DE2023584B2

DE2023584B2 - Kohlendioxyd-Meßgerät zur Messung des Kohlendioxyddruckes im Körpergewebe eines Lebewesens

Info

Publication number: DE2023584B2
Application number: DE2023584A
Authority: DE
Inventors: Richard J. Johns; Wardell J. Columbia Lindsay; Richard H. Shepard
Original assignee: Johns Hopkins University
Current assignee: Johns Hopkins University
Priority date: 1969-05-20
Filing date: 1970-05-14
Publication date: 1978-05-03
Also published as: CH534503A; GB1283158A; JPS56741B1; FR2048512A5; DE2023584A1; US3659586A

Description

Die Erfindung betrifft ein Kohlendioxyd-Meßgerät mit einer ersten Elektrode aus einem gasdurchlässigen, einen Elektrolyten und einen Elektrodendraht enthaltenden Glasrohr und einer metallischen zweiten Elektrode, mit einer die beiden Elektroden in einer Pufferlösung enthaltenden Kammer und mit einer gasdurchlässigen Membran, die eine Teilfläche des Glasrohres bedeckt.

Bei einem bekannten Meßgerät dieser Art (US-PS 88 285) ist innerhalb eines langgestreckten Gehäuses ein gasdurchlässiges Rohr angeordnet, das die erste Elektrode enthält. Der Raum zwischen dem Rohr und der Gehäusewand ist mit einer Pufferlösung gefüllt, in der sich die zweite Elektrode befindet. Beide Elektroden werden zur Bestimmung des pH-Wertes der Pufferlö^ri sung, der sich durch die COrKonzentration verändert, mit einem elektrischen Meßgerät verbunden. Da>j stirnseitige Ende des Glasrohres ist mit einer gasdurchlässigen Membran abgedichtet, die außen an dem Gehäuse verspannt ist, wobei sich zwischen der

ti) Stirnwand des Glasrohres und der Membran ein Flüssigkeitsfilm bildet. Derartige Geräte eignen sich zur Bestimmung des CCVDruckes in Gasräumen, und sie sind insbesondere auch für medizinische Zwecke anwendbar. Bekannt sind beispielsweise Messungen des

r> Kohlendioxyddruckes in den Arterien.

Es ist bekannt, der der Kohlendioxyddruck im Gewebe etwa 5 mm Hg über dem arteriellen Kohlendioxyddruck liegt und diesem entspricht, solange der Gewebeblutstrom ausreicht.

2i) Aufgabe der Erfindung ist es, den Kohlendioxydgehalt, der bisher durch Arterienpunktion und Meßung am Blut durchgeführt worden ist, durch die Haut des Patienten hindurch zu bestimmen.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist erfindungsgemäß

r> vorgesehen, daß die Kammer sich in einem mit einem Halter an der Haut zu befestigenden Gehäuse befindet, das auf der der Haut zugewandten Seite offen ist und einen durch die Haut abdichtend verschließbaren Ringraum aufweist, in dessen Innerem sich die bei

«ι aufgesetztem Gehäuse gegen die Haut drückende Membran befindet.

Das erfindungsgemäße Meßgerät kann bequem über lange Zeiträume direkt auf der Haut eines Patienten befestigt werden, ohne daß diesem hieraus wesentliche

i^r> Unannehmlichkeiten entstehen. Durch das Gehäuse wird der Raum bzw. die Fläche abgegrenzt, an der das aus der Haut austretende Kohlendioxyd gemessen wird. Beim praktischen Einsatz des Gerätes muß als wichtiger physikalischer Faktor die ausreichende Atmung gemes-

•tii sen werden. Die CCVMessung erfolgt jedoch getrennt von der Messung der ein- oder ausgeatmeten Luft bzw. der Messung der Brustbewegung oder der Menge des in dem Körper des Patienten vorhandenen Sauerstoffs, durch die festgestellt wird, ob eine genügende

4^r> Ventilation vorhanden ist.

Ein wesentlicher Vorteil des erfindungsgemäßen Meßgerätes besteht darin, daß eine kontinuierliche Messung des CCh-Drucks auch über einen längeren Zeitraum hinweg mit der erforderlichen Genauigkeit

^r>o möglich ist. Bei der Messung ergibt sich, ausgehend vom CC>2-Druck der Luft, der bei ca. 0 mm Hg liegt, eine zeitliche Verzögerung von etwa 8 Minuten bis zur Erreichung des CCVDrucks des Gewebes von etwa 45 mm Hg.

^r»^r) Der Druck des Gewebe-Kohlendioxyds ist bei normaler Atmung ein genaues Abbild des Drucks des arteriellen Kohlendioxyds. Lediglich wenn die Blutzufuhir zum Gewebe unzureichend ist, trifft dies nicht mehr zu. In diesem Falle steigt der Druck des Gewebe-Kohlendioxyds ungewöhnlich hoch an. Das erfindungsgemäße Meßgerät ist also dann nicht mehr einsetzbar, wenn die Atmung versagt bzw. die Zirkulation aufhört. Diese Zustände können bei gefährdeten Personen gesondert überwacht werden.

In vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, daß das Gehäuse aus mindestens zwei Gehäuseteilen besteht, von denen ein erster Gehäuseteil einen die Kammer umschließenden Hülsenkörper

enthält, an dem von der offenen Gehäuseseite her die Membran befestigt ist, und von denen ein zweiter Gehäuseteil einen die Kammer verschließenden Trägerkörper enthält und zusammen mit diesen von dem ersten Gehäuseteil und dem Hülsenkörper abnehmbar ■> ist.

Hierbei bildet der Ringraum ein Probengefäß, daß das entwickelte Kohlendioxyd aus der Haut unmittelbar aufnehmen kann und es als Flüssigkeitslösung einer pH-Wert-Meßelektrode aussetzt. |<J

Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel unter Bezugnahme auf die Figuren näher erläutert.

Fig. 1 zeigt eine schaubildliche Ansicht des an einem Arm befestigten perkutanen Kohlendioxyd-Meßgerätes, ^

Fig. 2 zeigt eine auseinandergezogene Darstellung des Fühlerkopfes des Meßgerätes nach Fig. 1,

F i g. 3 zeigt das elektrische Schaltbild des Fühlerkopfes und des Meßelernentes, und

Fig. 4 zeigt einen Vertikalschnitt durch das Meßgerät nach Fig. 1.

Wie aus den Zeichnungen hervorgeht, ist innerhalb des Fühlerkopfes des Fühlers 10 eine Glaselektrode vorgesehen, die zur Messung des ph-Wertes dient. Dieser Fühler 10 besteht aus einer Halbkugel 38 aus 2^r> pH-empfindlichem Glas, die eine silberchloridbeschichtete Silberdrahtelektrode 40 und ein Elektrolyt E enthält. Kitt 42 dichtet das Elektrolyt Eab und zentriert die Drahtelektrode 40. Die Basis der Halbkugel 38 wird von einem Ring 46 umfaßt, der am Ende einer neutralen i» Elektrode 44 aus silberchloridbeschichtetem Silberdraht ausgebildet ist.

Die Halbkugel 38 und der Ring 46 sind an einem zylindrischen Träger 32 befestigt, wobei die Anschlüsse der beiden Elektroden 40 und 44 in eine hintere )"■ Kammer 48 ragen. Die Halbkugel 38 erstreckt sich von einem durchmesserverringerten Teil 34 des Trägers 32 nach vorne. Der Vräger 32 wird von einer Metallkappe 52 fest verschlossen. Durch eine öffnung 54 und einen Schlitz 50 ist ein Kabel 56 aus der hinteren Kammer 48 w herausgeführt, das über Leiter 58 und 60 die Verbindung zwischen den Elektroden 40, 44 und einem an sich bekannten pH-Wert-Anzeigegerät 70 herstellt.

Auf den durchmesserverringerten Teil 34 des Trägers 32 ist ein Ende eines anderen Zylinders 24 mit dem ■*"> Träger entsprechenden Abmessungen reibungsschlüssig aufgesetzt, während am anderen Ende eine innere Ausnehmung zur Bildung eines kleinen die Halbkugel 38 umgebenden Hohlraumes 26 vorgesehen ist. Das vordere Ende dieses Hohlraumes 26 ist offen und der ">« Zylinder 24 ist an diesem Ende außen durchmesserverringert und als abgerundeter, nach außen gerichteter Flansch 28 ausgebildet. Der Hohlraum 26 wird am vorderen Ende von einer dünnen Membran 64 aus gasjedoch nicht flüssigkeitsdurchlässigem Material, z. B. Vi Teflon oder Silastic, abgeschlossen, wobei die Membran dich· an die Halbkugel 38 anliegt und an der dem Hohlraum zugekehrten Fläche mit einer dünnen Scheibe 62 aus saugfähigem Material, z. B. aus Nylongitter oder Cellophan, belegt ist. Ein Gummiband w> oder O-Ring 66 hält die Kanten der Membran 64 über den Flansch 28 und die halbkugelförmige Glaselektrode 38 gespannt.

Der Hohlraum 26 wird sodann mit einer Salz- oder Pufferlösung B gefüllt. Anschließend werden der Zylinder 32 mit der Glaselektrode 38 und die neutrale Elektrode 44, 46 in den flüssigkeitsgefüllten Hohlraum 26 eingesetzt In der oberen Wand des Zylinders 24 befindet sich eine kleine Bohrung 30 und der andere Zylinder 32 ist an entsprechender Steile mit einer Aussparung 36 versehen, wodurch ein Kanal entsteht, der den Außenraum mit dem Hohlraum 26 verbindet. Durch diesen Kanal tritt die während des Einsetzens des Zylinders 32 in den Zylinder 24 verdrängte Flüssigkeit aus. Nach dem Einsetzen werden die Zylinder 24 und 32 relativ zueinander so gedreht, daß die Bohrung 30 sich nicht mit der Aussparung 36 deckt. Hierdurch wird der Hohlraum 26 gegen den Außenraum verschlossen.

Nachdem die Haut des Patienten durch Entfetten mittels Äther oder Aceton kohlendioxyddurchlässig gemacht worden ist, wird die Zunder-Halbleiterschicht mit Hilfe eines Klebstreifens mechanisch entfernt.

Ein Bügel oder Halter 12 weist eine gelochte Bleiplatte L und einen elastischen Gurt 14 auf. Eine mit Außengewinde versehene Metallhülse 18, die den Zylinder 24 passend umgibt, wird in die Öffnung 16 eingesetzt und durch Kiemmuttern 20, 22 gesichert. Die verformbare Bleiplatte L wird der Kontur des jeweiligen Körperteiles angepaßt und an diesem mit dem Gurt 14 befestigt. Wenn der Fühlerkopf des Fühlers 10 sich über der vorbereiteten Hautzone befindet, formt er einen Ringraum, dessen Boden die Haut ist, und in den Wasser oder eine Salzlösung C eingeführt wird. Anschließend setzt man den Fühlerkopf des Fühlers 10 in die Hülse 18 in der Bleiplatte L ein.

Durch geeignete Auswahl des leichten Überstandes der Glaselektrode 38 über die Hülse 18 kann die Membran 64 etwas gegen die Hautoberfläche S gedrückt werden. Starker Druck ist zu vermeiden, weil er zu einer Deformierung oder gar Zerstörung der Glashalbkugel 38 führen kann. Ein Abstand zieht ein verlangsamtes Ansprechen auf Kohlendioxydveränderungen nach sich.

Das Gas im Gewebe des zu untersuchenden Körperteiles kann frei durch die Haut, den dünnen Wasser- oder Salzlösungsfilm C, die Membran 64 und die Pufferflüssigkeit Sin den Hohlraum 26 diffundieren, wo es auf die erwähnte pH-Wert-Meßzelle einwirkt, deren Funktion auf dem pH-Wert-Anzeigegerät 70 ablesbar ist. Da Kohlendioxyd als einziges der im Gewebe vorhandenen Gase den pH-Wert beeinflußt, mißt und überwacht diese Vorrichtung den Kohlendioxydgehalt des Gewebes perkutan. Aufgrund der Tatsache, daß pH-Wert-Fühlerköpfe dieser Art sehr temperaturempfindlich sind, dient die Bleiplatte L nicht nur zur Weiterleitung der Körpertemperatur des zu untersuchenden Körperteiles, sondern wirkt außerdem als Wärmefilter, das schnelle Schwankungen verhindert, die infolge von Luftströmungen oder aus anderen Ursachen auftreten können.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Kohlendioxyd-Meßgerät zur Messung des Kohlendioxyddruckes im Körpergewebe eines Lebewesens, mit einer ersten Elektrode aus einem gasdurchlässigen, einen Elektrolyten und einen Elektrodendraht enthaltenden Glasrohr und einer metallischen zweiten Elektrode, mit einer die beiden Elektroden in einer Pufferlösung enthaltenden Kammer und mit einer gasdurchlässigen Membran, die eine Teilfläche des Glasrohres bedeckt, dadurch gekennzeichnet, daß die Kammer (26) sich in einem mit einem Halter (12) an der Haut (S) zu befestigenden Gehäuse (18, 52) befindet, das auf der der Haut zugewandten Seite offen ist und einen durch die Haut abdichtend verschließbaren Ringraum aufweist, in dessen Innerem sich die bei aufgesetztem Gehäuse gegen die Haut drückende Membran (64) befindet.

2. Kohlendioxyd-Meßgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse aus mindestens zwei Gehäuseteilen (18,52) besteht, von denen ein erster Gehäuseteil (18) einen die Kammer (26) umschließenden Hülsenkörper (24) enthält, an dem von der offenen Gehäuseseite her die Membran (64) befestigt ist, und von denen ein zweiter Gehäuseteil (52) einen die Kammer (26) verschließenden Trägerkörper (32) enthält und zusammen mit diesem von dem ersten Gehäuseteil (18) und dem Hülsenkörper (24) abnehmbar ist.

3. Kohlendioxyd-Meßgerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (18,52) ein Außengewinde aufweist auf das Verschraubungsstücke (20, 22) zur Befestigung an dem Halter (12) aufgeschraubt sind.

4. Kohlendioxyd-Meßgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (18, 52) als Ganzes abnehmbar an einem mit dem Halter (12) verbundenen Ring (20) befestigt ist.

5. Kohlendioxyd-Meßgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Elektrode (38, 40) aus der öffnung des Gehäuses (18,52) hinaus vorsteht.

6. Kohlendioxyd-Meßgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Membran (64) und dem Glasrohr (38) ein saugfähiges Material (62) angeordnet ist.

7. Kohlendioxyd-Meßgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (18, 52) mit einer an die Haut (S) anlegbaren verformbaren wärmeleitfähigen Metallschicht (Z,^ verbunden ist.