DE2932739A1 - Messaufnehmer fuer die transcutane bestimmung der konzentration von stoffen, insbesondere des partialdrucks von gasen im blut und im koerpergewebe. - Google Patents
Messaufnehmer fuer die transcutane bestimmung der konzentration von stoffen, insbesondere des partialdrucks von gasen im blut und im koerpergewebe.Info
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Description
B. Beschreibung
Die Erfindung betrifft Meßaufnehmer dür die transcutane Bestimmung der Konzentration von Stoffen, insbesondere
des Partialdruck von Gasen im Blut bzw. im Körpergewebe. Wegen der Fähigkeit vieler im Körpergewebe und im Blut enthaltener
oder von ihm transportierter chemischer Stoffe, wo es um die Bestimmung der Konzentration von Stoffen im
Blut und im Körpergewebe geht, durch die Wandungen der Arterien und Venen, durch das Körpergewebe und durch die
Haut hindurch zu diffundieren mit der Folge, daß sich mit der Zeit ein Gleichgewicht der Konzentration dieser Stoffe
in den verschiedenen Körperzonen einstellt, können transcutane, d.h. nur auf die Haut aufzusetzende Meßaufnehmer
bei vielen diagnostischen und physiologischen Meßverfahren verwendet werden. Die Meßaufnehmer müssen dann so eingerichtet
sein, daß der fragliche Stoff auch zum Fühlerteil des Aufnehmers gelangt, wo entsprechend der Konzentration
nach verschiedenen physikalischen Prinzipien, z.B. auf photometrische, elektrochemische, bei Sauerstoff auf oxymetrische
und insbesondere auf polarographisehe Weise elektrische oder in solche umgewandelte Meßsignale erzeugt werden. Zur weiteren
Verabeitung, z.B. zur sichtbaren Darstellung, zur Registrierung oder Speicherung werden diese einem Auswerteteil
zugeleitet. Da mit Hilfe transcutaner Meßaufnehmer die früher üblichen blutigen, invasiven diagnostischen
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und physiologischen Meßverfahren vermieden werden können, setzen sie sich im klinischen und medizinischen Bereich
immer mehr durch.
In bezug auf die konstruktive Ausbildung haben besonders für die polarographische Bestimmung des Partialdrucks von
Gasen im Blut vor allem von Sauerstoff transcutane Meßaufnehmer einen sehr hohen Entwicklungsstand erreicht.
Für die nachfolgende Erläuterung der Erfindung wird daher von solchen transcutanen polarographisehen Meßaufnehmern
ausgegangen. Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht jedoch auch bei transcutanen Meßaufnehmern anderer
Art, und die vorgeschlagene Lösung ist auch für diese in gleichem Maße brauchbar und empfehlenswert.
Polarographische Meßaufnehmer haben im allgemeinen eine gedrungene zylindrische Gestalt mit einem Durchmesser von
wenigen Zentimetern und etwa der gleichen Höhe. Der eigentliche Fühlerteil umfaßt wenigstens eine Meßelektrode, eine
Gegenelektrode, die über einen Elektrolyten elektrischen Kontakt haben, sowie eine Trennmembran, welche in der zur
Berührung mit der Haut vorgesehenen Stirnfläche des Aufnehmers ausgespannt ist, den Fühlerteil gegen die Umgebung
luftdicht abschließt aber für den zu bestimmenden Stoff durchlässig sein muß, damit er nach Durchdringung
der Haut und auch durch die Trennmembran zu den Elektroden des Fühlerteils diffundieren kann.
Da die Blutversorgung des Körpergewebes durch Erwärmung im allgemeinen gesteigert wird (Hyperämisierung), wodurch sich
auch das Angebot des zu bestimmenden Stoffes erhöht, wird dieser Effekt zur Erhöhung der Meßempfindlichkeit ausgenützt,
indem die polarographisehen transcutanen Meßaufnehmer elektrisch
beheizt werden, zweckmäßig mittels eines eingebauten elektrischen Heizwiderstandes. Die erzeugte Wärme soll über
das Aufnehmergehäuse und durch die Haut auf das Körpergeübertragen werden. Deshalb wird im allgemeinen nicht die gesamte
Stirnfläche des Aufnehmers von der Trennmembran ttber-
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spannt, sondern nur der Fühlerteil, und dieser wird von einem vor allem metallischen Gehäuseteil umgeben, welcher
zur Wärmeleitung von der im Aufnehmer eingebauten Wärmequelle auf die Haut sowie auch als Stützteil dient, dessen
in der Stirnfläche verlaufende Oberfläche außerdem als Auflage für die Befestigung eines auswechselbaren Kleberinges
dient, mit welchem der gesamte Aufnehmer bei der Messung an der Haut fixiert wird. Schließlich umfaßt dieser Stützteil
auch die Mittel und Maßnahmen zur luftdichten Befestigung der Trennmembran am Fühlerteil.
Bei einer bekannten Ausführungsform (deutsche Patentanmeldung P 29 11 601.6) wird die über den Fühlerteil gestülpte
Trennmembran von einem Ring aus Kunststoff gehalten, und mittels eines äußeren Schraubringes werden die genannten
Teile mit dem Gehäusekörper des Aufnehmers fest verbunden. Die Stirnfläche des Schraubringes bildet die Stützfläche
für den Aufnehmer beim Ansetzen an die Haut und die Auflage für Doppelkleberinge mit welcher der Aufnehmer an der Haut
fixiert werden kann. Dises Konstruktion benötigt zwei Teile zur Befestigung der Membran am Fühlerteil und führt zu einer
verhältnismäßig hohen Bauform, weshalb die Signalleitung, die den Aufnehmer mit dem Auswertegerät verbinden, verhältnismäßig
hoch entweder am oberen Rand oder an der der Stirnfläche gegenüberliegenden Oberfläche des Gehäuses einmündet
und so leicht ein Kipphebeleffekt entsteht, der den Kontakt des Aufnehmers zur Haut lockert oder unterbricht und damit
eine Störung der Messung hervorruft.
Bei einer anderen bekannten Ausführungsform von polarograph!
sehen Meßaufnehmern (s. DE-OS 21 45 400, DE-OS 23 65 und DE-OS 25 14 478) wird zwar nur ein Spannring verwendet,
der die Trennmembran im wesentlichen flach gegen die Gehäusestirnwand drückt und am Aufnehmermantel entweder durch einen
Schnapp- oder Klemmverschluß gehalten oder auch mit ihm verschraubt wird. Diese Konstruktion hat aber den Nachteil, daß
bei Anwendung eines Schnapp- oder Klemmverschlusses am Gehäuseumfang der Spannring leicht losgerissen werden kann,
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so daß auch der Aufnehmer den Kontakt zur Hautoberfläche verliert. Die Befestigung eines Schraubringes erfordert
dagegen mehr Zeit beim Bespannen der Meßelektrode mit der Trennmembran wegen des notwendigen Schraubvorganges. Schließlich
ist bei diesen Ausführungsformen, wo nur ein Spannring verwendet wird, die Membranspannung wegen der im wesentlichen
flachen Erstreckung der Trennmembran nur in der Stirnfläche des Aufnehmers sehr ungenügend, so daß sich während
einer Messung der Abstand zwischen Membran und den empfindlichen Elektroden sich ändern könnte, was ebenfalls
die Empfindlichkeit des Aufnehmers herabsetzt.
Im Hinblick auf die Mangel dieser bekannten Ausführungsformen von transcutanen Meßaufnehmern geht die Erfidnung
von folgenden Zielen und Aufgaben aus:
Der Austausch und die Befestigungen der Trennmembran soll mit einfachen Mitteln und ohne zeitraubende Maßnahmen, wie
Verschrauben, möglich sein, ohne daß der Sützteil dabei abgenommen oder gelockert werden muß. Die Funktionen des Stützteils
als Auflagefläche für die Klebeelektroden und als Wärmeübertragunsorgan
von der Heizeinrichtung des Aufnehmers zur Körperzone soll erhalten bleiben. Die Auflagefläche des Stützteils
und die Berührungsfläche der Trennmembran in der Körperzone soll möglichst fluchtend in einer Fläche liegen, so daß
praktisch für beide Teile eine großflächige und gleichförmige Berührung mit der Haut des Körperteils, an dem gemessen
werden soll erreicht wird, um einen guten Wärmeübergang für die Hyperämisierung und einen geringen Diffusionswiderstand
für den messend zu erfassenden Stoff zu erzielen. Schließlich soll vor allem mit der erfindungsgemäßen Konstruktion
anstatt einer gedrungenen zylindrischen Gestalt eine möglichst flache scheibenförmige Gestalt des Aufnehmers erreicht
werden; dennoch soll diese Gestalt den Anschluß der Signalleitung von der Seite her am Zylindermantel des Aufnehmergehäuses
möglichst dicht über der Haut zulassen, damit durch die Signalleitung keine den Kontakt zur Hautoberfläche lokkernden
Kipphebeleffekte auf den Aufnehmer ausgeübt werden können.
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Diese Forderungen v/erden in vorteilhafter Weise von der Ausbildung
des Aufnehmers gemäß dem kennzeichnenden Teil des Hauptanspruches erfüllt.
Danach dient zur Befestigung der Trennmembran am Fühlerteil lediglich ein in eine umlaufende Nut der Stirnfläche
des Aufnehmers verschraubungsfrei einzudrückender Klemmring.
Die Figuren 1 und 2 zeigen schematisch im radialen Querschnitt parallel zur Aufnehmerachse zwei in bezug auf die
Befestigungsart des Klemmrings in der umlaufenden Nut verschiedene Ausführungsformen, anhand welcher die Erfindung
und die mit ihr erzielten Fortschritte näher beschrieben werden.
Die Konstruktion eines Meßaufnehmers für transcutane polarographische
Messungen auf der Haut zur Bestimmung der Konzentration von verschiedenen Stoffen, z.B. von Sauerstoff
im Blut und im Körpergewebe gemäß der Erfindung erlaubt dem Aufnehmergehäuse 1 eine flache scheibenförmige Gestalt
zu geben, weil die Signalleitung 5» die den Anschluß des Aufnehmers an das Auswerte-, Anzeige- oder Registriergerät
herstellt, dicht oberhalb der bei der Messung auf der Haut des Patienten oder Probanden aufliegenden Stirnfläche
11 des Aufnehmers von der Seite her in den Mantel des Aufnehmergehäuses 1 einmünden kann. In der Signalleitung
5 können die zur Übertragung der Meßsignale vom Fühlerteil 7 des Aufnehmers zum Auswertegerät dienenden Leitungen,
die zur Speisung des elektrischen, im Aufnehmergehäuse 1 untergebrachten Heizwiderstandes und schließlich die zur
Kontrolle und Regelung der erreichten Temperatur dienenden Fühlerleitungen vereinigt sein. Die tiefe Einmündungslage
der Signalleitung ist dadurch möglich, daß weder der Stützteil 8 noch ein Teil von ihm zwecks Auswechselung der Trennmembran
2 abgenommen werden muß sondern einen integrierten Bauteil des Gehäuses 1 bildet .
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Die genannten baulichen Eigenheiten sind das Ergebnis der erfindungsgemäßen Konstruktion, gemäß welcher die Trennmembran
2 unter Spannung über dem Fühlerteil 7 lediglich mittels eines Klemmrings 3 gehalten wird, der
in eine den Fühlerteil umgebende, zur Stirnfläche 11 offene Nut 6 verschraubungsfrei eindrückbar und nur von
Hand wieder lösbar ist. Sowohl für den Meßvorgan als auch für die Übertragung der Wärme aus dem beheizten Aufnehmer
auf die von ihm überdeckte Körperzone ist eine im Vergleich zur Dicke oder Höhe des Aufnehmers großflächige
Ausbildung sowohl der ringförmigen Stützfläche 8a des Stützteils 8 als auch der vor der Trennmembran überdeckten
vorderen Meßfläche 7a des FUhlerteils wesentlich und ein gleichförmiger Kontakt wird dadurch gesichert,
daß diese Flächen sowie die Außenfläche 3a des Klemmrings
stetig verlaufen und ineinander übergehen.
Um einen verschraubungsfreien festen Sitz des Klemmrings 3 in der Nut 6 zu erzielen, sind die in Radialebenen zur
Aufnehmerachse liegenden Querschnitte der Nut 6 und des Klemmrings
3 im wesentlichen gleich bzw.komplementär zueinander gestaltet. Der Klemmring wird verschraubungsfrei allein mittels
eines Preß-, Klemm- oder Schnappverschlusses in der Nut 6 festgehalten. Dazu besitzt z.B. gemäß Figur 1 der
Klemmring 3 an mindestens einer seiner inneren und äußeren Mantelfläche einen vorzugsweise umlaufenden Kragen 10, der
beim Eindrücken des Klemmringes in die Nut 6, in eine zum Kragen komplementär geformte Rille 10a in der entsprechenden
Seitenwandung der Nut 6 einschnappt. Oder in der mit Figur 2 gezeigten Ausbildung besitzt die Nut 6 und komplementär
dazu der Kragen 3 einen trapezförmigen Querschnitt in der Weise, daß entweder ihre seitliche Begrenzungsfläche
zum Fühlerteil von der Stirnfläche 11 ausgehend leicht nach innen mit der Folge einer Verringerung der senkrecht
zur Aufnehmerachse liegenden Querschnitts des Fühlerteils 7
geneigt ist,oder daß die äußere Begrenzungsfläche 13 der Nut zum Stützteil von der Stirnfläche 11 ausgehende leicht
nach außen unter Verringerung des senkrecht zur Aufnehmer-
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achse verlaufenden Querschnitts des Stützteils geneigt ist. Allein durch Einpressen des Klemmrings wird somit ein fester
Sitz auch für die Trennmembran 2 erzielt. Somit ist entweder die innere seitliche Begrenzungsfläche der Nut
zum Fühlerteil oder ihre äußere Begrenzungsfläche 13 zum Stützteil leicht konisch ausgebildet.
Da aber die Trennmembran 2 nach einer gewissen Anzahl von Messungen auszuwechseln ist, muß dazu auch der Klemmring
3 von der Nut 6 trennbar sein. Bei der Ausbildung gemäß Figur 1 hat dazu die Nut 6 an einer Stelle ihres
Umfangs eine kleine Ausbuchtung oder Erweiterung 16 in
den Stützteil hinein, so daß über diese Ausbuchtung der Klemmring mittels eines Stiftes, einer Pinzette oder
einer kleinen Zange unterfaßbar und aus dem Preß- oder Schnappsitz herausnehmbar ist, sofern der Klemmring aus
einem elastisch verformbaren Material insbesondere aus Kunststoff besteht. Eine andere Lösung zeigt Figur 1, wonach
der Stützteil 8 an einer Stelle seiner Stützfläche 8a eine radial verlaufende, zur Stirnfläche 11 offene
Hilfsnut 15 und der Klemmring 3 eine an seiner Außenwand
angesetzte radial verlaufende Lasche 14 besitzt, die komplementär zu dieser Hilfsnut geformt, in diese einlegbar
ist und eine etwas größere radiale Erstreckung als die Hilfsnut 15 hat, so daß ein Endstück der Lasche
14 aus der äußeren Mantelfläche des Stützteils 8 herausragt, mit den Fingerspitzen gefaßt und aus der Hilfsnut
15 gelöst werden kann, wodurch sich auch der Klemmring selbst aus der Nut 6 nehmen läßt.
Weder das Überstülpen der Membran 2 über den Fühlerteil
7 noch das Eindrücken des Klemmrings 3 in die Nut 6 zur Erzielung eines festen Sitzes,noch das Lösen des Klemmrings
3 aus der Nut 6 bereiten deshalb irgendwelche Schwierigkeiten. Es werden nur ganz einfache, schnell durchführbare
Handgriffe verlangt, was für den klinischen Einsatz, wo es oft auf Sekunden ankommt, sehr wesentliche ist.
Im übrigen bildet die Nut 6 eine Abgrenzung zwischen dem Fühlerteil 7 und dem Stützteil 8.
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In '//eiterbildung des Erfindungsgedankens kann die Hembran
2 auf den Klemmrimr 3 unmittelbar aufgeschweißt
nein. Das ist möglich, wenn die Membran z.B. aus einem elastisch verformbaren Kunststoff v/ie Polypropylen besteht,
mit Polyäthylen beschichtet ist und deshalb auf einen Klemmring 3 aus Polyäthylen mit den für die Kunststoffverarbeitung
bekannten Verfahren aufgespritzt v/erden kann. Damit kann die Membran selbst nicht aus der vom
Klemmring 3 erzwungenen Fassung herausrutschen. Sie erhält
vielmehr einen engstmöglichen Kontakt zur Meßfläche 7a des Fühlerteils 7.
Die einzelnen Orrane des Fühlerteils, die zur Beheizung und Temperaturkontrolle dienenden Organe sind im einzelnen
nicht dargestellt, weil es sich dabei um bekannte Ausbilduncrsmöglichkeiten
handelt.
Die Konstruktion der Meßaufnehmer gemä.3 vorliegender Erfindung
erfüllt die obendargestellten, für die praktische Handhabung im medizinisch klinischen Bereich wichtigen
Fordorun/ren unter Vereinfachung des konstruktiven Aufbaus
gegenüber bisher bekannten /.usführungsformen. Deshalb wird
mit ihr ein für die Praxis wesentlicher Fortschritt erzielt. Diese Konstruktion ist nicht nur für transcutane polarographische
Meßaufnehmer sondern für transcutane Aufnehmer anderer Art ebenfalls sinnvoll und vorteilhaft.
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Claims (5)
1.1 Die Stirnfläche (11) hat eine den Fühlerteil (7) umgebende ringförmige, zur Stirnfläche (11) offene
Nut (6).
1.2 Ein Klemmring (3), der die Trennmembran (2) über das
in die Stirnfläche (11) ragende Ende des Fühlerteils (7) spannt und dort festhält, ist verschraubungsfrei
aber lösbar in die Nut (6) eingefügt.
2. Meßaufnehmer nach Anspruch 1 gekennzeichnet durch wenigstens eines der folgenden Merkmale:
2.1 Die zur Verbindung des Aufnehmers mit dem Auswertegerät dienende Signal- oder Patientenleitung (5)
mündet dicht hinter der Stirnfläche (11) von der Seite her in den Mantel des Stützteils (8).
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2.2 Die Auflagefläche (8a) des Stützteils (8), die von der Trennraembran (2) überdeckte Me3flache (7a) des
Fühlerteils (7) und die Außenfläche (3a) des Kleramrings (3) verlaufen in der Stirnfläche (11) des Aufnehmers
und gehen stetig ineinander über.
2.3 Die Nut (6) ist zwischen Fühlerteil (7) und Stützteil (8) angebracht.
2.4 Der Stützteil (8) bildet einen integrierten Teil des Aufnehmergehäuses (1) und ist von ihm für die
Handhabung des Aufnehmers nicht lösbar.
Meßaufnehmer nach einem der Ansprüche 1 und 2, gekennzeichnet durch wenigstens eines der folgenden Merkmale:
3.1 Der Klemmring (3) ist im Cuerschnitt komplementär zur Nut (6) gestaltet und wird verschraubungsfrei,
nur durch Handbedienung lösbar, mittels eines Preß-, Klemm- oder Schnappverschlusses in der Nut (6)
festgehalten.
3.2 Der Klemmring (3) besitzt an mindestens einer seiner inneren und äußeren Mantelfläche einen vorzugsweise
umlaufenden Kragen (10), der beim Eindrücken des Klemmringes in die Nut (6) in eine komplementär
zum Kragen geformte Rille (10a) der entsprechenden Seitenwandung der Nut (6) einschnappt.
3.3 Die Nut (6) besitzt einen trapezförmigen Querschnitt in der V/eise, daß entweder ihre seitliche Begrenzungsfläche (9) zum Fühlerteil von der Stirnfläche (11)
ausgehend leicht nach innen mit der Folge einer Verringerung des Querschnitts des Fühlerteils (7)
geneigt ist, oder daß die äußere Begrenzungsfläche (13)
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der Nut zum Stützteil (8) von der Stirnfläche (11) ausgehend leicht nach außen unter Verringerung des
Cuerschnitts des Stützteils geneigt ist, während der Klemmring (3) einen zur Nut (6) komplementären
Ouerschnitt hat, so daß allein durch Einpressen des Klemmringes in die Nut (6) ein fester Sitz erreicht
wird.
4. Meßaufnehmer nach einem der Ansprüche 1 bis 3» gekennzeichnet durch wenigstens eines der folgenden Mittel
und Maßnahmen für die Lösbarkeit des Klemmrings (3) aus der Nut (6):
4.1 Der Stützteil (8) hat an einer Stelle seiner Stützfläche (8a) eine radial verlaufende, zur Stirnfläche
(11) offene Hilfsnut (15) und der Klemmring
(3) hat eine an seinem Außenmantel angesetzte komplementär zur Hilfsnut (15) ausgebildete und in
diese eindrückbare radial verlaufende Lasche (14), die eine etwas größere Länge als die Hilfsnut (15)
hat, so daß ein Stück der Lasche (14) aus der äußeren Mantelfläche des Stützteils (8) herausragt.
4.2 An einer Umfangstelle der Nut (6) besitzt diese eine kleine Ausbuchtung oder Erweiterung (16) in
den Stützteil (8) hinein, so daß durch diese Ausbuchtung (16) der Klemmring (3) mittels eines
Stiftes, einer Pinzette oder einer Zange unterfaßbar ist.
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5. Meßaufnehmer nach einem der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch eines des folgenden Merkmale:
5.1 Die Membran (2) ist auf den Klemmring (3) unmittelbar aufgeschweißt.
5.2 Der Klemmring (3) besteht aus einem elastisch verformbaren Kunststoff wie Polyäthylen.
5.3 Die Membran (2) besteht aus einem elastisch verformbaren Kunststoff.
5.4 Die Membran (2) besteht aus Polypropylen und ist mit Polyäthylen beschichtet.
5.5 Der Klemmring (3) aus Polyäthylen ist auf die polyäthylenbeschichtete
Polypropylenmembran (2) aufge-
,spritzt.
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Priority Applications (3)
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DE19792932739 DE2932739A1 (de) | 1979-08-13 | 1979-08-13 | Messaufnehmer fuer die transcutane bestimmung der konzentration von stoffen, insbesondere des partialdrucks von gasen im blut und im koerpergewebe. |
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- 1979-08-13 DE DE19792932739 patent/DE2932739A1/de not_active Withdrawn
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- 1980-08-11 JP JP11095680A patent/JPS5628744A/ja active Pending
- 1980-08-12 GB GB8026162A patent/GB2056689A/en not_active Withdrawn
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