FM-8C型全自动冰点渗透压计

技术说明书 

上海蜚誉生物科技有限公司

2021年10月

一、 概述

　　冰点渗透压计是用于测定溶液渗透压或渗透压摩尔浓度(Osmolality)的仪器。在医学临床上，测定血清或血浆、尿液、胃液、脑脊液、唾液、汗液以及各种代血浆、注射液、透析液、婴儿饮料、电镜固定液、组织细胞培养液和保存液等溶液的渗透压，对于研究水盐代谢平衡、评价肾功能紊乱、监护糖尿病、观察ＡＤＨ内分泌失调、了解创伤、烧伤、休克、大手术后等外科危急病情的变化以及对人工透析、输液疗法的监护和药物（尤其对中草药）的药理分析等，都有着重要意义。

冰点渗透压计的工作原理是以冰点下降值与溶液的摩尔浓度成正比例关系为基础。采用高灵敏度的感温元件—半导体测量传感器测量溶液的结冰点，通过电量转化为渗透压单位(mOsm/kg)而实现。

　　被测样品的试管置于半导体制冷器中，由不冻液作为传导媒介，使试管内的溶液冷却。半导体制冷器的吸热侧吸收不冻液的热量使其降温，发热侧由散热风机冷却。

二、 冰点下降与渗透压

　　凡属水溶液，均具有蒸汽压降低、沸点升高、冰点下降和产生渗透压（在半透膜存在的情况下）这四种“依数特性”，所谓“依数特性”即与溶质的种类和颗粒大小无关，而只依赖于溶质的颗粒数目（分子和离子的总数）。由于各种生物液体均可以看作以水为溶剂而以各种与机体代谢密切相关的电解质和非电解质为溶质而组成的溶液。因此生物体液也均具有上述四种“依数特性”。

　　从理论上讲，欲知某种生物体液中所含的溶质颗粒数值，可以利用上述任一依数特性，即利用蒸汽压降低法、沸点升高法、冰点下降法和渗透压半透膜测定法四种方法进行测定。然而，由于冰点下降法具有测量精度高、操作简便、样品量少和对生物样品无变性作用，故对于生物体液样品的测定，目前国外生产的测定溶液中溶质颗粒浓度即渗摩尔或渗透压的仪器，也大多是按冰点下降原理而设计成的冰点渗透压计。

根据物理化学溶液理论之一──拉乌尔冰点下降原理，任何溶液，如果其单位体积中所溶解的颗粒（分子和离子）总数目相同，则引起溶液冰点下降的数值亦相同。实验表明，１摩尔的任何非电解质溶液（等于6.022×10²³个分子颗粒数）溶解于１千克水中，则使水的冰点由０℃下降至-1.857℃。而１摩尔的电解质溶液溶解于１千克水中，其冰点下降值与溶剂的颗粒数及活度有关。因此，欲求某一溶液中所含溶质的颗粒数目只要测其冰点下降值，即可按下列公式计算出结果：

Ｏｓ表示在１千克水中所溶解的溶质的颗粒数目，称为质量渗透摩尔浓度（Osmolality）；

Δt为冰点下降值；1.857为水的摩尔冰点下降常数。

渗透浓度Ｏｓ的单位，在医学临床上是用“mOsmol/kg”，(即毫渗摩尔/千克,Osmol/kg的千分之一)，简称毫渗量/千克。１渗量/千克表示在１千克水中溶解6.022×10²³个溶质颗粒数目(分子和离子的总数目)。１毫渗量/千克(1mOsm/kg)则表示在１千克水中溶解6.022×10²⁰个溶质颗粒数目(分子和离子的总数)。

　　《国家药典》2015版也已经采用质量渗透摩尔浓度作为渗透压的表示单位。

三、 被测样品的温度变化过程

    冰点是指溶液从液态变为固态的温度。确切地说，乃是指固态与液态处于平衡状态下的温度。对于水溶液，在从液态向固态冷却变化过程中，温度虽已达到结冰点，甚至已超过结冰温度而不发生结冰的现象称之为“过冷现象”。处于过冷状态下的液态是极为不稳定的，任一扰动便可引起其立刻结晶而变为固态。液态变为固态时，由于分子能量突然由高能态变低能态，多余的能量就会以热的形式释放出来，称之为“晶化热”。由于晶化热的存在，将使过冷的溶液在结冰形成的瞬间产生温度回升现象。上述过程，可以用以下“结冰曲线”来描述。

图2中A点为溶液开始冷却，B点为过冷温度点，C点为溶液起始结冰温度点，CD段为冰点温度稳定时相，DE段为固态下继续冷却。

　　从上述结冰曲线可以看出，溶液在结冰后，有一段温度平稳的时间，即冰点温度稳定时相(CD段)出现，这就是由于晶化热作用的结果。在这段温度平稳时相上的温度，即为所测样品之冰点温度。由于实验条件的不同，例如溶液的浓度、过冷温度、样品量的不同以及溶液所处的环境温度与热传导状态等综合因素的改变，均会影响结冰曲线的形态，继而影响冰点测定的结果。为此，必须通过试验，选择能产生一段较为稳定的结冰曲线的实验条件。

　　鉴于溶液的渗透浓度或渗透压值是与其冰点下降值成线性关系(见公式1)，也就是说，只要将所测得的溶液的冰点温度值Δt，除以1.857，即可得到该溶液的渗透压数值。本仪器已经直接将所测溶液的冰点值转换成渗透压单位“mOsm/kg”显示读数。

四. 测量原理

　　为测定溶液的冰点温度，首先仪器要有能使样品温度下降的制冷装置。因此仪器有一套半导体制冷系统。不冻液作为冷媒，帮助传热，散热风机散去半导体制冷器热端的热量。同时，根据拉乌尔冰点下降原理，为能够达到分辨1毫渗量的测量精度，仪器有一套高精度的测温系统；为使液体在过冷后结晶，仪器还有一套过冷引晶装置。

日常使用中，仪器需要通过对已知溶液浓度的测量对自身定标。通常用户可选择300mOsm/kg和800mOsm/kg二个不同浓度的NaCl溶液作为日常的定标液，用户也可根据需要另行选择其它的定标点定标。具体的测量过程如下：

1. 半导体制冷器和相应的控制电路将不冻液的温度稳定控制在某一设定值上（如－10.0℃），试管中的被测溶液在不冻液中温度下降，如果不冻液的温度过高或过低，将产生早冻或不冻现象 (见早冻温度曲线和不冻温度曲线)；

2. 半导体制冷器的发热侧由散热风机冷却，出风口在仪器的背后和二侧，因此仪器的背后和二侧应留有约30cm的散热空间，为使仪器能在夏季正常使用，建议仪器置于空调室内使用；

3. 测量传感器插入被测溶液，测量此溶液的冰点，将温度的变化转换为电信号，经电路处理后以mOsm/kg为单位直接在仪器显示屏上显示；

4. 在测量过程中，当样品温度达到冰点时，溶液并不立即发生结冰，在达到过冷温度(-5℃)时，仪器自动产生强振，使溶液释放出潜热而相变──液态转化为固态，并逐渐达到平衡点──即测量点；

5. 振棒的振幅与样品的成功测试有较大的关系，仪器要求振棒在振动时能打到试管的一壁，打不到管壁可能产生不冻；

6. 早冻和不冻都不能显示正常的测量结果。

五、 早冻和不冻

1. 早冻

早冻即在尚未强振前样品已自行冻结。从样品早冻温度曲线(图4)可见，在样品温度连续下降过程中，样品在其固有的结冰温度附近徘徊，这一现象在面板显示的样品温度上也可看到。发生早冻的原因大致有以下几种：

　 ① 冷槽中不冻液温度偏低，或被测样品的渗透压太低；

　 ② 试管不清洁或被测溶液中有颗粒状杂质（如尿液中有结晶），在做重复测试时前次测试后如未将冰化完便再次测试就会早冻；

　 ③ 仪器在有振动的环境下测试样品也容易引起早冻。

一般在使用中如能及时发现早冻，就可中止本次操作，如未能及时发现早冻，仪器会判别早冻屏幕显示“样品早冻”，探头自动上升，防止测量传感器将被冻结得紧紧的，导致损坏测量传感器，显然本次操作已经失败，需要重新测量。右，显然本次操作已经失败，需要重新测量。

2. 不冻

不冻即在强振后样品不能冻结。从图5样品不冻温度曲线可见。在强振后样品温度继续下降，样品没有释放出晶化热，不能形成被测样品的结冰，这一现象在液晶面板上的显示为测量结果大于仪器的测量范围，屏幕显示“不冻或超量程”，这样的测量结果是无效的，应在排除不冻发生原因后

重新测定。发生不冻的原因大致有以下几种：

  ① 冷槽中不冻液温度偏高，或被测样品的渗透压太高，需稀释被测样品；

  ② 强振幅度太小，振棒在振动过程中打不到试管壁，由此需要通过调整扳动振棒，使其能够达到要求；

  ③ 被测样品如有气泡也会产生不冻。

七、生产日期和使用期限见仪器上标签，使用期限：10年

八、软件完整版本号：V1.1.0

九、仪器基本参数

1. 仪器正常工作使用条件：

　  　环境温度   (10～30)℃；

      相对湿度   不大于70%

大气压力   (86～106)kPa

过压类别：II类

污染等级：2级

    　电源种类：～220V  允差±10%   50Hz  允差±2%

      与网电源的连接方式：可拆卸电源线

2. 仪器安全工作条件：

a) 室内使用；

b) 海拔高度不超过2000m；

c) 温度低于31℃时最大相对湿度为80%；温度为40℃时相对湿度线性降到50%；

d）电源电压波动不超出标称电压的±10%；

e) 电网电源上出现的典型的瞬态过电压；

f) 适用的额定污染等级。   

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. 测量范围：　(0～2000)mOsm/kg

7. 测量基本误差：

     ≤300mOsm/kg   不大于±3mOsm/kg；   > 300mOsm/kg   不大于1%         

8. 重复误差(CV)　   不大于1%         

9. 样品量 0.5ml

注册人：上海蜚誉生物科技有限公司

生产企业：上海蜚誉生物科技有限公司

注册地址/住所：中国（上海）自由贸易试验区临港新区万松路319弄15号4楼A区

生产地址：中国（上海）自由贸易试验区临港新区万松路319弄15号4楼A区

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