DE1803864A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Ausfuehrung von potentiometrischen Messungen in vivo - Google Patents

Description

Dr. phil. G. B. HAGEN

Patentanwalt

8000 MÜNCHEN 71
Franz'Hai··Straße 21

Telefon796213 München, den 16.Oktober 1968

BM 234-9

3EGKMAW INSTRUMENTS, IHG, 25OQ Harbor Boulevard lerton, California U. S. A ·

Verfahren und Vorrichtung zur Ausführung von potentiometrischen Messungen in vivo.

Priorität: U.S.A.; 20. Oktober 1967 U.S. Ser. ii0. 676 970

Bio Erfindung -bezieht sich auf medizinische Gerrite und insbesondere auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zvlv Ausführung von potentiometrischen in vivo Messungen des Körpersafteseines Iobead en Objektes.

Seit einigen Jahren führt man im menschlichen Körper oder in lebenden Tieren potentiometrische Messungen der Wasserstoff ionen oder.anderer Ionen aus, um den physikalischen Zustand des Objektes festzustellen. Man hat solche Messun-3en als in vivo bezeichnet. Der Ausdruck "in vivo" kann aber zwei verschiedene Arten von Messungen bedeuten; eine ist dos etwas veraltete Verfahren, bei dem pH-Werte intra-/•jastrisch gemessen v/erden, d. h. bei dem die Wasserstoffionenkonaentration des Mägensaftes eines lebenden Objektes mlb einer pll-Jloselekbrode gemessen wird. Die Glaselektrode

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Bayerische Verelnibank München 820ΘΘ3

β/φ

wird durch den üsophagus in den Magen eingeführt. Dabei wird ein ...Jeaugskontakt mi': dem Objekt norma!erweise durch einfaches Einführen, ei tier üblichen elektrochemischen Bezugselektrode in den Mund des Objektes herbes bellb, damit sie in Kontekt mit dem Schleimgewebe steht. ..Jei dieser Art von -üezugskontaict entstehb ein kontinuierlicher Strom zwischen der .Jezugselektrode und der Glaselektrode über den Speichel im Hund und die Säfte im Csopliagu-s und Iiagen. Daher steht die Bezugselektrode in Kontakt mit demselben Saft- wie die Gloselektrode. Aus diesem Grund unterscheidet sich diese Art von in vivo Messungen sehr wenig von den üblichen, in vitro Messungen, bei denen der zu analysierende Körpersaft vom Objekt entfernt wird und sowohl die Glas— als auch die Bezugselektrode O.lreJ.:t in den Saft eingetaucht werden.

In letzter Zeit aber benutzt man den Ausdruck "in vivo" für Messungen, die an Körpersäften, dio sich normalerweise innerhalb des Körpers innerhalb ihrer eigenen 3chutζhaut im Kreislauf befinden, ausgeführt v/erden, wie ζ. Ϊ3. am .dlut, an der Lymphe oder am interstitiellen Saft» Auf letztere Art der in vivo potentiomebrisciien Messungen bezieht sich die vorliegende Erfindung. Das Problem, bei dieser Art von in vivo Messungen einen geeigneten Bezugskontakt herzustellen,' wurde von den Fachleuten als sehr kompliziert betrachtet, da innerhalb des Körpers viele verschiedene Arben von .Biopotentialen besbehen, wie z. ß. Zellmembran-Potentiale, Nervenmembranpotentiale, Muskelpotentialc und die üblichen elektrokardiographischen Potentiale. Diose Potentiale sind sehr groß, und zwar in der Größenordnung von 10 bis 100 mV. Auf medizinischem Gebiet- glaubte man, daß diese Biopotentiale die Potentiale zwischen der Glaselektrode innerhalb des Körpers und einem Jezu:;skontakt stören oder sogar völlig überdecken würden, wenn die .ae-

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zugaelektro&e von der Glaselektrode entfernt; angeordnet wäre. Aus diesem Grunde hat men, um diese Biopotentiale zu vermeiden, in vivo potentiometrisclie Messungen en Flüssigkeiten, die innerhalb des Körpers eines leoenden Objektes zirkulieren, so ausgeführt, daß die Bezugselektrode direkt mit der Körperflüssigkeit in Kontakt gebracht wird, z. B. indem die Bezugselektrode mit in einer Arterie oder Vene oder in einer von einer Arterie zu einer Vene führenden extrakorporalen Schleife fließendem Blut in Kontakt gebrecht wird. Auch wurde der Bezugselektrodenkontakt unmittelbar neben oder so nah wie möglich en der Λ Gisselektrode im Blut selbst hergestellt, um die obenerwähnten Biopotentialstörungen zu vermeiden» Dies ist wegen der an der Bezugselektrode nötigen Handhabungen und Probleme der elektrischen Impedanz schwierig. De die BezugselektrodenflüssigkeitsverbinduTiij außerdem in direktem Kontakt mit dem fließenden Jilut steht, berührt die in der Elektrode benutzte starke .Salzlösung, wie z. j->. gesättigtes Kaliumchlorid, das ülut, wodurch die Blufcei^ensclia-ften oft auf verschiedene './eise verändert v/erden. FJ. .j. kanu uie Salzlösung der Bezugselektrode im Blut Protein- koagulieren odor rote -.'1Utkörperclien häraolysieren. Diese übliche Art von ..eau^skontakt zum Ausführen von in vivo Analysen von ICörporsüften hat nlco beträchtliche Hachteile. (|

Die Hauptauf-^be der vorliegenden Jürf:'.r.=.uti^ ist üeslxc-lb, verbeoserte Mittel sum Ai sfüliren von in vivo potentiometriscI-en'HesirUnreu on sirkulierouden Körpersäften zu schaffen.

e v/eitere .».uffsabe- der Erfindung ist, eine verbesserte elektrochemisch Elektrode zu se" Qffeu, die zur Verwendung ol;.- ionoten'/irlhgutelüktrode wie auch als Jezu^skontakt für iu vivo potcutionetrisciie Mcssu-i.ten von Körpersäften ge eignet ist.

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BAD ORIGINAL

Die Erfindung sieht ein Verfahren zur in vivo Messung der Ionenkonzentration von innerhalb der Organe eines-lebenden Objektes zirkulierendem Körpersaft vor, das dadurch gekennzeichnet ist, daß Kontakt zwischen .dem Saft und einer lonenmeßelektrode hergestellt wird, daß ein Bezugskontakt mit dem Objekt durch eine zweite Elektrode an einer von dieser Meßelektrode entfernten .Stelle hergestellt wird, ohne diesen Saft zu berühren, und daß das Potential zwischen diesen Elektroden gemessen .wird.

Die Erfindung bezieht sich auch, auf eine Elektrodenanordnung zur Verwendung als zweite,Elektrode beim erwähnten Verfahren, oder als eine Biopouentialelektrode mit einer Scheibe aus nichtleitendem Material, die einen Elektrolyt- · behälter mit einer Öffnung an der Vorderfläche der Scheibe aufweist, wobei ein Elektrodenteil innerhalb des Behälters hinter dieser Vorderfläche fest angebracht ist und ein Leiter mit diesem Elektrodenteil verbunden ist und zur Außenseite der Scheibe, zum Anschließen an eine elektrische Schaltung hindurchgeführt wird, dadurch gekennzeichnet,, daß eine Dialysiermembran sich hinter dieser Vorderfläche der Scheibe über den Behälter erstreckt und im Abstand von diesem Elektrodenteil angeordnet ist,, um einen vorderen Behälter abschnitt neben dieser Fläche und einen hinteren Behälterabschnitt zu bilden, daß daö Elektrodenteil im hinteren jSehälterabschnitt angeordnet ist, daß der vordere -Dehälterabschnitt zürn Aufnehmen eines mit der Haut eines lebenden Objektes verträglichen ersten Elektrolyten geeignet ist, und daß der hintere .öehürberäbschnitt zum "Aufnehmen eines zweiten Elektrolyten geeignet ist, der eine Ionenkonzentration aufweist, die größer als die des ersten Elektrolyten ist.

Die Ziele und Vorteile der Erfindung gehen aus der anhand der anliegenden. Zeichnungen gemachten Beschreibung hervor«

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BAD ORIQtNAL

In den Zeichnungen:

Fi^.ur 1 ist eino schematisclie Darstellung einer Vorrichtung zum Messen der Ionenkonzentration von in einer extrakorporalen, an einen Hund angeschlossenen Schleife fließendem Blut, bei der der Bezugskontakt mit dem "Hund nach der Erfindung hergestellt wird? die Durchflußzelle der Vorrichtung ist in einem vergrößerten Maßstabe und im Schnitt gezeigt;

]?igur 2 ist eine graphische Darstellung und zeigt die Ergebnisse von nach der Erfindung ausgeführten in vivo Messungen und Messungen nach dem üblichen Verfahren;

r 3 zeigt in sehr vergrößertem Maßstab von unten eine verbesserte Elektrodenanordnung nach der Erfindung; und

Figur 4 ist ein Schnitt entlang der Linie 4-4 der li'igur 3··

Man hat gefunden, daß der für in vivo potentiometrische Messungen dor innerhalb der Organe eines lebenden Objektes zirkulierenden Körper safte benötigte je ζ up; sk on takt einfacu dadurch bewirkt v/erden kann, daß ein .ßezugskonbakt mit der der Ungeburu; ausgesetzten Oberfläche des lebenden Objektes hergestellt wird, z. ß. durch Anbringen einer "

.teζu ,selektrnde an der Haut des Objektes. iSs hat sich herouö-;;öijbellt",, daß auf diese V/eise auf kontinuierlicher .Basis ausgeführte Messungen denjenigen, die nach den üblichen ■obetierwL'.lmten Methoden und die an aus lebenden Objekten entfernten ^;:iutproben durch Eintauchen der Glas- und'üezu ;sele!ctroueu direkt in die in vitro Probe ausgeführt werden, völli.; entsv.rechen. Unter die Oberflächen, die zum Herstellen eines ßezugskonlfjirtes noch der Erfindung benutzt v/erden können, fällt nicht nur die flaut, sondern auch dasoc'r.leimgewebe des Mundes oc'er der Käse oder andere

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äußerliche Körperöffnungen, wie z. B. der Anus oder die Vagina. Selbstverständlich, sind liezugskontakto rait der Haut die bequemste Methode. Ein solcher Kontakt vermeidet den !!achteil des bisher üblichen Verfahrens zum Herat eilen eines .Bezugskontaktes für in vivo potentiometrische Messungen, indem keine Salzbrückenlösung in c\irei:!;en ■ Kontakt mit dem Körpersaft kommt, wodurch ein Koagulieren des Blutproteins oder eine Hämolyse der roten dubkörperchen vermieden wird, wenn der zu-prüfende Körporsaft iflut ist. "' '

Obwohl wir uns nicht an eine bestimmte line or ie "festig -,en möchten, glauben wir, daß die Herstellung eines Jesugskonbaktes nach der vorliegenden Erfindung trotz dos Vorlmadenseins von großen Zellmembranen und Eiervsninembranpotentiylen USV/. zwischen den lülektroden deshalb müglich ist, v/eil vier· Bezugskontakt an einer von der Meßelektrode entfernten libelle hergesbellt ist, wodurch diese liiopotentiale sich algebraisch aufheben, I-iit anderen V/orten sind die Biopotentiale über die große Hasse von Membranen oder Jl'asern zwischen den .Elektroden plus oder minus gepolt, so daß die durch die verschiedenen Nerven- und Zellpotcntiole bedingte resultierende PotentiolverSchiebung ira wesentlichen iiull ist.

Es sind Vex^suche ausgeführt viorden, um festzustellen, daß pH-Messungen nach der Erfindung zu Ergebnissen führen, die den Messungen noch den bekannten Verfahren völlig entsprechen, d. h. Messungen diirch direkten Kontakt der Ϊ'-Ieß- und Bezugselektrode mit in einer extrakorporalen, an dem Objekt angeschlossenen Schleife fließendem Blut oder durch Entfernung einer Blutprobe aus der Schleife und Prüfung durch direktes Eintauchen einer Glas- und .Bezugselektrode in die Probe,

.!Figur 1 ist eine schematische Darstellung der Anordnung zum·

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.8AD-ORJOtNAL

Ausführen der oijenerwühnben Versuche, .-iei einer solchen Anordnung vrLrd θ er Kund 10 3Uf einen ^eeiyneteu .Oisch 12 gelegt, jilao Leitung 14 ist mit einen Iiiude on der arteria feuioralis dus fancies an^esc'aloBsen. Das andere Ende ist mit der Üinlaiüöffnu.).·' 1G einer Kanüle bzw. eines Durchflußkanals 20 einer Durchflußzellenanordnung 22 verbunden. Das Auslaßende 24- des Konols 20 ist über eine Leibung 26 mit der vena fe^oralis im /iein den Hundes verbunden. Die Leitungen 14 und 26 bilden mit dem Kanal 20 in der Durchflußzelle 22 eine allgemein Mit dem !3ezu~szeichen 28 bezeich- λ nete extrakorporale {Schleife, durch die das -ulut des Hundes zirkulieren kann, Eine pli-Glaselektrode 30 ist in der Durchflußzelle 22 so angeordnet, daß ihre ionenempfindliche Kugel 32 im Kanal 20 liegt. Ebenso ist eine Bezugselektrode 34 in der Durchflußzelle 22 engeordnet, und zwar derart, daß ihr !Flüssigkeitsüber;;anp;sende 36 sich auf übliche V/eise im Kanal 20 befindet. Die Glaselektrode ^O ist über eine Leitung 33 an einer ivlcume 40 eines pll-Iueters angeschlossen. V.'ie dargestellt, stei:t eine; zv/eito .iezujs— elektrode 48 in Kontakt mit dem Abdomen dos Lmu'.os- 10 Und ist über eine Leitun-; 50 Bn der Klemme 52 angeschlossen. Ein zv.'isclen den Kouoakten 46 und 52 beweglicher" Schalter ist über eine L,ii;ua^!j;' 56 an der zweiten Klemme 55 des pH- J Hetei's an -csciilosseu. Wie ersic :tlich, billet also die in ]?i_;j;ur 1 dorjostellte■■ Anorduuix; eine ochaltvorrichttu)-];, darcii die die Glaselekti'ode 30 entweder mit der ■ezu-.selek-Orode ;>4 in fe:c Daroliflußzelle 22 oder mit der in Kontakt mit. der Hbuu des Run '.es stehenden jilektrode 4ί3 verjlichen verdeii kann.

3ei an einem ίαικί sas^eführuen Versuchen v/ar die (ilaselekfcrode j>0 eine übliche, pi''—JlnselcVtrode unJ die .:je/:u\selek— trode 34 ej.ut üblic..e äormalkalo.:iGlbesu .selokurcde. Die

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Bauweise dieser Elektroden ist bekennt und bildet keinen Teil der vorliegenden Erfindung, Dss Blut des Tierßs floß durch die extrakorporele Schleife mit einer Geschwindigkeit· von ca. 200 ml pro Minute. Die Elektrode 48 war eine Elektrode der bei EKG-UntersuchurgBn verwendeten Art und wird in der Technik als Biopotentialhautelektrode bezeichnet, wenn siß zu diesem Zweck benutzt wird. Die Bauweise der Elektrode entsprach der Biopotentialhautelektrode der US-Patentschrift 3,295,515 von Kahn, die auf die Anmelderin der vorliegenden Anmeldung überging. Ein verhältnismäßig Wk starkes EKG-Elektrolytgel, das unter dem Namen Electrode Paste von Beckman Instruments, Inc. vertrieben wird, wurde in der Elektrode verwendet, um einen elektrolytischen Kontakt zwischen dem in der Elektrode verwendeten Silber- SiI-berchloridbeetandteil und der Haut des Hundes herzustellen, Es versteht sich aber, daß andere Arten von Biopotentialhautelektroden verwendet werden könnten, wie z. ."13. die in den US-Patentschriften 3,151 »619 und 3>1?0,459 beschriebenen Elektroden. 3Da in der Praxis die in Kontakt mit dem Hund stehende Elektrode 48 erfindungsgemäß nicht zum Messen von Hautpotentialen verwendet wird, sondern vielmehr als Bezugs kontakt dient, wird sie im folgenden nicht als Biopotentialhautelektrode, sondern als Biobezugselektrode bezeichnet.

Gleichzeitig mit den zwei mittels,der obenerwähnten Anordnung ausgeführten Potentialmessungen wurden übliche in vitro Blut pH-Messungen mit einer bekannten p:H-Meßvorr lenkung, 'ausgeführt, und zwar durch periodische Entfernung einer kleinen Blutprobe aus der extrakorporalen Schleife 28 und Ausführung der entsprechenden Messung. Die drei Arten von Messungen wurden in Abständen von ca. 15 Minuten über eine Zeitdauer von etwa 400 Minuten ausgeführt«, Während dieser Zeit wurden im Blutsystem eine große Anzahl von pH-Änderungen auf verschiedene Weise hervorgerufen, wie z. B. durch forcierte ·

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Ventilation des Hundes mittels eines Atmungsapparates oder durch. Injektion von Bikarbonat- und Ammoniumchloridlösungen. Die bei solchen Versuchen erhaltenen Daten sind in Figur 2 graphisch dargestellt, wobei die pH-Messung auf der Ordinate und die Zeit in Minuten auf der Abszisse, aufgetragen sind. Die Kurve A der i'i^ur 2 zeigt die miu der Biobezu^selektrode 48 und der Glaselektrode 30 ausgeführten pH-Messungen. Die Kurve B zeigt die mit der bekannten Kalomelbezugselektrode 34 und der Glaselektrode 30 ausgeführten Messungen. Die Kurve 0 zeigt die pH-Messungen, die durch in vitro Mos sun-.-, mit einer bekannten ph-Meßanordnung von aus- der extrakorpor_alen Schleife 28 entfernt- ™ en Blutprobe' erhalten wurden. Wie die Kurven zeigen, änderte sich der pH-Wert des Blutes radikal über etwa fünf verschiedene Bereiche,· die jeweils 30 bis 40 Minuten dauerten, infolge der obenerwähnten verschiedenen Behandlungen des Hundes.

Es ist ersichtlich, daß die nach den drei obenerwähnten Verfahren ausgeführten Messwagen in hohem Maße übereinstimmen und im gesamten Versuchsbereich innerhalb der beim Vergleich von Messungen dieser Art zu erwartenden" 'foleranaen liegen. Wie ersichtlich, lag während der Versuche der pH zwischen 7»2 und 7^7· Dabei waren die pH-Unterschiede zwi- g sehen den Messungen nach den drei beschriebenen Verfahren ί 0,1 im schlechtesten jJO.ll und normalerweise zwischen — 0,02 bis 0,03. Diese Übereinstimmung ist sehr gub,und man könnbe sie wegen der erheblichen Schwierigkeiten beim Konstanthalten der Bedingungen bei der Probeentnahme und der Reproduzierbarkeit der in vitro Messungen, sowie beim Konstanthalten der l'emperatur und Temperaturgefälle über die Zeitdauer des Versuches kaum besser erwarten.

Es ist zu bemerken, daß die Verwendung einer Biobezugselektrode der in der erwärmten Patentschrift von Kahn beschrie-

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benen Art nur aus Zweckmäßigkeit erfolgte. Me entsprechenden Ergebnisse sind auch, bei Verwendung einer ITo-aiülkalomelbezup-jselektrode statt der Hautelektrode 48 erreicht worden. Lei Verwendung dieser Elektrode wurde die Elektrode am Körper des Hundes mibtels Klebestreifen gefestigt, und der Flüssigkeitsübergaiv; der Elektrode wurde mittels einer Schicht von üblichem Slektrolytgel dor bei der Kahn-ijiopotentialhautelektrode erwähnten Art in Kontakt mit der Haut des Hundes gebracht.

Es versteht sich, daß es bei Anwenciun : dei" üriindxms.; lediglich nötig ist, daß ein liezugskontaivt beliebiger Art mit dei? der Umgebung augesetzten Oberfläche eines lebenden Objektes hergestellt werden muß, wobei der Abstand des' Kontaktes von der Meßelektrode ausreichexid sein muß, um die obenbeschriebenen Wirkungen der .oiopotentiale zu eliminieren. Z. B. könnte irgendeine der obenerwähnten Elektroden bei der Herstellung eines Bezu^skonbal'tes noch der Erfindung verwendet werden, indem die ,Jezugselekbr ode in den Hund des lebenden Objektes oder in. andere Öffnungen des üjjekbes eingesetzt und nicht an der Raut befestigt wird; solche Verfahren sind aber mit offensichtlichen-Nachteilen verbunden.

Es ist ersichtlich, daß die Verwendung einer üblichen .üezugselektrode zum Herstellen des Bezuyskonbaktes mit der Haub des Objektes nach der Erfindung etwas umstündlich ist. Bei Verwendung einer solchen Elektrode muß das Objekt unbewegbar gemacht v/erden, und es muß ausreichend Plats vorhanden sein, um die Elektrode an die Haut des Objektes mittels Streifen anzukleben. Außerdem trocknet nach einer gewissen. Zeitdauer das die .Salzbrückenverbindung zwischen -dem Flüssigkeitsübergang der Bezugselektrode und der Haut

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herstellende Elektrol^el entweder an oder es kann unabsichtlich abgewischt werden, wodurch der JJeau skontakt unterbrochen wird. Aus diesen Gründen ist es seLr wünschenswert, daß man beim Ausführen der Lrfindung eine i3iobezu*;si.autelektrode, dio mittels einer einfachen Klebescheibe an der Jlaut !befestigt ist, verwendet. Obwohl eine j solche Elektrode fÜr die Herstellung eines uezugskontaktes für In vivo pH-Messungen völlig aufriedenstellend ist, wie ;

i aus den Daten der l^?i^ur 2 hervorgeht, bringt das in der Elektrode verwendete starke Elektrolytgel zwei Probleme mit siel:·., ifas ei-ste ist, d3i-> das Gel mit der Haut der j

meisten iiensclien nicht verträglich ist, d. h., daß über eine Zeitdauer von mehreren stunden die Haut gereizt und | entwässert wird. In einigen Fällen tötet das Gel einen j Teil der unter der Elektrode liegenden Haut ab. Das andere Problems ist, daß beim Ausführen von pH-Messungen ein konstantes, bekanntes iezugspotential sehr wünschenswert ist, des mit dem bei Verwendung einer Kormalbezugselektrode j erhaltenen Potential vergleichbar ist. Bei Verwendung einer Biobesugshautelcktrode mit dem vorerwähnten üblichen ^! EKGr-Elektrolytgel aber entsteht bei pH-Messungen ein Potential, das sich wesentlich von dem bei Verweiidung einer Normalbezugselektrode entstehenden Potential unterscheidet. Wird z. B. eine Elektrode der in der erwähnten J Kahn—Patentschrift beschriebenen Art mit einem Silber- ! Silberchloridpreßling-Elektrodenbestandteil in Kontakt mit dem üblichen EKG-Elektrolytgel verwendet, so kann sich des von.der Elektrode entwickelte Potential um 20 TiV von dem Potential der Hormaikslomelbezu;selektrode unterscheiden.

PotentΪ3lunterscliied ergibt eine Hullpunktverschiedes pH—Meters und bereitet Schwierigkelten beim Eichen des pH-Heters. Obwohl durch Verwendung eines Gels mit einer niedrigeren_?lonenkonzentration, wie z. B» eines isotonischen, salzhaltigen ElektrolyseIs, d3s erwähnte Problem der Haut-• reizung gelöst werden krmn, v/ird die erv/ähnte Potential—

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verschiebung dadurch vervielfacht und beträgt dann 70 -80 mV, wodurch die Eichung noch schwieriger wird·

Daher wird noch einem weiteren Merkmal der vorliegenden Erfindung eine verbesserte Jiiobezugshautelektrode geschaffen, die die beiden erwähnten Nachteile beseitigt.

In den Figuren 3 und 4 ist eine solche »verbesserte Elektrode allgemein mit dem Bezu<-;szeiclien 60 bezeichnet. Die Elektrodenanordnung 60 weist eine im allgemeinen flache, kreisförmige Scheibe 62 auf, die aus zwei ringförmigen Teilen bzw. Schichten 64 und 66 besteht. Die beiden Schichten 64 und 66 sina durch eine Di a Iy si ermein br an 68, wie z. 3. Zellophan, Kollodium, Celluloseacetat, Proteinmembrsne, wie z. B. Schaf darm' oder andere Tiergewebe oder miroporöses Polyvinylchlorid getrennt. Die Membran 68 ist zwischen die beiden Schichten 64 und 66 mittels- Bolzen festgeklemmt, die durch gewindelose !Bohrungen 72 in der oberen Schicht 66 und .Gewindebohrurigen 74 in der Schicht 64 geführt sind. Ein Gummiring 67 ist in einer ringförmigen Nut 78 der oberen Fläche der Schicht 64 angeordnet, um eine ausreichende Dichtung der beiden Schichten und der Membran ■ 68 zu gewährleisten.

Wie ersichtlich, trennb die Membran 68 den zentrischen, durch die Scheibe 62 führenden Kanal 80 in einen vorderen behälter 82 und einen hinteren Behälter 84. Ein allgemein mit dem Bezugszeiclien 86 bezeichnetes Ka-bel enthält einen Leiter 88, von dem ein Ende mit einem Elektrodenbostandteil 90 verbunden ist, der vorzugsweise aus einem nach einem bekannten Verfahren aus einer Mischung; von pulverförmigem Silber und pulverförmigem Silberchlorid gebildeilen Silber- Silberchloridpreßling besteht. Wie axis Figur hervorgeht, ist dor Elektrodenbestandteil 90 derart am Ende de,s Kabels 86 angeordnet, daß er im .iehr.lter 84 in

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Kontakt mit dem Elektrolyt kommt. Der Mantel 92 des Kabels. 86 bestellt vorzugsweise aus einem elastischen Material, wie ζ. 'ή, Gummi oder Kunststoff, damit das Kabel 86 durch Reibung im Behälter. 84 gehalten, aber ohne weiteres entfernt werden kann, wenn der hintere -Jehälter 84 mit Elektrolyt gefüllt, bzw. nachgefüllt werden muß. Um die Anordiiung 60 "an der Haut eines lebenden Objektes zu befestigen, wird eine ringförmige Papierscheibe 94 wit Klebstoff an ihrer vorderen und hinteren Fläche an der TordsrfIMehe 96 befestigt, damit die Anordnung an der Haut des. Testobjektes befestigt werden kann.

Bei Verwendung der in den ITi^uren 3 und 4 dargestellten Elek trodenanordnung mit 2 ueh.".ltern ist es möglich, ein isotonisches, salzhaltiges Gel 98, "das die Haut nicht reizt, in den vorderen ..-üe hält er- 82 einzuführen, während ein mit dem Elektrbdenbestandteil 90 vertraglicbes Elektrolytgel 100 im hinteren behälter 84 vorgesehen werden kann. Der Ausdruck "verträglich" in Zusammenhang mit dem Elektrolyt 100 bedeutet, daß der Elektrolyt eine Ionenkonzentration hat, die wesentlich größer ist als die des Elektrolyten 98, damit dos durch den in Kunbaki; mit dem Elektron/t 100 stehende Elektrodenbestandteil 98 erzeugte Potential vorbestimmt und kon-.stant ist, d, h. dem/itormalbezugselektroden erzeugten Potential entspricht* Wie oben angedeutet, könnte dies, dadurch erreicht werden, daß man als Elektrolyt 100 ein übliches Elektrolytgel der normalerweise bei xjiopotentialhautelektroden in EKG-Arbeiten verwendeben Art .benützt. Vorzugsweise ist eier Elektrolyt 100 eine JM KGl Lösung oder eine gesättigte KGl Lösung, der ein geeignetes Geliermittel zugesetzt wird. Die Els-kbro-lenanordnung 60 bildet also eine !oiobezugselektrode, die keine I'otentirolverschiGbung' erzeugt und daher ohne Eichungsschv/ierigkeiben verwendet werden kann

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und die weiterhin das erwähnte Problem der Iiautreiz-ung beseitigt..Außerdem trennt infolge der Verwendung einer Dialysiermombran 68 zwischen dem vorderen .!Behälter "82 und dem hinteren behälter· 84· ein niedriges Übergangspotential die zwei Kammern, so daß keine durch llüssi ;koitsübergangspotentiale bedingten Störungen, die "!''ekler in ö.en"' lonenkonzentrationsmessungen verursachen wurden, entstehen."

liiin weiterer Vorteil der Elektrodenanordnung 60 ist, daß wegen der Anwesenheit der starken Kaliumchlorialüsung 100

fe im hinteren Behälter 84· und der Anordnung einer schwächeren isotonischen Lösung im vorderen ,Je hält er 82 ein osmotisches Druckgefälle zwischen den behältern entsteht, das eine Verminderung des 'iesauibdruckes im -iehälter 82 bewirkt, Diose osmotische Wirkung ist eine I'Olge dos Unterschiedes dor lonenkonzentrationen auf beiden Seiten der durchlässigen I-iembran 68 und der Tatsache, daß die Uasseraktivität im :oehälter 84- geringer als im Behälter 82 ist. Daher neigt das '«'asser dazu, sich νοκ .oehälber 82 zum behälter 84- zu bewegen. Da ober die isotoniscLie, salzhaltige Lösung 98 im vorderen Behälter 82 eine Konzentration hat, die im wesentlichen dieselbe .ist wie die des in Kontakt mit der Elektrodenanordnung stehenden Körpers, entsteht keine solche os-

fe rnotische 'Wirkung an der Haut des Körpers. Daher bewirkt diese Verminderung des osmotischen Drucks in der Räumer 82, daß die Anordnung an der Haut gehalten wird, und unterstützt damit die Klebescheibe 94·.

Eine Elektrodenanordnung derselben Konstruktion wie die beschriebene Anordnung 60 wurde als .Jiobezugskontakt bei Versuchen der in Verbindung mit den Piguren 1 und 2 beschriebenen Art verwendet. Die Ergebnisse wareti dieselben, und es traten keine Schwierigkeiten wegen Pobentialverschiebungen auf, die bei Verwendung der üblichen "ßiopotentiolhautelektroden mit üblichen Elektrolytgelen als ttezugskontskt ent-

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stehen und durch geeignetes Eichen kompensiert werden

müssen. ·

Obwohl die vorliegende Erfindung die Herstellung von Eezugsk'bntakten bei in vivo pH-Messungen betrifft, versteht es sich, daß die Elektrodenanordnung 60 such eine verbesserte Elektrode zum Verwenden bei Biopotentialmessungen, wie z. J. EKG-Messungen darstellt, ds der Elektrodenbestandteil 90 von der Kout völlig ^eträrint ist. Deshalb werden die J)ewe.;un;;ssrtefakte, die häufig Schwierigkeiten ^; bei der üblichen jiopotentialhsutelektrode bereiten, be- * seitigt. Infolgedessen kann die Elektrodenanoi^dnun,-; 60 entweder als .3iobeaujsele:'.;rode oder als ^iopotentialhautelektrode verwendet v/erden.

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Claims (9)

_.16 _ 1863864 Patentansprüche ,

1. Verfahren zur In vivo Messung der Ionenkonzentration von innerhalb der Organe eines lebenden Objektes zirkulierendem Saft, dadurch gekennzeichnet, daß-Kontakt zwischen dem Saft und einer lonenmeßelektrode -hergestellt wird, daß ein BezUjSkontakt mit dem Objekt durch eine zweite Elektrode an einer von -der· Meßelektrode entfernten Stelle hergestellt wird, ohne diesen Saft zu berühren, und daß das Potential zwischen diesen Elektroden gemessen wird«

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der j)ezugskonLakt durch Befestigung der zweiten Elektrode an der Haut des Objektes mittels eines Klebstoffes hergestellt· wird»

3· Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Bezugskontakt durch Kontaktherstellung zwischen"der zweiten Elektrode und einer der Umgebung ausgesetzten Oberfläche des lebenden Objektes bewirkt wird..

4-·. Elektrodenanordnung zur .Verwendung als zweite Elektrode bei dem Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche oder als ijiopotentialelektrode mit einer Scheibe aus nichtleitendem" Material, die -einen Elektrolytbehälter mit einer öffnung an der Vorderseite der Scheibe aufweist, wobei- ein Elektr'odenteil innerhalb dieses Behälters hinter dieser Vorderfläche fest augebracht ist und ein Leiter mit diesem Elektrodenteil verbunden ist und zur Außenseite der Scheibe zum Anschließen an eine -elektrische -Schaltung hiηdurchgeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß eine Dialysiermembron sich hinter dieser Vorderfläche der Scheibe über den !Behälter erstreckt und im Abstand von diesem .Elektrodenteil angeordnet int, urn einou yacleren -iehl'.lterebscbnitt rieben dieser Fläche und einc-n hinteren Behälterabsclmitt zu bilaen, daß das Elektrodoateil

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im hinteren Jehälterabschnitt angeordnet ist, daß der vordere uohc'.ltersbschuitt zum Aufnehmen eines mit der Haut eines lebenden Objektes verträglichen ersten Elektrolyten geeignet ist, und daß der hintere Behälterabschnitt, zum Aufnehmen eines av/eiten Elektrolyten geeignet ist, der oine Ionenkonyentrotionaufweist, die großer als die des ersten Elektrolyten ist.

5·. Elektrodenanordnung noch Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der hintere. .'"ehUlterabschnitt in die hintere Fläche der Sclioibe münde b, und daß das Elektrode dt eil im hinberen Behälter abschnitt so angeordnet isb, daß es durch die Öffnung dieses Behälters an der hinteren !Fläche entfernb werden kann*

6. Elektrodenanordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet,, daß der hintere Jehülterabscimibb in die hintere l''K".chc der Scheibe mündet, daß der Leiter mit einem Mantel aus nichtleitendem Material bedeckt wird, daß das inde dieses Mantels lösbsr im hinteren /iehälberabschaitt befestigt ist, so daß es durch die Öffnung des iehälters in der hinteren i'lr'.che entfernt werden kann, und daß das illektroienteil im Hantel so angeordnet ist, dsl". Kontakt mit dem zweiten Elektrolyt im hinberen .'Jehälberabsclinibt hergestellt werden kann.

7» Elektrodenanordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Mantel aus einem elastischen Material besteht und daß das Hantelende fest im hinberen jJeiüllterabschnitt befestigt ist.

8, ülektrof.Quanordnung nach Anspruch. 4, dadurch gekennzeichnet, dall die Scheibe aus zwei Schichten besteht, daß der vordere /jehülterobschnitt in eitler der Schichten und der hin bore Jehriberabsclinitt in eier anderen Schicht angeordnet ist, daß die -üiolysiermoiiibran zuinoiion den beiden äcliichbeu mige ' ordnet ist, und daß Mittel vorgesehen sind, um die Schichten lesbor iiii^!.XDin:rnder zu-verbinden.

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