NO813803L

NO813803L - Apparat for overvaakning av partialtrykket til gasser

Info

Publication number: NO813803L
Application number: NO813803A
Authority: NO
Inventors: Dawood Parker
Original assignee: Searle & Co
Priority date: 1980-11-11
Filing date: 1981-11-10
Publication date: 1982-05-12
Also published as: FR2493985B1; ES506979A0; NL8105083A; AU7734281A; US4463593A; BE891071A; JPS57156537A; DK497181A; FR2493985A1; IT1172056B; ES8206978A1; SE8106647L; IT8149672A0; JPH021258B2; DE3144601A1; DE3144601C2; FI813537L; CA1176486A

Description

Foreliggende oppfinnelse vedrører et apparat for overvåking

av partialtrykket til gasser, spesielt i sterile væsker.

Én spesiell anvendelse av oppfinnelsen, skjønt ikke den eneste, gjelder overvåking av partialtrykket eller spenn-ingen (i det følgende betegnet partialtrykk) til gasser i blodet, f.eks. blodet som sirkulerer fra en hjerte-lunge-maskin til en pasient under operasjon med åpent hjerte.

For blod har man å gjøre med oks'ygen-partialtrykket (P02)

og karbondioksyd-partialtrykket (PC02). Når det gjelder andre væsker, kan imidlertid de angjeldende partialtrykk være forskjellig.

Et hvert system for overvåking av partialtrykket for gasser

i blodet må kunne gjøre dette uten at steriliteten til det sirkulerende blodet settes på spill. Dette har stor inn-virkning på konstruksjonen av elektroder for blodgassover-våking utenfor legemet. Hittil har alle elektroder som er konstruert for dette formål blitt anbragt i direkte kontakt med blodet, men dette har en rekke alvorlige ulemper. For det første må elektroden være steril og dette medfører be-grensninger på elektrodekonstruksjonen. På grunn av behovet for sterilitet og.behovet for å kalibrere elektrodene, er

det for det annet vesentlig at elektrodene gir den samme effekt før og etter sterilisering. Dette er vanskelig å oppnå. For det tredje må elektrodene være for engangsbruk, selvom dette er kostbart, på grunn av ulempen med og enda større omkostninger ved re-sterilisering. For det fjerde,

når elektroden først er blitt anbragt i kontakt med blodet,

er det ikke tillatelig å gi adgang til elektroden selv om

en feilfunksjon oppdages, for at man skal kunne bevare elektrodens sterilitet. I tilfelle av en feilfunksjon kan derfor nyttig informasjon om blodets tilstand gå tapt.

Ifølge foreliggende oppfinnelse er det tilveiebragt et

apparat for overvåking av partialtrykket til en gass i

væsken som strømmer i en ledning, og dette apparat omfatter

et forbindelsesstykke for innføring i ledningen, idet forbindelsesstykket har en vegg som innbefatter en membran som

er permeabel overfor nevnte gass, men impermeabel overfor nevnte væske, hvor membranen har en første flate i kontakt med nevnte væske i forbindelsesstykket og en annen flate motsatt stilt i forhold til nevnte første flate, samt en føler anbragt hosliggende nevnte andre flate og som reagerer på gass som passerer gjennom membranen fra væsken.

Henvisningen til en føler anbragt hosliggende nevnte andre flate skal omatte det tilfelle'hvor den aktuelle avføling utføres av en anordning, f.eks. et massespektrometer eller en gasskromatograf, anbragt i avstand fra nevnte flate, og gassen føres dertil ved hjelp av en ledning hvis ene ende er anbragt hosliggende nevnte andre flate.

På de medfølgende tegninger er:

fig. 1 et lengdesnitt som viser et eksempel på en utførelse av et apparat ifølge oppfinnelsen for måling av PC^J

og

fig. 2 et tverrsnitt av en del av en annen utførelse

ifølge oppfinnelsen.

Apparatet vist på figur 1 omfatter et forbindelsesstykke 1 som har generell T-form. Tverrstykket til T-elementet danner to armer som hver er forsynt på sin ytterflate med skuldre slik at armene kan innføres i hosliggende deler i en ledning hvori en væske inneholdende gass som skal overvåkes skal strømme. Forbindelsesstykket er forsynt med en åpning som er lukket med en silikongummimembran 2 understøttet av en perforert kopp 3 av rustfritt stål eller nikkel.

Apparatet omfatter videre en elektrokjemisk føler 4. Føleren 4 kan være en av en rekke forskjellige typer og formen på

den viste føler er kun et eksempel. Denne føler har en polypropylenmembran 5 som dekker en sølvanode 6 og en platinakatode 7 som har form av en tråd med diameter på

25 mikron. Membranen 5 er anordnet på en ende av et rør 8

av en epoksyharpiks og føleren omfatter videre en termistor 9.

Føleren er forbundet med et ytre måleinstrument (ikke vist)

ved hjelp av en 4-kjernet skjermet kabel 10.

Forbindelsesstykket 1 blir innledningsvis tilsendt til en bruker som en steril, engangsenhet, eller det kan alterna-tivt være konstruert slik at det kan steriliseres. Føleren 4 behøver ikke være steril fordi ingen del av denne er i kontakt med væske som strømmer i forbindelsesstykket. Før føleren innføres i forbindelsesstykket, blir den kali-

brert mot i luft som vanligvis er en pålitelig standard (20,9% oksygen). Noen dråper elektrolytt blir fortrinnsvis anbragt mellom membranen 2 og membranen 5 for derved å mini-malisere effekten av oksygenlekkasje fra luften til elektrodene 1 føleren. En avstandsskive 11 i forbindelsestykket tjener til å holde en bestemt avstand mellom de to membranene. I bruk blir toppen av forbindelsesstykkets arm hvori føleren mottas, tettet ved hjelp av en fjærbelastet plugg 12 som eventuelt kan være utført som en integrert del av føleren.

For at apparatet skal virke tilfredsstillende, må den maksi-male oksygen pr. tidsenhet som kan trenge gjennom membranen 2 være høy sammenlignet med den til membranen 5. Forutsatt at denne betingelse er tilfredsstilt, vil, for følerens 4 ved-kommende, denne føler måle en PC>2-verdi i det vesentlige som om den var i direkte kontakt med blodet. Under slike forhold måler føleren PO2i den statiske væskefilm mellom de to membranene og oksygen-partialtrykket i denne film er i like-vekt med oksygenpartialtrykket i blodet.

Det er også nødvendig at oksygenforbruket fra denne væskefilm av føleren bør være ubetydelig, en effekt som lett kan oppnås under anvendelse av en katode med de ovennevnte dimensjoner og en membran som har en tykkelse på 12,5-

25 mikron.

Selvom det ovenfor beskrevne apparat gjelder måling av PO2

i blodet, kan et temmelig likt apparat ifølge oppfinnelsen benyttes for å målte PC02i blodet. PC02_ m^les vanligvis

ved hjelp av en potensiometrisk teknikk ifølge Severinghaus. Dette er vesentlig en modifikasjon av en metode for bestemmelse av pH-verdien. En pH-reagerende glasselektrode og en referanseelektrode anbringes i en elektrolytt og dekkes med en karbondioksyd-permeabel membran. Karbondioksyd som diffunderer gjennom membranen som reaksjon på en PCC^-forskjell, likevektstiller den indre elektrolytt med mediets PCC^-verdi. Hydratisering av .karbondioksyd i elektrolytten frembringer en karbonsyre og forårsaker en endring i hydro-genione-aktivitet uttrykt ved

pH-elektroden detekterer forandringen i PCC>2 som en for-andring i pH-verdi til elektrolytten og man får en spenning som er eksponensielt relatert til PCC^. En 10-gangers økning i PCO2er således omtrent ekvivalent med en nedgang på en pH-enhet. Siden dette er en potensiometrisk teknikk, for-brukes intet karbondioksyd og utarmingseffektene som er forbundet med PC^-elektrodene oppstår ikke. Ved bruk av Severinghaus-teknikken i et apparat ifølge oppfinnelsen, kan det samme forbindelsesstykke anvendes som beskrevet ovenfor med hensyn til PC^-måling. Membranen 2 utgjør da diffusjons-membranen i CC^-føleren. Noen dråper av ikke-bufferet elektrolytt anbringes på membranen 2 og CC^-føleren gir så kompletert ved å anbringe en pH-elektrode, som kan være av kjent konstruksjon, i elektrolytten. I tilfelle av PCC^-overvåking blir derfor bare en membran benyttet i mot-setning til de to membranene som anvendes ved PC^-overvåking.

Utførelsen ifølge oppfinnelsen som delvis er vist på fig. 2, gjelder i likhet med utførelsen på fig. 1, måling av P02-

På mange måter ligner utførelsen på fig. 2 den på fig. 1 og deler av fig. 2 som tilsvarer deler på fig. 1 er.på fig. 2 betegnet med det samme henvisningstall som på fig. 1 med et tillegg på 100. Utførelsen på fig. 2 omfatter således et forbindelsesstykke 101 som har en passasje 120 som kommuniserer med en ledning hvori det skal strømme en væske som inneholder den gass som skal overvåkes. Forbindelses stykket er forsynt med en åpning som er lukket med en silikongummimembran 102 understøttet av en perforert nikkel-skive 103. Silikongummien er oppløsningsmiddelstøpt på nikkelskiven. Forskjellige typer silikongummi kan anvendes, f.eks. "Q7-2213" (en dimetylsiloksan-elastomer dispergert i 1,1,1-trikloretan) og "Q7-2245" (et 3-delt systemt om-fattende en dimetylsiloksanpolymer, og et forsterkende silisiumdioksyd, et polysiloksan-herdemiddel og et additiv for inhibering av herding ved omgivelsestemperatur av de første delene).

Apparatet omfatter videre en elektro-kjemisk føler 104. Føleren omfatter et hult følerlegeme 121,. hvis nedre ende er forsynt med et gjenget parti 122, av grunner som vil frem-

gå i det etterfølgende . I følerlegemet 121 er det an-

ordnet en hul stamme 123 dannet f.eks. av epoksyharpiks.

Den nedre enden av denne stamme er forsynt med et følerelement 124. Elementet 124 omfatter en sølvanode 106 og en platinakatode (ikke vist) som rager gjennom en katode-mot-tagende boring 107. Anoden er også forsynt med en boring 125 for mottagelse av en termistor som detekterer temperaturen ved hvilken følerelementet 124 opererer.

Den nedre enden av følerelementet er lukket med en føler-membran 105. Den perifere kant på membranen 105 holdes mellom delene 126 og 127 i et 2-delt membranholderlegeme.

Den øvre enden av delen 127 har et gjenget parti som samvirker med det gjengede parti 122 på følerlegemet 121. De to delene av membranholderlegemet holdes sammen ved hjelp av tetningsmiddel som befinner seg i ringformede spor 128

som er utformet i nevnte to deler. For fullstendighetens skyld skal det legges til at den komponent som dannes av membranen 102 og skiven 103 holdes på plass ved hjelp av en ring som har et utvendig gjenget parti som samvirker med et innvendig gjenget parti på den hosliggende del av forbindelsesstykket 101. Ringen 129 holdes på plass i forbindelsesstykket 101 ved hjelp av tetningsmiddel som er innført i åpninger 130. Det skal påpekes at forbindelsesstykket 1 eller

101 er relativt billig og derfor kan kastes etter bruk,

mens derimot føleren 4 eller 104 er relativt kostbar, men kan anvendes på nytt fordi den kan fjernes fra forbindelsesstykket.

De ovenfor beskrevne utførelser ifølge oppfinnelsen benytter en elektro-kjemisk føler. I en modifikasjon av apparatet ifølge oppfinnelsen kan imidlertid den elektro-kjemiske føler erstattes med en ren kjemisk føler, f.eks. et lag av krystaller hvis farge forandres på en måte som er en funksjon av partialtrykket til en bestemt gass. Passende kjemiske for-_ bindelser for dette formål er f.eks. beskrevet i en søknad publisert under internasjonalt publiseringsnr. WO 79/00696.

Claims

Apparat for overvåking av partialtrykket til en gass i væsken som strømmer i en ledning,karakterisert vedet forbindelsesstykke beregnet for inn-føring i nevnte ledning, hvor forbindelsesstykket har en vegg som inneholder en membran som er permeabel overfor nevnte gass, men impermea<p>el overfor nevnte væske, idet membranen har en første flate i kontakt med nevnte væske i forbindelsesstykket og en annen flate motsatt stilt i forhold til nevnte første flate, og en føler anordnet hosliggende den andre flaten og reagerende overfor gass som passerer gjennom membranen fra væsken.
2. Apparat iføgle krav 1,karakterisertved at føleren er en elektrokjemisk føler.
3. Apparat ifølge krav 2,karakterisertved at føleren har en gasspermeabel membran anordnet hosliggende membranen i forbindelsesstykket.
4. Apparat ifølge krav 3,karakterisertved at et lag av en elektrolytt er beliggende mellom og i kontakt med de to membranene.
5. Apparat ifølge krav 4,karakterisertved at det er tilveiebragt et avstandsstykke for å definere en bestemt avstand mellom de to membranene.
6. Apparat ifølge hvilket som helst av kravene 3-5,karakterisert vedat føleren er en P02~føler.
7. Apparat ifølge krav 2,karakterisertved at føleren er en PC02-føler.
8. Apparat ifølge krav 1,karakterisertved at føleren omfatter en gassavfølingsanordning an ordnet i avstand fra nevnte andre flate, og et passasje-system som har en første ende anordnet hosliggende den andre flaten og en annen ende som kommuniserer med nevnte gassavfølingsanordning.
9. Apparat ifølge krav 8,karakterisertved at gassavfølingsanordningen er et massespektrometer eller en gasskromatograf-r
10. Apparat ifølge krav 1,karakterisertved at føleren er en kjemisk føler.
11. Apparat ifølge krav 10,karakterisertved at nevnte føler.omfatter krystaller hvis farge forandrer seg på en måte som er en funksjon av partialtrykket til den gass som skal avføles.
12. Apparat ifølge hvilket som helst av de foregående krav,karakterisert vedat forbindelsesstykket er et T-stykke som utgjøres av et tverrstykke som definerer to armer og en tredje arm som utrager fra tverrstykket, idet tverrstykket er tilpasset for innføring i nevnte ledning for væske som skal strømme gjennom tverrstykket, og idet membranen i forbindelsesstykket er anordnet slik at den blokkerer væskestrøm gjennom nevnte tredje arm.
13. Apparat ifølge hvilket som helst av foregående krav,karakterisert vedat føleren er forsynt med en termistor for bestemmelse av den temperatur hvorved føleren opererer.
14. Apparat ifølge hvilket som helst av kravene 3-6,karakterisert vedat den gasspermeable membran i føleren er dannet av silikongummi som understøttes av en perforert metallskive.
15. Apparat ifølge krav 14,karakterisertved at silikongummien er oppløsningsmiddelstøpt på metallskiven.
16. Apparat ifølge hvilket som helst av de foregående krav,karakterisert vedat føleren er anordnet slik at den kan fjernes fra forbindelsesstykket.