CN85104506B - 同时校准多种离子电极的标准溶液 - Google Patents

Abstract

一种同时校准测定在血液中至少包括钾离子和钙离子的多种高子的多种离子电极的标准溶液，其改进在于钾离子电极和钙离子电极的标准溶液的浓度是根据下列关系式调整的：ΔＥ＝Ａ（－）　对钾离子：Ｃ＝Ｃｏ·１０^{－ΔＥ／６０}　对钙离子：Ｃ＝Ｃｏ·１０^{－ΔＥ／３０} 对钾离子：Ａ＝－０．１３０到－０．０６５　对钙离子：Ａ＝－０．２４０到－０．１７２　式中ΔＥ：当以１５０ｍＭ的离子强度作为标准时的电势差：Ｍ：离子强度：Ｃｏ：标准浓度：Ｃ：所加试剂的浓度；以及Ａ：校正系数。

Description

同时校准多种离子电极的标准溶液

本发明阐明一种同时校准供测定血液中多种离子（至少包括钾离子和钙离子）浓度的多种电极的标准溶液。

一般来说，血液中除了含有离子强度为135到145mM的钠离子（下文称为Na⁺）、3.5到5.0mM的钾离子（下文称为K⁺）和1.2到1.6mM的钙离子（下文称为Ca⁺⁺）之外，还含有镁离子、铁离子、铜离子等，具有离子强度大约为150mM左右。此外，血液的pH值为7到7.5。在用电极法测定血液中所含的上述离子的浓度时必需使用对于每种电极具有确定的已知数值的标准溶液分别对于电极进行定时的校准。

测定某一血液样品时，在接近血液试样中离子的离子强度的条件下进行上述电极的校准是最为理想的。电极测定的是离子活度、离子活度是浓度和活度系数的乘积，活度系数依赖于被测离子的浓度以及血液中所含的其它离子的浓度。然而，具有相同离子强度的各种离子的活度系数彼此相等，而与血液中所含离子的其它种类无关。因此，在测定血液中所含的Na⁺，K⁺和Ca⁺⁺的浓度时，最理想的是使用离子强度被控制为150mM左右的标准溶液来校准电极。

虽然用于逐个地校准供测定Na⁺、K⁺、Ca⁺⁺或pH的电极的标准溶液在市场上存在，但是能够同时校准相对于上述参数的测量电极的标准溶液从来还没有出现。例如，在日本专利公开（NO.35062/1981）中，公开的标准溶液只能用于同时校准Ca⁺⁺电极和pH电极。

还有，日本专利（JP60-29656）也公开了一种同时分析血液试样中Na⁺、K⁺、Ca⁺⁺和Cl^-离子的方法。该方法是将离子电极放在一可使液体流过的容器中，让血液试样和标准液体交替通过，由此而测量血液中要分析的项目，而且该方法的特征是采用含弱酸的盐型的标准溶液、校正离子电极灵敏度的标准溶液以及不含弱酸的盐的钙离子活度补正标准溶液作为交替通过所说的装置的标准溶液。

本发明的目的在于提供一种用于同时校准Na⁺电极、K⁺电极、Ca⁺⁺电极和pH电极的标准溶液。特别是，本发明的目的是提供一种同时校准供测定血液中多种离子（至少包括K⁺和Ca⁺⁺）的多种电极的标准溶液。

根据本发明，用于同时校准多种电极的标准溶液的独特之处在于，校准钾离子电极和钙离子电极的标准溶液的浓度是根据下列关系式调整的：

△E＝A（

－

）

对钾离子：C＝Co·10^-△E/60

对钙离子：C＝Co·10^-△E/30

对钾离子：A：-0.130到-0.065

对钙离子：A：-0.240到-0.172

式中：

△E：当用150mM（毫摩尔/升）的离子强度作为标准时的电势差。

M：离子强度

Co：校正浓度

C：实际所加试剂的浓度

A：校正系数。

根据本发明，在多种不同离子混合的情况下，由于将易受其它离子影响的K⁺和Ca⁺⁺的浓度调整到由于离子强度而引起的电势差改变的范围之内，所以，能够得到高度准确的用于同时供测定包括血液中K⁺和Ca⁺⁺的多种离子的多种电极的标准溶液。从而上述电极也能够以高度精密性和可靠性被校准。

附图是表示电势差的变化与K⁺和Ca⁺⁺的离子强度之间关系的特性曲线。

以下阐述应用对应的电极的方法准确测定血液中Na⁺、K⁺、Ca⁺⁺浓度和血液的pH值的标准溶液。

用于配制标准溶液的试剂包括氯化钠（下文称为NaCl）、氯化钾（下文称为KCl）、碳酸钙（下文称为CaCO₃）、三羟甲基氨基甲烷（下文称为Tris其化学式为（HOCH₂）₃CNH₂、盐酸（下文称为HCl）和Triton x-100[具有化学式HO（CH₂CH₂O）-C₆H₄C₉H₁₉的商品名称，即聚乙二醇的p-壬基苯基单醚]。这些试剂最好是选用市售的特级或高级试剂。

最好是将NaCl、KCl和CaCO₃加热到110℃保持六小时或者更长时间使其烘干，再在干燥器中冷却后再使用。使用HCl是采用1N的溶液的形式，该当量浓度予先测准到小数点后三位。此外，在配制标准溶液时应使用通过离子交换法得到的电导率为1×10^-7Ω^-1·cm^-1的纯水。

下表1表示两种标准溶液中上述试剂的浓度和pH值。

表 1

液体 NaCl KCl CaCO₃ HCl Tris pH

　　 (mM) (mM) (mM) (mM) (mM) (37℃)

标准溶液Ｌ/洗液 120 4.00 1.20 37.7 50.0 7.45

标准溶液H 200 7.10 2.55 46.5 50.0 7.10\

一般来说，是采用两端校准方法（即一种高浓度的标准溶液和一种低浓度的标准溶液）。在下文，高浓度的标准溶液称作标准溶液H，而低浓度的标准溶液则称为标准溶液L。

上述标准溶液L（洗液）和标准溶液H中Triton x-100的含量都是10ppm。

上述标准溶液L和标准溶液H的配制步骤在下文中用数字值作为例子一起介绍。上述标准溶液的总体积是50升。

（Ⅰ）标准溶液L，洗液

将1885±0.1ml 1 NHCl（0.995＜f＜1.005）

加入盛在容器里的350.640±0.005g

NaCl（分子量58.44），14.912±0.001g

KCl（分子量74.567）和6.005±0.001g

CaCO₃（分子量100.09）的混合物中，使完成下列化学方程式所表示的反应：

CaCO₃+2HCl→CaCl₂+H₂O+CO₂↑

然后，将纯水或蒸馏水加入上述容器的混合物中，使生成共计30升液体混合物。为了溶解上述试剂，所得的液体混合物应充分搅拌，以便得到一个浓度均匀的液体混合物。

其次，将302.85±0.005g Tris（分子量121.14）容于大约2升纯水中，制得Tris的水溶液，然后将得到的Tris水溶液伴随着搅拌加入上述容器的液体混合物中。Tris事先用纯水稀释的原因是，Tris是碱性的，并且如果把高浓度的Tris加入，会与上述容器中的液体混合物反应而生成沉淀。

最后，加入5.0ml 10% Triton x-100水溶液，并进一步加纯水，使液体混合物的体积总共达到50升。这个时候，液体混合物很容易因Triton x-100而起泡沫，因此，需要控制搅拌。

（Ⅱ）标准溶液H

除了上述试剂是按下列用量使用之外，标准溶液H能够用与上述（Ⅰ）中所说的配制标准溶液L的相同方法来配制：

NaCl（分子量58.44）-584.400±0.005g

KCl（分子量74.56）-26.469±0.005g

CaCO₃（分子量100.09）-12.762±0.001g

1NHCl（0.995＜f＜1.005）-2325±0.1ml

Tris（分子量121.14）-302.85±0.005g

Triton x-100（10%溶液）-5.0ml

虽然血液的离子强度如上述为150mM，但是我们已经知道无论离子强度是大于150mM还是小于150mM，都会出现电势差。附图是表示当用150mM的离子强度作为标准时，K⁺和Ca⁺⁺的离子强度与电势差的变化之间关系的特性曲线。在图中，A、A′分别是K⁺的上限曲线和下限曲线，而B、B′分别是Ca⁺⁺上限曲线和下限曲线。

本发明发现，当几种离子混合在一起时，需要校正不同于标准离子强度的K⁺和Ca⁺⁺的浓度，这样才能够借助于根据下列关系式（1）到（5）产生，适用于K⁺电极和Ca⁺⁺电极的标准溶液以进行高精度的校准。

△E＝A（

－

）……（1）

对于K⁺：C＝Co·10^-△E/60……（2）

对于Ca⁺⁺∶C＝Co·10^-△E/30……（3）

对于K⁺∶A＝-0.130到-0.065……（4）

对于Ca⁺⁺∶A＝-0.240到-0.172……（5）

△E为当以150mM的离子强度作为标准时的电势差，M是离子强度，Co是校正浓度，C是所加试剂的浓度，A是校正系数。

上述（Ⅰ）中所配制的标准溶液L如下表2所示，而上述（Ⅱ）中所配制的标准溶液H如下表3所示：

表2

校正浓度 所用试剂 试剂的浓度

Na⁺120mM NaCl 120mM

K⁺4mM KCl 4mM

Ca⁺⁺1.2mM CaCO₃ 1.2mM

Tris 50mmM

pH7.45（37℃） HCl 37.7mM

165.5mM

表3

校正浓度 所用试剂 试剂的浓度

Na⁺200mM NaCl 2 00mM

K⁺7mM KCl 7.1mM

Ca⁺⁺2.4mM CaCO₃ 2.55mM

Tris 50mmM

pH7.10（37℃） HCl 46.6mM

离子强度 261.35mM

在根据上述关系式（1）到（5）配制标准溶液时，首先从校正浓度计算出离子强度M，再将M代入关系式（1）确定△E，将△E的数值分别代入关系式（2）、（3）分别确定K⁺和Ca⁺⁺的浓度C。

例如，当Na⁺、K⁺、Ca⁺⁺、Tris和HCl（pH＝7.10）的校正浓度分别为200mM、7mM、2.4mM、50mM和46.6mM时，离子强度M为258.4mM。如果将这个M的数值代入关系式（1），则△E＝A×（

-

）成立。

这里，分别对K⁺规定A为-0.130到-0.065，对Ca⁺⁺规定A为-0.240到-0.172，将上述数值代入关系式（2）和（3），对K⁺得到△E的数值代入关系式（2）和（3）中，对钾离子得到，

△E＝-0.5～-0.25，C＝7.067～7.135;对钙离子得到

△E＝-0.92～-0.66，C＝2.525～2.576。

虽然上述计算方法求得的钾离子和钙离子的C值理应介于附图中所示的上述上限曲线和下限曲线之间，但是，校正计算，包括从得到的C值计算离子强度M，再将M的值代入关系式（1）求得△E，以及将△E的值代入关系式（2）和（3）以求得C的运算，还是应当进行一次或者多次。

例如，在前面的例子中，得到下列结果：

校正前 校正后

Na⁺： 200mM Na⁺： 200mM

K⁺： 7mM K⁺： 7.06到7.14mM

Ca⁺⁺： 2.4mM Ca⁺⁺： 2.52到2.58mM

pH： 7.10（Tris：50mM） pH： 7.10（Tris：50mM）

HCl：46.6mM HCl：46.6mM

M＝258.4 M＝258.7到258.9

从上述例子可以看到离子强度稍有改变，另外pH值也有所改变，所以，为了修正这个变化，根据具体情况稍微调整HCl的量是必要的。因此，校准可以根据校正后的离子强度再次进行。然而，实际上这样的变化是在正常允许的范围之内，所以它不会成为实施中的问题，也不会成为主要问题。

Claims (12)

1、在配制一种同时校准供测定多种离子（在血液中至少包括钾离子和钙离子）的多种离子电极的标准溶液的方法中，其特征在于钾离子电极和钙离子电极的标准溶液的浓度是根据下列关系式调整的：

△E＝A（

－

）

钾离子：C＝Co·10^-ΔE/60

钙离子：C＝Co·10^-△E/30

钾离子：A＝-0.130到-0.065

钙离子：A＝-0.240到-0.172

式中：

△E：当以150mM的离子强度作为标准时的电势差;

M：离子强度;

Co：标准浓度;

C：所加试剂的浓度;以及

A：校正系数。

Images