Definition av pH
pH står för "power of hydrogen". Det är ett mått på vätejonaktiviteten i en vattenlösning, definierat som den negativa tiologaritmen av vätejonkoncentrationen:
Tumregler för [H⁺]
- Rent vatten är neutralt och har pH 7.
- Varje hel pH-enhets förändring motsvarar en 10-faldig ändring i [H⁺].
- Varje 0,3 pH-enhets förändring motsvarar en ungefärlig fördubbling (eller halvering) av [H⁺].
| pH | [H⁺] (nmol/L) | [H⁺] (mol/L) |
|---|---|---|
| 6,0 | 1 000 | 10−6 |
| 7,0 | 100 | 10−7 |
| 7,4 | 40 | 10−7,4 |
| 8,0 | 10 | 10−8 |
| 9,0 | 1 | 10−9 |
Hur mäts [H⁺]?
Arteriella blodgasanalysatorer mäter [H⁺] och pCO₂ med potentiometriska elektroder (spänningsproducerande) och pO₂ med amperometrisk teknik (strömproducerande, dvs. Clark-elektroden).
[H⁺] mäts med en pH-glaselektrod — en jonselektiv elektrod vars spets består av vätejonkänsligt glas. Det är en potentiometrisk elektrod: en potentialskillnad utvecklas över det jonkänsliga glaset, och denna potentialskillnad beror på skillnaden i [H⁺] på de två sidorna av glaset.
Glaselektrodens uppbyggnad
Glaselektroden består av två elektroder i samma mätkammare:
Referenselektrod
Kvicksilver/kvicksilverklorid (Hg/HgCl₂) nedsänkt i en mättad kaliumkloridlösning (KCl). Lösningen fungerar som en saltbrygga som sluter kretsen mellan provet och elektroden. KCl-lösningen hindras från att diffundera ut i provet av en porös membran som enbart är permeabel för H⁺-joner.
Mätelektrod (pH-elektrod)
Silver/silverklorid (Ag/AgCl) nedsänkt i en buffertlösning av saltsyra (HCl). Elektrodens spets består av vätejonkänsligt glas. [H⁺] hålls konstant runt mätelektroden av buffertsystemet — därför beror eventuell potentialskillnad över glaset enbart på [H⁺] i blodprovet.
Mätprincip
Potentialskillnaden mellan de två elektroderna mäts och omvandlas till ett pH-värde. Utsignalen är linjär:
Denna relation följer Nernst-ekvationen och är temperaturberoende — vid 25 °C är koefficienten cirka 54 mV/pH istället.
Kalibrering
pH-skalan är inte absolut utan relativ till en uppsättning internationellt standardiserade buffertlösningar. Systemet kalibreras med tvåpunktskalibrering — två buffertlösningar med känt pH.
Tvåpunktskalibrering fastställer både offset (nollpunktsjustering) och lutning (mV/pH-koefficienten), vilket ger högre noggrannhet än enpunktskalibrering som enbart justerar offset.
Felkällor
Flera faktorer kan ge felaktiga [H⁺]-resultat:
| Felkälla | Mekanism |
|---|---|
| Kalibreringsfel | Utgångna eller kontaminerade buffertar, felaktig tvåpunktskalibrering. |
| Drift | Gradvis förändring i mätsystemets baslinje över tid — kräver regelbunden omkalibrering. |
| Membranscskada | Skadat eller kontaminerat glasmembran ger felaktig eller ingen signal. |
| Temperatur | Hypotermi ökar CO₂-lösligheten → lägre PaCO₂ → högre pH. Måste korrigeras. |
| Provtagningsfel | Luftbubblor i provet, koagulerat blod, kontaminering. |
| Heparin | Överheparinisering med surt heparin sänker pH arteficiellt. |
Fördröjning vid analys
Om analys av arteriellt blodgasprov fördröjs fortsätter cellulär metabolism i provet. Per minut:
- pCO₂ stiger med cirka 0,009 kPa
- pH sjunker med cirka 0,0006 enheter
- pO₂ sjunker med cirka 0,13–0,39 kPa
Prover bör analyseras så snart som möjligt, och förvaras på is om fördröjning uppstår.
Andra metoder: pH-indikator
En pH-indikator är ett ämne som byter färg vid ett specifikt pH-värde. Exempelvis blir lackmus rött i sura lösningar och blått i alkaliska. Denna metod är enkel men inte tillräckligt noggrann för klinisk blodgasanalys.