🗊Презентация Электрохимические анализаторы медицинского назначения

НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ “МЭИ” ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКИЕ АНАЛИЗАТОРЫ МЕДИЦИНСКОГО НАЗНАЧЕНИЯ Студент: Горьков Я.А., ЭР-16-13 Научный руководитель : доцент Жихарева Г.В.

Актуальность В современном мире всё сильнее наблюдается влияние научно-технического прогресса на все сферы нашей жизни. В связи с этим возникает необходимость более точных и быстрых методов анализа различных веществ. Точность Быстрота Ценовая политика

Цель работы: изучение принципов работы ЭХМИ и постановка демонстрационных лабораторных работ по теме «Электрохимические анализаторы медицинского назначения». Решаемые задачи: 1. Изучение электрохимических методов анализа веществ, используемых в лабораторной медицине. 2. Исследование рынка медицинской техники для лабораторного анализа и выбор различных моделей электрохимических анализаторов для демонстрации в учебной лаборатории. Изучение принципов действия выбранных моделей. 3. Разработка демонстрационных лабораторных работ на базе предложенных моделей электрохимических анализаторов и описаний к ним.

1. Классификация электрохимических методов анализа Потенциометрия Кондуктометрия Вольтамперометрия (полярография) Кулонометрия электрохимическая ячейка 1 – раствор, 2,3 – электроды.

1.1. Потенциометрия Принцип действия потенциометрических анализаторов основан на измерении потенциала электрода, размещенного в электролите, по которому определяется концентрация исследуемого компонента анализируемой жидкой среды.

1.3. Вольтамперометрия Принцип действия полярографии состоит в определении зависимости силы тока, который протекает между двумя электродами, от напряжения, приложенного к электродам.

pH метр pH-009 (потенциометр)

Кондуктометр Ap-2

Глюкометр one touch UltraEasy (вольтамперметр)

3. Лабораторные работы Демонстрация работы PH-метра Цель работы: измерение водородного показателя (рН) растворов при помощи потенциометрического и колориметрического методов; определение величины буферной ёмкости буферного раствора и закрепление теоретического материала по теме “Потенциометрия”. Содержание работы: Сделать растворы кислотной( кофе) и щелочной( мыло) среды. Меняя соотношения вода/растворенное в-во измерить показатели pH прибором и индикаторной бумагой. Сравнить показания и свести их в график.

Демонстрация работы Кондуктометра Цель работы: ознакомиться с работой кондуктометра и закрепить теоретические знания студентов по разделу «кондуктометрия». Содержание работы: Приготовить два раствора разной концентрации растворенного вещества Измерить проводимость и температуру, нагреть и повторно снять показания. Рассчитать температурный коэффициент и изобразить зависимость:

Демонстрация работы глюкометра Цель работы: ознакомиться с глюкометром и закрепить теоретические знания по теме “Вольтамперометрия”. Содержание работы: Рассчитать теоретически и измерить концентрацию сахара 5% раствора глюкозы. Разбавить раствор водой 50/50 и повторить Расчет и измерения. Объяснить возможные причины расхождения результатов.

В данной работе рассмотрены основные электрохимические методы исследования (ЭХМИ). В данной работе рассмотрены основные электрохимические методы исследования (ЭХМИ). Проведен краткий анализ рынка приборов медицинского назначения на основе ЭХМИ. Проведена работа с иностранной литературой и патентами. Выявлены самые популярные из методов ЭХМИ и описаны на примере конкретных приборов. Выбор приборов проведен на основе нескольких критериев: - Стоимости прибора и сопутствующих расходных материалов - Простоты использования Срока службы Разработаны ознакомительные лабораторные работы по теме “Электрохимические анализаторы” на основе изученных приборов.

Спасибо за внимание!

Ag│AgCl │HCl (0,1 M)│стеклнная мембрана│внешний раствор, ( рНвнешн, [H+]внешн) (5) Обозначим разность потенциалов между Ag и AgCl DU1, между AgCl и HCl (0,1 M) DU2, между HCl (0,1 M) и внешним раствором DU3.  Разность потенциалов между Ag и AgCl определяется равновесием, связанным с обменом на этой границе ионами Ag+. Дело в том, что, хотя хлорид серебра относится к полупроводникам n-типа, то есть основными носителями электричества в нем являются электроны, из-за особенностей кристаллической структуры солей серебра и свойств иона серебра подавляющая часть электрической проводимости обеспечивается подвижными ионами серебра, которые не находятся на правильных местах в кристалле (дефектами Френкеля) (неосновные носители).  С другой стороны, металлическое серебро, это кристаллическое тело, где в узлах кристалла находятся ионы серебра, а между ними распределен электронный газ. Таким образом. ионы серебра присутствуют в достаточном количестве в обеих фазах и именно их быстрый межфазный обмен приводит к равновесию, которое обеспечивает стабильность DU1 при фиксированной температуре.  Таким образом, DU1 является константой. Разность потенциалов между AgCl и HCl (0,1 M) определяется равновесием, связанным с обменом на этой границе ионами Cl-. В растворе устанавливается динамическое равновесие, определяемое произведением растворимости хлорида серебра. Сколько хлорида переходит в раствор, столько и выпадает из раствора соляной кислоты.  Потенциалопределяющая реакция может быть записана следующим образом: Cl- в хлориде серебра ↔ Cl- в соляной кислоте (6)

Величина разности потенциалов в этом случае может быть выражена известным уравнением Нернста: DU2 = DU20 + (RT/F) ln ([Cl-]в хлориде серебра/[ Cl-]в соляной кислоте) (7) Здесь DU2 – разность потенциалов между хлоридом серебра и соляной кислотой при концентрации хлорида в кислоте 0,1 моль/л, DU20 – разность потенциалов между хлоридом серебра и соляной кислотой при концентрации хлорида в кислоте 1 моль/л (стандартная), R, T и F – соответственно универсальная газовая постоянная, абсолютная температура и число Фарадея. Поскольку действующая концентрация хлорида в хлориде серебра постоянна от природы, а в соляной кислоте постоянна за счет того, что трубка закрыта и не обменивается веществом с внешним пространством, значит постоянно и их отношение и логарифм отношения: DU2 = const.  Остается только один компонент цепочки из последовательно соединенных электрохимических элементов DU3.  Это разность потенциалов на стеклянной мембране. Материал мембраны выбирается таким образом, что это стекло пропускает ионы водорода и не пропускает других ионов.  Многочисленные экспериментальные исследования показали, что эта разность потенциалов определяется уравнением: DU3 = (RT/F) ln ([H+]внешн /[ H+]в соляной кислоте) (8) Строгой теории для объяснения этого факта до настоящего времени не существует, хотя и существует несколько объяснений.  Логарифм отношения равен разности логарифмов: DU3 = (RT/F) ln ([H+]внешн ) - (RT/F) ln [ H+]в соляной кислоте) (9) Второе слагаемое в правой части уравнения (9) не зависит от состава внешнего раствора, поэтому мы можем считать его константой.

В общем случае, если жидкость является частью электрической цепи, то она ведет себя при определенных условиях как электрическое сопротивление, проводимость G которого определяется выражением В общем случае, если жидкость является частью электрической цепи, то она ведет себя при определенных условиях как электрическое сопротивление, проводимость G которого определяется выражением ��=(1ρ)(����) , где ρ — удельное сопротивление; S и l — площадь сечения и длина проводника. Величина, обратная удельному сопротивлению ��, называется удельной электрической проводимостью (или удельной электропроводностью): σ=1/ρ , Единицей удельной электропроводности обычно служит 1 См/см = 102 См/м. Удельная электропроводность разбавленного однокомпонентного раствора электролита определяется законом Кольрауша: σ=Cн(μk+μа) , где μK и μа [мОм∙г−экв]— подвижности катионов и анионов соответственно; Сн [г−эквм3]— эквивалентная концентрация растворенного вещества. Эквивалентная (нормальная) концентрация: отношение количества эквивалентов растворенного вещества ЭКВ к объему V раствора: С=ЭКВV. Эквивалент – это реальная или условная частица вещества, которая в данной кислотно-основной реакции эквивалента (равна) одному иону водорода или в данной окислительно-восстановительной реакции – одному электрону.

Для разбавленных растворов удельная электропроводность ра­створов является величиной аддитивной. Удельная электропро­водность возрастает с увеличением температуры, что обусловлено увеличением количества ионов. Зависимость удельной электропро­водности от температуры t описывается уравнением