DE2640987A1

DE2640987A1 - Electrochemical transcutaneous blood testing pick=up - has heater disc with gas holes above measuring electrode and insulating plate

Info

Publication number: DE2640987A1
Application number: DE19762640987
Authority: DE
Inventors: Hans-Juergen Ing Grad Busack; Uwe Heidel; Klaus Kaross
Original assignee: Draegerwerk AG and Co KGaA
Current assignee: Draegerwerk AG and Co KGaA
Priority date: 1976-09-11
Filing date: 1976-09-11
Publication date: 1978-03-16
Also published as: DE2640987B1; DE2640987C3

Abstract

The pick-up used for the electromechanical determination of the partial pressure of gases in the blood, using the transcutaneous method, includes a heater disc (10). This is mounted on an insulating layer (7) which is shaped to hold a membrane (6) down against a supporting member (1). The heater has gas holes (17) above the raised central port of the membrane, and immediately above the electrolyte space (4) and reference electrode (5). The heater carries pins (12) which plug into sleeves (8) passing through the insulation (7) into the support (1). The heater (10) and insulation (7) fit together and also stretch the membrane (6).

Description

Meßwertaufnehmer zur elektrochemischenTransducer for electrochemical

Bestimmung des Partialdruckes von Gasen Die Erfindung betrifft einen Meßwertaufnehmer zur elektrochemischen Bestimmung des Partialdruckes von Gasen, insbesondere zur transkutanen Messung des Partialdruckes von Gasen im Blut mit einer Heizeinrichtung zur Hyperämisierung der Haut.Determination of the partial pressure of gases The invention relates to a Transducers for the electrochemical determination of the partial pressure of gases, especially for the transcutaneous measurement of the partial pressure of gases in the blood with a Heating device for hyperaemia of the skin.

Es ist möglich, den Partialdruck eines Gases im Blut z.B. von Sauerstoff und Kohlensäure,über die intakte Haut mit Elektrodenanordnungen unblutig zu messen. Dabei hat sich gezeigt, daß die Haut aktiv hyperämisiert werden muß, um z.B. arterielle P02-Veränderurgen transkutan messen zu können. Eine reproduzierbare, konstante und langanhaltende Hyperämie ist nur durch eine thermische Stimulation der Meßstelle zu erreichen.It is possible to measure the partial pressure of a gas in the blood, e.g. oxygen and carbonic acid to measure bloodlessly over the intact skin with electrode arrangements. It has been shown that the skin must be actively hyperaemized in order to e.g. To be able to measure P02 changes transcutaneously. A reproducible, constant and long-lasting hyperemia is only possible through thermal stimulation of the measuring point to reach.

Eine bekannte Elektrodenanordnung für die unblutige Messung der Konzentration bzw. des Partialdruckes eines Gases im Blut ist speziell für quantitative Partialdruckmessungen von °2 und H2 auf der Haut vorgesehen. Eine Meßelektrode aus Platin und eine um diese herum angeordnete ringförmige Bezugselektrode aus Silber sind mit einem Elektrolytfilm überzogen und gemeinsam mit einer Membran abgedeckt. Diese als Auflagefläche der Elektrodenanordnung dienende Membran wird in einer Kapsel gehalten. Die Meßelektrode steht in thermischen Kontakt mit einer Heizeinrichtung, durch die sie zur thermischen Stimulation der Haut und damit der lokalen Durchblutung aufgeheizt wird (CH-PS 530.006).A known electrode arrangement for the bloodless measurement of the concentration or the partial pressure of a gas in the blood is specially designed for quantitative partial pressure measurements of ° 2 and H2 provided on the skin. One measuring electrode made of platinum and one um these annular silver reference electrodes arranged around them are covered with an electrolyte film coated and covered together with a membrane. This as a support surface of the The membrane used for the electrode assembly is held in a capsule. The measuring electrode is in thermal contact with a heating device, through which it is used for thermal Stimulation of the skin and thus the local blood circulation is heated (CH-PS 530.006).

Ein weiterer bekannter Meßwertaufnehmer benutzt eine Meßelektrode aus dünnem Platindraht und auch eine ringförmig um diese angeordnete Bezugselektrode aus Silber. Be# Elektroden sind wiederum durch eine Membran bespannt, die als Auflage auf die Haut dient. Die Hyperämie wird durch Beheizung der Bezugs- also der Silberelektrode mittels einer Heizeinrichtung erzielt ("Die kontinuierliche Kontrolle des arteriellen PO, und ihre Bedeutung für die Überwachung von Mutter und Kind' Biomedizinische Technik, ßd. 19/1974. Nr. 3).Another known transducer uses a measuring electrode made of thin platinum wire and also a reference electrode arranged in a ring around it silver. Be # electrodes are in turn covered by a membrane that acts as a support serves on the skin. The hyperemia is caused by heating the reference electrode, i.e. the silver electrode achieved by means of a heating device ("The continuous control of the arterial PO, and its relevance to the monitoring of mother and child 'Biomedical Technology, ßd. 19/1974. No. 3).

Beiden bekannten Anordnungen zur transkutanen Messung des Partialdruckes eines Gases im Blut gemeinsam ist der Nachteil, daß eine der beiden Elektroden, im ersten Fall die Meßelektrode und im zweiten Fall die Bezugselektrode des Meßwertaufnehmers beheizt wird. Die gewünschte Hyperämisierung durch die Erwärmung der Haut erfolgt erst nach einem langen Weg der Wärme durch in der Wärmeleitung verschiedene Bauelemente. Sie erfolgt durch die Heizeinrichtung auf dem Umweg über die jeweilige Elektrode, durch einen Teil des Elektrolyten und dann durch die den Elektrolytraum abschließende Membran auf die Haut. Dieser Weg führt zu verg)eichs#ise großen Regelschwankungen, da Temperaturänderungen nur über eine Kette von Wärmeträgern registriert werden können. Weiterhin ist nachteilig, daß die im Elektrodensystem durch die Heizeinrichtung erzeugte Wärmemenge nur teilweise der Hyperämisierung der Haut zugute kommt. Ein Großteil der Wärme führt zu einer unerwünschten Beheizung der gesamten Elektrodenanordnung einschließlich des Elektrolyten. Eine definierte Einstellung der Hauttemperatur ist außerordentlich unsicher. Sie ist u.a. von der Umgebungstemperatur und den speziellen Toleranzen des Meßwertaufnehmers, wie Elektrolytschichtdicke, Art und Dicke der Membran und Bespannungszustand abhängig.Two known arrangements for the transcutaneous measurement of the partial pressure of a gas in the blood is the disadvantage that one of the two electrodes, in the first case the measuring electrode and in the second case the reference electrode of the transducer is heated. The desired hyperaemia is achieved by heating the skin only after the heat has traveled a long way through various components in the heat conduction. It takes place through the Heating device by way of the respective Electrode, through part of the electrolyte and then through the electrolyte compartment final membrane on the skin. This path leads to comparably large control fluctuations, because changes in temperature are only registered via a chain of heat carriers can. Another disadvantage is that in the electrode system by the heating device The amount of heat generated only partially benefits the hyperaemia of the skin. A Most of the heat leads to undesired heating of the entire electrode arrangement including the electrolyte. A defined setting of the skin temperature is extremely unsafe. It depends, among other things, on the ambient temperature and the special Tolerances of the transducer, such as electrolyte layer thickness, type and thickness of the Membrane and covering condition dependent.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, durch eine möglichst direkte Beheizung der Haut die Umgebungseinflüsse und die speziellen Toleranzen des Meßwertaufnehmers auszuschließen.The invention is based on the object by as direct as possible Heating of the skin, the environmental influences and the special tolerances of the transducer to exclude.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine außerhalb der Membran angeordnete, mit Gasöffnungen gegenüber der Meßelektrode versehene Heizscheibe gelöst. In Ausbildung-der Erfindung ist die Heizscheibe in Halterungen steckbar gehalten.According to the invention, this object is achieved by an outside of the membrane arranged, provided with gas openings opposite the measuring electrode heating disc released. In an embodiment of the invention, the heating disk is held in holders so that it can be plugged in.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, daß die Heizscheibe sich außerhalb der direkten Meßeinrichtung mit der Elektrodenanordnung in dem Elektrolyten und der Membran befindet. Sie liegt mit ihrer vollen Fläche dem zu beheizenden Hautabschnitt an. Auf diese Weise wird die Heizleistung nahezu ausschließlich für die -Hyperämisierung der Haut verwendet. so daß die thermischen Verluste auf ein Minimum reduziert sind. Mit dieser Ausbildung nach der Erfindung werden kurze Meßzeiten erreicht und die Einstellung und Einhaltung einer gewünschten Hauttemperatur entsprechend verbessert. Eine gute elektrische Verbindung, die Voraussetzung für eine sicher funktionierende Heizung ist, wird durch die steckbare Halterung erreicht.The advantages achieved with the invention are in particular: that the heating disk is outside of the direct measuring device with the electrode arrangement located in the electrolyte and the membrane. It lies with its full surface the skin area to be heated. In this way, the heating power becomes almost exclusively for hyperaemia of the Skin used. so that the thermal losses are reduced to a minimum. With this training after the invention short measurement times are achieved and the setting and compliance improved according to a desired skin temperature. A good electric one Connection, which is a prerequisite for reliably functioning heating achieved by the plug-in bracket.

In weiterer Ausbildung der Erfindung trennt ein Wärmeisolationskörper Membran und Heizscheibe voneinander. Mit dieser Lösung wird der bei den bekannten Ausführungen nachteilige Wärrnefluß durch Wärmeleitung in die Elektrodenanordnung einschließlich des Elektrolyten hinein noch weiter verhindert.In a further embodiment of the invention, a heat insulation body separates Membrane and heating disc from each other. With this solution, that of the known Designs disadvantageous heat flow through conduction into the electrode arrangement including the electrolyte in it even further prevented.

Die Heizscheibe und der Wärmeisolationskörper, der als Spannelement für die Membran ausgebildet sein kann, können miteinander verbunden sein, so daß sie gemeinsam hantiert werden.The heating disc and the heat insulation body, which act as a clamping element can be designed for the membrane, can be interconnected so that they are handled together.

Mit dieser Lösung wird eine einfache Beobachtung des Zustandes der Membran möglich. Der Austausch der Membran einschließlich der 3espannung der Elektroden wird sicher durchführbar.With this solution, a simple observation of the state of the Membrane possible. The replacement of the membrane including the voltage of the electrodes will surely be feasible.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden beschrieben: Ein Gehäuse 1 besitzt einen zylindrischen Ansatz 2, der die Elektrodenanordnung mit der Meßelektrode 3 aus Platin, dem Elektrolytraum 4 und der Bezugselektrode 5 aus Silber aufnimmt, Der Elektrolytraum 4 ist durch die Membran 6, die über den zylindrischen Ansatz 2 gespannt ist, abgedeckt. Die Anspannung erfolgt mittels des Wärmeisolationskörpers 7, der wiederum in Halterungshülsen 8 gehalten ist. Durch die geringe freie Höhe zwischen der Membran 6 und dem zylindrischen Ansatz 2 bildet sich ein Elektrolytfilm 9 zwischen der Membran 6 und der Meßelektrode 3 aus. Eine Heizscheibe 10 nimmt in einer passenden Höhlung den zylindrischen Ansatz 2 und den Ansatz 11 des Wärmeisolationskörpers 7 auf. Der Wärmeisolationskörper 7 trennt die Elektrodenanordnung und in einem wesentlichen Teil ihrer Fläche die Membran 6 thermisch von der Heizscheibe 10. Die Heizscheibe 10 ist in bekannter Weise elektrisch heizbar. Sie ist steckbar über Steckkontakte 12 in den Halterungshülsen 8 gehalten. Die elektrischen Heizungsanschlüsse 13 der Meßelektrodenanschluß 14 und der Bezugselektrodenanschluß 15 werden über die Bohrung 16 aus dem Gehäuse 1 herausgeführt.An embodiment of the invention is shown in the drawing and is described below: A housing 1 has a cylindrical extension 2, the electrode arrangement with the measuring electrode 3 made of platinum, the electrolyte space 4 and the reference electrode 5 made of silver, the electrolyte space 4 is through the membrane 6, which is stretched over the cylindrical extension 2, covered. the Tensioning takes place by means of the heat insulation body 7, which in turn in Holding sleeves 8 is held. Due to the low free height between the membrane 6 and the cylindrical extension 2, an electrolyte film 9 forms between the membrane 6 and the measuring electrode 3. A heating disk 10 takes in a matching cavity the cylindrical extension 2 and the extension 11 of the thermal insulation body 7. Of the Heat insulation body 7 separates the electrode arrangement and in a substantial Part of its area the membrane 6 thermally from the heating disk 10. The heating disk 10 can be heated electrically in a known manner. It can be plugged in via plug contacts 12 held in the holding sleeves 8. The electrical heating connections 13 of the Measuring electrode connection 14 and the reference electrode connection 15 are via the bore 16 led out of the housing 1.

Die Heizscheibe 10, die bei den Messungen mit der Fläche 18 der zu erwärmenden Haut anliegt, besitzt gegenüber der Meß elektrode 3 Öffnungen 17, durch die das durch die Haut austretende zu messende Gas in den Meßwertaufnehmer eintreten kann.The heating disk 10, which in the measurements with the surface 18 of the to warm skin is applied, has opposite the measuring electrode 3 openings 17 through the gas to be measured escaping through the skin enters the transducer can.

Die Temperatur der Heizscheibe 10 wird in bekannter Weise über einen nicht dargestellten Meßfühler gesteuert.The temperature of the heating plate 10 is in a known manner via a not shown sensor controlled.

L e e r s e i t eL e r s e i t e

Claims

patent claims r3 transducers for electrochemical determination the partial pressure of gases, in particular for the transcutaneous measurement of the partial pressure of gases in the blood with a heating device for hyperaemia of the skin7 by one arranged outside the membrane (6) with gas openings (17) opposite the measuring electrode (3) provided heating disc (10).

2. transducer according to claim 1, characterized in that the heating disc (10) is held so that it can be plugged into holders (8, 12).

3. transducer according to claim 1 and 2, characterized. that the brackets consist of retaining sleeves (8) and plug contacts (12) over which is connected to the heating energy at the same time.

4. transducer according to claim 1 to 3, characterized in that that a heat insulation body (7) separates the heating disc (10) and membrane (6) from one another.

5. transducer according to claim 1 to 4, characterized in that that the heat insulation body (7) is a tensioning element for the membrane (6).

6. transducer according to claim 1 to 5, characterized in that that the heating disc (10) and the heat insulation body (7) are connected to one another and are handled together.