CZ2008792A3 - Katétr pro merení elektrochemických vlastností telních tekutin - Google Patents

Abstract

Katétr pro merení vlastností telních tekutin, zejména pro merení impedance a pH sestává z nejméne dvou elektrod pro merení impedance ve tvaru dutého válce, jehož alespon cást má elektricky vodivý povrch (9). Ten je v míste, které je mimo dosah tekutiny, jejíž impedance se merí, prostrednictvím druhotného vodice (3) spojen s merícím zarízením (6). Elektricky vodivá vrstva (9) je nanesena na podložku (1) metodou, pri níž dochází k odparení kovu za vakua - naprášením, magnetronovým naprášením, radiofrekvencním naprášením, diodovým naprášením, obloukovým naparováním, iontovým plátováním, naparováním s prídavnou ionizací, iontovým usazením nebo laserovým povrchovým pokovením. V prípade více elektrod pro merení impedance jsou tyto elektrody usporádány nad sebou a jsou mezi sebou spojeny hadickami (4.1, 4.2, 4.3), kterými procházejí druhotné vodice (3). Katétr pro merení impedance muže dále obsahovat nejméne jednu tvarove shodnou elektrodu pro merení pH a referencní elektrodu, pricemž mericí zarízení (6) je tvoreno konduktometrem a voltmetrem.

Description

Katétr pro měření elektrochemických vlastností tělních tekutin .

Oblast techniky

Vynález se týká katétrů pro měření elektrochemických vlastností zejména tělních tekutin. Jedná se o měření impedance a/nebo pH, zejména v tělních tekutinách. V případě měření gastroesofageálního refluxu zaručí kombinace impedančních a pH elektrod zjištění jak kyselého tak i alkalického refluxu. pH elektrody zaznamenají změny v případě průniku kyselých žaludečních šťáv do jícnu a impedanční elektrody zaznamenají reflux i v případě, je li alkalický, duodenální. V případě víceměřicích elektrod, umístěných na katétru nad sebou je možné změřit výšku refluxu a reflux tak kvantifikovat. Dále se pomocí impedančních elektrod může zjišťovat i rychlost a plynulost průchodu sousta při polykáni.

Dosavadní stav techniky

Konstrukce impedančních katétrů pro měření vodivosti v jícnu je popsána například v patentu US5833625, kde se jedná o kovové kroužky nasazené vně na katétru. Materiálem těchto kovových kroužků je zde zlato nebo nerezová ocel. Další patent popisující kombinovaný katétr měřící impedanci, hydrostatický tlak a kontaktní tlak je uveden v US2006116564.1 zde se jedná o elektrody usazené vně katétru.

U konstrukce stávajících impedančních katétrů jsou druhotné vodiče vedeny vnitřkem jednoho dlouhého katétru a vyváděny vně malými perforacemi na jeho boku. Tělo katétru je druhotným vodičem (drátkem) ručně obtáčeno na cca 5 závitů. Na tento závit je nakápnuto epoxidové lepidlo s příměsí stříbra a na spoj je navlečen a zalisován kroužek vlastní elektrody. Nevýhodami takovéto konstrukce jsou:

1) Možné poškozování sekundárních vodičů a omezení kontaktu elektrody se sekundárním vodičem.

Druhotné vodiče jsou otvory v katétru vytahovány ručně háčkem a často se stává, že není vytažen jen jeden drátek, ale dva i více. Ty jsou pak do vnitřku katétru zpětně zastrkovány a často dochází k jejich přelomení - ztrátě kontaktu. Dále u elektrod navlékaných/ umísťovaných vně katétru není tlak těla katétru proti vlastni elektrodě (elektroda-kroužek by tak nešla navléci) a kontakt je zajištěn pouze lepidlem. U všech elektrod tak nemusí být zajištěn stoprocentní kontakt s druhotným vodičem.

2) Nemožnosti kontroly funkčnosti během konstrukce.

Při navlékání a připojování elektrod na katétry může dojít k zalomení či vyvedení dvou i více sekundárních vodičů a jejich zpětnému zasouvání do těla katétru. U zasouvaných, či více mechanicky manipulovaných vodičů není jasná jejich funkčnost, která se zjistí až následnou výstupní kontrolou prováděnou po ukončeni konstrukce celého katétru

Příprava stávajících katétrů pro měřění impedance v tělních tekutinách je pracná a vyžaduje zručnost a zkušenost zhotovitele.

Pro měření pH v jícnu se může používat skleněná elektroda, které se ovšem pro tuto aplikaci ve skutečnosti užívá jen omezeně, neboť je náročnější na výrobu i manipulaci.

Převážná většina komerčně používaných zařízení pro měření pH v posledních 25 letech používá systém na principu oxidačně redukční kovové pH elektrody, jejíž měřící část je tvořena pH senzitivním kovem a jeho kysličníkem, většinou antimonem. Přestože konstrukční řešení měřících sond se liší od výrobce k výrobci, princip zůstává stejný - pomocí operačního zesilovače se měří potenciál mezi pH senzitivním kovem (nejčastěji antimonem) a referenční elektrodou umístěnou buď na stejném katétru, nebo odděleně na povrchu těla.

Jako typický příklad konstrukce lze uvést elektrody tvořené antimonovým kamínkem - což je kousek polykrystalického antimonu o velikosti cca 1mm x 1mm, který se buď lepí vodivým lepidlem nebo se pájí k druhotnému vodiči procházejícího katétrem. Nevýhod této elektrody je několik: pracná výroba, nepřesnost měřeni v časovém průběhu.

Dále je známá elektroda tvořená kovovým - nejčastěji měděným - válečkem, který je galvanicky pokovený antimonem. Nevýhodou této elektrody je malá reprodukovatelnost při její výrobě. Elektroda je tvořena soustavou dvou vodivých kovů - podkladovou mědí a horní vrstvou antimonu. Při styku s trávícími šťávami dochází k odleptání vrstvy antimonu až na měď, a to zvláště v mikroskopických trhlinkách vzniknuvších kolem nečistot, či jiných nepravidelnosti povrchu vodivé podložky. Mezi obnaženou mědí a antimonem vzniká směsný potenciál, což se projeví nekontrolovatelnou a nepředvídatelnou změnou výsledného potenciálu elektrody i při konstantním pH měřeného roztoku. Při stejném pH roztoku se naměřená a zobrazovaná hodnota pH s časem mění. Elektroda hůř měří, má nižší směrnici = vykazuje menší změnu potenciálu na jednotku pH.

Dále je známá elektroda japonských autorů, publikovaná jako JP 5023360, US 5573798, US 5480534, EP0472398 a EP 0472396. Elektroda sestává z elektricky vodivého materiálu, na němž je vytvořen nevodivý film, jehož část je odstraněna, na odstraněnou část je nanesena vrstva pH citlivého nevodivého filmu ze směsi kovu, zejména iridia a jeho oxidu, která je v kontaktu s elektricky vodivým materiálem. Dále může být vrstva oxidu kovu potažena porésním nevodivým materiálem, aby byla vrstva oxidu kovu chráněna. Dále je v některých příkladech nanesena vrstva iridia a jeho oxidu přímo na nevodivou podložku, na safír nebo keramiku.

V těchto patentech se uvádí jako pH citlivá vrstva iridium oxid, jehož cena je cca 55 x dražší než cena antimonu. Naprašování iridia je vzhledem k jeho nereaktivnosti problematické, do evakuované naprašovaci komory se musí vhánět čistý kyslík pod určitým tlakem, tak, aby vznikal zároveň jak povlak kovu, tak i povlak jeho oxidu a to v určitém úzkém poměru. Změna těchto poměrů má vliv na výkonnost elektrody. Potažení porézním vodivým materiálem může zhoršovat přístup měřeného roztoku k elektrodě, zhoršuje se i vymývání roztoku z porézního materiálu a tím i zpomalení odezvy na volné H+ ionty. Pro aplikaci v jícnu je rychlost odezvy důležitá, protože kritérium-zdravý nebo nemocný je založeno na poměru doby, kdy je pH nad, nebo pod pH 4.

Pro měření pH v tělních tekutinách není vhodné použití keramických nevodivých podložek z důvodu možného odštěpu a ohrožení bezpečnosti pacienta, V CZ patentu, 299305 je popsána měřici elektroda pro měření pH, zejména v tělních tekutinách, sestávající z elektricky nevodivé podložky, vytvořené z polymerní látky vybrané ze skupiny tvořené například póly karbonátem, polyethylenem, polypropylenem, polystyrenem, jejich kopolymery nebo modifikovanou celulózou, na které je vrstva antimonu, citlivá na pH, která je prostřednictvím druhotného vodiče spojena s měřícím zařízením v místě, které je mimo dosah systému, jehož pH se měří, přičemž nevodivá podložka má tvar dutého válce v části zesíleného do tvaru prstence nebo koule.

Podstata vynálezu

Uvedené nevýhody odstraňuje katétr pro měření vlastností tělních tekutin, který podle vynálezu spočívá vtom, že katétr pro měření impedance sestává z nejméně dvou elektrod pro měření impedance ve tvaru dutého válce, jehož alespoň část má elektricky vodivý povrch, který je v místě, které je mimo dosah tekutiny, jejíž impedance se měří, prostřednictvím druhotného vodiče (3) spojen s měřícím zařízením (6), přičemž v případě více elektrod pro měření impedance jsou tyto elektrody uspořádány nad sebou a jsou mezi sebou spojeny hadičkami (4.1, 4.2, 4.3), přičemž druhotné vodiče (3) jsou vedeny dutinami elektrod a spojovacími hadičkami (4.1,4.2,4.3).

Elektroda pro měření impedance může být tvořena tělem (10) ve tvaru dutého válce z elektricky vodivého materiálu vybraného ze skupiny tvořené například kovy jako, cínem, niklem, mědí, hliníkem, stříbrem, nebo jejich vodivými sloučeninami, nebo kompozitními polymerními látkami s elektricky vodivou - kovovou nebo grafitovou příměsí.

Katétr pro měření vlastností tělních tekutin, zejména pro měření impedance a pH sestává z nejméně dvou elektrod pro měření impedance ve tvaru dutého válce, jehož alespoň část má elektricky vodivý povrch, který je v místě, které je mimo dosah tekutiny, jejíž impedance se měří, prostřednictvím druhotného vodiče (3) spojen s měřícím zařízením (6), a z nejméně jedné elektrody na měření pH, která sestává z elektricky nevodivé podložky (1), ve tvaru dutého válce, na níž je nanesena na pH citlivá vrstva (2), která je prostřednictvím druhotného vodiče (3) spojena s měřícím zařízením (6) v místě, které je mimo dosah tekutiny, jejíž impedance a pH se měří, kdy zařízení (6) je kombinovaný konduktometr s voltmetrem, k němuž je připojena jedna referenční elektroda (5), přičemž jsou měřící elektrody uspořádány nad sebou a jsou mezi sebou spojeny hadičkami (4.1, 4.2, 4.3) , přičemž druhotné vodiče (3) jsou vedeny dutinami elektrod a spojovacími hadičkami (4.1,4.2, 4.3).

Elektroda pro měření impedance může být též tvořena podložkou (1) z elektricky nevodivé polymerní látky, na níž je elektricky vodivý povrch tvořen aktivní vrstvou (9) vodiče vybraného ze skupiny kovů tvořené například cínem, niklem, mědi, hliníkem, stříbrem, nebo jejich vodivými sloučeninami, například chloridem stříbrným. Dále může být elektricky vodivý povrch tvořen aktivní vrstvou (9) vodiče vybraného ze skupiny dopovaných konjugovaných polymerů jako je například dopovaný polythiofen, polyanilin, polypyrrol, polyfenylen nebo poly(p-fenylenvinylen),

Podložka (1) elektrody pro měření impedance může být i celá elektricky vodivá a je vytvořena z akrylonitril/butadien/styrenu s grafitovou příměsí.

Podložka (1) elektrody pro měření impedance nebo pH je s výhodou z polymerní látky, která je elektricky nevodivá a je vytvořena z látky vybráné ze skupiny tvořené například polykarbonátem, akrylonitril/butadien/styrenem, polyethylenem, polypropylenem, polystyrenem, jejich kopolymery, polymerními gely nebo modifikovanou celulózou.

Podložka (1) elektrod pro měření impedance nebo pH má s výhodou tvar dutého válce, uprostřed zesíleného do tvaru prstence nebo koule.

Tělo (10) elektrody pro měření impedance nebo aktivní vrstva (9) na podložce (1) nebo na pH citlivá vrstva (2) na podložce (1) jsou spojeny s druhotným vodičem (3) v místě mimo dosah měřeného systému, přitisknutím, vodivou pružinkou, slepením vodivým lepidlem, pokovením nebo jejich kombinacemi.

Na pH citlivá vrstva (2) nebo aktivní vrstva (9) je s výhodou umístěna na zesílené části podložky (1).

Na pH citlivá vrstva (2) a aktivní vrstva (9) jsou na elektricky nevodivou podložku (1) naneseny metodou, při níž dochází k odpaření kovu za vakua naprášením, magnetronovým naprášením, radiofrekvenčním naprášením, diodovým naprášením, obloukovým naparováním, iontovým plátováním, naparováním s přídavnou ionizací, iontovým usazením nebo laserovým povrchovým pokovením.

Na pH citlivá vrstva (2) a /nebo aktivní vrstva (9) o tloušťce větší než 1 mikrometr je nanesena magnetronovým naprašováním na podložku (1) za vakua a v atmosféře inertního plynu, zejména argonu.

Elektricky vodivá vrstva (9) je nanesena na elektricky vodivou podložku (1) elektrochemicky nebo metodou, při níž dochází k odpaření kovu za vakua naprášením, magnetronovým naprášením, radiofrekvenčním naprášením, diodovým naprášením, obloukovým naparováním, iontovým plátováním, naparováním s přídavnou ionizací, iontovým usazením nebo laserovým povrchovým pokovením.

Aktivní vrstva vodiče (9) tvořená vodivým dopovaným konjugovaným polymerem se může na podložku (1) nanést z vodné koloidní disperze.

Druhotný vodič (3) je vybrán z elektricky vodivých materiálů tvořených skupinou Cu, AI, Ni, Ag, Au, Pt ve formě izolovaného drátku nebo izolovaným uhlíkovým vláknem.

Katétr podle vynálezu umožňuje měřit impedanci nebo současně impedanci a pH tělních tekutin díky tomu, že impedanční elektroda i měřicí pH elektroda mohou být s výhodou tvarově stejné, sestavené do jednoho katétru. Sestávají z podložky ve tvaru dutého válečku, který je s výhodou uprostřed opatřen zesílením ve tvaru prstence nebo koule. Materiál podložky může být jak polymemí nevodič obdobný jako u pH elektrody, nebo se může jednat o kompozitní vodivý plast - například ABS plast (akrylonitril/butadien/styren) s grafitovou příměsi, nebo může být impedanční elektroda tvořena pouze tělem ve tvaru dutého válečku vytvořeného přímo z elektricky vodivého kovu. V případě polymemí podložky, ať již vodivé či nevodivé, je impedanční elektroda na povrchu opatřena aktivní vrstvou vodiče, obvykle ušlechtilého, nereznoucího, kovu. Tímto kovem je například cín, nikl, měď, stříbro, platina, hliník, ale i jejich vodivé sloučeniny, například chlorid stříbrný. Aktivní vrstvu vodiče mohou tvořit i dopované konjugované polymery jako je například dopovaný polythiofen, polyaniíin, polypyrrol, polyfenylen nebo poly(p-fenylenvinylen). Dutinou podložky prochází druhotný vodič, který je jedním koncem spojen s elektricky vodivým povrchem podložky a druhým koncem je vyveden dutinou podložky, a na ní navlečenou hadičkou, k měřícímu zařízeni. Elektricky vodivý povrch podložky je tvořen přímo tělem podložky nebo aktivní vrstvou nanesenou na povrch podložky. Vnější část podložky s vodičem je překryta druhou pružnou ohebnou hadičkou, která zabraňuje průniku měřené kapaliny ke spojení druhotného vodiče s elektricky vodivým povrchem podložky, který je s výhodou na zesílené části podložky ve tvaru prstence a je ve styku s měřenou kapalinou. Druhý konec druhotného vodiče, procházejícího dutinou podložky je společně s tímto koncem podložky ve tvaru válečku sevřen v třetí pružné ohebné hadičce, kterou prochází k měřicímu zařízení. V případě měření impedance je tímto zařízením konduktometr. Hadičky jsou s výhodou k podložce přilepeny. Jednotlivé elektrody mohou být mezi sebou pospojovány hadičkou, kterou procházejí jednotlivé druhotné vodiče k měřícímu zařízení. V případě společného monitorování pH i impedance je měřícím zařízením s výhodou kombinovaný voltmetr a konduktometr, každý dále propojený k vlastnímu záznamovému zařízení.

Katétr pro měření elektrochemických vlastností, zejména impedance a pH tělních tekutin podle vynálezu sestává z libovolného množství měřicích elektrod uspořádaných nad sebou, z nichž každá je prostřednictvím druhotného vodiče spojena s měřícím zařízením. Toto modulární uspořádání neporovnatelně zjednodušuje a zlaciňuje výrobu celého katétru pro měření impedance a pH ve srovnání se stávajícími technologiemi.

Výhodou katétru podle vynálezu oproti dosavadnímu stavu je snadná výroba s možnou průběžnou kontrolou funkčnosti katétru a spolehlivější a trvanlivější připojení druhotného vodiče k elektrodě.

Elektrody nejsou umisťovány zvenku jednoho dlouhého katétru, ale naopak. Katétr - kousky pružné hadičky, se umisťují vně zúžených konců měřících elektrod. Pružné tělo katétru se převléká přes Část elektrody a vývod druhotného vodiče a tlačí na spoj druhotného vodiče a elektrody. Ten je tak zajištěn nejenom vodivým lepidlem, ale i tlakem katétru proti podložce-tělu elektrody.

Při konstrukci katétru jsou pH a/nebo impedanční elektrody přidávány postupně vždy na konec katétru, kdy se snadno dolním koncem katétru povytáhne jeden z drátků (druhotných vodičů) vedoucích jeho vnitřkem. Výhodou je snadná konstrukční manipulace se sekundárními vodiči, bez jejich přelamování. Drátky se lehce vyvádějí ve směru katétru, celým jeho vnitřním průměrem, který je mnohem větší než u malých perforací umisťovaných kolmo na bocích katétru stávajících. Nedochází tudíž k možnému zalomení či vyvedení dvou i více sekundárních vodičů a jejich zpětnému zasouvání do těla katétru. U katétrů podle vynálezu nedochází k drastickému ohybu sekundárního vodiče na malém prostoru a v případě pochybnosti o jeho funkčnosti se takový vodič snadno vytáhne ven z těla katétru v jeho podélné ose a nepřelomí/ neohrozí funkčnost dalších vodičů umístěných uvnitř. Dále v případě pochybnosti o jeho vodivosti se přeměří jen tento vodič a nemusí se zkoumat funkčnost dalších vodičů, které by se mohly hrubou manipulací poškodit. Popřípadě se vodič nepřeměřuje a rovnou se vytáhne a odstraní.

Výroba jednotlivých elektrod do katétrů podle vynálezu je ve srovnání s dosud známým stavem velmi jednoduchá, snadno reprodukovatelná a levná. Umožňuje miniaturizaci elektrody. Nevodivá i vodivá podložka z plastu se dá snadno lisovat, nebo stříkat do forem do požadovaného tvaru. Na malý plastový výlisek/odlitek lze vodivý kov nanést například naprášením ve vakuu, kdy se jednotlivé naprašovací várky mohou pohybovat ve stotisících kusů (odlitků) najednou.

I další výrobu lze poměrně snadno automatizovat. Vysoká reprodukovatelnost výroby, co se týče všech důležitých parametrů (offset, gain a drift a doba funkce) umožní vynechat časově náročnou a nepřesnou kalibraci, kterou je nutno provádět u všech stávajících pH elektrod přímo v ordinaci zdravotnickým personálem. U stávajících systémů takováto kalibrace spotřebuje až 70% času věnovaného pacientovi. Kalibrace v ordinaci je sama o sobě velice sporná, vzhledem k nutnému zaškolování zdravotnického personálu a nestabilitě pH pufrů a také kvůli nedefinovatelným teplotním podmínkám během kalibrace. Mnohaletá praxe dosvědčuje, že tyto proměnné mohou způsobit chybu například až jednoho pH, což při konečném vyhodnocení může zásadně ovlivnit výsledky vyšetření. Když k tomu ještě připočteme drift během desítek hodin, výstupem bývá nepřesný výsledek. Některé firmy mají tak malou důvěru ke svým výrobkům, že považují za nutné je znovu kalibrovat po konci testu a tak se snaží alespoň arbitrážně eliminovat některé chyby měření. Výhodou měřicích elektrod podle vynálezu je to, že nevyžadují nutnost kalibrace každé elektrody.

Elektrody vyrobené podle vynálezu jsou doporučeny pro jednorázové použiti, které je hygieničtější. Současná praxe sterilizace katétrů se provádí z důvodu jejich vysoké ceny. U elektrod/ katétrů cenově dostupnějších, by jejich opětovné použití z důvodu ušetření nebylo nutné. Nicméně u impedančních elektrod vyrobených z jednoho kusu vodiče, například kovu, je možná jejich sterilizace a opětovné použití při vyšetřování dalších pacientů takřka donekonečna. Záleží pouze na trvanlivosti hadičky katétrů, nikoliv na elektrodách samotných. Elektrody se nebudou opotřebovávat, ve smyslu změny vodivosti. Ta zůstane stále stejná. Sterilizace a opětovné použití katétrů je možné i u elektrod s plastovou podložkou, na níž je nanesena elektricky aktivní vrstva. Zde záleží na tloušťce této vrstvy. Výhoda výroby elektrod dle vynálezu spočívá i v tom, že je možné vrstvu vodivého kovu na hmotě podložky při výrobě snadno regulovat a omezovat tak aktivní měřicí dobu elektrody. To je důležité zejména z hygienického a bezpečnostního hlediska, aby se - dle požadavků - zabránilo vícenásobnému použití elektrody.

Katétry podle vynálezu lze využit pro měření impedance a pH jednotlivě ale i současně.

Přehled obrázků

Obr. 1 znázorňuje schéma katétru který sestává ze dvou typů tvarově shodných elektrod ve tvaru dutého válečku pro měřeni impedance. Dvě elektrody jsou tvořeny podložkou s aktivní vrstvou vodiče a jedna je tvořena pouze tělem z elektricky vodivého materiálu.

Obr. 2 znázorňuje schéma katétru sestávajícího z elektrody pro měřeni pH a elektrod pro měření impedance vytvořených z plastových nevodivých a/nebo vodivých podložek s aktivní vrstvou vodiče.

Příklady provedení

Na obr. 1 je znázorněn katétr, který je sestaven ze tří elektrod pro měření impedance. Dvě elektrody jsou vytvořeny z elektricky nevodivé podložky 1, tvořené dutým polykárbonátovým válečkem dlouhým 7 mm. Váleček je v prostřední části zesílen prstencem na průměr 2 mm o délce 3 mm, který tvoří cca jednu třetinu z celkové délky válečku. Na podložce 1, je nanesena aktivní vrstva 9 cínu pro měření impedance. Třetí elektroda sestává pouze z těla 10 stejného tvaru vytvořeného z mědi.

Zesílená prostřední část ve tvaru válce nebo koule zajišťuje nejvyšší poměr plochy k objemu. Zvyšuje se proudová hustota, což vede ke stabilní odezvě měřicího zařízeni 6.

U elektrody, u níž zesílená část má tvar koule, nemůže tak snadno dojít k naměření chybného výsledku v důsledku ulpění této plošky elektrody na stěně jícnu, což se může stát u rovinné plošky, kdy může dojít k zabránění přístupu měřené kapaliny k elektrodě.

Aktivní vrstvy 9 jsou přitisknuty a slepeny s druhotným vodičem 3, který prochází dutinou podložky 1 a jeho odizolovaná část je vytažena na povrch distálniho užšího konce podložky 1. Na tento konec je nasazena první pružná polyuretanová hadička 4.1 o vnějším průměru 2 mm, která přitiskne druhotný vodič 3 k aktivní vrstvě 9. Na proximální zúžený konec podložky 1 (blíže k měřícímu přístroji) je připojena třetí pružná polyuretanová hadička £3, kterou vede izolovaný druhotný vodič 3 k měřícímu zařízení 6. Aktivní vrstva 9 na zesílené části podložky 1 ve tvaru prstence je ve styku s měřenou kapalinou. Hadičky 4.1,4.2 a 4.3 jsou k podložce 1 přilepeny. Na druhý, spodní, konec hadičky 4.1 je připevněna další elektroda pro měření impedance tvořená podložkou 1 a aktivní vrstvou 9, na jejíž spodní konec je připojena hadička 4.1, k níž je připojena další elektroda pro měření impedance tvořena pouze tělem 10 z mědi. K jejímu povrchu je připojen druhotný vodič 3 slepením a je utěsněn druhou zaslepenou hadičkou 4.2, která zamezí přístupu měřené tekutiny dovnitř katétru. Všechny druhotné vodiče 3 jsou vytvořeny izolovaného drátku, například měděného.

Na obr. 2 je znázorněn kombinovaný katétr umožňující současné měření impedance a pH. Podložky 2 elektrod pro měření impedance jsou vytvořeny z polymerních látek elektricky nevodivých nebo vodivých. Podložka 1 elektrody pro měřeni pH je vytvořena z polymemí elektricky nevodivé látky z polykarbonátu. První podložka 1 elektrody pro měření pH (na obrázku nahoře pod měřícími přístroji) je na povrchu opatřena na pH citlivou vrstvou 2. Dutinou podložky 1_ prochází čtyři druhotné vodiče 3, a jeden vodič 7 od referenční pH elektrody. Jeden vodič 3 je vyveden na jedné straně z dutiny podložky 1_ a je spojen s částí na pH citlivou vrstvou 2 na povrchu podložky 1.. V místě spojení je tato část podložky 1 překryta první pružnou ohebnou hadičkou 4.1, která zabraňuje průniku měřené kapaliny ke spojení druhotného vodiče 3 s na pH citlivou vrstvou 2. Horní strana dutiny podložky 1 elektrody pro měření pH je překryta pružnou ohebnou třetí hadičkou 4.3 vedoucí k měřícímu zařízení. Spodní konec první hadičky 4.1 je navlečen na další podložku 1 elektrody pro měření impedance. Spodní konec této podložky 1 je sevřen další první hadičkou 4J, která současně zabraňuje průniku měřené kapaliny ke spojení dalšího druhotného vodiče 3 s aktivní vrstvou 9, nanesené na této podložce 1 elektrody pro měření impedance. Ke spodnímu konci této první hadičky 4.1 je připojena druhá elektroda pro pH. Na její spodní konec je připojena další první hadička 4.1, která je navlečena na druhou elektrodu pro měření impedance. Na její spodní konec je připojena druhá hadička 4.2, která je zaslepená a je v ni umístěna Ag/AgCI referenční elektroda která je s výhodou stejného tvaru jako měřící elektrody, může však být tvaru libovolného. Všemi hadičkami a dutinami elektrod jsou protaženy druhotné vodiče 3, a vodič k referenční elektrodě. Druhé konce druhotných vodičů 3, spojených s elektrodami pro měření impedance jsou připojeny ke konduktometru a druhotný vodič 3 elektrody pro meření pH a vodič k referenční elektrodě 7 jsou připojeny k voltmetru.

Referenční elektroda 5 může být i externí - nacházet se zcela mimo katétr.

Na celém povrchu podložky 1 elektrody pro měření pH je nanesena na pH citlivá vrstva 2 antimonu o čistotě 99,99% a tloušťce 9pm, která byla v planárním magnetronu s dvojitou rotací naprašována ve vakuu tlaku 100 torr v atmosféře argonu při tlaku 100 mtorr a napětí na katodě -1kV. Na pH citlivá vrstva 2 antimonu vytváří rovnováhu kov/oxid kovu samovolně, po ukončení procesu naprašování, nejpozději však během prvních minut v měřeném roztoku.

Stejným způsobem byla na podložku 1. elektrody pro impedanci vytvořenou z akrylonitryl/butadien/styrenu s grafitovou příměsí naprášena vrstva cínu.

Styčné plochy mezi podložkou 1 a hadičkami 4.1, 4,2 a 4.3 jsou slepeny UV vytvrzovacím epoxi lepidlem tak, aby se v blízkosti podložky 1 nevytvořila žádná škvíra, kde by mohla zůstávat měřená kapalina, jež by se odtud špatně vymývala a zpomalovala tak odezvu pH. Dále pak, aby bylo zabráněno náhodnému proniknutí tekutiny k druhotnému vodiči 3 a dále z důvodu pevnosti. Například takto zkonstruovaná elektroda pro měření pH vydržela v pufru pH = 7 více než 24 hodin a za tuto dobu se u nl objevila odchylka pouze 5 mV/24 hod. Naproti tomu u elektrod vyrobených elektrochemickou cestou na měděné podložce dochází k odchylce 15 až 20 mV už během jedné hodiny a u antimonových odlitků je posun 15 až 25mv/24 hodin.

Oproti stávajícím výrobním technologiím měřících elektrod, umožňuje toto řešení modulárního katétru velkou výhodu jednoduché montáže, kdy se tak výrobní cena víceelektrodového katétru pohybuje v obdobném (nikoliv několikanásobně vyšším) rozmezí ceny katétru jednoduchého. Dále se katétr dá vyrobit na míru pacienta z předem připravených elektrod - modulů, jednoduše pospojovaných za sebou podle požadavku lékaře. Velkým ulehčením pro pacienta je cenově dostupné použití víceelektrodového katétru již při prvním 24 hodinovém zjišťovacím měření nedomykavosti esofageální záklopky. V současné době se základní 24 hodinové měření refluxu provádí katétrem s jednou měřící pH elektrodou (kvůli nízké ceně), umístěné 5 cm nad dolní esofageální záklopku. Pokud se potvrdí, že pacientovy potíže jsou způsobeny nedomykavosti záklopky vyznačující se vyléváním HCI do jícnu, snaží se lékař zjistit objem refluxu, tj. výšku hladiny v jícnu dalším 24 hodinovým měřením s víceelektrodovým katétrem. (cenově dražším). Jícen je u dospělého člověka dlouhý 20 až 24 cm, zvolí se tedy katétr se Čtyřmi pH senzory umístěnými 4 až 5 cm od sebe. Podle potřeby se pak toto místo dále zpřesňuje dalšími katétry vyrobenými na míru pacienta. Vícenásobné měření je nepříjemné jak pro pacienta - katétr se zavádí do jícnu nosem, z něhož vede ven k přenosnému voltmetru a/nebo konduktometru se záznamovým zařízením, a tak zůstává po celou dobu záznamu; tak pro lékařský personál - jsou nutné opakované návštěvy pacienta, léčba se prodražuje. Výroba a použití víceelektrodového katetru dle tohoto vynálezu bude v podstatě stejně drahé jako u jednoduchého, takže může dojít k jeho aplikaci již při první návštěvě. Udělat katétr na objednávku bude v podstatě stejně jednoduché, jako udělat katétr základní. Modulární systém je snadno přizpůsobivý konkrétním požadavkům nemocného. V případě dětských pacientů s kratším jícnem mohou být všechny měřící elektrody umístěny například na délce 8 cm, v případě pacienta udávajícího subjektivní obtíže v určité části jícnu může být jednoduše vyrobený katétr přímo na míru.

Výhodou současného měření pH a impedance je monitorování kyselého i alkalického, duodenálního refluxu během jednoho měření.

Průmyslová využitelnost

Elektrodu podle vynálezu lze využít především k průběžnému měření pH a impedance při aesofageálním refluxu. Vzhledem k její možné miniaturizaci a možnosti sestavení katétrú, je vhodná k použití v lékařství, k měření pH a impedance tělních tekutin.

Claims (14)

Patentové nároky

1. Katétr pro měření vlastností tělních tekutin vyznačující se tím, že katétr pro měřeni impedance sestává z nejméně dvou elektrod pro měřeni impedance ve tvaru dutého válce, jehož alespoň část má elektricky vodivý povrch, který je v místě, které je mimo dosah tekutiny, jejíž impedance se měří, prostřednictvím druhotného vodiče (3) spojen s měřícím zařízením (6), přičemž v případě více elektrod pro měření impedance jsou tyto elektrody uspořádány nad sebou a jsou mezi sebou spojeny hadičkami (4,1, 4.2,..), přičemž druhotné vodiče (3) jsou vedeny dutinami elektrod a spojovacími hadičkami (4.1,4.2,..).

2. Katétr podle nároku 1 vyznačující se tím, že elektroda pro měření impedance je tvořena tělem (10) ve tvaru dutého válce z elektricky vodivého materiálu vybraného ze skupiny tvořené například kovy jako, cínem, niklem, mědí, hliníkem, stříbrem, nebo jejich vodivými sloučeninami, nebo polymerními látkami s elektricky vodivou - kovovou nebo grafitovou příměsí.

3. Katétr pro měření vlastností tělních tekutin vyznačující se tím, že katétr pro měření impedance a pH sestává z nejméně dvou elektrod pro měření impedance ve tvaru dutého válce, jehož alespoň část má elektricky vodivý povrch, který je v místě, které je mimo dosah tekutiny, jejíž impedance se měří, prostřednictvím druhotného vodiče (3) spojen s měřícím zařízením (6), a z nejméně jedné elektrody na měření pH, která sestává z elektricky nevodivé podložky (1), ve tvaru dutého válce, na níž je nanesena na pH citlivá vrstva (2), která je prostřednictvím druhotného vodiče (3) spojena s měřícím zařízením (6) v místě, které je mimo dosah tekutiny, jejíž impedance a pH se měří, kdy zařízení (6) je kombinovaný konduktometr s voltmetrem, k němuž je připojena jedna referenční elektroda (5), přičemž jsou měřicí elektrody uspořádány nad sebou a jsou mezi sebou spojeny hadičkami (4.1, 4.2,..), přičemž druhotné vodiče (3) jsou vedeny dutinami elektrod a spojovacími hadičkami (4.1,4.2,4.3).

4. Katétr podle nároku 1 a 3 vyznačující se tím, že elektroda pro měření impedance je tvořena podložkou (1) z elektricky nevodivé polymerní látky, na níž je elektricky vodivý povrch tvořen aktivní vrstvou (9) vodiče vybraného ze skupiny kovů tvořené například cínem, niklem, médi, hliníkem, stříbrem, nebo jejich vodivými sloučeninami, například chloridem stříbrným nebo vodičem na bázi dopovaných konjugovaných polymerů,

5. Katétr podle nároku 1 a 3 vyznačující se tím, že podložka (1) elektrody pro měření impedance je elektricky vodivá a je vytvořena z akrylonitril/butadien/styrenu s grafitovou příměsí.

6. Katétr podle nároku 1 a 3 vyznačující se tím, že podložka (1) elektrody pro měření impedance nebo pH je z polymerní látky, která je elektricky nevodivá a je vytvořena z látky vybráné ze skupiny tvořené například polykarbonátem, akrylonítril/butadien/styrenem, polyethylenem, polypropylenem, polystyrenem, jejich kopolymery, polymerními gely nebo modifikovanou celulózou.

7. Katétr podle nároku 1až 6 vyznačující se tím, že podložka (1) elektrod pro měření impedance nebo pH má tvar dutého válce, uprostřed zesíleného do tvaru prstence nebo koule.

8. Katétr podle nároku 1 až 7 vyznačující se tím, že tělo (10) elektrody pro měření impedance nebo aktivní vrstva (9) na podložce (1) nebo na pH citlivá vrstva (2) na podložce (1) jsou spojeny s druhotným vodičem (3) v místě mimo dosah měřeného systému, přitisknutím, vodivou pružinkou, slepením vodivým lepidlem, pokovením nebo jejich kombinacemi.

9. Katétr podle nároku 1 a 3 až 8 vyznačující se tím, že na pH citlivá vrstva (2) nebo aktivní vrstva (9) je umístěna na zesílené části podložky (1).

10. Katétr podle nároku 1 a 3 až 9 vyznačující se tím, že na pH citlivá vrstva (2) a aktivní vrstva (9) jsou na elektricky nevodivou podložku (1) naneseny metodou, při níž dochází k odpaření kovu za vakua - naprášením, magnetronovým naprášením, radiofrekvenčním naprášením, diodovým naprášením, obloukovým naparováním, iontovým plátováním, naparováním s přídavnou ionizací, iontovým usazením nebo laserovým povrchovým pokovením.

11,Katétr podle nároku 1 a 3 až 10 vyznačující se tím, že na pH citlivá vrstva (2) a /nebo aktivní vrstva (9) o tloušťce větší než 1 mikrometr je nanesena magnetronovým naprašováním na podložku (1) za vakua a v atmosféře inertního plynu, zejména argonu.

12. Katétr pro měření vlastností tělních tekutin podle nároku 1 a 3 až 9 vyznačující se tím, že elektricky vodivá vrstva (9) je nanesena na elektricky vodivou podložku (1) elektrochemicky nebo metodou, při níž dochází k odpaření kovu za vakua - naprášením, magnetronovým naprášením, radiofrekvenčním naprášením, diodovým naprášením, obloukovým napařováním, iontovým plátováním, napařováním s přídavnou ionizací, iontovým usazením nebo laserovým povrchovým pokovením.

13. Katétr podle nároku 1 a 3 až 9 vyznačující se tím, že elektricky vodivá vrstva (9) tvořená vodivým dopovaným konjugovaným polymerem je na podložku (1) nanesena z vodné koloidní disperze.

14. Katétr pro měření vlastností tělních tekutin podle nároku 1 až 11 vyznačující se tím, že druhotný vodič (3) je vybrán z elektricky vodivých materiálů tvořených skupinou Cu, AI, Ni, Ag, Au, Pt ve formě izolovaného drátku nebo izolovaným uhlíkovým vláknem.