CN106501317B - 监测经皮传感器的干式清洁进度的方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种监测经皮传感器的干式清洁进度的方法，该经皮传感器具有用于测量pCO₂的电极和用于测量pO₂的电极，该两个电极都通向所述传感器的测量表面。该方法包括接收来自pCO₂电极的AC信号，开始清洁该传感器，并通过分析随后从pCO₂电极接收的AC信号来监测清洁进度。

Description

监测经皮传感器的干式清洁进度的方法

技术领域

本发明涉及一种监测经皮传感器的干式清洁进度的方法，这种经皮传感器具有用于测量pCO₂的传感器电极和用于测量pO₂的传感器电极，这两个电极都通向此传感器的测量表面。本发明还涉及一种用于监测该清洁进度的监视器。

背景技术

利用施加到皮肤上的经皮(TC)电化学传感器来对血液气体(诸如二氧化碳(pCO₂)或氧气(pO₂))的局部压力进行经皮非侵入性测量，这种做法已在许多出版物中被描述为在一些临床情况下有用的方法。这种用途的一种电化学传感器从例如US6,654,622B1获知。用于测量pCO₂的电极和用于测量pO₂的电极二者以及参考电极都被结合在并通向这种电化学传感器的测量表面中。

TC电化学传感器还包括覆盖该传感器表面的膜系统和置于膜和测量表面之间的电解质溶液。该电解质溶液在这种传感器的pCO₂电极和pO₂电极之间形成电子桥梁。

在最常见的TC电化学传感器中，pCO₂电极包括pH玻璃电极，pO₂电极包括阴极，例如Pt阴极。但是，人们早已知道，在使用TC传感器的过程中，金属材料(树突)的生长在测量表面上积聚并围绕阴极的测量表面。树突材料源自传感器中传感器的金属零件，已发现它们通常是银，但也曾发现少量金。树突的生长意味着阴极表面随时间而增大。据称这种增大不是线性的，而是更高阶的变化。阴极传感器面积的增加提高了pO₂电极的灵敏度。一旦达到了预定的灵敏度极限，传感器就无法校准，而且必须进行翻新。此外，灵敏度提高会导致线性度偏差，这限制了传感器在最大量程上的精度。

为了克服Pt阴极表面上的树突问题，必须不时清洁传感器测量表面。可以根据传感器的使用情况，指示使用者不时清洁传感器，或作为另外一种选择，可以定义灵敏度上限阈值，使得当达到此灵敏度阈值时，指示使用者清洁传感器，而无论上次清洁传感器是在何时。操作手册已经指示使用者彻底清洁传感器，但由于Pt阴极上的树突太小，人肉眼无法看见，所以使用者很难理解怎样才算是彻底清洁。如果传感器没有适当清洁，则可能会导致传感器校准失败。由于树突粘附在Pt阴极上，只用湿布无法“洗掉”(因为银和金不溶于任何清洁剂)，所以必须在所谓的干式清洁过程中擦洗或研磨阴极的树突，其中用干布来擦洗干的测量表面。

如果使用者没有充分地清洁传感器来去除树突，那么，下一次清洁前的时间会减少，并且由于生长增加到更高程度，因此，每次清洁之间的时间会越来越快地减少。对于使用者来说，这当然是不便且费时的，并且由于每次清洁传感器都需要更换膜系统和电解质溶液，所以还需要使用额外的膜系统/电解质溶液。此外，这会导致传感器使用寿命缩短，而且如果不加以处理，会使测量结果不可靠。

一种避免频繁清洁和传感器寿命缩短的方法可以是接受更高的灵敏度，由于传感器的线性度偏差增加，这将降低测得的氧分压的可靠性。这将测量限制在最大量程内，例如，(1)在高压氧舱的病人或(2)由于氧滴定不足，极低pO₂值的早产儿，或(3)血流灌注减少的患者。

本领域中提供的另一种解决方案是，提供一种用于干式清洁步骤的专用工具，其中传感器被置于该工具内，牢固地位于其中，而且该工具稳固地围绕该传感器封闭。然后，使用者旋转该工具上的旋钮，从而使转盘清洁传感器。这种解决方案的优点是：它是标准的清洁工艺。与差劲且粗陋的用布手工清洁方法相比，它提供了更好的清洁方法，但其缺点是，使用者必需用额外的工具，而且有“清洁过度”(破坏传感器表面)的风险。

本发明的目的是，提供一种用于在使用者清洁传感器时监测清洁进度的方法，而且还向使用者提供有关该传感器清洁进度的反馈。该方法为TC电化学传感器的使用者提供了用于确定阴极清洁程度，或者还需要进行多少清洁才能使阴极干净的装置。

发明内容

在本发明的第一方面，申请人提供了一种监测经皮传感器的干式清洁进度的方法，该经皮传感器具有用于测量pCO₂的电极和用于测量pO₂的电极，这两个电极都通向该传感器的测量表面中。该方法包括接收来自所述pCO₂电极的AC信号，开始清洁所述传感器，并通过分析随后从所述pCO₂电极接收的AC信号来监测所述清洁进度。

本发明人发现，用干布对测量的传感器表面进行机械擦洗会在pCO₂电极处产生小的AC信号。他们还发现，这些产生的AC信号看起来不像此传感器测量pCO₂时通常选取的生理信号。因此，通过分析信号，可以监测传感器的清洁进度，从而验证传感器正在被清洁以及传感器已被清洁到何种程度。

在一些示例实施例中，开始清洁传感器包括使用者手动开始清洁。

使用者可以通过向控制传感器的系统提供输入来手动开始清洁。这可以例如由使用者按下连接到传感器的监视器的输入屏上的特定清洁按钮来完成。

在一些示例实施例中，开始清洁传感器包括确定AC信号是否是清洁信号。

用于检测pCO₂的电极使用传感器电极两端的电压来测定二氧化碳。因此，传感器以及连接到或结合到该传感器的处理器二者都已经适于接收和检测AC信号。由于干式清洁过程中pCO₂电极处产生的AC信号不同于通常接收到的信号，处理器可能能够识别作为清洁信号的信号并开始清洁。在这种情况下，只需要将处理器编程以识别这些清洁信号。

清洁信号的强度取决于使用者用布擦洗传感器表面的力道，并且取决于布的材料。通常，干式清洁将产生1至10mV范围内的pCO₂电极AC信号。

在一些示例实施例中，从开始清洁接收到的AC信号提供信号函数f(t)。

提供接收到的AC信号的信号函数f(t)，这样可以方便地将对函数f(t)的分析用于监测清洁进度。此外，这允许观察最近的历史来评估随时间变化的清洁进度。

在一些示例实施例中，通过分析信号函数f(t)的导数例如分析信号函数f(t)的一阶和/或二阶导数来确定清洁进度。

使用信号函数f(t)的导数开辟了提供对pCO₂电极响应于使用者执行的清洁所接收到的AC信号非常透彻的分析的可能性。

在一些示例实施例中，根据清洁间隔来确定所述清洁进度，每个间隔是在满足预定条件时产生的。此外，当已进行了预定数目的间隔时，可以确定传感器是洁净的。

因此，该系统使得能够逐步监测清洁进度，并确定传感器何时已被充分清洁。

在一些示例实施例中，该方法包括通知使用者清洁进度的状态。

通过通知使用者进度，使用者知道还需要多少清洁，同时还了解传感器怎样才达到最好的清洁效果，明白在清洁过程中施加的压力和强度如何影响进度。因此，使用者也将学会更有效地清洁传感器。

在一些示例实施例中，由连接到传感器的监视器提供发送给使用者的信息。监视器可以使用电缆或无线传输装置与传感器进行通信。

还可以在位于TC传感器中的信号处理器中实现该方法，并且可以使用有线或无线传输装置将清洁过程分析的结果发送到外部设备的监视器或屏幕上。可以在位于传感器中或监视器中的处理器中对分析的AC信号进行信号处理，从而确定清洁进度。无论是在传感器上还是在监视器中完成分析，从传感器到监视器的信号可能是模拟信号或数字信号。

将数字信号从传感器传输到屏幕或监视器的优点是，与模拟信号相比，数字信号不容易受到噪声影响。另一方面，数字传输至少需要传感器中有一个D/A转换器。

如果监视器连接到传感器，则只要传感器应清洁，监视器通常就会保持处于清洁模式，从而确保使用者充分清洁传感器，而不会太早开始用传感器进行测量。

根据本发明的另一方面，申请人提供了一种用于监测经皮传感器测量的信号的监视器，该经皮传感器具有用于测量pCO₂的电极和用于测量pO₂的电极，这两个电极都通向传感器的测量表面中。该监视器适于通过下列步骤监测所述经皮传感器的清洁进度：接收来自pO₂电极的AC信号，接收开始清洁传感器的输入，通过分析随后从pO₂电极接收的信号来监测清洁进度，以及通知使用者清洁进度的状态。

根据本发明该方面的监视器可以在使用者清洁传感器时为使用者提供关于清洁进度的信息。

根据第二方面的一个实施例，该监视器适于接收来自使用者的输入，并且开始清洁传感器包括使用者通过向监视器提供输入来手动开始清洁。

根据第二方面的又一个实施例，基于清洁间隔的数目来通知使用者清洁进度，每个间隔是在满足预定条件时产生的。

显示间隔的数目向使用者清楚地指示了还需要多少清洁。

技术人员将认识到，可以组合不同的实施例来监测传感器的清洁过程和清洁度，而不是单独使用每一个实施例。

现在将结合附图进一步描述本发明。

图1示出了用于本文所述方法的TC传感器1。

图2示出了在清洁图1的TC传感器1的传感器表面时，由pCO₂电极测量的AC信号作为时间的函数。

具体实施方式

图1示出了本领域已知的TC传感器1。TC传感器1具有热敏电阻形状的温度传感器2，和缓冲放大器3，对于pCO₂电极，该放大器进行电压放大，对于pO₂电极，该放大器进行电流至电压转换。TC传感器1还包括Pt阴极形状的pO₂测量电极4、Ag/AgCl参考电极5、包括pH玻璃电极的pCO₂测量电极6，以及加热元件7，该加热元件7用于加热TC传感器1以使皮肤可渗透CO₂和(尤其是)O₂。pO₂电极4、参考电极5和pCO₂电极6都通向TC传感器1的测量表面8中。膜系统9覆盖测量表面8，电解质溶液(未示出)嵌入在膜系统9和测量表面8之间以确保扩散的O₂和CO₂通过膜系统9转移到测量表面8。利用粘合剂11环将TC传感器1安置在病人的皮肤上，接触液10置于皮肤和测量表面8之间。TC传感器1通过电缆12连接到监视器(未示出)，所述监视器控制来自传感器的数据的行为并处理这些数据。TC传感器1的外径为约15mm。

在使用中，树突会在它通向测量表面8中的位置随着时间的推移在Pt阴极4上生长，从而增大Pt阴极4的表面。如上所述，这将导致pO₂传感器4的灵敏度增大。为了去除树突，使用者将需要清洗(擦洗)测量表面8来从Pt阴极4上去除树突。清洁Pt阴极4时，使用者将擦洗整个测量表面8，包括pH玻璃电极6的表面，从而在pH玻璃电极6处产生可检测的AC信号。

图2示出了在干式清洁图1的TC传感器1的传感器表面过程中，记录的放大pCO₂信号的AC信号示例，该信号的幅度为时间的函数f(t)。

在时间t₁之前，TC传感器1处于被露天保持的状态。在t₁处，使用者开始清洁过程。首先，使用者按下监视器屏幕上的“清洁”按钮，开始系统中的清洁并将监视器设置为清洁模式。然后，使用者开始用干布擦洗TC传感器1的测量表面8。如图2所示，干式清洁(擦洗)测量表面会得到在pCO₂电极处接收的AC信号，该信号与在第一种状态(在时间t₁之前)中在pCO₂电极处接收的信号明显不同。从t₁开始收集AC信号，并在监视器中处理这些信号。在这个具体系统中，监测TC传感器1的干式清洁进度包括使用信号函数f(t)的一阶和二阶导数来分析信号函数f(t)。

因此，在监测来自pCO₂电极的信号的过程中，以1Hz计算下面的平均值：

g(t)＝abs[d/dt f(t)] (1)

G(t)＝d/dt abs[f(t)] (2)

h(t)＝abs[d/dt g(t)] (3)

H(t)＝d/dt abs[g(t)] (4)

其中，g(t)是一阶导数，G(t)是一阶绝对导数，h(t)是二阶导数，H(t)是二阶绝对导数。

如果满足下列条件(5)和(6)之一，则产生一个间隔作为清洁间隔：

h(t)>0.26mV AND{g(t)>2.61mV OR G(t)>2.61mV OR H(t)>0.65mV} (5)

h(t)>0.13mV AND{g(t)>2.61mV AND G(t)>2.61mV AND H(t)>0.65mV} (6)

每个清洗间隔对应于10％的清洁进度，因此，清洁将在10个间隔后完成。在清洁过程中，始终在监视器屏幕上显示一个窗口来显示清洁进度，该窗口通知使用者清洁进行到何种程度(完成了多少百分比)。在清洗过程中，监视器将保持处于清洁模式。

当系统达到了100％清洗(10个间隔)时，表明树突已从阴极4上去除。然后，监视器将退出清洁模式，现在TC传感器1准备接收新的膜系统9，此后将被用于进行另外的pCO₂和pO₂测量。

Claims (15)

1.一种监测经皮传感器(1)的干式清洁进度的方法，所述经皮传感器(1)具有用于测量pCO₂电极(6)和用于测量pO₂电极(4)，所述两个电极都通向所述传感器(1)的测量表面(8)中，所述方法包括：

接收来自所述pCO₂电极(6)的AC电压信号，

开始清洁所述传感器(1)，以及

通过分析随后从所述pCO₂电极(6)接收的AC电压信号来监测所述清洁进度。

2.根据权利要求1所述的方法，其中开始清洁所述传感器(1)包括使用者手动开始所述清洁。

3.根据权利要求1所述的方法，其中开始清洁所述传感器(1)包括确定所述AC电压信号是清洁信号。

4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中从开始所述清洁接收到的所述AC电压信号提供信号函数f(t)。

5.根据权利要求4所述的方法，其中通过分析所述信号函数f(t)的导数来确定所述清洁进度。

6.根据权利要求5所述的方法，其中所述分析包括分析所述信号函数f(t)的一阶导数和/或二阶导数。

7.根据权利要求1所述的方法，其中根据清洁间隔来确定所述清洁进度，每个间隔是在满足预定条件时产生的。

8.根据权利要求7所述的方法，其中当已进行了预定数目的间隔时，确定所述传感器(1)是充分清洁的。

9.根据权利要求1所述的方法，还包括通知所述使用者所述清洁进度的状态。

10.根据权利要求9所述的方法，其中由连接到所述传感器的监视器提供发送给所述使用者的信息。

11.根据权利要求10所述的方法，其中只要所述传感器应被清洁，所述监视器就保持处于清洁模式。

12.一种用于监测由经皮传感器(1)测量的信号的监视器，所述经皮传感器(1)具有用于测量pCO₂电极(6)和用于测量pO₂电极(4)，所述两个电极都通向所述传感器(1)的测量表面(8)中，其特征在于

所述监视器适于通过下列步骤监测所述经皮传感器的清洁进度：

接收来自所述pCO₂电极(6)的AC电压信号，

接收开始清洁所述传感器(1)的输入，

通过分析随后从所述pCO₂电极(6)接收的AC电压信号来监测所述清洁进度，以及

通知所述使用者所述清洁进度的状态。

13.根据权利要求12所述的监视器，其中所述监视器适于接收来自使用者的输入，并且开始清洁所述传感器(1)包括使用者通过向所述监视器提供输入来手动开始所述清洁。

14.根据权利要求12或13所述的监视器，其中只要所述传感器正在被清洁，所述监视器就适于保持处于清洁模式。

15.根据权利要求12或13所述的监视器，其适于基于清洁间隔的数目来通知所述使用者所述清洁进度，每个间隔是在满足预定条件时产生的。