Устройство для чрезкожного измерения парциального давления кислорода в крови

 

Устройство для чрезкожного измерения парциального давления кислорода в крови относится к области медицинской техники, а именно к устройствам для медицинской диагностики, и может быть использовано для исследований состояния биообъекта без нарушения кожных покровов в реальном масштабе времени. Устройство для чрезкожного измерения парциального давления кислорода в крови состоит из датчика 1 с электродами (анодом 2 и катодом 3) из благородных металлов, изолированными от окружающей среды кислородпроницаемой мембраной, снабженной нагревательным элементом, соединенного последовательно с блоком 4 измерения и блоком 5 питания, выход которого подсоединен к катоду датчика. Устройство также содержит импульсный генератор 6 переменного напряжения с регулируемыми параметрами таким образом, что вход его соединен с блоком питания, а выход - с катодом датчика. При этом обеспечивается высокая стабильность работы устройства при снижении погрешности измерений, а также соблюдается достаточно высокое быстродействие. 2 ил.

Изобретение относится к медицинской технике, а именно к устройствам для диагностики, и может быть использовано в практике для измерения кислорода в крови без нарушения покрова тканей человека.

Известны устройства для чрескожного измерения парциального давления кислорода в крови, основной частью которых является электрохимический датчик с серебряным анодом и катодом из какого-либо благородного металла. Датчик крепится на коже пациента, анод нагревается до 44^оС, при этом нагревается прилежащий участок кожи. Кислород диффундирует из кровеносных сосудов через ткань кожи и сквозь кислородпроницаемую мембрану, закрывающую электрод. Эти устройства позволяют достигнуть высокого коэффициента корреляции за счет подбора подходящей кислородпроницаемой мембраны, однако время отклика остается достаточно большим до 30-60 с.

Известно устройство для чрескожного измерения парциального давления кислорода в крови, содержащее датчик с платиновым катодом и серебряным анодом, закрытыми кислородпроницаемой мембраной, снабженной нагревательными элементами, к катоду датчика подсоединен выход блока питания, а ток с анода поступает на измерительный блок. Уменьшение поляризации рабочих электродов достигается периодическим включением ультразвукового генератора, соединенного с пьезоэлектрической пластиной, смонтированной в корпусе датчика. Это устройство обеспечивает быстродействие измерения уровня кислорода в крови. Однако недостатками данного устройства является невысокая стабильность его работы, а также повышенная погрешность измерений.

Целью изобретения является повышение стабильности и уменьшение погрешности измерений при высоком быстродействии.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для чрескожного измерения парциального давления кислорода в крови, содержащее датчик, включающий в себя платиновый катод и серебряный анод, погруженные в электролит и закрытые кислородпроницаемой мембраной, и нагревательный элемент, размещенный в корпусе датчика, последовательно соединенного с измерительным блоком и блоком питания, введен импульсный регулируемый генератор напряжения, включенный между источником питания и катодом датчика.

Подключение импульсного регулируемого генератора напряжения к катоду приводит к уменьшению расхода кислорода в процессе измерения. При работе из-за короткого времени поляризации электрода электрохимические реакции не успевают произойти, а ток, протекающий в измерительной схеме, обусловливается процессом адсорбции кислорода. Процесс адсорбции кислорода на платине происходит быстро, что и обеспечивает высокое быстродействие, стабильность и малую погрешность измерений.

Импульсный генератор обеспечивает задаваемые параметры частот, регулирование скважности, амплитуды и заданного уровня напряжения в измерительной цепи.

На фиг. 1 представлена структурная схема устройства для чрескожного измерения парциального давления кислорода в крови; на фиг. 2 схема электрохимического датчика.

Устройство для чрескожного измерения парциального давления кислорода в крови содержит датчик 1 с платиновым катодом 2 и серебряным анодом 3, измерительный блок 4, блок питания 5 и импульсный регулируемый генератор напряжения 6. В схеме датчика 1 имеются нагревательный элемент 7 с терморегулятором 8.

Датчик 1 (фиг. 2) состоит из точечного платинового катода 2 и серебряного анода 3, смонтированных в выемке корпуса 9, заполненной электролитом и закрытой кислородпроницаемой мембраной 10. Нагревательный элемент 7 размещен в теле корпуса 9. Кислородпроницаемая мембрана 10 закреплена с помощью эластичного резинового кольца 11.

Устройство для чрескожного измерения парциального давления кислорода в крови работает следующим образом. Измерительный электрохимический датчик 1 закрепляют на коже пациента и включают нагревательный элемент 7. По достижении температуры 44,5^оС обеспечивается работоспособность устройства возникает ток, который фиксируется в блоке измерений 4. В течение всего времени проведения измерений от импульсного регулируемого генератора напряжения 6 подают импульсы с частотным заполнением 20 мкс, амплитудой 0,65 В при скважности, равной 5. Выходной сигнал устройства, фиксируемый в виде напряжения, связан прямо пpопорционально с содержанием кислорода в анализируемой среде (крови).

Стабильность показаний определялась как изменение содержания кислорода, определяемого транскутанным способом в течение 1 ч, и вычислялась по формуле × 100% где Р парциальное давление кислорода через 10 с после включения; Р парциальное давление кислорода через 1 ч после включения.

Предлагаемое устройство для чрескожного измерения парциального давления кислорода в крови за счет наличия в схеме импульсного регулируемого генератора напряжения обеспечивает воздействие на катод переменным напряжением с регулируемыми параметрами, что позволяет повысить стабильность работы устройства, а также упростить конструкцию электрохимического датчика.

Формула изобретения

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЧРЕЗКОЖНОГО ИЗМЕРЕНИЯ ПАРЦИАЛЬНОГО ДАВЛЕНИЯ КИСЛОРОДА В КРОВИ, содержащее датчик, включающий в себя платиновый катод и серебряный анод, погруженные в электролит и закрытые кислородпроницаемой мембраной, и нагревательный элемент, размещенный в корпусе датчика, последовательно соединенного с измерительным блоком и блоком питания, отличающееся тем, что, с целью повышения стабильности и уменьшения погрешности измерений при высоком быстродействии, в него введен импульсный регулируемый генератор напряжения, включенный между источником питания и катодом датчика.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2