DE3146644A1 - Vorrichtung zur transkutanen blutgasanalyse - Google Patents

Description

• VORRICHTUNG ZUR TRANSKUTANEN BLUTGASANALYSE
• Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur transkutanen Blutgasanalyse gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
• Für die transkutane pCO2-Analyse kommen im wesentlichen zwei Methoden in Betracht. Gemäß der ersten Methode wird mittels geeigneter auf die Haut aufgebrachter Elektroden eine pH-Wert-Messung durchgeführt, und aus deren Ergebnis wird auf den Kohlendioxid-Partialdruck im Blut geschlossen. Es handelt sich dabei also um eine indirekte Messung. Diese Meßmethode hat den Nachteil, daß die Elektroden einer Drift unterliegen und daher vor jeder Messung eine Kalibrierung mit einem oder mehreren Referenzgasen vorgenommen werden muß.
• Gemäß der zweiten Methode wird eine Meßkammer verwendet, die einseitig mit einer für das entsprechende Blutgas, z.B. Kohlendioxid, permeablen Membran abgeschlossen ist, welche auf die Haut des Patienten aufgesetzt wird. Die Bestimmung der Blutgaskonzentration erfolgt dabei auf optischem Wege, indem die spektrale Absorption von durch die Meßkammer hindurchgeleitetem Licht bestimmt wird.
• Diese Meßmethode ist frei von Drift- und Kalibrierungsprobleinen, jedoch ist die mit dem Körper des Patienten in Verbindung zu bringende Detektoranordnung verhältnismäßig groß und schwer. Sie eignet sich daher z.B. nicht für die Blutgasmessung bei Neugeborenen, bei denen weder geeignete große Hautflächen zur Verfügung stehen noch eine sichere Befestigung eines relativ schweren Detektors möglich ist. Aus technischen Gründen ist aber eine beliebige Verkleinerung, insbesondere des optischen Detektors nicht möglich.
• Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art derart weiterzubilden, daß der mit dem Patientenkörper zu verbindenden Aufnehmer so klein und leicht wird, daß er auch bei Neugeborenen anwendbar ist.
• Die Lösung dieser Aufgabe ist im Anspruch 1 gekennzeichnet.
• Erfindungsgemäß sind also der optische Detektor und die mit der Membran versehene Probenkammer räumlich voneinander getrennt.
• Mit dem Patienten braucht nur die Probenkammer in Verbindung gebracht zu werden, und diese allein läßt sich selbstverständlich klein und leicht ausbilden. Auch die Verbindungsschläuche können dünn und leicht sein, da einerseits ein geringes Gesamtvolumen der Anordnung vorteilhaft ist und andererseits nur mit Atmosphärendruck gearbeitet wird. Der schwerere Teil der Anordnung, nämlich der optische Detektor läßt sich entfernt vom Patienten oder direkt in einem zugehörigen elektronischen Auswertegerät unterbringen.
• Vorteilhafte Ausführungsformen bzw. Weiterbildungen der Erfindung sind in der Unteransprüchen gekennzeichnet. Insbesondere läßt sich das umgepumpte Gasvolumen im wesentlichen auf das Probenkammervolumen begrenzen, indem Kammern und Schläuche bis auf eine geeignet große Gasblase mit einer das zu analysierende Gas nicht absorbierenden Flüssigkeit gefüllt sind. Dies führt zu einer wesentlichen Verkürzung der Einschwingzeit der Meßanordnung.
• Die Erfindung wird im folgenden anhand von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit der zugehörigen Zeichnung erläutert. In der Zeichnung zeigen Figur 1 schematisch eine Vorrichtung zur transkutanen Blutgasanalyse ohne die zugehörigen Auswerte- und Regelschaltungen und Figur 2 einen Ausschnitt aus einem Verbindungsschlauch bei einer abgewandelten Ausführungsform der Erfindung.
• In Figur 1 ist mit 11 eine Aufnehmeranordnung bezeichnet, die ein Gehäuse 13 sowie eine Membran 15 aufweist. Das Gehäuse 13 schließt einen Aufnehmerkanal 17 ein, der über terbindungskanäle 18 mit der Membran 15 in Verbindung steht. Die Membran 15 besteht aus einem für das zu analysierende Gas permeablen Material, z.B. aus Polytetrafluoräthylen, das jedoch den Durchgang von Wasserdampf verhindern soll. Bei der Messung wird die Membran 15 mit der Haut 16 des Patienten in Kontakt gebracht, und das zu untersuchende Gas diffundiert durch die Haut 16 des Patienten und die Membran 15 in den Aufnehmerkanal 17.
• Die der Membran 15 zugewandte Sei-te der Aufnehmeranordnung 11 ist mit einem Heizelement 19 verbunden, mittels welchem die Haut 16 auf eine geeignete Temperatur aufgeheizt werden kann, um eine Hyperämisierung an der Meßstelle zu erreichen. Diese Temperatur ist mit Temperaturfühlern 21 meßbar. Heizelement 19 und Temperaturfühler 21 sind über Leitungen 23 bzw. 25 mit einer nicht dargestellten Temperaturregelschaltung üblicher Art verbunden, die die Temperatur der Haut 16 auf einem konstanten Wert hält, der üblicherweise zwischen 37 und 450C liegt.
• Die eigentliche Gasanalyse erfolgt in einer Meßkammer 27, die mit einem (nicht näher dargestellten) optischen Detektor 29 verbunden ist. Abgesehen davon, daß die Aufnehmeranordnung 11 von dem Detektor 29 räumlich getrennt ist, sind beide bezüglich Membran 15, Heiz- und Temperaturregelelementen 19 und 21 sowie optischem Detektor 29 identisch mit den bekannten Analysevorrichtungen, b-ei denen die Aufnehmera#nordnung gleichzeitig Meßkammer ist, z.B. beim Capnometer Modell 47210 A von Hewlett-Packard.
• Der Aufnehmerkanal 17 in der Aufnehmeranordnung 11 steht über Schläuche 31 und 33 mit der Meßkammer 27 in üerbindungj und zwar derart, daß ein geschlossener Kreislauf aus Aufnehmeranordnung 11,-Schlauch 31, Meßkammer 27 und Schlauch 33 gebildet wird. Letztere-Bauteile schließen insgesamt das Probenvolumen ein.
• Der Schlauch 31 führt durch eine Pumpe 35, z.B. eine Peristaltik-Pumpe, die das Probenvolumen in dem geschlossenen Kreislauf dauernd umwälzt. Dadurch wird erreicht, daß durch die Membran 15 in den Aufnehmerkanal 17 eindiffundiertes Gas gleichmäßig auf das Probenvolumen verteilt wird und sich in der Meßkammer 27 die gleiche Konzentration einstellt wie in der Aufnehmeranordnung 11.
• Die Konzentrations- oder Partialdruckmessung in der Meßkammer 27 ist daher representativ für die Konzentration bzw. den Partialdruck in der Aufnehmeranordnung 11.
• Die Schläuche 31 und 33 sowie das Gehäuse 13 der Aufnehmeranordnung 11 können im Volumen klein gehalten und aus leichtem Material, z.B. aus einem gasundurchlässigen Kunststoff gefertigt werden. Die Aufnehmeranordnung 11 läßt sich dadurch auch bei Neugeborenen problemlos auf der Haut fixieren. Meßkammer 27 mit Detektor 29 sowie Pumpe 35 können abseits vom Patienten an geeigneter Stelle ortsfest montiert werden.
• Das in dem Kreislauf umlaufende Probevolumen läßt sich dadurch verkleinern, daß der gesamte, aus Aufnehmerkammer 11, Meßkammer 27, sowie Schläuchen 31 und 33 bestehende Kreislauf bis auf eine Gasblase mit einer Flüssigkeit gefüllt werden. Figur 2 zeigt einen Ausschnitt aus dem Schlauch 33, in welchem sich die mit 41 bezeichnete Gasblase gerade befindet. Die Flüssigkeit ist in Figur 2 mit 43 bezeichnet. Die Flüssigkeit 43 muß so beschaffen sein, daß sie das in der Gasblase 41 enthaltene Gas nicht absorbiert, nicht in die Membran 15 eindringt und das innere der Meßkammer 27 nicht in einer Weise benetzt, daß der vom optischen Detektor 29 erfaßte Konzentrations- bzw. Partialdruckwert verfälscht wird. Als geeignete Flüssigkeit kommt z.B. Quecksilber in Frage.
• Die Betriebsweise ist dabei wie folgt: Die Pumpe 35 wird von Hand oder mittels einer geeigneten Programmsteuerung so betätigt, daß die Gasblase 41, deren Volumen etwa dem des Aufnehmerkanals 17 entspricht, die Aufnehmeranordnung ii erreicht und diese ausfüllt. Die Pumpe 35 wird dann angehalten, um einen Gasaustausch zwischen dem Aufnehmerkanal 17 und dem Meßgas durch die Membran 15 zu ermöglichen. Dann wird die Pumpe 35 wieder betätigt, bis die Gasblase 41 die Meßkammer 27 ~erreicht. Dort wird dann mittels des optischen Detektors 29 die Analyse vorgenommen. Dieser Ablauf erfolgt kontinuierlich.
• Statt mit 1einer Flüssigkeit könnte die Gesamtanordnung zur Verringerung des Gasvolumens auch mit beweglichen Feststoffteii-chefl gefüllt sein, z.B. mit Metall kugeln, die einen etwas kleineren Durchmesser als Schläuche und Kanäle haben. Der Transport von Gas und Metallkugeln könnte dann nach Art eines Linearmotors durch eine ein magnetisches Wanderfeld erzeugende Spule erfolgen, die den Schlauch 31 umschließt. Eine solche Transportmöglichkeit ist auch bei elektrisch leitenden Flüssigkeiten, z.B. Quecksilber gegeben.

Claims (4)

1. PATENTANSPROCHE W Morrichtung zur transkutanen Blutgasanalyse mit einem Probenvolumen, das einerseits mit einer für das zu analysierende Gas permeablen und auf die Haut eines Patienten aufbringbaren Membran (15) abgeschlossen ist und andererseits mit einem optischen Detektor (29) für das zu analysierende Gas verbunden ist, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß das Probenvolumen aufeine mit der Membran abgeschlossene Aufnehmeranordnung (11) und eine mit dem Detektor verbundene Meßkammer (27) aufgeteilt ist, daß Aufnehmeranordnung und Meßkammer je einen Gasein- und -auslaß aufweisen, daß der Gasauslaß der Aufnehmeranordnung mit dem Gaseinlaß der Meßkammer und der Gasauslaß der Meßkammer mit dem Gaseinlaß der Aufnehmeranordnung durch Schläuche (31, 33) verbunden sind, und daß in dem so gebildeten Gaskreislauf eine Transportvorrichtung (35) angeordnet ist.
2. 2 Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n z e i c h -n e t , daß die Transportvorrichtung (35) eine Peristaltikpumpe ist, durch die einer der Schläuche (31) läuft.
3. 3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t , daß Aufnehmeranordnung (11) und Meßkammer (27) sowie die Schläuche (31, 33) mit einer das zu analysierende Gas nicht absorbierenden und die Membran (15) nicht netzenden Flüssigkeit (43) bis auf eine Gasblase (41) gefüllt sind und daß die Transportvorrichtung (35) derart steuerbar ist, daß die Gasblase sowohl in der Aufnehmeranordnung als auch in der Meßkammer festgehalten werden kann.
4. 4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n z e i c h -n e t , daß Aufnehmeranordnung (11) und Meßkammer (27) sowie die Schläuche (31, 33) mit das zu analysierende Gas nicht absorbierenden transportierbaren Feststoffteilchen gefüllt sind, in deren Zwischenräumen das zu analysierende Gas transportiert wird.