分析测试百科网 > 行业资讯 > 技术原理

渗透压仪的临床应用（一）

2020.7.13

Ⅰ渗透压的定义

溶质的特性

　　当多种溶质加入到一种溶剂中之后，该液体就会与原液体发生多种变化。溶剂中存在一种或多种溶质时，将会改变该溶剂中各分子之间的相互作用，减少他们之间的运动空间。因此，从液体到固体（或液体到气体）的转换能力也将会改变。这些改变，我们把它统称为溶质的依数特性（colligativeproperties），它决定于溶液中所存在的溶质的总颗粒数。对于一种简单的化学物质诸如尿素来说，其效应是与溶液中尿素的总摩尔数相关：向对一种可以分解的化学复合物诸如氯化钠来说，钠和氯都将对这种依数特性起作用。因此，从理论来说，我们在氯化钠溶液中所得到的效应比在尿素中所得到的要大两倍（但是，如果分解不完全，其效应则应没有两倍那么大），而这些颗粒的实际质量对此则是毫无关联的。一个小分子与一个大分子所产生的效应可以是相同的。表１列出了溶液中存在溶质时的四种基本变化。其中任何一种特性的改变都可用来测量溶解于任何溶液中溶质的总摩尔浓度。例如，应用冰点降低（freezing point depression）这一特性时，如果将冰点降低0.93℃，则可知溶液中有0.5摩尔的总溶质。

　　表1:依数特性

每公斤溶剂中每摩尔溶液浓度的改变

冰点降低	1.86℃
沸点升高	0.52℃
蒸汽压降低	0.3mmHg
渗透压升高	17,000 mmHg

渗透压

　　渗透压（osmotic pressure）是指以抵挡溶剂透过一种只允许溶剂通过而不允许溶质通过的半透膜的压力。当这种半透膜存在时，其自然趋势是溶剂透过该半透膜以达到在膜的两侧的溶质分子的平衡。为了阻止这种溶剂的运动则需要一种压力（见图1）。反过来，我们可以认为正是这种压力推动了溶剂透过半透膜。一个摩尔的溶质存在于一升溶剂中可产生一个渗透摩尔（osmole）。渗透浓度的测量通常是以容量渗透摩尔浓度（osmolarity）或重量渗透摩尔浓度（osmolality）表示。容量渗透摩尔浓度是指每升溶液中溶质的摩尔数。由于溶液的体积随加入的溶质的量、温度和压力的变化而变化，因此容量渗透摩尔浓度是难以测量的。重量渗透摩尔浓度是指每公斤溶剂中所存在的溶质微粒的毫摩尔数。由于在温度和压力不变的情况下溶剂的量是不变的，因此重量渗透摩尔浓度是很容易评估的，因而也就成为常用的术语。从技术上来讲，重量渗透摩尔浓度应由渗透后来衡量，但是，渗透压的测量并不那么容易。由于渗透压是与溶质的总摩尔浓度成正比，因此在渗透压与冰点降低或蒸汽压降低（vapor pressure depression）之间存在正相关的关系。所以，其它依数特性的测量通常是以重量渗透摩尔浓度来表示，尽管它在技术上是不够确切的。

　　图1.渗透压是由于在于一个半透膜两侧的颗粒浓度差而形成的，它允许水分子（而非颗粒性物质）通过，颗粒的大小与之是不相关的。在此例中，水分子从左向右的运动，当两侧的颗粒达到平衡时这种运动即停止。

依数特性与比重的关系

　　比重（specific gravity）和折射率（refractive index）是衡量一种与水比较的溶液中固体含量的指标，比重是指某溶液重量与水重量之比较，而折射率则是描述与水比较某溶液对光的折射能力。如果所有溶质的分子量和折射率都相似的话，那么这些衡量指标则与其渗透压或其它依数特性成正比。在正常尿液中，主要的溶质是浓度相对恒定的代谢产物尿素和肌酐，其比重与折射率及重量渗透摩尔浓度之间存在着密切的关系。如果存在大分子物质的话，这三者之间的关系将出现分歧现象。尿液中葡萄糖或蛋白质浓度的增加可使尿比重成正比例地增加。血液的比重和折射率与其蛋白质浓度密切相关。在许多实验室中，折射率通常是用来测量总蛋白的浓度以演绎蛋白质与电解质的关系模式，血清的这些测量参数对于溶质总摩尔浓度的改变是不敏感的，并与重量渗透摩尔浓度只显示些许的相关。

离子强度与依数特性的关系

　　一个较新的用于估计总溶质浓度的技术是尿液试纸条法，该试纸对尿液离子强度的改变发生反应。尿液中离子化的主要物质是电解质（钠和钾），而一些代谢产物如尿素和肌酐以及一些异常物质如葡萄糖及蛋白质是不带电荷的，因此，这些物质是不能用此法测得，在正常尿液中，重量渗透摩尔浓度和比重及离子强度之间的关系极为密切。但病理状态下，由于离子强度与总溶质浓度的改变不成正比例关系，因此，这些实验所提供的重量渗透摩尔浓度的一估计值通常是不准确的，此外，试纸条对于酸碱度的改变（与报告之比重成反比）和蛋白质浓度（与报告之比重成正比）的改变极为敏感。最后由于离子强度测量的误导而致使住院病人人数不必要的增加。

重量渗透摩尔浓度的直接测量法

　　由于从比重、折射率和离子强度估计的重量渗透摩尔浓度通常不准确，因此当需要知道确切的总溶质浓度时应该使用直接测量法来测量。因为沸点法和渗透压法耗时，且在技术上也相对困难，临床上通常是使用冰点降低法或蒸点降低法来直接测量重量渗透摩尔浓度，这两种实验设备在临床实验室中均可见到，两法可提供可靠的血清和尿液的重量渗透摩尔浓度的测量参数。但是如果样品中存在挥发性物质（如酒精或其他挥发性物质）的话，用蒸汽压力计则不能显示重量渗透摩尔浓度的改变。从下表可见，渗透压间隙对于那些怀疑酒精摄入过量的患者的筛查是极为有用的，但如果使用蒸汽计测量重量渗透摩尔浓度的话，则没有渗透压间隙这一指标。如果实验室需要做酒精筛选试验的话，冰点降低测量仪则可提供唯一的重量渗透摩尔浓度直接法测量参数。

　　表2．溶质浓度测量方法比较

方法	测量物质	优点	缺点
试纸条法	电解质	简单；可自动读数；可床边检测。	PH和蛋白异常时不准确；不能准确反应重病患者的真实浓度。
比重法	尿素氮、肌酐、电解质、其他小分子量溶质（如葡萄糖）、蛋白质、X- 光显影剂。	简单；不需昂贵设备，可床边检测。	存在蛋白质和小x-光显影剂时不准确（不可用于血清的检测），大分子物质（如葡萄糖）对结果有不成比例的影响
重量渗透摩尔浓度法	尿素氮、肌酐、电解质、其他小分子量溶质（如葡萄糖）。	与溶质的分子浓度成正比；最准确的测量总溶质，不受大分子溶质的影响。	最昂贵（设备的最初投资）；需要较高的技术经验，通常不可床边检测；对于挥发性物质（乙醇、丙酮）蒸汽法不敏感。