DE3146644C2

DE3146644C2 - Vorrichtung zur transkutanen Blutgasanalyse

Info

Publication number: DE3146644C2
Application number: DE19813146644
Authority: DE
Inventors: Andreas 7032 Sindelfingen Maurer; Frank 7031 Altdorf Rochlitzer; Alfons 7030 Böblingen Schmid
Original assignee: Hewlett Packard GmbH Germany
Current assignee: Hewlett Packard GmbH Germany
Priority date: 1981-11-25
Filing date: 1981-11-25
Publication date: 1984-08-09
Also published as: DE3146644A1

Abstract

Bei einer Vorrichtung zur transkutanen Blutgasanalyse mit einem Probenvolumen, das einerseits mit einer für das zu analysierende Gas permeablen und auf die Haut eines Patienten aufbringbaren Membran abgeschlossen ist und andererseits mit einem optischen Detektor für das zu analysierende Gas verbunden ist, ist das Probenvolumen in eine mit der Membran abgeschlossene Aufnehmeranordnung und eine mit dem Detektor verbundene Meßkammer aufgeteilt. Aufnehmeranordnung und Meßkammer sind räumlich voneinander getrennt und durch Schläuche miteinander verbunden. Nur die Aufnehmeranordnung muß mit der Haut des Patienten in Kontakt gebracht werden und kann daher klein und leicht ausgeführt werden, so daß sich die Vorrichtung auch für die Blutgasanalyse bei Neugeborenen eignet.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur transkutanen Blutgasanalyse gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Vorrichtungen zur transkutanen Bliitgasanalyse ermöglichen die Kon/cniralionsbeslimmung von Gasen im Blut eines Patienten durch die Untersuchung der von den äußeren Blutgefäßen durch die Haut hindurchtretenden Gase. Bei Verwendung derartiger Vorrichtungen ist kein Abnehmen von Blut oder Einführen von Sonden in den Körper des Patienten erforderlich.

Aus US-PS 40 41 932 ist ein Verfahren zur transkutanen Blutgasanalyse bekannt. Bei diesem bekannten Verfahren wird eine Kammer, die auf einer Seite mit einer für das zu analysierende Gas durchlässigen Membran ausgestaltet ist, mit der Membran auf der Haut des Patienten angcbrachl. Die Konzentralion des durch die Membran in die Kammer eintretenden Gases wird durch spektrale Absorptionsmessung von elektromagnetischer Strahlung mittels einer in der Kammer angeordneten Detektoreinrich'.ung bestimmt. Da die Kammer, die mit der Haut in Kontakt gebracht wird, verhältnismäßig groß und schwer ist. eignet sie sich beispielsweise nicht zur Blutgasmessung bei Neugeborenen, bei denen weder geeignete große Hauiflächcn zur Verfugung stehen, noch ein schwerer Detektor sicher angebrachtwerden kann.

Eine Vorrichtung gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 ist aus DE-OS 25 14478 bekannt. Bei dieser Vorrichtung ist im Unterschied zu der in der eingangs erwähnten Vorveröffentlichung US-PS 40 41 932 beschriebenen Vorrichtung die Detektormeßkammer räumlich getrennt von der Sammelkammer für das Gas

ίο angebracht und mit dieser durch einen Schlauch verbunden. Diese bekannte Vorrichtung hat den Nachteil eines verhältnismäßig großen Totraumes in Sammelkammer, Meßkammer und Schlauchleitung, so daß zum Erzielen eines brauchbaren Meßwertes vergleichsweise v>el Zeii gebraucht wird, um die erforderliche Druckkommunikation des Gasdruckes im Blut des Patienten und des entsprechenden Gasdrucks in der Sammclkamiucr zu erhalten.

Kin weiterer Nachteil der bekannten Vorrichtung beim steht darin, dali zum Absaugen des Gases aus der Sammelkammer in die Meßkammer eine partielle Gasdruckdifferenz zwischen den beiden Kammern aufrechterhalten werden muß. Nur bei exaktem Einhalten dieser Druckdifferenz ist bei der bekannten Vorrichtung überhaupt eine Blutgasmessung möglich.

Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung gemäß dem Oberbegriff derart weilerzuentwickehr, daß die Meßdauer möglichst kurz, ist und auf eine zusätzliche Steuerung zum Auf-

jo rechterhallen einer partiellen Gasdruckdifferenz verzichtet werden kann.

Diese Aufgabe wird bei einer Vorrichtung gemäß dem Oberbegriff erfindungsgemäß gelöst durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen

y> Merkmale.

Es sind die die Sammelkammer umfassende Aufnehmcranordnung für das Bluigas und die davon räumlich getrennte Meßkammer durch Schläuche zu einem geschlossenen Ciaskreislauf verbunden. Dieser Gaskrcis-

•iu lauf ist weiterhin bis auf einer, klcinvc Zwischenraum mit einem Stoff gefüllt, der das zu analysierende Gas nicht absorbiert und der durch eine Transportvorrichtung in dem Kreislauf transportiert werden kann. Auf diese Weise wird jeweils nur ein kleines Gasvolumen von der Aufnehmeranordnung zur Meßkammer transportiert, so daß die Einschwingzeit der Meßanordnung äußerst klein ist.

Die Erfindung hat gegenüber der bekannten Vorrichtung den Vorteil, daß eine schnelle und zuverlässige

w Analyse des Blutgases möglich ist. was besonders bei Neugeborenen wichtig ist. Darüber hinaus sind keine aufwendigen Zusatzgeräte erforderlich, um eine partielle Gasdruckdifferenz aufrechtzuerhalten. Vorteilhafte Ausführungsformen bzw. Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von Ausführungsbeispielcn in Verbindung mit der zugehörigen Zeichnung erläutert. In der Zeichnung zeigt

Mi Fig. I schematisch eine Vorrichtung zur transkulancn Blutgüsanalysc ohne die zugehörigen Auswcrie- und Kegclschallungcn und

Fig. 2 einen Ausschnitt aus einem Verbindungsschlauch bei einer Ausführungsform der Erfindung.

hl In Fig. 1 ist mil 11 eine Aufnehmeranordnung bezeichnet, die ein Gehäuse 13 sowie eine Membran 15 aufweist. Das Gehäuse 13 schließt einen Aufnehmerkanal 17 ein, der über Verbindungskanäle 18 mit der Mem-

bran 15 in Verbindung steht Die Membran 15 besteht aus einem für das zu analysierende Gas permeablen Material, ζ. B. aus Polytetrafluorethylen, das jedoch den Durchgang von Wasserdampf verhindern soll. Bei der Messung wird die Membran 15 mit der Haut 16 des Patienten in Kontakt gebracht, und das zu untersuchende Gas diffundiert durch die Haut 16 des Patienten und die Membran 15 in den Aufnehmerkanal 17.

Die der Membran zugewandte Seite der Aufnehmeranordnung 11 ist mit einem Heizelement 19 verbanden, mittels welchem die Haut 16 auf eine geeignete Temperatur aufgeheizt werden kann, um eine Hyperämisierang an der Meßstelle zu erreichen. Diese Temperatur ist mit Temperaturfühlern 21 meßbar. Heizelement 19 und Temperaturfühler 21 sind über Leitungen 23 bzw. 25 mit einer nicht dargestellten Temperaturregelschaltung üblicher Art verbunden, die die Temperatur der Haut 16 auf einem konstanten Wert hält, der üblicherweise zwischen 37 und 45° C liegt

Die eigentliche Gasanalyse erfolgt in einer Meßkammer 27, die mit einem (nicht näher dargestellten) optischen Detektor 29 verbunden ist Abgesehen davon, drii die Aufnehmeranordnung 11 von dem Detektor 29 räumlich getrennt ist, sind beide bezüglich Membran 15, Heiz- und Temperaturregelelementen 19 und 21 sowie optischem Detektor 29 identisch mit den bekannten Analysevorrichtungen, bei denen die Aufnehmeranordnung gleichzeitig Meßkammer ist, z. B. beim Capnometer Modell 47210 A von Hewlett-Packard.

Der Aufnehmerkanal 17 in der Aufnehmeranordnung 11 steht über Schläuche 31 und 33 mit der Meßkammer 27 in Verbindung, und zwar derart, daß ein geschlossener Kreislauf aus Aufnehmeranordnung 11, Schlauch 31, Meßkammer 27 und Schlauch 33 gebildet wird. Letztere Bauteile schließen insgesamt das Probenvolumen ein.

Der Schlauch 31 führt durch eine Pumpe 35, z. B. eine Peristaltik-Pumpe, die das Probenvolumen in dem geschlossenen Kreislauf dauernd umwälzt Dadurch wird erreicht, daß durch die Membran 15 in den Aufnehmerkana! 17 eind'ffundiertes Gas gleichmäßig auf das Probenvolumen verteilt wird und sich in der Meßkammer 27 die gleiche Konzentration einstellt wie in der Aufnehmeranordnung 11. Die Konzentrations- oder Partialdruckmessung in der Meßkammer 27 ist daher repräsentativ für die Konzentration bzw. den Partialdruck in der Aufnehroeranordnung 11.

Die Schläuche 31 und 33 sowie das Gehäuse 13 der Aufnehmeranordnung 11 können im Volumen klein gehalten und aus leichtem Material, z. B. aus einem gasundurchlässigen Kunststoff gefertigt werden. Die Aufnehmeranordnung 11 läßt sich dadurch auch bei Neugeborenen problemlos auf der H?ut fixieren. Meßkammer 27 mit Detektor 29 sowie Pumpe 35 können abseits vom Patienten an geeigneter Stelle ortsfest montiert werden.

Das in dem Kreislauf umlaufende Probevolumen läßt sich dadurch verkleinern, daß der gesamte, aus Auf· nehmerkammer 11, Meßkammer 27, sowie Schläuchen 31 und 33 bestehende Kreislauf bis auf eine Gasblase mit einer Flüssigkeit gefüllt werden. F i g. 2 zeigt einen Ausschnitt aus dem Schlauch 33, in welchem sich die mit bo 41 bezeichnete Gasblase gerade befindet. Die Flüssig= keil ist in F i g. 2 mit 43 bezeichnet. Die Flüssigkeit 43 muß so beschaffen sein, daß sie das in der Gasblasc 41 enthaltene Gas nicht absorbiert, nicht in die Membran 15 eindringt und das innere der Meßkammer 27 nicht in ein«;·· Weise benetzt, daß der vom optischen Detektor 29 erfaßte Konzentrations- bzw. Partialdruckwert verfälscht wird. Als geeignete Flüssigkeit kommt z. B.

Quecksilber in Frage.

Die Betriebsweise ist dabei wie folgt:

Die Pumpe 35 wird von Hand oder mittels einer geeigneten Programmsteuerung so betätigt, daß die Gasblase 4t, deren Volumen etwa dem des Aufnehmerkanals 17 entspricht, die Aufnehmeranordnung 11 erreicht und diese ausfüllt Die Pumpe 35 wird dann angehalten, um einen Gasaustausch zwischen dem Aufnehmerkanal 17 und dem Meßgas durch die Membran 15 zu ermöglichen. Dann wird die Pumpe 35 wieder betätigt, bis die Gasblase 41 die Meßkammer 27 erreicht Dort wird dann mittels des optischen Detektors 29 die Analyse vorgenommen. Dieser Ablauf erfolgt kontinuierlich.

Statt mit einer Flüssigkeit könnte die Gesamtanordnung zur Verringerung des Gasvolumens auch mit beweglichen Feststoffteilchen gefüllt sein, z. B. mit Metallkugein, die einen etwas kleineren Durchmesser als Schläuche und Kanäle haben. Der Transport von Gas und Metallkugeln könnte dann nach Art eines Linearmotors durch eine ein magnetisches Wanderfeld erzeugende Spule erfolgen, die den Schlat/di 31 umschließt Eine solche Transportmöglichkeil ist auch bei elektrisch leitenden Flüssigkeiten, z. B. Quecksilber, gegeben.

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40 Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zur tanskutanen Blutgasanalyse mit einer Aufnehmeranordnung für ein Probevolumen, die einerseits mit einer für das zu analysierende Gas permeablen und auf die Haut eines Patienten aufbringbaren Membran abgeschlossen ist und andererseits über einen Schlauch mit einem eine Meßkammer aufweisende optischen Detektor für das zu analysierende Gas verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß Aufnehmeranordnung (11) und Meßkammer (27) je einen Gasein- und -auslaß aufweisen, daß der Gasauslaß der Aufnehmeranordnung (M) mit dem Gaseinlaß der Meßkammer (27) und der Gasauslaß der Mcßkammcr (27) mit dem Gaseinlaß der Aufnehmcranordniing (II) durch Schläuche (31, 33) verbunden sind, daß in dem sei gebildeten Gaskrcislauf eine Transportvorrichtung (35) angeordnet ist und daU die gusdurchströimcn Räume (17)*nder Aufnehmeranordnung (11), den Schläuchen (31,33) und der Meßkammer (27) bis auf einen kleinen Zwischenraum (41) (Gasblase) mit einem das zu analysierende Gas nicht absorbierenden, im Schlauch transportierbaren Stoff (43) gefüllt sind.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Transportvorrichtung (35) eine Peristaltikpumpe ist, durch die einer der Schläuche (31) läuft.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Stoff (43) eine die Membran (15) nicht netzende Flüssigkeit dient, und daß die Transportvorrichtung (35) dera^·. steuerbar ist, daß die in der Flüssigkeit (43) eingeschlossene Gasblasc (41) des zu analysierenden Gases ■ ->wohl in der Aufnehmeranordnung (II) als in der Mcßkammcr (27) festgehalten werden kann.

4. Vorrichtung nach Anspruch !.dadurch gekennzeichnet, dall als Stoff Feststoff leuchen dienen, in deren Zwischenräumen d;is zu analysierende das transportiert wird.