тканей; Чувствительный характер слизистой оболочки позволяет отслеживать метаболические изменения, вызванные гипоксией, намного раньше, чем другие более распространенные показатели гипоксии.

Энциклопедия и словарь Миллера-Кина по медицине, сестринскому делу и смежным вопросам здравоохранения, седьмое издание. © 2003 Saunders, принадлежность Elsevier, Inc. Все права защищены.

to · nom · e · try

(tō-nom’ĕ-trē),

1. Измерение напряжения части, например, внутрисосудистого давления или артериального давления.

2. Измерение глазного давления.

Farlex Partner Medical Dictionary © Farlex 2012

Тонометрия

Газы крови См. Анализ газов крови Офтальмология Методика измерения внутриглазного давления — нормальное значение ≤ 20 мм рт. на внешней части глаза. Показания. Диагностика и лечение глаукомы, АГ глаза и рутинное обследование глаз.

Краткий словарь современной медицины МакГроу-Хилла. © 2002 McGraw-Hill Companies, Inc.

to · nom · e · try

(tō-nom’ĕ-trē)

1. Измерение напряжения детали (например, внутрисосудистого давления или артериального давления ).

2. Измерение глазного давления.

Медицинский словарь для профессий здравоохранения и сестринского дела © Farlex 2012

тонометрия

(tō-nom′ĕ-trē) [ tono- + -metry ]

ТОНОМЕТРИЯ: Измерение внутриглазного давления в глазах

Измерение напряжения части, как внутриглазное давление, используется для обнаружения глаукомы.См. Иллюстрацию

аналитическая тонометрия

Метод, ранее использовавшийся при анализе газов крови, при котором жидкая проба крови и ее газ удерживаются в равновесии и измеряются парциальные давления кислорода и углекислого газа.

аппланационная тонометрия

Определение внутриглазного давления путем измерения силы, необходимой для выравнивания поверхности роговицы.

цифровая тонометрия

Определение внутриглазного давления с помощью пальцев.

тонометрия желудка

Измерение парциального давления углекислого газа (Pco ₂ ) в желудке тяжелобольных пациентов для определения степени перфузии желудка и других внутренних органов кровью и кислородом. Плохая перфузия желудка наблюдается в более тяжелых условиях, то есть в тех, которые несут повышенный риск смерти.

бесконтактная тонометрия

Определение внутриглазного давления путем измерения степени вдавливания роговицы при вдыхании воздуха.

Медицинский словарь, © 2009 Farlex and Partners

тонометрия

Измерение давления жидкости в глазу.

Медицинский словарь Коллинза © Роберт М. Янгсон 2004, 2005

Тонометрия

Измерение давления.

Медицинская энциклопедия Гейла. Copyright 2008 The Gale Group, Inc. Все права защищены.

тонометрия

Миллодот: Словарь оптометрии и визуальных наук, 7-е издание. © 2009 Баттерворт-Хайнеманн

.

Словарь советов и фактов о здравоохранении

Обзор теста

Тонометрический тест измеряет давление внутри глаза, которое называется внутриглазным давлением (ВГД). Этот тест используется для проверки на глаукому, глазное заболевание, которое может вызвать слепоту из-за повреждения нерва в задней части глаза (зрительный нерв ). Повреждение зрительного нерва может быть вызвано скоплением жидкости, которая не вытекает должным образом из глаза.

Тонометрия измеряет ВГД путем регистрации сопротивления роговицы давлению (вдавливанию).Капли для онемения поверхности глаза используются в большинстве следующих методов.

Методы тонометрии

• Аппланационная тонометрия (Гольдмана) . В этом типе тонометрии используется небольшой зонд, который мягко сглаживает часть роговицы, чтобы измерить глазное давление, и микроскоп, называемый щелевой лампой, чтобы смотреть на ваш глаз. Давление в глазу измеряется силой, необходимой для выравнивания роговицы. Этот тип тонометрии очень точен и часто используется для измерения ВГД после того, как простой скрининговый тест (например, тонометрия с воздушным потоком) обнаруживает повышенное ВГД.
• Электронная инденционная тонометрия . Электронная тонометрия все чаще используется для проверки повышенного ВГД. Хотя результаты электронной тонометрии очень точны, они могут отличаться от результатов аппланационной тонометрии. Ваш врач аккуратно поместит закругленный кончик инструмента, который выглядит как ручка, прямо на вашу роговицу. Показания ВГД отображаются на небольшой панели компьютера.
• Бесконтактная тонометрия (пневмотонометрия) . Бесконтактная (или воздушная) тонометрия не касается вашего глаза, но использует струю воздуха для выравнивания роговицы.Этот вид тонометрии — не лучший способ измерения внутриглазного давления. Но он часто используется как простой способ проверить высокое ВГД и самый простой способ проверить детей. В этом типе тонометрии не используются глазные капли, вызывающие онемение.

Зачем это нужно

Тонометрию можно сделать:

• В рамках регулярного осмотра глаз для проверки повышенного внутриглазного давления (ВГД), которое увеличивает риск глаукомы.
• Чтобы проверить лечение глаукомы.Тонометрию можно использовать, чтобы увидеть, удерживает ли лекарство ваше ВГД ниже определенного целевого давления, установленного вашим врачом.

Как подготовить

Сообщите своему врачу, если у вас или у кого-либо из членов вашей семьи есть глаукома или факторы риска развития глаукомы.

Если вы носите контактные линзы, снимите их перед тестом. Не кладите контакты обратно в течение 2 часов после теста. После теста возьмите с собой очки, пока не сможете надеть контактные линзы.

Ослабьте или снимите плотную одежду с шеи.Давление на вены на шее может увеличить давление в глазах. Оставайся расслабленным.

Как это делается

Тонометрия занимает всего несколько минут.

Аппланационный метод (Гольдмана)

Этот тип тонометрии выполняется офтальмологом или оптометристом. Ваш врач будет использовать глазные капли, чтобы обезболить поверхность ваших глаз, чтобы вы не чувствовали тонометр во время теста. Полоска бумаги, содержащая краситель (флуоресцеин), будет прикоснена к вашему глазу или будут нанесены глазные капли, содержащие краситель.Краситель облегчает врачу осмотр роговицы.

Положите подбородок на мягкую подставку и смотрите прямо в микроскоп (щелевую лампу). Ваш врач сидит перед вами и светит вам в глаза ярким светом. Врач осторожно подносит зонд тонометра к вашему глазу. Ваш врач проверяет шкалу натяжения на тонометре, который измеряет ВГД вашего глаза.

Не трите глаза в течение 30 минут, пока действует обезболивающее.

Метод электронного отпечатка

Электронная тонометрия может быть выполнена техником, оптометристом, офтальмологом или врачом семейной медицины.Ваш врач будет использовать глазные капли, чтобы обезболить поверхность ваших глаз, чтобы вы не чувствовали тонометр во время теста.

Вы будете смотреть прямо перед собой, а иногда и вниз. Врач осторожно подносит зонд тонометра к вашему глазу. Для каждого глаза будет снято несколько показаний. Вы будете слышать щелкающий звук каждый раз, когда будет получен результат. После получения достаточно точных показаний раздастся звуковой сигнал, и на панели дисплея прибора появится среднее значение ВГД.

Не трите глаза в течение 30 минут, пока действует обезболивающее.

Бесконтактный (или аэрозольный) метод

Этот тип тонометрии выполняется офтальмологом или оптометристом. Для этого метода вам не нужны капли для онемения глаз.

Вы положите подбородок на мягкую опору и смотрите прямо в тренажер. Короткая струя воздуха попадает вам в глаза. Вы услышите пыхтение и почувствуете прохладу или легкое давление на глаз. Тонометр регистрирует внутриглазное давление (ВГД) по изменению света, отражающегося от роговицы, когда он подвергается вдуванию воздуха.Тест можно проводить несколько раз для каждого глаза.

Каково это

Тонометрия не должна вызывать боли в глазах. Ваш врач будет использовать глазные капли, чтобы обезболить поверхность ваших глаз, чтобы вы не чувствовали тонометр во время теста. У вас может появиться ощущение царапания на роговице. Обычно это проходит через 24 часа.

Некоторые люди начинают беспокоиться, когда нужно дотронуться до глаза тонометром. При тонометрии с воздушным потоком к глазу попадает только струя воздуха.

Риски

Существует очень небольшой риск того, что ваша роговица может поцарапаться во время процедур, связанных с прикосновением тонометра к глазу.Растирание глаз до того, как исчезнут онемящие капли, увеличивает риск поцарапать роговицу. Если тонометрия вызывает царапину на роговице, ваш глаз может чувствовать дискомфорт до тех пор, пока царапина не заживет, что обычно занимает около суток.

Существует также очень небольшой риск глазной инфекции или аллергической реакции на глазные капли, используемые для онемения глаз.

При использовании метода воздушной затяжки (бесконтактного) риска царапин или инфекций нет, так как только воздух не касается глаз.Но этот метод — не лучший способ измерить внутриглазное давление.

После тонометрии у вас не должно быть боли в глазах или проблем со зрением. Позвоните своему врачу, если вы почувствуете боль в глазах во время теста или в течение 48 часов после теста.

Результаты

Тонометрический тест измеряет давление внутри глаза, которое называется внутриглазным давлением (ВГД). Этот тест используется для проверки на глаукому.

Нормальное глазное давление у разных людей разное и обычно выше сразу после пробуждения.ВГД больше изменяется у людей с глаукомой. У женщин, как правило, ВГД выше, чем у мужчин, и с возрастом уровень ВГД повышается.

Внутриглазное давление (ВГД)

¹

Нормальный:	10-21 миллиметр ртутного столба (мм рт. Ст.)
Ненормальное:	Более 21 мм рт. Ст.

Высокие значения

• Высокое ВГД может означать, что у вас глаукома или у вас высокий риск развития глаукомы.У людей с постоянным давлением выше 27 мм рт.ст. обычно развивается глаукома, если давление не снижается с помощью лекарств.
• Люди с постоянным ВГД выше 21 мм рт. Ст., Но без повреждения зрительного нерва , имеют состояние, называемое глазной гипертензией. Эти люди могут со временем подвергаться риску развития глаукомы.

Что влияет на тест

Причины, по которым вы не сможете пройти тест или почему его результаты могут оказаться бесполезными, включают:

• Воспаление глаза или глазная инфекция.Это увеличивает риск травмы глаза во время теста.
• Чрезвычайно близорукость, роговица неправильной формы или в прошлом перенесшая серьезную операцию на глазу.
• Моргает или зажмуривается во время теста.
• После лазерной рефракционной хирургии (например, LASIK).

Что думать

• Тонометрические тесты могут проводиться в течение месяцев или лет, чтобы проверить наличие глаукомы. Кроме того, поскольку внутриглазное давление (ВГД) может изменяться в разное время дня, тонометрия — не единственный тест, проводимый для выявления глаукомы.Если ВГД высокое, могут быть выполнены дополнительные тесты, такие как офтальмоскопия, гониоскопия и проверка поля зрения.
  • Офтальмоскопия
  • Гониоскопия
  • Проверка зрения
• Пахиметрия использует ультразвук для измерения толщины роговицы. Толщина роговицы может повлиять на измерение ВГД. Пахиметрию часто проводят во время тонометрического теста. Это может помочь вашему врачу узнать ваш шанс на развитие глаукомы.
• Нормальное ВГД у разных людей разное.Примерно от 40% до 50% людей с повреждением зрительного нерва, вызванным глаукомой, имеют нормальное ВГД. ^{2, 3} В некоторых случаях глаукомы происходит повреждение зрительного нерва, даже если глазное давление никогда не бывает выше нормы.

Связанная информация

• Глаукома
• Физический осмотр на глаукому
• Признаки повреждения, вызванного глаукомой

Список литературы

Цитаты

1. Чанг Д.Ф. (2011).Офтальмологическое обследование. В P Riordan-Eva, ET Cunningham, eds., Vaughan and Asbury’s General Ophthalmology, 18-е изд., Стр. 27-57. Нью-Йорк: Макгроу-Хилл.

2. Шах Р., Вормальд РПЛ (2011). Глаукома, дата поиска май 2010 г. Онлайн-версия BMJ Clinical Evidence: http://www.clinicalevidence.com.

3. Trobe JD (2006). Основные офтальмологические состояния. Руководство для врача по уходу за глазами, 3-е изд., Стр. 93-140. Сан-Франциско: Американская академия офтальмологии.

Консультации по другим работам

• Chernecky CC, Berger BJ (2008). Лабораторные исследования и диагностические процедуры, 5-е изд. Сент-Луис: Сондерс.

Кредиты

ByHealthwise Staff
Главный медицинский обозреватель Адам Хусни, доктор медицины — семейная медицина
Медицинский обозреватель-специалист Кристофер Дж. Рудниски, доктор медицины, магистр здравоохранения, FRCSC — офтальмология

По состоянию на 21 августа 2015 г.

.

определение тонометра по Медицинскому словарю

Прибор для оценки внутриглазного давления. Он измеряет либо степень деформации роговицы, вызванную известной силой, либо силу, необходимую для создания данной степени деформации роговицы. См. Обнаружение глаукомы ; манометр; внутриглазное давление; окулярная ригидность; Tonopen.
тонометр с затяжкой См. бесконтактный тонометр .
аппланационный тонометр Тонометр, в котором внутриглазное давление оценивается либо силой, необходимой для выравнивания постоянной площади роговицы, как, например, в Perkins (рис.T14) и Goldmann (рис. T15), либо по площади, сплющенной под действием постоянной силы, как, например, в тонометрах Maklakov и Tonomat . Тонометр Гольдмана (рис. Т15 и Т16) используется вместе с щелевой лампой и обеспечивает точные показания, с которыми обычно сравнивают все другие тонометры. Тонометр Perkins — это портативный прибор. См. Закон Имберта-Фика .
электронный тонометр Любой тонометр с электронным отсчетом.Эти инструменты действуют быстро, процедура обычно завершается за доли секунды.
Тонометр Гольдмана См. Аппланационный тонометр .
оттискный тонометр Тонометр, в котором внутриглазное давление оценивается по степени вдавливания роговицы. Ход поршня тонометра считывается с калиброванной шкалы и преобразуется в значения внутриглазного давления, часто с использованием соответствующих таблиц. Самый распространенный такой инструмент — Schiötz . Syn . тонометр с вдавливанием. См. жесткость глаза.
слепочный тонометр См. Слепочный тонометр .
Тонометр Маккея-Марга Электронный тонометр, в котором плунжер в центре плоской подошвы, апплантирующий роговицу, выступает на очень небольшую величину (5 мм). Внутриглазное давление связано с противодействующей силой, необходимой для сопротивления смещению этого поршня, когда роговица сглаживается пластиной для ног. Результат читается путем интерпретации графика на ленточной диаграмме.
Тонометр Маклакова См. Аппланационный тонометр .
бесконтактный тонометр (NCT) Тонометр, не требующий контакта между тонометром и глазом. Следовательно, для этого инструмента не требуется анестезия. Он состоит из направления потока воздуха к роговице достаточной силы, чтобы сплющить заданный участок роговицы. Время, прошедшее от начала потока воздуха до аппланации роговицы (которое контролируется оптически), регистрируется электронным способом и пропорционально внутриглазному давлению.Цифровое показание давления в мм рт. Ст. Появляется примерно через 15 мс после начала измерения. Тот же принцип применяется в портативном бесконтактном тонометре Pulsair и в бесконтактном тонометре Reichert . Syn . Тонометр с затяжкой воздуха; пневматический тонометр.
Тонометр Perkins См. Аппланационный тонометр .
Бесконтактный тонометр Pulsair См. Бесконтактный тонометр .
Тонометр отскока Ручной, компактный переносной тонометр.Он включает в себя собственный аккумулятор и цифровой считыватель. Используется пара катушек, соосных стержню зонда: катушка соленоида толкает легкий намагниченный зонд к роговице, и он отскакивает назад. Чувствительная катушка определяет несколько параметров движения по напряжению, которое индуцирует движущийся зонд. Они записываются и анализируются. Внутриглазное давление связано с продолжительностью воздействия на роговицу, чем короче продолжительность, тем выше давление. Зонд является одноразовым, а его наконечник покрыт круглой пластиковой крышкой, чтобы минимизировать повреждение роговицы.Результаты хорошо коррелируют с тонометром Гольдмана, хотя и с немного более высокими показаниями.
Бесконтактный тонометр Reichert См. Бесконтактный тонометр .
Тонометр Schiötz См. Слепочный тонометр .
Тонометр Tonomat См. Аппланационный тонометр .

Рис. T14 Тонометр Perkins

Рис. T15 Тонометр Гольдмана. Показанная здесь модель оснащена одноразовой призмой Tonosafe, которая контактирует с глазом; это исключает риск перекрестного заражения

Рис.T16 Флуоресцентный рисунок, видимый, когда головка аппланационного тонометра Гольдмана опирается на переднюю поверхность роговицы. A, показание шкалы больше, чем ВГД; B, циферблат соответствует ВГД, а аппланированная область роговицы имеет диаметр 3

Миллодот: Словарь оптометрии и визуальных наук, 7-е издание. © 2009 Баттерворт-Хайнеманн

.

Вычислительные и математические методы в медицине

Статья исследования

06 октября 2020 г.

Эффекты однонуклеотидных полиморфизмов в кальмодулин-зависимой протеинкиназе киназе 2 (CAMKK2): всестороннее исследование

Зоя Халид | Омар Альмаграби

Кальмодулин-зависимая протеинкиназа киназа 2 (CAMKK2) представляет собой протеинкиназу, принадлежащую к семейству серин / треонинкиназ. Он фосфорилирует киназы, такие как CAMK1, CAMK2 и AMP, и этот сигнальный каскад участвует в различных биологических процессах, включая пролиферацию клеток, апоптоз и пролиферацию.Кроме того, сигнальная активность CAMKK2 необходима для здоровой активности мозга, которая в противном случае может вызвать такие заболевания, как биполярные расстройства и беспокойство. Настоящее исследование основано на биоинформатическом анализе in silico , который объединяет предсказания на основе последовательности и структуры, чтобы пометить SNP как повреждающий или нейтральный. Объединенные результаты инструментов на основе последовательностей, эволюционного сохранения и консенсуса предсказали в общей сложности 18 nsSNP как вредные, и эти nsSNP в дальнейшем были подвергнуты анализу на основе структуры.Шесть мутантных моделей V195A, V249M, R311C, F366Y, P389T и W445C показали более высокое отклонение от модели белка дикого типа и, следовательно, были взяты для дальнейших исследований. Анализ молекулярного докинга предсказал, что эти мутации также будут нарушать белок-белковые взаимодействия между CAMKK2 и PRKAG1, что приведет к очевидному снижению активности киназы. Текущее исследование разъяснило нам, что некоторые из значимых мутаций являются главными кандидатами в CAMKK2, которые могут быть фундаментальной причиной различных биполярных и психических расстройств.Это первое подробное исследование, которое предсказывает вредные nsSNPs в CAMKK2 и вносит положительный вклад в обеспечение лучшего понимания механизмов заболевания.

Исследовательская статья

06 октября 2020

Анализ транскриптома выявляет новые прогностические гены при остеосаркоме

Цзюньфэн Чен | Сяоцзюнь Го | … | Бинь Чжао

Остеосаркома (OS), злокачественная первичная опухоль кости, часто наблюдаемая у молодых людей, очень агрессивна. Усовершенствования в высокопроизводительных технологиях ускорили идентификацию различных прогностических биомаркеров для прогнозирования выживаемости при раке.Однако лишь несколько исследований сосредоточены на предсказании прогноза у пациентов с ОС с использованием данных об экспрессии генов из-за небольшого размера выборки и отсутствия общедоступных наборов данных. В настоящем исследовании данные последовательности РНК 82 образцов ОС вместе с их клинической информацией были собраны из базы данных TARGET. Чтобы идентифицировать прогностические гены для прогноза выживаемости ОС, мы выбрали 50 генов с наибольшим вкладом в качестве исходных генов-кандидатов модели прогностического риска, которые были ранжированы с помощью модели случайного леса, и обнаружили, что прогностическая модель с пятью предикторами, включая CD180 , MYC , PROSER2 , DNAI1 и FATE1 были оптимальной многомерной регрессионной моделью Кокса.Более того, на основе многовариантной регрессионной модели Кокса мы также разработали метод подсчета баллов и разбили пациентов на ОВ по группам с различным риском. Стратификация для пациентов с ОС в проверочном наборе еще раз продемонстрировала, что наша модель имеет надежную производительность. Кроме того, мы также исследовали биологическую функцию дифференциально экспрессируемых генов между двумя группами риска и обнаружили, что эти гены в основном участвуют в биологических путях и процессах, касающихся иммунитета. Таким образом, идентификация новых прогностических биомаркеров в OS значительно поможет в прогнозировании выживаемости OS и разработке молекулярно-направленных терапий, которые, в свою очередь, улучшают выживаемость пациентов.

Статья исследования

05 октября 2020

Система поддержки принятия медицинских решений для оценки факторов риска рака желудка на основе нечеткой когнитивной карты

Сейед Аббас Махмуди | Камал Мирзайе | … | Сейед Мостафа Махмуди

Рак желудка (РЖ), одно из самых распространенных онкологических заболеваний в мире, является многофакторным заболеванием, и существует множество факторов риска для этого заболевания. Оценка риска GC имеет важное значение для выбора подходящей стратегии здравоохранения.Было проведено очень мало исследований по разработке систем оценки рисков для GC. Это исследование направлено на создание системы поддержки принятия медицинских решений, основанной на мягких вычислениях с использованием нечетких когнитивных карт (FCM), которые помогут медицинским работникам выбрать подходящую индивидуальную стратегию здравоохранения на основе уровня риска заболевания. FCM считаются одним из самых сильных методов искусственного интеллекта для моделирования сложных систем. В этой системе используется FCM, основанный на алгоритме нелинейного хеббийского обучения (NHL).Данные, используемые в этом исследовании, собраны из медицинских карт 560 пациентов, обращающихся в больницу имама Резы в городе Тебриз. На основании мнений трех экспертов было отобрано 27 эффективных признаков рака желудка. Точность прогноза предлагаемого метода составляет 95,83%. Результаты показывают, что предлагаемый метод более точен, чем другие алгоритмы принятия решений, такие как деревья решений, наивный байесовский алгоритм и ИНС. С точки зрения специалистов в области здравоохранения, предлагаемая система поддержки принятия медицинских решений является простой, всеобъемлющей и более эффективной, чем предыдущие модели для оценки риска GC, и может помочь им предсказать факторы риска GC в клинических условиях.

Исследовательская статья

05 октября 2020

Отбор переменных на основе функций квадратичного вывода с штрафными санкциями для обобщенных частично линейных моделей с переменными коэффициентами с продольными данными

Цзинхуа Чжан | Liugen Xue

Полупараметрические обобщенные модели с переменным коэффициентом, частично линейные модели с продольными данными, возникают в современной биологии, медицине и науках о жизни. В этой статье мы рассматриваем процедуру выбора переменной, основанную на комбинации аппроксимации базисной функции и функций квадратичного вывода со штрафом SCAD.Предлагаемая процедура одновременно выбирает значимые переменные в параметрических компонентах и ​​непараметрических компонентах. При соответствующем выборе параметров настройки мы устанавливаем непротиворечивость, разреженность и асимптотическую нормальность полученных оценок. Эффективность предложенных методов на конечной выборке оценивается с помощью обширных исследований с использованием моделирования и анализа реальных данных.

Исследовательская статья

01 октября 2020 г.

Метод классификации доброкачественных и злокачественных опухолей молочной железы путем эффективного сочетания текстуры и морфологических характеристик на ультразвуковых изображениях

Mengwan Wei | Юнчжао Ду | … | Цзяфу Чжуан

Классификация доброкачественных и злокачественных опухолей на основе ультразвуковых изображений имеет большое значение, поскольку рак груди представляет собой огромную угрозу для здоровья женщин во всем мире. Несмотря на то, что и текстура, и морфологические особенности являются важными репрезентациями ультразвуковых изображений опухоли молочной железы, их простая комбинация мало влияет на улучшение классификации доброкачественных и злокачественных, поскольку крупноразмерные текстурные особенности слишком агрессивны, чтобы заглушить эффект низкоразмерных морфологических особенностей. .Для этого предлагается эффективный метод расчесывания текстуры и морфологических признаков для улучшения классификации доброкачественных и злокачественных. Во-первых, как текстуры (т. Е. локальных бинарных паттернов (LBP), гистограмма ориентированных градиентов (HOG) и матриц совместного появления уровней серого (GLCM)), так и морфологические (т. Е. Сложность формы) особенности извлекаются ультразвуковые изображения груди. Во-вторых, обучен классификатор машины опорных векторов (SVM), работающий с признаками текстуры, и разработан наивный классификатор Байеса (NB), действующий на морфологические признаки, чтобы проявить различительную силу признаков текстуры и морфологических признаков, соответственно.В-третьих, оценки двух классификаторов (т. Е. SVM и NB) взвешиваются, чтобы получить окончательный результат классификации. Низкоразмерный непараметрический классификатор NB эффективно контролирует сложность параметров всей системы классификации в сочетании с параметрическим SVM-классификатором большой размерности. Следовательно, текстура и морфологические особенности эффективно сочетаются. Представлены подробные экспериментальные анализы, и предложенный метод имеет точность 91,11%, 94.Чувствительность 34% и специфичность 86,49%, что превосходит многие связанные методы классификации доброкачественных и злокачественных опухолей молочной железы.

Исследовательская статья

30 сентября 2020 г.

Всесторонний анализ иммуноингибиторов определяет LGALS9 и TGFBR1 как потенциальные прогностические биомаркеры рака поджелудочной железы

Юэ Фэн | Тяньюй Ли | … | Тяньтао Куанг

Рак поджелудочной железы (ПК) — один из самых смертоносных видов рака во всем мире. Обнаружение неизвестного нового биомаркера, используемого для ранней диагностики и прогноза в области молекулярной терапии ПК, чрезвычайно важно.Накопленные данные показали, что аберрантная экспрессия или активация иммуноингибиторов является обычным явлением при злокачественных новообразованиях, и были отмечены значительные связи между иммуноингибиторами и онкогенезом или прогрессированием в широком диапазоне раковых заболеваний. Однако паттерны экспрессии и точная роль иммуноингибиторов, способствующих онкогенезу и прогрессированию рака поджелудочной железы (РПЖ), еще не выяснены. В этом исследовании мы изучили различную экспрессию и прогностическое значение иммуноингибиторов у пациентов с ПК, проанализировав ряд баз данных, включая TISIDB, GEPIA, cBioPortal и базу данных плоттеров Каплана-Мейера.Было обнаружено, что уровни экспрессии мРНК IDO1, CSF1R, VTCN1, KDR, LGALS9, TGFBR1, TGFB1, IL10RB и PVRL2 значительно повышены у пациентов с ПК. Было обнаружено, что аберрантная экспрессия TGFBR1, VTCN1 и LGALS9 связана с худшими исходами у пациентов с ПК. Биоинформатический анализ продемонстрировал, что LGALS9 участвует в регуляции пути передачи сигналов интерферона типа I, пути передачи сигналов, опосредованного гамма-интерфероном, пути передачи сигналов RIG-I-подобных рецепторов, пути передачи сигналов NF-каппа B, пути цитозольной ДНК-чувствительности и пути передачи сигналов TNF. .И TGFB1 был связан с образованием мезодермы, адгезией клеточного матрикса, сигнальным путем TGF-бета и сигнальным путем Hippo. Эти результаты предполагают, что LGALS9 и TGFBR1 могут служить потенциальными прогностическими биомаркерами и мишенями для ПК.

.