DE2431194B2 - DEVICE FOR DETECTING THE PARTIAL PRESSURE OF GASES - Google Patents
DEVICE FOR DETECTING THE PARTIAL PRESSURE OF GASESInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Erfassen des Partialdruckes von Gasen, die in physiologischen Medien gelöst sind, insbesondere des Sauerstoffpartialdruckes (p0:) im menschlichen oder tierischen Körper, unter Verwendung eines Elektrodenkatheters mit Spülkanal nebst Spülmedium für die Elektrodcnflächedcs Elektrodenkathcters.The invention relates to a device for detecting the partial pressure of gases that are dissolved in physiological media, in particular the oxygen partial pressure (p0 :) in the human or animal body, using an electrode catheter with a flushing channel and flushing medium for the electrode surface of the electrode catheter.
Elektrodenkatheter obiger Art unterliegen im Einsatz häufig Nullpunktschwankungen (Driften), die z. B. aus Temperaturschwankungen, örtlichen Lageveränderungen, Ablagerungen biologischer Substanzen od. dgl. resultieren. Zur Ausschaltung dieser Siöreffekie müssen diese Katheter daher häufig nachgeeicht werden. Durch das deutsche Gebrauchsmuster 69 20 778 bzw. auch die Zeitschrift IEEE Transactions on Biomedical Engineering, Januar 1973, S. 55 bis 58 sind nun bereits Kathetermeßgeräte mit spül- und eichbarem Meßkatheter vorbekannt. Hierbei handelt es sich jedoch einerseits nur um Blutdruckmeßgeräte zur Messung intracardialer und intravaskulärer Blutdruckwerte mittels Druckkaiheter. die sich bereits im Meßprinzip grundsätzlich von Partialdruckmessern vorliegender Art unterscheiden. So handelt es sich insbesondere beim Partijldruckindikator vorliegenden Partikaidruckmessers nicht um einen Druckkalheter mit nachfolgendem mechanisch/Electrode catheters of the above type are often subject to zero point fluctuations (drifts) during use. B. off Temperature fluctuations, local changes in location, deposits of biological substances or the like. result. To eliminate these Siöreffekie must these catheters are therefore often recalibrated. By the German utility model 69 20 778 or also the Journal IEEE Transactions on Biomedical Engineering, January 1973, pp. 55 to 58 are now already Catheter measuring devices with rinsable and calibratable measuring catheters previously known. However, this is on the one hand only about blood pressure measuring devices for the measurement of intracardial and intravascular blood pressure values by means of Druckkaiheter. which already fundamentally differ from partial pressure meters of the present type in terms of the measuring principle. This is particularly the case with the partial pressure indicator the existing particle pressure meter does not include a pressure calheter with subsequent mechanical /
elektrischem Wandler, sondern um einen sogenannten Elektrodenkatheter, zwischen dessen Elektroden ein der Konzentration des zu vermessenden Gases ::■-■ physiologischen Medium entsprechendes elektrisches Signal als Maß für den Partialdruck erzeugt wird. Andererseits dient auch bei diesen bekannten Blutdruckmessern zur Eichung des Druckmeßsystems nur die sogenannte 2-Punkteichiing. d.h., das System wird sowohl nn^h Null- als auch nach Maximaldrack eingestellt. Die Einstellung erfolgt dabei im allgemeinen einmalig vor Inbetriebnahme des Gerätes durch vorübergehende Abtrennung des externen Druckwandlers vom Druckkatheter und Anschaltung des Druckwandlers an den jeweiligen Vergleichsdruck. Erst anschließend wird die eigentliche Blutdruckmessung durchgeführt. Diese Art der Eichung ist also relativ umständlich und eignet sich kaum zur Dauerkontrolle von McQwcriabwc'ichungcn insbesondere bei Langzei;-niessungcn. electrical converter, but around a so-called electrode catheter, between whose electrodes an electrical signal corresponding to the concentration of the gas to be measured :: ■ - ■ physiological medium is generated as a measure of the partial pressure. On the other hand, only the so-called 2-point calibration is used to calibrate the pressure measuring system in these known blood pressure meters. that is, the system is set to both nn ^ h zero and maximum rack. The setting is generally made once before the device is put into operation by temporarily disconnecting the external pressure transducer from the pressure catheter and connecting the pressure transducer to the respective reference pressure. Only then is the actual blood pressure measurement carried out. This type of calibration is therefore relatively cumbersome and is hardly suitable for the long-term control of mechanical discrepancies, especially in the case of long-term measurements.
Aufgabe der Erfindung ist es. demgegenüber ein Eichverfahren speziell zur Eichung von Elektrodenkathetern bei Partialdruckmessern anzugeben, das technisch wenig aufwendig ist und insbesondere eine Dauerkontrolle von Meßwertabweichungen bei l.angzeiimessungen ermöglicht.It is the object of the invention. on the other hand, a calibration process specifically for calibrating electrode catheters indicate in the case of partial pressure gauges, which is technically not very complex and in particular a Continuous control of measured value deviations in the case of display measurements enables.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Spülmedium zum Zwecke einer Elektrodencichung einen feststellbaren Eichwert des Partialdmckes aufweist, und zur Eichung während eines Spiilvorganges dem Elektrodenkathcter eine elektrische Korrektureinrichtung zugeordnet ist. die in Abhängigkeit vom Eichwert des Partialdruckes den jeweils nachfolgend gemessenen Partialdruckwert des im physiologischen Medium gelösten Gases entsprechend korrigiert.The object is achieved according to the invention in that the flushing medium is used for the purpose of electrode ciching has a determinable calibration value of the partial pressure, and for calibration during a flushing process an electrical correction device is assigned to the electrode catheter. which depends on the Calibration value of the partial pressure is the subsequently measured partial pressure value of the physiological Medium of dissolved gas corrected accordingly.
Somit ist für Vorrichtungen zum Erfassen des Pariiaklruckes von Gasen ein meßtechnisch besonders einfaches und doch höchst sicheres Eichverfahren geschaffen, das auf Grund der während eines jeden Spulvorganges vorgenommenen Eichung und sofortigen nachfolgenden Korrektur des anschließend gemessenen Partialdruckwcrtes eine Dauerkontrolle von Meßwertabweichungen auch bei Langzeitmessungen ermöglicht. Das Eichverfahren nach der Erfindung gewährleistet also die Kontrolle und Korrektur eines jeden Meßwertes durch eine dem Meßwert unmittelbar vorhergehenden Eichung. Es steht somit auch im grundsätzlichen Gegensatz zur 2-Piinkteichung. die lediglich eine Vorabkorrektur nach zwei Werten und keine Daucrkorrektur erlaubt, wie sie bei Vorrichtungen zum Erfassen des Partialdruckes vorzugsweise anwendbar sein soll.Thus, a measurement technology is special for devices for detecting the parial pressure of gases simple and yet extremely safe calibration procedure created on the basis of the during each The winding process carried out calibration and immediate subsequent correction of the subsequently measured Partialdruckwcrtes a permanent control of measured value deviations even with long-term measurements enables. The calibration method according to the invention thus ensures the control and correction of a each measured value by a calibration immediately preceding the measured value. It is therefore also in the fundamental contrast to the 2-pin calibration. which is only a preliminary correction after two values and no continuous correction is allowed, as is preferably applicable in devices for detecting the partial pressure should be.
Der Eichwert kann beispielsweise durch Einleitung von Gasen bestimmten Gaspartialdruckes, /. B. sterilisierter Luft od. dgl., in das Spülmedium auf den vorgebbaren Wert eingestellt werden. Ist der Gasdruck des eingeleiteten Gases konstant, so wird bereits hier der Eichwert auf einem konstanten Wert gehalten. Es können jedoch ebenso gut in weiterer Ausbildung der Erfindung unter Verwendung eines Gasgemisches, /.. Slickstoff/Luft-Gemisch, Mittel vorgesehen sein, die das Gasgemisch in Abhängigkeit vom Meßwert des zu messenden Partialdruckes im physiologischen Medium dem Spülmcdium derart zuleiten, daß der Eichwert in Richtung auf den jeweils gemessenen physiologischen Partialdruckwcrt verschoben wird. Allzu große Differenzen zwischen Partialdruck-Istwert und Eichwert werden hierdurch vermieden. Bei nicht bekanntem Eichwert kann ferner auch wenigstens eine amThe calibration value can, for example, by introducing gases of a certain gas partial pressure, /. B. sterilized Air or the like, can be set in the flushing medium to the predefinable value. Is the gas pressure of the introduced gas is constant, the calibration value is already kept at a constant value here. It can, however, just as well in a further embodiment of the invention using a gas mixture, / .. A nitrogen / air mixture, means that the Gas mixture as a function of the measured value of the partial pressure to be measured in the physiological medium the rinsing device in such a way that the calibration value in the direction of the respective measured physiological Partialdruckwcrt is shifted. Too great a difference This avoids between the actual partial pressure value and the calibration value. If you don't know Calibration value can also be at least one am
Spülkanal angeschaltete Hilfsmeßelektrode bekannter Empfindlichkeit zum Erfassen des jweiligen Eichvvertes vorhanden sein.Flushing channel connected auxiliary measuring electrode of known sensitivity for recording the respective calibration value to be available.
Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen an Hand der Zeichnung in Verbindung mit den Unteransprüchen.Further advantages and details of the invention emerge from the following description of FIG Embodiments based on the drawing in conjunction with the subclaims.
In der Fig. 1 ist mit 1 ein in den Körper eines Patienten, z. B. in dessen Blutbahn, einführbarer Elektrodenkatheter mit einem durchgehenden Edelmetalldraht 2 (z. B. Gold) nebst proximalem Membranüberzug als Kathode für die polarographische pOi-Messung bezeichnet. Die zugehörige Gegenelektrode 3 (Ag/ AgCI-Anode) ist im vorliegenden Fall z. B. an der Körperoberfläche des Patienten plazierbar.In Fig. 1, 1 is a in the body of a patient, for. B. in the bloodstream, insertable Electrode catheter with a continuous noble metal wire 2 (e.g. gold) together with a proximal membrane coating as cathode for the polarographic pOi measurement designated. The associated counter electrode 3 (Ag / AgCI anode) is in the present case, for. B. at the The patient's body surface can be placed.
Der Elektrodenkatheter 1 weist ferner einen Spülkanal 4 auf. der proximal an einer Öffnung 5 an der Katheterspitze mundet und distal über eine Flüssigkeitsleitung 6 mit Dosierpumpe 7 an einem Flüssigkeilsbehälter 8 für ein Spülmedium 9 (sterile NaCl-Lösung) angeschlossen ist. Das Spülmedium 9 dient zum Spülen des proximalen membranüberzogener Edelmetallendes der Kathode 2 an der Katheterspitze. Ablagerungen aus dein Blut oder sonstige Verunreinigungen auf der Membran, die die Funktion der pO>-Elektrode beeinträchtigen, sollen hierdurch weggespült werden.The electrode catheter 1 also has a flushing channel 4. the proximal at an opening 5 on the Catheter tip opens and distally via a fluid line 6 with dosing pump 7 on a liquid wedge container 8 for a rinsing medium 9 (sterile NaCl solution) connected. The flushing medium 9 is used to flush the proximal, membrane-coated noble metal end the cathode 2 at the catheter tip. Deposits from your blood or other impurities on the Membranes that impair the function of the pO> electrode, should be washed away by this.
Im Gefäß 8 ist lerner ein Rohr 10 angeordnet, über das dem Spülmedium 9 sterile Luft zum Einstellen eines konstanten pO;-Wertes (z. B. etwa 150 Torr) zugeleitet wird. Der bekannte pO;-Weri des Spülmediums 9 dient dann als Eichwert zum Eichen der Katheterkathode 2. Die Eichung verläuft hierbei wie folgt:In the vessel 8 a tube 10 is arranged over which supplies sterile air to the flushing medium 9 in order to set a constant pO; value (for example about 150 Torr) will. The known pO; -Weri of the flushing medium 9 then serves as a calibration value for calibrating the catheter cathode 2. The calibration proceeds as follows:
Im Takt des Zeitgebers !I eines Meß- und Sieuergerätes 12 wird über die Dosierpumpe 7 wechselweise die Spitze der Kathode 2 des Katheters 1 gespült oder Körperflüssigkeit, z. B. Blut, an die Spitze angesaugt. In der Ansaugphase wird vom Meßteil 13 des Meß- und Steuergerätes 12 der pOi-Wert als Elektrodenstrom /ucu erfaßt. In der Spülphase wird hingegen ein Eichstiom A Kh gemessen. Bei bekanntem Eichdruckwert P\ ki, ergibt sich die Elektrodcnempfindlichkeit zu L·= /[.nii/P\ Kh und hieraus wiederum nach elektronischer Eichkorrektur am Anzeigeinstrument 14 der korrigierte Meßwert des Partialdruckes in der Ansaugphasc zu P\\e\\ (Torr)= IwcülE. Dieser Wert Pm1-H entspricht dann korrekt dem zu erfassenden Saucrstoffpartialdruck im Körper des Patienten.In the cycle of the timer! I of a measuring and control device 12, the tip of the cathode 2 of the catheter 1 is alternately rinsed or body fluid, e.g. B. blood, sucked to the tip. In the suction phase, the measuring part 13 of the measuring and control device 12 detects the pOi value as the electrode current / ucu. In contrast, a calibration stiom A K h is measured in the rinsing phase. If the calibration pressure value P \ k i is known, the electrode sensitivity results in L = /[.nii/ P \ Kh and from this, after electronic calibration correction on the display instrument 14, the corrected measured value of the partial pressure in the intake phase is P \\ e \\ (Torr ) = IwcülE. This value Pm 1 -H then correctly corresponds to the oxygen partial pressure to be detected in the patient's body.
Die Vorrichtung nach der F i g. 2 unterscheidet sicn von der nach F i g. 1 im wesentlichen dadurch, daß auf eine Konstanteinstellung des Eichwertes im Spülmedium (z. B. durch Zuführung steriler Luft) verzichtet wird. Mit Hilfe einer in der Flüssigkeitsleitung 6 eingeschalteten Hilfsmeßelektrode 15 wird vielmehr zuerst der jeweils vorliegende Eichwert der Spülflüssigkeit vorab bestimmt. Die Hilfsmeßelektrode ist eine Langzeitelektrode hoher Konstanz und mit bekannter Empfindlichkeit £'i. Sie besteht entsprechend der Katheterelektrode 2 aus einem Edelmetalldrahl 16 (z. B. Gold) als Kathode und wiederum einer Gegenelektrode 17 (z. B. Ag/AgCl-Elektrode). Die Gegenelektrode ist im vorliegenden Fall bevorzugt mit in die Spülleitung 6 eingeschaltet. Sie kann jedoch ebenso gut auch außerhalb der Leitung, z. B. an der Körperoberfläche des Patienten, plaziert werden.The device according to FIG. 2 distinguishes itself of the according to FIG. 1 essentially in that on a constant setting of the calibration value in the flushing medium (e.g. by supplying sterile air) is dispensed with. With the help of a switched on in the liquid line 6 Rather, the auxiliary measuring electrode 15 is first of all the present calibration value of the rinsing liquid beforehand certainly. The auxiliary measuring electrode is a long-term electrode of high constancy and known sensitivity £ 'i. Corresponding to the catheter electrode 2, it consists of a noble metal beam 16 (e.g. gold) as the cathode and in turn a counter electrode 17 (e.g. Ag / AgCl electrode). In the present case, the counter electrode is preferably also switched into the flushing line 6. she however, it can also be used outside the line, e.g. B. on the body surface of the patient, placed will.
Bei der Vorrichtung nach der F i g. 2 geschieht die Eichung nun wie folgt:In the device according to FIG. 2 the calibration now takes place as follows:
Der Eichwert PrXb ergibt sich aus dem Meßstrom Α Kh 1 und der bekannten Elektrodenempfindlichkeit E\ The calibration value Pr X b results from the measuring current Α K h 1 and the known electrode sensitivity E \
der Hilfsmeßelekirode 15 /u Pi11H =/lid. i''/-'i- Die eigentliche Meßclektrode 2 weis! hingegen eine Empfindlichkeit E2= /i.,ch.>//\,di auf. Aus den an beiden Elektroden gemessenen Größen ergibt sich dann der korrigicrie Sauerstoffpariialdruck des Patienten zuthe auxiliary measuring electrode 15 / u Pi 11 H = / lid. i '' / - 'i- The actual measuring electrode 2 knows! on the other hand a sensitivity E 2 = /i.,ch.>//\,di on. The corrective oxygen differential pressure of the patient is then obtained from the values measured at both electrodes
/\uu(Torr) =/ \ uu (Torr) =
/McB ■/ McB ■
£l · /Eich 2£ l / calibration 2
Auch dieser Wert stellt sich automatisch am Anzeigeinstrument 14 des Meß- und Steuergerätes 13 ein.This value is also automatically set on the display instrument 14 of the measuring and control device 13.
In der F i g. 3 wird das Spülmedium 9 über einen Gasabtauscher 18 mit einem Stickstoff-Luftgemisch aus einem Mischgefäß 19 beladen. Die Einstellung des Gemisches geschieht hierbei in Abhängigkeit von dem im Meßteil 13 des Meß- und Steuergerätes 12 erfaßten korrigierten Meßwert des Partialdruckes /Wi (über Einsicllsieuerleitung 20) so, daß sich nach Beschickung des Spülmediums mit dem Gasgemisch ein dem Meßwert /\Mt in etwa entsprechender Eichweri im Spülmedium einstellt. Zu große Differenzen zwischen anfänglichem Eichwert und Meßwert werden hierdurch vermieden. Die Korrektur der Meßwerte des Partialdruckcs kann entsprechend dem Ausführungsbeispiel gemäß F i g. 2 über den jeweils mit der Hilfsm'eßelcktrode 15 erfaßten Eichwert erfolgen. Ebenso gut kann aber auch mittels eines am Mischgefäß 19 angeschalteten Druckermittlers aus dem sich nach erfolgter Druckangleichregelung im Mischgefäß einstellenden Gasmischverhältnis der Eichwert des Partialdruckes ermittelt und dieser Eichwert entsprechend zur Korrektur herangezogen weiden.In FIG. 3, the flushing medium 9 is charged with a nitrogen-air mixture from a mixing vessel 19 via a gas exchanger 18. The setting of the mixture takes place depending on the corrected measured value of the partial pressure / Wi recorded in the measuring part 13 of the measuring and control device 12 (via Einicllsieuerleitung 20) so that after the flushing medium has been charged with the gas mixture, the measured value / \ Mt is approximately sets the corresponding calibration value in the flushing medium. Excessive differences between the initial calibration value and the measured value are avoided in this way. The correction of the measured values of the partial pressure can be carried out in accordance with the exemplary embodiment according to FIG. 2 take place via the calibration value recorded in each case with the auxiliary measuring electrode 15. However, the calibration value of the partial pressure can also be determined just as well by means of a pressure detector connected to the mixing vessel 19 from the gas mixing ratio established in the mixing vessel after pressure equalization control has taken place, and this calibration value can be used accordingly for correction.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings
Claims (1)
/tich 2/ Kith I.
/ tich 2
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Legal Events
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C3 | Grant after two publication steps (3rd publication) | ||
E77 | Valid patent as to the heymanns-index 1977 | ||
8339 | Ceased/non-payment of the annual fee |