DE2515701A1

DE2515701A1 - Fluid system polarographic sensing device - particularly for blood gas monitoring

Info

Publication number: DE2515701A1
Application number: DE19752515701
Authority: DE
Inventors: Haim I Bicher
Original assignee: Mediscience Tech Corp
Current assignee: Mediscience Tech Corp
Priority date: 1975-04-10
Filing date: 1975-04-10
Publication date: 1976-10-21

Abstract

Polarographic sensing device has a body supporting two electrical conductors insulated one from the other, and each having an exposed conducting surface at a region of the body, in which region is located a deactivated electrolytic material in contact with the exposed surfaces of the conductors. A membrane which is previous to oxygen and semi previous to water is supported by the body, extending over the region covering the electrolytic material. The device is used for monitoring the partial pressure of oxygen in the blood system. Sensing head has a dry electrolyte which provides a long shelf life but can be activated prior to use by immersion in an aqs. soln. The catheter with sensing head is economical to produce and is highly reliable and maintains its accuracy over a prolonged period.

Description

Meßfühler für polarografische Messungen Die Erfindung betrifft einen Meßfühler für polarografische Messungen, insbesondere zur Bestimmung des Gasdrucks im stromenden Blut, nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Polarographic Measurement Probe The invention relates to one Measuring sensors for polarographic measurements, in particular for determining gas pressure in the flowing blood, according to the preamble of claim 1.

Die ständige Uberwachung des Drucks der Atmungsgase im strömenden Blut ist von höchster Bedeutung für die Beurteilung des Verhaltens eines Patienten in der Narkose, während gewisser chirurgischer Eingriffe und bei der Behandlung von Herz-, Lungen- und Stoffwechselkrankheiten.Constant monitoring of the pressure of the breathing gases in the flowing Blood is of paramount importance in assessing a patient's behavior under anesthesia, during certain surgical procedures and during treatment of heart, lung and metabolic diseases.

Weitere Anwendungsgebiete sind die Unterstützung der Druckbeatmung und der Einsatz in verschiedenen Notfällen wie Schock und Trauma. Bisher war kein Meßfühler verfügbar, der diese Überwachung in praktischer, reproduzierbarer und wirtschaftlicher Weise erfüllen konnte. Insbesondere sind die bekannten Meßfühler für den Einsatz im lebenden Körper zu groß und benötigen lange Vorbereitungen, bevor sie reproduzierbare Meßergebnisse liefern.Further areas of application are the support of pressure ventilation and use in various emergencies such as shock and trauma. So far has not been Probe available that makes this monitoring more practical, reproducible and could meet economically. In particular, the known sensors Too big for use in the living body and need long preparations before they deliver reproducible measurement results.

Der in Anspruch 1 angegebenen Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, einen Meßfühler der angegebenen Art zur Verfügung zu stellen, der bei kleinsten Abmessungen nahezu unbegrenzt lagerfähig und doch in kürzester Zeit einsatzbereit ist.The invention specified in claim 1 is based on the object to provide a sensor of the specified type available, the smallest Dimensions can be stored almost indefinitely and yet ready for use in the shortest possible time is.

Erfindungsgemäß ist der Isolator, in dessen Stirnfläche die Elektrodendrähte enden, mit einer Schicht eines elektrolytischen Materials überzogen, das seinerseits mit einer am Isolator befestigten gasdurchlässigen Membran abgedeckt ist.According to the invention, the insulator has the electrode wires in its end face end up being coated with a layer of an electrolytic material, which in turn is covered with a gas-permeable membrane attached to the insulator.

Dieser Meßfühler ist im trockenen Zustand nahezu unbegrenzt haltbar. Kurz vor dem Einsatz wird er in Wasser oder eine wässrige Lösung getaucht, wobei der die Membran durchdringende Wasserdampf den Elektrolyten verflüssigt und dadurch den Meßfühler einsatzfähig macht. Dieser kann daraufhin beispielsweise durch einen Katheter in die Blutbahn eingeführt werden.This probe can be kept almost indefinitely when dry. Shortly before use, it is immersed in water or an aqueous solution, whereby the water vapor penetrating the membrane liquefies the electrolyte and thereby makes the probe operational. This can then, for example, by a Catheters are inserted into the bloodstream.

Vorzugsweise ist die Membran selektiv für Sauerstoff im flüssigen System durchlässig, so daß in bekannter Weise der Sauerstoff-Partialdruck gemessen werden kann.Preferably the membrane is selective for oxygen in the liquid System permeable, so that the oxygen partial pressure is measured in a known manner can be.

Als elektrolytisches Material dient beispielsweise kristallines Kaliumchlorid.For example, crystalline potassium chloride is used as the electrolytic material.

Es wurde gefunden, daß der erfindungsgemäße Meßfühler äußerst zuverlässig im Betrieb ist, gute Stabilität über längere Zeiträume zeigt und jederzeit in einfacher Weise nachgeeicht werden kann, so daß genaue Meßergebnisse erzielt werden können.The probe according to the invention has been found to be extremely reliable is in operation, shows good stability over long periods of time and is easier at all times Way can be recalibrated so that accurate measurement results can be achieved.

Weitere vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.Further advantageous developments of the invention emerge from the subclaims.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachstehend an Hand der Zeichnung beschrieben. Hierin sind Fig. 1 eine vergrößerte perspektivische Darstellung einer Katheteranordnung zur Überwachung des Gasdrucks im stramenden Blut unter Verwendung der Erfindung, Fig. 2 ein Längsschnitt längs der Linie 2-2 in Fig. 1 in kleinerem Maßstab, Fig. 3 eine Stirnansicht längs der Linie 3-3 in Fig. 2, Fig. 4 bis 8 Schnittdarstellungen in größerem Maßstab zur Erläuterung des Herstellungsverfahrens des Meßfühlers, Fig. 8a ein vergrößerter Ausschnitt der Fig. 8 und Fig. 9 eine vergrößerte Schnittdarstellung des Meßfühlers ähnlich Fig. 8, jedoch nach Aktivierung des elektrolytischen Materials durch Eintauchen des Fühlers in eine wässrige Lösung.An embodiment of the invention is described below with reference to the Drawing described. 1 is an enlarged perspective illustration a catheter assembly for monitoring the gas pressure in the straining blood using of the invention, Fig. 2 is a longitudinal section along the line 2-2 in Fig. 1 on a smaller scale Scale, FIG. 3 is an end view along the line 3-3 in FIG. 2, FIGS. 4 to 8 are sectional views on a larger scale to explain the manufacturing process of the probe, Fig. 8a shows an enlarged detail of FIG. 8 and FIG. 9 shows an enlarged sectional view of the sensor similar to FIG. 8, but after activation of the electrolytic material by immersing the probe in an aqueous solution.

Der dargestellte Meßfühler 10 weist einen Meßkopf 12 am Ende 14 einer flexiblen Doppelleitung 16 auf. Die Doppelleitung 16 besteht aus den parallelen isolierten Leitungen 18 und 20 mit den Drähten 22 und 24. Die Doppelleitung 16 ist von einem Isoliermantel 26 aus einem mit dem Blut verträglichen Kunststoff umgeben; ein solcher ist z. B. PTFE. Die Leiterdrähte 22 und 24 bestehen z. B. aus versilbertem Kupferdraht.The illustrated sensor 10 has a measuring head 12 at the end 14 of a flexible double line 16 on. The double line 16 consists of the parallel lines insulated lines 18 and 20 with wires 22 and 24. The double line 16 is surrounded by an insulating jacket 26 made of a plastic compatible with blood; such is z. B. PTFE. The conductor wires 22 and 24 consist, for. B. made of silver-plated Copper wire.

Die Leiter 22 und 24 sind am rückwärtigen (proximalen) Ende 28 der Doppelleitung 16 mit den Stiften 30 und 32 eines Steckers 34 verbunden, der am rückwärtigen Ende 36 eines Handgriffs 40 angebracht ist. Das stirnseitige Ende 42 des Handgriffs 40 weist eine Ausnehmung 46 und ein Innengewinde 44 zum Aufschrauben auf das Anschlußstück 48 eines Katheters 51 auf. Die Ausnehmung 46 steht in Verbindung mit einer Kammer 52 im Handgriff 40 und mit dem Innenraum 54 des Katheters 51, der vom Anschlußstück 48 bis zum distalen Ende 56 des Katheters reicht.The conductors 22 and 24 are at the rear (proximal) end 28 of the Double line 16 connected to pins 30 and 32 of a connector 34, which is on the rear End 36 of a handle 40 is attached. The front end 42 of the handle 40 has a recess 46 and an internal thread 44 for screwing onto the connecting piece 48 of a catheter 51. The recess 46 is in communication with a chamber 52 in the handle 40 and with the interior 54 of the catheter 51, which is from the connector 48 extends to the distal end 56 of the catheter.

Die Kammer 52 des Handgriffs 40 erstreckt sich in einem zylindrischen Abschnitt 58 desselben in Längsrichtung.The chamber 52 of the handle 40 extends in a cylindrical Section 58 of the same in the longitudinal direction.

Das Ende 36 des Handgriffs 40 setzt sich in einen Kolben 60 fort, der in die Kammer 52 reicht und dort in Längsrichtung verschiebbar ist. Das Ende des Kolbens 60 ist mit einer Gummidichtung 62 versehen, um das Austreten von Flüssigkeit aus der Kammer 52 zu verhindern. Die Doppelleitung 16 geht axial durch die Mitte der Dichtung 62 und eine Mittelbohrung 64 des Kolbens 60 hindurch zum Stecker 34. Die Doppelleitung 16 erstreckt sich andererseits durch die Kammer 52 und die Ausnehmung 46 bis zu ihrem freien Ende 14, auf dem der Meßkopf 12 sitzt. Der Meßkopf 12 kann durch den Hohlraum 54 des Katheters 51 eingeschoben werden, woraufhin das Anschlußstück 46 des Katheters in das Ende 42 des Handgriffs 40 eingeschraubt wird.The end 36 of the handle 40 continues into a piston 60, which extends into the chamber 52 and is displaceable there in the longitudinal direction. The end of the piston 60 is provided with a rubber seal 62 to prevent the escape of liquid from the chamber 52 to prevent. The double line 16 runs axially through the center the seal 62 and a central bore 64 of the piston 60 through to the plug 34. The double line 16, on the other hand, extends through the chamber 52 and the recess 46 to its free end 14 on which the measuring head 12 is seated. The measuring head 12 can be inserted through the cavity 54 of the catheter 51, whereupon the connector 46 of the catheter is screwed into the end 42 of the handle 40.

Wenn der Handgriff 40 teleskopartig ausgezogen wird, wird der Meßkopf 12 im Katheter zurückgezogen, während durch Einschieben des Kolbens 60 in die Kammer 62 der Meßkopf 12 aus dem vorderen Ende 56 des Katheters 51 austritt, wie ein Vergleich von Fig. 1 und 2 erkennen läßt.When the handle 40 is telescoped out, the measuring head 12 withdrawn in the catheter while by sliding the plunger 60 into the chamber 62, the measuring head 12 emerges from the front end 56 of the catheter 51, as a comparison from Fig. 1 and 2 can be seen.

Seitlich am Handgriff 40 befindet sich eine Öffnung 68, die über einen radialen Kanal 66 mit der Kammer 52 in Verbindung steht. Die Öffnung 68 kann bei Nichtgebrauch mit einem Stopfen 70 verschlossen werden und kann zur Zufuhr oder zur Entnahme einer Flüssigkeit über den Katheter 51 dienen.On the side of the handle 40 is an opening 68, which has a radial channel 66 with the chamber 52 is in communication. The opening 68 can be When not in use, it can be closed with a stopper 70 and can be used for supply or serve to remove a liquid via the catheter 51.

Das rückwärtige Ende 36 des Handgriffs 4o ist breiter als der Kolben 60 ausgebildet, um eine leichtere Handhabung zu ermöglichen und einen Anschlag zu bilden, wenn der Kolben 60 voll in die Kammer 52 des Zylinders 58 eingeschoben ist. Ferner ist der Handgriff 40 mit einem Verriegelungsstift 74 versehen, der radial vom Kolben 60 wegsteht und nach Art eines Bajonettverschlusses in einen J-förmigen Schlitz 76 des zylindrischen Teils 58 eingreifen kann. Eine solche Verriegelung ist wichtig, um die Relativbewegung des Kolbens 60 hinsichtlich des Zylinders 58 und damit eine Verschiebung des Meßkopfes 12 zu verhindern, insbesondere wenn die Kammer 52 einem hohen Flüssigkeitsdruck ausgesetzt ist.The rear end 36 of the handle 4o is wider than the piston 60 designed to allow easier handling and a stop when the piston 60 is fully inserted into the chamber 52 of the cylinder 58. Furthermore, the handle 40 is provided with a locking pin 74, the radial protrudes from the piston 60 and in the manner of a bayonet lock into a J-shaped Slot 76 of the cylindrical part 58 can engage. Such a lock is important to the relative movement of the piston 60 with respect to the cylinder 58 and thus to prevent displacement of the measuring head 12, especially when the Chamber 52 is exposed to high fluid pressure.

Der Meßkopf 12 ist für polarografische Messungen eingerichtet und wird am Ende 14 der Doppelleitung 16 in einer Weise ausgebildet, die an Hand der Fig. 4 bis 8 nunmehr beschrieben wird. Das Ende 14 der Doppelleitung wird in ein Rohr 78 eingeführt. Das Rohr 78 besteht beispielsweise aus Kunststoff, wie Polyäthylen, und bildet eine Gießform (Fig. 4). In die Öffnung des Rohres 78 wird um das Ende 14 der Doppelleitung 16 herum ein Epoxy-Harz 80 im plastischen Zustand eingeführt. Als praktis ches Hilfsmittel hierfür hat sich eine Injektionsnadel als nützlich erwiesen. Nach dem Aushärten und Trocknen des Epoxy-Harzes, das mindestens 8 Stunden braucht, werden das Rohr 78, das Epoxy-Harz 80 und die Doppelleitung 16 längs einer Ebene, die in Fig. 4 durch die gestrichelte Linie 82 bezeichnet ist, durchgeschnitten.The measuring head 12 is set up for polarographic measurements and is formed at the end 14 of the double line 16 in a manner that is based on the Figures 4 through 8 will now be described. The end 14 of the double line is in a Tube 78 inserted. The tube 78 consists, for example, of plastic, such as polyethylene, and forms a mold (Fig. 4). In the opening of the tube 78 is around the end 14 of the double line 16 around an epoxy resin 80 introduced in the plastic state. An injection needle has proven useful as a practical aid for this proven. After the epoxy resin has hardened and dried, that is at least 8 hours needs, the pipe 78, the epoxy 80 and the double pipe 16 are along one The plane indicated by the dashed line 82 in FIG. 4 is cut through.

Die Schnittebene ergibt eine Oberfläche 84, die senkrecht zur Hauptrichtung der Doppelleitung 16 verläuft.The cutting plane results in a surface 84 that is perpendicular to the main direction the double line 16 runs.

Das Rohr 78 wird nun entfernt und hinterläßt am Ende 14 der Doppelleitung 16 ein Gußstück 86 aus Epoxy-Harz mit ebener Stirnfläche 84. Die in Fig. 6 in Draufsicht gezeigte Stirnfläche 84 enthält die freiliegenden Stirnflächen der Leiter 22 und 24 der Doppelleitung 16, die je von einer Isolatorschicht 88, 89 umgeben und gemeinsam von einem Isoliermantel 93 umhüllt sind; beide bestehen vorzugsweise aus PTFE. Dieses Gebilde ist in das Gußstück 86 aus Epoxy-Harz eingebettet. Die Hülle 88 des Leiters 22 in der Doppelleitung 16 ist z. B. rot gefärbt, um den Leiter 22 vom Leiter 24 zu unterscheiden; letzterer besitzt z. B. eine grüne Hülle 89.The tube 78 is now removed and leaves behind at the end 14 of the double line 16 a casting 86 made of epoxy resin with a flat end face 84. The one in FIG. 6 in plan view The face 84 shown includes the exposed faces of the conductors 22 and 22 24 of the double line 16, each surrounded by an insulator layer 88, 89 and common are covered by an insulating jacket 93; both are preferably made of PTFE. This Structure is embedded in the casting 86 made of epoxy resin. The sheath 88 of the conductor 22 in the double line 16 is z. B. colored red to the conductor 22 from the conductor 24 to distinguish; the latter has z. B. a green envelope 89.

Das Ende 14 der Doppelleitung 16 wird nun zwei Minuten lang in eine wässrige Lösung von 0,05 mol HC1 eingetaucht, während ein elektrisches Potential von 1 Volt zwischen den Adern 22 und 24 am anderen Ende der Leitung 16 angelegt wird, und zwar liegt das positive Potential an der Ader 22 und das negative Potential an der Ader 24.The end 14 of the double line 16 is now for two minutes into one aqueous solution of 0.05 mol HC1 immersed while an electrical potential of 1 volt is applied between wires 22 and 24 at the other end of line 16 is, namely the positive potential is on the wire 22 and the negative potential on wire 24.

Dadurch überzieht sich die versilberte Oberfläche der Ader 22 mit einer Schicht aus Silberchlorid, während die freiliegende Kupferoberfläche dieser Ader eine Schicht aus Kupferchlorid ausbildet. Diese Chloridschicht stellt die Bezugselektrode dar. Die Ader 24 wird von dieser Chloridbildung nicht betroffen und ergibt die Meßelektrode des Meßkopfes 12.As a result, the silver-plated surface of the wire 22 is also covered a layer of silver chloride, while the exposed copper surface is this Vein forms a layer of copper chloride. This chloride layer is the reference electrode The wire 24 is not affected by this chloride formation and forms the measuring electrode of the measuring head 12.

Die ebene Stirnfläche 84 des Gußstücks 86 wird nunmehr nach oben zeigend eingespannt und ein Tropfen eines feuchten Elektliyten 90' wird auf diese Fläche aufgebracht, wobei darauf zu achten ist, daß der Elektrolyt 90' nicht über die zylindrische Seitenwand 85 des Gußstücks 86 herabläuft. Man läßt den Elektrolyten 90' etwa zwei Stunden lang trocknen, so daß er eine trockene Elektrolytschicht 90 ergibt. Der aufgebrachte Elektrolyt 90' ist Kaliumchlorid-Gel, das beispielsweise von der Firma Beckman Instruments Inc. als P02-Elektrolyt Nr. 326 590 erhältlich ist.The flat end face 84 of the casting 86 is now pointing upwards clamped and a drop of moist electrolyte 90 'is placed on this surface applied, taking care that the electrolyte 90 'does not over the cylindrical Sidewall 85 of casting 86 runs down. The electrolyte 90 'is left for about two Dry for hours so that it gives a dry electrolyte layer 90. Of the Applied electrolyte 90 'is potassium chloride gel, for example from the company Beckman Instruments Inc. is available as PO2 Electrolyte No. 326 590.

Beim Auftrocknen kristallisiert das Kaliumohlorid aus und ergibt eine wasserfreie Elektrolytschicht auf der Oberfläche 84, welche die freiliegenden Elektroden, die aus den Stirnflächen der Adern 22 und 24 bestehen, überdeckt und mit ihnen in Kontakt steht (s. Fig. 7).When it dries up, the potassium chloride crystallizes out and results in a anhydrous electrolyte layer on the surface 84, which the exposed electrodes, which consist of the end faces of the wires 22 and 24, covered and with them in Contact is made (see Fig. 7).

Nunmehr wird das Gußstück 86 in eine Lösung von 0,25 % 1SFormvar11 in Athylendichlorid getaucht. Das verwendete '§Formvar" 15/95E ist bei der Monsanto Chemical Co. erhältlich und im einzelnen im Monsanto Technical Bulletin Nr. 607ob beschrieben. Es handelt sich um ein Polyvinyl-Formal mit einem mittleren Molekulargewicht von 24 000 bis 40 000, einer Lösungsviskosität (15 Gew.-%) von 3 000 bis 4 000 cp, einer Harzviskosität von 37 bis 53 cp, einem spezifischen Gewicht (23°/23°) von 1,227, einem Hydroxyl-Gehalt (ausgedrückt als % Polyvinyl-Alkohol) von 5,0 bis 6,0 (D 1396-58), einem Acetat-Gehalt (ausgedrückt als % Polyvinyl-Acetat) von 9,5 bis 13,0 (D 1396-58) und einem Formal-Gehalt (ausgedrückt als % Polyvinyl-Formal) von etwa 82.The casting 86 is now in a solution of 0.25% 1SFormvar11 immersed in ethylene dichloride. The '§Formvar' 15 / 95E used is at Monsanto Chemical Co. and detailed in Monsanto Technical Bulletin No. 607ob described. It is a polyvinyl formal with an average molecular weight from 24,000 to 40,000, a solution viscosity (15% by weight) from 3,000 to 4,000 cp, a resin viscosity of 37 to 53 cp, a specific gravity (23 ° / 23 °) of 1.227, a hydroxyl content (expressed as% polyvinyl alcohol) of 5.0 to 6.0 (D 1396-58), an acetate content (expressed as% polyvinyl acetate) from 9.5 to 13.0 (D 1396-58) and a formal content (expressed as% polyvinyl formal) of about 82.

Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, das kurze Eintauchen in die Lösung nach einer Minute zu wiederholen und dazwischen das Gußstück 86 nach oben zu halten. Anschliessend läßt man die Lösung 5 bis 10 Minuten trocknen, wodurch sich die innere, für Wasserdampf halbdurchlässige und für Sauerstoff in wässriger Lösung durchlässige Schicht 92 der Membran ergibt. Die Schicht 92 erstreckt sich über die ganze Außenfläche 85 des Gußstücks 86 aus Epoxy-Harz, sowie über die trockene Elektrolytschicht 90, wie Fig. 8 und 8a zeigen.Brief immersion in the Solution to repeat after one minute and in between the casting 86 upwards to keep. The solution is then allowed to dry for 5 to 10 minutes, whereby the inner one, semi-permeable to water vapor and for oxygen layer 92 of the membrane which is permeable in aqueous solution results. Layer 92 extends extends over the entire outer surface 85 of the casting 86 made of epoxy resin, as well as over the dry electrolyte layer 90, as shown in Figures 8 and 8a.

Nach dem Trocknen der inneren Schicht 92 wird das Gußstück 86 zweimal in eine Lösung von 0,2 g ~Silastic" auf je leim3 Xylol getaucht und anschließend 24 Stunden in Luft getrocknet. "Silastic" ist der Handelsname eines von der Dow Corning Corp. vertriebenen Silicon-Klebstoffs für medizinische Zwecke, Typ A, Lager-Nr. 891.After the inner layer 92 has dried, the casting 86 is made twice dipped into a solution of 0.2 g of "Silastic" on each leim3 xylene and then Air dried for 24 hours. "Silastic" is the trading name of one from the Dow Corning Corp. silicone adhesive sold for medical purposes, type A, stock no. 891

Dadurch wird eine Außenschicht 96 der Membran 94 gebildet.This forms an outer layer 96 of the membrane 94.

Die Außenschicht 96 erstreckt sich vollständig über die Innenschicht 92 und ergibt eine Oberfläche, die mit dem Blutsystem verträglich ist, in welches der Meßkopf 12 eingeführt werden soll.The outer layer 96 extends completely over the inner layer 92 and gives a surface that is compatible with the blood system in which the measuring head 12 is to be introduced.

Der so hergestellte Meßkopf ist praktisch unbegrenzt lagerfähig. Wenn er in Gebrauch genommen werden soll, wird er unmittelbar vorher aktiviert, indem er in eine wässrige Lösung (vorzugsweise eine Kochsalzlösung) eingetaucht wird. Hierbei dringt Wasserdampf durch die Membran 94 ein, wodurch das kristallisierte Kaliumchlorid 90 in einen flüssigen und damit aktiven Elektrolyten 91 umgewandelt wird. Dabei dehnt sich der Elektrolyt 90 aus und ergibt eine mit dem flüssigen Elektrolyten 91 gefüllte Blase, wie Fig. 9 zeigt. Die Membran 94 kann dem Flüssigkeitsdruck nachgeben und der Meßkopf 12 ist nun bereit, den Sauerstoff-Partialdruck in dem betreffenden Flüssigkeitssystem zu messen.The measuring head produced in this way can be stored for practically unlimited periods. if it is to be put into use, it is activated immediately beforehand by it is immersed in an aqueous solution (preferably a saline solution). In this case, water vapor penetrates through the membrane 94, whereby the crystallized Potassium chloride 90 is converted into a liquid and therefore active electrolyte 91 will. The electrolyte expands in the process 90 and results in a with The bubble filled with the liquid electrolyte 91, as shown in FIG. The membrane 94 can give in to the liquid pressure and the measuring head 12 is now ready to apply the partial pressure of oxygen to measure in the relevant fluid system.

In der dargestellten Form besteht der Meßfühler 10 aus einem Arterien-Katheter, mit dem der Sauerstoff-Partialdruck des Blutes in vivo gemessen werden kann. Der Meßkopf 12 hat einen Außendurchmesser von O,5 mm, so daß er leicht durch eine Arterienkanüle aus PTFE durchgeht.In the form shown, the probe 10 consists of an arterial catheter, with which the oxygen partial pressure of the blood can be measured in vivo. Of the Measuring head 12 has an outside diameter of 0.5 mm, so that it can easily be passed through an arterial cannula made of PTFE.

Der Katheter kann entweder vorher eingeführt oder unmittelbar mit dem Meßkopf an der Meßstelle eingesetzt werden.The catheter can either be inserted beforehand or immediately with it the measuring head at the measuring point.

Wenn z. B. der Katheter 51 an die gewünschte Stelle einer Arterie gesetzt wurde, wird die Doppelleitung 16 mit dem Meßkopf 12 an ihrem vorderen Ende 14 durch das Anschlußstück 48 des Katheters in den Hohlraum 54 desselben eingeschoben. Hierbei ist der Kolben 60 ausgezogen, wie Fig. 1 zeigt. Nachdem die Leitung 16 ganz in den Katheter 51 eingeführt ist, befindet sich der Meßkopf 12 in der in Fig. 1 gestrichelt dargestellten Lage und das Ende 42 des Handgriffs 40 berührt das Anschlußstück 48 des Katheters 51. Nun wird das vordere Ende 42 des Handgriffs mit dem Anschlußstück 48 verschraubt, so daß eine Verbindung zwischen der Kammer 52 und dem Hohlraum 54 zustandekommt.If z. B. the catheter 51 to the desired location of an artery was set, the double line 16 with the measuring head 12 at its front end 14 pushed through the connector 48 of the catheter into the cavity 54 of the same. Here, the piston 60 is pulled out, as FIG. 1 shows. After the line 16 completely is inserted into the catheter 51, the measuring head 12 is in the position shown in FIG. 1 position shown in dashed lines and the end 42 of the handle 40 touches the connecting piece 48 of the catheter 51. Now the front end 42 of the handle with screwed to the connecting piece 48, so that a connection between the chamber 52 and the cavity 54 comes about.

Das rückwärtige Ende 36 des Handgriffs 40 kann nun eingeschoben und in der in Fig. 2 gezeigten Stellung verriegelt werden. Durch die Einwärtsbewegung des Kolbens 60 wird der Meßkopf 12 so weit vorgeschoben, daß er aus dem vorderen Ende 56 des Katheters 51 austritt und in das Blutsystem gelangt, in dem der Sauerstoff-Partialdruck gemessen bzw. überwacht werden soll. Ein elektrisches Meßgerät wird an den Stecker 34 angeschlossen und versorgt die Elektroden 22 und 24 des Meßkopfes 12 mit einer Vorspannung von 0,6 Volt.The rear end 36 of the handle 40 can now be pushed in and be locked in the position shown in FIG. By moving inwards of the piston 60, the measuring head 12 is advanced so far that it comes out of the front The end 56 of the catheter 51 exits and enters the blood system in which the oxygen partial pressure should be measured or monitored. An electrical measuring device is attached to the connector 34 connected and supplies the electrodes 22 and 24 of the measuring head 12 with a Bias voltage of 0.6 volts.

Da die Membran 94 für den im Blutsystem vorhandenen Sauerstoff durchlässig ist, gelangt der Sauerstoff zu dem Elektrolyten 51 und ruft eine polarografische Wirkung hervor. Bekanntlich ergibt die Anwesenheit von Sauerstoff im Elektrolyten des Meßkopfes 12 einen elektrischen Strom, dessen Stärke ein Maß für den Partialdruck ist. Die in bekannter Weise registrierte Stromstärke kann durch Bezugnahme auf Messungen von Blutproben mittels eines normalen Gasanalysegeräts geeicht werden.Since the membrane 94 is permeable to the oxygen present in the blood system is, the oxygen reaches the electrolyte 51 and calls a polarographic Effect. It is known that the presence of oxygen in the electrolyte results of the measuring head 12 an electric current, the strength of which is a measure of the partial pressure is. The current intensity registered in a known manner can be obtained by referring to measurements of blood samples can be calibrated using a normal gas analyzer.

Die beschriebene Anordnung hat sich besonders bewährt bei und nach größeren cardiovasculären und Lungen-Operationen; sie lieferte kontinuierliche Angaben des Sauerstoffdrucks im Blut, die innerhalb einer Fehlergrenze 12% mit den durch normale Gasanalysegeräte gehaltenen Werten korreliert waren. Die Anzeige folgte schrittweise durchgeführten änderungen im Sauerstoffdruck des eingeatmeten Gases getreu. Die Katheteranordnung konnte 24 Stunden lang und länger im Patienten in situ belassen werden, ist also auch für länger dauernde Überwachung des Sauerstoff-Partialdrucks in den Arterien bei und nach großen Eingriffen geeignet und liefert nützliche Informationen zur Regelung der künstlichen Beatmung.The arrangement described has proven particularly effective during and after major cardiovascular and pulmonary surgeries; it provided continuous information the oxygen pressure in the blood, which is within an error of 12% with the through values held by normal gas analyzers were correlated. The ad followed step-by-step changes in the oxygen pressure of the inhaled gas faithful. The catheter arrangement could remain in the patient for 24 hours or longer are left in situ, is therefore also for long-term monitoring of the oxygen partial pressure in the arteries during and after major surgery and provides useful information to regulate artificial ventilation.

Der beschriebene Meßfühler hat gegenüber bekannten Vorrichtungen dieser Art den Hauptvorteil einer langen Lagerfähigkeit. Der Meßkopf 12 kann auch dadurch aktiviert werden, daß er unmittelbar in das Blutsystem eingeführt wird; jedoch ist die vorherige Aktivierung durch Eintauchen in eine Kochsalzlösung vorzuziehen.The sensor described has this compared to known devices Kind of the main advantage of a long shelf life. The measuring head 12 can also thereby activated so that it is immediately introduced into the blood system; however is Prior activation by immersion in saline is preferable.

Die Eichung in situ ist auch insofern vorteilhaft, als sie die Berücksichtigung der Strom..ungsverhältnisse, der Temperatur und der jeweiligen Lage des Meßkopfes ermöglicht. Die Eichung läßt sich leicht durchführen, indem Blutproben über den Katheter 51 mittels einer an der Öffnung 68 des Handgriffs 4o angesetzten Injektionsspritze abgezogen werden. Außerdem kann gegebenenfalls eine Infusion durch die Öffnung 68 durchgeführt werden, so daß die polarografische Messung nicht mit anderen Funktionen des Katheters in Konflikt kommen kann.The in situ calibration is also advantageous in that it takes account of the current conditions, the temperature and the respective position of the measuring head enables. The calibration can be carried out easily, by taking blood samples via the catheter 51 by means of an attached to the opening 68 of the handle 4o Syringe must be withdrawn. In addition, an infusion can be carried out if necessary the opening 68 can be performed so that the polarographic measurement does not involve other functions of the catheter may interfere.

Claims

1) Probe for polarographic measurements, especially for determination the gas pressure in the flowing blood, with two conductors embedded in an insulator, the free ends of which are connected to an electrolyte, characterized in that that a surface (84) of the insulator (86) with the adjacent free surfaces of the conductors (22, 24) are aligned with an electrolytic material (90) is coated, which in turn with a extending over the insulator gas-permeable membrane (94) is covered.

2. Sensor according to claim 1, characterized in that the membrane (94) permeable to oxygen in the liquid system and semi-permeable to water vapor is.

3. Sensor according to claim 2, characterized in that the electrolytic Material anhydrous and before use by immersion in an aqueous solution can be activated.

4. Sensor according to claim 3, characterized in that the electrolytic Material consists of crystalline potassium chloride.

5. Sensor according to claim 2, characterized in that the membrane has a layer (92) made of polyvinyl formal.

6. Sensor according to claim 5, characterized in that the layer (92) made of polyvinyl formal is covered by an outer layer (96) made of silicone.

7. Sensor according to one of the preceding claims, characterized in that that the one conductor has an exposed one in contact with the electrolytic material standing silver surface and the other conductor one in contact with the electrolytic one Material has standing silver chloride surface.

8. Sensor according to one of the preceding claims, characterized in that that the two conductors (22, 24) consist of wires covered with a flexible insulating material (26) and extend from the insulator (86) to a terminal end (36).

9. Sensor according to claim 8, characterized in that the connection end has a plug (34) with contacts for the two wires.

10. Sensor according to one of the preceding claims, characterized in that that the insulator (86) has a cylindrical shape and a flat end face (84), in which the conductors (22, 24) end.

11. Sensor according to claim 9, characterized in that the plug (34) is formed at the rear end of a handle (40) which has a longitudinal Has cavity (52) through which the conductors (22, 24) extend.

12. Sensor according to claim 11, characterized in that the handle with a device (42) for attachment to the rear end of a catheter (51) through which the conductors and the measuring head formed at their front end are insertable, has.

13. Sensor according to claim 12, characterized in that the catheter (51) has a connecting piece (48) that matches the handle.

14. Sensor according to one of the preceding claims, characterized in that that the handle has a closable side opening (68) for removal and introduction of fluids through the cavity (52) and the catheter (51).

15. Sensor according to claim 13, characterized in that the cavity (52) of the handle is designed as a cylinder in which a piston (60) is displaceable is, which carries the plug (34) at its rear end, as well as that at the front End of the electrical conductor (22, 24) formed measuring head (12) within the Catheter is located when the plunger is withdrawn, but out of the front end (56) of the catheter emerges when the piston is pushed into the cylinder, and that a device (72) for locking the piston in the retracted position is provided.

16. Sensor according to one of the preceding claims, characterized in that that the insulator of the measuring head is made of epoxy resin.

17. A method for manufacturing a sensor according to the preceding Claims, characterized by the following steps: a) Forming an insulating body with two adjacent free electrodes in one area of the insulating body; b) applying an anhydrous electrolytic material to the exposed ones Areas of the electrodes and the surrounding area of the insulating body; c) attachment a membrane which is semi-permeable to water vapor and which contains the electrolytic material and enclosing the exposed surfaces of the electrodes on the insulating body.

18. The method according to claim 17, characterized in that for activation of the electrolytic material before using the probe the membrane is treated with an aqueous solution.

19. The method according to claim 17, characterized in that the electrolytic Material is thereby applied to the exposed electrode surfaces that a moist electrolytic material applied to the insulating body and dried on before it is enveloped with the membrane.

20. The method according to claim li, characterized in that the moist The electrolytic material is a potassium chloride gel that dries up in crystalline form.

21. The method according to claim 17, characterized in that for formation the membrane a solution of polyvinyl formal on the insulating body and the anhydrous electrolytic material is applied and dried to form a coating, the semi-permeable to water vapor and permeable to oxygen in aqueous Solution is.

22. The method according to claim 21, characterized in that on the A silicone solution is applied to the polyvinyl formal coating and dried, to give an outer coating of the membrane.

23. The method according to any one of claims 17 to 22, characterized in that that the insulating body is formed with the free electrodes in the following steps becomes: a) Axial introduction of two electrical conductors into a hollow cylindrical shape and holding the same spaced from the cylinder walls; b) Filling the interior the mold around the conductors with an uncured epoxy resin and then Hardening the same; c) severing the mold, the epoxy resin and the conductor along a plane perpendicular to the axis of the cylindrical shape, see above that the end faces of the conductors are formed in a flat surface area of the Insulator come to light; d) Removing the remainder of the mold from that Insulating body.

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