DE102009023035A1

DE102009023035A1 - Diagnosegerät

Info

Publication number: DE102009023035A1
Application number: DE200910023035
Authority: DE
Inventors: Stefan FÖRTSCH; Rainer Kuth
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 2009-05-28
Filing date: 2009-05-28
Publication date: 2010-12-02

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Diagnosegerät, umfassend eine erste Elektrode aus einem Edelmetall, das nicht durch Salzsäure angreifbar ist, und eine zweite Elektrode aus Silber, wobei die erste Elektrode und die zweite Elektrode zumindest teilweise in einen Behälter eingetaucht sind, der mit einer saueren Nährlösung gefüllt ist und in den eine Gewebeprobe einbringbar ist, und wobei zwischen der ersten Elektrode und der zweiten Elektrode für eine vorgebbare Zeit eine elektrische Spannung anlegbar ist und bei vorhandenem Ammoniak zwischen der ersten Elektrode und der zweiten Elektrode eine Änderung einer elektrischen Größe messbar ist. Mit einem derartigen Diagnosegerät kann eine frische Gewebeprobe in sehr kurzer Zeit auf Helicobacter pylori untersucht werden.

Description

Die Erfindung betrifft ein Diagnosegerät.
Ein derartiges Diagnosegerät dient beispielsweise zum Nachweis von Helicobacter pylori.
Eine häufige Ursache für Beschwerden des oberen Gastrointestinaltraktes ist ein bakterieller Befall seiner Organe. Beispielsweise wird ein Befall mit Helicobacter pylori für eine ganze Reihe von Magenerkrankungen verantwortlich gemacht, die mit einer verstärkten Sekretion von Magensäure einhergehen. Darunter fallen beispielsweise die Typ B-Gastritis, in etwa 75% der Magengeschwüre und beinahe alle Zwölf-Fingerdarm-Geschwüre. Die Untersuchung der Hohlorgane des Gastrointestinaltraktes auf Besiedelung mit Bakterien, insbesondere auf Besiedelung mit Helicobacter pylori ist daher ein wichtiger Bestandteil der Diagnostik von Magenerkrankungen.
Helicobacter pylori wird beispielsweise über einen Atemtest nachgewiesen, bei dem einem Patienten ein C-13 markierter Harnstoff verabreicht wird. Das bei der Spaltung von Harnstoff (CO(NH₂)₂) in Ammoniak (NH₃) und Kohlendioxid (CO₂) entstehende C-13 markierte CO₂ wird in der ausgeatmeten Luft nachgewiesen. Andere Verfahren zum Nachweis von Helicobacter pylori stellen auf typische Blutwerte, wie beispielsweise Pepsinogen oder Gastrin ab. Solche Verfahren sind jedoch aufwendig und wenig zuverlässig. Ein weiterer Test auf Helicobacter pylori ist der Nachweis des Helicobacter pylori-Antigens im Stuhl.
Eine weitere Möglichkeit zur Untersuchung des Magens auf eine Besiedelung mit Helicobacter pylori ist die so genannte Gastroskopie (”Magenspiegelung”). Während einer solchen Untersuchung nimmt der Gastroenterologe mittels einer Biopsie eine Gewebeprobe (Biopsat) aus der Magenschleimhaut, um diese sofort oder zu einem späteren Zeitpunkt auf eine Infektion mit Helicobacter pylori zu untersuchen. Ein bekanntes Untersuchungsverfahren für die Gewebeprobe ist beispielsweise der Helicobacter-Urease-Test (HU-Test, kurz HUT). Das Biopsat wird in ein Testmedium (Messlösung) gegeben, welches aus einer Nährlösung für dieses Bakterium, aus Harnstoff und aus einem Indikator (Lackmus) besteht. Ist das Helicobacter pylori-Bakterium in der Probe enthalten, so spaltet das Bakterium den Harnstoff (CO(NH₂)₂) durch Urease in Ammoniak (NH₃) und Kohlendioxid (CO₂). Das Ammoniak färbt dann den Indikator rot. Das Testergebnis ist nach wenigen Minuten zu erkennen. Der beginnende Farbumschlag von gelb nach rot ist unter ungünstigen Bedingungen nicht eindeutig feststellbar.
Eine Alternative zu einer mittels eines flexiblen Endoskops durchgeführten Gastroskopie besteht in der Verwendung einer so genannten Endoskopiekapsel. Eine derartige Endoskopiekapsel, die auch als Kapselendoskop oder Endokapsel bezeichnet wird, ist als passive Kapsel oder als navigierbare Endokapsel ausgeführt. Eine passive Kapsel bewegt sich aufgrund der Peristaltik durch den Darm des Patienten. Eine navigierbare Endokapsel ist beispielsweise aus der DE 101 42 253 C1 sowie aus der korrespondierenden US 2003/0060702 A1 bekannt. und wird dort als ”Endoroboter” bzw. ”endo-robot” bezeichnet. Der aus der DE 101 42 253 C1 bekannte Endoroboter kann mittels eines Magnetfeldes, das von einem externen (d. h. außerhalb des Patienten angeordneten) Magnetsystem (Spulensystem) erzeugt wird, in einem Hohlorgan (z. B. Magen-Darm-Trakt) eines Patienten navigiert werden. Über ein integriertes System zur Lagekontrolle, das eine Positionsmessung des Endoroboters und eine automatische Regelung des Magnetfeldes bzw. der Spulenströme umfasst, können automatisch Änderungen der Lage des Endoroboters im Hohlorgan des Patienten erkannt und kompensiert werden. Weiterhin kann der Endoroboter gezielt in gewünschte Regionen des Hohlorgans navigiert werden. Diese Art der Kapselendoskopie wird deshalb auch als MGCE (Magnetically Guided Capsule Endoscopy – magnetisch geführte Kapselendoskopie) bezeichnet.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Diagnosegerät zu schaffen, mit dem eine frische Gewebeprobe in sehr kurzer Zeit auf Helicobacter pylori untersucht werden kann.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Diagnosegerät gemäß Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Diagnosegeräts sind jeweils Gegenstand von weiteren Ansprüchen.
Das erfindungsgemäße Diagnosegerät umfasst eine erste Elektrode aus einem Edelmetall, das nicht durch Salzsäure angreifbar ist, und eine zweite Elektrode aus Silber, wobei die erste Elektrode und die zweite Elektrode zumindest teilweise in einen Behälter eingetaucht sind, der mit einer saueren Nährlösung gefüllt ist und in den eine Gewebeprobe einbringbar ist, und wobei zwischen der ersten Elektrode und der zweiten Elektrode für eine vorgebbare Zeit eine elektrische Spannung anlegbar ist und bei vorhandenem Ammoniak zwischen der ersten Elektrode und der zweiten Elektrode eine Änderung einer elektrischen Größe messbar ist.
Die vorgebbare Zeit, für die zwischen der ersten Elektrode und der zweiten Elektrode vom Benutzer eine elektrische Spannung anlegbar ist, kann zwischen null Sekunden und dauernd liegen, wobei die vom Benutzer gewählte elektrische Spannung hierbei null Volt oder höher sein kann. Bei einer Zeit von null Sekunden bzw. einer Spannung von null Volt handelt es sich um eine passive Messung. Bei hiervon abweichenden Werten liegt eine aktive Messung vor.
Die zweite Elektrode (Messelektrode), die bei dem Diagnosegerät nach Anspruch 1 aus Silber (Ag) besteht, muss durch Salzsäure (HCl) geätzt werden. Dies kann – muss aber nicht – bereits erstmals vor der Auslieferung des Diagnosegeräts bzw. der zweiten Elektrode erfolgen. Es ist jedoch auch möglich, dass der Anwender die erstmalige HCl-Ätzung selbst vornimmt. Nach ihrer HCl-Ätzung weist die zweite Elektrode auf ihrer Oberfläche eine Beschichtung aus Silberchlorid (AgCl) auf und ist damit für die Messung zum Nachweis von Helicobacter pylori aktiviert.
Das erfindungsgemäße Diagnosegerät ermöglicht eine einfache Steuerung bzw. eine einfache Regelung des Sensors bzw. seiner ersten Elektrode (Referenzelektrode) und/oder seiner zweiten Elektrode (Messelektrode), z. B. durch eine Basislinien-Korrektur. Weiterhin ist nach jeder Untersuchung eine reproduzierbare Regeneration der zweiten Elektrode, d. h. Beseitigung der vom Ammoniak verursachten Beschädigungen in der Silberchlorid-Schicht, möglich.
Außerdem kann bei dem erfindungsgemäßen Diagnosegerät die Empfindlichkeit des Sensors bzw. seiner ersten Elektrode und/oder seiner zweiten Elektrode auf einfache Weise eingestellt werden. Die Einstellung der Empfindlichkeit kann vor und während der Analyse auf Helicobacter pylori vorgenommen werden.
Gemäß vorteilhaften Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Diagnosegeräts können als elektrische Größen z. B. Potentiale, elektrische Ströme oder elektrischer Widerstände bzw. deren Änderungen gemessen werden.
Als Edelmetalle, die nicht durch Salzsäure angegriffen werden und damit für die erste Elektrode (Referenzelektrode) geeignet sind, kommen Platin (Pt) und Gold (Au) in Frage.
Vorzugsweise ist als Nährlösung (Messlösung) eine sauere Nährlösung, insbesondere eine salzsauere Nährlösung vorgesehen. Besonders bevorzugt ist eine gepufferte Nährlösung. Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist der saueren Nährlösung Harnstoff zugesetzt.
Wird nun eine dem Gastrointestinaltrakt entnommene Gewebeprobe in die salzsauere Nährlösung (pH-Wert ähnlich dem des Magens) eingebracht, dann kann ein Befall der Gewebeprobe mit Helicobacter pylori durch den Nachweis von Ammoniak (NH₃) erkannt werden. Ammoniak wird von den Helicobacter pylori-Bakterien durch eine Spaltung von Harnstoff durch Urease erzeugt, um sich vor der sauren Umgebung des Gastrointestinaltraktes, insbesondere der hohen Salzsäurekonzentration im Magen, zu schützen.
Die zweite Elektrode (Messelektrode), die bei dem Diagnosegerät nach Anspruch 1 aus Silber (Ag) besteht, muss durch Salzsäure (HCl) geätzt werden. Nach ihrer HCl-Ätzung weist die zweite Elektrode auf ihrer Oberfläche eine Beschichtung aus Silberchlorid (AgCl) auf und ist damit für die Messung zum Nachweis von Helicobacter pylori aktiviert. Der Aktivierung der zweiten Elektrode liegt die folgende chemische Reaktion zugrunde: 2 Ag + 2 HCl → 2 AgCl + 2 H⁺ + 2 e^–
Da Ammoniak (NH₃) unter normalen Umständen in einem Hohlorgan des Gastrointestinaltraktes, wie beispielsweise dem Magen, aufgrund der folgenden Neutralisationsreaktion (Bildung eines Ammonium-Kations durch Protonierung von Ammoniak) NH₃ + H⁺ → NH₄ ⁺ nicht oder nur in sehr geringer Konzentration vorkommt, genügt sein Nachweis als sehr starkes Indiz für das Vorhandensein von Helicobacter pylori. Das Proton (H⁺, Wasserstoffkern) ist Bestandteil der Magensäure.
Die für den Nachweis von Helicobacter pylori entsprechende chemische Reaktion lautet: AgCl + 2 NH₃ → [Ag(NH₃)₂]⁺ + Cl^–
Das Salz AgCl (Silberchlorid) wird durch Ammoniak in den Silber-Diamin-Komplex [Ag(NH₃)₂]⁺ und in Chlor Cl^– aufgespaltet. [Ag(NH₃)₂]⁺ ist als Kation hervorragend in Wasser löslich und wird von der saueren, vorzugsweise gepufferten Nährlösung aufgenommen. Da zwischen der ersten Elektrode und der zweiten Elektrode erfindungsgemäß für eine vorgebbare Zeit eine elektrische Spannung anlegbar ist, also stromlos gemessen wird, findet kaum Innenwanderung in der gepufferten Nährlösung statt.
Die zwischen der ersten Elektrode (Referenzelektrode) und der zweiten Elektrode (Messelektrode) gemessene elektrische Größe (Potential, elektrischer Strom, elektrischer Widerstand) wird protokolliert, angezeigt und – falls gewünscht – an eine Auswerteelektronik übermittelt. Durch einen (automatisierten) Vergleich des Messwerts mit vorgegebenen Werten kann ein möglicher Befall der Magenschleimhaut auf Helicobacter pylori zuverlässig angezeigt werden.
Nach Beendigung der Analyse der entnommenen Gewebeprobe werden bei dem Behälter und den Elektroden zunächst eine Desinfektion und anschließend eine Spülung mit Spüllösung (Salzsäure oder eine Mischung aus Salzsäure und Harnstoff) vorgenommen. Durch eine Spülung der zweiten Elektrode (Messelektrode) mit Salzsäure erfolgt bei der zweiten Elektrode eine Regenerierung der AgCl-Oberfläche. Die vom Ammoniak verursachten Beschädigungen in der AgCl-Schicht der zweiten Elektrode werden dadurch wieder beseitigt. Das erfindungsgemäße Diagnosegerät kann somit nach einer Wiederbefüllung des Behälters mit einer saueren, vorzugsweise gepufferten Nährlösung und nach einer eventuell notwendigen Rekalibrierung erneut zum Nachweis von Helicobacter pylori eingesetzt werden. Eine Kalibrierung des Diagnosegeräts kann beispielsweise durch eine Dosierung von synthetischem Ammoniak erfolgen.
Das erfindungsgemäße Diagnosegerät erlaubt somit eine sehr schnelle Untersuchung von entnommenen Gewebeproben auf Helicobacter pylori.
Sowohl die erste Elektrode (Referenzelektrode) als auch die zweite Elektrode (Messelektrode) können als separate stabförmige oder flächenförmige Elektroden ausgebildet sein, die zumindest teilweise in die sauere Nährlösung eingetaucht sind.
Bei der Benutzung des Diagnosegeräts ist darauf zu achten, dass die Nährlösung immer, insbesondere auch nach dem Einbringen der Gewebeprobe, nur die Silberchlorid-Schicht benetzt.
Gemäß einer konstruktiv einfachen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Diagnosegeräts ist die erste Elektrode jedoch in einer Wand des Behälters integriert oder von einer Wand des Behälters gebildet. Zusätzlich oder alternativ ist als weitere konstruktive Vereinfachung die zweite Elektrode vom Boden des Behälters gebildet. Eine dem Patienten entnommene Gewebeprobe kann dann innerhalb des Behälters überall in die sauere Nährlösung eingebracht werden. Eine direkte Positionierung an der zweiten Elektrode ist damit nicht notwendig.
Die Erfindung sowie weitere vorteilhafte Ausgestaltungen werden im Folgenden anhand eines schematisch dargestellten Ausführungsbeispiels in der Zeichnung näher erläutert, ohne jedoch auf das erläuterte Ausführungsbeispiel beschränkt zu sein.
Die einzige Figur zeigt ein Diagnosegerät 1, das einen Behälter 2 umfasst, der mit einer saueren, vorzugsweise gepufferten Nährlösung 3 (Messlösung) gefüllt ist. Im gezeigten Ausführungsbeispiel ist der Nährlösung 3 Harnstoff zugesetzt.
Das Diagnosegerät 1 umfasst weiterhin eine erste Elektrode 4 (Referenzelektrode) aus einem Edelmetall, das nicht durch Salzsäure angreifbar ist, und eine zweite Elektrode 5 (Messelektrode) aus Silber (Ag). Die zweite Elektrode 5 weist auf ihrer Oberfläche eine Silberchlorid-Schicht (AgCl-Schicht) auf und ist damit für die Messung zum Nachweis von Helicobacter pylori aktiviert.
Als Edelmetalle, die nicht durch Salzsäure angegriffen werden und damit für die erste Elektrode 4 geeignet sind, kommen Platin (Pt) und Gold (Au) in Frage.
Die erste Elektrode 4 und die zweite Elektrode 5 sind zumindest teilweise in den Behälter 2 eingetaucht.
In den mit der Nährlösung 3 gefüllten Behälter 2 ist eine Gewebeprobe 6 (Biopsat) eingebracht, die mittels einer Biopsie aus der Magenschleimhaut entnommen wurde.
Zwischen der ersten Elektrode 4 und der zweiten Elektrode 5 ist für eine vorgebbare Zeit eine elektrische Spannung U anlegbar, wodurch bei vorhandenem Ammoniak zwischen der ersten Elektrode 4 und der zweiten Elektrode 5 eine Änderung einer elektrischen Größe, z. B. Potential, elektrische Strom oder elektrischer Widerstand, messbar ist.
Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Diagnosegeräts ist die erste Elektrode 4 (Referenzelektrode) in einer Wand 7 des Behälters 2 integriert und die zweite Elektrode 5 (Messelektrode) ist vom Boden 8 des Behälters 2 gebildet. Die gezeigte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Diagnosegeräts ist damit konstruktiv besonders einfach aufgebaut. Die dem Patienten entnommene Gewebeprobe 6 kann dann in vorteilhafter Weise innerhalb des Behälters 2 überall in die sauere Nährlösung 3 eingebracht werden. Eine direkte Positionierung der Gewebeprobe 6 an der zweiten Elektrode 5 ist damit nicht notwendig.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- DE 10142253 C1 [0006, 0006]
- US 2003/0060702 A1 [0006]

Claims

Diagnosegerät, umfassend eine erste Elektrode (4) aus einem Edelmetall, das nicht durch Salzsäure angreifbar ist, und eine zweite Elektrode (5) aus Silber, wobei die erste Elektrode (4) und die zweite Elektrode (5) zumindest teilweise in einen Behälter (2) eingetaucht sind, der mit einer saueren Nährlösung (3) gefüllt ist und in den eine Gewebeprobe (6) einbringbar ist, und wobei zwischen der ersten Elektrode (4) und der zweiten Elektrode (5) für eine vorgebbare Zeit eine elektrische Spannung anlegbar ist und bei vorhandenem Ammoniak zwischen der ersten Elektrode (4) und der zweiten Elektrode (5) eine Änderung einer elektrischen Größe messbar ist.
Diagnosegerät nach Anspruch 1, wobei als elektrische Größe ein Potential messbar ist.
Diagnosegerät nach Anspruch 1, wobei als elektrische Größe ein elektrischer Strom messbar ist.
Diagnosegerät nach Anspruch 1, wobei als elektrische Größe ein elektrischer Widerstand messbar ist.
Diagnosegerät nach Anspruch 1, wobei als sauere Nährlösung (3) eine salzsauere Nährlösung vorgesehen ist.
Diagnosegerät nach Anspruch 1, wobei als sauere Nährlösung (3) eine gepufferte Nährlösung vorgesehen ist.
Diagnosegerät nach Anspruch 1, wobei der saueren Nährlösung (3) Harnstoff zugesetzt ist.
Diagnosegerät nach Anspruch 1, wobei die erste Elektrode (4) aus Platin oder aus Gold besteht.
Diagnosegerät nach Anspruch 1, wobei die erste Elektrode (4) in einer Wand (7) des Behälters (2) integriert ist oder von einer Wand (7) des Behälters (2) gebildet ist.
Diagnosegerät nach Anspruch 1 oder 2, wobei die zweite Elektrode (5) vom Boden (8) des Behälters (2) gebildet ist.
Diagnosegerät nach Anspruch 1, wobei die zweite Elektrode (5) eine Silberchlorid-Schicht aufweist.
Diagnosegerät nach Anspruch 1, wobei die erste Elektrode (4) und oder die zweite Elektrode (5) auswechselbar sind.
Diagnosegerät nach Anspruch 1, wobei die zweite Elektrode (5) regenerierbar ist.