DE2640987C3

DE2640987C3 - Transducer for the transcutaneous measurement of gases in the blood

Info

Publication number: DE2640987C3
Application number: DE19762640987
Authority: DE
Inventors: Uwe Heidel
Original assignee: Draegerwerk AG and Co KGaA
Current assignee: Draegerwerk AG and Co KGaA
Priority date: 1976-09-11
Filing date: 1976-09-11
Publication date: 1982-06-09
Also published as: DE2640987B1; DE2640987A1

Description

Die Erfindung betrifft einen Meßwertaufnehmer zur transkutanen Messung von Gasen im Blut durch elektrochemische Bestimmung des Partialdruckes mit einer Heizeinrichtung zur Hyperämisierung der HautThe invention relates to a transducer for the transcutaneous measurement of gases in the blood electrochemical determination of the partial pressure with a heating device for hyperaemia of the skin

Es ist möglich, den Partialdruck eines Gases im Blut, z. B. von Sauerstoff und Kohlensäure, über die intakte Haut mit Elektrodenanordnungen unblutig zu messen. Dabei hat sich gezeigt, daß die Haut aktiv hyperämisiert werden muß, um z.B. arterielle PO2-Veränderungen transkutan messen zu können. Eine reproduzierbare, konstante und langanhaltende Hyperämie ist nur durch eine thermische Stimulation der Meßstelle zu erreichen.It is possible to measure the partial pressure of a gas in the blood, z. B. of oxygen and carbonic acid to measure bloodlessly over the intact skin with electrode assemblies. It has been shown that the skin must be actively hyperaemized, e.g. to prevent arterial PO2 changes to be able to measure transcutaneously. A reproducible, constant and long-lasting hyperemia is only through to achieve thermal stimulation of the measuring point.

Eine bekannte Elektrodenanordnung für die unblutige Messung der Konzentration bzw. des Partialdruckes eines Gases im Blut ist speziell für quantitative Partialdruckmessungen von O2 und H2 auf der Haut vorgesehen. Eine Meßelektrode aus Platin und eine um diese herum angeordnete ringförmige Bezugselektrode aus Silber sind mit einem Elektrolytfilm überzogen und gemeinsam mit einer Membran abgedeckt Diese als Auflagefläche der Elektrodenanordnung dienende Membran wird in einer Kapsel gehalten. Die Meßelektrode steht in thermischem Kontakt mit einer Heizeinrichtung, durch die sie zur thermischen Stimulation der Haut und damit der lokalen Durchblutung aufgeheizt wird (CH-PS 5 30 006).A known electrode arrangement for the bloodless measurement of the concentration or the partial pressure of a gas in the blood is specially designed for quantitative partial pressure measurements of O2 and H2 on the skin intended. A measuring electrode made of platinum and an annular reference electrode arranged around it made of silver are coated with an electrolyte film and covered together with a membrane The membrane serving the support surface of the electrode arrangement is held in a capsule. The measuring electrode is in thermal contact with a heating device through which it provides thermal stimulation the skin and thus the local blood circulation is heated (CH-PS 5 30 006).

Ein weiterer bekannter Meßwertaufnehmer benutzt eine Meßelektrode aus dünnem Platindraht und auch eine ringförmig um diese angeordnete Bezugselektrode aus Silber. Beide Elektroden sind wiederum mit einer Membran bespannt, die als Auflage auf die Haut dient Die Hyperämie wird durch Beheizung der Bezugs- also der Silberelektrode mittels einer Heizeinrichtung erzielt (»Die kontinuierliche Kontrolle des arteriellen PO2 und ihre Bedeutung für die Überwachung von Mutter und Kind« Biomedizinische Technik Bd. 19/1974, Nr.Another known transducer uses a measuring electrode made of thin platinum wire and also a silver reference electrode arranged in a ring around it. Both electrodes are in turn with one Membrane covered, which serves as a support on the skin. The hyperemia is thus caused by heating the cover of the silver electrode achieved by means of a heating device (»The continuous control of arterial PO2 and their importance for the monitoring of mother and child «Biomedizinische Technik Vol. 19/1974, No.

3,587-91).3,587-91).

Beiden bekannten Anordnungen zur transkutanen Messung des Partialdruckes eines Gases im Blut gemeinsam ist der Nachteil, daß eine der beiden Elektroden, im ersten Fall die Meßelektrode und im zweiten Fall die Bezugselektrode des Meßwertaufnehmers beheizt wird. Die gewünschte Hyperämisierung durch die Erwärmung der Haut erfolgt erst nach einem langen Weg der Wärme durch in der Wärmeleitung verschiedene Bauelemente. Sie erfolgt durch die Heizeinrichtung auf dem Umweg über die jeweilige Elektrode, durch einen Teil der Elektrolyten und dann durch die den Elektrolytraum abschließende Membran auf die Haut Dieser Weg führt zu vergleichsweise großen Regelschwankungen, da Temperaturänderungen nur über eine Kette von Wärmeträgern registriert werden können. Weiterhin ist nachteilig, daß die im Elektrodensystem durch die Heizeinrichtung erzeugte Wärmemenge nur teilweise der Hyperämisierung der Haut zugute kommt Ein Großteil der Wärme führt zu einer unerwünschten Beheizung der gesamten Elektrodenanordnung einschließlich des Elektrolyten. Eine definierte Einstellung der Hauttemperatur ist außerordentlich unsicher. Sie ist u. a. von der Umgebungstemperatur und den speziellen Toleranzen des Meßwertaufnehmers, wie Elektrolytschichtdicke, Art und Dicke der Membran und Bespannungszustand abhängig.Two known arrangements for the transcutaneous measurement of the partial pressure of a gas in the blood common is the disadvantage that one of the two electrodes, in the first case the measuring electrode and in the in the second case the reference electrode of the transducer is heated. The desired hyperaemia The warming of the skin takes place only after a long way of warmth through in the conduction of heat various components. It takes place through the heating device in a detour via the respective Electrode, through part of the electrolyte and then through the membrane that closes the electrolyte space on the skin This route leads to comparatively large fluctuations in the regulation due to temperature changes can only be registered via a chain of heat carriers. A further disadvantage is that the im The amount of heat generated by the heating device only partially reduces the hyperemia of the electrode system The skin benefits A large part of the heat leads to undesired heating of the entire electrode arrangement including the electrolyte. A defined setting of the skin temperature is extraordinary unsure. She is inter alia the ambient temperature and the special tolerances of the transducer, such as the thickness of the electrolyte layer, the type and thickness of the membrane and the state of tension.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, durch eine möglichst direkte Beheizung der Haut die Umgebungseinflüsse und die speziellen Toleranzen des Meßwertaufnehmers auszuschließen.The object of the invention is to reduce the effects of the environment by heating the skin as directly as possible and exclude the special tolerances of the transducer.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine außerhalb der Membran angeordnete, mit Gasöffnungen gegenüber der Meßelektrode versehene Heizscheibe gelöst In Ausbildung der Erfindung ist die Heizscheibe in Halterungen steckbar gehalten.This object is achieved according to the invention by means of a gas opening arranged outside the membrane opposite the measuring electrode provided heating disk released. In an embodiment of the invention is the Heating disc held in brackets so that it can be plugged in.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, daß die Heizscheibe sich außerhalb der direkten Meßeinrichtung mit der Elektrodenanordnung in dem Elektrolyten und der Membran befindet. Sie liegt mit ihrer vollen Fläche d«m zu beheizenden Hautabschnitt an. Auf diese Weise wird die Heizleitung nahezu ausschließlich für die Hyperämisierung der Haut verwendet, so daß die thermischen Verluste auf ein Minimum reduziert sind. Mit dieser Ausbildung nach der Erfindung werden kurze Meßzeiten erreicht und die Einstellung und Einhaltung einer gewünschten Hauttemperatur entsprechend verbessert Eine gute elektrische Verbindung, die Voraussetzung für eine sicher funktionierende Heizung ist, wird durch die steckbare Halterung erreichtThe advantages achieved by the invention are in particular that the heating disk is outside the direct measuring device with the electrode arrangement is located in the electrolyte and the membrane. It lies with its full area d «m skin section to be heated. In this way the heating tape becomes used almost exclusively for the hyperemia of the skin, so that the thermal losses on a Are reduced to a minimum. With this training according to the invention short measuring times are achieved and the Adjustment and maintenance of a desired skin temperature improved accordingly A good electrical The connection, which is a prerequisite for reliably functioning heating, is made possible by the pluggable Bracket reached

In weiterer Ausbildung der Erfindung trennt ein Wärmeisolationskörper Membran und Heizscheibe voneinander. Mit dieser Lösung wird der bei den bekannten Ausführungen nachteilige Wärmefluß durch Wärmeleitung in die Elektrodenanordnung einschließlich des Elektrolyten hinein noch weiter verhindert.In a further embodiment of the invention, a thermal insulation body separates the membrane and the heating disk from each other. With this solution, the heat flow, which is disadvantageous in the known designs, is eliminated Prevents heat conduction into the electrode arrangement including the electrolyte even further.

Die Heizscheibe und der Wärmeisolationskörper, der als Spannelement für die Membran ausgebildet sein kann, können miteinander verbunden sein, so daß sie gemeinsam hantiert werden.The heating disk and the heat insulation body, which can be designed as a tensioning element for the membrane can, can be connected to each other so that they can be handled together.

Mit dieser Lösung wird eine einfache Beobachtung des Zustandes der Membran möglich. Der Austausch der Membran einschließlich der Bespannung derWith this solution a simple observation of the condition of the membrane becomes possible. The exchange the membrane including the covering of the

Electrodes will be safely feasible.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden beschrieben:. An embodiment of the invention is shown in the drawing and is described below :.

Ein Gehäuse 1 besitzt einen zylindrischen Ansatz 2, der die Elektrodenanordnung mit der Meßelektrode 3 aus Platin, dem Elektrolytraum 4 und der Bezugselektrode 5 aus Silber aufnimmt Der Elektro.'ytraum 4 ist durch die Membran 6, die über den zylindrischen Ansatz 2 gespannt ist, abgedeckt Die Anspannung erfolgt mittels des Wärmeisolationskörpers 7, der wiederum in Halterungshülsen 8 gehalten ist Durch die geringe freie Höhe zwischen der Membran 6 und dem zylindrischen Ansatz 2 bildet sich ein Elektrolytfilm 9 zwischen der Membran 6 und der Meßelektrode 3 aus. Eine Heizscheibe 10 nimmt in einer passenden Höhlung den zylindrischen Ansatz 2 und den Ansatz 11 des Wärmeisolationskörpers 7 auf. Der Wärmeisolationskörper 7 trennt die Elektrodenanordnung und in einem wesentlichen Teil ihrer Fläche die Membran 6 thermisch von der Heizscheibe 10. Die Heizscheibe 10 ist in bekannter Weise elektrisch heizbar. Sie ist steckbar über Steckkontakte 12 in den Halterungshülsen 8 gehalten. Die elektrischen Heizungsanschlüsse 13, der Meßelektrodenanschluß 14 und der Bezugselektrodenanschluß 15 werden über die Bohrung 16 aus dem Gehäuse 1 herausgeführtA housing 1 has a cylindrical extension 2 which connects the electrode arrangement with the measuring electrode 3 made of platinum, the electrolyte space 4 and the reference electrode 5 made of silver. The electrical space 4 is covered by the membrane 6, which is stretched over the cylindrical extension 2. The tensioning takes place by means of the heat insulation body 7, which in turn is held in holding sleeves 8 by the small free An electrolyte film 9 is formed between the height between the membrane 6 and the cylindrical extension 2 Membrane 6 and the measuring electrode 3 from. A heating disc 10 takes in a matching cavity cylindrical extension 2 and the extension 11 of the thermal insulation body 7. The thermal insulation body 7 thermally separates the electrode arrangement and, in a substantial part of its area, the membrane 6 from the heating disk 10. The heating disk 10 can be electrically heated in a known manner. It is pluggable held in the holding sleeves 8 via plug contacts 12. The electrical heating connections 13, the Measuring electrode terminal 14 and the reference electrode terminal 15 are via the bore 16 from the Housing 1 led out

Die Heizscheibe 10, die bei den Messungen mit der Fläche 18 der zu erwärmenden Haut anliegt, besitzt gegenüber der Meßelektrode 3 öffnungen 17, durch die das durch die Haut austretende, zu messende Gas in den Meßwertaufnehmer eintreten kann.The heating disk 10, which is in contact with the surface 18 of the skin to be heated during the measurements, has opposite the measuring electrode 3 openings 17 through which the gas to be measured exiting through the skin into the Transducer can enter.

Die Temperatur der Heizscheibe 10 wird in bekannter Weise über einen nicht dargestellten Meßfühler gesteuertThe temperature of the heating disk 10 is determined in a known manner via a sensor, not shown controlled

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims

Patent claims:

1. Transducer for the transcutaneous measurement of gases in the blood by electrochemical determination the partial pressure with a heating device for hyperaemization of the skin by one arranged outside the membrane (6) with gas openings (17) opposite the Heating disk (10) provided with measuring electrode (3).

2. transducer according to claim 1, characterized in that the heating disc (10) in Holders (8,12) is kept pluggable

3. transducer according to claim 1 and 2, characterized in that the brackets from There are holding sleeves (8) and plug contacts (12), via which the heating energy connection he follows

4. transducer according to claim 1 to 3, characterized in that a heat insulation body (7) Heating disk (10) and membrane (6) separate from each other

5. transducer according to claim 1 to 4, characterized in that the heat insulation body (7) Tensioning element for the membrane (6) is

6. transducer according to claim 1 to 5, characterized in that the heating disc (10) and the heat insulation body (7) are connected to one another and handled together.