CZ299305B6 - Mericí elektroda pro merení pH, zejména v telníchtekutinách - Google Patents

Mericí elektroda pro merení pH, zejména v telníchtekutinách Download PDF

Info

Publication number
CZ299305B6
CZ299305B6 CZ20070243A CZ2007243A CZ299305B6 CZ 299305 B6 CZ299305 B6 CZ 299305B6 CZ 20070243 A CZ20070243 A CZ 20070243A CZ 2007243 A CZ2007243 A CZ 2007243A CZ 299305 B6 CZ299305 B6 CZ 299305B6
Authority
CZ
Czechia
Prior art keywords
measuring
antimony
layer
sputtering
conductive
Prior art date
Application number
CZ20070243A
Other languages
English (en)
Other versions
CZ2007243A3 (cs
Inventor
Hanzalová@Jitka
Original Assignee
Hanzalová@Jitka
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hanzalová@Jitka filed Critical Hanzalová@Jitka
Priority to CZ20070243A priority Critical patent/CZ2007243A3/cs
Priority to US12/594,367 priority patent/US20100116646A1/en
Priority to PCT/CZ2008/000039 priority patent/WO2008122252A2/en
Publication of CZ299305B6 publication Critical patent/CZ299305B6/cs
Publication of CZ2007243A3 publication Critical patent/CZ2007243A3/cs

Links

Classifications

    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/05Detecting, measuring or recording for diagnosis by means of electric currents or magnetic fields; Measuring using microwaves or radio waves
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/145Measuring characteristics of blood in vivo, e.g. gas concentration or pH-value ; Measuring characteristics of body fluids or tissues, e.g. interstitial fluid or cerebral tissue
    • A61B5/14539Measuring characteristics of blood in vivo, e.g. gas concentration or pH-value ; Measuring characteristics of body fluids or tissues, e.g. interstitial fluid or cerebral tissue for measuring pH
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N27/00Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
    • G01N27/26Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating electrochemical variables; by using electrolysis or electrophoresis
    • G01N27/28Electrolytic cell components
    • G01N27/30Electrodes, e.g. test electrodes; Half-cells
    • G01N27/333Ion-selective electrodes or membranes
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B2562/00Details of sensors; Constructional details of sensor housings or probes; Accessories for sensors
    • A61B2562/12Manufacturing methods specially adapted for producing sensors for in-vivo measurements
    • A61B2562/125Manufacturing methods specially adapted for producing sensors for in-vivo measurements characterised by the manufacture of electrodes
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/03Measuring fluid pressure within the body other than blood pressure, e.g. cerebral pressure ; Measuring pressure in body tissues or organs
    • A61B5/036Measuring fluid pressure within the body other than blood pressure, e.g. cerebral pressure ; Measuring pressure in body tissues or organs by means introduced into body tracts
    • A61B5/037Measuring oesophageal pressure

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Surgery (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Heart & Thoracic Surgery (AREA)
  • Medical Informatics (AREA)
  • Biophysics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Radiology & Medical Imaging (AREA)
  • Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Measurement And Recording Of Electrical Phenomena And Electrical Characteristics Of The Living Body (AREA)
  • Measurement Of The Respiration, Hearing Ability, Form, And Blood Characteristics Of Living Organisms (AREA)

Abstract

Mericí elektroda sestává z elektricky nevodivé podložky (1), na níž je vrstva antimonu (2) citlivá na pH, která je prostrednictvím druhotného vodice (3) spojena s mericím zarízením (6) v míste, kteréje mimo dosah systému, jehož pH se merí. Nevodivápodložka (1) je vytvorena z polymerní látky vybrané ze skupiny tvorené napríklad polykarbonátem, polyethylenem, polypropylenem, polystyrenem a jejichkopolymery nebo modifikovanou celulózou. Vrstva antimonu (2) o tlouštce 1 mikrometr až nekolik milimetru je nanesena na nevodivou podložku (1) metodou, pri níž dochází k odparení kovu za vakua - naprášením, magnetronovým naprášením, radiofrekvencnímnaprášením, diodovým naprášením, obloukovým naparováním, iontovým plátováním, naparováním s prídavnou ionizací, iontovým usazením nebo laserovým povrchovým pokovením. Mericí elektroda je s výhodou soucástí mericího systému, v nemž je více mericích elektrod usporádaných nad sebou, z nichž každá je prostrednictvím druhotného vodice (3) spojena s mericím zarízením (6), k nemuž je pripojena jedna referencní elektroda (5).

Description

Měřicí elektroda sestává z elektricky nevodivé podložky (1), na níž je vrstva antimonu (2) citlivá na pH, která je prostřednictvím druhotného vodiče (3) spojena s měřicím zařízením (6) v místě, které je mimo dosah systému, jehož pH se měří. Nevodivá podložka (1) je vytvořena z polymemí látky vybrané ze skupiny tvořené například polykarbonátem, polyethylenem, polypropylenem, polystyrenem ajejich kopolymery nebo modifikovanou celulózou. Vrstva antimonu (2) o tloušťce 1 mikrometr až několik milimetrů je nanesena na nevodivou podložku (1) 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. Měřicí elektrodaje s výhodou součástí měřicího systému, v němž je více měřicích elektrod uspořádaných nad sebou, z nichž každá je prostřednictvím druhotného vodiče (3) spojena s měřicím zařízením (6), k němuž je připojena jedna referenční elektroda (5).
Měřicí elektroda pro měření pH, zejména v tělních tekutinách
Oblast techniky
Vynález se týká měřicí elektrody pro měření pH, zejména v tělních tekutinách.
Dosavadní stav techniky
Pro měření pH v jícnu se může používat skleněná elektroda, které se ovšem pro tuto aplikaci ve skutečností užívá jen omezeně, neboť je náročnější na výrobu i manipulaci. Její největší nevýhodou je velký výstupní odpor, který způsobuje nepříznivý poměr signálu k šumu. Dále je drahá (10 000 Kč) a tudíž není najedno použití. Z hygienického hlediska je lepší, pokud je elektroda jednorázová, pouze pro jednoho pacienta.
Převážná většina komerčně používaných zařízení pro měření pH v posledních 25 letech používá systém na principu oxydačně redukční kovové pH elektrody, jejíž měřicí část je tvořena pH senzitivním kovem a jeho kysličníkem, většinou antimonem. Přestože konstrukční řešení měřicích 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 lmm x lmm, který se buď lepí vodivým lepidlem, nebo se pájí k druhotnému vodiči procházejícího katétrem. Nevýhod této elektrody je několik:
A) pracná výroba - antimon není obrobitelný a nedá se tvarovat. Antimonový kamínek se získává odléváním do grafitové formy nebo nasáknutím taveniny do skleněné kapiláry a jejím následovným rozbitím nebo odleptáním. Montáž probíhá ručně, pod mikroskopem.
B) nepřesnost měření v časovém průběhu- při styku se žaludečními trávicími šťávami dochází k vyleptávání polykrystalického antimonu. Mezi jednotlivými krystalky a na okrajích antimonového senzoru, vznikají škvíry (teor. až do hloubky kamínku), do nichž se dostává měřený roztok. Může zde dojít ke styku druhotného vodiče s měřeným roztokem a tím k chybě v měření.
C) zpomalování rychlosti odezvy na změnu pH. - z malých škvír se roztok hůře vymývá, což vede ke zpomalení odezvy na volné H+ ionty, jehož důsledkem jsou nekvalitní výsledky naměřeného pH. Stejná chyba měření je způsobována automaticky tím, že vzhledem k tomu, jak se během měření povrch antimonu odleptává, stává se z původní planámí elektrody, elektroda zanořená na dně hlubokého tenkého kanálku. Tím dochází ke zpomalení odezvy na změnu pH až v řádu minut. Další nahodilé nepřesnosti v měření jsou způsobeny také nemožností kontroly orientace krystalů při výrobě.
Katétry s monokrystalickým antimonovým kamínkem, odstraňují nevýhody měření, k nimž dochází u polykrystalického antimonu, jsou však velmi drahé (5000 USD), a tudíž nejsou na jedno použití. Nadále však zůstává nevýhoda drahé ruční výroby a obtížnost, ne-li nemožnost masové produkce. I tento typ je zatížen chybou způsobenou zpomalováním rychlosti odezvy na změnu pH jako u polykrystalické elektrody.
Dále je známá měřicí elektroda tvořená kovovým - nejčastěji měděným -válečkem, který je galvanicky pokovený antimonem. Nevýhodou této elektrody je malá reprodukovatelnost při její výrobě. Součástí galvanizačního roztoku je mnoho solí, jež specificky ovlivňují výsledný pro- 1 CZ 299305 B6 dukt. Jsou to zejména různé soli antimonu a mědi, která sice zlepšuje mechanické vlastnosti výrobku, ale zároveň snižuje citlivost elektrody, protože výsledný produkt není čistý antimon, ale antimon s příměsí mědi. Přítomnost měděných solí v roztoku je nutná, bez nich nedojde k pokovení. Koncentrace těchto solí se během procesu galvanizace mění. Není možno zajistit, aby každá série měla absolutně stejné chemické složení. Proto absolutní hodnota měřených hodnot takto vyrobených elektrod kolísá mezi jednotlivými sériemi v řádu desítek mV. Každá várka elektrod nese tudíž kvantitativně j iné znečištění. K další zásadní nevýhodě dochází při vlastním měření. Elektroda je tvořena soustavou dvou vodivých kovů - podkladovou mědí a horní vrstvou antimonu. Při styku s trávicími šťávami dochází k odleptání vrstvy antimonu až na měď, a to zvláště v mikroskopických trhlinkách vzniknuvších kolem nečistot, či jiných nepravidelností 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.
Odstranění výrobních problémů u obtížně reprodukovatelného galvanického pokovené řeší mezinárodní přihláška WO 0 2071047, která popisuje měřicí elektrodu vytvořenou z měděného vodiče, na nějž je antimon vakuově naprášený nebo napařený. Dochází tak k lepší uniformitě výrobků, neodstraňuje se tím však hlavní nevýhoda - soustava dvou vodivých kovů, kdy sebemenší kaz na povrchu, puklina vzniknuvší pnutím, mechanické poškrábání, nedostatečná homogenita pokovení a také vzájemná difúze těchto dvou kovů způsobí, že měřený roztok se dostane do styku nejen s antimonem na povrchu, ale i s kovovou podložkou a výsledný potenciál bude chybnou kombinací těchto dvou potenciálů. Navíc se tento poměr s časem bude měnit a elektroda bude vykazovat chybně pohyb pH i v konstantním roztoku. Takové nestabilní elektrody nelze ani řádně nakalibrovat.
Každou z dosud popsaných antimonových elektrod je potřeba kalibrovat ve dvou roztocích pH. Některé chyby, zvláště ty, které ovlivňují zisk (gain) a absolutní hodnotu čtení je možno vykompenzovat dvoubodovou kalibrací. To se ale nedá říct o chybách, které se mění s časem. Navíc kalibrace z hlediska nemocničního personálu je časově (a tím i finančně) náročný proces, který musí provádět školený personál.
Dále je známá měřicí elektroda japonských autorů, publikovaná jako JP 5023360, US 5 573 798, US 5 480 534, EP 0472398 a EP 0472396. Měřicí 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 porézním nevodivým materiálem, aby byla vrstva oxidu kovu chráněna. Dále je v některých příkladech nanesena vrstva Iridia ajeho 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 naprašovací 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.
- 2 CZ 299305 B6
Podstata vynálezu
Měřicí elektroda sestávající z elektricky nevodivé podložky, na níž je nanesena vrstva citlivá na pH podle vynálezu spočívá v tom, že nevodivá podložka je vytvořena z polymemí látky, na níž je nanesena vrstva antimonu, která je prostřednictvím druhotného vodiče spojena s měřicím zařízením v místě, které je mimo dosah systému, jehož pH se měří.
Nevodivá podložka je vytvořena z polymemí látky vybrané ze skupiny tvořené například polykarbonátem, polyethylenem, polypropylenem, polystyrenem a jejich kopolymery.
Dále je nevodivá podložka vytvořena z elektronově a iontově nevodivých organických materiálů vybraných ze skupiny tvořené polymemími gely nebo modifikovanou celulózou.
Nevodivá podložka má vnější tvar dutého válce v jedné části zesíleného do tvaru prstence nebo koule.
Vrstva citlivá na pH - vrstva antimonu je nanesena na nevodivou podložku 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.
Vrstva antimonu o tloušťce 1 mikrometr až 5 milimetrů je nanesena na podložku magnetronovým naprášením za vakua a v atmosféře inertního plynu, zejména argonu.
Druhotný vodič je vybrán z elektricky vodivých materiálů tvořených skupinou Cu, Al, Ni, Ag, Au, Pt ve tvaru drátku, uhlíkovým vláknem, vodivou kapalinou, pěnou nebo gelem vyplňujícím vnitřek katétru.
Vrstva antimonu je spojena s druhotným vodičem v místě mimo dosah měřené kapaliny, přitisknutím, vodivou pružinkou, slepením vodivým lepidlem, nebo pokovením.
Měřicí elektroda s výhodou sestává z podložky ve tvaru dutého valečku, který je v jedné části opatřen zesílením ve tvaru prstence nebo koule aje na povrchu opatřena vrstvou antimonu. Dutinou podložky prochází druhotný vodič, který je vyveden na jedné straně z dutiny podložky a je spojen s částí vrstvy antimonu na povrchu podložky. Tato část podložky je překryta první pružnou ohebnou hadičkou, která zabraňuje průniku měřené kapaliny ke spojení druhotného vodiče s vrstvou antimonu. Vrstva antimonu na zesílené části podložky ve tvaru prstence je ve styku s měřenou kapalinou. Druhý konec druhotného vodiče, procházejícího dutinou podložky je společně s tímto koncem podložky ve tvaru válečku sevřen v druhé pružné ohebné hadičce, kterou prochází k měřicímu zařízení. Hadičky jsou s výhodou k podložce přilepeny.
Měřicí systém pro měření pH v tělních tekutinách podle vynálezu sestává z více měřicích elektrod uspořádaných nad sebou, z nichž každá je prostřednictvím druhotného vodiče spojena s měřicím zařízením, k němuž je připojena jedna referenční elektroda.
Systém podle vynálezu zaručuje přesné výsledky po celou dobu měření. I při částečném odleptání vrstvy citlivé na pH - antimonu z povrchu nevodivé podložky se elektrochemický potenciál mezi vrstvou antimonu a měřenou tělní tekutinou nemění.
Výroba měřicí elektrody podle vynálezu je ve srovnání s dosud známými elektrodami velmi jednoduchá, snadno reprodukovatelná a levná. Umožňuje miniaturizaci elektrody. Nevodívá podložka z plastu se dá snadno lisovat, nebo stříkat do forem do požadovaného tvaru. Tím se odbourá nevýhoda spojená s obtížnou obrobitelností a tvarovatelností pH senzitivního kovu - např. antimonu. Na malý plastový výlisek/odlitek lze vodivý kov nanést například naprášením ve vakuu, kdy se jednotlivé naprašovací várky mohou pohybovat ve stotisících kusů (odlitků) najedCZ 299305 B6 nou. Po ukončení procesu naprašování, nejpozději však během první minuty v měřeném roztoku se samovolně ve vrstvě antimonu vytváří rovnováha kov/oxid kovu.
Podobně lze na nevodivou podložku nanést jakýkoliv na pH citlivý kov, který je vybrán ze skupiny kovů měřících pH na základě změny svého oxidačního stupně dle rovnice:
ΜχΟγ + 2y(e' + IT) = xM + yH2O nebo dle rovnice
2MOY + 2H+ + 2e = (2y-l)M2O + H2O.
Nicméně antimon je nejpoužívanějším kovem z první skupiny. Snadno se na nevodivou podložku naprašuje a vytváří potřebnou rovnováhu kov/oxid kovu.
další výrobu lze poměrně snadno automatizovat. Vysoká reprodukovatelnost výroby, co se týče všech důležitých parametrů (offset, gain a drift a doba funkce) umožní vynechat nepříjemnou a drahou kalibraci, kterou je nutno provádět u všech stávajících elektrod přímo v ordinaci zdravotnickým personálem. U stávajících systémů takováto kalibrace spotřebuje až 70 % času věnovaného pacientovi. Kalibrace v ordinaci je sama o sobe velice sporná, vzhledem k nutnému zaškolování zdravotnického personálu a nestabilitě pH pufrů kvůli nekontrolovaným teplotám. Mnohaletá praxe dosvědčuje, že tyto proměnné mohou způsobit chybu 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 určeny pro jednorázové použití. Pomocí regulace tloušťky vrstvy vodivého kovu na nevodivé hmotě podložky je možné omezovat aktivní měřicí dobu elektrody. To je důležité zejména z hygienického a bezpečnostního hlediska, aby se zabránilo vícenásobnému použití elektrody.
Systém podle vynálezu lze využít pro měření pH zejména v tělních tekutinách pomocí katétru.
Přehled obrázků na výkresech
Obr. 1 znázorňuje měřicí elektrodu.
Obr. 2 znázorňuje zapojení měřicí elektrody a referenční elektrody.
Obr. 3 znázorňuje schéma systému pro měření pH s více měřicími elektrodami.
Příklady provedení vynálezu
Na obr. 1 je znázorněna měřicí elektroda, která sestává z elektricky nevodivé podložky I, tvořené dutým polykarbonátovým válečkem dlouhým 7 mm. Váleček je v prostřední části zesílen prstencem o průměr 2.0 mm a délce 3 mm, který tvoří cca jednu třetinu z celkové délky válečku.
Zesílená prostřední část ve tvaru válce nebo koule zajišťuje nejvyšší poměr plochy k objemu. Zvyšuje se difúze H+ iontu, je vyšší proudová hustota, což vede ke stabilní odezvě měřicího zařízení 6.
Oblast styku hadičky 4 s pH citlivou vrstvou antimonu 2 je problematická u všech stávajících elektrod a potenciálně i u elektrody dle tohoto návrhu, neboť zde může docházet k pomalejšímu vymývání měřicího roztoku a tudíž ke zpomalení odezvy pH. Problém je z velké části řešen
-4CZ 299305 B6 poměrem velikosti plochy, na níž je vrstva antimonu 2 nanesena a velikostí plochy problematického spoje. Plocha vrstvy antimonu 2 je mnohonásobně větší než styčná plocha hrany spoje, a to při zachování požadavků na miniaturizaci katétru majícího v průměru 2 až 1 mm.
U elektrody dle vynálezu s kruhovou charakteristikou na pH citlivé plošce vrstvy antimonu 2 nemůže tak dojít k naměření chybného výsledku v případě ulpění této plošky elektrody na stěně jícnu, kdy může u rovinné plošky dojít k zabránění přístupu měřené kapaliny k elektrodě.
Na celém povrchu podložky i je nanesena elektricky vodivá, na pH citlivá vrstva antimonu 2.
Vrstva antimonu 2 o čistotě 99,99 % a tloušťce 9 pm byla v planárnim magnetronu s dvojitou rotací naprašována ve vakuu tlaku 100 torr v atmosféře argonu při tlaku 100 mtorr a napětí na katodě -IkV. Vrstva antimonu 2 vytváří rovnováhu kov/oxid kovu samovolně, po ukončení pro- i cesu naprašování, nejpozději však během prvních minut v měřeném roztoku.
Vrstva antimonu 2 je spojena s druhotným vodičem 3, který prochází dutinou podložky i a jeho odizolovaná část je vytažena na povrch distálního užšího konce podložky i. Na tento konec je nasazena první pružná polyuretanová hadička 4 o vnějším průměru 2 mm, která přitiskne druhotný vodič 3 k vrstvě antimonu 2. Na proximální zúžený konec podložky i je připojena druhá pružná polyuretanová hadička 4, kterou vede izolovaný druhotný vodič 3 k měřicímu zařízení 6.
Vrstva antimonu 2 na zesílené části podložky 1 ve tvaru prstence je ve styku s měřenou kapalinou. Hadičky 4 jsou k podložce i přilepeny.
Takto navržená měřicí elektroda podle vynálezu umožňuje modulární řešení katétru, kdy je možné snadno umístit více měřicích elektrod (modulů) nad sebe do jednoho katétru.
Jsou možné varianty, kdy v polyuretanové hadičce 4 je umístěna i referenční Ag/AgCl elektroda
5. V takovémto případě pak dutinou podložky i prochází ještě i izolovaný vodič 7 propojující referenční elektrodu 5 s měřicím zařízením 6. Referenční elektroda 5 může být i externí - nacházet se zcela mimo katétr.
Na obr. 2 je dále znázorněna referenční elektroda 5, propojená izolovaným vodičem 7 procházejícím první hadičkou 4, dutinou podložky I a druhou hadičkou 4 a připojeným k mořicímu zařízení 6. Referenční elektroda 5 je sevřená první pružnou polyuretanovou hadičkou 4. Tento spoj je zajištěn lepidlem, a měřicí část referenční elektrody 5 uzavírá vnitřní prostor první polyuretanové hadičky 4 na jejím distálním konci a zamezuje přístup kapalině, jejíž pH se měří, do tohoto prostoru. Další variantou umístění referenční elektrody 5 je kterékoliv místo v katétru, kdy je referenční elektroda 5 sevřená polyuretanovou hadičkou 4, spoj je zajištěn lepidlem a měřicí část referenční elektrody 5 je ve styku s kapalinou, jejíž pH se měří. Distální konec katétru je pak uzavřen první polyuretanovou trubičkou 4 se zataveným koncem.
Styčné plochy mezi podložkou i a hadičkou 4 jsou slepeny UV vytvrzovacím epoxi lepidlem tak, aby se v blízkosti podložky I nevytvořila žádná škvíra, kde by mohla zůstávat měřená kapalina, jež by se odtud špatně vymývala a zpomalovala tak odezvu pH, dále tak, aby bylo zabráněno náhodnému proniknutí tekutiny k druhotnému vodiči 3 a dále z důvodu pevnosti. Takto zkonstruovaná elektroda vydržela v pufru pH = 7 více než 24 hodin a za tuto dobu se u ní objevila odchylka pouze 5 mV/24 h. 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 25 mV/24 hodin.
Na obr. 3 je znázorněno schéma systému pro měření pH svíce měřicími elektrodami, kdy se měření pH provádí současně na více místech v jícnu. Nevodivá podložka 1 měřicí elektrody je zde tvořena dutým polykarbonátovým válečkem, který je v prostřední části zesílen do tvaru koule. Obr. 3 znázorňuje umístění a propojení s měřicím přístrojem několika měřicích elektrod (modulů) nad sebou, z nichž každá je prostřednictvím druhotného vodiče 3 spojena s měřicím
-5CZ 299305 B6 zařízením 6, k němuž je připojena jedna referenční elektroda 5. Využití takovéhoto systému je přesnější měření hladiny vystoupání žaludeční kyseliny do jícnu.
Při nedomykání aesofageální záklopky mezi jícnem a žaludkem dochází k easofageálnímu refluxu = vylití HC1 ze žaludku do oblasti jícnu. Množství uvolněné HC1 se měří katétrem s jednou nebo více pH elektrodami zavedenými přes nos do jícnu nad aesofageální záklopku.
Oproti stávajícím výrobním technologiím měřicích 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 modulů, jednoduše pospojovaných za sebou podle požadavku lékaře. Velkým ulehčením pro pacienta je cenově dostupné použití modulárního - 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 měřicí elektrodou (kvůli nízké ceně), umístěné 5 cm nad záklopku. Pokud se potvrdí, že pacientovy potíže jsou způsobeny nedomykavosti záklopky vyznačující se vyléváním HC1 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 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 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 katétru dle tohoto vynálezu bude v podstatě stejně drahé jako u jednoduchého, takže může dojít kjeho 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 měřicí 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.
Průmyslová využitelnost
Měřicí elektrodu podle vynálezu lze využít především k průběžnému měření pH při aesofageálním refluxu. Vzhledem k její možné miniaturizaci a možnosti zabudování do katétru, je vhodná k použití v lékařství, k měření pH tělních tekutin. Její další využití je všude tam, kde se používají stávající antimonové pH elektrody. Například při zjišťování pH povrchových vod, ke kontrole pH, kosmetických výrobků nebo ke sledování pH během určitých chemických nebo potravinářských procesů apod.
-6CZ 299305 B6
PATENTOVÉ NÁROKY

Claims (7)

1. Měřicí elektroda pro měření pH, zejména v tělních tekutinách, sestávající z elektricky nevodivé podložky, na níž je nanesena vrstva citlivá na pH, vyznačující se tím, že na elektricky nevodivé podložce (1), vytvořené z polymemí látky vybrané ze skupiny tvořené například polykarbonátem, polyethylenem, polypropylenem, polystyrenem, jejich kopolymery nebo modifikovanou celulózou je vrstva antimonu (2), citlivá na pH, která je prostřednictvím druhotného vodiče (3) spojena s měřicím zařízením (6) v místě, které je mimo dosah systému, jehož pH se měří, přičemž nevodivá podložka (1) má tvar dutého válce v části zesíleného do tvaru prstence nebo koule. i
2. Měřicí elektroda podle nároku 1, vyznačující se tím, že vrstva antimonu (2) je nanesena na nevodivou podložku (1) 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.
3. Měřicí elektroda podle nároků la2, vyznačující se tím, že vrstva antimonu (2) o tloušťce 1 mikrometr až 5 milimetrů je nanesena magnetronovým naprašováním na podložku (1) za vakua a v atmosféře inertního plynu, zejména argonu.
4. Měřicí elektroda podle nároků 1 až 3, vyznačující se tím, že druhotný vodič (3) je vybrán z elektricky vodivých materiálů tvořených skupinou Cu, Al, Ni, Ag, Au, Pt ve tvaru drátku, uhlíkovým vláknem, vodivou kapalinou, pěnou nebo gelem vyplňujícím vnitřek katétru.
5. Měřicí elektroda podle nároků laž4, vyznačující se tím, že vrstva na pH citlivého antimonu (2) je spojena s druhotným vodičem (3) v místě mimo dosah měřené kapaliny, přitisknutím vodivou pružinkou, slepením vodivým lepidlem, nebo pokovením.
6. Měřicí elektroda podle nároků 1 až 5, vyznačující se tím, že podložka (1) je vytvořena z polykarbonátu, ve tvaru dutého valečku, který je v jedné části opatřen zesílením ve tvaru prstence nebo koule, je na povrchu opatřena vrstvou antimonu (2), dutinou podložky (1) prochází druhotný vodič (3), který je vyveden na jedné straně z dutiny podložky (1) a je spojen s částí vrstvy antimonu (2) na povrchu podložky (1), tato část podložky (1) je překryta první pružnou ohebnou hadičkou (4), která zabraňuje průniku měřené kapaliny ke spojení druhotného vodiče (3) s vrstvou antimonu (2), vrstva antimonu (2) na zesílené části podložky (1) ve tvaru prstence je ve styku s měřenou kapalinou, druhý konec druhotného vodiče (3), procházejícího dutinou podložky (1) je společně s tímto koncem podložky (1) ve tvaru válečku sevřen v druhé pružné ohebné hadičce (4), kterou prochází k měřicímu zařízení (6).
7. Měřicí systém pro měření pH v tělních tekutinách, vyznačující se tím, že sestává z měřicích elektrod podle nároků 1 až 6 uspořádaných nad sebou, přičemž každá z měřicích elektrod je prostřednictvím druhotného vodiče (3) spojena s měřicím zařízením (6), k němuž je připojena jedna referenční elektroda (5).
1 výkres
CZ20070243A 2007-04-04 2007-04-04 Mericí elektroda pro merení pH, zejména v telníchtekutinách CZ2007243A3 (cs)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CZ20070243A CZ2007243A3 (cs) 2007-04-04 2007-04-04 Mericí elektroda pro merení pH, zejména v telníchtekutinách
US12/594,367 US20100116646A1 (en) 2007-04-04 2008-03-31 A sensing electrode for ph measurement chiefly in bodily fluids
PCT/CZ2008/000039 WO2008122252A2 (en) 2007-04-04 2008-03-31 A sensing electrode for ph measurement chiefly in bodily fluids

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CZ20070243A CZ2007243A3 (cs) 2007-04-04 2007-04-04 Mericí elektroda pro merení pH, zejména v telníchtekutinách

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CZ299305B6 true CZ299305B6 (cs) 2008-06-11
CZ2007243A3 CZ2007243A3 (cs) 2008-06-11

Family

ID=39484201

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CZ20070243A CZ2007243A3 (cs) 2007-04-04 2007-04-04 Mericí elektroda pro merení pH, zejména v telníchtekutinách

Country Status (3)

Country Link
US (1) US20100116646A1 (cs)
CZ (1) CZ2007243A3 (cs)
WO (1) WO2008122252A2 (cs)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2010066208A1 (en) 2008-12-08 2010-06-17 Hanzalova Jitka A catheter for measurement of electrochemical properties of bodily fluids

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6054749B2 (ja) * 2011-01-07 2016-12-27 国立大学法人三重大学 イオン選択性電極
EP2753923B8 (en) * 2011-09-06 2017-12-20 pHase2 Microtechnologies Inc. Measurement device with sensor array
US20150126837A1 (en) * 2013-11-01 2015-05-07 Ghassan S. Kassab Devices, systems, and methods to determine volume reflux
CN110558981B (zh) * 2018-06-06 2024-11-19 重庆金山医疗技术研究院有限公司 阻抗-pH电极导管及其加工方法
DE102019116288A1 (de) * 2019-06-14 2020-12-17 Endress+Hauser Conducta Gmbh+Co. Kg Ionenselektive Elektrode und elektrochemischer Sensor
CN118376648B (zh) * 2024-06-21 2024-10-22 山东金河实业集团有限公司 一种大颗粒无粉尘保险粉反应釜的pH检测装置

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU206325A1 (ru) * Р. Е. Гельман Устройство для укупорки бутылок полиэтиленовымипробками
US5480534A (en) * 1990-08-22 1996-01-02 Toa Electronics Ltd. Electrode for measuring PH

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2182446A (en) * 1985-11-08 1987-05-13 Bert Settler Antimony electrode assembly
US5267564A (en) * 1991-06-14 1993-12-07 Siemens Pacesetter, Inc. Pacemaker lead for sensing a physiologic parameter of the body
RU2114647C1 (ru) * 1996-07-16 1998-07-10 Григорий Анатольевич Яковлев Рн-зонд
US6222307B1 (en) * 1997-12-31 2001-04-24 General Electric Company Platinum tip ECP sensor and fabrication thereof
ES2292230T3 (es) * 1999-03-05 2008-03-01 F. Hoffmann-La Roche Ag Sensor electroquimico.
GB2373053A (en) * 2001-03-01 2002-09-11 Univ Oxford Brookes Measuring electrode, particularly pH sensing electrode
JP2004045373A (ja) * 2002-05-21 2004-02-12 Tanita Corp 電気化学式センサ

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU206325A1 (ru) * Р. Е. Гельман Устройство для укупорки бутылок полиэтиленовымипробками
US5480534A (en) * 1990-08-22 1996-01-02 Toa Electronics Ltd. Electrode for measuring PH
US5573798A (en) * 1990-08-22 1996-11-12 Toa Electronics Ltd. Method of manufacturing an electrode for measuring pH

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2010066208A1 (en) 2008-12-08 2010-06-17 Hanzalova Jitka A catheter for measurement of electrochemical properties of bodily fluids

Also Published As

Publication number Publication date
WO2008122252A3 (en) 2008-12-18
CZ2007243A3 (cs) 2008-06-11
US20100116646A1 (en) 2010-05-13
WO2008122252A2 (en) 2008-10-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US11266332B2 (en) Muting glucose sensor oxygen response and reducing electrode edge growth with pulsed current plating
CZ299305B6 (cs) Mericí elektroda pro merení pH, zejména v telníchtekutinách
JP4797024B2 (ja) 導管なし埋め込み式針状生物センサー
JP5234967B2 (ja) 静脈内電流測定バイオセンサのための流束制限膜
US8696917B2 (en) Analyte sensor and fabrication methods
EP1969359B1 (en) Biosensors and methods for making and using them
US9541519B2 (en) Amperometric sensor electrodes
JPS6141443A (ja) 水素イオン濃度測定用電極及びその製造方法
US20120091008A1 (en) Ph measurement device
MX2013004852A (es) Metodo y aparato para medir el potencial de oxidacion-reduccion.
US20220047193A1 (en) Interference rejection membranes comprising crosslinked poly(vinyl alcohol) matrices for implantable glucose sensors
CZ302036B6 (cs) Katétr pro merení elektrochemických vlastností telních tekutin
US20150107994A1 (en) Biosensor
TWI584779B (zh) 六角柱體微型感測探針及其製法
US6860984B2 (en) pH electrode and methods of preparing and using same
US20070175769A1 (en) Potentiometric pCO2 Sensor and the Fabrication Method thereof
US20250281074A1 (en) Sensor membranes for dexamethosone rejection
CN104968798A (zh) 具有可溶性酸性材料涂层的基于电化学的分析测试条
US20230240566A1 (en) Structures for sensor interference rejection
Franklin et al. A comparison of fabrication methods for iridium oxide reference electrodes
CN206177872U (zh) 一种柔性生物电极
Lee et al. Penetrating Microelectrode Sensor for In Situ Dissolved Oxygen Measurements
AU774243B2 (en) pH probe
Esashi et al. Solid-state micro sensors
JPS63117728A (ja) イオンセンサ

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A Patent lapsed due to non-payment of fee

Effective date: 20130404