DE2164188A1 - Vorrichtung zur Messung des Teildrucks eines Gases in einem flüssigen oder gasförmigen Mittel, insbesondere des Teildrucks des Sauerstoffs im Blut - Google Patents

Vorrichtung zur Messung des Teildrucks eines Gases in einem flüssigen oder gasförmigen Mittel, insbesondere des Teildrucks des Sauerstoffs im Blut

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DE2164188A1
DE2164188A1 DE19712164188 DE2164188A DE2164188A1 DE 2164188 A1 DE2164188 A1 DE 2164188A1 DE 19712164188 DE19712164188 DE 19712164188 DE 2164188 A DE2164188 A DE 2164188A DE 2164188 A1 DE2164188 A1 DE 2164188A1
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Claude Charles Paris; Quercy Jean-Fred Ermont; Gaudebout (Frankreich)
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F Hoffmann La Roche AG
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F Hoffmann La Roche AG
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Description

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ί»Η, E. ν; PECHMANN
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DIPL. ING. Ii. GOETZ
PATENTANWÄLTE ' -
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Af f. 103
Vorrichtung zur Messung des Teildrucks eines Gases in. einem flüssigen oder gasförmigen Mittel, insbesondere des Teildrucks des Sauerstoffs im Blut.
Gegenstand der Erfindung ist eine Vorrichtung zur Messung des Teildrucks eines Gases in einem flussigen oder gasförmigen Mittel, insbesondere des Teildrucks des Sauerstoffs im Blut, durch Bestimmung des Kathodensttoms eines in einen Elektrolyten eintauchenden Elektrodenpaares.
Es sind bereits Vorrichtungen zur Messung
des Teildrucks eines in einer Flüssigkeit gelösten Gases durch Anwendung des polarographischen Verfahrens bekannt, bei welchem der in der Kathode eines Paares von in die Flüssigkeit eintauchenden Elektroden fliessende Strom gemessen wird, welcher fur eine gegebene Polarisationsspannung praktisch zu der Konzen-. tration des in der Flüssigkeit gelösten Gases proportional ist.
Bei Anwendung des Verfahrens auf eine elektrolytische Flüssigkeit veränderlicher Temperatur wird das Elektrodenpaar mit einem Temperaturabnehmer kombiniert, dessen Angaben in an sich bekannter V/eise zum Ausgleich der von der
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ORIGINAL INSPECTED
Messvorrichtung gelieferten Ergebnisse dienen. 2lo4 iöpf . Um ferner die Alterung der Anode sowie ihre
elektrochemische Veränderung unter der Einwirkung des sie durchfliessenden Stroms zu berücksichtigen, enthalten die Vorrichtungen zur Ausübung des polarographischen Verfahrens im allgemeinen eine das Potential des Elektrolyten in Bezug auf die Kathode bestimmende Bezugselektrode.
Bei Anwendung des Verfahrens auf die Messung des Teildrucks des Sauerstoffs im Blut ist der Elektrolyt, in welchen die Elektroden eintauchen, nicht das Blut selbst, sondern ein Elektrolyt, dessen Sauerstoffkonzentration ;}edeEs,eit gleich der des Blutes ist, indem zwischen diesem Elektrolyten und dem Blut eine für den Sauerstoff durchlassige, z.B. aus Polytetrafluorathylen (Teflon) bestehende Membran angeordnet wird.
Die obigen, durch das Messprinzip gegebenen
Bedingungen führen zu verhältnismässig sperrigen Vorrichtungen, deren Herstellung heikel und kostspielig ist.
Me Erfindung bezweckt die Lieferung einer Messvorrichtung, welche insbesondere zur Messung des Teildrucks des Sauerstoffs des Blutes verwendbar ist und den Nachteilen der bekannten Vorrichtungen abhilft.
Die Erfindung bezweckt insbesondere die
Lieferung einer derartigen Vorrichtung mit geringem Platzbedarf und grosser Zuverlässigkeit, welche für die Messung des Teildrucks des Sauerstoffs im Blut in vivo benutzbar ist.
Die Erfindung bezweckt ferner die Herstellung einer derartigen Vorrichtung, welche industriell mit · guter Reproduzierbarkeit hergestellt werden kann, so dass keine vorherige Eichung aller Vorrichtungen ein und derselben Serie erforderlich ist.
Die Erfindung bezweckt ferner die Herstellung einer derartigen Vorrichtung, welche die Messung in vivo unter besseren Bedingungen als bisher gestattet, insbesondere hinsichtlich des Einflusses der Blutströmung, in welche die Vorrichtung eintaucht.
Die erfindungsgemässe Vorrichtung ist
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dadurch gekennzeichnet, dass die Elektroden als Oberflächenelemente nach Art einer integrierten.Schaltung mit dünnen "Schichten ausgeführt sind.
Erfindungsgemäss werden durch Anwendung
der Techniken zur Herstellung der integrierten Schaltungen mit dünnen Schichten nicht nur die Messkathode und die Messanode hergestellt, sondern auch die das Potential des Elektrolyten in Bezug auf die Kathode bestimmenden Bezugselektrode .
Erfindungsgemäss ist ferner der im allge-
.meinen mit dem Messelektrodenpaar kombinierte Temperaturabnehmer in Form eines ebenen Elements ausgeführt, welches, z.B. durch Kleben, an der flache des Halters befestigt ist, welche der die Elektroden tragenden entgegengesetzt ist.
Bei einer Ausführungsform ist der Temperaturabnehmer ein temperaturempfindlicher Widerstand, welcher dadurch hergestellt ist, dass auf die Flache des Halters, welche der die Elektroden tragenden entgegengesetzt ist, eine dünne Schicht eines Halbleitermaterials aufgebracht ist. Man gelangt so zu einer Vorrichtung mit geringem Platzbedarf, welche für lokalisierte genaue Messungen an bisher schwer zugänglichen Stellen benutzbar ist, z.B. in der Nahe der lungenadern eines Patienten.
Die. Erfindung ist nachstehend unter Bezugnahme auf die Zeichnung beispielshalber erläutert·
Fig. 1 ist eine schematische schaubildliche Ansicht einer Elektrodengruppe einer erfindungsgemässen Vorrichtung. ;i .
Fig. 2 ist eine schaubildliche Ansicht einer erfindungsgsgemässen Vorrichtung.
Fig. 3 ist eine sehr schematische Ansicht
einer erfindungsgemässen Vorrichtung, welche in einem in ein Blutgefäss eingetauchten Katheter untergebracht ist.
Die erfindungsgemässe Vorrichtung 10 zur
Messung des Teildrucks eines Gases in einem flüssigen oder gasförmigen Mittel durch Messung des Kathodenstroms eines Paares von in einen Elektrolyten eintauchenden Elektroden umfasst eine z.B. au3 Silizium bestehende Platte 11, auf
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welcher die Elektroden durch die bekannten Techniken der Herstellung von integrierten Schaltungen mit dünnen Schichten ausgebildet sind.
• Bei der dargestellten -Ausführung ist die
Platte 11 rechteckig und hat eine grosse Flache 12, auf welche" eine z.B. aus "Silber bestehende Anode 13 aufgebracht ist, welche sich in einem TJ-förmigeii Streifen längs der grossen Seiten 14 und 15 der Fläche- 12 sowie längs der kleinen Seite. 16 erstreckt. Mit der Anode 12 ist ein Leiter 17 verbunden*
Die Kathode 20 wird durch die Aufbringung
• eines leitenden Metalls·, z.B. Gold oder Platin, auf die Fläche 12 gebildet. Sie hat die Form eines innerhalb der durch \ die Anode 13 begrenzten Fläche angeordneten U, dessen Schenkel 21 und 22 zu den Seiten 14 und 15 parallel sind. Ein leiter 23 ist mit der Kathode 20 verbunden.
Auf die Fläche 12 der Platte 11 ist ferner
-ein z.B. aus chloriertem Silber bestehender Streifen 18 aufgebracht, welcher in der Längsmittelebene dieser Fläche angeordnet und an einen Leiter 19 angeschlossen ist. Der Streifen 18 bildet eine Bezugselektrode.
• ·· Erfindungsgemäss wird der temperaturemp"
findliche Widerstand für die Berichtigung entsprechend der Temperatur des Elektrolyten, in welchen die Elektroden eintauchen, durch ein ebenes Element 25 gebildet, welches zweckmassig aus einer dünnen Halbleiterschieht besteht, welche auf die der Fläche 12 entgegengesetzte Fläche aufgebracht ist, wie dies gestrichelt in Fig. 1 dargestellt ist.
Wenn die erfindungsgemässe Vorrichtung zur
Messung des Teildrucks des Sauerstoffs im Blut bestimmt ist, wird die in Fig. 1 dargestellte, durch die Elektroden und den temperaturempfindlichen Widerstand gebildete Anordnung in ein parallelepipedisches Gehäuse 26 eingesetzt, dessen Abmessungen grosser als die der Platte 11 sind, um zwischen den Wänden des Gehäuses und der Platte einen Raum freizulassen, in welchen ein geeigneter Elektrolyt eingeführt v/erden kann, welcher dem Gehäuse 26 durch eine Leitung 29 zugeführt und aus diesem durch eine Leitung 30 abgeführt wird.
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An einer grossen Fläche des Gehäuses 26,
in Fig. 2 der Oberseite 27, ist, z.B. durch Kleben, eine für Sauerstoff durchlassige Membran befestigt,' z.B. eine Teflonmembran 28 geringer Dicke von im allgemeinen grössenordnungsmassig einigen Mikron. ·
Die Formχ und die Abmessungen der erfindungsgemässen Torrichtung ermöglichen ihre leichte Unterbringung in einem Katheter 31, (Fig. 3), dessen Mantel, wiebei 32 dargestellt, so geformt ist,, dass an der Stelle der Befestigung der Vorrichtung 10 eine Vertiefung entsteht, so dass die Blutströmung in dem Gefäss 33, in welches der Katheter eingeführt ist, nur wenig verändert wird, wodurch die Gerinnung des BIuteB und die Ablagerung von kleinen Blutpfropfen auf der Membran 28, welche diese unbenutzbar machen wurden, begrenzt werden*
Die Anbringung der Vorrichtung 10 in dem
Katheter 31 in der obigen Weise verhindert etwaige Zerstörungen der Vorrichtung bei der Einführung des Katheters in das Gefäss 33 und gewährleistet ausserdem, dass die Membran 28 stets von dem Blut 34 umspült wird, so dass tatsächlich der Teildruck des in dem Blut gelösten Sauerstoffs gemessen wird.
Die Herstellung der Elektroden durch die Technik der integrierten Schaltungen mit dünnen Schichten gewährleistet eine gute Reproduzierbarkeit der Kenngrossen der Vorrichtungen ein und*derselben Serie, insbesondere hinsichtlich der gegenseitigen Abstände der Elektroden voneinander, so dass eine Eichung nicht für jede Vorrichtung sondern nur für eine von ihnen erforderlich ist.
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Claims (7)

  1. Patentansprüche
    Mj) Vorrichtung zur Messung des Teildrucks
    eines Gases in einem flüssigen oder gasförmigen Mittel, insbesondere des Teildrucks des Sauerstoffs im Blut, durch Bestimmung des Kathodenstroms eines in einen"Elektrolyten eintauchenden Elektrodenpaares, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektroden (13» 20) als Oberflachenelemente nach Art einer integrierten Schaltung mit dünnen Schichten ausgeführt sind.
  2. 2.) Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch
    gekennzeichnet, dass die Messelektroden (13, 20) sowie eine Bezugselektrode (18) auf eine ausserdem einen Temperaturabnehmer tragende Platte (11) aufgebracht sind·
  3. 3.) Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Temperaturabnehmer ein temperaturempfindlicher Widerstand ist, welcher als ein an der Platte (11) durch Kleben o.dgl. befestigtes Oberflachenelement (25) ausgebildet ist. * .
  4. 4.) Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Platte (11) aus Silizium ist und dass der lemperaturabnehraer ein temperaturempfindlicher Widerstand ist, welcher durch Aufbringung einer dünnen Schicht (25) aus einem Halbleitermaterial auf eine Seite der Platte gebildet ist.
  5. 5.) Vorrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Elektrolyt in einem Gehäuse (26) eingeschlossen ist, welches die Platte (11) umgibt, und dessen Abmessungen grosser als die der Platte sind, wobei leitungen (29» 30) in den Zwischenraum zwischen der Platte und dem Gehäuse zur Zufuhr und Abfuhr des Elektrolyten münden.
  6. 6.) Katheter zur Messung des Teildrucks des Sauerstoffs, im Blut in vivo, dadurch gekennzeichnet, dass er eine Elektrodenanordnung geraäss einem der Ansprüche 1 bis 5 enthält.
  7. 7.) Katheter nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Längswand des Katheters (31) an der Stelle der Befestigung der Elektrodenanordnung (10) eine Vertiefung (32) aufweist.
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DE19712164188 1970-12-31 1971-12-23 Vorrichtung zur Messung des Teildrucks eines Gases in einem flüssigen oder gasförmigen Mittel, insbesondere des Teildrucks des Sauerstoffs im Blut Pending DE2164188A1 (de)

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