DE4426694A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Langzeitbestimmung des Gehaltes von mindestens einer Substanz in Körperflüssigkeiten - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren nach dem Oberbegriff des Anspruches 1 und auf eine Vorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruches 4.

Die Langzeitbestimmung des Gehaltes bestimmter Substanzen im Körper kann unter den unterschiedlichsten medizinischen Aspekten von Interesse sein. Zur korrekten medikamentösen Einstellung von Zuckerkranken ist es z. B. erforderlich, zuvor ein Konzentrations­ profil des Glukosegehaltes im Blut bzw. in angrenzenden Gewebe­ bereichen über einen Zeitraum von mindestens 24 Stunden aufzu­ zeichnen. Anhand dieses Konzentrationsprofils lassen sich dann die im Tagesverlauf z. B. erforderlichen Insulinmengen zur Einstellung eines optimalen Zuckerhaushaltes bestimmen. Ein weiterer Anwen­ dungsbereich liegt z. B. in der Sportmedizin. Hier ist es z. B. denk­ bar, Laktatprofile im Muskelgewebe eines Sportlers zu erstellen, um dessen Trainingszustand zu bestimmen. Schließlich können gattungsgemäße Langzeitstudien auch bei der Bestimmung von Halbwertzeiten von Medikamenten im Körper von Interesse sein.

Ein gattungsgemäßes Verfahren und eine Vorrichtung, die sich ins­ besondere mit der Langzeitbestimmung von Glukose bzw. Laktat im Körpergewebe befassen, sind z. B. aus der DE 41 30 742 A1 be­ kannt geworden. Vorrichtung und Verfahren arbeiten mit einer so­ genannten Dialysesonde (im folgenden Sonde genannt), die in den Körper implantierbar ist. Eine derartige Sonde weist im wesentli­ chen einen flüssigkeitsdichten Hohlkörper auf, dessen Wandberei­ che teilweise als z. B. glukosedurchlässige Membran ausgebildet sind. Über einen Zu- und einen Abfluß wird kontinuierlich Perfusions­ flüssigkeit durch die Sonde geleitet, wobei an der Membran durch Diffusion zwischen Perfusionsflüssigkeit und der die Sonde umgebenden Körperflüssigkeit ein (unter anderem) die zu bestim­ mende Substanz enthaltendes Dialysat entsteht. Das Dialysat tritt dann über den Abfluß aus der Sonde aus und wird einer geeigneten, meist elektrochemischen Meßeinrichtung zugeführt.

In der Regel wird die Sonde in das Körpergewebe implantiert und nicht in direkten Kontakt mit dem Blut gebracht. Das Körperge­ webe wird von Gewebeflüssigkeit versorgt, die Nährstoffe und Zer­ fallsprodukte zwischen den Blutgefäßen und den Körperzellen transportiert. Es hat sich herausgestellt, daß z. B. der Glukosegehalt von Gewebeflüssigkeit nur unwesentlich von dem in den angren­ zenden Blutgefäße variiert und deshalb wie Blut mit ausreichender Sicherheit einen Rückschluß auf den Zuckerstatus des Patienten er­ laubt. Es hat sich weiterhin herausgestellt, daß die implantierte Sonde nur einen vernachlässigbaren Einfluß auf den Flüssigkeits- und Zuckergehalt des umgebenden Gewebes hat, so daß eventuelle durch die Sonde hervorgerufene Verfälschungen nahezu auszu­ schließen sind.

Zur Messung setzen das gattungsgemäße Verfahren und die Vor­ richtung (und auch die meisten anderen in diesem Zusammenhang bekannten Verfahren bzw. Vorrichtungen) meist einen H₂O₂-Sen­ sor ein. Es handelt sich dabei um eine elektrochemische Enzymzelle mit einer Durchflußzelle, in der eine Meßelektrode angeordnet ist, die mit einem für die zu bestimmende Substanz spezifischem En­ zym beschichtet ist. Das Dialysat wird durch die Durchflußzelle geleitet, wobei die darin enthaltene zu bestimmende Substanz von der Enzymschicht auf der Elektrode unter Bildung von H₂O₂ um­ gesetzt wird. Die Bildungsrate von H₂O₂ an der Meßelektrode kann als Strom gemessen werden, wobei die Stromstärke proportio­ nal zur Substanzkonzentration ist. Ein Problem bei derartigen elektrochemischen Enzymzellen besteht allerdings darin, daß über einen längeren Meßzeitraum eine deutliche Abnahme der Meßemp­ findlichkeit auftritt. Außerdem sind derartige elektrochemische En­ zymzellen insbesondere im kontinuierlichen Betrieb nur relativ schwer zu standardisieren.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Verfahren und eine Vor­ richtung zu schaffen, die mit einer gegenüber dem Stand der Tech­ nik deutlich stabileren Meßeinrichtung arbeiten und bei denen die Meßeinrichtung darüber hinaus besonders einfach standardisierbar ist.

Gelöst wird diese Aufgabe mit einem Verfahren, das die kenn­ zeichnenden Merkmale des Anspruches 1 aufweist, und mit einer Vorrichtung mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruches 4.

Wesentliches Merkmal des erfindungsgemäßen Verfahrens ist, daß im Gegensatz zum Stand der Technik die Meßeinrichtung diskonti­ nuierlich mit dem in der Sonde gebildeten Dialysat beaufschlagt wird. In der Zeit zwischen den Messungen ist die Meßeinrichtung außer Kontakt mit dem Dialysat und kann auf geeignete Weise re­ generiert oder nachgeeicht werden.

Es hat sich in diesem Zusammenhang überraschend herausgestellt, daß bei den gängigerweise eingesetzten elektrochemischen Enzym­ zellen ein kurzes Spülen der Meßelektrode mit Perfusionsflüssigkeit oder sonstigem geeigneten Puffer ausreicht, um die Abnahme der Meßempfindlichkeit rückgängig zu machen.

Es gibt nun unterschiedliche Möglichkeiten, wie die z. B. zum Spü­ len eingesetzte Perfusionsflüssigkeit in die Meßzelle eingeleitet werden kann. Die einfachste Möglichkeit besteht darin, daß, wie in Anspruch 3 vorgeschlagen, auch die Sonde diskontinuierlich mit Perfusionsflüssigkeit gefüllt wird. Die eingeleitete Menge an Perfu­ sionsflüssigkeit wird dabei so groß gewählt, daß das gebildete Dia­ lysat aus der Sonde verdrängt und weiter durch die Meßeinrichtung bis gegebenenfalls in einen Abfallbehälter gedrückt wird. In den Zeiträumen zwischen den Meßzeitintervallen steht Perfusionsflüs­ sigkeit in der Durchflußzelle und regeneriert die Meßelektrode.

Es besteht aber natürlich auch die Möglichkeit, daß bei sowohl kontinuierlicher als auch diskontinuierlicher Einleitung von Perfusions­ flüssigkeit in die Sonde immer jeweils zunächst ein definiertes Volumen des verdrängten Dialysats gesammelt wird und dann von z. B. einer weiteren Pumpe durch die Meßeinrichtung gepumpt wird. Diese weitere Pumpe könnte z. B. auch dazu verwendet wer­ den, um zwischen den Meßzeitintervallen andere Flüssigkeiten durch bzw. in die Meßeinrichtung zu pumpen, wie z. B. Kalibrier­ flüssigkeit etc.

Der Hauptvorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, daß die Meßeinrichtung ohne weiteres zwischen den Messungen re­ generiert werden kann, wodurch die beim Stand der Technik beob­ achtete Abnahme der Meßempfindlichkeit über längere Zeiträume aufgefangen wird.

Ein weiterer wesentlicher Vorteil ergibt sich daraus, daß man die Perfusionsflüssigkeit über einen definierten Zeitraum in der Sonde zur Ausbildung des Dialysats stehen läßt. Vorausgesetzt, daß der Zeitraum ausreichend groß gewählt ist, erreicht man so, daß das gebildete Dialysat im Diffusionsgleichgewicht mit der umgebenden Gewebeflüssigkeit steht, d. h. daß Gewebeflüssigkeit und Dialysat die zu bestimmende Substanz in identischer Konzentration enthalten. Der im Dialysat gemessene Wert entspricht unmittelbar der tatsächlichen Substanzkonzentration in der Gewebeflüssigkeit, und die Meßeinrichtung muß damit lediglich (in vitro) in bezug auf ihre Empfindlichkeit für die zu bestimmende Substanz geeicht wer­ den und ist dann einsatzbereit.

Im Gegensatz dazu enthält das bei den gattungsgemäßen kontinuier­ lich arbeitenden Verfahren gewonnene Dialysat immer eine deutlich geringere Substanzkonzentration als die Gewebeflüssigkeit. Dies ist darauf zurückzuführen, daß die Verweilzeit der durchgepumpten Perfusionsflüssigkeit in der Sonde nicht zur Gleichge­ wichtseinstellung ausreicht. Die Folge ist, daß der in der Meßein­ richtung gemessene Wert von der Substanzkonzentration in der Gewebeflüssigkeit abweicht. Zur Eichung der Meßelektrode muß die Größe der Abweichung festgestellt werden, was sich nur über weitere (in vivo) Messungen, z. B. im Patientenblut bewerkstelligen läßt. Dies ist sehr viel aufwendiger als die bei dem erfindungsge­ mäßen Verfahren mögliche in vitro Eichung.

Ein weiterer Vorteil in diesem Zusammenhang besteht darin, daß die in vitro Eichung der Meßeinrichtung auch zwischen den einzel­ nen Meßintervallen erfolgen kann. Eine Nacheichung der Meßeinrichtung während einer Langzeitmessung ist damit ohne Probleme möglich. Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß man bei dem erfindungsgemäßen Verfahren das in der Sonde gebildete Dia­ lysat mit relativ hoher Pumpgeschwindigkeit in die Meßeinrichtung transportieren kann (verglichen zu der Pumpgeschwindigkeit bei kontinuierlich arbeitenden Verfahren, wie sie aus dem Stand der Technik bekannt sind, bei denen im gesamten System nur mit ein­ heitlicher relativ geringer Geschwindigkeit gepumpt werden kann). Dies bedeutet, daß bei entsprechender Abstimmung des erfindungs­ gemäßen Verfahrens der von der Meßeinrichtung gezeigte Zucker­ wert einem Körperzustand entspricht, der nur relativ kurz zurück­ liegt. Im Gegensatz dazu muß man bei gattungsgemäßen Verfahren eine Nachlaufzeit von ca. 20 Minuten zwischen Meßwert und der Messung zugrundeliegendem Zuckerzustand rechnen. Eine derartig lange Nachlaufzeit kann in einigen Extremsituationen nicht tolerier­ bar sein. Schließlich kann das erfindungsgemäße Verfahren so be­ trieben werden, daß deutlich weniger Perfusionsflüssigkeit vergli­ chen mit einem kontinuierlichen Betrieb benötigt wird. Dies ist ins­ besondere im Hinblick auf die zur Durchführung des Verfahrens eingesetzten Vorrichtungen von Vorteil, die in der Regel am Körper getragen werden und bei geringerem Verbrauch an Perfusi­ onsflüssigkeit mit entsprechend kleineren Vorrats- und Auffangge­ fäßen auskommen.

Die Erfindung betrifft weiterhin gemäß Anspruch 4 eine Vorrich­ tung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens. Diese Vorrichtung arbeitet mit einer in den Körper einsetzbaren, von ei­ ner Perfusionsflüssigkeit durchströmbaren hohlen Sonde, die nach dem oben beschriebenen Prinzip eine Diffusion zwischen der Perfusionsflüssigkeit und der die Sonde umgebenden Körperflüssig­ keit zur Bildung eines Dialysats erlaubt. Weiterhin ist eine für die zu bestimmende Substanz spezifische Meßeinrichtung vorgesehen, und schließlich enthält die Vorrichtung eine Pumpeinrichtung, die über geeignete Leitungen die Sonde mit Perfusionsflüssigkeit be­ aufschlagt und das in der Sonde gebildete Dialysat in die Meßein­ richtung fördert. Erfindungsgemäß ist nun vorgesehen, daß die Pumpeinrichtung die Meßeinrichtung diskontinuierlich mit dem in der Sonde gebildeten Dialysat beaufschlagt.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung erlaubt eine Reihe von unter­ schiedlichen vorteilhaften Ausgestaltungen, für die in den Unteran­ sprüchen Schutz begehrt wird.

Anspruch 5 bezieht sich dabei zunächst auf die eingesetzte Sonde. Theoretisch sind eine ganze Reihe von unterschiedlichen Sonden­ formen denkbar. Der einfachste Fall wäre ein flüssigkeitsdichter Hohlkörper, der nur eine Öffnung aufweist, die gleichzeitig als Zu- und Abfluß dient. Hieran wäre allerdings problematisch, daß der erforderliche Austausch der frischen Perfusionsflüssigkeit gegen das in der Sonde gebildete Dialysat regelaufwendige Pump- und Ab­ saugvorgänge erforderlich macht. Es ist daher gemäß Anspruch 5 vorzuziehen, eine Sonde mit separatem Zu- und Abfluß vorzusehen. Im einfachsten Fall könnte eine derartige vorteilhafte Sonde schlauchartig ausgebildet sein, wobei jeweils an dem einen Ende der schlauchförmigen Sonde der Zu- und an dem anderen Ende der Abfluß vorgesehen ist.

Nachteilig an einer derartigen schlauchförmigen Sonde ist aller­ dings, daß eine Implantation im Körpergewebe zwei Wunden verur­ sacht, jeweils eine im Bereich des Zu- und eine im Bereich des Ab­ flusses. Vorteilhafterweise wird daher gemäß Anspruch 6 eine Sonde in Form eines doppellumigen Katheters eingesetzt, deren Zu- und Abfluß auf einer Seite ausgebildet sind und deren Implantation daher nur eine Wunde verursacht. Sonden in Form eines doppellu­ migen Katheters sind dem Fachmann aus der entsprechenden Lite­ ratur bekannt und können z. B. im Fachhandel bezogen werden. Je nach Anwendungszweck bzw. Implantationsort ist es für den Fach­ mann ohne Probleme möglich, aus den zur Verfügung stehenden Sonden die geeignete auszuwählen.

Sonden mit separatem Zu- und Abfluß können im Durchfluß betrie­ ben werden, wobei gemäß Anspruch 7 in einer weiteren vorteilhaf­ ten Ausgestaltung vorgesehen ist, daß die Pumpeinrichtung eine mit dem Zufluß der Sonde verbundene Pumpe (Sondenpumpe) aufweist und der Abfluß der Sonde mit der Meßeinrichtung verbunden ist.

Gemäß Anspruch 8 ist weiterhin vorgesehen, daß die Sondenpumpe die Sonde diskontinuierlich in von Ruhezeitintervallen unterbro­ chenen Pumpzeitintervallen mit definierten Mengen Perfusionsflüs­ sigkeit beaufschlagt, wobei die jeweils eingeleitete Menge an Perfu­ sionsflüssigkeit dabei so groß gewählt ist, daß das im vorhergehen­ den Ruhezeitintervall gebildete Dialysat vollständig aus der Sonde bis mindestens in die Leitung zwischen Abfluß und Meßeinrichtung verdrängt wird. Es muß bei dieser Ausgestaltung lediglich darauf geachtet werden, daß das Ruhezeitintervall ausreichend lang zur Bildung des gewünschten Dialysats gewählt wird. Im einfachsten Fall ist die in die Sonde gepumpte Menge an Perfusionsflüssigkeit so groß, daß das Dialysat aus der Sonde, durch die Meßeinrichtung bis in einen Abfallbehälter verdrängt wird. In diesem Fall kann mit nur einer Pumpe bei geringem Regelaufwand gleichzeitig die Be­ füllung der Sonde mit frischer Perfusionsflüssigkeit und die Beauf­ schlagung der Meßeinrichtung mit dem Dialysat erfolgen.

Nachteilig bei Betreiben der Vorrichtung mit nur der Sondenpumpe ist jedoch, daß die Meßeinrichtung zwischen den Messungen ledig­ lich mit Perfusionsflüssigkeit und nicht mit anderen Flüssigkeiten, wie z. B. sonstigem geeigneten Puffer oder Kalibrierflüssigkeit etc., beaufschlagt werden kann.

Deswegen sieht eine besonders vorteilhafte Vorrichtung nach An­ spruch 9 vor, daß die Pumpeinrichtung eine weitere, im folgenden Sensorpumpe genannte Pumpe aufweist, die über ein Schaltventil direkt in die Leitung zwischen Abfluß der Sonde und Meßein­ richtung fördern kann. Bei dieser Ausgestaltung kann die im Pumpzeitintervall von der Sondenpumpe eingeleitete Perfusionsflüs­ sigkeitsmenge so bemessen sein, daß das Dialysat aus der Sonde le­ diglich bis in die Leitung zur Meßeinrichtung verdrängt wird. Dann wird die Schaltung des Schaltventiles geändert und mittels der Sen­ sorpumpe mit frei wählbarer Geschwindigkeit eine frei wählbare Flüssigkeit in die Leitung gepumpt, die das Dialysat zur Messung durch die Meßeinrichtung und dann weiter in einen Abfallbehälter verdrängt. Die eingepumpte Flüssigkeit kann dabei z. B. eine Kali­ brierflüssigkeit oder aber auch z. B. Perfusionsflüssigkeit bzw. Puf­ fer etc. sein. Bei Verwendung von Perfusionsflüssigkeit kann wei­ terhin ein gemeinsames Flüssigkeitsreservoir für Sensor und Son­ denpumpe vorgesehen sein.

Die verbleibenden Unteransprüche betreffen schließlich die Meß­ einrichtung. Vorteilhafterweise ist nach Anspruch 11 vorgesehen, daß die Meßeinrichtung mit einer elektrochemischen Enzymzelle arbeitet, die über die zur Meßeinrichtung führende Leitung mit Flüssigkeit beaufschlagbar ist.

Eine derartige elektrochemische Enzymzelle enthält vorzugsweise gemäß Anspruch 12 eine mit einer Enzymschicht versehene Meß­ elektrode. Die Meßelektrode besteht vorzugsweise aus Platin oder Gold. Die Enzymschicht enthält immobilisiertes Enzym, das mit der zu bestimmenden Substanz als Substrat eine spezifische Reak­ tion katalysiert. Soll z. B. Laktat gemessen werden, so ist gemäß Anspruch 13 vorgesehen, daß die Enzymschicht immobilisierte Laktatoxidase (LOD) enthält. In beiden Fällen (Laktat und Glukose) wird durch die jeweils spezifische Enzymschicht an der Meßelek­ trode H₂O₂ gebildet. Die Bildung von H₂O₂ wird als Diffusions­ grenzstrom an der Platin- oder Goldelektrode gegen eine Silber- oder Edelstahlbezugelektrode gemessen. Gemessen wird in der Re­ gel mit einer positiven Polarisationsspannung, also mit der Meß­ elektrode als Anode.

In einer weiteren Ausgestaltung gemäß Anspruch 15 ist vorgesehen, daß die Enzymschicht weiterhin mit einer insbesondere hydropho­ ben, gut sauerstoffdurchlässigen Kunststoffmembran überzogen ist, die für die zu bestimmende Substanz limitierend durchlässig ist. Diese Membran soll in erster Linie, die Diffusion der zu bestim­ menden Substanz aus dem Dialysat zu der Enzymschicht verlang­ samen, was die Linearität der Meßelektrode verbessert. Außerdem wird so sichergestellt, daß die Enzymschicht mit dem für eine kor­ rekte Messung erforderlichen Substratunterschuß arbeitet. Die Membran kann aus unterschiedlichen Materialien, vorzugsweise Polycarbonat oder Polyurethan bestehen.

In diesem Zusammenhang soll aber noch ein weiteres Problem an­ gesprochen werden. Wie oben bereits ausgeführt, haben Untersu­ chungen gezeigt, daß elektrochemische Enzymzellen, die über einen längeren Zeitraum mit in vivo gewonnenem Dialysat beaufschlagt werden, in ihrer Meßempfindlichkeit rapide abnehmen. In der Fachliteratur wird davon ausgegangen, daß das Dialysat zusätzlich zu der zu bestimmenden Substanz auch reaktionshemmende Inhibi­ toren aus der Gewebeflüssigkeit aufnimmt. Diese Inhibitoren sollen die Enzymaktivität und damit die Meßsensibilität herabsetzen. An­ dere Meinungen, wie z. B. Palleschi et al in "Applied Biochemistry and Biotechnology", Vol. 31, 1991, gehen davon aus, daß der andauernde Kontakt der Enzymzelle mit dem Dialysat zur Anlage­ rung weiterer Ladungsträger an der Meßelektrode führt, und dies die Abnahme der Meßempfindlichkeit bewirkt. In dieser Arbeit wird berichtet, daß eine Beschichtung der Meßelektrode mit mikro­ porösem Polytetrafluoräthylen die Meßstabilität von H₂O₂ messen­ den Enzymzellen deutlich erhöht.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht daher gemäß Anspruch 15 vor, daß die Meßelektrode zunächst eine Be­ schichtung, insbesondere aus mikroporösem Polytetrafluoräthylen aufweist, auf die dann die Enzymschicht und gegebenenfalls die ab­ schließende Kunststoffmembran aufgebracht ist. Ein weiterer Vor­ teil dieser Ausgestaltung ist darin zu sehen, daß elektrochemische Interferenzen durch andere Substanzen wie z. B. Ascorbinsäure, Harnsäure und gegebenenfalls auch Medikamentrückstände ausge­ schlossen werden. Die Beschichtung kann dabei mit gleichen Erfolg auch aus anderen Materialien, z. B. aus Polyanilin bestehen.

Die Erfindung soll im folgenden anhand mehrerer Abbildungen nä­ her erläutert werden.

Fig. 1 zeigt schematisch eine Ausführungsform der erfin­ dungsgemäßen Vorrichtung,

Fig. 2 zeigt schematisiert eine weitere Ausführungsform der Erfindung und

Fig. 3 zeigt in einer Teilansicht eine bei der Erfindung ver­ wendbare Meßzelle.

Fig. 1 zeigt eine Ausführung 10 der erfindungsgemäßen Vor­ richtung mit einer in schematisch dargestelltes Gewebe 11 implan­ tierten Sonde 12, die von nicht dargestellter, die zu bestimmende Substanz enthaltender Gewebeflüssigkeit umgeben ist. Die Sonde 12 ist in Form eines doppellumigen Katheters mit einem inneren Schlauch 13 und einem umgebenden, im Schnitt dargestellten Schlauch 14 ausgebildet. Es handelt sich um einen üblichen Son­ denaufbau. Der innere Schlauch 13 bildet an seinem proximalen Ende einen Zufluß 15 für die Sonde aus, der über eine Flüssig­ keitsleitung 16 in Verbindung mit einer Pumpe 17 steht. Die Pumpe 17 fördert aus einem nicht dargestellten Reservoir Perfusi­ onsflüssigkeit in den Schlauch 13, die an dessen distalem Ende 18 in den äußeren Schlauch 14 austritt. Dort wird die Perfusionsflüs­ sigkeit an einer als Dialysemembran 19 ausgebildeten Wand des äu­ ßeren Schlauches 14 vorbei in Richtung auf einen Abfluß 20 ge­ drückt. Die Dialysemembran 19 kann z. B. aus Celluloseacetat oder auch Polycarbonatpolyethercopolymer bestehen und z. B. für Mo­ leküle ab 20 000 Dalton aufwärts durchlässig sein. Es sind natürlich auch Dialysemembranen aus anderem Material und mit anderen Ausschlußgrenzen denkbar, die ebenfalls im Rahmen dieser Erfin­ dung eingesetzt werden können. Wichtig bei der Wahl des Materi­ als und der Verweilzeit ist, daß sich innerhalb der zu Verfügung stehenden Verweilzeit in der Sonde 12 das gewünschte Dialysat bil­ den kann. Bei der Perfusionsflüssigkeit kann es sich z. B. um eine beliebige isotonische Pufferlösung, z. B. Phosphatpuffer, handeln, deren pH-Wert vorzugsweise auf einen physiologischen Bereich eingestellt ist. Gegebenenfalls kann ein Chelat-Bildner, z. B. Citrat, enthalten sein.

Der Abfluß 20 steht seinerseits über eine Flüssigkeitsleitung 21 in Verbindung mit einer für die zu bestimmende Substanz spezifischen Meßeinrichtung 22. Von der Meßeinrichtung führt eine weitere Flüssigkeitsleitung 23 zu einem nicht dargestellten Abfallbehälter. Erfindungsgemäß ist nun vorgesehen, daß die Pumpe 17 die Sonde 12 in von Ruhezeitintervallen unterbrochenen Pumpzeitintervallen mit Perfusionsflüssigkeit beaufschlagt. Konkret sieht dies so aus, daß in den Pumpzeitintervallen so viel Perfusionsflüssigkeit in die Sonde 12 gepumpt wird, daß das im äußeren Rohr 14 befindliche und zwischenzeitlich gebildete Dialysat vollständig aus der Sonde 12 und durch die Meßeinrichtung 22 bis gegebenenfalls in einen nicht dargestellten Abfallbehälter verdrängt wird.

Fig. 2 zeigt grob schematisch ein anderes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung. Man erkennt wieder eine in ein Gewebe 30 implantierte Sonde 31, deren Zufluß 32 in Verbindung mit einer Sondenpumpe 33 steht. Die Sonde 31 hat weiterhin einen Abfluß 39, der über eine Leitung 34 mit einer Meßeinrichtung 35 verbunden ist. Weiterhin ist eine Pumpe 36 vorgesehen, deren Pumpleitung 37 über ein Schaltventil 38 in die Leitung 34 mündet. Mit dieser Ausgestaltung ist es nun möglich, zunächst über die Sondenpumpe 33 so viel Perfusionsflüssigkeit in die Sonde 31 ein­ zuleiten, daß das darin gebildete Dialysat in die Leitung 34 bis in Strömungsrichtung gesehen hinter das Schaltventil 38 verdrängt wird. Dann kann das Schaltventil 38 umgeschaltet werden und über die Pumpe 36 mit frei wählbarer Geschwindigkeit eine frei wähl­ bare Flüssigkeit in die Leitung 34 in Strömungsrichtung hinter dem Schaltventil eingeleitet werden, die dann das Dialysat durch die Meßeinrichtung 35 und gegebenenfalls weiter in einen Abfallbehäl­ ter drückt. Ein Vorteil dieser Ausgestaltung besteht darin, daß man gegebenenfalls die Pumpgeschwindigkeit, mit der das Dialysat be­ fördert wird, noch erhöhen kann. Dadurch kann der zeitliche Ab­ stand zwischen Meßergebnis und körperlichem Zustand, den dieses Meßergebnis repräsentiert, noch verkürzt werden. Außerdem ist es möglich, über die Pumpe 36 Kalibrierflüssigkeit und gegebenenfalls Puffer bzw. frische Perfusionslösung durch die Meßeinrichtung 35 zu fördern.

Die Meßeinrichtung ist in der Regel eine übliche elektrochemische Enzymzelle. Derartige elektrochemische Enzymzellen besitzen eine Durchflußkammer, in der eine Meßelektrode und eine geeignete Be­ zugselektrode angeordnet sind. Elektrochemische Enzymzellen ge­ hören zum Standardwissen des Fachmanns und es wird in Fig. 3 daher lediglich in einer Teilansicht der Aufbau einer in der Erfin­ dung bevorzugt eingesetzten Zelle 40 dargestellt.

Die Zelle 40 weist eine Bezugselektrode 41 und eine Meßelektrode 42 auf, zwischen denen eine Isolierung 43 vorgesehen ist. Zu den Seiten und nach unten hin sind die Bezugselektrode 41 und die Me­ ßelektrode 42 dicht in einem Kunststoffblock 50 eingebettet. Die Meßelektrode 42 kann z. B. aus Gold oder Platin bestehen, wäh­ rend die Bezugselektrode 41 gängigerweise aus Silber hergestellt wird. Über entsprechende Anschlüsse 44 und 45 wird eine Span­ nung zwischen der Bezugselektrode 41 und der Meßelektrode 42 angelegt. Nach oben hin ist ein Elektrolytraum 46 vorgesehen, über den Bezugselektrode 41 und Meßelektrode 42 in Verbindung ste­ hen. Oberhalb des Elektrolytraumes 46 ist eine Beschichtung 47 aus z. B. mikroporösem Polytetrafluoräthylen oder auch Polyanilin auf­ gebracht, die die Oberflächen der Elektroden 41 und 42 nach außen hin abdichtet. Auf der Beschichtung 47 ist eine Enzymschicht 48 aufgebracht, die das für den jeweiligen Nachweis spezifische En­ zym (z. B. LOD oder GOD) in immobilisierter Form enthält. Auf dieser Enzymschicht 48 ist schließlich eine äußere Kunststoff­ membran 49 aufgebracht, die z. B. aus Polykarbonat, Polyuretan od. dgl. besteht. Die Aufgabe der Kunststoffmembran 49 ist, die Diffusion des zu messenden Substrates aus dem nicht dargestellten Dialysat (das Dialysat wird im Durchfluß in Kontakt zu der Kunst­ stoffmembran vorbeigeführt) zu der Enzymschicht 48 zu verlang­ samen. Auf diese Weise wird die Linearität der Meßelektrode ver­ bessert und sichergestellt, daß die Enzymschicht 48 im Substratun­ terschuß arbeitet, was eine Voraussetzung für eine korrekte Mes­ sung ist. Die innere mikroporöse Beschichtung 47 soll schließlich sicherstellen, daß nach Möglichkeit lediglich H₂O₂ an die Meß­ elektrode 42 gelangt und keine anderen, in nicht kontrollierbaren Ladungszuständen befindlichen Substanzen. Es hat sich heraus­ gestellt, daß die Beschichtung 47, insbesondere die innere Membran 41 die sonst schon nach kurzer Zeit beobachtete Abnahme der Meßempfindlichkeit aufhält.

Im Rahmen der Erfindung sind eine ganze Reihe von Ausführungen denkbar, die alle mit abgedeckt werden sollen. So können mit der Erfindung beliebige Substanzen (z. B. auch Lipide, Hormone, Me­ dikamente etc.) gemessen werden, sofern für diese Substanzen ge­ eignete Meßsysteme zur Verfügung stehen. Zur Messung müssen weiterhin nicht zwingend elektrochemische Enzymzellen eingesetzt werden. Denkbar ist auch die Verwendung von z. B. Farbindika­ toren etc. Schließlich ist es im Rahmen der Erfindung selbst­ verständlich auch möglich, eine Langzeitbestimmung für mehrere Substanzen gleichzeitig vorzunehmen, wozu beispielsweise mehrere parallel oder in Reihe geschaltete unterschiedliche Meßzellen vorge­ sehen sein können.

Claims (16)

1. Verfahren zur Langzeitbestimmung des Gehaltes von min­ destens einer Substanz in Körperflüssigkeiten, bei dem über eine in den Körper einsetzbare hohle Dialysesonde (Sonde) Perfusionsflüssigkeit in Diffusionskontakt mit der die Sonde umgebenden Körperflüssigkeit gebracht wird und das ent­ stehende Dialysat einer Meßeinrichtung zur Bestimmung der Substanzkonzentration zugeführt wird, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Meßeinrichtung (22, 35) in durch zeitliche Abstände getrennten Meßintervallen mit Dialysat beauf­ schlagt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßeinrichtung (22, 35) in den Abständen zwischen den Meßintervallen mit Perfusionsflüssigkeit oder Puffer beauf­ schlagt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Sonde (12, 31) in zeitlichen Abständen diskontinu­ ierlich mit jeweils einer definierten Menge an Perfusionsflüs­ sigkeit beaufschlagt wird, die so groß gewählt ist, daß das in der Sonde (12) gebildete Dialysat vollständig durch die Meß­ einrichtung (22) gedrückt wird.

4. Vorrichtung zur Langzeitbestimmung des Gehaltes von min­ destens einer Substanz in Körperflüssigkeiten, mit einer in den Körper einsetzbaren, von einer Perfusionsflüssigkeit durchströmbaren hohlen Sonde, deren einer Wandbereich als Dialysemembran ausgebildet ist, die eine Diffusion zwischen der Perfusionsflüssigkeit und der die Sonde umgebenden Körperflüssigkeit zur Bildung eines Dialysats erlaubt, mit ei­ ner für die zu bestimmende Substanz spezifischen Meßein­ richtung und mit weiterhin einer Pumpeinrichtung, die über geeignete Leitungen die Sonde mit Perfusionsflüssigkeit be­ aufschlagt und das in der Sonde gebildete Dialysat in die Meßeinrichtung fördert, dadurch gekennzeichnet, daß die Pumpeinrichtung innerhalb von durch zeitliche Abstände ge­ trennten Meßzeitintervallen die Meßeinrichtung (22, 35) mit dem in der Sonde (12, 31) gebildeten Dialysat beaufschlagt.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Sonde (12, 31) jeweils einen separaten Zu- (15, 35) und Abfluß (20, 39) aufweist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Sonde (12, 31) in Form eines doppellumigen Kathe­ ters ausgebildet ist.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Pumpeinrichtung eine Pumpe (17, 33) (Sondenpumpe) aufweist, die mit dem Zufluß (15, 32) der Sonde (12, 31) verbunden ist und daß der Abfluß (20, 39) der Sonde (12, 31) mit der Meßeinrichtung (22, 35) ver­ bunden ist.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Sondenpumpe (17, 33) innerhalb von durch Ruhezeitintervallen unterbrochenen Pumpzeit­ intervallen jeweils eine definierte Menge Perfusionsflüssig­ keit in die Sonde (12, 31) pumpt, wobei die im Pumpzeitin­ tervall in die Sonde (12, 31) gepumpte Menge an Perfusions­ flüssigkeit so groß ist, daß das im vorhergehenden Ruhezei­ tintervall gebildete Dialysat vollständig bis mindestens in die Leitung (34, 21) zwischen Abfluß (20, 39) der Sonde (12, 31) und Meßeinrichtung (22, 35) verdrängt.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 8, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Pumpeinrichtung eine weitere Pumpe (36) (Sensorpumpe) aufweist, deren Pumpleitung (37) über ein Schaltventil (38) in die Leitung (34) zwischen Abfluß (39) der Sonde (31) und Meßeinrichtung (35) mündet, wobei das Schaltventil (38) wahlweise eine Flüssigkeitsverbindung zwischen der Sonde (31) und der Meßeinrichtung (35) oder zwischen der Sensorpumpe (36) und der Meßeinrichtung (35) ermöglicht.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Sensorpumpe (36) im Pumpbetrieb wahlweise Perfu­ sions- oder Kalibrierflüssigkeit zur Meßeinrichtung (35) pumpt.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßeinrichtung (22, 35) eine elektrochemische Enzymzelle (40) aufweist, die über die zu der Meßeinrichtung führende Leitung mit Flüssigkeit beauf­ schlagbar ist.

12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Enzymzelle (40) mindestens eine mit einer Enzym­ schicht (48) versehene Meßelektrode (42) aufweist.

13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Enzymschicht immobilisierte Laktatoxidase (LOD) enthält.

14. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Enzymschicht immobilisierte Glukoseoxidase (GOD) enthält.

15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Enzymschicht (48) mit einer diffu­ sionslimitierenden Membran (49) insbesondere aus Polycar­ bonat oder Polyurethan überzogen ist.

16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßelektrode (42) mit einer Be­ schichtung (47) bestehend aus einer Fluorethylenverbindung, insbesondere mikroporösem Polytetrafluorethylen, überzogen ist.