DK141306B - Elektrokemisk føler. - Google Patents

Description

141306

Opfindelsen angår en elektrokemisk føler til bestemmelse af oxygenpartialtrykket, således som nærmere angivet i kravets indledning. En sådan føler egner sig især til måling i biologiske medier in vivo.

5 Der kendes til bestemmelse af oxygenpartialtryk ket elektrokemiske følere, der arbejder efter følgende principper.

De består af to metalliske elektroder, der over en elektrolyt står i elektrisk ledende forbindelse med 10 hinanden. Den ene af disse elektroder, katoden, er af et metal, der har den egenskab, at det ved en egnet forspænding katalyserer den elektrokemiske reduktion af oxygenmolekylet. Den derved optrædende strøm føres bort over en anden elektrode, anoden, i et ydre kredsløb og måles.

15 Under bestemte forudsætninger er denne strøm proportional med henholdsvis koncentrationen eller partialtrykket af luften i målemediet. En af disse forudsætninger er, at transporten af oxygen til katoden begrænses ved diffusion gennem en membran, der befinder sig mellem elektrolytlag-20 et, der dækker katoden, og målemediet. Som materiale til denne membran har f.eks. polypropylen, polyethylen, poly-tetrafluorethylen, og polyester af ethylenglycol og tere-phthalsyre vist sig fordelagtigt. Se f.eks.. Severing-haus, J.W., Measurement of blood gases: PO and P n , i Ann.

6 wU Λ 25 λ N.Y. Acad. Sci. 148: 115, 1968.

Medens denne målemetode har vist sig god til bestemmelse af oxygenpartialtrykket i biologiske medier in vitro, har der hidtil vist sig vanskeligheder ved an-30 vendelse in vivo, især ved måling i blodklar. En af disse vanskeligheder kan føres tilbage til, at en miniaturi-sering af føleren er nødvendig. En ved spidsen af et kateter anbragt føler til intravaskulær PQ^-måling skal så vidt muligt have en diameter på mindre end 2 mm. Sådan-35 ne oxygenkateterfølere lader sig ganske vist fremstille ifølge teknikkens nuværende stade, men de hidtil kendte 2 141306 typer er komplicerede i opbygning og vanskelige i praktisk håndtering. En del af de kendte følere må før anvendelsen præpareres, hvorved der skal udføres forskellige delvis komplicerede arbejder. Således må f.eks.

5 elektroden først fugtes med elektrolytopløsningen og derpå under undgåelse af dannelse af luftblærer overspændes med en membran, hvorhos membranen fastholdes ved hjælp af et mekanisk apparat, kappe, O-ring eller lignende. Sammenlign Grimmes S., Catheter Electrode for 10 Absolute Determination of Oxygen Tension in Digest of the 7th int. Conference on medical and biological Engineering 1967 Stockholm. Denne komplicerethed i håndteringen har bidraget til, at sådanne oxygenkateterføl-ere ikke hidtil har slået igennem til klinisk rutine-15 arbejde. Hertil kommer, at følerens pris på grund af opbygningens kompleksitet er for høj til at muliggøre en bred klinisk anvendelse.

Ud fra kendskab til disse ulemper er der i de senere år foreslået enklere føleropbygninger, ved hvil-20 ke membranen i hovedsagen ikke holdes mekanisk, men ved overtrækning bæres på elektroderne. Jf. Niedrach L.W., et al., A new approach to sensors for in vivo monitoring: I. Oxygen in J. Assn. Advan. Med. Instrum. 6:121-125, 1972. Disse følere skal ikke præpareres og kan stilles 25 brugsfærdige til rådighed for det kliniske personale.

Selv om der dermed allerede er opnået en væsentlig forbedring, kan denne løsning ikke anses for optimal med hensyn til enkelhed i fremstilling. Hertil kommer, at alle membranmaterialer, der kan komme på tale til en 30 sådan overtrækning, har tendens til at kvælde i vandholdige medier og dermed forandre sin permeabilitet for oxygen. Herved forårsages en drift af følerens strøm/p02~ -karakteristik.

Fra US-patentskrift nr. 3.528.403 kendes også en 35 elektrokemisk føler, hvor der som diffusionsvæg anvendes en membran, der er udspændt over en åbning i et kammer, 141306 3 der er fyldt med en flydende elektrolyt og indeholder elektroderne. Denne anordning er behæftet med den ulempe, at når føleren på den ønskede måde skal udformes med små dimensioner, er det særdeles svært at anbringe membran-5 en.

Det er opfindelsens formål til bestemmelse af oxygenpartialtrykket at tilvejebringe en elektrokemisk føler, der er så enkel som muligt at betjene og er billig at fremstille, og som desuden udviser minimal afdrift.

10 Ifølge opfindelsen løses denne opgave ved hjælp af de i kravets kendetegnende del angivne træk.

Herved er det blevet muligt at fremstille en elektrokemisk føler til bestemmelse af oxygenpartialtrykket, som på grund af sine meget små dimensioner, sin 15 sikre forligelighed med biologiske substanser og enkel betjening er særdeles velegnet til målinger in vivo, og som desuden er billig at fremstille og udviser en minimal afdrift.

Den biologiske forligelighed opnås i føleren i-20 følge opfindelsen ved, at - til forskel fra kendte følere af denne art - følerens diffusionsvæg, der udgør væggen i en forud fremstillet slange, ikke på nogen måde ændres under fremstillingen af føleren, så at diffusionsvæggens på forhånd kendte egenskaber bibeholdes uændrede.

25 Opfindelsen forklares i det følgende nærmere un der henvisning til tegningen. I en tyndvægget polyethylenslange 1 med en ydre diameter på 0,8 mm, og som ved sin ene ende er tilsmeltet, findes en med et overtrask af polytetrafluorethylen isoleret platintråd 2 og en blank 30 sølvtråd 3. Ved spidsen af platintråden er isolationen fjernet på en længde af ca. 3 mm. Sølvtråden ender 1 en sådan afstand fra enden af platintråden, at en berøring af platintrådens blanke del med sølvtråden ikke er mulig, altså i det foreliggende tilfælde fjernet mere end 3 mm 35 fra enden af platintråden. Den uisolerede del 4 af platintråden 2 tjener som katode, medens sølvtråden 3 udgør 4 141306 anoden» Det af den forreste del af polyethylenslangen 1 dannede kammer 5 er fyldt med en elektrolytopløsning 6, der udgør den elektriske forbindelse mellem katoden og anoden. Den øvrige del af polyethylenslangen 1 er fyldt 5 med en bøjelig kunstharpiks 7.

Det har vist sig, at dette elektrodeorgan ikke blot er enkelt og billigt at fremstille, men at der også opnås en udmærket stabilitet for følerens strøm/ρθ^“karakteristik. Dette må i hovedsagen henføres til, at poly-10 ethylen har yderst ringe evne til at optage vand, og at der kan ses bort fra en dermed forbunden ændring af oxy-genpermeabiliteten. Endvidere viser det sig fordelagtigt, at den overflade af føleren, der kommer i berøring med blod, består fuldstændigt af polyethylen. Dette materiale 15 er igennem flere år blevet anvendt i katetere til indføring i blodkar og har udmærket sig ved sin forligelighed med blod og legemsvæv.

En yderligere fordel ved føleren ifølge opfindelsen er, at følerens reaktionstid over for ændringer 20 i oxygenpartialtrykket kan varieres ved valg af formstofslangens vægtykkelse. I det ovenfor anførte eksempel kan en forkortelse af reaktionstiden opnås ved, at slangen 1 gøres tyndere i den del, der omgiver katoden 4.

Det er klart, at også andre polymere, der har en 25 egnet og i hovedsagen konstant permeabilitet for oxygen og er forligelige med legemsvæv og blod, kan anvendes.

Endvidere kan andre metaller eller forbindelser, der kan anvendes i oxygenfølere, komme på tale som materiale for anode og katode. Især egner i stedet for platin også sølv sig som katodemateriale, da dette er billigere.