Onderzoekers van de Mayo Clinic in Rochester gebruikten de oximeter in verschillende klinische procedures. Om de zuurstofsaturatie continu te kunnen tonen, pasten ze het toestel aan door het rode signaal te vervangen door een infrarood signaal. Zij beschreven eveneens de isobestische punten en ontwierpen de grafische voorstelling van de curves.
De Natelson micro-gasometer, een micro-versie van het Van Slycke toestel, werd in 1951 geïntroduceerd en bleef jarenlang populair. Met behulp van dit toestel werden heel wat voordelen uit de kennis van de zuur-base balans bekomen. Bovendien werd het manometrisch toestel later aangepast in meerdere andere door de Van Slyke groep ontwikkelde precieze gazometrische toestellen.
Die methoden hielden o.a. in:
De Amerikaanse biochemicus Leland C. Clark jr. (1918-2004) gebruikte polarografie om de prestaties van zijn bloedoxigenator te kunnen meten, door een platina-kathode te bedekken met cellofaan om op die manier proteïnen uit te sluiten. Hij probeerde ook succesvol een poli-ethyleen-membraan, maar verwierp dit aanvankelijk omdat hij geloofde dat het niet afhankelijk kon zijn, gezien het buiten het membraan was. Op 4 oktober 1954 realiseerde hij zich plots dat hij samen met de kathode een referentie-elektrode onder het poli-ethyleen kon plaatsen, en die dag ontwikkelde hij de eerste moderne PO2-elektrode.
In de eerste week van de massale poliomyelitis-epidemie stierven 27 van de 31 patiënten binnen de 72 uur na opname, hoewel het Blegdamshospital van Kopenhagen met respirators, een Emerson ijzeren long en zes ijzeren longen was uitgerust. Met een mortaliteit van 90% leek een catastrofe onafwendbaar. Ogenblik waarop hoofdgeneesheer en epidemioloog Henry Cai Alexander Lassen (1900-1974) de hulp inriep van anaestesist Bjorn Ibsen (1915-2007). Eén van de waarnemingen was dat de patiënten stierven met een hoge totale koolstofdioxideconcentratie in het bloed, gemeten met de Van Slyke manometer. Volgens de conventie van dat ogenblik hadden ze een metabolische alkalose, maar Ibsen dacht dat de hoge waarden even goed konden uitgelegd worden als een vasthouden van koolstofdioxide. Na zijn onderzoeken was Ibsen ervan overtuigd dat de patiënten gestorven waren door een gebrek aan ventilatie. Vanaf toen werden ze manueel geventileerd en dat hielp. Gelijktijdig werd de bloed-pH invasief gemeten en daaruit bleek dat de patiënten verzuurd waren en niet alkalotisch. Dankzij de manuele ventilatie, waaraan zo’n 1600 studenten geneeskunde meewerkten om de overvloed aan patiënten te kunnen behandelen, daalde het sterftecijfer van 90 naar 25%. Iedereen was er echter van overtuigd dat de schitterende handarbeid eigenlijk vervangen moest worden door toestellen, die een constante 'positieve druk'-ventilatie moesten leveren.
In 1950 had de Zweedse arts-ingenieur Carl-Gunnar Engström (1912-1987) een volume-ventilator gebouwd, die een ‘negatieve druk zuiging’ inhield tijdens de uitademing om tijdens de positieve druk inhalatiefase eender welk nadeel van veneuze terugvloei te compenseren. Het Blegdamshospital kocht het toestel aan voor de behandeling van patiënten met bulbaire polio.
De Amerikaanse fysioloog Richard W. Stow (1916-2015) vond de koolstofdioxide-elektrode uit. Fundamenteel was het een pH-elektrode bedekt met een dunne laag elektrolieten, van het staal gescheiden door een isolerende koolstofdioxide doorlaatbaar membraan, gewoonlijk gemaakt van Teflon.
Voor de zuurstofmeting liet de membraan bedekte polarografische zuurstofelektrode, uitgevonden door de Amerikaanse Professor Biochemie Leland C. Clark Jr (1918-2004), toe om op precieze en gemakkelijke wijze de zuurstofspanning in vloeistoffen te bepalen. Clark ontwikkelde zijn PO2-elektrode net twee jaar na zijn eerste: een bubbel-oxigenator voor mensen. Zijn Clark-Yellow Springs polarografische PO2-elektrode analyseerde zuurstof afgesplitst aan een kathode door een semi-doorlaatbaar membraan. Gewijzigde KCl-geleiding liet de doorgang van stroom toe tussen een Ag-anode en een Au-Pt-kathode die proportioneel was aan de O2-concentratie.
Bicarbonaten zijn meestal de koolstofdioxide-inhoud in het bloed. Sedert de formulering van de Henderson-Hasselbalch formule, werd het mogelijk om de PCO2 te berekenen, maar enkel nadat men met een glaselektrode eerst de pH van het bloed had gemeten en de koolstofdioxide-inhoud met de Van Slyke techniek. Begin 1950 werd deze logge en tijdrovende methode in Kopenhagen voor het eerst op grote schaal klinisch gebruikt tijdens de polio-epidemie, om de nood aan en de gevolgen van ademhalingsondersteuning te documenteren. Deze vereisten leidden ertoe dat de Deense chemicus Poul Astrup (1915-2000) met een nieuwe techniek kwam, die gebaseerd was op het principe dat er een lineaire relatie was tussen de pH en de log PCO2 van bloed. Astrup ontwikkelde een toestel waarmee men eerst de pH van een bloedstaal kon meten om daarna de pH opnieuw te meten door het gasstaal te laten borrelen van gekend PCO2. Hij deed dat met twee verschillende PCO2-gaswaarden, stelde de gemeten pH grafisch voor tegenover de log PCO2, trok een lijn tussen de punten en lokaliseerde de initiële pH op deze lijn om de originele PCO2 te identificeren. De afwijking van deze lijn vanuit de normale positie werd gebruikt om het zuur-base onevenwicht van de patiënt te definiëren. Termen zoals standaard pH en standaard bicarbonaat werden eerst gebruikt, maar later haalde de term base de overhand, of werd zijn in vivo equivalent 'standard base excess' (SBE) wereldwijd gebruikt.
Astrup, P.. 1956. A simple electrometric technique for the determination of carbon dioxide tension in blood and plasma, total content of carbon dioxide in plasma and bicarbonate content in `separated' plasma at a fixed carbon dioxide tension. Scand. J. Clin. Lab. Invest. 8: 33
Met de ‘Autoanestheton ventilator’ van Frulin & Lee kon men de EtCO2 en het gevarieerd tidaal volume monitoren.
De Amerikaanse fysioloog Richard W. Stow (1916-2015), die in Columbus, Ohio geconfronteerd werd met polio, ontving een elektrode om de PCO2 te meten. Stow wist dat koolstofdioxide zich vrij verspreidt in rubber en dat het water verzuurt. Hij construeerde zijn eigen glazen pH- en referentie-elektrode, omwikkeld met een dun rubberen membraan over een film van gedistilleerd water, en toonde aan dat het reageerde op veranderde PCO2. Stow weigerde zijn idee te patenteren, omdat hij geloofde dat zijn elektrode nooit stabiel genoeg kon zijn om betrouwbaar te zijn.
Stow, W., R. F. Baer, and B. Randall. 1957. Rapid measurement of the tension of carbon dioxide in blood. Arch. Phys. Med. Rehabil. 38: 646-650 .
In 1957 ontwikkelden de Amerikaanse anaestesist John W. Severinghaus (1922-2021) samen met zijn technieker A. Freeman Bradley (1932-) het eerste bloedgastoestel dat uitgerust was als een waterbad met een thermostaat, waarin hun aanpassingen van de Stow PCO2-elektrode en een cuvette met roerpaddel voor de Clark-elektrode gecombineerd waren met een miniatuur tonometer, waarin met gekend gas een bloedstaal kon gecalibreerd worden om de PO2-elektrode te calibreren.
Severinghaus, J. W., and A. F. Bradley. 1958. Electrodes for blood PO2 and PCO2 determination. J. Appl. Physiol. 13: 515-520
Tijdens de NIH in Bethesda, toonden John W. Severinghaus (1922-2021) en A. Freeman Bradley (1932-) dat de intensiteit kon verdubbeld worden en dat men ze kon stabiliseren door NaHCO2 toe te voegen aan de elektroliet.
Severinghaus, J. W., and A. F. Bradley. 1958. Electrodes for blood PO2 and PCO2 determination. J. Appl. Physiol. 13: 515-520
In Bremen organiseerde de Duitse fysioloog Kurt Kramer (1906-1985) een symposium over oximetrie om de aandacht voor oximetrie terug aan te zwengelen. Alle prominente wetenschappers waren aanwezig met uitzondering van de 'Vader van de oximetrie' Karl Matthes (1905-1962). Een verdachte afwezigheid.
De noodzaak om al roerend en tonometrisch te kalibreren werd geëlimineerd door het miniaturiseren van de kathode. De kalibratiemethode van Astrup gaf graduele toegang tot drie-elektrode systemen voor het meten van pH, PCO2 end PO2, die uitgebreid gebruikt worden in klinische en in onderzoeksstudies van cardio/pulmonale fysiologie en die wereldwijd de huidige gouden standaard zijn van respiratoire monitoring in intensive care units.
Via W-stralen kristallografie bepaalde de in Oostenrijk geboren Britse moleculaire bioloog Max Ferdinand Perutz (1914-2002) de moleculaire structuur van hemoglobine. Samen met de Britse biochemist en kristallograaf Sir John Cowdery Kendrew (1917-1997) ontving hij hiervoor in 1962 de Nobelprijs voor Scheikunde.