CH543091A - Dispositif de mesure de la pression partielle d'un gaz dans un fluide liquide ou gazeux - Google Patents

Description

  
 



   L'invention a pour objet un dispositif pour la mesure de la pression partielle d'un gaz dans un fluide liquide ou gazeux, notamment de la pression partielle d'oxygène dans le sang, par détermination du courant de cathode d'un couple d'électrodes plongé dans un électrolyte.



   On connaît déjà des dispositifs de mesure de la pression partielle d'un gaz dissous dans un liquide, par application du procédé polarographique, c'est-à-dire suivant lequel on mesure le courant circulant dans la cathode d'un couple d'électrodes plongé dans le liquide, ce courant étant sensiblement proportionnel à la concentration du gaz dissous dans le liquide pour une tension de polarisation donnée.



   Lorsque le procédé est appliqué à un liquide électrolytique à température variable, on associe au couple d'électrodes un capteur de température dont les indications servent à la compensation, de manière en soi connue, des résultats fournis par le dispositif de mesure.



   En outre, et pour tenir compte du vieillissement de l'anode ainsi que de sa modification électrochimique sous l'influence du courant qui la parcourt, les dispositifs pour la mise en oeuvre du procédé polarographique comprennent généralement une électrode de référence déterminant le potentiel de l'électrolyte par rapport à la cathode.



   Lorsque le procédé est appliqué à la mesure de la pression partielle d'oxygène du sang, l'électrolyte dans lequel plongent les électrodes n'est pas le sang lui-même, mais un électrolyte dont la concentration en oxygène est à tout moment égale à celle du sang, par interposition entre ledit électrolyte et le sang d'une membrane perméable à l'oxygène, par exemple en polytétrafluoréthylène (Téflon).



   Les conditions rappelées ci-dessus, imposées par le principe de mesure, entraînent à des dispositifs relativement encombrants, de construction délicate et coûteuse.



   Ainsi, il existe le problème de fournir un dispositif de mesure, utilisable notamment pour la mesure de la pression partielle d'oxygène du sang qui pallie les inconvénients des dispositifs connus.



   C'est un autre problème de fournir un tel dispositif de faible encombrement et de grande fiabilité utilisable pour la mesure in vivo de la pression partielle d'oxygène dans le sang.



   C'est encore un autre problème de fournir un tel dispositif qui puisse être fabriqué industriellement avec de bonnes caractéristiques de reproductibilité et qui ainsi ne nécessite pas d'étalonnage préalable pour tous les dispositifs d'une même série.



   C'est également un problème de fournir un tel dispositif qui permette la mesure in vivo, dans des conditions meilleures que celles possibles jusqu'à présent, en particulier en ce qui concerne l'influence de l'écoulement sanguin dans lequel est plongé le dispositif.



   Le dispositif selon l'invention est caractérisé en ce que les électrodes sont réalisées en tant qu'éléments surfaciques à la manière d'un circuit intégré à couches minces.



   L'invention permet de réaliser ainsi, par application des techniques de fabrication des circuits intégrés à couches minces, non seulement la cathode et l'anode de mesure, mais également l'électrode de référence déterminant le potentiel de l'électrolyte par rapport à la cathode.



   Selon une forme spéciale d'exécution de l'invention, le capteur de température généralement associé au couple d'électrodes de mesure est réalisé en tant qu'un élément plan fixé, par exemple par collage, sur la face du substrat opposée à celle portant les électrodes.



   Dans une autre forme de réalisation, le capteur de température est une thermistance obtenue par dépôt sur la face du substrat opposée à celle sur laquelle sont disposées les électrodes, d'une couche mince d'un matériau semi-conducteur.



  On aboutit ainsi à un dispositif de faible encombrement utilisable pour des mesures localisées et précises en des endroits jusqu'ici difficilement accessibles, comme par exemple au voisinage des veines pulmonaires d'un patient.



   L'invention sera bien comprise par la description qui suit, faite à titre d'exemple et en référence au dessin annexé, dans lequel:
 la fig. 1 est une vue schématique, en perspective, d'un groupe d'électrodes d'un dispositif selon l'invention;
 la fig. 2 est une vue en perspective d'un dispositif selon l'invention;
 la fig. 3 est une vue très schématique d'un dispositif selon l'invention logé dans un cathéter plongé dans un vaisseau sanguin.



   Le dispositif selon l'invention 10, pour la mesure de la pression partielle d'un gaz dans un fluide liquide ou gazeux, par mesure du courant de cathode d'un couple d'électrodes plongées dans un électrolyte, comprend une plaquette ou   puce. 11, par exemple en silicium, sur laquelle sont ménagées les électrodes à couches minces.



   Dans la forme de réalisation représentée, la plaquette 11 est à contour rectangulaire avec une face 12 de grande dimension sur laquelle est rapportée une anode 13. par exemple en argent, qui règne suivant une bandelette en U le long des grands côtés 14 et 15 de la face 12 ainsi que le long du petit côté 16; à l'anode 13 est relié un conducteur 17.



   La cathode 20 est   formée    par dépôt sur la face 12 d'un métal conducteur, par exemple de   l'or    ou du platine. suivant un circuit en U, à branches 21 et 22 parallèles aux côtés 14 et 15, disposé à l'intérieur de la surface limitée par l'anode 13. Un conducteur 23 est relié à la cathode 20.



   Sur la face 12 de la plaquette 11 est également rapportée une bandelette 18, par exemple en argent chloruré, disposée suivant le plan médian longitudinal de ladite face et à laquelle est raccordé un conducteur 19. La bandelette 18 constitue une électrode de référence.



   La thermistance pour la correction de température de l'électrolyte dans lequel baignent les électrodes est ménagée par un élément plan 25, avantageusement une couche mince d'un matériau semi-conducteur, déposé sur la face opposée à la face 12, comme montré en traits pointillés sur la fig. 1.



   Lorsque le dispositif est destiné à la mesure de la pression partielle d'oxygène du sang, l'ensemble d'électrodes et de thermistance représenté sur la fig. I est logé dans un boîtier 26, parallélépipédique, de dimensions légèrement supérieures à celles de la plaquette 11 pour ménager entre les parois du boîtier et ladite plaquette un espace dans lequel peut être introduit un électrolyte approprié, amené dans le boîtier 26 par une canalisation 29 et propre à en être extrait par une canalisation 30.



   Sur une des faces de grande dimension du boîtier 26, la face supérieure 27 sur la fig. 2 est fixée, par exemple par collage, une membrane perméable à l'oxygène, comme une membrane en Téflon 28 de faible épaisseur, en général de l'ordre de quelques microns.



   La forme et les dimensions du dispositif permettent de le loger facilement dans un cathéter 31 (fig. 3) dont l'enveloppe est conformée, comme montré en 32, pour ménager une dépression au droit de laquelle est fixé le dispositif 10, de sorte que l'écoulement sanguin dans le vaisseau 33 où est introduit le cathéter n'est que faiblement modifié, limitant ainsi la fibrination du sang et le dépôt sur la membrane 28 de petits caillots qui rendraient celle-ci inutilisable.



   Le montage dans le cathéter 31 du dispositif 10 à la manière décrite et représentée évite d'éventuelles détériorations  de ce dispositif lors de l'introduction du cathéter dans le vaisseau 33 et assure en outre que la membrane 28 est toujours baignée par le sang 34, de sorte que c'est bien la pression partielle d'oxygène dissous dans le sang qui est mesurée.



   La fabrication des électrodes par la technique des circuits intégrés à couches minces assure une bonne reproductibilité des caractéristiques des dispositifs d'une même série, notamment en ce qui concerne les distances relatives des électrodes entre elles, de sorte qu'un étalonnage n'est pas nécessaire pour chaque dispositif mais pour   l'un    d'entre eux seulement. 

Claims (1)

1. REVENDICATION

   Dispositif de mesure de la pression partielle d'un gaz dans un fluide liquide ou gazeux, notamment de la pression partielle d'oxygène du sang, par détermination du courant de cathode d'un couple d'électrodes plongé dans un électrolyte, caractérisé en ce que lesdites électrodes (13, 20) sont réalisées en tant qu'éléments surfaciques à la manière d'un circuit intégré à couches minces.

   SOUS-REVENDICATIONS 1. Dispositif selon la revendication, caractérisé en ce que les électrodes de mesure (13, 20), ainsi qu'une électrode de référence (18), sont rapportées sur une plaquette (11) portant en outre un capteur de température.

   2. Dispositif selon la sous-revendication 1, caractérisé en ce que le capteur de température est une thermistance constituée en tant qu'élément surfacique (25) fixé sur la plaquette (il), par exemple par collage.

   3. Dispositif selon la sous-revendication 1, caractérisé en ce que la plaquette (11) est en silicium et en ce que le capteur de température est une thermistance constituée par dépôt sur une face de la plaquette d'une couche mince (25) d'un matériau semi-conducteur.

   4. Dispositif selon la revendication ou la sous-revendication 1, caractérisé en ce que l'électrolyte est enfermé dans un boîtier (26) entourant la plaquette (11) et de plus grandes dimensions que celle-ci, des canalisations (29, 30) débouchant dans l'intervalle ménagé entre la plaquette et le boîtier étant prévues pour l'introduction et l'évacuation de l'électrolyte.