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FM-8C型全自動冰點滲透壓計
技術(shù)說明書
上海蜚譽生物科技有限公司
2021年10月
一、 概述
冰點滲透壓計是用于測定溶液滲透壓或滲透壓摩爾濃度(Osmolality)的儀器。在醫(yī)學(xué)臨床上，測定血清或血漿、尿液、胃液、腦脊液、唾液、汗液以及各種代血漿、注射液、透析液、嬰兒飲料、電鏡固定液、組織細胞培養(yǎng)液和保存液等溶液的滲透壓，對于研究水鹽代謝平衡、評價腎功能紊亂、監(jiān)護糖尿病、觀察ＡＤＨ內(nèi)分泌失調(diào)、了解創(chuàng)傷、燒傷、休克、大手術(shù)后等外科危急病情的變化以及對人工透析、輸液療法的監(jiān)護和藥物（尤其對中草藥）的藥理分析等，都有著重要意義。
冰點滲透壓計的工作原理是以冰點下降值與溶液的摩爾濃度成正比例關(guān)系為基礎(chǔ)。采用高靈敏度的感溫元件—半導(dǎo)體測量傳感器測量溶液的結(jié)冰點，通過電量轉(zhuǎn)化為滲透壓單位(mOsm/kg)而實現(xiàn)。
被測樣品的試管置于半導(dǎo)體制冷器中，由不凍液作為傳導(dǎo)媒介，使試管內(nèi)的溶液冷卻。半導(dǎo)體制冷器的吸熱側(cè)吸收不凍液的熱量使其降溫，發(fā)熱側(cè)由散熱風(fēng)機冷卻。
二、 冰點下降與滲透壓
凡屬水溶液，均具有蒸汽壓降低、沸點升高、冰點下降和產(chǎn)生滲透壓（在半透膜存在的情況下）這四種“依數(shù)特性”，所謂“依數(shù)特性”即與溶質(zhì)的種類和顆粒大小無關(guān)，而只依賴于溶質(zhì)的顆粒數(shù)目（分子和離子的總數(shù)）。由于各種生物液體均可以看作以水為溶劑而以各種與機體代謝密切相關(guān)的電解質(zhì)和非電解質(zhì)為溶質(zhì)而組成的溶液。因此生物體液也均具有上述四種“依數(shù)特性”。
從理論上講，欲知某種生物體液中所含的溶質(zhì)顆粒數(shù)值，可以利用上述任一依數(shù)特性，即利用蒸汽壓降低法、沸點升高法、冰點下降法和滲透壓半透膜測定法四種方法進行測定。然而，由于冰點下降法具有測量精度高、操作簡便、樣品量少和對生物樣品無變性作用，故對于生物體液樣品的測定，目前國外生產(chǎn)的測定溶液中溶質(zhì)顆粒濃度即滲摩爾或滲透壓的儀器，也大多是按冰點下降原理而設(shè)計成的冰點滲透壓計。
根據(jù)物理化學(xué)溶液理論之一──拉烏爾冰點下降原理，任何溶液，如果其單位體積中所溶解的顆粒（分子和離子）總數(shù)目相同，則引起溶液冰點下降的數(shù)值亦相同。實驗表明，１摩爾的任何非電解質(zhì)溶液（等于6.022×1023個分子顆粒數(shù)）溶解于１千克水中，則使水的冰點由０℃下降至-1.857℃。而１摩爾的電解質(zhì)溶液溶解于１千克水中，其冰點下降值與溶劑的顆粒數(shù)及活度有關(guān)。因此，欲求某一溶液中所含溶質(zhì)的顆粒數(shù)目只要測其冰點下降值，即可按下列公式計算出結(jié)果：
Ｏｓ表示在１千克水中所溶解的溶質(zhì)的顆粒數(shù)目，稱為質(zhì)量滲透摩爾濃度（Osmolality）；
Δt為冰點下降值；1.857為水的摩爾冰點下降常數(shù)。
滲透濃度Ｏｓ的單位，在醫(yī)學(xué)臨床上是用“mOsmol/kg”，(即毫滲摩爾/千克,Osmol/kg的千分之一)，簡稱毫滲量/千克。１滲量/千克表示在１千克水中溶解6.022×1023個溶質(zhì)顆粒數(shù)目(分子和離子的總數(shù)目)。１毫滲量/千克(1mOsm/kg)則表示在１千克水中溶解6.022×1020個溶質(zhì)顆粒數(shù)目(分子和離子的總數(shù))。
《國家藥典》2015版也已經(jīng)采用質(zhì)量滲透摩爾濃度作為滲透壓的表示單位。
三、 被測樣品的溫度變化過程
冰點是指溶液從液態(tài)變?yōu)楣虘B(tài)的溫度。確切地說，乃是指固態(tài)與液態(tài)處于平衡狀態(tài)下的溫度。對于水溶液，在從液態(tài)向固態(tài)冷卻變化過程中，溫度雖已達到結(jié)冰點，甚至已超過結(jié)冰溫度而不發(fā)生結(jié)冰的現(xiàn)象稱之為“過冷現(xiàn)象”。處于過冷狀態(tài)下的液態(tài)是極為不穩(wěn)定的，任一擾動便可引起其立刻結(jié)晶而變?yōu)楣虘B(tài)。液態(tài)變?yōu)楣虘B(tài)時，由于分子能量突然由高能態(tài)變低能態(tài)，多余的能量就會以熱的形式釋放出來，稱之為“晶化熱”。由于晶化熱的存在，將使過冷的溶液在結(jié)冰形成的瞬間產(chǎn)生溫度回升現(xiàn)象。上述過程，可以用以下“結(jié)冰曲線”來描述。
圖2中A點為溶液開始冷卻，B點為過冷溫度點，C點為溶液起始結(jié)冰溫度點，CD段為冰點溫度穩(wěn)定時相，DE段為固態(tài)下繼續(xù)冷卻。
從上述結(jié)冰曲線可以看出，溶液在結(jié)冰后，有一段溫度平穩(wěn)的時間，即冰點溫度穩(wěn)定時相(CD段)出現(xiàn)，這就是由于晶化熱作用的結(jié)果。在這段溫度平穩(wěn)時相上的溫度，即為所測樣品之冰點溫度。由于實驗條件的不同，例如溶液的濃度、過冷溫度、樣品量的不同以及溶液所處的環(huán)境溫度與熱傳導(dǎo)狀態(tài)等綜合因素的改變，均會影響結(jié)冰曲線的形態(tài)，繼而影響冰點測定的結(jié)果。為此，必須通過試驗，選擇能產(chǎn)生一段較為穩(wěn)定的結(jié)冰曲線的實驗條件。
鑒于溶液的滲透濃度或滲透壓值是與其冰點下降值成線性關(guān)系(見公式1)，也就是說，只要將所測得的溶液的冰點溫度值Δt，除以1.857，即可得到該溶液的滲透壓數(shù)值。本儀器已經(jīng)直接將所測溶液的冰點值轉(zhuǎn)換成滲透壓單位“mOsm/kg”顯示讀數(shù)。
四. 測量原理
為測定溶液的冰點溫度，首先儀器要有能使樣品溫度下降的制冷裝置。因此儀器有一套半導(dǎo)體制冷系統(tǒng)。不凍液作為冷媒，幫助傳熱，散熱風(fēng)機散去半導(dǎo)體制冷器熱端的熱量。同時，根據(jù)拉烏爾冰點下降原理，為能夠達到分辨1毫滲量的測量精度，儀器有一套高精度的測溫系統(tǒng)；為使液體在過冷后結(jié)晶，儀器還有一套過冷引晶裝置。
日常使用中，儀器需要通過對已知溶液濃度的測量對自身定標。通常用戶可選擇300mOsm/kg和800mOsm/kg二個不同濃度的NaCl溶液作為日常的定標液，用戶也可根據(jù)需要另行選擇其它的定標點定標。具體的測量過程如下：
1. 半導(dǎo)體制冷器和相應(yīng)的控制電路將不凍液的溫度穩(wěn)定控制在某一設(shè)定值上（如－10.0℃），試管中的被測溶液在不凍液中溫度下降，如果不凍液的溫度過高或過低，將產(chǎn)生早凍或不凍現(xiàn)象 (見早凍溫度曲線和不凍溫度曲線)；
2. 半導(dǎo)體制冷器的發(fā)熱側(cè)由散熱風(fēng)機冷卻，出風(fēng)口在儀器的背后和二側(cè)，因此儀器的背后和二側(cè)應(yīng)留有約30cm的散熱空間，為使儀器能在夏季正常使用，建議儀器置于空調(diào)室內(nèi)使用；
3. 測量傳感器插入被測溶液，測量此溶液的冰點，將溫度的變化轉(zhuǎn)換為電信號，經(jīng)電路處理后以mOsm/kg為單位直接在儀器顯示屏上顯示；
4. 在測量過程中，當樣品溫度達到冰點時，溶液并不立即發(fā)生結(jié)冰，在達到過冷溫度(-5℃)時，儀器自動產(chǎn)生強振，使溶液釋放出潛熱而相變──液態(tài)轉(zhuǎn)化為固態(tài)，并逐漸達到平衡點──即測量點；
5. 振棒的振幅與樣品的成功測試有較大的關(guān)系，儀器要求振棒在振動時能打到試管的一壁，打不到管壁可能產(chǎn)生不凍；
6. 早凍和不凍都不能顯示正常的測量結(jié)果。
五、 早凍和不凍
1. 早凍
早凍即在尚未強振前樣品已自行凍結(jié)。從樣品早凍溫度曲線(圖4)可見，在樣品溫度連續(xù)下降過程中，樣品在其固有的結(jié)冰溫度附近徘徊，這一現(xiàn)象在面板顯示的樣品溫度上也可看到。發(fā)生早凍的原因大致有以下幾種：
① 冷槽中不凍液溫度偏低，或被測樣品的滲透壓太低；
② 試管不清潔或被測溶液中有顆粒狀雜質(zhì)（如尿液中有結(jié)晶），在做重復(fù)測試時前次測試后如未將冰化完便再次測試就會早凍；
③ 儀器在有振動的環(huán)境下測試樣品也容易引起早凍。
一般在使用中如能及時發(fā)現(xiàn)早凍，就可中止本次操作，如未能及時發(fā)現(xiàn)早凍，儀器會判別早凍屏幕顯示“樣品早凍”，探頭自動上升，防止測量傳感器將被凍結(jié)得緊緊的，導(dǎo)致?lián)p壞測量傳感器，顯然本次操作已經(jīng)失敗，需要重新測量。右，顯然本次操作已經(jīng)失敗，需要重新測量。
2. 不凍
不凍即在強振后樣品不能凍結(jié)。從圖5樣品不凍溫度曲線可見。在強振后樣品溫度繼續(xù)下降，樣品沒有釋放出晶化熱，不能形成被測樣品的結(jié)冰，這一現(xiàn)象在液晶面板上的顯示為測量結(jié)果大于儀器的測量范圍，屏幕顯示“不凍或超量程”，這樣的測量結(jié)果是無效的，應(yīng)在排除不凍發(fā)生原因后
重新測定。發(fā)生不凍的原因大致有以下幾種：
① 冷槽中不凍液溫度偏高，或被測樣品的滲透壓太高，需稀釋被測樣品；
② 強振幅度太小，振棒在振動過程中打不到試管壁，由此需要通過調(diào)整扳動振棒，使其能夠達到要求；
③ 被測樣品如有氣泡也會產(chǎn)生不凍。
七、生產(chǎn)日期和使用期限見儀器上標簽，使用期限：10年
八、軟件完整版本號：V1.1.0
九、儀器基本參數(shù)
1. 儀器正常工作使用條件：
環(huán)境溫度 (10～30)℃；
相對濕度 不大于70%
大氣壓力 (86～106)kPa
過壓類別：II類
污染等級：2級
電源種類：～220V 允差±10% 50Hz 允差±2%
與網(wǎng)電源的連接方式：可拆卸電源線
2. 儀器安全工作條件：
a) 室內(nèi)使用；
b) 海拔高度不超過2000m；
c) 溫度低于31℃時最大相對濕度為80%；溫度為40℃時相對濕度線性降到50%；
d）電源電壓波動不超出標稱電壓的±10%；
e) 電網(wǎng)電源上出現(xiàn)的典型的瞬態(tài)過電壓；
f) 適用的額定污染等級。
3. 消耗功率 不大于 280VA
4. 重量 15kg
5. 外形尺寸： l×b×h (mm) 480 ×340 ×290
6. 測量范圍： (0～2000)mOsm/kg
7. 測量基本誤差：
≤300mOsm/kg 不大于±3mOsm/kg； > 300mOsm/kg 不大于1%
8. 重復(fù)誤差(CV) 不大于1%
9. 樣品量 0.5ml
注冊人：上海蜚譽生物科技有限公司
生產(chǎn)企業(yè)：上海蜚譽生物科技有限公司
注冊地址/住所：中國（上海）自由貿(mào)易試驗區(qū)臨港新區(qū)萬松路319弄15號4樓A區(qū)
生產(chǎn)地址：中國（上海）自由貿(mào)易試驗區(qū)臨港新區(qū)萬松路319弄15號4樓A區(qū)
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