CS273219B1

CS273219B1 - Transcutaneous probe for blood gases measuring

Info

Publication number: CS273219B1
Application number: CS72988A
Authority: CS
Inventors: Arnost Ing Sebela; Antonin Mudr Csc Vacek
Original assignee: Sebela Arnost; Antonin Mudr Csc Vacek
Priority date: 1988-02-05
Filing date: 1988-02-05
Publication date: 1991-03-12
Also published as: CS72988A1

Abstract

Transcutaneous probe serves in medicine in combination with evaluation device for measuring partial pressure of blood gases, using a painless non-invasive method. It can also be used in laboratory and industrial applications for estimation of contents of gas, mainly of oxygen, in liquid and gas media at temperatures of 0 to 80 degrees C. The probe construction is based on utilization of resistance curing mixture as heating element, where the separate functional elements of the probe are fixed by pouring this mixture and the anode of the probe is formed by metallic coating on the outer side of the heating element. This procedure results in decrease of demands concerning technological equipment of the workplace in case of industrial production of the probe in comparison with other construction designs.<IMAGE>

Description

Vynález se týká transkutánníoh membránových, sond, které se používají v lékařství k měření parciálního tlaku krevních plynů, zejména kyslíku a kysličníku uhličitého v kapilární krvi.The invention relates to transcutaneous membrane probes which are used in medicine to measure the partial pressure of blood gases, in particular oxygen and carbon dioxide in capillary blood.

Transkutánní sondy se aplikují neinvasivním způsobem, tj. přikládají se například na kůži pacienta. Sonda je obecně tvořena systémem elektrod ponořených do elektrolytu a překrytých semipermeabilní membránou propustnou pro plyny s nepropustnou pro vodu a ionty. Ke zvýšení účinnosti přestupu měřeného plynu z kapilární krve k elektrodám je kůže na styčné ploše se sondou vyhřívána na konstantní teplotu v rozmezí asi 40 až 45 °C. Teplo vyvolává lokální rozšíření kapilární sítě v kůži a plyny difundují z kapilární krve přes kůži a membránu k měřicím elektrodám. Proto bývá jedna z elektrod oTranscutaneous probes are applied in a non-invasive manner, i.e. they are applied, for example, to the patient's skin. The probe is generally a system of electrodes immersed in an electrolyte and covered by a semipermeable gas permeable membrane with a water and ion impermeable membrane. To increase the efficiency of the transfer of the measured gas from the capillary blood to the electrodes, the skin at the interface with the probe is heated to a constant temperature in the range of about 40 to 45 ° C. Heat induces local expansion of the capillary network in the skin, and gases diffuse from the capillary blood through the skin and membrane to the measuring electrodes. Therefore, one of the electrodes is about

(vztažná elektroda-anoda) provedena jako rovinná o ploše řádově 20 až 100 mm a na ni je tepelně vodivě navázán elektrický vyhřívací prvek a teplotní čidlo spojené s elektrickým regulačním obvodem, který stabilizuje teplotu na předem stanovené hodnotě.(reference electrode-anode) is planar with an area of the order of 20 to 100 mm and thereto is thermally conductively coupled to an electrical heating element and temperature sensor connected to an electrical control circuit that stabilizes the temperature at a predetermined value.

Známá provedení transkutánníoh sond jsou většinou konstruována tak, že jako vyhřívací prvek se používá vinutí z odporového drátu nebo polovodičový P-N přechod, jako teplotní čidlo se používá teplotně závislý prvek, což může být například kovový vodič, termistor nebo polovodičový P-N přechod, přičemž někdy je tentýž prvek současně využíván jako vyhřívací i jako teplotní čidlo.Known embodiments of transcutaneous probes are generally constructed using a resistance wire winding or a semiconductor PN junction as a heating element, a temperature-dependent element as a temperature sensor, which may be, for example, a metal conductor, a thermistor or a semiconductor PN junction. The element is simultaneously used as a heating and temperature sensor.

Společnou nevýhodou všech známých konstrukcí je jejich velká výrobní pracnost a technologická náročnost daná tím, že jednotlivé elektrické prvky je třeba samostatně montovat, kontaktovat a připojovat k přívodnímu kabelu sondy, což je obtížné obzvláště u tenkých drátů z odporových slitin a u polovodičových P-N přechodů, které nelze připojovat běžným pájením.A common disadvantage of all known constructions is their high manufacturing effort and technological complexity due to the fact that individual electrical elements have to be assembled, contacted and connected to the probe lead cable separately, which is particularly difficult with thin resistive alloy wires and PN semiconductor transitions. connected by conventional soldering.

Tyto dosavadní transkutánní sondy podle vynálezu, jejíž podstata spočívá v tom, že sestává ze základního prstence z izolační hmoty, ve kterém je umístěna nejméně jedna izolační průchodka s katodou a nejméně jeden teplotně citlivý prvek, přičemž základní prstenec je vyplněn odporovou hmotou, například grafitem, která je opatřena na vnitřní straně kovovou vrstvou a na vnější straně anodou, přičemž na kovovou vrstvu přiléhá přívodní prstenec, tvořící svorkovnici pro připojení přívodního kabelu.The prior art transcutaneous probes according to the invention, characterized in that they consist of a base ring of insulating material, in which at least one insulating sleeve with a cathode and at least one temperature-sensitive element are located, the base ring being filled with a resistive substance, e.g. which is provided on the inside with a metal layer and on the outside with an anode, the metal layer adjoining the lead ring forming a terminal block for connecting the lead-in cable.

Provedení transkutánní sondy dle vynálezu objasní připojený výkres, kde je uveden příklad provedení v příčném řezu.Embodiments of the transcutaneous probe according to the invention will be illustrated by the accompanying drawing, in which a cross-sectional exemplary embodiment is shown.

Základní prstenec 1_ je zhotoven z izolační hmoty, jako například z keramiky, nebo jej lze s výhodou zhotovit z materiálu pro tištěné spoje. Do vnitřního otvoru základního prstence 1_ je vložena izolační průchodka 2 s katodou 3. (což může být například platinový drát zatavený ve skle) a teplotně citlivý prvek 4 (což může být například perličkový termistor, jehož přívody jsou izolovány lakem). Zbývající prostor v otvoru základního prstence 1_ je vyplněn odporovou hmotou 5, například grafitem nebo směsí kovového nebo grafitového prášku s tvrdnoucím pojidlem. Odporová hmota Ř je opatřena na vnitřní straně kovovou vrstvou 6 a na vnější straně anodou 7. Kovová vrstva 6 i anoda 7 může být provedena například jako nátěr kovové vodivé suspenze nebo jako kovová folie spojená vodivým tmelem s odporovou vrstvou ju Anoda 2 může být na vnější straně tvarována mírně vypoukle a může být opatřena drážkou, která slouží jako zásobník elektrolytu. Na straně kovové vrstvy 6 je k základnímu prstenci 2 připevněn přívodní prstenec 8, který je tvořen potřebným počtem pájecích bodů na izolační podložce a s výhodou je možno jej zhotovit z materiálu pro výrobu tištěných spojů. Přívodní prstenec 8. slouží jako soustava pájecích bodů, kde jsou spojeny vývody katody 3, anody 7, teplotně citlivého prvku 4 a kovové vrstvy 6 s přívodním kabelem 9. Celek je po montáži a připojení opatřen pouzdrem 1.0, což může být provedeno například zalisováním do umělé hmoty nebo zalitím do epoxydové pryskyřice, přičemž je vhodné nejdříve vývody chránit proti mechanickému poškození zálivGS 273 219 Β1 kou 13 z izolační hmoty. Pouzdro 10 je na vnější straně tvarováno tak, aby umožňovalo mechanické spojení s držákem 11 membrány 12.The base ring 7 is made of an insulating material, such as ceramic, or it can be preferably made of a printed circuit board material. Into the inner opening of the base ring 7 is inserted an insulating bushing 2 with a cathode 3. (which can be, for example, a platinum wire sealed in glass) and a temperature-sensitive element 4 (which can be a bead thermistor, for example). The remaining space in the opening of the base ring 7 is filled with a resistive mass 5, for example graphite or a mixture of a metal or graphite powder with a curing binder. The resistive mass R is provided on the inside with a metal layer 6 and on the outside with an anode 7. Both the metal layer 6 and the anode 7 can be made, for example, as a metallic conductive suspension coating or as a metal foil bonded with a conductive sealant. it may be provided with a groove which serves as an electrolyte reservoir. On the side of the metal layer 6, a lead-in ring 8 is attached to the base ring 2, which is formed by the necessary number of soldering points on the insulating mat and is preferably made of a printed circuit board material. The lead-in ring 8 serves as a set of soldering points where the leads of the cathode 3, anode 7, the temperature sensitive element 4 and the metal layer 6 are connected to the lead-in cable 9. After assembly and connection, the assembly is provided with a housing 1.0. It is advisable to first protect the outlets against mechanical damage of the GS 273 219 Β1 bay 13 from the insulating material. The housing 10 is shaped on the outside to allow mechanical connection to the diaphragm holder 11.

Za provozu pracuje sonda v popisovaném uspořádání takto: Systém měřicích elektrod, tj. anoda χ a katoda 2 spolu s membránou 12 a elektrolytem pracují běžně známým způsobem, který není třeba zde popisovat. Anoda χ je vyhřívána na pracovní teplotu pomocí odporové hmoty 5, která je napájena elektrickým proudem z regulátoru přes kovovou vrstvu 6. Teplotně citlivý prvek 4 snímá teplotu anody X a ve zpětné vazbě řídí regulátor tak, aby bylo dosaženo nominální teploty na anodě χ.In operation, the probe in the described arrangement operates as follows: The measuring electrode system, i.e., the anode χ and the cathode 2, together with the membrane 12 and the electrolyte, operate in a conventional manner, which need not be described herein. The anode χ is heated to the operating temperature by means of a resistive mass 5, which is supplied with electrical current from the regulator through the metal layer 6. The temperature sensitive element 4 senses the temperature of the anode X and controls the regulator in feedback to achieve the nominal temperature at the anode χ.

Claims

Transcutaneous blood gas probe, characterized in that it consists of a base ring (1) of insulating material in which at least one insulating bushing (2) with a cathode (3) and at least one temperature-sensitive element (4) is located, the base ring (1) is filled with a resistive mass (5), for example graphite, which is provided on the inside with a metal layer (6) and on the outside with an anode (7), the metal layer (6) abutting a supply ring (8), forming a terminal block for connecting the supply cable (9).