DE2200119B2

DE2200119B2 - METHOD AND EQUIPMENT FOR MEASURING SUGAR CONCENTRATION

Info

Publication number: DE2200119B2
Application number: DE19722200119
Authority: DE
Inventors: J. Raghavendra Dr.; Sturm Ferdinand v. Dr.; 8520 Erlangen Rao
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1972-01-03
Filing date: 1972-01-03
Publication date: 1977-02-10
Also published as: CA996636A; FR2167144A5; JPS5441358B2; ATA962772A; DE2200119A1; JPS4879695A; GB1422172A; SE386515B; CH546406A; AT326835B

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und Gerät zum Messen der Zuckerkonzentration, insbesondere in einer Körperflüssigkeit, z. B. Blut, eines Patienten.The invention relates to a method and device for measuring the sugar concentration, in particular in a body fluid, e.g. B. blood, from a patient.

Zur Bestimmung der Zuckerkonzentration werden häufig nur chemische Methoden angewendet. Nachteilig ist dabei, daß damit nur sehr ungenaue Ergebnisse erzielt werden können, wenn Meßmethoden angewandt werden, die einfach durchzuführen sind; genaue Ergebnisse können dagegen nur von Fachkräften im Labor ermittelt werden. Dieser Nachteil ist besondersOften only chemical methods are used to determine the sugar concentration. Disadvantageous is that with it only very imprecise results can be achieved if measuring methods are used that are easy to perform; exact results, however, can only be provided by specialists in the Laboratory to be determined. This disadvantage is special

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schwerwiegend für Zuckerkranke, bei denen der ^Λ giutzuckergehalt möglichst genau und kontinuierlich besummt werden soll, damit auch bei relativ rasch schwankenden Zuckerkonzentrationen im Blut die jeWeils richtig dosierte Therapie durchgeführt werden kann. Die dem Zuckerkranken zur Selbstbestimmung seines Blutzuckers angebotenen Urin-Färbeteststreifen ergeben auch nur einen äußerst groben Anhaltspunkt über den BJutzuckergehalt und sind daher als Grundlage für eine gezielte Therapie praktisch nicht geeignet Die genaue Bestimmung des Blutzuckers, die nur im Labor erfolgen kann, erfordert die Abnahme von Blut, wozu der Patient in die Klinik oder zum Arzt kommen muß, was natürlich wegen der Belästigung des Patienten und der anfallenden Kosten nicht häufig genug durchgeführt werden kann. Aus diesem Grunde hatte man also bereits den Einsäte von Glucosezellen bei der Messung der Zuckerkonzentration vorgeschlagen, die eine raschere Meßanzeige für den Konzentrationswert auch bei Anwendung durch technische Laien liefern sollten. Bei den zu diesem Zweck bisher vorgeschlagenen Glucosezellen (z. B. DT-OS 19 32 581. DT-OS 19 33 302, Nature. Vol. 214, 1967, S. 986 bis 988) handelt es sich jedoch durchweg um sogenannte Enzym-Elektroden, wo also dem Elektrolyten ein Enzym, z. B. Glucose-Oxidase oder Peroxidase, beigefügt ist. Dieses Enzym bewirkt, daß im Elektrolyten vor den eigentlichen Zellen-Elektroden Glucose mit Sauerstoff direkt chemisch reagiert, beispielsweise in dem Sinne, daß Glucose mit Sauerstoff zu Glucon-Säure und Wasserstoffperoxyd reagiert Durch diese chemische Reaktion ändern sich die Eigenschaften des Elektrolyten, beispielsweise im Hinblick auf die Sauerstoffkonzentration, den pH-Wert und/oder die Leitfähigkeit. Die sich jeweils einstellende Änderung eines dieser Werte dient dann als indirektes Maß für den Glucosegehalt der Lösung. Ein solches indirektes Meßverfahren ist jedoch wenig exakt und sehr störanfällig, da z. B. aufgrund von Störungen verursachte Änderungen der Sauerstoffkonzentration, des pH-Wertes und/oder der Leitfähigkeit im Elektrolyten immer in die Messung mit eingehen und demnach das Meßergebnis auch verfälschen können. Neben den Enzym-Elektroden sind ferner auch noch solche Meßeinrichtungen bekanntgeworden (z. B. GB-PS 7 96 674), die den Zuckergehalt einer Zuckerlösung über eine elektrische Leitfähigkeitsmessung bestimmen. Zu diesem Zweck werden in die Zuckerlösung Elektroden eingeführt und durch Anlegen eines Wechselstromes die Stromleitfähigkeit der Lösung zwischen den Elektroden ermittelt. Leitender Bestandteil ist dabei jedoch nicht der Zucker; die Leitfähigkeit wird vielmehr bestimmt durch die Beweglichkeit der Ionen sonstiger Bestandteile der Lösung, die mit zunehmender Zuckerkonzentration entsprechend abnimmt. Die Zucl;erkonzentration wird also, wie auch schon bei den Enzym-Elektroden nur indirekt ermittelt und es ergeben sich damit dieselben Nachteile, die auch der indirekten Messung mit Enzym-Elektroden anhaften. Zu beachten ist außerdem, daß das Leitfähigkeits-Meßverfahren keine chemischen Umsetzreaktionen am Zucker bewirkt. Die zur Leitfähigkeits-Messung eingesetzten Elek¹ roden bilden somit weder nach Aufbau noch in der speziellen Funktionsweise die Elektrodenkombination einer elektrochemischen Glucosezelle.Serious for people with diabetes, for whom the ^Λ glucose content should be summed up as precisely and continuously as possible, so that the correct dose can be carried out even when the sugar concentration in the blood fluctuates relatively quickly. The urine staining test strips offered to diabetics for self-determination of their blood sugar give only an extremely rough indication of the blood sugar content and are therefore practically unsuitable as a basis for targeted therapy Blood, for which the patient has to come to the clinic or to the doctor, which of course cannot be carried out frequently enough because of the annoyance of the patient and the costs involved. For this reason, the use of glucose cells for measuring the sugar concentration had already been proposed, which should provide a more rapid display of the concentration value even when used by technical laypeople. The glucose cells proposed so far for this purpose (e.g. DT-OS 19 32 581. DT-OS 19 33 302, Nature. Vol. 214, 1967, pp. 986 to 988) are all so-called enzyme cells. Electrodes, so where the electrolyte is an enzyme, e.g. B. glucose oxidase or peroxidase is attached. This enzyme causes glucose to chemically react directly with oxygen in the electrolyte in front of the actual cell electrodes, for example in the sense that glucose reacts with oxygen to form gluconic acid and hydrogen peroxide. This chemical reaction changes the properties of the electrolyte, for example with regard to on the oxygen concentration, the pH value and / or the conductivity. The change in one of these values that occurs in each case then serves as an indirect measure of the glucose content of the solution. However, such an indirect measurement method is not very precise and very prone to failure, since z. B. changes in the oxygen concentration, the pH value and / or the conductivity in the electrolyte caused by disturbances are always included in the measurement and can therefore also falsify the measurement result. In addition to the enzyme electrodes, measuring devices have also become known (e.g. GB-PS 7 96 674) which determine the sugar content of a sugar solution by means of an electrical conductivity measurement. For this purpose, electrodes are inserted into the sugar solution and the conductivity of the solution between the electrodes is determined by applying an alternating current. However, the main component is not the sugar; rather, the conductivity is determined by the mobility of the ions of other components of the solution, which decreases with increasing sugar concentration. As with the enzyme electrodes, the sugar concentration is only determined indirectly, which results in the same disadvantages as those associated with indirect measurement with enzyme electrodes. It should also be noted that the conductivity measurement method does not cause any chemical conversion reactions on the sugar. Clearing the Elek ¹ used for the conductivity measurement electrodes thus form the combination of an electrochemical cell glucose neither structure nor in the specific operation.

Aufgabe vorliegender Erfindung ist es nun, ein Verfahren nebst Gerät zur Bestimmung der Zuckerkonzentration anzugeben, das unter Verwendung elektrochemischer Glucosezellen ein wesentlich exakteres Maß für den Zuckerkonzentralionsweri ab die herkömmlichen Meßverfahren und Meßgeräte liefertThe object of the present invention is now to provide a method and device for determining the sugar concentration indicate that using electrochemical glucose cells is a much more precise measure for the Zuckerkonzentralionsweri from the conventional ones Provides measuring methods and devices

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Zucker in einer elektrochemischen Glucosezelle direkt elektrochemisch oxidiert wird und daß dabei wahlwebe der von der Ghicoseelektrode zur Gegenelektrode fließende Strom oder die s>ch zwischen diesen Elektroden einstellende Zellenspannung oder die Transitionszeit im Zellenspannungsverlauf gemessen wird.The object is achieved according to the invention by that the sugar is directly electrochemically oxidized in an electrochemical glucose cell and that in the process Wahlwebe from the Ghicose electrode to the counter electrode flowing current or the cell voltage that is set between these electrodes or the Transition time is measured in the cell voltage curve.

Im Gegensatz zum Meßverfahren mit Enzym-Elektroden reagiert beim vorliegenden erfindungsgemäßen Verfahren die Glucose nicht enzymatisch mit z.B. Sauerstoff im Elektrolyten vor den Elektroden. Als Maß tür den Zuckergehalt dient demnach auch nicht beispielsweise eine gemessene Änderung der Sauerstoffkonzentration, des pH-Wertes und/oder der Leitfähigkeit im Elektrolyten. Gemäß der Erfindung reagiert vielmehr die Glucose nach Antransport an die Oberfläche der Glucoseelektrode direkt elektrochemisch, d.h. das Glucosemolekül ist der elektroaktive Teil. Die Reaktion unmittelbar an den Elektroden verläuft dabei in der Weise, daß an der einen Elektrode (Glucoszelektrode) die Glucose oxidiert, an der anderen Elektrode (Sauerstoffelektrode) hingegen Sauerstoff reduziert wird. Da an der Glucoseelektrode jedoch die Glucose der Körperflüssigkeit direkt umgesetzt wird, ergibt sich über den gemessenen Elektrodenstrom oder die gegebenenfalls gemessene Elektrodenspannung bzw. Transitionszeit auch ein direktes Maß für den Zuckergehalt in der Körperflüssigkeit. Dieses Maß ist jedoch wesentlich exakter als das beispielsweise mit Enzym-Elektroden gewonnene indirekte Maß für den Zuckergehalt, da beispielsweise aufgrund von Störung hervorgerufene Änderungen, z. B. der Sauerstoffkonzentration, des pH-Wertes und/oder der Leitfähigkeit im Elektrolyten in die Messung nicht eingehen und damit für das Meßergebnis ohne Bedeutung sind. Dieselben Vorteile ergeben sich jedoch auch gegenüber jenen Meßverfahren, die mit Leitfähigkeitsmessung arbeiten. Mit der Erfindung erhält man also exakte direkte Konzentrationswerte des Zucker^ die als elektrisches Signal sofort anfallen, d. h. der jeweils ermittelte exakte Konzentrationswert kann dann wie erwünscht sofort an einem geeigneten Signalanzeigegerät abgelesen werden. Das Arbeiten nach dem erfindungsgemäßen Verfahren erfordert praktisch keine besondere technische Erfahrung, d. h. die Ermittlung des Konzentrationswertes kann auch durch einen technischen Laien erfolgen. Geräte zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens sind in den Unteransprüchen 2 bis 11 beschrieben. Die bei diesen Geräten eingesetzten Glucosezellen können auf kleinstem Raum aufgebaut werden und eignen sich daher auch für die Implantation im Körper eines Patienten. Damit ergibt sich insbesondere für einen Zuckerkranken die einfache Möglichkeit, sich laufend ausreichend genau über seine Blutzuckerkonzentration zu informieren (z. B. anhand eines am Körper angebrachten Signalanzeigegerätes) und selbst gezielt entsprechende therapeutische Maßnahmen zu ergreifen. Die Übermittlung des jeweiligen elektrischen Signals zum Anzeigegerät kann dabei über durch die Haut geführte elektrische Leitungen oder auf telemetrischem Wege erfolgen.In contrast to the measuring method with enzyme electrodes in the present process according to the invention the glucose does not react enzymatically with e.g. Oxygen in the electrolyte in front of the electrodes. Accordingly, it does not serve as a measure of the sugar content for example a measured change in the oxygen concentration, the pH value and / or the conductivity in the electrolyte. Responds according to the invention rather, the glucose is directly electrochemically after transport to the surface of the glucose electrode, i.e. the glucose molecule is the electroactive part. The reaction directly at the electrodes runs in such a way that on one electrode (glucose electrode) the glucose oxidizes, on the other Electrode (oxygen electrode), however, oxygen is reduced. Since on the glucose electrode, however, the Glucose is converted directly into the body fluid, results from the measured electrode current or the possibly measured electrode voltage or transition time is also a direct measure of the Sugar content in the body fluid. However, this dimension is much more exact than that, for example, with Enzyme electrodes obtained indirect measure for the sugar content, for example due to disturbance changes caused, e.g. B. the oxygen concentration, the pH value and / or the conductivity are not included in the measurement in the electrolyte and are therefore irrelevant for the measurement result. However, the same advantages also result compared to those measuring methods that use conductivity measurement work. With the invention one thus obtains exact direct concentration values of the sugar as an electrical signal is generated immediately, d. H. the exact concentration value determined in each case can then be as should be read immediately on a suitable signal indicator. Working after the The method according to the invention requires practically no special technical experience, i. H. the investigation the concentration value can also be done by a technical layperson. Implementation devices of the method according to the invention are described in subclaims 2 to 11. The ones with these devices Glucose cells used can be built up in the smallest of spaces and are therefore also suitable for Implantation in a patient's body. This results in the simple one, especially for a diabetic Opportunity to obtain sufficient information about your blood sugar concentration on an ongoing basis (e.g. using a signal display device attached to the body) and targeted therapeutic measures to take. The transmission of the respective electrical signal to the display device can be via electrical lines passed through the skin or by telemetry.

Die Zelle kann mit einer Fremdstromquelle betrieben werden, z. B. einer Primärzelle vom Quecksilberoxid-Zink-Typ, einer Sekundärzelle vom gasdichten Nickel-Cadmium-Typ, einer Brennstoffzelle, beispielsweiseThe cell can be operated with an external power source, e.g. B. a primary cell of the mercury oxide-zinc type, a secondary cell of the gas-tight nickel-cadmium type, a fuel cell, for example

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Glucose/Sauerstoffzelle, einer biogalvanischen Zelle, ζ. Β. Aluminium/Sauerstoffzelle, oder einer Radionuklidbatterie mit thermoelektrischem oder thermionischem Generator. Ebensogut kann die Zelle auch selbst stromliefernd, z.B. als Glucose Sauerstoff-Brennstoffzelle oder aus Glucose-Silber/Silberchlorid-Zelle, ausgebildet sein.Glucose / oxygen cell, a biogalvanic cell, ζ. Β. Aluminum / oxygen cell, or a radionuclide battery with thermoelectric or thermionic generator. The cell itself can do just as well Generating electricity, e.g. as a glucose oxygen fuel cell or from glucose-silver / silver chloride cells be.

Bei Fremdstrombetrieb kann die Zelle entweder mit einem konstanten Strom oder einer konstanten Spannung gespeist werden. Das Maß für die Zuckerkonzentration bildet dann die sich jeweils einstellende Zellenspannung bzw. der Zellenstrom. Die Zelle kann auch kurzzeitig an eine Konstantstromquelle angeschlossen werden und als Maß für die Konzentration die jeweilige Transitionszeit der Zellenspannung gemessen werden.In the case of external current operation, the cell can either use a constant current or a constant Voltage are fed. The measure for the sugar concentration is then that which is established in each case Cell voltage or the cell current. The cell can also be connected to a constant current source for a short time are measured and the respective transition time of the cell voltage is measured as a measure of the concentration will.

Bei Selbststrombetrieb kann als Maß für die Konzentration entweder die Leerlaufspannung der Zelle oder der Zellenstrom bzw. die Zellenspannung bei hochohmig belasteter Zelle herangezogen werden. Ebensogut kann durch kurzzeitige Überbrückung der Zelle mit einem niederohmigen Widerstand wiederum die Transitionszeit ermittelt werden.In self-powered operation, either the open circuit voltage of the Cell or the cell current or the cell voltage can be used in the case of a high-resistance cell. You can just as well by briefly bridging the cell with a low resistance the transition time can be determined.

Die Erfindung wird anhand der Fig. 1 bis 6 der Zeichnung, welche Ausführungsbeispiele darstellen, im folgenden noch näher erläutert:The invention is illustrated in FIGS. 1 to 6 of the drawing, which illustrate exemplary embodiments the following explained in more detail:

Die Fig. 1 bis 3 zeigen jeweils implantierte fremdstromgespeiste Glucosezeilen 1 mit einer Glucoseelektrode 2 aus platiniertem Platin sowie einer Gegenelektrode 3 aus Silber oder Platin. Die Elektroden sind in einem Rahmen durch Membranen voneinander isoliert eingegossen, die Gewebeflüssigkeit bildet den Elektrolyten. Die Fläche jeder Elektrode 2,3 beträgt ca. 1 cm², im Betriebszustand liegt die Glucoseelektrode an positivem und die Gegenelektrode an negativem Potential.FIGS. 1 to 3 each show implanted, externally-fed glucose cells 1 with a glucose electrode 2 made of platinum-coated platinum and a counter-electrode 3 made of silver or platinum. The electrodes are cast in a frame insulated from one another by membranes, the tissue fluid forms the electrolyte. ^{The area of each electrode 2} , 3 is approx. 1 cm 2, in the operating state the glucose electrode is at a positive potential and the counter electrode at a negative potential.

Im Ausführungsbeispiel gemäß F i g. 1 wird die Zelle 1 mit einem konstanten Strom I_K\ im μΑ-Bereich (z. B. 10 μΑ) gespeist. Als Konstantstromerzeuger dient eine Spannungsquelle 4 mit einem gegenüber dem Zellenwiderstand hochohmigen Widerstand 5. Als Spannungsquelle kann eine der bereits eingangs genannten Spannungsquellen verwendet werden. Die Konstantstromquelle 4, 5 ist mittels eines Schalters 6, z. B. Magnetschalter, an die Elektroden 2, 3 der Zelle 1 anschaltbar. Das Schließen des Schalters 6 erfolgt zweckmäßig mittels eines durch die Haut 7 des einem Verstärker 13 mit nachgeschaltetem Anzeigegerät 14 für den Konzentrationswert zugeführt.In the embodiment according to FIG. 1, cell 1 is fed with a constant current I _K \ in the μΑ range (e.g. 10 μΑ). A voltage source 4 with a resistance 5 which is high in relation to the cell resistance is used as a constant current generator. One of the voltage sources already mentioned at the beginning can be used as the voltage source. The constant current source 4, 5 is by means of a switch 6, z. B. magnetic switch, to the electrodes 2, 3 of the cell 1 can be connected. The closing of the switch 6 is expediently carried out by means of an amplifier 13 with a downstream display device 14 for the concentration value fed through the skin 7.

Im Ausführungsbeispiel gemäß Fig.3 werden die Elektroden 2,3 der Zelle 1 mit einem konstanten Strom Ik2 von ca. 2 mA gespeist. Als Konstantstromquelle dient wiederum eine Spannungsquelle 15 mit vorgeschaltetem, gegenüber dem Zellenwiderstand hochohmigen Widerstand 16.In the exemplary embodiment according to FIG. 3, the electrodes 2, 3 of the cell 1 are fed with a constant current Ik2 of approximately 2 mA. A voltage source 15 with an upstream resistor 16 with a high resistance to the cell resistor is used as the constant current source.

Verfolgt wird in diesem Ausführungsbeispiel der mit dem Schließen des Schalters 6 auftretende zeitliche Verlauf der Spannung Uz- Die Spannung Uz wird hierzu über Leitungen 8 einem Verstärker 9 mit nachgeschalteten Grenzwertmeldern 17 und 18 zugeführt. Der Grenzwertmelder 17 erzeugt ein Ausgangssignal, sobald die Spannung Uz einen festgelegten Wert wenig unterhalb vorzugsweise der ersten Transitions-Potentialstufe der Zelle überschreitet. Der Grenzwertmelder 18 erzeugt ein Ausgangssignal, wenn die Spannung U_z einen bestimmten Wert wenig oberhalb der Potentialstufe überschreitet.In this exemplary embodiment, the time curve of the voltage Uz- that occurs when the switch 6 is closed is tracked. For this purpose, the voltage Uz is fed via lines 8 to an amplifier 9 with limit value indicators 17 and 18 connected downstream. The limit indicator 17 generates an output signal as soon as the voltage Uz exceeds a specified value, preferably slightly below the first transition potential level of the cell. The limit indicator 18 generates an output signal when the voltage U _z exceeds a certain value a little above the potential level.

Das Ausgangssignal des Grenzwertmelders 17 startet einen Impulszähler 19, welcher die Ausgangsimpulse eines Impulserzeugers 20 (z. B. eingeschaltet durch das Schließsignal für den Schalter 6) zählt. Der Ausgangsimpuls des Grenzwertmelders 18 stoppt den Zähler 19.The output signal of the limit indicator 17 starts a pulse counter 19, which the output pulses a pulse generator 20 (e.g. switched on by the closing signal for switch 6) counts. The output pulse of the limit monitor 18 stops the counter 19.

Die Anzahl der vom Zähler 19 gezählten Pulse des Impulserzeugers 20 ist ein Maß für die Transitionszeit der Zellenspannung Uz bei der entsprechenden Potentialstufe. Die Transitionszeit wiederum ist ein Maß für die Glucosekonzentration. Ein dem Zähler 19 nachgeschaltetes Anzeigeinstrument 21 zeigt den Glucosekonzentrationswert unmittelbar an.The number of pulses from the pulse generator 20 counted by the counter 19 is a measure of the transition time of the cell voltage Uz at the corresponding potential level. The transition time, in turn, is a measure of the glucose concentration. A display instrument 21 connected downstream of the counter 19 shows the glucose concentration value immediately.

In den Ausführungsbeispielen gemäß F i g. 4 bis 6 sind als Glucosezeilen jeweils selbst stromliefernde Glucose/ Sauerstoffzellen 22 verwendet. Jede dieser Zellen 22 besteht aus zwei für die Glucose durchlässige Sauerstoffelektroden 23, 24 sowie einer zwischen diesen Elektroden angeordneten Glucoseelektrode 25 (die Elektroden sind untereinander sowie zur Körperflüssigkeit hin durch Trennwände aus hydrophilem Material, vorzugsweise Ionenaustauscher, abgetrennt). Die Sauerstoffelektroden 23, 24 bestehen jeweils aus einem Silbernetz mit aufgebrachter Kohle als Katalysator. Die Glucoseelektrode 25 besteht aus platiniertem Platin. Die Flächen der Elektroden betragen jeweils 63 cm².In the exemplary embodiments according to FIG. 4 to 6 are used as glucose cells, each self-supplying glucose / oxygen cells 22. Each of these cells 22 consists of two oxygen electrodes 23, 24 permeable to glucose and a glucose electrode 25 arranged between these electrodes (the electrodes are separated from each other and from the body fluid by partition walls made of hydrophilic material, preferably ion exchangers). The oxygen electrodes 23, 24 each consist of a silver mesh with applied carbon as a catalyst. The glucose electrode 25 is made of platinum-coated platinum. The areas of the electrodes are each 63 cm ² .

Die Übertragung der von den Zellen 22 gelieferten elektrischen Signale durch die Haut 7 des Patienten geschieht hier auf telemetrischem Wege in der üblichen "Weise unter ,Verwendung eines implantierbaren Sen-The transmission of the electrical signals supplied by the cells 22 through the skin 7 of the patient happens here by telemetry in the usual way "Way, using an implantable transmitter

Patienten eingestrahlten Schließsignals (Schließsignal-Erzeügef nicht dargestellt). {"■'- Z- · -¹- ^J~> _Patient irradiated closing signal (closing signal generator not shown). {"■ '- Z- · - ¹ - ^J ~> _

•Xls'MaB für-^ie jeweils vorliegende Zuckerkonzen- 5f> dersr26sowie eines EmpfsngsYerstärkers27. tration «dienti die Zellerispannung^Lfe. Der .jeweilige Im«· Ausjfähnmgsbdspiel^emaBfvRi g;4 wi• Xls'MaB for each present sugar concentration 5f> dersr26 as well as a reception enhancer27. tration "is used by the cell tension ^ Lfe. The respective in the Ausjfähnmgsbdspiel ^ emaBfvRi g; 4 wi

Spannungswert"L!zwTrdäaljeluberäurcVdreHaut7des i-~.~i- ■*- ~-^- —■>- -t-a^Sn—^j— r._^ Patienten*"-gefiiHrte "elektrische" Leitungen 8'einemVoltage value "L! ZwTrdäaljeluberäurcVdreHaut7des i- ~. ~ I- ■ * - ~ - ^ - - ■> - -ta ^ Sn— ^ j- r ._ ^ Patients *" - routed "electrical" lines 8'einem

. ^~, r -_t4 - - ^wird dabei jeweils ·die..sich nach ^chließen^des Schalters 6 _:_i_ii__j_ - Zelienleerlaufsp^nnung" Vzl übertragen. ^ ~, r - _t4 - - ^we d each · the..sich after ^ close ^ the switch 6 _: _ i_ii__j_ - Zelienleerlaufsp ^ nnung " Vzl transmitted

einstellende"hiring "

Elektroden'",2f;3 "iderNZelle 1 ,W einer, konstanten Spannung^ ί/ Di iSrind toTemeElectrodes' ", 2f; 3" in the N cell 1, W one, constant Tension ^ ί / Di iSrind toTeme

Spannung^
SiiTension ^
Sii

;3 iderNZelle 1 ,W einer, konstanten . Die iSparinung.TMrd erzeugt.vonTemem ugeril OTitVorgeschalteteni, 'gegenüber ta^d^tederö^mgiai Widerstand-12.; 3 iderNcell 1, W one, constant . The iSparinung.TMrd generated.vonTemem ugeril OTit Vorgeschalteni, 'opposite ta ^ d ^ tederö ^ mgiai resistance-12.

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belastettind als Maß für die Ghicosekonzentration wird tierüchjemste31endeZellenstr6niJiigemessen..f, -■ ■* "Im'Ausführungsbeispiel gemäß^Fi g~fi isLdie Zelle 22 an'einen^Tiiederohmigen ~Wideistap9*29, vorzugsweise 200 Ώ, anschältbai Es'wirdTEnteprechenä^dem Ausführungsbeispiel« gemäß Flg.3 der zeitliche Verlauf dei Zellenspannung' Uz übertragen υηα 'mittels einei entsprechenden Schaltungsanordnung 17 bis 21 diebelastettind as a measure of Ghicosekonzentration is tierüchjemste31endeZellenstr6niJiigemessen..f, - ■ ■ * "according Im'Ausführungsbeispiel ^ Fi g ~ fi isLdie cell 22 an'einen Tiiederohmigen ^ ~ * Wideistap9 29, preferably 200 Ώ, Es'wirdTEnteprechenä ^ anschältbai the embodiment «According to Flg.3 the time course of the cell voltage ' Uz transmit υηα' by means of a corresponding circuit arrangement 17 to 21 the

EindemjS^m^ipropoiibriäesSpjannürigssignal wird .^AnemjS ^ m ^ ipropoiibriäesSpjannürigssignal will. ^

ubei^dem'*ä?S¥aerstan3 'Ö-aOgegnffen "und '"wiederum 65 Transitionszeit ermittelt und angezeigt.At ^ the '* ä? S ¥ aerstan3' Ö-aOgegnffen "and '" again 65 transition time is determined and displayed.

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Claims

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Patentansprüche:Patent claims:

- ^f I. Verfahren zum Messen der Zuckerkonzentration, insbesondere in einer Körperflüssigkeit, z. B. Blut eines Patienten, dadurch gekennzeichnet, daß der Zucker in einer elektrochemischen- ^f I. A method for measuring the sugar concentration, especially in a body fluid, e.g. B. blood of a patient, characterized in that the sugar in an electrochemical

"Glucosezelle (1 oder 22) direkt elektrochemisch oxidiert wird und daß dabei wahlweise der von der Glucoseelektrode (2 oder 25) zur Gegenelektrode (3 oder 23, 24) fließende Strom oder die sich zwischen diesen Elektroden einstellende Zellenspannung oder die Trahshionszeit im Zellenspannungsverlauf gemessen wird."Glucose cell (1 or 22) is directly electrochemically oxidized and that optionally that of the Glucose electrode (2 or 25) to the counter electrode (3 or 23, 24) flowing current or between The cell voltage setting these electrodes or the traction time measured in the cell voltage curve will.

2. Gerät zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Speisemittel für die Elektroden (2,3) eine Konstantstromqueile (4, 5) dient, die einen Spannungserzeuger (4) mit ohmschen Serienwiderstand (5) umfaßt, der im Vergleich zum Innenwiderstand der Zelle (1) hochohmig ist, welche Konstantstromquelle einen konstanten Elektrodenstrom im μA-Bereich, vorzugsweise zwischen 10 und 100 uA, erzeugt, und daß an den Elektroden (2,3) ein Spannungsmesser (9,10) angeschaltet ist. 2. Apparatus for carrying out the method according to claim 1, characterized in that a constant current source (4, 5) is used as the feed means for the electrodes (2,3) which comprises a voltage generator (4) with an ohmic series resistor (5) which is in the Compared to the internal resistance of the cell (1) is high, which constant current source generates a constant electrode current in the μA range, preferably between 10 and 100 uA, and that a voltmeter (9,10) is connected to the electrodes (2,3).

3. Gerät zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Speisemittel für die Elektroden (2, 3) der Zelle eine Konstantspannungsquelle (11, 12) dient, die einen Spannungserzeuger (11) mit gegenüber dem Innenwiderstand der Zelle (I) niederohmigen innen widerstand (12) umfaßt und die eine konstante Elektrodenspannung im niedrigen Volt-Bereich, vorzugsweise 0,6 V, erzeugt, und daß an den Elektroden ein Strommesser (12,13,14)angerchaltet ist.3. Apparatus for performing the method according to claim 1, characterized in that as Feed means for the electrodes (2, 3) of the cell, a constant voltage source (11, 12) is used, the one Voltage generator (11) with a low internal resistance compared to the internal resistance of the cell (I) (12) and which have a constant electrode voltage in the low volt range, preferably 0.6 V, and that an ammeter (12,13,14) is connected to the electrodes.

4. Gerät zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß als Speisemittel für die Elektroden (2,3) eine Konstantstromquelle (15, 16) dient, die einen Spannungserzeuger (15) mit ohmschen Serienwiderstand (16) umfaßt, der im Vergleich zum Innenwiderstand der Zelle (1) hochohmig ist, welche Konstantstromquelle einen konstanten Elektrodenstrom mit einem Wert oberhalb des Grenzstromes der Glucoseoxydation, vorzugsweise um mA, liefert, daß ein Schalter (6) zum zeitweisen Anschalten der Konstantstromquelle (15, 16) an die Elektroden (2, 3) der Zelle vorhanden ist und daß an den Elektroden (2, 3) ein Spannungsmesser (9) mit einem Grenzwertindikator (17, 18) angeschaltet ist, welcher Grenzwertindikator ein erstes Ausgangssignal erzeugt, wenn die Elektrodenspannung einen einstellbaren Grenzwert wenig unterhalb einer der Transitions-Potentialstufen der Zeile übersteigt, und der ein zweites Ausgangssignal erzeugt, wenn die Elektrodenspannung einen einstellbaren Grenzwert wenig oberhalb dieser Transitions-Potentialstufe übersteigt, und daß dem Grenzwertindikator (17, 18) ein Zeitmeßglied (19,20), z. B. digitaler Impulszähler mit zugehörigem Zählimpulserzeuger, zur Erfassung des Zeitabstandes (Transitionszeit der Zellenspannung) zwischen den beiden vom Grenzwertindikator erzeugten Ausgangsimpulsen nachgeschaltet ist.4. Apparatus for performing the method according to claim I, characterized in that as A constant current source (15, 16), which is a voltage generator, is used to feed the electrodes (2, 3) (15) with ohmic series resistance (16), which compared to the internal resistance of the Cell (1) is high resistance, which constant current source has a constant electrode current with a value above the limit current of glucose oxidation, preferably around mA, provides that a switch (6) for temporarily switching on the constant current source (15, 16) to the electrodes (2, 3) of the cell is present and that a voltmeter (9) with a limit value indicator on the electrodes (2, 3) (17, 18) is switched on, which limit value indicator generates a first output signal when the Electrode voltage an adjustable limit value slightly below one of the transition potential levels of the line and which generates a second output signal when the electrode voltage exceeds an adjustable limit value slightly above this transition potential level, and that the limit value indicator (17, 18) a time measuring element (19, 20), for. B. digital pulse counter with associated Counting pulse generator, for recording the time interval (transition time of the cell voltage) between is connected downstream of the two output pulses generated by the limit value indicator.

5. Gerät nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Glucoseelektrode (2) zur Oxydation von Glucose aus platiniertein Platin und die Elektrode (3) zur Reduktion des Sauerstoffs aus einem Edelmetall, z. B. Silber oder5. Device according to one of claims 2 to 4, characterized in that the glucose electrode (2) for the oxidation of glucose from platinized platinum and the electrode (3) for the reduction of the Oxygen from a noble metal, e.g. B. silver or

Platin, bestehtPlatinum

6. Gerät nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet daß jede der Elektroden (2,3) eben ist und eine Fläche von jeweils ca. 1 cm² aufweist.6. Apparatus according to claim 5, characterized in that each of the electrodes ( ² , 3) is flat and has an area of approximately 1 cm 2 each.

7. Gerät zur Durchführung des Verfahrens nach7. Device for carrying out the procedure according to

Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet daß durch Kombination einer Elektrode (25) aus platiniertem Platin als Glucoseelektrode mit wenigstens einer für Glucose durchlässigen Kohlekatalysator-ElektrodeClaim 1, characterized in that by combining an electrode (25) made of platinum-coated Platinum as a glucose electrode with at least one carbon catalyst electrode that is permeable to glucose

ίο (23, 24) als Sauerstoffelektrode oder durch Kombination einer Glucose-Elektrode aus Platin mit wenigstens einer Gegenelektrode aus Silber/Silberchlorid die Zelle (22) selbst stromliefernd ausgebildet ist.ίο (23, 24) as an oxygen electrode or a combination a glucose electrode made of platinum with at least one counter electrode made of silver / silver chloride the cell (22) itself is designed to supply current.

8. Gerät nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß an den Elektroden (25, 23, 24) der selbst stromliefernden Zelle (22) ein Spannungsmesser (26, 27, 10) zum Erfassen der Zedenleerlaufspannung ft/zzjangeschaltetist.8. Apparatus according to claim 7, characterized in that the electrodes (25, 23, 24) of the self current-supplying cell (22) a voltmeter (26, 27, 10) for detecting the open circuit voltage ft / zzjis switched on.

9. Gerät nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichret. daß die Elektroden (25, 23, 24) der selbst stromliefernden Zelle (22) mit einem hochohmigen Widerstand (28), vorzugsweise von 20 kn, belastet und an den Elektroden wahlweise ein Strom- oder Spannungsmesser (27 bis 28) angeschaltet ist.9. Apparatus according to claim 7, characterized gekennzeichret. that the electrodes (25, 23, 24) of the self The current-supplying cell (22) is loaded with a high-resistance resistor (28), preferably of 20 kn and an ammeter or voltmeter (27 to 28) is optionally connected to the electrodes.

10. Gerät nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektroden (25, 23, 24) der selbst stromliefernden Zelle (22) mittels Schalter (6) an einen niederohmigen Widerstand (29), vorzugsweise von 200 Ω, anschaltbar sind, und daß an den Elektroden ein Spannungsmesser mit einem Grenzwertindikator (17, 18) angeschaltet ist, welcher Grenzwertindikator ein erstes Ausgangssignal erzeugt, wenn die Elektrodenspannung einen einstellbaren Grenzwert wenig unterhalb einer der Transitions-Potentialstufen der Zelle übersteigt, und der ein zweites Ausgangssignal erzeugt, wenn die Elektrodenspannung einen einstellbaren Grenzwert wenig oberhalb dieser Transitions-Potentialstufe übersteigt, und daß dem Grenzwertindikator (17,18) ein Zeitmeßglied (19,20), z. B. digitaler Impulszähler mit zugehörigem Zählimpulserzeuger, zur Erfassung des Zeitabstandes (Transitions?.eit der Zellenspannung) zwischen den beiden vom Grenzwertindikator erzeugten Ausgangsimpulsen nachgeschaltet ist.10. Apparatus according to claim 7, characterized in that that the electrodes (25, 23, 24) of the self-supplying cell (22) by means of a switch (6) a low resistance (29), preferably of 200 Ω, can be connected, and that to the Electrodes a voltmeter with a limit indicator (17, 18) is connected, which Limit indicator generates a first output signal when the electrode voltage is an adjustable one The limit value exceeds a little below one of the transition potential levels of the cell, and which generates a second output signal when the electrode voltage reaches an adjustable limit value slightly above this transition potential level, and that the limit value indicator (17,18) a timing element (19,20), e.g. B. digital pulse counter with associated counting pulse generator for recording the time interval (transition?. since the cell voltage) between the two of the limit value indicator generated output pulses is connected downstream.

11. Gerät nach einem der Ansprüche 2 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Zelle (1 oder 22) als Implantat ausgebildet ist und daß zur Übertragung des jeweils erfaßten Elektrodenstroms oder der Elektrodenspannung zum jeweiligen Verarbeitungs- und/oder Anzeigegerät (z. B. 10) eine durch die Haut (7) des Patienten geführte elektrische Leitung (8) oder ein Telemetriesystem (26,27) vorhanden ist.11. Apparatus according to any one of claims 2 to 10, characterized in that the cell (1 or 22) as Implant is formed and that for the transmission of the respectively detected electrode current or the Electrode voltage to the respective processing and / or display device (e.g. 10) one through the skin (7) the patient-guided electrical line (8) or a telemetry system (26,27) is available.