Parciální tlak kyslíku

Stanovuje se v kapilární krvi (ušní lalůček, prst, patička u novorozenců, vždy po hyperemizaci), v arteriální krvi, v centrální nebo (lépe) smíšené žilní krvi. Odběr z periferní žíly postrádá jakýkoli smysl a informuje pouze o situaci v dané končetině. Je nutné použít protisrážlivé činidlo (heparin), v případě současného stanovení iontů je nutné použít titrovaný (balancovaný, iontově vyvážený) heparin. Odběr musí být anaerobní, bez bublin, dokonalé promíchání krve s protisrážlivým činidlem je nutností. Analýza je nutná do 15 min od odběru, je-li vzorek uchováván při teplotě +20 až +25 °C. Transport musí být na ledu a pak je stabilita analytu při +4 až +8 °C až 2 h. Některé plastové odběrové nádobky jsou propustné pro krevní plyny a výsledky analýzy mohou být zkreslené. Nevhodný je odběr arterializované krve z bříška prstu, kdy jsou nižší výsledky, tak jako při kapilárním odběru vůči arteriálnímu (přibližně -1,3 kPa), u pacientů ležících oproti chodícím (přibližně -1,3 kPa), perkutánní měření oproti přímé detekci. Pozdní zpracování vzorku, leukocytóza a trombocytóza snižují výsledky.

Polarografie: Tento princip používají klasické pO₂ elektrody, čipové pO₂ elektrody i transkutánní kyslíkové elektrody. V klasickém uspořádání měří ampérometr proud procházející elektrickým obvodem. Elektrolyt poskytuje kontakt mezi katodou a anodou; obsahuje pufr udržující konstantní pH a také chloridy k odstranění stříbrných iontů z roztoku. Katodu pro redukci kyslíku tvoří platinový drát. Membrána propustná pro O₂ umožňuje jeho transport ze vzorku ke katodě. Vzorek je v kontaktu s membránou elektrody. Platinová čerň katalyzuje převedení H₂O₂ na kyslík a vodu v případě neúplné redukce kyslíku. Vrstva AgCl je výsledkem odstranění Ag⁺ iontů z roztoku při reakci s Cl^-. Na stříbrné tyči dochází k anodické oxidaci a vložené přepětí odpovídá redukčnímu potenciálu O_2. Polarografie sleduje závislost intenzity proudu a napětí (potenciálu). Vložené přepětí (580 – 650 mV) odpovídá půlvlnovému potenciálu kyslíku a umožňuje selektivně kvantifikovat jeho množství na základě měření intenzity proudu. Katodická redukce probíhá jako kompletní (na vodu), nebo neúplná (na H₂O₂) a je dokončena na platinové černi (amorfní Pt); kyslík je opět redukován na katodě. Při redukci kyslíku se spotřebovávají volné elektrony, tj. elektrický proud:

            I = SenspO₂  .  pO₂ + I₀

kde SenspO₂ je citlivost pO₂ elektrody, pO₂ je parciální tlak O₂ ve vzorku a I₀ je nulový proud procházející obvodem při  pO₂ = 0 kPa. Zdrojem elektronů je anodická oxidace stříbra.

CLARKOVA ELEKTRODA používaná pro měření kyslíku v elektrochemických analyzátorech je uspořádána tak, že je od měřící komůrky oddělena polypropylenovou membránou. Platinový drátek (katoda) je zataven ve skle, které je chráněno plastovým pláštěm. Stříbrná anoda je ponořena do fosfátového pufru a mezi elektrody je vloženo přepětí (odpovídající přibližně půlvlnovému potenciálu O₂, např. 0,65 V). Kyslík difunduje membránou do fosfátového pufru (vytékání pufru z elektrody zabraňuje gumový prstenec) a intenzita proudu spotřebovaného na jeho redukci odpovídá pO₂. Odezva měrné elektrody je lineární a při dvoubodové kalibraci lze měřit v rozsahu 0 – 100 % kyslíku. Kromě pO₂ v krvi lze také měřit kyslík ve směsi plynů (např. při výdechu pacienta). Kyslíková elektroda má delší životnost než samotný elektrochemický analyzátor. Odolnost elektrody zajiš
eují také pozlacené elektrodové kontakty. Kromě mechanického poškození ji může ohrozit pouze to, když zaschne polypropylenová membrána. Pak už nelze uvést elektrodu do funkčního stavu.

ČIPOVÉ pO₂ ELEKTRODY využívají technologie hustého filmu. Vrstvy jsou postupně nanášeny na keramickou podložku, přičemž se materiál vybírá podle svých elektrických vlastností (vodič, izolant). Každá vrstva se nanáší přes specifickou šablonu s dutinami pro čidla a elektrody. Tlouš
eka vrstev je 10 – 70 μm. Čip může tvořit až 28 různých vrstev. Technologie umožňuje do jedné základní vrstvy umístit až 16 elektrodových senzorů pro různé analyty. Čipová kyslíková elektroda se od klasické liší tím, že má zlatou katodu a je podstatně menší. Proto má spojovací otvory vrtané laserem. K dispozici jsou i kazety s elektrodami na jedno použití pro POCT, založené na tomto principu.

TRANSKUTÁNNÍ KYSLÍKOVÁ ELEKTRODA je Clarkova polarografická elektroda přizpůsobená k použití na povrchu kůže. V anodě je zabudovaný malý termostatem řízený ohřívač, způsobující překrvení kůže, na kterou je přiložen. Transkutánní kyslíkovou elektrodu tvoří tři platinové mikrokatody o průměru 15 mm, které jsou obklopené vyhřívanou anodou a pokryté teflonovou membránou o tlouš
ece 25 mm obsahující tenkou vrstvu roztoku elektrolytu. Anoda je vyhřívaná na 45 °C. Elektroda se kalibruje na dva body in vitro. Vlastní měření se pak provádí tak, že se na kůži kápne kapka destilované vody a přiloží se elektroda s adhesivním kroužkem. Přiložení musí být vodotěsné bez vzduchových bublin. Nejčastěji se měření provádí na kůži nad bicepsy. Výstup z transkutánní elektrody je digitální nebo analogický.

Spektrofotometrie: OXYMETR v elektrochemických analyzátorech měří koncentrace oxyhemoglobinu, deoxyhemoglobinu, celkového hemoglobinu, methemoglobinu, karboxyhemoglobinu (některé registrují také sulfhemoglobin) a % saturace hemoglobinu kyslíkem. Oxymetry mohou měřit jen několik pro analýzu nejdůležitějších vlnových délek nebo poměrně rozsáhlé spektrum až 128 vlnových délek (478 – 672 nm). Základní optický systém sestává ze světelného zdroje, kyvety, hemolyzátoru, optického vlákna a detektoru. Zdrojem světla je obvykle halogenová žárovka vybavená infračerveným (tepelným) filtrem. Kvalitní oxymetry mají ještě druhý světelný zdroj – neonovou žárovku – která slouží ke generování referenčního paprsku pro detekci driftu primárního zdroje a jeho softwarovou korekci. Optickou dráhu paprsku usměrňují čočky. Kyveta ultrazvukového hemolyzátoru je vyhřívaná na 37 °C a hemolýza probíhá pod tlakem 200 kPa. Jednoduchý optický systém obsahuje filtry a fotonku, sofistikovaný systém je vybaven konkávní mřížkou a detektorem diodového pole (až 128 diod).

PULZNÍ OXYMETR získává signál z pulzující arteriální krve při měření in vivo a tak potřebuje měřit saturaci kyslíkem jen při dvou vlnových délkách a to v červené a infračervené oblasti. Levný monitor je tak jednoduchý, že ho mohou používat při monitorování hypoxie i chronici v domácí léčbě. V místě měření je absorpce konstantní s výjimkou absorpce, která vzniká ze zvětšeného objemu krve v důsledku arteriální pulzace. Pulzující složka signálu je izolována, zesílena a filtrována simultánně v červené i infračervené oblasti. Konstantní (nepulzující) signály, např. z kostí, lipidů, tkání, venózní a nepulzující arteriální krve jsou sumarizovány a využity k normalizaci pulzujících signálů. Zdrojem světla jsou dvě světlo emitující diody. Detektorem je fotonka, která poskytuje proud odpovídající intenzitě dopadajícího světla. Analogově-digitální převodník převádí signály z filtrů na číslicové signály ke stanovení saturace kyslíkem v měřené arteriální krvi.

Fluorimetrie: Optody využívající fluorimetrického principu detekce se používají zejména v analyzátorech POCT v práci rychlé záchranné služby. Senzor pO₂ obsahuje fosforeskující barvivo rozpuštěné v PVC membráně. Barvivo (NPT7) tvoří komplex porfyrinu s paladiem a přístroj detekuje zhášení fosforescence (po dopadu excitačního zeleného světla z diody) způsobené kyslíkem.

Referenční metoda: ke stanovení kyslíku v krvi je z r. 1976. Kyslík vázaný v krvi se uvolní tím, že se oxyhemoglobin převede na methemoglobin. Kyslík na uhlíkových zrnech přechází při 1120 °C na CO a dále na CO₂ při 300 °C za katalýzy CuO. Oxid uhličitý se stanovuje v prostředí BaCl₂. Přitom vzniká BaCO₃ a uvolněné H⁺ ionty se titrují roztokem hydroxidu sodného s definovanou koncentrací. Nepřesnost metody je 0,65 %.  

Toleranční limit EHK:16 %.

Hodnoty snižuje: hypotermie, hemodialýza.

Hodnoty zvyšuje: Kontaminace vzorku vzduchem (bublinami) vede k ekvilibraci mezi krví a vzduchem a pO2 se zvyšuje (pokud není pO₂ ve vzorku extrémně vysoké). Diluce vzorku tekutým antikoagulačním činidlem také zvyšuje pO₂. Užívání halotanu způsobuje zvýšení citlivosti elektrody.