DE2930663A1 - Messwertaufnehmer fuer die bestimmung physiologischer groessen des menschlichen oder tierischen koerpers - Google Patents

Description

• Messwertaufnehmer für die Bestimmung physiologischer Gröen des
• menschlichen oder tierischen Körpers Die Erfindung betrifft Meßwertaufnehmer für die Bestimmung des Partialdrucks von Gasen im Blut, der mit einem Aufnehmer für die Abnahme bioelektrischer Signale von dem mit ihm in Berührung kommenden Körperteil eines Patienten oder Probanden baulich vereinigt ist. Es handelt sich somit bei der Erfindung um einen kombiniert#en Meßwertaufnehmer mit einer doppelten Funktion. Ein solcher Meßwertaufnehmer hat besonders in der klinischen Praxis der perinatalen Uberwachung eines Fötus eine sehr große praktische Bedeutung, weil nur ein einziger Aufnehmer zu applizieren ist und mit ihm gleichzeitig die Sauerstoffversorgung und die fetale Kerzfrequenz kontrolliert wird. Insbesondere aber soll der Aufnehmer für die transkutane Bestimmung des Partialdrucks von Gasen gestaltet sein, damit er im wesentlichen unblutig an der Hautoberfläche applizierbar ist.
• Für physiologische und medizinisch#diagnostische Untersuchungen stehen heute mannigfaltige Meßwertaufnehmer zur Verfügung. In vielen Fällen müssen allerdings die einzelnen physiologischen Untersuchungen nicht gleichzeitig ausgeführt werden, oder die Meßwertaufnehmer müssen sowieso an verschiedene Stellen des Körpers zur Kontrolle und laufenden Verfolgung der physiologischen Vorgänge appliziert werden, so daß die Aufnehmer ganz spezifisch für die gewünschte Funktion ausgebildet sind und ihre getrennte Applikation das nächstliegende Verfahren ist. Für die Patientenüberwachung werden zum Beispiel Aufnehmer für die bioelektrischen Signale zur Untersuchung des Kreislaufs und der Herzaktion (EKG), der Hirnfunktion (au), der Körpertemperatur, der Atemfrequenz, des Pulses benötigt, deren bauliche Vereinigung im allgemeinen nicht sinnvoll erscheint.
• Für die perinatale Uberwachung von Feten stellt es Jedoch einen sehr erschwerenden Umstand dar, wenn die Meßwertaufnehmer für die Beobachtung der Herzfrequenz und der Meßwertaufnehmer für die Beobachtung und Bestimmung der Sauerstoffversorgung des Kindes während der Geburt getrennt an dem noch im llutterleib sich befindenden Fötus appliziert werden müssen. Nicht nur der erforderliche zusätzliche Zeitaufwand ist bedenklich, sondern vor allem der notwendige doppelte Eingriff ist unangenehm, zumal dann zwei verschiedene Abnahmestellen am Körper, insbesondere am Kopf des Kindes geeignet vorbehandelt werden müssen. Die Erfindung ging daher von der Aufgabenstellung aus, insbesondere für die perinatale ilberwachung durch Bestimmung der wichtigsten physiologischen Größen, nämlich der fetalen Herzfrequenz und der 3auerstoffversorgung des Fötus, eine Vereinfachung und Beschleunigung der Vorbereitungsmaßnahmen zu erreichen. Dazu leistet nun die Erfindung durch Schaffung eines Meßwertaufnehmers, in dem ein Elektrodensystem für die Bestimmung des Partialdrucks von Gasen, insbesondere von Sauerstoff im Blut, und Elektroden für die Aufnahme der elektrischen Herzaktionsspannung (EKG), aus welcher die fetale Herzfrequenz ableitbar ist, baulich vereinigt sind, einen maßgeblichen Beitrag. Insbesondere empfiehlt sich dazu die Ausbildung dieses kombinierten Aufnehmers für die unblutige, transkutane Messung des Partialdrucks der Blutgase, vor allem von Sauerstoff. Diese Erfindung ist mit den Ansprüchen gekennzeichnet.
• Eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen transkutanen Aurnehmers wird unter Zugrundelegung der Figuren 1 und 2 näher erlSutert. Figur 1 zeigt einen Meßwertaufnehmer gemäß der Erfindung fjUr die wichtigsten Teile im Schnitt, Figur 2 zeigt einen solchen Meßwertaufnehmer etwa in der doppelten natürlichen Größe in Autsicht auf seine Unterseite, mit welcher der Aufnehmer auf die Kdrperzone aufzulegen ist, von welcher die physiologischen Meßwerte, nämlich Partialdruck des Gases im Blut und Herzaktionsspannung (EKG), aufgenommen werden.
• Bei der zur näheren Beschreibung der Erfindung zugrundegelegten Ausführungsform des transkutanen iiXe3:ertaufnenmerteils handelt es sich um einen polarographischen f4eß#ertaufnehmer vom Glark-Typ. Für die transkutane Bestimmung von glasen im Blut stehen jedoch auch elektrochemische, elektrometrische oder photometrische ufnner zur Verfügung, die an sich ebenfalls im Sinne des Erfindungsgedan-Kens mit 3Elektroden für die Abnahme bioelektrischer Signale ausgestattet sein können.
• Der Meßwertaufnehmer hat eine plattchen- oder scheibenförmige gedrungene Gestalt mit einem Durchmesser bei neueren Typen- von 1 bis 2 cm. Die meßtechnisch wichtigen Organe eines solchen polarograpnischen Aufnehmers sind eine Kathode 7, vorzugsweise aus Platin, und eine Referenz-Elektrode 6, vorzugsweise aus Silber. Sie sind gegenseitig isoliert, zum Beispiel in einem Glaskörper 14 radial symmetrisch eingeschmolzen. An der Zone A 1 der Berührungsfläche mit der für die Messung herangezogenen Körperstelle ist dieses Meßsystem durch eine Trennmembran 8 unter Belassung eines dünnen Zwischenraumes 21 abgedeckt. Letzterer enthält den für die polarographischen Messungen erforderlichen Elektrolyt, für den die Trennmembran 8 undurchlässig sein muß. Für das zu bestimmende Gas muß sie Jedoch durchlässig sein, damit es nach dem Ausströmen aus der bedeckten Körperzone durch diese Membran in den Elektrolyt diffundieren kann.
• Für die Sauerstoffmessung kommen zum Beispiel Membranen aus den Kunststoffen Polyaethylen, Polypropylen oder Polytetrafluoraethylen in Betracht.
• Die genannten Organe sind in einem ringförmigen Grundkörper 1 aus Kunststoff untergebracht, über dessen Ende die Trennmembran 8 gestülpt ist und dort von einem Ring 3 aus Kunststoff gehalten wird.
• Ein Schraubring 2, vorzugsweise ebenfalls aus Kunststoff, bildet die Fassung oder das Gehäuse für das Meßsystem.
• Für die polarographischen Messungen, zum Beispiel des oauerstoff-Partialdrucks im Blut, ist es wichtig, daß die Diffusion des Sauerstoffs durch die Hautpartien zur Membran 8 möglichst unabhängig un der individuellen Tlautbeschaffenheit ist. D. h. die Hautparle soll möglichst gut durchblutet werden. Zur Erzielung einer guen Durchblutung eignet sich besonders die tWperäm.sierung mittels r;Zarmun3 der zur Messung herangezogenen Hautpartie auf einen phybiologisch zulssien Temperaturwert von ca. 400 C bis 450 C, inem der Aufnehmer selbst, und zwar vorzugsweise elektrisch beheizt ird, wodurch die Wärme auf die bedeckte Körperzone durch Wärmeeitung übertragen wird. Bei der gezeigten Ausführungsform dient azu eine um den hohlzylindrischen Fortsatz der Referenzelektrode gelegte Heizwicklung 4a, 4, 4b, die über die Heizleitung lOa, Ob von einem im Hauptgerät untergebrachten Regler für die Heizeistung gespeist wird. Als Regelgröße dient die im Aufnehmer sich erausbildende Temperatur, die mittels eines Temperaturftihlers, er beispielsweise ein Thermistor 9 sein kann, aufgenommen wird.
• as in eine elektrische Größe umgewandelte Signal wird dem übliher;eise im nicht gezeigten Hauptgerät eingebauten Regler über lie Leitungen 12a und 12b zugeführt. Dort kann die Temperatur auch In einem Anzeige instrument angezeigt und laufend verfolgt werden.
• lit den genannten elektrischen Zuleitungen kann zweckmäßig auch lie Signalleitung lla und llb für den über die Elektroden 6 und 7 fließenden polarographischen Strom zu einem Leitungsbündel 13 (Pa-;ientenkabel) zusammengefaßt sein. Der über die Elektroden 6 und 7 fließende polarographische Strom ist ein Maß für den Partialdruck des Gases im Blut, der bestimmt und laufend verfolgt werden soll, zum Beispiel der Partialdruck von Sauerstoff. Ein proportionaler Anteil des Sauerstoffs diffundiert durch die Membran 8 zu den polarographischen Elektroden. Es ist weiterhin zweckmäßig, eine vom Temperaturfühler 9 unabhängige besondere Temperaturüberwachung mittels eines Temperaturschalters (5) vorzusehen, der so angeordnet ist, daß ein möglichst guter Wärmekontakt zur Heizung bzw. zu den beheizten Körperteilen besteht, der in Serie zur Heizwicklung 4a, 4, 4b liegt und geöffnet wird, sobald eine bestimmte Temperatur, die für den Körper nicht mehr verträglich wäre, überschritten wird.
• Gemäß der Erfindung wird nun mit diesem Aufnehmer gleichzeitig ein Aufnehmer für die Abnahme bioelektrischer Signale von dem mit ihm in Berührung kommenden Körperteil baulich vereinigt. Für diesen Zweck ist es günstig, daß normalerweise nur ein Teil Al der Berührungsfläche zwischen dem Aufnehmer und dem Körperteil, an dem gemessen werden soll, von der Membran 8 eingenommen wird, während die ringförmige, die Membran konzentrisch umgebende Berührungsfläche A2 des als Fassung dienenden Schraubrings 2 sonst ungenutzt bleibt und deshalb sich zur Anordnung von Kontaktelektroden 15, 16 für die Aufnahme bioelektrischer Signale sehr gut eignet. In der linken Hälfte der Figur 1 ist die Anordnung einer solchen scheibchenförmigen Kontaktelektrode 15 als eine Ausführungsform gezeigt.
• Sie kann ringförmig oder teilringförmlg die Membran 8 umgeben und besteht aus einem elektrisch gut leitenden Metall oder einer gut leitenden Metallverbindung und ist am Schraubring 2 befestigt. tber die Leitungslitze 18 und das Leitungsbündel 17 (EKG- oder Patientenkabel) ist der Kontakt an den eigentlichen Elektrokardiographen oder, wenn es sich um die Aufnahme von Hirnströmen handelt, an den Elektroencephalographen angeschlossen, wo die elektrischen Aktionsspannungen angezeigt oder registriert werden. Unter Umständen kann kann es zur Erzielung eines guten elektrischen Kontaktes zweckmäßig sein, die ring- oder teilringförmigen Scheibchenelektroden an ihrer Berührungsfläche mit der Haut reibeisenförmig aufzurauhen, d.h. mit zahlreichen kleinen Spitzen oder Zacken oder scharfkantigen Rillen zu versehen, die die Schicht des üblicherweise zur Befestigung des Aufnehmers an der Haut dienenden Klebemittels mit Sicherheit durchdringen.
• Da es bei der Anwendung beider Arten von Aufnehmern auf die Herstellung und Aufrechterhaltung eines guten körperlichen oder elektrisch leitenden Kontaktes zwischen dem Aufnehmersystem und der Oberfläche des für die Messung ausgewählten oder geeigneten Körperteils ankommt, der oft gewölbt ist, zum Beispiel wenn es sich um den Kopf des Fötus handelt, kann in manchen Fällen die im wesentlichen flache, in einer Ebene fluchtende Ausbildung der Berührungsflächen Au Iind A2 der beiden Aufnehmerarten mit der bedeckten Körperzone nicht immer den Anforderungen für einen guten Kontakt gezügen. Dies ist auch ein Grund, warum möglicherweise Kombinationen von Aufnehmern, die eine größere Berührungsfläche erfordern, prs;tisch nicht in Betracht gezogen worden sind. Die erfindung sieht deshalb vor, als Kontakt für die bioelektrischen Signale sogenannt #piral- oder Skalpelektroden 16 zu verwenden, wie in der rechten Hälfte von Figur 1 gezeigt ist und welche AusfuhrungsfoTm auch der Figur 2 zugrundeliegt. Mit derartigen Spiral- oder Skalpelelektroden 16 lE, die durch eine leichte Drehung des Aufnehmers die Haut durchstoßen und in sie eindringen, wird eine Verankerung des Meßwertaufnehmers zum Beispiel vor allem an der gewölbten Kopfschwarte eines Fötus erzielt. Das ist nicht nur für den Aufneämerteil für die bioelektriochen Signale der Herzaktionsspannung oder der Hirnströme vorteilhaft, sondern auch für den polarographischen Aufnehmerteil, der zur Bestimmung des Partialdruckes von Blutgasen dient.
• Zweckmäßig sind mehrere, zum Beispiel drei Sicalpelektroden 16a, laub, 16c, wie Figur 2 zeigt, im gleichen Winkelabstand um die mittlere Berührungszone Al des Aufnehmers angeordnet und erzeugen somit eine gleichmäßige Verankerung des Meßsystems an der Haut des Probanden, insbesondere eines Fötus.
• Es steht indessen nichts im Wege, anstatt der Ausbildung eines solchen Meßwertaufnehmers für die im wesentlichen transkutane Applikation auch eine solche Ausbildung vorzusehen, daß der Meßwertaufnehmer subkutan eingesetzt werden kann, was allerdings im allgemeinen eine sehr weitgehende Miniaturisierung der Meßorgane des Aufnehmers voraussetzt, aber auch die inhärenten meßtechnischen Nachteile und Schwierigkeiten einer transkutanen Abnahme der Meßwerte vermeidet.
• Ein kombinierter Meßwertaufnehmer gemäß der Erfindung ist insbesondere für die perinatale Überwachung zur Erfassung der fötalen Herzfrequenz und des Grades der Sauerstoffversorgung des Fötus von großer Bedeutung in der klinischen und medizinischen Praxis, weil nur ein einziger Aufnehmer zu applizieren ist. Dazu kann man eine a Oberteil des .;uX Aufnehmers zu befestigende Vorrichtung benutzen, um mit einer leichtes Drehung die Skalpelektroden in der Kop@@aut Ce des Fötus zu verankern. Derartige Vorrichtungen sind bekannt und bedürfen deshalb in diesem Zusammenhang keiner höheren Beschreibung oder figürlichen Darstellung.
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Claims (3)

1. Ansprüche l.}MeßwertauSnehmer für die Bestimmung physiologischer Größen des menschlichen oder tierischen Körpers, dadurch gekennzeichnet, daß ein Aufnehmer für die Bestimmung des Partialdrucks von Gasen im Blut mit einem Aufnehmer für die Abnahme bioelektrischer Signale baulich vereinigt ist.
2. 2. Meßwertaufnehmer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß er für die transkutane Messung ausgebildet ist.
3. 3. Meßwertaufnehmer nach Anspruch 2 mit wenigstens einem der folgenden Kennzeichen: 3.1. Ein Teil A 1 der Berührungsfläche A zwischen dem Aufnehmer und dem Körperteil wird von einer das Meßsystem für die transkutane Bestimmung des Partialdrucks von Gasen im Blut gegen das umgebende Medium abschließenden, jedoch für das zu bestimmende Gas durchlässigen Membran (8) eingenommen, während der andere Teil A 2 wenigstens einen Kontakt (15 oder 16) für die Abnahme der bioelektrischen Signale von der bedeckten Körperzone trägt.

   3.2. Die Kontakte (15 oder 16) für die Abnahme der bioelektri schen Signale umgeben ringförmig die Membran (8).

   3.3. Der Kontakt (15) für die Abnahme bioelektrischer Signale wird von einem ringförmigen oder teilringförmigen flachen Scheibchen aus einem leitenden Metall oder aus einer leitenden Metallverbindung gebildet und ist an der Unterseite der Fassung oder des Gehäuses (2)für das Meßsystem zur transkutanen Bestimmung des Partialdrucks von Gasen im Blut befestigt.

   I. Der Kontakt (15) für die Abnahme bioelektrischer Signale wird von ring- oder teilringförmigen, an der Unterseite der Fassung (2) angebrachten :3cheibchen gebildet, deren mit der Haut in Berührung kommende Kontakt fläche reibeisenförmig aufgerauht ist.

   #. Die Kontakte (16) slnd als Spiral- oder Skalpelektroden ausgebildet und mit ihrem aufnehmerseitigen Ende an der Fassung (2) befestigt, während ihr freies Ende zum Eindringen in die berührte Hautpartie zugespitzt als Teil einer Schraubspirale ausgebildet ist und aus der Berührungsfläche A zwischen dem Aufnehmer und dem von ihm bedeckten Körperteil herausragt.

   i. Es sind mehrere Spiral- oder okalpelektroden (16 a, 16 b ...) konzentrisch im gleichen Winkelabstand um den von der Membran (8) eingenommenen Teil A 1 der Berührungsfläche A angeordnet.

   7. Die elektrischen Zuleitungen für das transkutane Meßsystem zur Bestimmung des Partialdrucks von Gasen im Blut sind in einem Leitungsbündel oder Kabel (13), die Leitungen für die Abführung der bioelektrischen Signale in einem zweiten Leitungsbündel oder Kabel (12) vereinigt.

   #. Die beiden Leitungsbündel (12 und 13) sind zu einem gemeinsamen Bündel (Patientenleitung) vereinigt.

   I. Der Aufnehmer ist an dem seiner Berührungsfläche A abgewandten Oberteil für die mechanische Verbindung mit einer zu seiner Applikation an einem schwer zugänglichen Körperteil dienenden Vorrichtung eingerichtet.