DE2919118A1

DE2919118A1 - Messfuehler zum messen der transkutanen blutsauerstoffkonzentration

Info

Publication number: DE2919118A1
Application number: DE19792919118
Authority: DE
Inventors: Tamotsu Fukai; Isao Isshiki; Kikuo Nomura; Kenichi Yoshida
Original assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority date: 1978-05-12
Filing date: 1979-05-11
Publication date: 1979-11-22
Also published as: DE2919118B2; GB2020819B; JPS5613933Y2; DE2919118C3; GB2020819A; JPS54175388U; SE439068B; SE7904172L; FR2430218A1; FR2430218B1

Description

PATENTANWÄLTE A. GRUNECKER

CIPL-ING.

3 H. KINKELDEY

W. STOCKMAIR DR-ING. · AeEtCALTECH)

K. SCHUMANN

DRR£RNAT OPL-PHYS

P. H. JAKOB

DÜ?L-ING

G. BEZOLD

DR RER MAT- DlR_-CHEM.

8 MÜNCHEN

MAXIMILIANSTRASSE

P 13 84-3-4-6/L 11. Mai 1979

Meßfühler zum Messen der trahskutanen Blutsauerstoffkonzentration.

Die Erfindung "betrifft eine Verbesserung der Ausbildung eines Fühlers, welcher hei einem Instrument verwandt wird, mit dem eine trsrskutane Messung der Konzentration oder des partialen Drucks des Sauerstoffs in dem arteriellen Blut durchgeführt wird.

Für die Atmungskontrolle eines Babys oder eines schwer erkrankten Patienten, der eine künstliche Beatmung "benötigt, ist es von Bedeutung, die Konzentration oder den Partialdruck des Sauerstoffs im Blut festzustellen, insbesondere im arteriellen Blut. Bei einem herkömmlichen Verfahren zur ttsnskutanen Sauerstoffmessung, bei dem keine direkte Sauerstoff messung mit Entnahme von arteriellem Blut erfolgt, wird der durch das subkutane Gewebe diffundierte Sauerstoff von dem Blut auf der Haut aufgenommen, so daß der Sauerstoffwert fortwährend gemessen wird.

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TELEFON (ΟΒΘ) 22 28 SS TELEX O5-29 38O TELEGRAMME MONAPAT TELEKOPIERER

Die Anordnung eines "bei diesem herkömmlichen Verfahren verwandten Fühlers ist in Fig. 1 dargestellt. Der Fühler umfaßt eine zylinderförmige Kathode 1 aus Gold oder Platin, eine zylinderförmige Silberanode 3» welche durch einen Isolator 2 von der Kathode beabstandet ist, und eine Elektrodenhalterung 4, welche die Anordnung aus der Kathode Λ und der' Anode 3 hält. Eine Elektrodenmembrane 5 ist derart angeordnet, daß sie die Elektroden 1 und 3 überdeckt. Ein zylinderförmiger Elektrodenmembran-Halter 6 stützt den Umfangsabschnitt der Elektrodenmembrane 5 fest ab. Eine Abdichtung 7 ist zwischen dem Elektrodenmembran-Halter 6 und der Elektrodenhalterung 4-angeordnet, und ein Elektrolyt 8 befindet sich in der Form einer dünnen Schicht zwischen der Elektrodenmembrane 5 und dem Ende.der Elektrodenanordnung. Schließlich ist ein Heizabschnitt 10 aus Aluminium oder Kupfer mit großer Wärmeleitfähigkeit, der eine Heizeinrichtung 9 aufweist, relativ zu den Elektroden angeordnet.

Die Elektrodenmembrane 5 besteht aus einem hydrophoben und sauerstoffdurchlässigen Kunststoff bzw. Kunstharz. Der Elektrolyt 8 enthält im wesentlichen KCl.

Wenn der so ausgebildete Fühler auf der Haut einer zu untersuchenden Person angeordnet wird, wird das subkutane Gewebe unter dem Heizabschnitt 10 durch die Heizeinrichtung 9 erwärmt, und als Ergebnis hiervon wird es teilweise in Arterienblut verwandelt bzw. es wird dort teilweise Arterienblut hervorgerufen. Somit diffundiert der in dem subkutanen Gewebe vorhandene Sauerstoff von der Hautoberfläche, wobei er durch die Elektrodenmembrane 5 hindurchgeht. Ferner diffundiert der Sauerstoff in den Elektrolyten 8, um.die Kathode 1 zu erreichen. Wenn in diesem Fall eine niedere Spannung, wie z.B. ein Gleichspännungspotential von 0,5 - 0,8 V, zwischen der Anode und der Kathode angelegt wird, erfolgt eine Sauerstoffreaktion an der Kathode 1, während eine Sauerstoffreaktion an dem Silber an der Anode 3 stattfindet. Daraus ergibt sich ein elektrolytischer Strom zwischen der Anode und

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me

der Kathode,. und die Größe des Stroms ist proportional zur Anzahl der Sauer stoffmoleküle, welche durch die Membrane hindurchgehen. . Die Messung dieses Stroms zeigt ungefähr die Konzentration des Sauerstoffs in dem subkutanen Gewebe an und mithin in dem Arterienblut.

Jedoch weist die Ausgestaltung des zuvor "beschriebenen herkömmlichen Fühlers verschiedene Nachteile auf. Wie sich aus Fig. 1 ergibt, weist der Häzabschnitt 10 eine Öffnung 11 auf, welche die Elektrodenmembrane freigibt, jedoch ist die öffnung 11 relativ groß. Wenn der Fühler mit der Hautob erf lache in Berührung gebracht wird, bewegt sich die Haut oberfläche in die öffnung 11 und drückt gegen die Elektrodenmembrane 5« Als Ergebnis hiervon wird die Dicke der Schicht des Elektrolyten 8 verändert. Infolgedessen ist es schwierig, die Messung auf beständige Weise durchzuführen·.

Ferner weist bei dem herkömmlichen Fühler die ITrnf angskante der öffnung 11 zum Freigeben der Elektrodenmembrane einen wesentlichen Abstand von der Kathode 1 auf. Infolgedessen ist die Temperatur der der Kathode 1 gegenüberliegenden Haut wesentlich kleiner als die Temperatur der Haut, die sich in direkter Berührung mit dem Heizabschnitt 10 befindet. Das heißt, die Hautoberfläche ist nicht gleichförmig erwärmt. Somit ist es schwierig eine stabile bzw. beständige Messung des Arterienblutes durchzuführen.

Eine Zielsetzung der Erfindung besteht darin, einen Meßfühler zur tcanskutanen Blutsauerstoff-Konzentrationsmessung zu schaffen, bei dem die vorhergehend beschriebenen Nachteile beim Stand der Technik nicht auftreten.

Eine andere Zielsetzung der Erfindung besteht darin, einen Meßfühler zurtranskutanen Blutsauerstoff-Konzentrationsmessung zu schaffen, mit dem die Messung mit großer Genauigkeit durch-

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geführt werden kann.

Diese und andere Zielsetzungen der Erfindung.werden mit einem Meßfühler zur tianskutanen Blut sauerstoff-Konzentrationsmessung erzielt, welcher eine Elektrodenanordnung aufweist, "bei der eine Kathode und eine Anode vorgesehen sind, welche die Kathode um einen Isolator herum umgibt.

Eine Elektrodenmembrane ist so angeordnet, daß ein Elektrolyt zwischen der Elektrodenmembrane und dem Enda"bschnitt der Elektrodenanordnung gehalten wird. Ein Heizabschnitt umgibt die Außenseite des Elektrodenelementes und ist in der Mitte mit einer öffnung zum Freigeben der Elektrodenmembrane ausgebildet. Der Endabschnitt der Elektrodenanordnung weist eine schräg verlaufende Oberfläche auf, welche sich zu dem Endabschnitt verjüngt, wobei der Rand der öffnung zum Freilegen der Elektrodenmembrane in dem Heizabschnitt anschließend an die Kathode angeordnet ist. Die Innenwandung der öffnung zum Freigeben der Elektrodenmembrane ist in der Form eines kreisförmigen Kegelstumpfes mit dem gleichen Winkel abgeschrägt, wie der der schräg verlaufenden Oberfläche.

Die Erfindung wird im folgenden anhand eines AusTührungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine senkrechte Schnittansicht, die den Aufbau eines herkömmlichen Meßfühlers zeigt, und

Fig. 2 eine senkrechte Schnittansicht, die den Aufbau eines erfindungsgemäßen Meßfühlers darstellt.

Ein erfindungsgemäßer Meßfühler wird unter Bezugnahme auf die Fig. 2 beschrieben. Der Meßfühler gemäß der Erfindung kann dadurch erhalten werden, daß der vorhergehend be-

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schriebene, herkömmliche Meßfühler so abgewandelt wird, daß die Elektrodenanordnung schräg verläuft. Genauer gesagt weist die Elektrodenanordnung eine schräg verlaufende Oberfläche 12 auf, die an dem Endabschnitt des Isolators 2 zwischen der Kathode 1 und der Anode 3 ausgebildet ist. Ferner ist eine schräg verlaufende Oberfläche 13 mit dem gleichen Winkel wie der der schräg verlaufenden Oberfläche 12 an der Innenseite der Öffnung 11 zum Freigeben der Elektrodenmembrane in dem Heizabschnitt 10 vorgesehen. Der Rand der öffnung 11 zum Freigeben der Elektrodenmembrane ist anschließend an die Kathode 1 angeordnet, und die freie Fläche der Elektrodenmembrane 5 ist verringert. Ferner ist das Kathodenende nächst dem Boden eines kreisförmigen Kegelstumpfes angeordnet, der durch die schräg verlaufende Oberfläche 13 gebildet ist. Die Elektrodenmembrane 5 erstreckt sich durch den engen Spalt zwischen den zwei schräg verlaufenden Oberflächen 12 und 13·

Aus der vorhergehenden Beschreibung ergibt sich unmittelbar, daß gemäß der Erfindung, die Fläche der öffnung 11 zum Freigeben der Elektrodenmembrane in dem Heizabschnitt 10 so weit verringert ist, daß im wesentlichen nur die Kathode 1 freiliegt bzw. freigegeben ist. Infolgedessen kann die Hautoberfläche gleichförmig erwärmt werden, was zu einer beständigen Meßung mit großer Genauigkeit führt. Die Berührungsfläche zwischen der Haut ob er fläche und der Elektrodenmembrane 5 ist kleiner, d.h., die Haut kann mit dem Heizabschnitt 10 bedeckt werden, welcher sich bis nahe an die Kathode 1 erstreckt. Infolgedessen bewegt sich die Haut nicht wesentlich in die öffnung 11 zum Freigeben der Membrane.. Somit wird die Elektrodenmembrane 5 nicht verschoben, d.h. die Schichtdicke des Elektrolyten 8 bleibt im wesentlichen unverändert, wodurch sich eine Meßung mit großer Genauigkeit ergibt.

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Da der Endabschnitt der Elektrodenanordnung schräg verläuft, kann die Elektrodenmembrane 5 gleichförmig über dem Endabschnitt der Elektrodenanordnung ausgebreitet werden. Daher kann die Schwierigkeit behoben werden, daß nämlich nur ein Teil oder Teile der Elektrodenmembrane 5 ausgebreitet bzw. gespannt sind. Die Sauerstoffdurchlässigkeit der Elektrodenmembrane wird also gleichförmig aufrechterhalten, was zu einer beständigen Meßung führt.

Durch die Erfindung wird also ein Meßfühler zur transkutanen Blutsauerstoffkonzentration-Messung mit einer Elektrodenanordnung geschaffen, welche eine Kathode und eine die Kathode umgebende Anode aufweist, wobei zwischen der Kathode und der Anode ein Isolator angeordnet ist. Eine Elektrodenmembrane ist so angeordnet, daß ein Elektrolyt zwischen der Elektrodenmembrane und dem Endabschnitt der Elektrodenanordnung gehalten ist. Ein Heizabschnitt ist vorgesehen, der die Außenseite des Elektrodenteils umgibt und in der Mitte mit einer Öffnung zur Freigabe der Elektrodenmembrane ausgebildet ist. Der Endabschnitt der Elektrodenanordnung weist eine schräg verlaufende Oberfläche auf, welche sich zu dem Endabschnitt verjüngt, wobei der Rand der Öffnung zum Freigeben der Elektrodenmembrane in dem Heizabschnitt anschließend an die Kathode angeordnet ist. Die Innenwandung der Öffnung zum freigeben der Elektrodenmembrane ist als eine schräg verlaufende Oberfläche in der Form eines kreisförmigen Kegelstumpfes ausgebildet, wobei die Oberfläche der Innenwandung unter dem gleichen Winkel wie die schräg verlaufende Oberfläche verläuft.

Es ist offensichtlich, daß Abänderungen der Erfindung vorgenommen werden, können, ohne den Erfindungsbereich zu verlassen.

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Claims

Patentansprüche

1J Meßfühler zur -teanskutanen Blutsauerstoffkonzentration-Meßung mit einer Elektrodenanordnung, die eine Kathode und eine die Kathode umgebende und von dieser durch einen Isolator "beanstandete Anode aufweist, mit einer Elektrodenmembrane, die derart angeordnet ist, daß ein Elektrolyt zwischen der Elektrodenmembrane und dem Endabschnitt der Elektrodenanordnung gehalten ist, und mit einem Heizabschnitt, der die Außenseite des Elektrodenteils umgibt und in der Mitte mit einer öffnung zur Freigabe der Elektrodenmembrane ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet , daß der Endabschnitt der Elektrodenanordnung mit einer schräg verlaufenden Oberfläche (12) ausgebildet ist, welche sich zu dem Endab— schnitt verjüngt, daß der Rand der öffnung (11) zum Freigeben der Elektrodenmembrane in dem Heizabschnitt (10) anschließend an die Kathode (1) angeordnet ist, und daß die Innenwandung der öffnung (11) zum Freigeben der Elektrodenmembrane (5)
in dem Heizabschnitt (10) als eine schräg verlaufende Oberfläche (13) in der Form eines kreisförmigen Kegelstumpfes

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TELEFON (Ο3Θ) SQ SS 63

TELEX O6-39S8O

TELEGRAMME MONAPAT

TELEKOPIERER

ORIGINAL INSPECTED

ausgebildet ist, wobei diese Oberfläche unter im wesentlieh.en dem gleichen Winkel wie die schräg verlaufende Oberfläche (12) verläuft.
2. Meßfühler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Membrane (5) zwischen der schräg verlaufenden Oberfläche (12) der Elektrodenanordnung und der schräg verlaufenden Oberfläche (I3) des Heizungsabschnittes (10) erstreckt.
3- Meßfühler nach Anspruch 1, dadurch gekennz eichn e t , daß die Öffnung (11) zum Freigeben der Elektrodenmembrane (5) eine solche Größe aufweist, daß nur die Kathode (1) freigelegt ist.
4. Meßfühler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Anode (3) aus Silber und die Kathode (1) aus einem Material besteht, welches aus einer Gold und Platin umfassenden Gruppe ausgewählt ist.
5. Meßfühler nach Anspruch 1 oder 4, dadurch gekennzeichnet , daß die Elektrodenmembrane (5) aus einem hydrophoben und sauerstoffdurchlässigen synthetischen Kunststoff bzw. Kunstharz besteht.

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