DE3142075C2

DE3142075C2 - Einstichmeßsonde

Info

Publication number: DE3142075C2
Application number: DE3142075A
Authority: DE
Inventors: Werner 2419 Mustin Riedmann; Janos Dr. 2400 Lübeck Slemmer; Peter Dipl.-Ing. 2061 Sülfeld Vehrens
Original assignee: Draegerwerk AG and Co KGaA
Current assignee: Draegerwerk AG and Co KGaA
Priority date: 1981-10-23
Filing date: 1981-10-23
Publication date: 1987-02-12
Also published as: GB2108675B; DE3142075A1; GB2108675A

Abstract

Mit der Einstichmeßsonde nach der Erfindung lassen sich Arterien so punktieren, daß der Einstich sich selbst wieder schließt. Der Sondendurchmesser übersteigt 150 μm nicht. Das bisher anstehende Problem der nicht ausreichenden Stabilität zum Durchstich der Arterienwand wird durch eine Sondenrohrausführung, bestehend aus einem Spitzenrohr mit dem geringen Durchmesser und einem überlappend mit diesem leitend verklebten Schaftrohr mit einem größeren Durchmesser von etwa 500 μm gelöst. Das Sondenrohrmaterial ist Chromnickelstahl mit einer Ag/AgCl-Schicht, die als Bezugselektrode benutzt wird. Die Elektroden werden im Sondenrohrinnern isolierend eingeklebt geführt. Es sind Meßanordnungen mit einer Elektrode und der Ag/AgCl-Schicht zur Gasmessung und ein Paar weiteren Elektroden als Thermo element zur Durchblutungsmessung oder mit ionensensitiv beschichteten Elektroden zur Ionenmessung und Kombinationen der Ausführung möglich. Die Zeichnung zeigt einen Schnitt der Einstichmeßsonde mit einer Elektrode (17), die zusammen mit der Ag/AgCl-Schicht (33) des Sondenrohres der O ↓2-Messung dient sowie die Elektroden (18, 19) als Schenkel eines Thermoelements in der Sondenrohrspitze zur Durchblutungsmessung.

Description

Die Erfindung betrifft eine Einstichmeßsonde mit einem Sondenrohr aus nichtrostendem Stahl, in das Elektroden isoliert eingeklebt sind.
Es ist bekannt, daß Arterien mit Sonden, die einen Durchmesser kleiner als 150 µm besitzen, ohne Nachblutung punktiert werden können; der Einstich schließt sich wieder von selbst. Die bekannten Sonden für Messungen in der Blutbahn überschreiten diesen Durchmesser und erlauben daher eine unblutige Messung nicht. Einstichsonden müssen außerdem den Widerstand der Arterienwand überwinden. Ihre Länge muß der mehrfachen Dicke der Arterienwand entsprechen, um sie auch bei schrägem Verlauf des Einstichs zu durchdringen. Einstichsonden aus Glas erfüllen die obigen Forderungen nicht. Bei ihnen ist die Bruchgefahr für eine klinische Anwendung zu hoch. Sonden aus Silber sind zu weich und verbiegen sich. Lange dünne Sonden aus nichtrostendem Stahl gleiten elastisch an der Arterienwand ab.
Eine bekannte Einstichsonde zur pO ₂-Messung im Körpergewebe besitzt als Stichorgan ein Sondenrohr in Form eines nichtrostenden Stahlröhrchens. In dieses sind mit Kunstharz mehrere glasüberzogene Golddrähte eingeklebt. Sie sind in Parallelschaltung mit einer abgeschirmten gemeinsamen Leitung verbunden und bilden die Meßelektrode. Als Bezugselektrode dient das mit der Abschirmung verbundene Stahlröhrchen. Das Stahlröhrchen ist vom Stoff her als Bezugselektrode wenig geeignet, man erreicht keine optimale Meßgenauigkeit.
Das Sondenrohr besitzt eine zu geringe Stabilität, mit einem größeren Durchmesser wäre aber eine unblutige Punktierung nicht mehr möglich. Eine gleichzeitige Durchführbarkeit verschiedener Messungen ist nicht gegeben. Es sind keine unterschiedlichen Meßelektroden vorhanden. (J. Appl. Physiol.: Respirat. Environ. Exercise Physiol. 48 (1):186-187, 1980)
Eine in mehreren Arten des Aufbaus und der Größe als Mikro- und Makrosonde bekannte Meßsonde ist für die gleichzeitige Messung mehrerer Gase und von Ionen in biologischen Medien wie Blut oder Gewebe vorgesehen. Ihr Trägerkörper ist Glas, in das ein oder mehrere Elektrodendrähte eingeschmolzen sind. Auf der Außenseite ist der Trägerkörper mit konzentrischen Elektroden- und Isolierschichten in Dünnfilmausführung sowie mit einer Membran überzogen. Da jedoch die aufgebrachten Dünnfilme keinen Festigkeitszuwachs erbringen, beruht die mechanische Stabilität dieser Meßsonde allein auf dem gläsernen Trägerkörper. Bei Durchmessern unter 1 mm ist dafür die Bruchgefahr so erheblich, daß die Anwendung auf Forschungs- und Versuchszwecke beschränkt werden muß, eine Anwendung für die unblutige Messung im klinischen Bereich aber nicht angezeigt ist. (DE-OS 25 58 947)
Eine bekannte Einstichsonde zum Messen des Wärmeübergangs bzw. der Durchblutung lebenden Gewebes, insbesondere beim Menschen, besitzt einen elektrisch und thermisch isolierenden, spitzen Trägerkörper in Form einer lichtleitenden Faser. Auf ihm ist aus leitenden Dünnfilmen ein Thermoelement gebildet. Es wird durch die in der Faser geleitete Strahlung einer am Schaftende der Sonde angeordneten Lichtquelle beheizt. Die bei kleinen Durchmessern bestehende Bruchgefahr des Trägerkörpers erlaubt eine klinische Anwendung bei der unblutigen Messung nicht. (DE-PS 25 49 559)
Eine weitere Einstichsonde ist aus der DD 88 835 bekannt. Diese Sonde besitzt als Kathode einen Platindraht von etwa 50 µm Durchmesser, welcher in eine Glaskapillare eingebettet ist. Platindraht und Glaskappilare sind mittels eines Epoxidharzes in ein als Anode dienendes Silberrohr mit einem Außendurchmesser von etwa 0,8 mm untergebracht.
Diese bekannte Sonde läßt sich wegen ihres zu großen Außendurchmessers nicht zur unblutigen Messung in Blut oder Gewebe einsetzen. Eine Verringerung der äußeren Durchmesser würde die Grenze der mechanischen Ausführbarkeit der bekannten Sonde überschreiten und zudem ihre mechanische Stabilität zunichte machen.
Aufgabe der Erfindung ist eine Einstichsonde mit einem Sondenrohr, dessen Stabilität zum Punktieren von Arterien ausreicht und dessen Durchmesser am Einstich so klein bleibt, daß die Einstichstelle sich selbst wieder schließt.
Die Lösung der Aufgabe erfolgt bei einer Einstichsonde nach dem Oberbegriff gemäß dem Kennzeichen des Anspruchs 1. Vorteilhafte Ausführungsarten des Gegenstandes der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen 2 bis 3.
Durch die Abstufung der Sonde in zwei Durchmesser und damit in entsprechende Biegestabilitäten wird eine Steifigkeit erreicht, die auch das Durchstechen der Arterienwände ermöglicht. Der geringe Durchmesser am Spitzenrohr stellt dabei sicher, daß die Einstichstelle sich wieder verschließt. Es ist darüber hinaus sehr wichtig, daß mit dem kleineren Durchmesser auch während der Einführung die natürlichen Strömungsverhältnisse oder die Mikrozirkulation bei Gewebsmessungen praktisch nicht gestört werden. Die Meßergebnisse sind damit reell.
Die Sonde in Rohrausführung erlaubt auf eine einfache Art und Weise die Heranführung der Elektroden an die Meßspitze. Über ihre spezielle Ausbildung braucht hier nichts gesagt zu werden. Sie ist in der Fachwelt bekannt. Das Sondenrohr gestattet z. B. Elektroden zur Gasmessung, zur Ionenmessung und auch über ein Thermoelement Durchblutungsmessungen sowie beliebige Kombinationen.
Ausführungsbeispiele sind in der Zeichnung dargestellt und werden im folgenden beschrieben. Es zeigt
Fig. 1 die Einstichmeßsonde teilweise geschnitten,
Fig. 2 die Spitze in vergrößerter Darstellung,
Fig. 3 den Schnitt A-B aus Fig. 2,
Fig. 4 die Spitze in einer abgewandelten Ausführung für Ionenmessung.
Die Einstichmeßsonde nach Fig. 1 enthält ein Sondenrohr 1 aus einem Spitzenrohr 2 von etwa 150 µm Durchmesser und einem Schaftrohr 3 von 400-500 µm Durchmesser, die bei 4 überlappend ineinandergeschoben und miteinander leitfähig verklebt sind. Das Sondenrohr 1 besteht aus nichtrostendem Stahl, ist mit einer Silberschicht überzogen und auf der Außenseite chloriert. Es bildet dadurch eine Ag/AgCl-Schicht 33 als Bezugselektrode und gleichzeitig eine Abschirmung. Das Schaftrohr 3 ist in eine zentrale Durchgangsöffnung einer metallischen Halterungsscheibe 5 eingelötet, die an ihrem Umfang einen metallischen Abschirmzylinder 6 trägt. Ein metallisches Gehäuse 7 eines üblichen Vierpolsteckers ist mit zwei eingesetzten metallischen Führungsstiften 9 versehen und hat ein Außengewinde 8. Die Führungsstifte 9 sind in zwei Durchgangsöffnungen 10 der Halterungsscheibe 5 geführt. Die Halterungsscheibe 5 ist während der Montage der Einstichsonde auf den Führungsstiften 9 längsverschieblich. Nach Abschluß der Montage ist sie hier in ihrer Lage durch eine leitfähige Verklebung fixiert. Eine Kappe 11 aus isolierendem Kunststoff ist mit einer zentralen Durchgangsöffnung über das Sondenrohr 1 geschoben und auf das Gewinde 8 des Gehäuses 7 geschraubt. Das Gehäuse 7 des Vierpolsteckers trägt in einem Isolierkörper 12 Steckeranschlüsse 13. Über die Steckerstifte ist der Stecker in bekannter Weise kuppelbar mit einer Kupplung 14 und über diese mit einem Verbindungskabel 15 verbunden. In dem Sondenrohr 1 befinden sich, darin durch Isolierkleber vergossen, bis zur schräg geschliffenen Spitze 16 des Spitzenrohres 2 eine Elektrode 17 für Sauerstoff und die beiden Schenkel 18, 19 eines Thermoelementes 20 (Fig. 2). Sie sind mit entsprechenden Steckeranschlüssen 13 verlötet. Eine Leuchtdiode 22 ist an einen weiteren Steckeranschluß 13 und einen Führungsstift 9 angeschlossen. Der Schenkel 19 des Thermoelementes 20 ist mit seiner Stirnseite auf die emittierende Oberfläche der Leuchtdiode 22 aufgesetzt und verklebt. Das Positionieren der Anschlüsse und insbesondere des Schenkels 19 bei der Montage wird durch die Verschiebbarkeit der Halterungsscheibe 5 auf den Führungsstiften 9 ermöglicht.
Die Anordnung der Elektrode 17 und der Schenkel 18, 19 in dem Sondenrohr 1 zeigt die Fig. 3. Die Hohlräume in dem Sondenrohr 1 sind mit Isolierkleber ausgefüllt.
Die Elektrode 17 für Sauerstoff besteht aus einer Lichtleitfaser 23, die mit einer Goldschicht 24 überzogen ist. Durch Schliff der Spitze 16 zusammen mit der Elektrode 17 ist hier die Meßfläche gebildet. Sie ist nach dem Schliff von Salzkristallen 25 aus einer eingetrockneten Lösung als Elektrolyt und einer Membran 26 aus Polyvinyl-Formal überdeckt. Die Anordnung bildet bei Einbringen in ein physiologisches Medium und Wiederlösung der Salzkristalle 25 zusammen mit der Ag/AgCl-Schicht 33 als Bezugselektrode eine Clark-Zelle zur Messung des Sauerstoffpartialdruckes.
Etwas unterhalb der Spitze 16 ist das Thermoelement 20 angeordnet. Der Schenkel 18 besteht aus einem dünnen Kupferdraht. Der Schenkel 19 ist eine Lichtleitfaser 27, die mit einer Nickelschicht 28 überzogen ist. Ihre Enden sind mit einem leitfähigen Klebstoff 29 verbunden und bilden das Thermoelement 20. Die Schenkel 18, 19 sind, mit Ausnahme der Kontaktierung, vor dem Einbringen in das Sondenrohr 1 mit isolierendem Klebstoff überzogen. Die an den Kontaktierungen 21 der Schenkel 18, 19 abgeleitete Thermospannung ist das Maß für die Temperatur der Spitze 16. Der Schenkel 19 liegt auch der Leuchtdiode 22 an. Bei periodischem Betrieb der Leuchtdiode 22 werden das Thermoelement 20 und Spitze 16 durch die über die Lichtleitfaser 27 zugeleitete Strahlungsenergie periodisch erwärmt. Der Verlauf der Temperaturänderung ist ein Maß für eine im Bereich der Spitze 16 herrschende Strömung, z. B. Durchblutung.
Die Bauform nach Fig. 4 dient der Ionenmessung und enthält eine Elektrode 30 für Na-Ionen und eine Elektrode 31 für Ca-Ionen. Die Elektroden 30, 31 bestehen jeweils aus einer Lichtleitfaser, die mit einer Goldschicht als Leiter überzogen und außen mit einer PVC-Membran umgeben sind. Jede Membran ist mit den jeweiligen als ionenspezifisch bekannten Dotierungen versehen. Die Enden der Elektroden 30, 31 stehen geringfügig von der Spitze 16 zurück und ragen unbedeckt aus der Endfläche 32 des ausfüllenden Isolierklebers hervor. Sie sind mit der Ag/AgCl- Schicht 33 als Bezugselektrode geschaltet.

Claims

1. Einstichmeßsonde mit einem Sondenrohr aus nichtrostendem Stahl, in das Elektroden isoliert eingeklebt sind, dadurch gekennzeichnet, daß das Sondenrohr (1 ) aus einem Spitzenrohr (2) und einem Schaftrohr (3) besteht, die überlappend miteinander leitfähig verklebt und mit einer Silberschicht versehen sowie chloriert sind und daß der Durchmesser des Spitzenrohres (2) etwa 150 µm und der Durchmesser des Schaftrohres (3) etwa 500 µm nicht übersteigen.

2. Einstichmeßsonde nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Elektrode (17) mit der Ag/AgCl-Schicht (33) des Sondenrohres (1) als Bezugselektrode zur Gasmessung und ein Paar Elektroden als Thermoelement (20) zur Durchblutungsmessung geschaltet sind.

3. Einstichmeßsonde nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektroden (30, 31) ionensensitiv beschichtet sind.