DE2835730A1

DE2835730A1 - Sauerstoff-messelektroden-anordnung

Info

Publication number: DE2835730A1
Application number: DE19782835730
Authority: DE
Inventors: Bunji Hagihara
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1977-08-24
Filing date: 1978-08-16
Publication date: 1979-03-22
Also published as: IT7868958A0; FR2400879A1; DE2835730C3; DE2835730B2; FR2400879B1; SE438912B; GB2003275B; US4311151A; IT1160612B; SE7808852L; GB2003275A

Description

-A-

Beschreibung

Die Erfindung betrifft eine Sauerstoff-Meßelektroden-Anordnung für die transkutane Messung des Sauerstoffpartialdruckes in arteriellem Blut.

Die Messung des Sauerstoffpartialdruckes im Blut, insbesondere in arteriellem Blut, ist eine wichtige Maßnahme der Atmungskontrolle eines neugeborenen Säuglings oder eines Patienten, der intensiv betreut bzw. behandelt wird.

Bisher wurde allgemein zur Messung der Sauerstoffkonzentration im Blut, insbesondere des Sauerstoffpartialdruckes P_ im Blut, ein Verfahren zur direkten Messung des

Sauerstoffpartialdruckes des aus einer Arterie entnommenen Blutes angewendet. Ein solches Verfahren eignet sich jedoch nicht für regelmäßige Messungen und darüber hinaus hat das Verfahren den Nachteil, daß es für den Patienten schmerzhaft ist. Insbesondere bei einem neugeborenem Säugling ist eine Atmungskontrolle erforderlich, um eine geistige Behinderung oder ähnliche fatale Störungen als Folge einer zu niedrigen Sauerstoffkonzentration oder eine Schädigung der Netzhaut als Folge einer zu hohen Sauerstoffkonzentration zu verhindern. Bei einem solchen neugeborenen Säugling muß die Sauerstoffkonzentration in der den Säugling umgebenden Atmosphäre sorgfältig kontrolliert werden unter Verwendung des gemessenen Wertes des Sauerstoffpartialdruckes in arteriellem Blut und zu diesem Zweck ist eine kontinuierliche oder Realzeit-Messung des Sauerstoffpartialdruckes erforderlich.

909812/0700

Zu diesem Zweck kann ein Verfahren in Betracht gezogen werden, bei dem man die Sauerstoffelektrode für die kontinuierliche Messung in der Arterie beläßt, dieses Verfahren erfordert jedoch ein hohes handwerkliches Geschick und bringt große Gefahren mit sich. Deshalb wird dieses Verfahren nicht in großem Umfange angewendet.

Das transkutane Sauerstoff-Meßelektroden-Verfahren, das sich von der direkten Messung unterscheidet, bereitet dem Patienten keine Schmerzen. Das Verfahren eignet sich für eine kontinuierliche Langzeitmessung, da es den Sauerstoff an der Hautoberfläche einfängt und den Sauerstoff mißt, der aus dem Blut durch die Haut hindurch diffundiert.Bei dem transkutanen Sauerstoff-Meßelektroden-Verfahren werden spezielle Verbundelektroden, als Clark-Element bezeichnet, verwendet, die eine Heizeinrichtung zum Erwärmen der Haut des Patienten auf eine konstante Temperatur aufweisen. Wenn dieses Element an der Haut des Patienten befestigt ist, erreicht der aus dem Subkutan-Gewebe ausdiffundierende Sauerstoff durch eine Elektrodenmembran, die zwischen der Haut und den Elektroden angeordnet ist, die Oberfläche einer Edelmetallkathode. Dann reagiert der Sauerstoff mit der Kathode und wird zu Wasser reduziert.Durch Messung des durch die chemische Reaktion erzeugten elektrolytischen Stromes kann der Sauerstoffpartialdruck P_ erhalten werden. Bei einer solchen Messung wird durcn Erhitzen des Teils der Haut, der mit der Elektrode in Kontakt kommt, auf eine geeignete Temperatur das Unterhautgewebe lokal in Arterienblut verwandelt, wodurch der zu messende Sauerstoff-

909812/0700

partialdruck demjenigen des Arterienblutes gleich gemacht wird.

Es gibt zwei bekannte Typen von Transkutan-Arterienblut-Sauerstoff -Meßelektrodenanordnungen. Diese bekannten An-Ordnungen haben jedoch jeweils Mängel, sie sind unbequem in der Handhabung und die von ihnen gemessenen Werte sind nicht genügend stabil.

Einer dieser Typen ist bekannt als Nadelkathoden-Typ, der eine sehr feine Nadelkathode aufweist, die koaxial in einer rohrförmigen Anode mit einem eingefüllten Isoliermaterial angeordnet ist.

Aufgabe der Erfindung ist es nun, eine verbesserte Elektrodenanordnung für genaue Transkutan-Sauerstoffpartialdruck-Messungen anzugeben, mit deren Hilfe die Mängel des Standes der Technik, wie vorstehend und nachstehend erläutert, beseitigt werden können.

Diese Aufgabe wird gelöst mit einer Sauerstoff-Meßelektrodenanordnung für die transkutane Messung des Sauerstoffpartialdruckes in arteriellem Blut, welche die in dem Hauptanspruch angegebenen Merkmale aufweist. Die Unteransprüche betreffen vorteilhafte Ausgestaltungen dieser Erfindung.

Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1(α) eine Schnitt-Aufrißansicht einer ersten

konventionellen Elektrodenanordnung (vom Nadelkathoden-Typ );

909812/0700

Fig. 1(b) eine Anordnung des Bodens der Elektrodenanordnung gemäß Fig. 1(a);

Fig. 2(a) eine Schnitt-Aufrißansicht einer zweiten konventionellen Elektrodenanordnung (vom Säulenkathoden-Typ);

Fig. 2(b) eine Schnitt-Aufrißansicht einer praktischen Elektrodenanordnung, die unter Verwendung des Aufbaus der Fig. 2(a) hergestellt worden ist ;

Fig. 3 eine Schnitt-Aufrißansicht einer zerlegten erfindungsgemäßen Elektrodenanordnung;

Fig. 4 eine Schnitt-Aufrißansicht einer zusammengebauten erfindungsgemäßen Elektrodenanordnung gemäß Fig. 3;

Fig. 5 - ein Diagramm, das eine Eichkurve der Elektrodenanordnung mit dem in der Fig. 4 darge

stellten Aufbau zeigt;

Fig. 6 ein Diagramm, welches die Ansprechempfindlichkeitskurvender Werte des mit den erfindungsgemäßen Elektrodenanordnungen gemessenen Sauerstoffpartialdruckes zeigt;

Fig. 7 ein weiteres Diagramm, welches die Ansprechempf indlichkeitskurven der Werte des mit den erfindungsgemäßen Elektrodenanordnungen gemessenen Sauerstoffpartialdruckes zeigt;

Fig. 8 eine Bodenansicht einer Anordnung aus einer

Anode und mehreren Kathoden eines modifizierten erfindungsgemäßen Beispiels; und

909812/0700

Fig. 9 eine Bodenansicht einer Anordnung aus einer

Anode und mehreren Kathoden eines modifizierten erfindungsgemäßen Beispiels.

Der Aufbau einer konventionellen Elektrodenanordnung vom Nadelkathoden-Typ ist aus der Fig. 1 ersichtlich. Wie in der Fig. 1 dargestellt, sind ein oder mehrere feine Platindrähte 1 mit einem Durchmesser von etwa 0,015 mm für eine Kathode in einem isolierenden Glaszylinder 3 angeordnet und eine zylindrische Silberanode 2 ist so angeordnet, daß sie den Glaszylinder 3 umgibt. Auf einer Endoberfläche (Stirnfläche) der Anode 2 und der Kathode 1 ist eine für Sauerstoff durchlässige Membran 4 einer Dicke von 12 μπι aus Teflon (Handelsname) befestigt und mittels eines O-Ringes 9 auf einer seitlichen Oberfläche eines Elektrodenhalters 7 aus Kunststoff fixiert. Um die Anode 2 herum ist eine Heizeinrichtung 5 so angeordnet, daß sie die Anode 2 aufheizt. Eine auf dem Elektrodenhalter 7 befestigte Kunststoffkapsel 8 weist eine Kontaktfläche auf, die mit dem doppelseitigen Klebestreifen 12 an der Haut 13 eines Patienten befestigt werden kann. Ein Teil einer geringen Menge eines Elektrolyten 11 wird in einem dünnen Zwischenraum zwischen den Endoberflächen (Stirnflächen) der Elektroden und der Membran zurückgehalten und ein anderer Teil des Elektrolyten wird in einem Vorrats-Zwischenraum 10 zurückgehalten, der mit dem dünnen Zwischenraum in Verbindung steht. Zwischen die Membran 4 und die Haut 13 wird auch eine geringe Menge Kontaktflüssigkeit 14 eingefüllt.

Die oben beschriebene Elektrodenanordnung vom Nadelkathoden-Typ hat eine übermäßig kleine Oberflächengröße der Endoberfläche (Stirnfläche) der Kathode und weist deshalb ein schlechtes Signal/Geräusch-Verhältnis (S/N-

909812/0700

Verhältnis)auf. Da die Membran 4 mittels eines O-Ringes 9 fixiert ist, neigt außerdem die Membranoberfläche zur Faltenbildung. Deshalb ist kein vollkommen gleichmäßiger Kontakt zwischen der Membran 4 und der Haut 13, der für eine stabile Messung erforderlich ist, zu erwarten. Bei der Messung des· Sauerstoffpartialdruckes des Arterienblutes durch Umwandlung des Unterhautgewebes in Arterienblut durch Erhitzen der Haut wird bei diesem Typ der Elektrodenanordnung die Haut durch Wärmeleitung durch die Silberanode erhitzt. Da die Endfläche (Stirnseite) der Anode nicht groß genug ist, reicht die zu erhitzende Fläche der Haut für die Umwandlung der erforderlichen Fläche des Unterhautgewebes in Arterienblut nicht aus. Wahrscheinlich wegen dieses Problems wird dieser Typ der Elektrodenanordnung bisher nicht in großem Umfange verwendet.

Nachfolgend wird das Prinzip der Transkutan-Messung der Sauerstoffpartialkonzentration unter Verwendung der Elektrodenanordnung vom Nadelkathoden-Typ, wie sie in der Fig. 1 dargestellt ist, näher erläutert. Wenn die Elektrodenanordnung gemäß Fig. 1 mittels des doppelseitigen Klebestreifens 12 auf die Haut 13 eines Patienten aufgebracht und die Anode 2 auf 43 - 44⁰C erhitzt wird, werden das Hautgewebe in dem Teil unterhalb der Anode 2 und das benachbarte Hautgewebe erhitzt, wodurch das Hautgewebe in Arterienblut umgewandelt wird. Dadurch wird der Sauerstoffpartialdruck in dem Blutgefäß in dem erhitzten Hautgewebe im wesentlichen gleich demjenigen in dem arteriellen Blut. Der Sauerstoff diffundiert aus dem Blutgefäß durch das Hautgewebe, passiert die Membran 4, löst sich in dem Elektrolyten 11, der im wesentlichen aus einer KCl-Lösung besteht, und erreicht die Oberfläche der Kathode 1. Wenn ein spezifisches

909812/0700

Gleichstrompotential von 0,5 bis 0,8 Volt an die Kathode und die Anode in der Weise angelegt wird, daß die Anode positiv ist gegenüber der Kathode, läuft beim Erreichen des Sauerstoffs der Elektrodenoberfläche an der Kathodenoberflache eine Sauerstoffreduktionsreaktion und an der Anode eine Silberoxidationsreaktion ab. An der Oberfläche der Kathode aus Gold oder Platin läuft die folgende Reaktion ab, falls der Elektrolyt sauer ist:

O₂ + 4H⁺ + 4e > 4H₂O (1),

oder, falls der Elektrolyt basisch ist:

O₂ + 2H₂O + 4e $> 40H~ (2).

Bei beiden oben angegebenen Reaktionen werden Elektronen in einer Anzahl proportional zu der Menge der 0₂-Moleküle, welche die Kathode erreichen, verbraucht.

Gleichzeitig läuft an der Oberfläche der Silberanode 2 bei beliebigem pH-Wert die folgende Oxidationsreaktion ab:

4Ag + 4Cl~ ^> 4AgCl + 4e (3),

wobei Elektronen in einer der Menge des die Kathode erreichenden 0„ entsprechenden Anzahl gebildet werden. Es fließt daher ein Strom zwischen der Anode und der Kathode und die Stärke des Stromes ist proportional zur Anzahl der Sauerstoffmoleküle, welche die Membran passieren und damit proportional zu dem Sauerstoffpartialdruck in dem Unterhautgewebe und in dem arteriellen Blut.

909812/0700

Die bekannte Elektrodenanordnung des Typs gemäß Fig. 1, die eine einzige Kathode mit einer sehr kleinen reagierenden Oberflächengröße aufweist, hat die folgenden Nachteile:

Erstens ist wegen der geringen reagierenden Oberflächengröße die Reaktion an der Kathode gering, so daß das Signal/Geräusch-Verhältnis des gemessenen Signals klein ist;

zweitens ist wegen der geringen reagierenden Oberflächengröße der Kathode die Hautfläche, an der der Sauerstoffpartialdruck gemessen wird, auf eine sehr kleine Fläche begrenzt mit einem Durchmesser um die Kathode herum von beispielsweise etwa 100 μΐη, so daß der gemessene Sauerstoffpartialdruck nicht den durchschnittlichen Normalwert für den Patienten angibt, wenn ein Leberfleck oder Muttermal der Kathode gegenüberliegt;

drittens ist der Elektrolysestrom wegen der geringen Oberflächengröße der Kathode gering und die Falten oder das Durchhängen der Elektrodenmembran beeinflussen in nachteiliger Weise den gemessenen Wert.

Eine zweite bekannte Transkutan-Sauerstoff-Meßelektroden-Anordnung ist diejenige vom Säulenkathoden-Typ mit einer säulenförmigen Kathode, die koaxial in einer rohrförmigen Anode angeordnet ist. Eine Elektrodenanordnung des zweiten bekannten Säulenkathoden-Typs ist in der Fig. 2 dargestellt. Eine Kathode der Elektrodenanordnung besteht aus einem Platinzylinder 1' mit einem sehr großen Durchmesser mit einem Unterlagen-Kupferblock 1" und

909812/0700

eine Heizspule 5 ist in einer kreisförmigen Vertiefung angeordnet, die um den Kupferblock 1" herum vorgesehen ist, um so die Kathode 1 direkt zu beheizen. Eine Anode 2 besteht aus einem Silberring, der koaxial die Kathode 21 umgibt mit einem Isolator oder Elektrodenhalter 7 dazwischen. Eine Elektrodenmembran 4 aus einem dünnen Kunststoffilm (z.B. aus Teflon) ist auf den Endflächen (Stirnseiten) der Kathode 1 und der Anode 2 mit einem Elektrolyten 11 dazwischen angeordnet und die Membran ist an einer im wesentlichen ringförmigen Kunststoffkapsel 8 befestigt. Eine praktische Elektrodenanordnung des Säulenkathoden-Typs hat den in der Fig. 2(b) angegebenen Aufbau, wobei die Kathode 1 einen großen Durchmesser von 3 mm hat und die Membran 4 aus einem 6 μΐη dicken Polyesterfilm besteht, der durch Einführen und Festklemmen an seinem Rand zwischen der ringförmigen Kapsel 8 und der zylindrischen Kapsel 7 festgehalten wird. Bei den Elektrodenanordnungen gemäß den Fig. 2(a) und 2(b) treten die folgenden Probleme auf:

Erstens ist die Heizeinrichtung 5 um die Kathode 1 mit einer großen Endfläche herumgewickelt, um die Haut durch sie hindurch zu erhitzen. Obgleich eine große Fläche für die Kathode gewählt wird, ist es schwierig, eine ausreichende Wärmeleitung zu erzielen, weil die Oberfläche der Endfläche (Stirnseite) der Kathode 1, die im Zentrum der Anordnung angeordnet ist, begrenzt ist und weil die Membran 4 zwischen der Haut und der Kathode 1 angeordnet ist;

zweitens läuft eine übermäßig starke elektrolytische Reaktion ab, da die Kathode eine große Oberfläche hat und deshalb wird übermäßig viel Elektrolyt verbraucht.

909812/0700

so daß der zwischen der Elektrodenoberfläche und der Membran festgehaltene Elektrolyt nicht langer als zwei Tage hält. Darüberhinaus ist der Gang der Messungsempfindlichkeit bei diesen Anordnungen groß;

drittens sind die Bedingungen des Mobilitätsaustausches des Elektrolyten und des Abstandes zu der Anode in dem Mittelabschnitt und in dem Randabschnitt nicht gleichmäßig, weil die Kathodenfläche eine große runde Fläche aufweist. Deshalb sind die Bedingungen der elektröchemischen Reaktion auch bei der gleichen Sauerstoffkonzentration nicht gleichmäßig, so daß der Gesamtstrom der Elektrode nicht genau dem Sauerstoffpartialdruck entspricht;

viertens verbraucht dieser Elektrodenanordnungs-Typ eine große Menge Sauerstoff, weil die Fläche der Endflächen der Kathode sehr groß ist, so daß der Sauerstoffstrom in dem Hautgewebe groß wird. Dies bewirkt, daß das Hautgewebe den Sauerstoffstrom begrenzt und dadurch der gemessene Sauerstoffpartialdruck einen kleineren Wert hat als er tatsächlich ist. Um diesen Meßfehler zu vermindern, verwendet man in der praktischen Elektrodenanordnung gemäß Fig. 2(b) als Elektrodenmembran einen Kunststoffilm mit einer verhältnismäßig geringen Sauerstoffdurchlässigkeit, beispielsweise einen 6 μΐη dicken Polyesterfilm. Wegen der Verwendung einer solchen Membran hat aber die praktische Elektrodenanordnung nur eine geringe Ansprechempfindlichkeit bei der Messung;

fünftens neigt die Membran zurFaltenbildung und die Spannung der Membran ist nicht stabil, weil die Elektrodenmembran 4 durch Einklemmen des Randabschnittes durch

909812/0700

Einführen des Elektrodenhalters 7 in die Manschette (den Ring) 8 festgehalten wird und diese Membranbefestigung vor der Messung durch den Benutzer durchgeführt werden muß. Der Zwischenraum (Spalt) zwischen der Elektroden-Oberfläche und der Membran ist daher nicht so genau festgelegt wie angegeben, was eine ungenaue Messung zur Folge hat.

Bei beiden konventionellen Vorrichtungen gemäß Fig. 1 und Fig. 2(a) und 2(b) ist der Elektrolyt 11 in einem sehr kleinen Hohlraum hinter der Elektrodenmembran 4 eingeschlossen und gleichzeitig steht die Elektrodenmembran über eine große Fläche mit der Haut in Kontakt. Daher führt auch schon eine geringe Änderung der Temperatur der Elektrode und der Kontaktbedingungen zwisehen der Elektrolytmembran und der Haut zu einer Änderung des Druckes und der Dicke der Schicht des Elektrolyten in dem Zwischenraum (Spalt) zwischen der Elektrolytmembran und der Elektrodenoberfläche, so daß die Messung instabil wird.

Die den Gegenstand der Erfindung bildende neue Transkutan-Sauerstoffpartialdruck-Meßelektrodenanordnung ist durch den folgenden neuen Aufbau charakterisiert:

(1) Der erfindungsgemäße Grundaufbau ist dadurch charakterisiert, daß eine Konstruktion angewendet wird, die drei Teile umfaßt, aus denen die Elektrodenanordung aufgebaut ist, nämlich einen Elektrodenteil, einen herausnehmbaren Membranteil und einen Heizteil.

Der Elektrodenteil besteht aus oder enthält mindestens eine Kathode mit einer kleinen Oberfläche, eine

909812/0700

Anode, die so angeordnet ist, daß sie die Kathode kreisförmig umgibt und einen Isolator, welcher die Kathode und die Anode festhält. Der Membranteil besteht aus oder enthält eine Elektrodenmembran, die beim Zusammenbau an der wirksamen Oberfläche der Kathode und Anode und an einem Membranhalter, an dem die Elektrodenmembran fixiert ist, befestigt wird. Der Heizteil besteht aus oder enthält eine Manschette (einen Ring) aus einem wärmeleitenden Material, die (der) so geformt ist, daß sie (er) den Membranteil und den Elektrodenteil umfaßt, eine elektrische Heizeinrichtung, die in einer guten Wärmeleitungsverbindung mit der Manschette (dem Ring) angeordnet ist, und eine Hautkontaktplatte, die in einer guten Wärmeleitungsverbxndung an der Manschette (dem Ring) befestigt wird und eine oder mehrere Öffnungen zum Freilegen eines oder mehrerer spezifischer Teile der Elektrodenmembran durch diese hindurch aufweist.

Die vorstehend beschriebenen Elektroden-, Membran- und Heizteile werden so zusammengebaut, daß der Membranteil in den Heizteil eingesetzt wird und der Elektrodenteil auf den Heizteil wie ein Deckel aufgesetzt wird, so daß die Elektroden in einen Innenhohlraum des Membranhalters eingesetzt werden, wodurch eine starre Elektrodenanordnung entsteht.

(2) In dem Elektrodenteil ist die erfindungsgemäße Kathode dadurch charakterisiert, daß sie eine sehr kleine Fläche ihrer freiliegenden Oberfläche aufweist. Die Form der Kathode ist so, daß ihre Ober-

909812/0700

fläche vorzugsweise einen sehr feinen Ring bildet oder sehr kleine Punkte aufweist, die in Form eines Kreises angeordnet sind. Die Oberfläche kam auch so geformt sein, daß sie sehr kleine Punkte aufweist, die gleichmäßig in einer kreisförmigen Fläche angeordnet sind. Die Form der reagierenden Oberfläche der Kathode ist ein sehr feiner Ring, kleine Punkte auf einem Kreis oder kleine Punkte, die gleichmäßig in einer kreisförmigen Fläche angeordnet sind, und deshalb kann die Gesamtfläche der Oberfläche der Kathode in dem gewünschten Maße klein gemacht werden. Empirisch wurde gefunden, daß der Sauerstoffpartialdruck nur für die Fläche innerhalb des Bereiches gemessen werden kann, der durch einen Abstand von einem Punkte unmittelbar unterhalb der Kathode definiert ist. So liegen beispielsweise dann, wenn die Elektrolytschicht ausreichend dünn ist und die Dicke der Elektrodenmembran etwa 20 μΐη beträgt, eine von O„ passierte Fläche, nämlich die Hautfläche, aus der Op-Moleküle 2u der Kathodenoberfläche gelangen, innerhalb des Bereiches von etwa 100 μΐη ab der Kathode. Das Verhältnis S/E, bei dem es sich um die von O₂ passierte Fläche S, bezogen auf die reagierende Oberfläche E der Kathode handelt, wird groß, wenn die Kathodenoberfläche klein wird. Andererseits ist die Rate des O₂-Verbrauchs durch die Kathode nahezu proportional zu der Kathodenoberflächengröße. Wenn das Verhältnis S/E groß ist, wird daher notwendigerweise der O^-Fluß in der Haut klein. So weist beispielsweise eine Kathode mit einem Durchmesser von 0,03 mm einen O₃-FIuB auf, der nur 1/50 desjenigen einer Kathode mit einem Durchmesser von 2 mm beträgt. Wenn der O₂-FIuB ausreichend klein ist, besteht keine

909812/0700

Beschränkung für den Durchgang des O durch die Haut. Im einem solchen Falle bestimmt nicht die Durchlässigkeit der Haut für O„ die Reaktionsgeschwindigkeit/ sondern der Sauerstoffpartialdruck in der Haut, so daß eine genaue Messung des Sauerstoffpartialdruckes durch den Kathodenstrom gewährleistet ist. Da der O₂-FIuB sehr gering ist bei einer kleinen Oberfläche der Kathode(n) und deshalb keine spezielle Membran mit einer niedrigen O₂~Durchlässigkeit verwendet wird, sondern eine Membran mit einer hohen O-^-Durchlässigkeit verwendbar ist, wird die Ansprechempfindlichkeit der Messung stark verbessert durch Verwendung der Membran mit einer hohen O₂-Durchlässigkeit.

Durch Verwendung der Kathode mit einem großen S/E-Verhältnis werden darüberhinaus die Stabilität, die Zuverlässigkeit und das S/N-Verhältnis der Messung deutlich verbessert. Wenn die Oberfläche der Kathode die Form eines feinen Ringes hat, der koaxial zu der Oberfläche der Anode angeordnet ist, oder die Form von kleinen Punkten hat, die auf einem Ring angeordnet sind, der koaxial zu der Oberfläche der Anode angeordnet ist, sind darüberhinaus die Reaktionsbedingungen in bezug auf die Anode auf allen Teilen der Kathode praktisch gleich, wodurch eine genaue Messung der 0₂~Konzentration sichergestellt wird.

(3) Der Membranteil der erfindungsgemäßen Anordnung ist so aufgebaut, daß er den Rand der Elektrodenmembran auf der ringförmigen Endfläche des Membranhalters fixiert. Eine bevorzugte Art der Fixierung

909812/0700

ist das Ankleben mittels eines Klebstoffes. Durch eine vorfabrizierte Membran, die in einer Massenproduktionsanlage mit dem Halter verbunden wird, ist eine gleichmäßige Spannung und glatte Oberfläche der Membran erzielbar, wodurch ein genauer Zwischenraum (Spalt) dazwischen und eine gleichmäßige Kontaktkraft gegenüber der aktiven Oberfläche der Kathode sichergestellt werden.

(4) Der Heizteil umfaßt einen Heizweg, der eine Heizeinrichtung, einen Block aus einem wärmeleitenden Material und eine Hautkontaktplatte aufweist, die alle miteinander in guter Wärmeleitungsverbindung stehen. Der Heizweg ist im Gegensatz zu der Beheizung mittels der Anode oder der Kathode gemäß dem weiter oben erörterten Stand der Technik von der Kathode und der Anode thermisch getrennt. Durch Verwendung des von der Anode oder Kathode getrennten Heizweges ist die gewünschte große Wärmekapazität erzielbar, wodurch die Genauigkeit der Kontrolle der Temperatur der Haut verbessert wird. Durch Verwendung einer großen Hautkontaktplatte aus einem wärmeleitenden Material, beispielsweise einer Platte aus rostfreiem Stahl,wird eine ausreichend große Fläche der Haut gleichmäßig erwärmt, wodurch eine ausreichende Umwandlung des Blutes in Arterienblut in dem Unterhautgewebe ermöglicht wird, das von der Fläche umgeben ist, die mit der Hautkontaktplatte in Kontakt steht. Dadurch, daß man die Öffnung der Hautkontaktplatte so klein wie möglich macht, werden die Gleichmäßigkeit und Genauigkeit der Hauttemperatur an der Fläche, die gemessen werden soll, verbessert.

909812/0700

Die Hautkontaktplatte spielt eine weitere wichtige Rolle bei der Kontrolle des Zwischenraumes (Spaltes) zwischen der Elektrodenmembran und der Elektrodenoberfläche und der Kontaktkraft der Elektrodenmembran gegenüber der Elektrodenoberfläche. Die Hautkontaktplatte weist nämlich eine kleine öffnung auf durch welche nur die Kathode durch die Membran freigelegt wird, während die Anode damit maskiert wird. Durch geeignete Formgebung des Isolators um die Kathode auf der reagierenden Oberfläche derselben herum wird die Membran zwischen der Hautkontaktplatte und der -Oberfläche des Isolators fast eingeklemmt und nur die Fläche der öffnung wird freigelegt. Deshalb ist der Teil der Membran, der auf die Haut gepreßt wird, wenn die Elektrodenanordnung auf die Haut gelegt wird, auf die kleine freiliegende Fläche begrenzt. Dadurch werden der Zwischenraum (Spalt) zwischen der Membran und der Elektrodenoberfläche und der Elektrolytdruck in dem Zwischenraum (Spalt) stabilisiert, wie angegeben, wodurch die Empfindlichkeit der Elektrodenanordnung und damit die Zuverlässigkeit der Messung verbessert werden.

(5) Dadurch, daß man den Isolator, welcher die Kathode und die Anode festhält, so formt, daß die Endfläche (Stirnseite) des Isolators, die mit der Elektrodenmembran in Kontakt kommt, einen Schulterteil aufweist, und andererseits die Hautkontaktplatte und ein Teil der Manschette (des Ringes) eine ringförmige Ecke bilden, die dem Schulterteil entspricht, wird die Elektrodenmembran unter die gewünschte Spannung gesetzt.

909812/0700

Ein bevorzugtes Beispiel für eine erfindungsgemäße Ausführungsform wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Fig. 3, die eine Schnitt-Aufrißansicht im zerlegten Zustand darstellt, und die Fig. 4, die eine Schnitt-Aufrißansicht im zusammengebauten Zustand darstellt, näher erläutert. Wie aus der Fig. 3 ersichtlich, umfaßt die erfindungsgemäße Sauerstoffmeßelektrodenanordnung den Elektrodenteil 101, den Membranteil 102 und den Heiz teil 103.

Der Elektrodenteil 101 umfaßt einen Elektrodenhalter aus einem isolierenden Material, beispielsweise aus einem technischen Harz, z.B. einem Fluor enthaltenden Harz oder einem Polycarbonatharz. Der Elektrodenhalter hält eine oder mehrere Kathoden sowie eine Anode fest und stellt auch einen Deckelabschnitt der Elektrodenanordnung dar. Die Kathode 1 des Beispiels gemäß Fig. 3 und Fig. 4 ist ein dünnes zylindrisches Rohr aus Platin oder Gold, das koaxial im Innern einer dicken zylindrischen Silber-Rohranode 2 angeordnet und von einem Isolator 3 aus Glas oder einem Epoxyharz, das dazwischen eingefüllt ist, festgehalten wird. Der Hohlraum im Innern der rohrförmigen Kathode 1 ist ebenfalls mit dem Isolator 3 aus Glas oder dem Harz gefüllt. Die Kathode 1 und die Anode 2 sind jeweils mit Ableitungsdrähten 19' bzw. 19 verbunden.

Wie in den modifizierten Beispielen der in den Fig. 8 und 9 dargestellten Kathodenanordnungen gezeigt, kann die Kathode aus vielen feinen Drähten bestehen, die auf oder im Innern eines Kreises angeordnet sind, der koaxial zu der Oberfläche oder der Endfläche (Stirnseite) der der Membran gegenüberliegenden Anode ange-

909812/0700

ordnet sind. Der Grund dafür, daß die Kathode die Form eines dünnen zylindrischen Rohres oder die Form von feinen Drähten mit einer kreisförmigen Anordnung hat, ist der, daß damit ein hohes S/N-Verhältnis und eine hohe Ansprechempfindlichkext aus den oben angegebenen Gründen erzielt werden.

Die oben genannte Anode 2 und die oben genannte Kathode 1, die durch den Isolator 3 fest miteinander verbunden sind, sind in den Elektrodenhalter 7 eingeformt, so daß sie den Elektrodenteil 101 bilden. Die Oberfläche der Anode 2 ist vorzugsweise etwas hinter den Oberflächen der Kathode 1 und des Isolators 3 angeordnet, um der Elektrodenmembran 4 eine Spannung zu verleihen, wenn letztere an den Oberflächen der Elektroden befestigt wird. Der Elektrodenhalter 7 weist eine Befestigungseinrichtung, beispielsweise Schrauben 20, zum Verbinden desselben mit dem Heizteil 103 beim Zusammenbau auf. Die Ableitungsdrähte 19 und 19' für die Kathode 1 und die Anode 2 sind von einem isolierenden Kord 191 umhüllt, der durch ein Schutzrohr 192 an dem Elektrodenhalter 7 befestigt ist.

Der Membranteil 102 umfaßt einen zylindrischen rohrförmigen Membranhalter 16 aus einem isolierenden Material, beispielsweise einem technischen Harz, und eine Elektrodenmembran 4 aus einem für Sauerstoff durchlässigen, hydrophoben Kunststoffilm. Der Membranhalter weist in seinem inneren Hohlraum einen ringförmigen Hohlraum 22 auf. Der ringförmige Hohlraum 22 dient als Vorratsbehälter und Ballast für den Elektrolyten und die Luft in einem Hohlraum im Innern der Membran. Zwischen der oberen Oberfläche 161 des

909812/0700

Membranhalters 16 und der unteren Oberfläche 71 des Deckelabschnittes des Elektronenhalters 7 ist eine ringförmige Füllung eines elastischen Materials,beispielsweise ein O-Ring 25, angeordnet, um so den die Anode 2 und den Elektrolyten enthaltenden Hohlraum gegenüber der umgebenden Atmosphäre hermetisch zu verschließen. Bei der Elektrodenmembran sollte es sich um einen für Sauerstoff durchlässigen, hydrophoben polymeren Kunststoffilm handeln, der für Sauerstoff zwar durchlässig, für den Elektrolyten jedoch undurchlässig ist. Solche polymeren Kunststoffe können bestehen aus Polyvinylidenchlorid, Polytetrafluoräthylen, Polypropylen und/oder Polyester.

Allgemein gilt, daß dann, wenn die wirksame Fläche der Kathode groß ist, der Sauerstoffverbrauch durch die Elektrodenreaktion übermäßig groß ist. In einem solchen FaIIe^bei dem eine genaue Messung, welche den Sauerstoffpartialdruck des Unterhautgewebes reflektiert, schwierig ist, wurde bisher eine Membran mit einer geringen Sauerstoffdurchlässigkeit verwendet, um den Effekt des übermäßigen Sauerstoffverbrauchs zu kompensieren. Die Verwendung einer solchen Membran mit einer geringen Sauerstoffdurchlässigkeit führt jedoch zu einer niedrigen Ansprechempfindlichkeit. Da jedoch in der erfindungsgemäßen Vorrichtung die Oberflächengröße der Kathode angemessen ist, kann eine Membran mit einer sehr hohen Durchlässigkeit verwendet werden und dadurch wird eine hohe Ansprechempfindlichkeit erzielt.

In dem praktischen Beispiel ist als Elektrodenmembran eine 15 - 30 um dicke Membran aus Polytetrafluoräthylen,

909812/0700

eine 10 - 20 um dicke Membran aus einem Tetrafluoräthylen-Trifluorpolypropylen-Copolymeren, eine 10 - 20 μΐη dicke Membran aus Polypropylen oder eine 5 - 10 \im dicke Membran aus Polyvinylidenchlorid bevorzugt. Die PoIytetrafluoräthylenmembran ist überlegen, da sie eine
niedrige Hygroskopizität aufweist/ andererseits aber
extrem wasserabstoßend ist. Daher wird die Polytetrafluoräthylenmembran nur schlecht durch den Elektrolyten benetzt und vermindert die Stabilität der Elektrodenanordnung. Bei zahlreichen empirischen Tests wurde gefunden, daß die Hygroskopizität einer Polytetrafluoräthylenmembran stark verbessert werden kann durch Ätzen einer Seite der Membran durch Korona-Entladung
oder durch Behandlung mit einer ammoniakalischen Lösung von metallischem Natrium, wodurch die Elektrode

reaktionsstabilisiert wird. Die oben genannte oder
eine ähnliche Behandlung ist auch für andere Arten von Membranen wirksam.

Die Verbindung zwischen der Membran 4 und dem Membranhalter 16 erfolgt durch eine thermoplastische Bindung bei einem thermoplastischen Polymerkunststoffilm, wie Polypropylen, oder durch Klebstoffbindung direkt oder über eine Vorbehandlung. Da einige Polymerklebstofffilme zu Schwierigkeiten bei der thermoplastischen
Bindung oder bei der Klebstoffbindung führen, kann

eine Bindung mittels eines doppelseitigen Klebefilmes angewendet werden. Durch Verwendung eines vorher hergestellten Membranteils 102, bei dem die Elektrodenmembran 4 an dem Membranhalter 16 fixiert ist, kann
eine unerwünschte Schwankung der Spannung und Faltenbildung, die bisher als Folge der individuellen Bindung der Membran durch einen ungeschickten Benutzer auftrat

909812/0700

und zu einer Schwankung der Durchlässigkeit der Membran für Sauerstoff führte, eliminiert werden, wodurch stabile und zuverlässige Messungen erzielt werden können.

Der Vorrats-Hohlraum 22 in dem Membranhalter 16 dient für die Aufnahme des Elektrolyten und von Luft. Wenn der Elektrolyt in dem Zwischenraum (Spalt) zwischen der Membran 4 und den Elektroden verbraucht oder erschöpft ist, wird der Elektrolyt oder die erforderliche Komponente desselben aus dem Vorratsbehälter zugeführt, wodurch eine kontinuierliche Langzeitmessung sichergestellt wird.

Der in der Fig. 3 dargestellte Heizteil 103 umfaßt einen Metallblock 17 aus einem Metall mit einer guten Wärmeleitfähigkeit, wie Kupfer, Messing oder Aluminium, und eine wärmeleitende Folie (Platte) oder eine Hautkontaktfolie (Platte) 18 aus einem dünnen elastischen Metall, wie rostfreiem Stahl oder Phosphorbronze. Der Metallblock 17 besteht aus einem dicken Randabschnitt 173 und aus einem scheibenförmigen Abschnitt 171, der über den unteren Teil des Randabschnittes 173 vorsteht. Der Randabschnitt 173 weist ein mit einem Gewinde versehenes Loch 201 für die Aufnahme der Schraube 20 zum Befestigen des Elektrodenteils 101 an dem Heizteil sowie eine ringförmige Rille 175 auf, in der eine Heizeinrichtung 15 angeordnet ist. Die Heizeinrichtung 15 sollte vorzugsweise umfassen oder bestehen aus einem oder mehreren Heizdrähten mit einer geringen Temperaturabhängigkeit bei Änderung des spezifischen Widerstands. So wird für die Heizeinrichtung 15 beispielsweise bevorzugt ein Manganin-Draht oder ein Cu-Ni-Legierungs-Draht verwendet. Innerhalb desselben ist ein Temperaturmeßelement 6, wie z.B. ein Thermistor, zur Be-

909812/0700

Stimmung der Temperatur des Metallblockes 17 angeordnet. Die Ableitungsdrähte 23 und 23' für die Heizeinrichtung 15 bzw. das Temperaturmeßelement 6 sind jeweils von einem isolierenden Kord 231 umhüllt, der durch ein Schutzrohr 24 aus rostfreiem Stahl oder einem ähnlichen Material an dem Metallblock 17 befestigt ist. Der Randabschnitt 173 und der scheibenförmige Abschnitt 171 bilden vorzugsweise eine Einheit, um eine gute Wärmeleitung zu erzielen und einen Hohlraum 174 zu erzeugen, der den Membranteil 102 und die Elektroden des Elektrodenteils 101 aufnimmt. Der Metallblock 17 hat eine beträchtliche Wärmekapazität und dient daher der Stabilisierung der Temperatur der Hautkontaktfolie bzw. -platte 18. Der scheibenförmige Abschnitt 171 des Metallblockes weist ein Loch (eine Bohrung) 172 auf, dessen Durchmesser etwas größer ist als der Durchmesser der unteren Oberfläche des Isolators 3.

Die Hautkontaktplatte 18, die beispielsweise eine Platte aus rostfreiem Stahl einer Dicke von etwa 0,05 mm ist, ist durch Schweißen, Löten oder mittels eines geeigneten Klebstoffes mit der unteren Oberfläche des scheibenförmigen Abschnittes 171 wärmeleitend verbunden. Die Hautkontaktplatte 18 weist eine durchgehende Bohrung oder Öffnung 181 einer Größe auf, die genügend kleiner ist als die Hautkontaktplatte 18, jedoch etwas größer ist als der Ring der Kathode oder der Kreis der Kathodenanordnung in dem Mittelabschnitt, um die Elektrodenmembran 4 durch dieselbe hindurch freizulegen. Versuche haben gezeigt, daß der Rand der Öffnung 181 von der Position oberhalb der Kathode einen Abstand von 0,5 mm oder mehr haben sollte, um eine hohe Ansprechempfindlichkeit zu erzielen. Ein geeignetes Beispiel für den

909812/0700

Durchmesser der Bohrung (Öffnung) 181 ist etwa 2,5 mm.

Der Elektrodenteil 101, der Membranteil 102 und der Heizteil 103 werden miteinander vereinigt, indem man den Membranteil 102 in den Hohlraum 174 des Heizteils 103 einsetzt und außerdem den Elektrodenteil 101 auf den Heiζteil 103 und den Membranteil 102 aufsetzt. Während des Zusammenbaus wird eine spezifische geringe Menge des Elektrolyten auf den Mittelabschnitt der Innenseite der Elektrodenmembran 4 aufgebracht. Dann wird ein Teil des Elektrolyten zwischen der Membran 4 und der unteren Endfläche der Kathode 1 und dem Isolator eingeschlossen und der restliche Teil des Elektrolyten bleibt in dem Vorrats-Hohlraum 22. Durch Befestigung mittels Schrauben 20 (in der praktischen Vorrichtung drei Schrauben) werden die Teile der Elektrodenanordnung aneinander fixiert. Die auf die vorstehend beschriebene Weise hergestellte Elektrodenanordnung ist in der Fig. 4 dargestellt.

Die Elektrodenanordnung wird an der Haut fixiert, indem man die Hautkontaktplatte beispielsweise mit einem ringförmigen zweiseitigen Klebstoffilm dazwischen, mit einem Tropfen Wasser als Kontaktflüssigkeit zwischen der Elektrodenmembran und der Haut an der Haut fixiert.

im allgemeinen sollte die Elektrodenmembran vorzugsweise so nah wie möglich an der Hautoberfläche angeordnet sein. Wenn die Membran sehr nah an der Haut angeordnet ist, besteht die Gefahr,daß sie übermäßig stark durch die Hautoberfläche zusammengepreßt wird, wodurch die Dicke des Elektrolyten und damit der gemessene Wert geändert wird. Wenn man jedoch die Hautkontaktplatte 18 aus

909812/0700

einer dünnen, jedoch festen Metallfolie bzw. -platte mit der kleinen Bohrung (Öffnung) 181 vor der Membran anordnet, wird ein übermäßig starker Druck auf die Membran vermieden. Durch luftdichtes Anpressen des Teils des Randes bzw. Umfanges der kleinen Bohrung 181 der Hautkontaktplatte 18 an die Membran 4 und durch Einfüllen eines Teils der Kontaktflüssigkeit seitlich in den Zwischenraum (Spalt) zwischen der Hautkontaktplatte 18 und der Elektrodenmembran 4 kann ein nachteiliger Einfluß auf die Sauerstoffstreuung in den Zwischenraum (Spalt) und die daraus resultierende Herabsetzung der Ansprechempfindlichkeit vermieden werden.

Die Fig. 5, 6 und 7 stellen Diagramme dar, die Beispiele für unter Verwendung der erfindungsgemäßen Elektrodenanordnung gemessene Kurven zeigen. Die Fig. 5 zeigt eine Eichkurve der Elektrodenanordnung mit dem in Fig. 4 dargestellten Aufbau, deren Details die folgenden sind:

Durchmesser der Hautkontaktplatte 18 18 mm Dicke der Hautkontaktplatte 18 0,05 mm

Durchmesser der kleinen Bohrung 181 2,5 mm

Form und Material der Anode dickes Silberrohr Innendurchmesser der Anode 2 3,0 mm

Außendurchmesser der Anode 2 5,0 mm

Form und Material der Kathode dünnes Platinrohr

Durchmesser der Kathode 1,0 mm

Dicke der Kathode 0,02 mm

Elektrolyt wässrige Lösung von 1M KCl,

0,1 M eines Äthanolaminpuffers mit einem pH-Wert von 1 0 und 5 0' Glycerin.

909812/0700

Elektrodenmembran 50 um dicker Tetrafluoräthylenfilm, dessen Innenseite durch Natriumbehandlung geätzt worden ist.

Zwischen Kathode und
Anode angelegte
Gleichspannung 0,7 Volt.

Das Eichverfahren besteht darin, daß man die Anode und die Kathode mit dem positiven bzw. dem negativen Pol einer bekannten stabilisierten Gleichstromquelle einer spezifischen Spannung über eine bekannte Strommeßeinrichtung verbindet und die Elektrodenanordnung auf einer Kalibrieröffnung einer Kalibrierkammer befestigt und in die Öffnung Kalibriergase einleitet, die mit der Membran in Kontakt kommen. Zuerst wird Luft eingeleitet und der Strom wird gemessen, wobei ein stationärer Wert für Luft von 84,5 nA erhalten wird, wie in Fig. 5 angegeben. Dann wird die Luft in der Kalibrieröffnung durch Stickstoff ersetzt, wonach der Strom schnell auf fast Null abfällt und bei einem spezifischen geringen stationären Wert für Stickstoff von etwa 1,5 nA stabil wird. Danach wird wiederum Luft in die Kalibrieröffnung anstelle von Stickstoff eingeleitet und der Strom steigt wieder schnell an fast bis auf den ursprünglichen Wert von 84 nA und nimmt dann im weiteren Verlauf langsam zu bis zu dem stationären Wert von Luft von 84,5 nA. Die Versuche zeigen, daß die 80%-Ansprechzeit etwa 20 Sekunden beträgt,

daß die 90%-Ansprechzeit etwa 30 Sekunden beträgt und daß die 96%-Ansprechzeit etwa 50 Sekunden beträgt.

Die Fig. 6 zeigt ein Diagramm, welches die Eichkurven von Sauerstoffpartialdrucken darstellt, die mit zwei der

909812/0700

oben genannten Elektrodenanordnungen gemessen wurden, die auf einem oberen Abschnitt und einem unteren Abschnitt der rechten Brust eines neugeborenen Säuglings fixiert wurden. Wie in dem Diagramm dargestellt, steigt der Sauerstoffpartialdruck schnell an bei Verabreichung von Sauerstoff und fällt dann wieder ab bei der Rückkehr zu der Beatmung mit Luft und kommt dann nach einer spezifischen Zeit wieder zurück auf den ursprünglichen Wert. Dabei ist zu beobachten, daß auch während der Beatmung mit Luft der Sauerstoffpartialdruck sich ständig ändert. Er fällt beispielsweise beim Stillen etwas ab und beim Schreien fällt er noch weiter ab. Beim Vergleich der Werte der Transkutan-Messung mittels der oben genannten Elektrode mit den Werten des tatsächlich gemessenen Sauerstoffpartialdruckes in dem gesammelten Arterienblut ist zu beobachten, daß der Wert der Transkutan-Messung einen Korrelations-Koeffizienten von etwa 0,95 hat.

Die Fig. 7 zeigt ein Diagramm, welches die Eichkurven von Sauerstoffpartialdrucken darstellt, die mit zwei modifizierten Elektrodenanordnungen A und B gemessen wurden, die auf der Haut eines inneren Vorderarms eines 30 Jahre alten Mannes fixiert wurden, wie in der Zeichnung in dem Diagramm dargestellt. Jede der Elektrodenan-Ordnungen stellt eine Ausführungsform der Erfindung dar und weist eine Elektrodenmembran aus einem 12 ρ dicken Polyvinylidenchloridfilm auf. Die Kurven werden aufgezeichnet durch Verwendung eines Doppelfeder-Schreibers, welcher die gemessenen Ströme aufzeichnet, um die Sauerstoffpartialdrucke anzuzeigen, wenn abwechselnd eine Beatmung mit Luft und mit verabreichtem Sauerstoff durchgeführt wird. Die Kurve A wurde mit einer

909812/0700

Elektrodenanordnung gemessen, in der die Temperatur des Metallblockes 17 auf 44⁰C festgelegt wurde, während die Kurve B mit einer anderen Elektrodenanordnung, die auf 42°C eingestellt wurde, gemessen wurde. Die Pfeile auf den Kurven geben den Zeitpunkt an, zu dem eine Umstellung von Sauerstoff auf Luft bzw. umgekehrt erfolgte. Das Diagramm zeigt, daß die Messung mittels der Elektrodenanordnung, die auf 44⁰C eingestellt worden war, die Änderungen des Sauerstoffpartialdruckes in dem Unterhautgewebe viel genauer wiedergibt als diejenige, die auf 42⁰C eingestellt war. Es wurde festgestellt, daß der Korrelations-Koeffizient des gemessenen Transkutan-Wertes gegenüber dem arteriellen Sauerstoffpartialdruckwert etwa 0,8 betrug.

Die Erfindung wurde zwar vorstehend unter Bezugnahme auf bevorzugte Ausführungsformen näher erläutert, es ist jedoch für den Fachmann selbstverständlich, daß sie darauf keineswegs· beschränkt ist, sondern daß diese in vielfacher Hinsicht abgeändert und modifiziert werden können, ohne daß dadurch der Rahmen der vorliegenden Erfindung verlassen wird.

909812/0700

Claims

Patentan Sprüche

./ Sauer stoff-Meßelektroden-Anordnung für die transkutane Messung des Sauerstoffpartialdruckes in Arterienblut, gekennzeichnet durch die nachfolgend angegebenen zerlegbaren drei Teile, die zur Herstellung der Elektroden-Anordnung zusammengebaut werden:

einen Elektrodenteil (101) mit einer Anode (2), einer oder mehreren Kathoden (1) und einem Elektrodenhalter (7), der aus einem wärmeisolierenden und elektrisch isolierenden Kunststoffmaterial besteht und die Anode (2) und die Kathode(n) (1) gegeneinander isoliert, wobei die Anode (2) eine einer Elektrodenmembran (4) gegenüberliegende Oberfläche aufweist, die genügend größer ist als diejenige der Kathode(n) (1),

909812/0700

ORIGINAL INSPI=CTED

einen herausnehmbaren Membranteil (102) mit einem
Membranhalter (16) aus einem Kunststoffmaterial, der die Elektrodenmembran (4) so festhält, daß sie den Oberflächen der Anode (2) und der Kathode(n) (1)
gegenüberliegt, und

einen Hauterhitzungsteil (103), der eine wärmeleitende Platte (18), die auf die Haut aufgelegt werden soll, eine elektrische Heizeinrichtung (15) zum Erhitzen der wärmeleitenden Platte (18) und ein Temperaturmeßelement (6) aufweist, wobei der Hauterhitzungsteil (103) den Elektrodenteil (101) und den Membranteil (102) nach dem Zusammenbau umgibt.
2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Anode (2) eine größere

ringförmige Oberfläche und die Kathode (1) eine kleinere ringförmige Oberfläche aufweisen und daß die
Anode (2) und die Kathode (1) koaxial zueinander angeordnet sind.
3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch

gekennzeichnet, daß die Kathoden (1) eine Reihe von Oberflächenpunkten aufweisen, die
gleichmäßig auf einem Ring angeordnet sind, der
koaxial zu der Anode (2) angeordnet ist.
4. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kathoden (1) eine Reihe von punktförmigen Oberflächen aufweisen, die in einem Kreis angeordnet sind, der koaxial zu der Anode (2) verläuft.

909812/0700
5. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet , daß die wärmeleitende Platte (18) eine Durchbohrung (181) einer spezifischen Größe mit einer Oberfläche aufweist, die genügend kleiner ist als diejenige der wärmeleitenden Platte (18), wobei die durchgehende Bohrung einen Teil der Membran (4) freilegt, die sich auf der Oberfläche der Kathode(n) (1) befindet, während ein Teil der wärmeleitenden Platte (18), welche die durchgehende Bohrung (181) umgibt, einen äußeren Teil der Membran (4) maskiert, der sich auf der Oberfläche der Anode (2) befindet, während ein peripherer Teil um die durchgehende Bohrung (181) der wärmeleitenden Platte (18) herum die Elektrodenmembran (4) zusammenpreßt, um sie unter eine spezifische Spannung zu setzen.
6. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet , daß die wärmeleitende Platte (18) eine Oberfläche aufweist, die genügend größer ist als die Fläche der Oberfläche der Anode (2), die der Elektrodenmembran (4) gegenüberliegt.
7. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die wärmeleitende Platte (18) mit einer Oberfläche eines Metallblockes (17) in Verbindung steht, auf dem die elektrische Heizeinrichtung (15) befestigt ist, wobei der Metallblock (17) einen plattenförmigen starren Bodenabschnitt aufweist, auf dem der Membranteil (102) und der Elektrodenteil (101) angeordnet sind, wobei der Bodenabschnitt eine Dicke besitzt, die größer ist als diejenige der wärmeleitenden Platte (18) und eine durchgehende Bohrung (172) aufweist, die größer ist als die durchgehende Bohrung (181) in der wärmeleitenden Platte (18).

90 a ö I L/υ 7 0 0