DE2145400B2 - Meßfühler zur Durchführung kutaner Messungen der Konzentration bzw. des Partialdruckes eines Gases im Blut - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Meßfühler zur Durchführung kutaner Messungen der Konzentration bzw. des Partialdrucks eines Gases bei der elektrochemischen Analyse von Blut unter Verwendung an sich bekannter Elektrodenanordnungen.

Es ist bereits bekannt, mit sogenannten Clark-Elektroden die Konzentration bzw. den Partialdruck im Blut kutan, d. h. also unblutig, zu messen. Für diese Messung ist es erforderlich, die Haut in der Meßzone zu hyperämisieren. Folgende Methoden der Hyperämisierung sind bekannt: Anwendung gefäßerweiternder Mittel, mehrfaches Abziehen eines Klebebandes, Erwärmung der Umgebung des Meßorts durch Bestrahlung mit einer Lampe oder dadurch, daß Arm und Elektrodenanordnung in einem Heizkasten untergebracht sind.

Bekannt ist auch eine Methode, bei der ein Finger der zu untersuchenden Person in eine auf 45° C erwärmte KCI-Lösung eingetaucht v/ird und nach Einstellung eines Gleichgewichtszustandes die zu bestimmende Gaskonzentration in der KCI-Lösung mit einer Clark-Elektrode gemessen wird.

Ferner ist die Hyperämisierung der Haut bei Durchblutungsmessungen mittels einer von warmem Wasser durchflossenen Scheibe bekannt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Meßfühler der eingangs erwähnten Gattung so auszugestalten, daß mit ihm das bekannte Konzept, eine Hyperämisierung durch Obertemperierung zu erreichen, für die im klinischen Einsatz erforderliche kontinuierliche Messung nutzbar gemacht werden kann. Die Lösung der gestellten Aufgabe durch die Erfindung besteht darin, daß mindestens eine Elektrode der im Meßfühler angeordneten Elektrodenanordnung, welche am Meßort direkt oder unter Zwischenlage einer gasdurchlässigen dünnen Membran auf der Hautoberfläche aufliegt, gut wärmeleitend mit einem

ίο Metallkörper verbunden ist, der durch eine Heizvorrichtung auf eine Temperatur aufgeheizt wird, die ausreicht, um durch Wärmeleitung über die Elektrode in dem Hautbereich am Meßort eine Hyperämie als bekannte Folge von Obertemperierung zu bewirken.

Ein Vorteil des erfindungsgemäßen Meßfühlers besteht darin, daß die Wärmezufuhr in den Hautbereich erfolgt, wo die Elektrode aufliegt und die Hyperämisierung für die Messung benötigt wird. Damit wurde es erstmalig möglich, eine kontinuierliche und langanhaltende Messung durchzuführen.

Die Erfindung bietet insbesondere die Möglichkeit einer kontinuierlichen Überwachung der Oxygenierung von Neugeborenen.
Diese Überwachung ist besonders dann wertvoll, wenn eine möglichst rasche Information über den Einfluß von therapeutischen Maßnahmen, wie z. B. Änderungen des Beatmungsmodus, Schockbehandlungen, Infusioii von Bikarbonat, Absaugen der Atmungswege oder klinische Routinemaßnahmen erforderlich ist. Diese kurzfristige Information über den Trend des PO2 erlaubt eine qualitative Aussage über die Wirksamkeit der Therapie und ermöglicht im allgemeinen eine schnellere Erkennung von hypoxischen und hyperoxischen Situationen.

Von besonderer Wichtigkeit ist es ferner, daß die kutane POvMessung eine Entscheidungshilfe in der Wahl des Zeitpunktes der arteriellen Blutabnahme zu bieten vermag. Dadurch kann die Häufigkeit der Blutentnahmen beträchtlich herabgesetzt werden.

Die Erfindung ermöglicht ferner die kutane Messung des Wasserstoffgehaltes des Blutes an einer bevorzugten Meßstelle, was bislang nicht möglich war. Denn die Anwendung vasodilatatorischer Präparate war an dieser bevorzugten Meßstelle, nämlich am inneren Canthus des Auges, nicht möglich. Die Bestimmung der Wasserstoffversorgung an dieser Meßstelle kann wertvolle Hinweise auf mögliche Störungen der Blutversorgung des Gehirns geben.

Die Erfindung ist in der nachstehenden Beschreibung anhand der Zeichnung in zwei Ausführungsformen beispielhaft erläutert. Es zeigt

Fig. 1 einen Längsschnitt durch einen Meßfühler nach der Erfindung mit einer blanken Elektrode zum Nachweis eines im Blut gelösten Stoffes, beispielsweise eines Gases,

F i g. 2 einen Schnitt durch einen Meßfühler nach der Erfindung für Partialdruckmessungen.

Der in F i g. 1 gezeigte Meßfühler ist besonders zum Nachweis eines durch den Kreislauf transportierten Gases, beispielsweise Wasserstoff, am inneren Canthus eines Auges geeignet. Mit ihm kann somit beispielsweise die Transportzeit eines eingeatmeten Gases in der Blutbahn von der Lunge zum inneren Canthus gemessen werden. Er weist eine kurze Ansprechzeit auf.

Eine Platinelektrode 11 dient zum Auflegen auf die Haut des inneren Canthus eines Auges. Zu diesem Zweck ist eine zylindrische Form mit ca. 3 mm Durchmesser und einer kugelförmig abgerundeten

Auflagefläche an der Spitze vorteilhaft Die Platinelektrode 11 ist fest und gut wärmeleitend in eine Kupferfassung 12 eingesetzt Die Kupferfassung 12 hat ebenfalls «ine im wesentlichen zylindrische Form von etwa doppeltem Durchmesser der Platinelektrode mit einer axialen Bohrung zur Aufnahme aer Platinelektrode. Auf der dieser Bohrung gegenüberliegenden Seite ist eine zweite axiale Bohrung von geringerem Durchmesser angebracht, die bis in die Nähe der Platinelektrode U führt Diese zweite axiale Bohrung dient zur Aufnahme eines Temperaturmeßelements 14, beispielsweise eines Thermistors und seiner Zuleitung 17.

Die Mantelfläche der Kupferfassung 12 ist durch eine umlaufende, breite Vertiefung unterbrochen, die zur Aufnahme einer Heizwicklung 13, beispielsweise aus einem Widerstandsdraht, dient Die Zuleitung 18 zur Heizwicklung ist von der Stirnseite der Kupferfassung 12 durch eine exzentrische Bohrung geführt Eine Zuleitung 16 für den Elektrodenstrom ist in einer weiteren exzentrischen Bohrung befestigt Die gesamte Anordnung ist von einer im wesentlichen zylindrischen Kapsel 15 aus Kunststoff, z. B. PVC, Nylon, umgeben, die nur die Spitze der Platinelektrode 11 und auf der gegenüberliegenden Seite die Zuleitungen 16,17,18, die zweckmäßigerweise zu einem Kabel zusammengefaßt sind, freiläßt

Der in Fig.2 gezeigte Meßfühler ist spez^:ell für quantitative Partialdruckmessungen von O2, H2 etc. auf der Haut geeignet. Eine scheibenförmige Platinelektrode 21 ist in wärmeleitendem Kontakt mit einem im wesentlichen zylindrischen Kupferblock 22 von gidchem Durchmesser wie die Platinelektrode 2t. Die Mantelfläche des Kupferblockes 22 weist eine umlaufende Vertiefung auf, in der sich eine Heizwicklung 23 befindet. Die Zuleitung 28 zur Heizwicklung führt durch eine Bohrung, welche die der Platinelektrode 21 gegenüberliegende Stirnfläche des Kupferblockes 22 mit der umlaufenden Vertiefung verbindet. Eine weitere exzentrisch angeordnete Bohrung in dieser Stirnfläche dient zur Befestigung der Zuleitung 26 für den Elektrodenstrom. Außerdem ist von der gleichen Seite des Kupferblockes eine axiale Bohrung in die Nähe der Platineiektrode 21 geführt, in der sich ein Temperaturmeßelement 24 mit den Zuleitungen 27 befindet
Ein als Referenzelektrode dienender Silberring 29, der auf einer seiner ebenen Fläche chloriert ist und einen Innendurchmesser aufweist, der größer ist als der Durchmesser der Platinelektrode, ist so angeordnet, daß seine chlorierte Fläche in einer Ebene mit der dem Kupferblock 22 gegenüberliegenden Fläche der Platinelektrode 21 liegt Eine Zuleitung 31 zum Silberring ist parallel zu den Zuleitungen 26, 27, 28 nach derselben Seite geführt und zweckmäßigerweise mit diesen zu einem Kabel zusammengefaßt Die gesamte Anordnung

ts ist mit einer flach zylindrischen Kapsel 25 aus einem geeigneten Kunststoff, beispielsweise PVC, Nylon etc, umgeben, wobei eine Stirnfläche der Kapsel 25 in der durch die Platinelektrode und den Silberring definierten Ebene liegt und die entsprechende Platinoberfläche und die chlorierte Silberoberfläche freiläßt Die gesamte Stirnfläche einschließlich der Platin- bzw. AgCl-Oberfläche ist mit einem Elektrolytfilm 32 überzogen und darüber mit einer geeigneten Membran 33, z. B. Teflon abgedeckt. Diese als Auflagefläche der Elektrodenan-Ordnung dienende Membran 33 ist mit einer im wesentlicher, ringförmigen Kapsel 34 festgehalten. Um den Gaszutritt von außen auszuschließen, ist der Spalt zwischen den beiden Kapseln 25 und 34 durch einen O-Ring 35 abgedichtet, der in entsprechende Ringnuten eingefügt ist.

Es hat sich gezeigt, daß eine Aufheizung der Haut im Bereich der Meßelektrode auf etwa 40—42° C sinnvoll ist. Eine merklich höhere Temperatur ist in der Regel wegen der durch sie verursachten Hautläsionen nicht zulässig. Im Betrieb wird die Heizspirale mit einem Strom versorgt, dessen Stärke mit Hilfe der durch das Temperaturmeßelement bestimmten Temperatur geregelt wird. Zu diesem Zweck ist jede bekannte Temperaturregelungsschaltung geeignet, sofern sie

4n ausreichend empfindlich ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Meßfühler zur Durchführung kutaner Messungen der Konzentration bzw. des Partialdmcks eines Gases bei der elektrochemischen Analyse von Blut unter Verwendung an sich bekannter Elektrodenanordnungen, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine Elektrode (11, 21, 29) der im Meßfühler angeordneten Elektrodenanordnung, welche am Meßort direkt oder unter Zwischenlage einer gasdurchlässigen dünnen Membran (33) auf der Hautoberfläche aufliegt, gut wärmeleitend mit einem Metallkörper (12,22) verbunden ist, der durch eine Heizvorrichtung (13, 23) auf eine Temperatur aufgeheizt wird, die ausreicht, um durch Wärmeleitung über die Elektrode in dein Hautbereich am Meßort eine Hyperämie als bekannte Folge von Obertemperierung zu bewirken.

2. Meßfühler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperatur des Metallkörpers (12, 22) mittels einer Regeleinrichtung (14, 24) auf eine konstante Temperatur geregelt wird.

3. Meßfühler nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß in einer Bohrung des Metallkörpers (12, 22) ein Temperaturfühler (14, 24) für die Temperaturregelung eingelassen ist

4. Meßfühler nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Temperaturfühler (14, 24) in der Nähe der wärmeleitenden Verbindung zwischen Metallkörper (12, 22) und Elektrode (11, 21, 29) angebracht ist.

5. Meßfühler nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Metallkörper (i2, 22) zylindrische Form besitzt und eine umlaufende Nut für die Aufnahme einer Heizwicklung (13, 23) aufweist.