IT9021475A1 - Procedimento ed apparecchiatura per la determinazione elettrochimica di specie gassose o volatili con particolare riferimento ad emogsanalizzatori. - Google Patents
Procedimento ed apparecchiatura per la determinazione elettrochimica di specie gassose o volatili con particolare riferimento ad emogsanalizzatori. Download PDFInfo
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Description
"Procedimento ed apparecchiatura per la determinazione elettrochimica di specie gassose o volatili con particolare riferimento ad emogasanalizzatori"
La presente invenzione si riferisce a perfezionamenti nella determinazione elettrochimica di specie gassose o volatili, in particolare della pressione parziale sanguigna di CO2 in una apparecchiatura del tipo emogasanalizzatore.
Per quanto concerne ì problemi generali relativi alla manutenzione e alla calibrazione di questi strumenti si fa riferimento a quanto contenuto nelle parti introduttive delle domande di brevetto 21292 A/88 del 8.7.88 e 21689 A/88 del 10.8.1988. a nome della stessa richiedente.
Scopo della presente invenzione è invece specificamente di proporre un sistema adatto alla determinazione elettrochimica della pressione parziale della anidride carbonica in un campione sanguigno che permetta di superare gli inconvenienti tipici delle apparecchiature e dei procedimenti noti, così da risultare di elevata affidabilità e di manutenzione ordinaria praticamente assente, senza che si verifichi un apprezzabile decadimento delle prestazioni dell'apparecchio fra gli interventi programmati dalla necessità di sostituire quelle parti dello strumento che per loro natura presentano vita predeterminata .
L'invenzione si preoccupa in particolare di riportare l'apparecchiatura in condizioni costanti e controllate dopo ogni misurazione, considerando questo accorgimento come essenziale per ottenere valori ripetibili ed affidabili di misurazione.
Un ulteriore scopo dell'invenzione è inoltre di consentire il controllo della funzionalità dell'intero apparato semplicemente sulla base del controllo dell'intervallo temporale esistente fra le misurazioni successive dei vari campioni.
L'invenzione propone a tal fine un procedimento per ottenere un valore di grandezza elettrica correlata con il valore di pC02 in un campione di sangue, in cui si prevede:
- di prelevare da un apposito serbatoio un liquido di misura mantenuto in condizioni di elevata purezza previo passaggio attraverso mezzi di atti a trattenere impurezze di tipo ionico;
- di spingere detto liquido a fluire fino a una cella di diffusione ove esso è posto in contatto con il campione di sangue attraverso una membrana di permeazione che consente la diffusione di soli gas; - di arrestare il flusso del liquido di misura per permettere la diffusione dei gas disciolti attraverso la membrana, fra il campione e la quantità di liquido di misura contenuta nella cella;
- di spingere il liquido di misura a fluire per portare in una cella di misura il volume di liquido di misura rimasto statico nella cella di diffusione e di misurare in tale volume di liquido il valore di una grandezza elettrica correlato alla PCO2,
- di fare terminare in uno scarico il liquido di misura una volta eseguita la misurazione elettrica. L'apparecchio secondo l'invenzione comprende un percorso fluidico facente capo ad un serbatoio di liquido di misura al quale sono associati mezzi atti a trattenere impurezze di tipo ionico ed attraversante in successione, una cella di diffusione in cui il percorso di detto liquido è separato da una membrana di permeazione da un percorso atto a ricevere un campione di sangue e una cella di misura comprendente mezzi atti a fornire un valore di grandezza elettrica di entità correlata alla PCO2 del detto liquido di misura, il percorso terminando poi in uno scarico; essendo inoltre previsti mezzi per spingere detto liquido di misura entro detto percorso fluidico.
Per meglio chiarire gli scopi e le caratteristiche della presente invenzione ne sarà qui descritta una forma esemplificativa non limitativa di pratica realizzazione con riferimento ai disegni allegati in cui :
- Fig.l rappresenta una vista schematica generale di una forma realizzaiiva dell'apparecchiatura secondo 1 1invenzione.
- Fig.2 e Fig.3 rappresentano dei grafici relativi all'andamento di alcuni parametri misurati nel sistema di fig.l.
L'apparecchiatura mostrata in figura 1 comprende un condotto 11, destinato a ricevere il campione di sangue di cui deve essere misurata la pC02, comunicante attraverso una membrana di permeazione 12 con una cella di diffusione 13 facente parte di un circuito fluidico chiuso destinato alla circolazione di un liquido di misura. Questo percorso prevede inoltre un serbatoio 14 dove viene mantenuto detto liquido di misura, mezzi di movimentazione fluidica 15, e una cella di misura 16.
Esaminando ora in maggior dettaglio i componenti dell'apparecchiatura, i mezzi di movimentazione fluidica 15 possono essere costituiti da dispensatori volumetrici della tecnica nota atti a far fluire nel percorso quantità controllate di liquido di misura, affinchè volumi prefissati di liquido siano portati selettivamente in corrispondenza delle varie unità previste lungo il percorso.
Detti dispensatori possono essere completamente gestiti da una unità di elaborazione dati (19) che pilota la esecuzione sequenziale delle operazioni richieste dal procedimento di misura abilitando sequenzialmente l'intervento di mezzi a ciò predisposti, quali l'unità di pompaggio 15, i sensori della cella di misura 16. L'unità (19) provvede anche alla elaborazione dei dati provenienti dai sensori della cella di misura 16 ed a pilotare od abilitare gli interventi in sequenza anche in presenza dei valori sentiti.
Non sarà ulteriormente descritta tale unità (19) di elaborazione, poiché essa può essere realizzata in vario modo secondo la tecnica nota.
Il serbatoio 14 è diviso in due scomparti: un primo scomparto 17 di trattamento da cui viene prelevato il liquido di misura sostanzialmente privo di impurezze ioniche da essere avviato nel percorso fluidico ed un secondo scomparto 18 di raccolta della soluzione proveniente dalla cella di misura una volta terminata la misura della COz presente.
Nello scomparto 17 si trovano scambiatori ionici a letto misto (cationici ed anionici) per il mantenimento del liquido di misura utilizzato.
La cella di misura 16 è vantaggiosamente del tipo conduttimetrico , ad esempio a strato sottile, benché possano venire utilizzate celle conduttimetriche di qualsiasi tipo noto.
La cella di diffusione 13 è da considerarsi concettualmente come unità del tutto nota essendo ad essa richiesto semplicemente di porre-in contatto la soluzione di misura con il campione fluente nel condotto 11, attraverso una membrana di permeazione atta a permettere la diffusione dei gas-fra i due liquidi senza venire attraversata da ioni.
Il procedimento di misura condotto con l'apparecchiatura sopra descritta avviene con le seguenti modalità .
Quando il campione da analizzare viene introdotto nel canale 11 la pompa 15 avvia un volume di liquido di misura nel percorso fluidico affinchè esso raggiunga la cella di diffusione.
Si deve notare che, durante questa fase del carico del liquido di misura nella cella di diffusione, la cella di misura può essere utilizzata per verificare l'idoneità del detto liquido alo svolgimento della propria funzione.
Infatti un qualsiasi inquinamento del liquido, come pure una accidentale mancanza dello stesso, verrebbe immediatamente segnalata avvisando della inattendibilità della misura che ci si appresta a compiere. La unità di elaborazione (19) reagisce nel senso di bloccare la procedura di analisi se pervengono segnali anormali in questa fase dalla cella 16.
Una adeguata calibrazione dello strumento può provvedere alla compensazione della pC02 che compete alla soluzione di misura in ragione della percentuale di CO2 presente nella atmosfera, e notoriamente assai piccola (nell’intorno di 0,03 %) e quindi tale da non influenzare apprezzabilmente la misura .
Quando un volume di liquido di misura è giunto nella cella di diffusione 13, il flusso è arrestato per un tempo determinato: CO2 necessariamente si diffonde dal campione al liquido di misura e questa diffusione è funzione del valore di pC0∑ nel campione e del tempo di permanenza dei due fluidi in contatto con interposizione della membrana 12.
Il diagramma di figura 2 mostra quale può considerarsi qualitativamente il variare del valore di PCO2 nella soluzione in funzione del valore di PCO2 del campione ed in funzione del tempo. In ordinate è mostrato il rapporto fra le pC02 nella soluzione e nel campione ed in ascisse il tempo. E' ovvio che per la accuratezza della misura, e per una scarsa criticità del valore tempo, la soluzione di misura sarà fatta permanere nella cella di diffusione finché la derivata della funzione mostrata in fig. 2 non ha raggiunto un valore sufficientemente basso da far considerare trascurabili le usuali tolleranze del tempo di permanenza. In generale, ad esempio, potrà essere sufficiente il tempo di permanenza dell'ordine dei 20 secondi, come compromesso fra accuratezza di misura e velocità della sua esecuzione .
Terminata la fase di permeazione la pompa 15 spinge il liquido di misura cosicché il volume arrestato nella cella di diffusione fluisce nella cella di misura che dinamicamente fornisce un segnale elettrico, sotto forma di picco, contenente l'informazione relativa alla pC02 del campione.
La presente cella di misura fa quindi parte di un sistema a flusso in cui avviene una misurazione conduttimetrica dinamica di un segnale che viene poi correlato alla pressione parziale dell'anidride carbonica contenuta nel campione sanguigno testato.
Per indicare qualitativamente il tipo di segnale che può essere emesso dalla cella conduttimetrica 16, la figura 3 mostra un diagramma di tipico andamento del segnale, durante il flusso della soluzione, che può essere arrestato dopo l'esecuzione della misura di picco.
L'andamento qualitativo del segnale emesso dalla cella di misura potrà essere del tipo illustrato in figura 3.
Nel caso specifico della CO2 il .liquido di misura è costituito vantaggiosamente da HzO di elevata purezza .
L'utilizzo di qualsiasi composto o soluzione con i quali la specie diffusa realizzi equilibri acido/base con conseguente produzione di ioni responsabili delle variazioni di conducibilità elettrica è tuttavia possibile.
L'escursione massima del segnale dinamico misurata rispetto al valore che esso presentava prima della movimentazione fluidica è utilizzabile preferibilmente, ma non limitativamente, per correlare la variazione di conducibilità alla pC02 del campione. La unità di elaborazione si incarica di eseguire automaticamente i calcoli necessari per ottenere il valore di pCC>2 nel campione.
L'intervallo temporale entro il quale si raggiunge il valore di picco rappresenta sostanzialmente una costante strumentale e riveste perciò interesse diagnostico circa il corretto operare dello strumento Questa discrezionalizzazione dell'intervallo temporale di misura, con la connessa discrezionalizzazione dei movimenti fluidici all'interno del percorso fluidico, consente infatti di confermare o meno il corretto funzionamento dell'intero apparato con ciò realizzando un controllo,della funzionalità del dispositivo sulla base del tempo.
Una volta eseguita la misura l'unità di elaborazione comanda l'invio del liquido di misura nel serbatoio 14 dove, previa eluizione attraverso un letto di scambiatori ionici contenuti in 17, verrà prelevato per la successiva misura.
Detti scambiatori ionici sono vantaggiosamente del tipo a letto misto ed in particolare in forma di resine a scambio ionico, potendo comunque essere anche di tipo inorganico.
Detti scambiatori ionici possono essere utilizzati sotto qualsiasi forma sia essa granulare, liquida o di membrana.
Un esempio di resina utilizzata è la Duolite MB 6113 di produzione della ditta BDH.
E1 importante sottolineare che, in accordo con le modalità operative e con la apparecchiatura oggetto della presente invenzione, viene raggiunto il principale scopo della invenzione, e cioè di ripristinare con assoluta esattezza le condizioni iniziali dopo ogni operazione di misura, ciò che è essenziale per una ripetibilità di essa.
Infatti l'inizio di una nuova misura prevede che la pompa 15 spinga fino alla cella di diffusione 13 il liquido di misura, spingendo così nel contempo nel serbatoio 14 la soluzione contenuta nel percorso e permettendo il controllo, nella cella di misura, del fatto che nel percorso circoli effettivamente il liquido di misura con le caratteristiche fisico chimiche richieste.
Claims (6)
- RIVENDICAZIONI 1) Procedimento per ottenere un valore di grandezza elettrica correlata con il valore di pC02 in un campione di sangue, in cui si prevede: - di prelevare da un apposito serbatoio un liquido di misura mantenuto in condizioni di elevata purezza mediante passaggio attraverso mezzi di atti a trattenere impurezze di tipo ionico; - di spingere detto liquido a fluire fino a una cella di diffusione ove esso è posto in contatto con il campione di sangue attraverso una membrana di permeazione che consente la diffusione di soli gas; - di arrestare il flusso del liquido di misura per permettere la diffusione dei gas disciolti attraverso la membrana, fra il campione e la quantità di liquido di misura contenuta nella cella; - di spingere il liquido di misura a fluire per portare in una cella di misura il volume di liquido di misura rimasto statico nella cella di diffusione e di ottenere il valore di una .grandezza elettrica correlato alla pC02 in tale volume di liquido; - di scaricare il liquido di misura una volta eseguita la misurazione elettrica.
- 2) Procedimento secondo la rivendicazione 1 caratterizzato dal fatto che il liquido di misura è scaricato in detto serbatoio realizzando un percorso fluidico a circolo chiuso.
- 3) Procedimento secondo la rivendicazione 1 caratterizzato dal fatto che il liquido di misura è costituito da acqua di elevata purezza.
- 4) Procedimento secondo la rivendicazione 1 caratterizzato dal fatto che la cella di misura è una cella conduttimetr ica .
- 5) Procedimento secondo la rivendicazione 4 caratterizzato dal fatto che la cella conduttimetrica è del tipo a strato sottile.
- 6) Procedimento secondo la rivendicazione 1 caratterizzato dal fatto che i mezzi atti a trattenere impurezze di tipo ionico sono costituiti da scambiatori ionici attraversati dal liquido di misura uscente dal serbatoio 7) Procedimento secondo la rivendicazione 6 caratterizzato dal fatto che gli scambiatori ionici sono del tipo a letto misto. 8) Procedimento secondo la rivendicazione 7 caratterizzato dal fatto che gli scambiatori ionici a letto misto sono resine a scambio ionico. 9) Procedimento secondo la rivendicazione 7 caratterizzato dal fatto che gli scambiatori ionici a letto misto sono di tipo inorganico. 10) Apparecchiatura per ottenere un valore di grandezza elettrica correlata con il valore di pC02 in un campione di sangue, comprendente un percorso fluidico facente capo ad un serbatoio di liquido di misura al quale sono associati mezzi atti a trattenere impurezze di tipo ionico ed attraversante in successione, una cella di diffusione in cui detto liquido è posto in contatto con un campione di sangue tramite una membrana di permeazione e una cella di misura capace di fornire un valore di grandezza elettrica di entità correlata alla pCOz del liquido attraversante la cella, il percorso terminando poi in uno scarico, essendo inoltre previsti mezzi per prelevare il liquido di misura dal serbatoio e spingerlo nella cella di diffusione, per arrestare il flusso per un tempo determinato, per spingere il volume arrestato nella cella di diffusione entro la cella di misura e quindi avviarlo allo scarico. 11) Apparecchiatura secondo la rivendicazione 10 caratterizzata dal fatto che lo .scarico sfocia in detto serbatoio per realizzare un percorso a circuito chiuso. 12) Apparecchiatura secondo la rivendicazione 10 caratterizzata dal fatto che il liquido di misura è costituito da acqua di elevata purezza. 13) Apparecchiatura secondo la rivendicazione 10 caratterizzata dal fatto che la cella di misura è una cella di tipo conduttimetrico. 14) Apparecchiatura secondo la rivendicazione 13 caratterizzata dal fatto che la cella conduttimetrica è del tipo a strato sottile 15) Apparecchiatura secondo la rivendicazione 10 caratterizzata dal fatto che i mezzi atti a trattenere impurezze di tipo ionico sono costituiti da scambiatori ionici attraversati dal liquido di misura uscente dal serbatoio. 16) Apparecchiatura secondo la rivendicazione 15 caratterizzata dal fatto che gli scambiatori ionici sono del tipo a letto misto. 17) Apparecchiatura secondo la rivendicazione 16 caratterizzato dal fatto che gli scambiatori ionici a letto misto sono delle resine a scambio ionico. 18) Apparecchiatura secondo la rivendicazione 16 caratterizzata dal fatto che gli scambiatori ionici a letto misto sono di tipo inorganico.
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