DE1227696B

DE1227696B - Vorrichtung zum Messen des pH-Wertes von Substanzen des lebenden Koerpers

Info

Publication number: DE1227696B
Application number: DEM52457A
Authority: DE
Inventors: Robert A Le Massena
Original assignee: Honeywell Inc
Current assignee: Honeywell Inc
Priority date: 1961-04-10
Filing date: 1962-04-10
Publication date: 1966-10-27
Also published as: GB1009373A; US3224436A

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. Cl.:

GOIn

Deutsche KL: 421-3/05

Nummer: 1227 696 .

Aktenzeichen: M 52457IX b/421

Anmeldetag: 10. April 1962

Auslegetag: 27. Oktober 1966

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Messen des pH-Wertes (Wasserstoffionenkonzentration) von Substanzen des lebenden Körpers.

Es ist bekannt, pH-Wert-Messungen durch Feststellen des elektrischen Potentialunterschiedes zwischen zwei in die zu messende Substanz eingetauchten Elektroden, einer Meßelektrode und einer Bezugselektrode, durchzuführen. Die Meßelektrode besteht aus einer am Ende geschlossenen Glasröhre aus einem besonderen Glas, die mit einer leitenden Flüssigkeit gefüllt ist und in die eine elektrisch angeschlossene Metallelektrode eintaucht. Die Bezugselektrode ist eine mit einer Bezugsflüssigkeit gefüllte Glasröhre, in die ebenfalls eine elektrisch angeschlossene Metallelektrode eintaucht, die jedoch am Ende mit einer sehr kleinen Öffnung versehen ist, durch die die Bezugsflüssigkeit während des Meßvorganges mit der zu messenden Substanz in Berührung steht.

Aus der österreichischen Patentschrift 188 845 und der Patentschrift 14023 des Amtes für Erfindungsund Patentwesen in der sowjetischen Besatzungszone Deutschlands ist es bereits bekannt, zur Messung des pH-Wertes od. dgl. mittels einer Injektionsnadel Blut aus dem lebenden Körper in eine Meßkammer zu saugen und hier mittels verschiedener Elektrodenanordnungen die eigentliche Messung durchzuführen. Ein Nachteil dieser bekannten Vorrichtungen besteht darin, daß das in die Meßkammer eingesaugte Blut dem natürlichen Kreislauf des Körpers entzogen ist, so daß keine natürlichen Bedingungen mehr vorliegen. Kurzzeitige Änderungen des pH-Wertes des Blutes im Kreislauf des Körpers können nicht festgestellt werden, weil hierzu erst eine neue Probe entnommen werden müßte, und zwar zum richtigen Zeitpunkt.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum Messen des pH-Wertes von Substanzen des lebenden Körpers zu schaffen, mit der eine kontinuierliche Messung in situ möglich ist.

In der USA.-Patentschrift 2 637 316 ist bereits eine Vorrichtung zum Messen eines elektrischen Potentialunterschiedes beschrieben, deren Elektroden in einer Injektionsnadel untergebracht sind und die eine Messung in situ in einem lebenden Körper gestattet. Die eine Elektrode wird durch die Injektionsnadel selbst gebildet, während die andere koaxial im Hohlraum der Nadel angeordnet ist und aus der Spitze hervorsteht. Da mit dieser bekannten Vorrichtung nur eine reine Potentialmessung vorgenommen werden kann, sind die Elektroden verhältnismäßig robust, so Vorrichtung zum Messen des pH-Wertes
von Substanzen des lebenden Körpers

Anmelder:

Honeywell Inc., Minneapolis, Minn. (V. St. A.)
Vertreter:

Dipl.-Ing. R. Mertens, Patentanwalt,
ίο Frankfurt/M., Neue Mainzer Str. 40-42

Als Erfinder benannt:
Robert A. Le Massena,
Denver, Col. (V. St. A.)

Beanspruchte Priorität:

V. St. v. Amerika vom 10. April 1961 (101797)

daß es keine Schwierigkeiten bereitet, diese in verhältnismäßig kleinem Raum unterzubringen. Diese Konstruktion ist jedoch für eine Messung des pH-Wertes nicht geeignet.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Messen des pH-Wertes unter Verwendung einer hohlen Einstechnadel ist dadurch gekennzeichnet, daß die Meßelektrode und die Bezugselektrode in der hohlen Einstechnadel angeordnet und gegen deren innere Wandung durch Isoliermaterial isoliert und abgedichtet sind, daß die Einstechnadel in ihrer Seitenwand kurz vor ihrem Ende eine längliche, einen Teil der Meßelektrode frei legende Öffnung hat und daß die Öffnung der Bezugselektrode am offenen Ende der Einstechnadel angeordnet ist.

Die Bezugselektrode und die Meßelektrode können in der hohlen Einstechnadel entweder nebeneinander oder koaxial zueinander angeordnet sein.

Weitere Merkmale des Erfindungsgegenstandes sind den Unteransprüchen sowie der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen zu entnehmen.
Fig. 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Meßvorrichtung, einen Meßverstärker und ein Registriergerät;

Fig. 2 zeigt eine Seitenansicht des Vorderteils der erfindungsgemäßen Meßvorrichtung;

Fig. 3 zeigt einen Längsschnitt senkrecht zur Ebene der F i g. 2;

Fig. 4 zeigt einen Schnitt in der Ebene 4-4 der Fig. 3;

609 70&/328

Claims

3 4

Fig. 5 zeigt einen Schnitt in der Ebene 5-5 der laufend neue Proben entnommen werden müssen.

F i g. 4; Damit sehr lange Messungen ohne Störung vorge-

F i g. 6 zeigt einen Längsschnitt durch ein weiteres nommen werden können, ist der durch die Öffnung 8

Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Meßvor- freigelegte Teil der Meßelektrode 14 mit einem Stoff,

richtung; 5 z. B. Chlorsilane, überzogen, der als Antikoagulant

Fig. 7 zeigt einen Schnitt in der Ebene 7-7 der für Proteine wirkt.

Fig. 6; Während in dem ersten Ausführungsbeispiel die

F i g. 8 zeigt einen Schnitt in der Ebene 8-8 der Meßelektrode 14 und die Bezugselektrode 15 neben-F i g. 7. einanderliegen, sind diese Elektroden in dem Ausin der Fig. 1 ist die erfindungsgemäße Meßvor- io führungsbeispiel der Fig. 6, 7 und 8 koaxial zueinrichtung 1 gezeigt, deren Kabel 4 über einen Meß- ander angeordnet und bilden eine Elektrodenkombiverstärker 6 an ein Registriergerät 7 angeschlossen nation 34. Die Meßelektrode 39 liegt dabei außen sind. Die Meßvorrichtung 1 ist in der Art einer und umschließt im wesentlichen die Bezugselektrode Injektionsspritze aufgebaut mit einem Handgriff 3 36. Am unteren Ende sind die Meßelektrode 39 und und einer an diesem befestigten Hohlnadel 2. Die 15 die Bezugselektrode 36 miteinander verschmolzen, Hohlnadel 2 hat an ihrem Ende eine offene Spitze 9 jedoch in der Weise, daß eine Öffnung 43 bestehen und an der Seite kurz vor dem Ende eine längliche bleibt. Die äußere Wandung der Bezugselektrode 36 Öffnung 8, die sich etwa über den halben Quer- ist mit einem zylindrischen metallischen Überzug 38 schnitt der Nadel erstreckt. Aus den Fig. 2, 3, 4 versehen, der aus dem oberen Ende der Elektroden- und 5 sind weitere Einzelheiten des ersten Ausfüh- 20 anordnung 34 herausgeführt und gegenüber dem rungsbeispiels zu ersehen: oberen Ende 47 der Meßelektrode 39 abgedichtet ist.

An einem als Handgriff ausgebildeten Behälterteil 3 Dieser metallische Überzug 38 dient als Metallelekist durch ein Flanschstück 11 die Hohlnadel 2 be- trode für die Meßelektrode 39 und ist mit einem festigt. Innerhalb des Hohlraums der Einstechnadel 2 Anschlußdraht 18 verbunden. Ein weiterer Anschlußerstrecken sich die Meßelektrode 14 und die Bezugs- 25 draht 29 erstreckt sich bis in die Bezugselektrode 36 elektrode 15, die durch Isoliermaterial 24, z. B. und hat an seinem Ende 44 einen oberflächenver-Silikonkautsch.uk, in dem Hohlraum fest eingebettet größernden Überzug aus Ag, der in AgCl umgewansind. Die Meßelektrode 14 ist außerhalb des Bereiches delt wird.

der Öffnung 8 zusätzlich mit einer Isolierschicht Durch diese koaxiale Anordnung ergibt sich bei

überzogen, um Kriechströme zu vermeiden. Die Meß- 30 gleichen Mäßen der Nadel 2 gegenüber dem ersten

elektrode 14 besteht aus einem länglichen Rohr 16, Ausführungsbeispiel eine wesentlich größere äußere

das am unteren Ende geschlossen und am oberen Oberfläche der Meßelektrode 14, was eine erhöhte

Ende mit einem Dichtungsstück 22 abgeschlossen ist. Meßempfindlichkeit und Meßgenauigkeit bedeutet.

Die Meßelektrode 14 ist mit einer elektrisch leitenden Da die Meßelektrode 39 außerhalb des Bereiches der

Flüssigkeit 19, z. B. verdünnter HCl, gefüllt, in die 35 Öffnung 8 mit einer Isolierschicht überzogen ist, kann

eine Metallelektrode 17 eintaucht. Die Metallelek- die gesamte Elektrodenanordnung 34 unmittelbar in

trode 17 besteht aus einem verdrillten Metallband, den Hohlraum der Nadel 2 eingebaut werden, was

mit dem ein Leitungsdraht 18 verbunden und durch eine sehr gute Platzausnutzung bedeutet. Der untere

das Dichtungsstück 22 nach außen geführt ist. Die Teil der Elektrodenanordnung 34 ist dabei gegen-

Bezugselektrode 15 besteht aus einem Rohr 27, das 40 über der Nadelwandung durch Isoliermaterial 48,

an seinem oberen Ende abgedichtet und das mit z. B. Silikonkautschuk, abgedichtet,

einer Bezugsflüssigkeit 28, z. B. gesättigter KCl- Um eine Größenvorstellung der Einzelteile der

Lösung, gefüllt ist, in die eine Metallelektrode 26 erfindungsgemäßen Meßvorrichtung zu vermitteln,

eintaucht. Die Metallelektrode 26 besteht aus einem seien nachfolgend einige Angaben der Vorrichtung

abgeflachten Ende eines Metalldrahtes 29, der sich 45 der F i g. 2, 3, 4 und 5 gemacht:
innerhalb der gesamten Bezugselektrode 15 erstreckt

und aus einer oberen Abdichtung herausgeführt ist. Durchmesser der Einstechnadel 2 etwa 1,5 mm

Die beiden Drähte 18 und 29 sind mit aus der Meß- Länge der Öffnung 8 etwa 17 mm

vorrichtung_ hinausführende Kabeln 4 verbunden. _{Län der} Metallelektrode 17'.'.' 30 mm

Durch die längliche Öffnung 8 in der Einstech- 50 „.,·.,„,, ■, +„ _{n λ}

nadel 2 werden die beiden Elektroden 14 und 15 frei- ^{Breite der} Metallelektrode 17 0,4 mm

gelegt, insbesondere die Meßelektrode 14. Die Meß- Außendurchmesser

elektrode 14 besteht zumindest in dem freigelegten der Meßelektrode 14 0,6 mm

Teil aus einem besonderen Glasmaterial, das eine Außendurchmesser

pH-Wert-Messung des mit dieser Elektrode in Ver- 55 der Bezugselektrode 15 0,38 mm

bindung stehenden Mediums zuläßt. Die Bezugselek- Spitzenöffnung 32 25 μ

trode 15 steht um einen geringen Betrag aus der

schrägen Fläche 9 der Nadelspitze hervor und hat Patentansprüche:

an ihrem Ende eine kleine Öffnung 32, durch die die

Bezugsflüssigkeit 28 mit der zu messenden Substanz 60 1. Vorrichtung zum Messen des pH-Wertes von

in Berührung gebracht werden kann. Substanzen des lebenden Körpers, in den während

Soll nun z. B. der pH-Wert des Blutes in einem des Meßvorganges eine hohle Einstechnadel einlebenden Körper gemessen werden, so wird der geführt wird, mit einer am Ende geschlossenen vordere Teil der Nadel 2 in eine Vene so weit einge- und mit einer leitenden Flüssigkeit gefüllten Glasführt, daß die seitliche Öffnung 8 vollkommen be- 65 elektrode als Meßelektrode und einer Bezugsdeckt ist. Es kann nun eine kontinuierliche Messung elektrode, die mit einer Bezugsflüssigkeit gefüllt vorgenommen werden, ohne daß dabei der natürliche ist, die während des Meßvorganges über eine Kreislauf des Blutes gestört wird und ohne daß kleine Öffnung in der Bezugselektrode mit der zu

messenden Substanz in Berührung steht, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßelektrode (14, 39) und die Bezugselektrode (15, 36) in der hohlen Einstechnadel (2) angeordnet und gegen deren innere Wandung durch Isoliermaterial 5 (24) isoliert und abgedichtet sind, daß die Einstechnadel (2) in ihrer Seitenwand kurz vor ihrem Ende eine längliche, einen Teil der Meßelektrode (14, 39) frei legende Öffnung (8) hat und daß die Öffnung (32, 43) der Bezugselektrode (15, 36) am offenen Ende (9) der Einstechnadel (2) angeordnet ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der hohlen Einstechnadel (2) die Bezugselektrode (15) und die Meßelektrode (14) nebeneinander angeordnet sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der hohlen Einstechnadel (2) die Bezugselektrode (36) innerhalb der Meßelektrode (39) koaxial angeordnet ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die in an sich bekannter Weise in der Meßelektrode (14) angeordnete und an ein elektrisches Kabel (4) angeschlossene Metallelektrode aus einem verdrillten Metallband (17) besteht.

5. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die in an sich bekannter Weise in der Bezugselektrode (15, 36) angeordnete und an ein elektrisches Kabel (4) angeschlossene Metallelektrode aus einem Metalldraht (29) besteht, dessen Ende (26, 44) im Bereich der aus der Hohlnadel (2) herausstehenden Öffnung (32, 43) eine oberflächenvergrößernde Form hat.

6. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die koaxial in der Meßelektrode (39) angeordnete Bezugselektrode (36) mit dem zur Nadelspitze (9) zeigenden Ende der Meßelektrode (39) verschmolzen ist und daß die Außenwand der Bezugselektrode (36) mit einem metallischen Überzug (38) versehen ist, der als Metallelektrode für die Meßelektrode (39) dient.

7. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die in der Einstechnadel frei liegenden Teile der Meßelektrode und der Bezugselektrode mit einem Stoff, z. B. Chlorsilane, überzogen sind, der als Antikoagulant für Proteine wirkt.

S.

In Betracht gezogene Druckschriften:
USA.-Patentschrift Nr. 2 637 316;
österreichische Patentschrift Nr. 188 845;
schweizerische Patentschrift Nr. 336 622;
Zeitschrift für experimentelle Medizin, 109 (1941), bis 565.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

609 70&/328 10.66 © Bundesdruckerei Berlin