DE2145400C3 - Meßfühler zur Durchführung kutaner Messungen der Konzentration bzw. des Partialdruckes eines Gases im Blut - Google Patents
Meßfühler zur Durchführung kutaner Messungen der Konzentration bzw. des Partialdruckes eines Gases im BlutInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf einen Meßfühler zur Durchführung kutaner Messungen der Konzentration
bzw. des Partialdrucks eines Gases bei der elektrochemischen Analyse von Blut unter Verwendung an sich
bekannter Elektrodenanordnungen.
Es ist bereits bekannt, mit sogenannten Clark-Elektroden
die Konzentration bzw. den Partialdruck im Blut kutan, d. h. also unblutig, zu messen. Für diese Messung
ist es erforderlich, die Haut in der Meßzone zu hyperämisieren. Folgende Methoden der Hyperämisierung
sind bekannt: Anwendung gefäßerweiternder Mittel, mehrfaches Abziehen eines Klebebandes, Erwärmung
der Umgebung des Meßorts durch Bestrahlung mit einer Lampe oder dadurch, daß Arm und
Elektrodenanordnung in einem Heizkasten untergebracht sind.
Bekannt ist auch eine Methode, bei der ein Finger der zu untersuchenden Person in eine auf 4ä°C erwärmte
KCl-Lösung eingetaucht wird und nach Einstellung eines Gleichgewichtszustandes die zu bestimmende
Gaskonzentration in der KCi-Lösung mit einer Clark-Elektrode gemessen wird.
Ferner ist die Hyperämisierung der Haut bei Durchblutungsmessungen mittels einer von warmem
Wasser durchflossenen Scheibe bekannt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Meßfühler der eingangs erwähnten Gattung so
auszugestalten, daß mit ihm das bekannte Konzept, eine Hyperämisierung durch Obertemperierang zu erreichen,
für die im klinischen Einsatz erforderliche kontinuierliche Messung nutzbar gemacht werden kann.
Die Lösung der gestellten Aufgabe durch die s Erfindung besteht darin, daß mindestens eine Elektrode
der im Meßfühler angeordneten Elektrodenanordnung, welche am Meßort direkt oder unter Zwischenlage
einer gasdurchlässigen dünnen Membran auf der Hautoberfläche aufliegt, gut wärmeleitend mit einem
ίο Metallkörper verbunden ist, der durch eine Heizvorrichtung
auf eine Temperatur aufgeheizt wird, die ausreicht, um durch Wärmeleitung über die Elektrode in dem
Hautbereich am Meßort eine Hyperämie als bekannte Folge von Obertemperierung zu bewirken.
Ein Vorteil des erfindungsgemäßen Meßfühlers besteht darin, daß die Wärmezufuhr in den Hautbereich
erfolgt, wo die Elektrode aufliegt und die Hyperämisierung für die Messung benötigt wird. Damit wurde es
erstmalig möglich, eine kontinuierliche und langanhaltende Messung durchzuführen.
Die Erfindung bietet insbesondere die Möglichkeit einer kontinuierlichen Überwachung der Oxygenierung
von Neugeborenen.
Diese Überwachung ist besonders dann wertvoll, wenn eine möglichst rasche Information über den Einfluß von therapeutischen Maßnahmen- wie z. B. Änderungen des Beatmungsmodus, Schockbehandlungen, Infusion von Bikarbonat, Absaugen der Atmungswege oder klinische Routinemaßnahmen erforderlich ist. Diese kurzfristige Information über den Trend des PO2 erlaubt eine qualitative Aussage über die Wirksamkeit der Therapie und ermöglicht im allgemeinen eine schnellere Erkennung von hypoxischen und hyperoxisclien Situationen.
Diese Überwachung ist besonders dann wertvoll, wenn eine möglichst rasche Information über den Einfluß von therapeutischen Maßnahmen- wie z. B. Änderungen des Beatmungsmodus, Schockbehandlungen, Infusion von Bikarbonat, Absaugen der Atmungswege oder klinische Routinemaßnahmen erforderlich ist. Diese kurzfristige Information über den Trend des PO2 erlaubt eine qualitative Aussage über die Wirksamkeit der Therapie und ermöglicht im allgemeinen eine schnellere Erkennung von hypoxischen und hyperoxisclien Situationen.
Von besonderer Wichtigkeit ist es ferner, daß die kutane PO2-Messung eine Entscheidungshilfe in der
Wahl des Zeitpunktes der arterieller. Blutabnahme zu bieten vermag. Dadurch kann die Häufigkeit der
Blutentnahmen beträchtlich herabgesetzt werden.
Die Erfindung ermöglicht ferner die kutane Messung des Wasserstoffgehaltes des Blutes an einer bevorzugten
Meßstelle, was bislang nicht möglich war. Denn die Anwendung vasodilatatorischer Präparate war an
dieser bevorzugten Meßstelle, nämlich am inneren Canthus des Auges, nicht möglich. Die Bestimmung der
Wasserstoffversorgung an dieser Meßßtelle kann wertvolle Hinweise auf mögliche Störungen der
Blutversorgung des Gehirns geben.
Die Erfindung ist in der nachstehenden Beschreibung anhand der Zeichnung in zwei Ausführungsformen
beispielhaft erläutert. Es zeigt
F i g. 1 einen Längsschnitt durch einen Meßfühler nach der Erfindung mit einer blanken Elektrode zum
Nachweis eines im Blut gelösten Stoffes, beispielsweise eines Gases,
F i g. 2 einen Schnitt durch einen Meßfühler nach der Erfindung für Partialdruckmessungen.
Der in F i g. 1 gezeigte Meßfühler ist besonders zum Nachweis eines durch den Kreislauf transportierten
Gases, beispielsweise Wasserstoff, am inneren Canthus eines Auges geeignet Mit ihm kann somit beispielsweise
die Transportzeit eines eingeatmeten Gases in der Blutbahn von der Lunge zum inneren Canthus gemessen
werden. Er weist eine kurze Ansprechzeit auf.
Eine Platinelektrode 11 dient zum Auflegen auf die Haut des inneren Canthus eines Auges. Zu diesem
Zweck ist eine zylindrische Form mit ca. 3 mm Durchmesser und einer kugelförmig abgerundeten
! Auflagefläche an der Spitze vorteilhaft Die Platinelek-
■i ;rode 11 ist fest und gut wärmeleitend in eine
?: Kupferfassung 12 eingesetzt Die Kupferfassung 12 hat
'£ ebenfalls eine im wesentlichen zylindrische Form von
■ j etwa doppeltem Durchmesser der Platinelektrode mit
■ einer axialen Bohrung zur Aufnahme der Platinelektrode.
Auf der dieser Bohrung gegenüberliegenden Seite ist eine zweite axiale Bohrung von geringcrem Durchmes-
:}; ser angebracht, die bis in die Nähe der Platinelektrode
y 11 führt D:-ise zweite axiale Bohrung dient zur
Aufnahme eines Temperaturmeßelements 14, beispielsweise eines Thermistors und seiner Zuleitung 17.
Die Mantelfläche der Kupferfassung 12 ist durch eine umlaufende, breite Vertiefung unterbrochen, die zur
',': Aufnahme einer Heizwicklung 13, beispielsweise aus ? einem Widerstandsdraht, dient Die Zuleitung 18 zur
Heizwicklung ist von der Stirnseite der Kupferfassung ,:' 12 durch eine exzentrische Bohrung geführt Eine
Zuleitung 16 für den Elektrodenstrom is: in einer ' weiteren exzentrischen Bohrung befestigt Die gesamte
"■ Anordnung ist von einer im wesentlichen zylindrischen Kapsel 15 aus Kunststoff, z. B. PVC, Nylon, umgeben,
die nur die Spitze der Platinelektrode U und auf der gegenüberliegenden Seite die Zuleitungen 16,17,18, die
zweckmäßigerweise zu einem Kabel zusammengefaßt sind, freiläßt
Der in Fig.2 gezeigte Meßfühler ist speziell für
quantitative Partialdruckmessungen von O2, H2 etc. auf
der Haut geeignet Eine scheibenförmige Platinelektrode 21 ist in wärmeleitendem Kontakt mit einem im
wesentlichen zylindrischen Kupferblock 22 von gleichem Durchmesser wie die Platinelektrode 21. Die
'■' Mantelfläche des Kupferblockes 22 weist eine umlaufende
Vertiefung auf, in der s>ch eine Heizwicklung 23
>; befindet Die Zuleitung 28 zur Heizwicklung führt durch
t'; eine Bohrung, welche die der Platinelektrode 21
;i gegenüberliegende Stirnfläche des Kupferblockes 22
;··; mit der umlaufenden Vertiefung verbindet Eine weitere f exzentrisch angeordnete Bohrung in dieser Stirnfläche
■..ν dient zur Befestigung der Zuleitung 26 für den
Elektrodenstrom. Außerdem ist von der gleichen Seite
des Kupferblockes eine axiale Bohrung in die Nähe der Platinelektrode 21 geführt, in der sich ein Temperaturmeßelement
24 mit den Zuleitungen 27 befindet
Ein als Referenzelektrode dienender Silberring 29, der auf einer seiner ebenen Fläche chloriert ist und
einen Innendurchmesser aufweist, der größer ist als der
Durchmesser der Platinelektrode, ist so angeordnet daß seine chlorierte Fläche in einer Ebene mit der dem
Kupferblock 22 gegenüber Hegenden Fläche der Platinelektrode
21 liegt Eine Zuleitung 31 zum Silberring ist parallel zu den Zuleitungen 26, 27, 28 nach derselben
Seite geführt und zweckmäßigerweise mit diesen zu einem Kabel zusammengefaßt Die gesamte Anordnung
ist mit einer flach zylindrischen Kapsel 25 aus einem geeigneten Kunststoff, beispielsweise PVC Nylon etc,
umgeben, wobei eine Stirnfläche der Kapsel 25 in der durch die Platinelektrode und den Silberring definierten
Ebene liegt und die entsprechende Platinoberfläche und die chlorierte Silberoberfläche freiläßt. Die gesamte
Stirnfläche einschließlich der Platin- bzw. AgCl-Oberfläche
ist mit einem Elektrolytfilm 32 überzogen und darüber mit einer geeigneten Membran 33, z. B. Teflon
abgedeckt Diese als Auflagefläche der Elektrodenanordnung dienende Membran 33 ist mit einer im
wesentlichen ringförmigen Kapsel 34 festgehalten. Um den Gaszutriit von außen auszuschließen, ist der Spalt
zwischen den beiden Kapseln 25 und 34 durch einen O-Ring35 abgedichtet, der in entsprechende Ringnuten
eingefügt ist
Es hat sich gezeigt daß eine Aufheizung der Haut im Bereich der Meßelektrode auf etwa 40—42° C sinnvoll
ist Eine merklich höhere Temperatur ist in der Regel wegen der durch sie verursachten Hautläsionen nicht
zulässig. Im Betrieb wird die Heizspirale mit einem Strom versorgt dessen Stärke mit Hilfe der durch das
Ternperaturmeßelement bestimmten Temperatur geregelt wird. Zu diesem Zweck ist jede bekannte
Temperaturregelungsschaltung geeignet, sofern sie ausreichend empfindlich ist.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
Claims (5)
1. Meßfühler zur Durchführung kutaner Messungen
der Konzentration bzw. des Partialdrucks eines Gases bei der elektrochemischen Analyse von Blut
unter Verwendung an sich bekannter Elektrodenanordnungen, dadurch gekennzeichnet, daß
mindestens eine Elektrode (11, 21, 29) der im Meßfühler angeordneten Elektrodenanordnung,
welche am Meßort direkt oder unter Zwischenlage einer gasdurchlässigen dünnen Membran (33) auf der
Hautoberfläche aufliegt, gut wärmeleitend mit einem Metallkörper (12,22) verbunden ist, der durch
eine Heizvorrichtung (13, 23) auf eine Temperatur aufgeheizt wird, die ausreicht, um durch Wärmeleitung
über die Elektrode in dem Hautbereich am Meßort eine Hyperämie als bekannte Folge von
Übertemperierung zu bewirken.
2. Meßfühler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperatur des Metallkörpers (12,
22) mittels einer Regeleinrichtung (14, 24) auf eine konstante Temperatur geregelt wird.
3. Meßfühler nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß in einer Bohrung des Metallkörpers
(12, 22) ein Temperaturfühler (14, 24) für die Temperaturregelung eingelassen ist
4. Meßfühler nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Temperaturfühler (14, 24) in der
Nähe der wärmeleitenden Verbindung zwischen Metallkörper (12, 22) und Elektrode (11, 21, 29)
angebracht ist.
5. Meßfühler nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Metallkörper (12,
22) zylindrische Form besitzt und eine umlaufende Nut für die Aufnahme einer Heizwicklung (13, 23)
aufweist.
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