钙离子选择性电极

离子选择性电极法测定离子钙【关键词】离子选择性电极法［关键词］离子选择性电极法；测定；离子钙Measurement Ion Calcium with ISEKey words:ISE; Measurement; Ion Calcium钙是体内生存离不开的元素，离子钙是生理活性钙，它比总钙更能反映出体内钙的代谢状态。

钙的正常值范围小，更需要掌握其特点，创造良好的实验条件，用离子选择性电极法(ISE)测定钙优点较多，比EDTA滴定法精确度大，我们用ISE法测钙收到满意效果。

1 资料与方法资料来源门诊病例52例，其中有小儿惊厥(1／12岁～10／12岁)6例，晚期孕妇(22岁～37岁)15例，关节疼痛、四肢活动受限的老年人(58岁～70岁)11例共32例为症状组，正常体检20例为正常组。

仪器仪器 AFT500D电解质系列分析仪：深圳康立科学仪器有限公司提供。

试剂 EDTA滴定法测钙试剂盒：北京北化精细化学品有限责任公司提供。

方法抽早晨空腹静脉血时，分别注入二支干燥试管内，一支定为一组，另一支定为二组。

一组测定抽血后立即分离血清，同时用ISE法和EDTA滴定法；二种方向各测其钙值。

用ISE法测定离子钙按仪器要求进行开机、活化、标定，待通过后进行血清吸样、测定，这一系列全由微机控制，电脑打印出结果。

下面列表五项分别观察。

用EDTA滴定法测总钙取 ml血清于15 mm×150 mm试管内；另设标准管加标准液0．1 ml；各加 mol／L 的NaOH溶液1 ml；各加钙红指示剂2滴；滴加EDTA Na2溶液，边加边摇动试管，直至管内淡红色液变为淡兰色为终点，记录各管EDTA Na2用量；计算：测定管EDTANa2用量(ml) 标准管EDTANa2用量(ml)×=mmol ／L。

二组测定抽血后标本放置3 h后离出血请进行测定。

按一组的二种方法测定其离子钙和总钙。

2 结果见表1～表5。

表1到表4可以看出各组各方法测定的结果正常组与症状组比较均有明显差别()。

安莱立思仪器对于钙离子浓度的测量方法（与PI5100或MP6500配合使用）一、钙离子标准溶液和参比溶液：1、钙离子标准溶液：① 0.1mol/L钙离子标准溶液（贮备溶液）的配制：称取优级纯(GR)氯化钙(CaCl2，111.015g/mol·L-1)11.1015g于烧杯中，用蒸馏水溶解后移入1升容量瓶中，并用蒸馏水洗烧杯，溶液移入容量瓶，经三次洗烧杯、溶液移入容量瓶后，用蒸馏水稀释到刻度，混匀，备用。

标定：见附录。

② 1×10-3mol/L钙离子标准溶液的配制（pCa 3.00）：用10ml移液管量取0.1mol/L钙离子标准溶液，转入1000ml容量瓶中，用去离子水加入容量瓶至刻度，混匀。

③1×10-4mol/L钙离子标准溶液的配制（pCa 4.00）：用10ml移液管量取1×10-3mol/L 钙离子标准溶液，转入100ml容量瓶中，用去离子水加入容量瓶至刻度，混匀，备用。

④1×10-5mol/L钙离子标准溶液的配制（pCa 5.00）：用10ml移液管量取1×10-4mol/L钙离子标准溶液，转入100ml容量瓶中，用去离子水加入容量瓶至刻度，混匀，备用。

4mol/L氯化钾(KCl)溶液__称取29.8204gr氯化钾于烧杯中，用蒸馏水溶解，并稀至100ml，摇匀，备用。

每100ml标准溶液或样品溶液加2mlTISAB溶液。

二、钙离子选择性电极：钙离子选择性电极在使用前需要在1×10-3mol/L钙离子标准溶液中浸泡，一般不少于半小时。

三、钙离子浓度的测量（具体操作见仪器说明书）：1、仪器准备：①. 连接电源。

②. 安装万向电极架，将ST901型搅拌器通电备用。

③. 选择合适的离子选择电极和温度电极，并接入仪器；选择好离子强度调节剂和合适的搅拌速度。

④. 在测量模式时按MODE键，切换至ION测量模式，选择离子种类。

(三)玻璃膜的特性1. 不对称电位　由玻璃膜内外结构和性质上的差异造成。

玻璃电极在水溶液中经长时间浸泡可使不对称电位降至最小值并保持稳定；并用标准缓冲溶液校正予以抵消。

2. 碱(钠) 差　当pH＞10或Na＋浓度较高时，测得的pH偏低的现象。

钠离子参与交换的结果。

3. 酸差当pH <1或在非水溶液中，测得的pH 偏高的现象。

因为膜电位的产生与水分子有关，氢离子是靠水传递的，水分子活度变小，测量的pH值就偏低。

6(五)其它玻璃电极 采用不同的成分制成的玻璃电极，有Na+、K+、Li+、Ag+等玻璃电极。

(P139表9-1，了解)。

8三、晶体膜电极 晶体膜电极一般是由难溶盐经过加压或拉制成单晶、多晶或混晶制成的。

有单纯或均匀混合物制成。

　主要有氟离子选择性电极和Ag2S基质晶体膜电极。

　　1. 氟离子选择性电极 是目前性能最稳定的商品电极。

1) 结构a）敏感膜　由LaF3单晶或掺有Eu2+的LaF3单晶切片制成。

b）内参比电极　是Ag/AgCl 显示动画c）内参比溶液0.1mol/L KF-0.1mol/L NaCl。

910c ）选择性较好。

和其它卤素离子不干扰。

b ）适用范围10–7~1mol/LF –，pH5~6；[OH –]>[F –]时有干扰；[H +]大时F –离子形成 ，灵敏度下降。

2)应用　LaF 3单晶膜可交换的是F –，也就是说对F －有响应−−F 2HF a 降低－－－－－、、、、2324334HCO SO NO Ac PO pF0592.0lg 059.0F F+=−=−−K a K Ea ）响应F–pF 相当于pH 当在AgS基质中掺入AgX制成：2S-AgX(X–=Cl–、Br–、I–)晶体膜电极；Ag2 在AgS基质中掺入MS制成:2S-MS（M2+=Pb2+、Cd2+、Cu2+等）晶体膜Ag2电极。

可测定的离子教材141页表9－2晶体膜电极，请自学、了解。

＊国家自然科学基金资助项目(编号:20471024)、广东省重点攻关项目(编号:2001C31401)及广州市重点科技项目(2001-Z -123-01);　■通讯作者离子选择性电极对尿液中钙、镁、草酸、柠檬酸和尿酸的测定＊吴秀梅　欧阳建明■　综述　白　钰　审校暨南大学生物矿化和结石病防治研究所(广州510630) 泌尿系结石(简称尿石)的形成与尿液中钙、镁、草酸、枸橼酸及尿酸的浓度密切相关。

尿中钙、草酸和尿酸浓度上升,镁和柠檬酸浓度下降,均会促进尿石形成。

采用离子选择电极测定这些离子的浓度,检测范围在10-1～10-7mol /L 之间,检测快速、灵敏、设备简单,并能做到无损分析、原位测量和连续自动分析。

1　钙电极对尿钙的测定尿液中的钙有两种存在方式:络合钙(如蛋白结合钙、有机酸结合钙)和离子钙,离子钙才具有生理活性。

在尿液中,离子钙的浓度是形成结石的重要因素,总钙并不能完全反映体内钙的生理状况,故离子钙更具有临床意义。

离子钙的测定受众多因素的影响,包括尿液pH 值、抑制剂和抗凝剂的种类与浓度、采样方式与样本保存以及温度等。

与血液中钙的测定稍有区别,尿液中离子钙的测定受蛋白质的干扰很小,而离子强度的影响占主要地位,因此,应用钙离子选择电极测定尿钙的浓度时需要进行离子强度校正。

在正常成年人的尿液中,男性的24h 总钙是(180.60±72.00)mg ,女性(159.00±68.70)mg ,而男女尿液中的离子钙分别为(72.33±38.24)和(63.26±31.69)mg ,均接近总钙的40%。

pH 影响尿液中离子钙的百分比。

在高钙尿的结石患者当中,总钙和离子钙的浓度及排泄量均明显高于正常人。

给结石患者服用柠檬酸盐之后,离子钙的排泄量和在总钙中的百分比均明显下降;服用米糠之后尿液中的离子钙也明显降低。

应用于钙离子选择电极中的活性物质主要有3种类型:大环抗生素、冠醚化合物及非离子型表面活性剂。

(三)玻璃膜的特性1. 不对称电位　由玻璃膜内外结构和性质上的差异造成。

玻璃电极在水溶液中经长时间浸泡可使不对称电位降至最小值并保持稳定；并用标准缓冲溶液校正予以抵消。

2. 碱(钠) 差　当pH＞10或Na＋浓度较高时，测得的pH偏低的现象。

钠离子参与交换的结果。

3. 酸差当pH <1或在非水溶液中，测得的pH 偏高的现象。

因为膜电位的产生与水分子有关，氢离子是靠水传递的，水分子活度变小，测量的pH值就偏低。

6(五)其它玻璃电极 采用不同的成分制成的玻璃电极，有Na+、K+、Li+、Ag+等玻璃电极。

(P139表9-1，了解)。

8三、晶体膜电极 晶体膜电极一般是由难溶盐经过加压或拉制成单晶、多晶或混晶制成的。

有单纯或均匀混合物制成。

　主要有氟离子选择性电极和Ag2S基质晶体膜电极。

　　1. 氟离子选择性电极 是目前性能最稳定的商品电极。

1) 结构a）敏感膜　由LaF3单晶或掺有Eu2+的LaF3单晶切片制成。

b）内参比电极　是Ag/AgCl 显示动画c）内参比溶液0.1mol/L KF-0.1mol/L NaCl。

910c ）选择性较好。

和其它卤素离子不干扰。

b ）适用范围10–7~1mol/LF –，pH5~6；[OH –]>[F –]时有干扰；[H +]大时F –离子形成 ，灵敏度下降。

2)应用　LaF 3单晶膜可交换的是F –，也就是说对F －有响应−−F 2HF a 降低－－－－－、、、、2324334HCO SO NO Ac PO pF0592.0lg 059.0F F+=−=−−K a K Ea ）响应F–pF 相当于pH 当在AgS基质中掺入AgX制成：2S-AgX(X–=Cl–、Br–、I–)晶体膜电极；Ag2 在AgS基质中掺入MS制成:2S-MS（M2+=Pb2+、Cd2+、Cu2+等）晶体膜Ag2电极。

可测定的离子教材141页表9－2晶体膜电极，请自学、了解。

离子选择性电极的概念、构成、原理和分类
一．概念
离子选择性电极又称膜电极（ISE,ion selective electrode)，是具有敏感膜并能产生膜电位、基于离子交换或扩散的电极。

二、构成
主要由离子选择性膜、内参比电极（通常为Ag/AgCl电极）、内参比溶液组成（由氯化物及相应离子的强电解质溶液组成）。

三、工作原理
离子选择性电极是通过某些离子在膜两侧的扩散、迁移和离子交换等作用，选择性地对某个离子产生膜电势、而膜电势与该离子活度的关系符合Nernst方程。

E0---电极的标准电压；
R---气体常数（8.31439焦耳/摩尔和℃）；
T---开氏绝对温度（例：20℃相当于（273.15+20）293.15开尔文）；
F----法拉弟常数（96485.3383±0.0083C/mol）；
N---被测离子的化合价（银=1，氢=1）；
ln（αMe）---离子活度αMe的对数；
公式推导：ΔE=lgαMe，即电位与离子活度的对数成线性关系。

四、分类
1) 根据电极外壳材质分为：塑料外壳和玻璃外壳，其中塑料外壳不可添加电解液
2) 根据电极结构分类：复合电极和非复合电极，一般在线应用上多采用非复合电极形式，即测量电极与参比电极分离式。

3) 根据膜性质不同：有非晶体膜电极、晶体膜电极、敏化电极等
4) 根据电缆连接线分类：有一体式电极和分体式电极。

其中分体式电极多用于在线安装，常用VP接头，电缆线根据要求定制。

离子选择性电极及其在化工分析领域中的应用离子选择性电极是采用电位法测量溶液中某种离子的活跃程度。

离子选择性电极就总体而言是一种膜电极，膜电极拥有一层敏感膜, 但它们的种类却不尽相同，离子浓度的测量主要利用了膜电位原理, 该过程遵循能斯特公式。

论文关键词：离子，选择性电极，化工分析1离子选择性电极的主要原理以及测定技术离子选择性电极所具备的选择性主要是依据特质的薄膜对于某种离子有选择性地进行代换。

例如晶体薄膜，在晶相中电流传导作用主要是因为电针缺陷，流动空穴离子可以转移到另外的空穴中，空穴的形状、大小、以及电荷分布仅仅只适应流动特殊离子，如此便直接排除了其他离子所显示出来的选择性。

目前，对于一些薄膜材料电流传导的机理尚不明确，针对膜电极电位理论也未能给出统一的看法。

现阶段对于膜电极电位理论有两种较为系统的见解，一种是膜电位是因为离子代换改变了两相的电荷分布而引起的；另一种是膜电位主要是由扩散过程所引起。

当离子选择性电极与一个固定参比电极构成一种测量电极时，测量点至的待测溶液以及电位中的离子活度关系符合NERNST 方程。

该方程式中：E代表所测得的电动势，E0表示标准电势，R代表气体常数，T为待测绝对温度，是被测离子电荷数，F是法拉第常数，ai 是离子的活跃程度。

2离子选择性电极的特点离子选择性适应范围广、响应快、廉价、易于携带以及能够与其他仪器连用等特点。

（2）适应范围较广：从理论而言，能够制取出各个离子选择性电极，目前科研人员正努力攻克离子多样化选择性这一难题, 并且致力于一些特殊效应的电极设备；（2）电极响应迅速：离子选择性电极响应迅速，手续较为简便，未破坏原有溶液条件，不用进行分离操作；（3）价格偏移方便携带：离子选择性电极形状较多，有一些可以制作成针尖大小，所以，离子选择性电极不但是实验室内检测工具，也是自动控制以及连续测试元件，广泛应用于环境连续检测、生产控制检测以及医疗领域内的直接检测等；（4）可以与其他仪器混用在一起：离子选择性电极设备简单，常与其他设备联合运用，广泛应用于各个检测的领域之中，正因为离子选择性具备这些特点，才使得离子选择性电极从诞生以来，就受到了各大领域的青睐，而且有着极为广阔的应用前景。

用国产钙离子选择性电极测血浆离子钙及其临床意义目的：用国产钙离子选择性电极测血浆离子钙。

方法：采用iCaISE法进行检测。

结果：标本采集在第30、60、120、180分钟，测得血浆iCa间无显著差异，重复性较好，回收率也较为满意。

结论：国产钙离子选择性电极的重复性较好，测定iCa比TCa更能反映体内钙的代谢水平。

标签：钙离子选择性电极；血浆离子钙；临床意义；回收率[中圖分类号] R446.11 [文献标识码] C[文章编号] 1674-4721（2011）05（c）-069-02离子钙（iCa）是具有生理活性的钙，故测定iCa比Tca更能反映体内的钙代谢水平。

iCa的测定方法很多，如离子选择电极法（ISE）生物法，图表公式间接计算法及金属指示剂法。

其中以ISE法最简单、快捷、准确。

笔者用国产钙离子选择性电极在常规条件下检测血浆iCa，对其重复性及准确性进行观察，现将其结果报道如下：1 资料与方法1.1 一般资料正常人血浆来自本院2009年门诊体检无任何急慢性疾病的成年人，男98名，女80名，年龄18～65岁，早晨空腹静脉采血。

1.2 仪器日立7060自动化分析仪：SLD电解质分析仪（北京医疗器械研究所）。

1.3 试管肝素钠抗凝真空管（湖南浏阳市医用仪器厂）。

1.4 方法iCa ISE法：Tca OCPC法（中生北控生物科技股份有限公司，批号：660041）；ALB溴甲酚绿法（中生北控生物科技股份有限公司，批号：650041）。

检测方法：每位受检者均用肝素钠抗凝真空管来采集4管静脉血，每管3 ml。

将标本加盖分别放置30、60、120、180 min；分离血浆，立即吸血浆测其iCa，共观察20例，血标本放置不同时间血浆iCa。

1.5 重复性取1份混合血浆，连续测定20次，计算：iCa的均值（x）；标准差（s）结果，iCa均值x为1.14 mmol/L，s为0.02，CV为1.75%。

1.6 回收试验用钙低值混合血浆（iCa 1.06 mmol/L；Tca 2.24 mmol/L；ALB 42.9 g/L），连续添加钙高值血浆（iCa 2.06 mmol/L；Tca 3.2 mmol/L；ALB 26.9 g/L），iCa测试水平为1.06～1.14 mmol/L；TCa测试水平为2.20～2.28 mmol/L；测得iCa平均回收率为95.6%，TCa平均回收率为96.2%.1.7 正常参考范围本文用肝素钠抗凝真空管采集标本，测定海区成人血浆iCa，正常参考范围，男性98例，年龄20～65岁，x±s（1.20±0.11）mmol/L；女性82例，18～52岁x±s为（1.16±0.12）mmol/L。

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201910836645.1(22)申请日 2019.09.05(71)申请人 北京华科仪科技股份有限公司地址 100076 北京市大兴区西红门镇金业大街10号(72)发明人 罗艳　曹芮　刘海波　边宝丽　王红璐　戴俏俏　张玉珍　李丹　(74)专利代理机构 北京天悦专利代理事务所(普通合伙) 11311代理人 田明　文永明(51)Int.Cl.C08L 1/12(2006.01)C08K 3/32(2006.01)C08K 5/521(2006.01)C08K 5/12(2006.01)C08J 5/18(2006.01)G01N 27/333(2006.01)(54)发明名称一种钙离子选择性电极的感应膜及其制备方法(57)摘要本发明提供一种钙离子选择性电极的感应膜及其制备方法，所述感应膜以溶质和可挥发性溶剂混合均匀，可挥发性溶剂挥发后成膜，溶质中各组分质量比为：5％-15％的钙离子活性剂、0.5-3％的非离子表面活性剂、30％-50％聚合物材料、40％-60％增塑剂。

本发明提供的一种钙离子选择性电极的感应膜及其制备方法，工序简单、使用实验室常用设备即可完成，使用材料成本低廉、对环境友好；制得的感应膜平整度高、均匀性好、韧性较好；用本发明的感应膜制备的钙离子选择性电极选择性好、测量精度高、稳定性好。

权利要求书1页 说明书3页 附图1页CN 110734583 A 2020.01.31C N 110734583A1.一种钙离子选择性电极的感应膜，其特征在于，所述感应膜以溶质和可挥发性溶剂混合均匀，可挥发性溶剂挥发后成膜，溶质中各组分质量比为：5％-15％的钙离子活性剂、0.5-3％的非离子表面活性剂、30％-50％聚合物材料、40％-60％增塑剂。

2.根据权利要求1所述的一种钙离子选择性电极的感应膜，其特征在于，所述钙离子活性剂为碱式磷酸钙。

食盐中钙离子的测定原理
食盐中钙离子的测定原理可以采用钙离子选择性电极法或者催化剂法。

钙离子选择性电极法是利用能与钙离子发生特异性反应的选择性电极（钙离子选择性电极）测定食盐中钙离子的浓度。

这种电极通常是由一种钙离子选择性载体和一个内部参比电极组成。

当测定溶液中钙离子浓度变化时，钙离子选择性载体与钙离子反应，形成一种电位变化。

通过测量电位的变化，可以反映出溶液中钙离子的浓度。

催化剂法是利用钙离子作为催化剂，在酸性条件下催化某种化学反应的进行，并通过测定反应产物的生成量来间接测定食盐中钙离子的浓度。

例如，可以使用邻苯二胺与次溴酸钠反应生成蓝色产物的反应，钙离子的存在可以加速该反应的进行。

通过测定反应体系中产生的蓝色产物的吸光度或者使用显色剂判定溶液中钙离子的浓度。

需要注意的是，钙离子测定的方法选择要根据具体的实验条件和要求进行选择，以上只是其中的两种常见方法。

钙离子离子选择电极钙离子选择电极是一种用于检测和分析溶液中钙离子浓度的电极。

钙离子是一种重要的无机离子，对于生物体的正常生理功能具有重要作用。

因此，准确测量和监测钙离子浓度对于生物医学研究和临床诊断具有重要意义。

钙离子选择电极基于钙离子和电极表面之间的电化学反应原理。

电极通常由一种特殊的材料制成，能够选择性地与钙离子发生反应，并产生可测量的电信号。

这种材料通常是一种钙离子选择性膜，它能够选择性地吸附和传递钙离子。

钙离子选择性膜是一种能够选择性地与钙离子结合的薄膜材料。

它通常由聚合物或其他特殊材料制成，具有一定的孔隙结构和选择性吸附性能。

当钙离子与选择性膜接触时，它们会通过扩散或离子交换等过程进入膜中，并与膜内的功能基团发生相互作用。

在钙离子选择电极中，通常还会加入一种称为参比电极的电极。

参比电极具有稳定的电位，并能够提供一个参考值，用于测量样品中钙离子浓度的变化。

参比电极通常是由一种稳定的化学物质制成，如银/银氯化物电极或饱和甘汞电极。

钙离子选择电极的测量原理是基于电位差的测量。

当钙离子与选择性膜发生反应时，会产生电位差。

这个电位差可以通过电极与参比电极之间的电导来测量。

测量结果可以通过连接到电位计或其他测量设备上的电路来显示或记录。

钙离子选择电极具有许多优点。

首先，它具有高选择性，能够准确地检测和测量溶液中的钙离子浓度。

其次，它具有高灵敏度和快速响应速度，可以实时监测钙离子的变化。

此外，钙离子选择电极还具有使用方便、操作简单和成本低廉等优点。

钙离子选择电极在许多领域得到了广泛的应用。

在生物医学研究中，它可以用于研究钙离子在细胞信号传导中的作用机制，以及钙离子与其他分子的相互作用。

在临床诊断中，它可以用于监测血液中钙离子浓度的变化，以辅助疾病的诊断和治疗。

除了钙离子选择电极，还有其他一些常用的电化学方法和设备可以用于测量钙离子浓度，如原子吸收光谱法、荧光法和离子色谱法等。

每种方法都有其特点和适用范围，可以根据实际需要选择合适的方法。