DE3616062A1 - Verfahren zur bestimmung von gaspartialdruecken im blut sowie vorrichtung zur durchfuehrung des verfahrens - Google Patents
Verfahren zur bestimmung von gaspartialdruecken im blut sowie vorrichtung zur durchfuehrung des verfahrensInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung von
Gaspartialdrücken im Blut, bei dem man die die Gase ent
haltende Blutflüssigkeit mit wenigstens einem auf einen
Gaspartialdruck ansprechenden Sensor in Berührung bringt.
Die kontinuierliche Verfolgung der Säure-Basen-Parame
ter im Blut ist insbesondere bei Operationen unter Be
nutzung einer Herz-Lungenmaschine, aber auch während einer
extrakorporalen Membranoxygenation (ECMO) von wesent
licher Bedeutung. Dabei werden die partiellen Gasdrücke
von Sauerstoff und CO2 sowie der pH-Wert gemessen.
Weiterhin ist eine Messung dieser Parameter stromauf und
stromab des Oxygenators wesentlich für die Beurteilung der
Effektivität bzw. eines eventuellen Leistungsabfalls des
Oxygenators. So kann hierdurch zwischen einer durch einen
Leistungsabfall des Oxygenators verursachten Änderung der
Blutgaspartialdrücke und einer metabolisch verursachten
Änderung unterschieden werden.
Zur Gewinnung dieser Daten werden üblicherweise dem extra
korporalen Kreislauf in bestimmten Zeitabständen Blutpro
ben entnommen, die anschließend in einem Blutgasanalysator
analysiert werden. Dies ist jedoch mit einem erheblichen
personellen und materiellen Aufwand verbunden. Insofern
wurden Sensoren entwickelt, die direkt in den extrakorpo
ralen Blutkreislauf eingeschaltet sind, somit unmittelbar
mit dem Blut in Berührung kommen, so daß hierdurch die
Blutgase im extrakorporalen Kreislauf kontinuierlich re
gistriert werden können.
Bei der Anwendung dieser kontinuierlich arbeitenden, direkt
mit Blut in Berührung stehenden Sensoren besteht ein Kali
brierungsproblem, da sich sowohl der Nullpunkt als auch die
Steilheit derartiger Sensoren relativ schnell verändern
können. Insbesondere bei mehrere Stunden dauernden Herzope
rationen oder bei der ECMO über mehrere Tage stellt dies
ein ernsthaftes Problem dar, da hier keine zuverlässigen
Werte mehr gewonnen werden können.
Des weiteren ist die direkte Einschaltung derartiger Sen
soren in den extrakorporalen Blutkreislauf insofern pro
blematisch, als Blut mit der Oberfläche des Sensors wech
selwirken kann und die Gefahr besteht, daß die Meßfläche
des Sensors mit Blutbestandteilen zugesetzt wird bzw. sich
Ablagerungen auf der Meßfläche bilden, was zu Verfälschun
gen des Meßergebnisses führt.
Insofern wurde versucht, die Sensoren entsprechend dem üb
lichen Kalibrierverfahren vor der Behandlung zu kalibrie
ren und während der Behandlung in bestimmten Zeitabständen
Blutproben zu entnehmen, die anschließend mit einem kon
ventionellen Blutgasanalysator überprüft werden. Abgesehen
von möglichen methodischen Fehlern und der Umständlichkeit
des Verfahrens erlaubt diese Methode nicht die Prüfung
oder den Abgleich der Sensorsteilheit, weil hierzu
zwei Messungen bei unterschiedlichen Partialdrücken erfor
derlich wären.
Daneben besteht bei derartigen Behandlungen unter Zuhilfe
nahme eines extrakorporalen Kreislaufes auch die zusätz
liche Notwendigkeit, die Konzentrationen der Blutelektro
lyte zu messen, was weitere Probenentnahmen erforderlich
macht.
So ist beispielsweise aus Biomedical Business Internatio
nal, Dec. 12, 1985 Vol. VIII, No 23/24, S. 232 ein Gerät
bekannt, das sowohl Blutgase als auch Elektrolyte zugleich
kontinuierlich messen kann. Dazu wird mit einem kontinuier
lich arbeitenden Probenahmegerät eine geringe Menge Blut
dem extrakorporalen Kreislauf oder dem Patienten direkt
entnommen und im Analysegerät kontinuierlich analysiert.
Dieser Vorgang kann automatisch in bestimmten Zeitabstän
den unterbrochen werden, worauf über eine Ventilanordnung
dem Gerät Kalibrierlösung zur erneuten Einstellung zuge
führt wird.
Nachteilig an dieser Anordnung ist jedoch, daß die Probe
entnahme direkt im extrakorporalen Kreislauf oder dem Pa
tienten vorgenommen wird, was aus Sterilitätsgründen nicht
unproblematisch ist. Des weiteren wird dem Kreislauf Voll
blut abgenommen, das anschließend mit einer gerinnungs
hemmenden Substanz in ausreichender Menge versetzt werden
muß, so daß durch die Zugabe dieser Substanz zur Vollblut
probe das Gasgleichgewicht in der Probe gestört wird, was
zu Verfälschungen des Meßergebnisses führen kann.
Insgesamt besteht bei diesem bekannten Gerät ein erhöhtes
Kontaminationsrisiko durch die direkte Verbindung des Pro
benahmegerätes mit dem extrakorporalen Kreislauf.
Des weiteren ist aus der Standardliteratur (vergl. Oswald
Müller-Plathe: Säure-Basen-Haushalt und Blutgase, 2. Auf
lage, Klinische Chemie in Einzeldarstellungen Band 1.
H. Breuer, H. Büttner, D. Stamm, Hrsg; Georg Thieme-Ver
lag Stuttgart, 1982, Seite 148 ff) zu entnehmen, daß nach
der herrschenden Lehrmeinung die Messung von Blutgasen im
Plasma oder Serum zu gravierenden Meßfehlern führt. So
wird im Plasma schon kurz nach der Probennahme und Abtren
nung der roten Blutkörperchen regelmäßig ein Sauerstoff
partialdruck gemessen, der dem von Luftsauerstoff gleicht.
Zur Abtrennung der Erythrozyten und zur Gewinnung des Plas
mas wird das Vollblut mittels der Zentrifugation einige Mi
nuten behandelt, wobei anschließend das überstehende Plas
ma mittels einer Spritze abgezogen und sofort in einem
Blutgasanalysator vermessen wird. Es zeigt sich jedoch,
daß bereits nach dieser kurzen Zentrifugationszeit der
Sauerstoffgehalt um den Faktor 2-3 angestiegen ist. Des
weiteren ist der CO2-Partialdruck um ca. 20% gefallen,
was mit einer Hebung des pH-Wertes einhergeht.
lnfolgedessen wurde bisher die Bestimmung der Blutgase im
Plasma als nicht durchführbar angesehen.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, das Ver
fahren der eingangs erwähnten Art so fortzuentwickeln, daß
die im Plasma gemessenen Blutgaswerte mit den im Vollblut
bestimmten Werten übereinstimmen.
Die Lösung der Aufgabe besteht darin, daß man an einem Mem
branfilter Plasma aus Blut abtrennt und in dem erhaltenen
Plasma den Partialdruck wenigstens eines Blutgases bestimmt.
Überraschenderweise wurde nunmehr festgestellt, daß Plas
ma, das mit Hilfe eines Membranfilters gewonnen und unmit
telbar danach einem Blutgasanalysator zugeführt wurde,
reproduzierbare und mit den entsprechenden Blutwerten über
einstimmende Ergebnisse brachte. Demzufolge ist es also
nicht mehr nötig, unmittelbar mit Probenahmegeräten in den
Blutkreislauf einzugreifen, so daß mit dem erfindungsge
mäßen Verfahren das bekannte Kontaminationsrisiko nicht
mehr auftritt. Membranfilter, die in extrakorporalen Kreis
läufen eingesetzt werden können, besitzen üblicherweise
eine derart geringe Porengröße, daß sie als steril ange
sehen werden können, das heißt, das durch den Filter ge
führte Blut wird nicht mit Keimen kontaminiert. Wesentlich
an dem erfindungsgemäßen Verfahren ist lediglich, daß das
am Membranfilter abgezogene Plasma unmittelbar einem Gas
partialdrücke messenden Sensor zugeführt wird, was mit der
erfindungsgemäßen Vorrichtung durchgeführt werden kann.
Mit dieser erfindungsgemäßen Vorrichtung ist es in einer
weiteren Ausführungsform auch möglich, neben der Bestimmung
von Blutgasen auch Elektrolyte und gegebenenfalls weitere
Substanzen, wie Heparin, kontinuierlich zu analysieren,
ohne daß ein erhöhtes Kontaminationsrisiko eingegangen wer
den muß, da ein entsprechend dem Einsatzzweck gewähltes
Plasmafilter zugleich als Sterilfilter wirkt.
Gemäß einer ersten Ausführungsform wird das erfindungsge
mäße Verfahren nur zur Bestimmung von Blutgasen angewandt.
Hierzu ist der Einsatz eines Hämofilters im erfindungsge
mäßen Verfahren geeignet, mit dem Filtrat von Blut abge
trennt wird. Derartige Hämofilter weisen üblicherweise
eine Trenngrenze von etwa 60.000 Dalton auf, halten also
nicht nur die Blutkörperchen, sondern auch Eiweiße mit
einem höheren Molekulargewicht, beispielsweise Albumin und
gerinnungsaktive Substanzen auf der Blutseite zurück. Da
diese Eiweißsubstanzen teilweise elektrisch geladen sind,
kommt es zur Ausbildung einer Konzentrationsdifferenz zwi
schen Blut und Filtrat für die geladenen Teilchen (Ionen),
selbst wenn diese aufgrund ihrer Größe die Membran frei
passieren könnten (sog. Gibbs-Donnan-Effekt). Infolge
dessen läßt sich die Konzentration von Ionen beim Ein
satz eines derartigen Hämofilters nicht genau bestimmen.
Da Blutgase jedoch keine elektrische Ladung aufweisen, un
terliegen sie nicht diesem Effekt und können somit gemäß
dem erfindungsgemäßen Verfahren unter Einsatz eines Hämo
filters bestimmt werden.
Gemäß einer zweiten Ausführungsform kann als Membranfilter
ein Plasmafilter eingesetzt werden, mit dem Plasmaeiweiße
abgetrennt werden und der üblicherweise eine Trenngrenze
von mehreren Millionen Dalton aufweist. Da an dem Filter
keine geladenen Blutbestandteile mehr zurückgehalten wer
den, tritt auch keine Ionenkonzentrationsdifferenz zwi
schen Blut und Filtrat (Plasma) auf, so daß ein derart
hergestelltes Plasma sowohl auf den Blutgasgehalt hin als
auch auf den Gehalt seiner Ionen überprüft werden kann.
Allerdings muß ein derart gewonnenes Plasma, das sämtliche
gerinnungsaktiven Eiweiße enthält und insofern gerinnungs
fähig ist, mit einer gerinnungshemmenden Substanz, bei
spielsweise Heparin, versehen werden. Gegebenenfalls kann
also der Plasmafiltratauslaß mit einer Einrichtung zur
Verabreichung einer derartigen gerinnungshemmenden Sub
stanz verbunden werden, was üblicherweise jedoch nicht
notwendig ist, da dem extrakorporalen Blutkreislauf übli
cherweise Heparin zugesetzt wird und dieses den Plasma
filter wie die übrigen Plasmaeiweiße passiert. Hierdurch
wird die Messung der gewünschten Parameter nicht beein
flußt. Desgleichen wird verhindert, daß sich die Sensoren
bei der Messung zusetzen.
In einer dritten Ausführungsform ist es möglich, auch einen
Filter einzusetzen, der die gerinnungsaktiven Substanzen
weitgehend zurückhält, die übrigen Bestandteile mit ge
ringerem Molekulargewicht jedoch durchläßt. Hierzu kann
vorteilhafterweise ein Filter mit einer Ausschlußgren
ze von etwa 100.000 Dalton eingesetzt werden. Mit einem
solchen, die gerinnungsfähigen Substanzen zurückhalten
den Filter kann die Ausbildung einer Konzentrationsdiffe
renz für Ionen und die Zugabe von Heparin im wesentlichen
vermieden werden.
Wie bereits vorstehend erwähnt, wird das erfindungsgemäße
Verfahren üblicherweise an Vollblut durchgeführt, das im
extrakorporalen Kreislauf dem Patienten entnommen worden
ist. Dabei ist es für die Erfindung nicht von Bedeutung,
in welcher Weise das Blut dem Patienten entnommen und dem
Patienten wiederum zurückgeführt wird. Hierzu können so
wohl die Ein-Nadel-Methode als auch die Zwei-Nadel-Metho
de eingesetzt werden.
Desgleichen ist es für die Erfindung nicht wesentlich, für
welchen Einsatzzweck der extrakorporale Kreislauf eröffnet
worden ist. Insofern sind sämtliche Verwendungszwecke des
extrakorporalen Kreislaufes denkbar, beispielsweise die
Eröffnung des extrakorporalen Kreislaufes bei einer Herz-
Lungen-Maschine, der extrakorporalen Membranoxygenation,
der Hämodialyse, der Plasmapherese oder Plasmafiltration.
Des weiteren kann der für die Durchführung des Verfahrens
eingesetzte Membranfilter stromauf und/oder stromab die
ser Vorrichtungen eingesetzt werden, um die zu bestimmen
den Parameter stromauf und/oder stromab dieser Anordnun
gen zu bestimmen. Insofern kann also wenigstens ein der
artiges Membranfilter zur Bestimmung der Blutgaswerte ein
gesetzt werden.
Die Bestimmung der Blutgaswerte kann mit einem auf den spe
ziellen Blutgaswert ansprechenden Sensor durchgeführt wer
den. Dementsprechend wird also zur Bestimmung des Sauer
stoffgehalts ein den Partialdruck des Sauerstoffs bestim
mender Sensor eingesetzt. In der gleichen Weise wird zur
Bestimmung von CO2 ein den Partialdruck von CO2 bestim
mender Sensor eingesetzt. Üblicherweise werden hierzu
Sensoren eingesetzt, die in einer Durchflußanordnung vor
gesehen sind, so daß die zu messende Probe entsprechend
einem vorbestimmten Programm durch den Durchflußkanal ge
fördert und dort mit Hilfe der Sensoren gemessen wird.
Derartige Sensoren sind zur Bestimmung der Blutgasparame
ter von Blut bekannt und können dementsprechend auch zur
Bestimmung der Blutgasparameter von Plasma eingesetzt
werden.
Vorteilhafterweise weist ein derartiges Analysengerät zu
sätzlich noch einen pH-sensitiven Sensor auf, mit dem der
pH-Wert des Plasmas gemessen werden kann, was für die Be
stimmung des Säure-Basen-Gleichgewichts in Verbindung mit
den beiden übrigen Parametern, insbesondere dem CO2-Gehalt
des Bluts besonders vorteilhaft ist.
In einer weiteren Ausführungsform ist zusätzlich zum vor
stehenden beschriebenen Blutgasanalysator ein Meßgerät zur
Bestimmung von im Blut enthaltenen Elektrolyten vorgesehen.
Vorteilhafterweise wird hierzu eine Durchflußanordnung ein
gesetzt, wie sie beispielsweise in der DE-OS 34 16 956 oder
der DE-P 35 24 824 beschrieben ist, auf deren Offenbarung
ausdrücklich Bezug genommen wird und die zum Gegenstand
dieser Beschreibung gemacht werden.
Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung wer
den anhand von zwei Ausführungsbeispielen, die in der
Zeichnung dargestellt sind, beschrieben.
Es zeigen:
Fig. 1 eine prinzipielle Darstellung einer ersten Aus
führungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung
zur Bestimmung von Blutgasparametern und
Fig. 2 eine ebenfalls prinzipielle Darstellung einer
zweiten Ausführungsform der erfindungsgemäßen
Vorrichtung zur Bestimmung der Blutgasparameter
und der Ionenkonzentration im Blut.
In Fig. 1 ist eine Blutgasmeßeinrichtung 10 gezeigt, der
aus einem ersten Blutanschluß 12, ein sich von dem Blut
anschluß 12 erstreckenden extrakorporalen Kreislauf 14
und einem zweiten Blutanschluß 16 besteht. Derartige
extrakorporalen Kreisläufe sind an sich bekannt und werden
üblicherweise dadurch hergestellt, daß als Blutanschlüsse
12, 16 Nadeln eingesetzt werden, die mit einem den Kreis
lauf 14 aufbauenden Schlauchsystem verbunden sind. In
einen derartigen extrakorporalen Kreislauf 14 kann ein
Blutbehandlungsgerät 18 eingeschaltet sein, das in der
Fig. 1 strichliert dargestellt ist. Ein solches Blutbe
handlungsgerät 18 kann beispielsweise eine Herz-Lungen-
Maschine, ein Membranoxygenator, eine Hämodialysemaschine,
ein Plasmapheresesystem oder ein beliebiger anderer
Blutbehandlungsapparat sein.
In den extrakorporalen Kreislauf 14 ist weiterhin ein Mem
branfilter 20 eingeschaltet, der eine Membran 22 aufweist,
die den Membranfilter in eine erste von Blut durchflossene
Kammer 24 und in eine zweite von Plasma durchflossene Kam
mer 26 teilt. Dabei weist die Membran 22 die vorstehend er
wähnten Trenneigenschaften auf, das heißt die Trenngrenze
des Membranfilters 20 wird entsprechend dem Einsatzzweck
gewählt. Insofern ist also die erste Kammer 24 mit der
Kreislaufleitung 14 verbunden, während die zweite Kammer
26 einen Auslaß 28 aufweist, von dem eine erste Plasmalei
tung 30 abgeht.
Gemäß der in Fig. 1 gezeigten Ausführungsform ist in diese
Plasmaleitung ein erstes Ventil 32 eingeschaltet, dessen
Funktion nachstehend erläutert wird.
Stromab des Ventils 32 ist die Plasmaleitung 30 mit einer
ersten Kalibrierlösungsleitung 34 verbunden, in die ein
zweites Ventil 36 eingeschaltet ist und die mit einem er
sten Kalibrierlösungsbehälter 38 verbunden ist.
Weiter stromab mündet in die Plasmaleitung 30 eine zweite
Kalibrierlösungsleitung 40, in die ein drittes Ventil 42
eingeschaltet ist und die mit einem zweiten Kalibrierlö
sungsbehälter 44 verbunden ist.
Stromab der Kalibrierlösungsleitungen 34 und 40 ist in die
Plasmaleitung eine Pumpe 46 eingeschaltet, mit der das
Plasma bzw. die Kalibrierlösungen durch die Plasmaleitung
30 gepumpt werden.
Das Ende der Plasmaleitung 30 mündet in einen Blutgasana
lysator 48, der gemäß der in Fig. 1 gezeigten Ausführungs
form als Durchflußanordnung gezeigt ist.
Dieser Blutgasanalysator 48 weist einen PO2-sensitiven
Sensor 50, einen PCO2-sensitiven Sensor 52 und vorteilhaf
terweise einen pH-sensitiven Sensor 54 auf.
Nach dem Durchfließen dieses Blutgasanalysators 48 werden
die gemessenen Lösungen in den Abfluß 56 geleitet.
Des weiteren weist die erfindungsgemäße Vorrichtung zur
Bestimmung von Blutgasparametern eine Steuereinheit 58
auf, die über eine erste Steuerleitung 60 mit dem Ventil
32, über eine zweite Steuerleitung 62 mit dem Ventil 36,
über eine dritte Steuerleitung 64 mit dem Ventil 42 und
über eine vierte Steuerleitung 66 mit der Pumpe 46 verbun
den ist.
Diese Steuereinheit 58 steuert entsprechend einem vorbe
stimmten Programm die Ventile und die Pumpe, wobei in der
gewünschten Weise Plasma bzw. Kalibrierlösungen dem Blut
gasanalysator 48 zugeführt werden.
Die in Fig. 1 gezeigte Vorrichtung wird auf folgende Weise
betrieben:
Im extrakorporalen Kreislauf 14 zirkuliert Blut und wird
durch die erste Kammer 24 des Membranfilters 20 kontinuier
lich mit einer Pumpe 17 gepumpt. Um Plasma dem Membranfil
ter 20 zu entnehmen, wird von der Pumpe 46 nach Öffnung
des Ventils 32 der zweiten Kammer 26 Plasma entnommen und
dem Blutgasanalysator 48 zugeführt, indem kontinuierlich
die Blutgaswerte, also der Partialdruck von Sauerstoff und
Kohlendioxid sowie der pH-Wert gemessen werden.
Dabei sind während der Messung die Kalibrierlösungsleitun
gen 34 und 40 mit Hilfe der Ventile 36 und 42 verschlossen.
Entsprechend einem vorbestimmten Programm werden die Sen
soren 50-54 in bestimmten Zeitintervallen kalibriert, um
Fehler bei der Bestimmung der Blutgaswerte zu verhindern.
Hierzu wird das Ventil 32 geschlossen und es werden nach
einander die Ventile 36 und 42 geöffnet, um eine erste und
eine zweite Kalibrierlösung durch den Blutgasanalysator
mit Hilfe der Pumpe 46 zu führen.
Die erste und die zweite Kalibrierlösung weisen unter
schiedliche Konzentrationen von Sauerstoff und Kohlendioxyd
sowie gegebenenfalls einen unterschiedlichen pH-Wert auf,
um die Kalibrierung bei verschiedenen Meßpunkten durchzu
führen, was Aufschluß über die Steilheit der Sensoren gibt.
Dabei gibt das Steuergerät 58 über eine fünfte Steuerlei
tung 68, die mit dem Blutgasanalysator 48 verbunden ist,
ein entsprechendes Signal ab, woraufhin der Blutgasanaly
sator 48 von der Meßphase in die Kalibrierphase übergeht.
Diese Kalibrierphase läuft wiederum entsprechend einem
bestimmten Programm im Blutgasanalysator 48 ab und ist an
sich bekannt.
Nach der Kalibrierung schaltet das Steuergerät 58 erneut
in die Meßphase um, wobei das Ventil 32 geöffnet und die
Kalibrierlösungsventile 36 und 42 geschlossen werden.
Hierauf beginnt die erneute Förderung von Plasma durch die
Plasmaleitung 30 zum Blutgasanalysator 48.
Wesentlich an der Durchführung des erfindungsgemäßen Ver
fahrens ist dabei, daß das Plasma nach der Abnahme von der
Membran möglichst schnell dem Blutgasanalysator zugeführt
wird. Hierdurch soll vermieden werden, daß sich die Gaskon
zentration im Plasma ändert, was zu einer Verfälschung der
Blutgaswerte führt.
Vorteilhafterweise werden dabei nur geringe Plasmamengen an
einem entsprechend dimensionierten Membranfilter 20 entnom
men. So werden Schläuche mit einem entsprechend geringen
Schlauchquerschnitt als Plasmaleitung 30 eingesetzt und es
wird als Pumpe 46 eine peristaltische Pumpe eingesetzt, die
nicht unmittelbar mit dem Plasma in Berührung gebracht
wird.
Bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens kön
nen Blutgaswerte am Blutgasanalysator 48 erhalten werden,
die mit den Werten übereinstimmen, die mit der üblichen
Meßtechnik unter direkter Entnahme von Vollblut, das an
schließend sofort im Blutgasanalysator gemessen wird, er
halten wurden. Insofern ist es mit dem erfindungsgemäßen
Verfahren und der Vorrichtung zur Durchführung des Verfah
rens möglich, nunmehr kontinuierlich aus einem steril abge
schlossenen extrakorporalen Blutkreislauf die gewünschten
Blutgasparameter automatisch zu bestimmen, was bisher zu
großen Sterilitätsproblemen geführt hat.
In Fig. 2 ist eine zweite Ausführungsform der erfindungsge
mäßen Vorrichtung zur Bestimmung der Blutgaswerte gezeigt,
die mit 70 bezeichnet ist und sich teilweise von der er
sten Ausführungsform gemäß Fig. 1 ableitet. Insofern sind
gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet.
Wie aus Fig. 2 ersichtlich ist, zweigt zwischen dem Mem
branfilter 20 und dem ersten Ventil 32 von der Plasmalei
tung 30 eine Zweigleitung 72 ab, in die ein viertes Ventil
74 eingeschaltet ist. Stromab des Ventils 74 geht eine
dritte Kalibrierleitung 76 ab, in die ein fünftes Ventil
78 eingeschaltet ist. Das Ende der dritten Kalibrierlei
tung 76 ist dabei mit einem dritten Kalibrierlösungsbehäl
ter 80 verbunden.
Weiterhin ist die Zweigleitung 72 mit einer vierten Kali
brierlösungsleitung 82 verbunden, in die ein sechstes Ven
til 84 eingeschaltet ist und die an ihrem Ende einen vier
ten Kalibrierlösungsbehälter 86 aufweist.
Stromauf dieser Verzweigungsleitungen 76 und 82 ist in die
Zweigleitung 72 eine zweite Pumpe 88 eingeschaltet, die in
ihrer Funktion der Pumpe 46 entspricht. Schließlich ist
das Ende der Zweigleitung 72 mit einer Vorrichtung zur Be
stimmung von Ionenkonzentrationen bzw. der Leitfähigkeit
90 verbunden, die gemäß dem Ausführungsbeispiel als Durch
flußanordnung gezeigt ist und die auf ihrer Austrittsseite
einen Abfluß 92 aufweist. Beispielhaft ist in dieser Vor
richtung 90 ein Na-Sensor 94, ein K-Sensor 96 und eine
Leitfähigkeitsmeßzelle 98 gezeigt.
Eine derartige Vorrichtung 90 ist beispielsweise in der
DE-OS 34 16 956 beschrieben, auf deren Offenbarung Bezug
genommen wird.
Des weiteren ist ein zweites Steuergerät 100 zur Steuerung
der Ventile 74, 78 und 84, der Pumpe 88 und der Ionenmeß
vorrichtung 90 vorgesehen, die entsprechende Steuerleitun
gen 102, 104, 106, 108 und 110 aufweist.
Das zweite Steuergerät 100 wird in ähnlicher Weise wie das
erste Steuergerät 58 betrieben, so daß auf die vorstehen
den Ausführungen Bezug genommen wird. Insofern wird also
zur Messung der Ionenkonzentrationen bzw. der Leitfähig
keit des Plasmas das Ventil 74 geöffnet und die Pumpe 88
in Betrieb genommen. Anschließend wird das Plasma durch
die Plasmaleitung 30 und die Zweigleitung 72 zur Ionenmeß
einrichtung 90 gefördert, wobei dort die entsprechenden
Ionenparameter gemessen werden. Dabei ist die Messung der
Parameter nicht auf die vorstehend beschriebene Na- und
K-Parameter beschränkt. Insofern können auch weitere Para
meter, beispielsweise Calcium, Leitfähigkeit und dergl.
gemessen werden.
Entsprechend einem vorgegebenen Programm wird die Ionen
meßeinrichtung 90 in vorbestimmten Zeitintervallen kali
briert. Hierzu wird das Ventil 74 geschlossen und es wer
den die Ventile 78 und 84 geöffnet, wobei mit Hilfe der
Pumpe 88 nacheinander zwei Kalibrierlösungen mit unter
schiedlicher Zusammensetzung durch die Ionenmeßeinrich
tung 90 gefördert werden. Diese Ionenkalibrierlösungen
weisen entsprechend den eingesetzten Sensoren bestimmte
Ionenkonzentrationen auf, die für die Eichung der Senso
ren bzw. des Ionenmeßgeräts 90 eingesetzt werden müssen.
Nach der Eichung und Nullpunktsfestlegung im Ionenmeßgerät
90 schaltet das Steuergerät 100 wieder in die Meßphase um,
schließt dabei die Ventile 78 und 84 und öffnet anschlies
send wiederum das Ventil 74. Hierauf kann erneut zu mes
sende Plasmaflüssigkeit durch die Ionenmeßvorrichtung 90
gefördert werden.
Wie bereits vorstehend erwähnt, muß für die Messung von
Ionen das Plasmafilter 20 entsprechend gewählt werden, das
heißt, das Plasmafilter hat solche Proteine durchzulassen,
die Ionen binden, somit also bei einem Rückhalten derarti
ger Proteine das Meßergebnis verfälschen würden.
Insofern ist ein Membranfilter einzusetzen, das wenigstens
eine Ausschlußgrenze von etwa 100.000 Dalton aufweist.
Die Ionenmeßeinrichtung 70 kann - wie vorstehend erwähnt -
als vorteilhafte Ausführungsform der Blutgasmeßeinrichtung
10 eingesetzt werden. Sie kann jedoch aber auch allein
ohne die Blutgasmeßeinrichtung 10 eingesetzt werden, so
fern dies vorteilhaft erscheint. Sie kann aber auch kom
biniert in einem einzigen Meßgerät und in einer einzigen
Durchflußanordnung vorgesehen sein, das heißt, die beiden
Meßgeräte 48 und 90 sind vereinigt, wobei sämtliche übri
gen Teile, die eine identische Funktion aufweisen, bei
spielsweise die Pumpen 46 und 88 sowie die Kalibrieranord
nungen zusammenfallen können. Insofern können auch Kali
brierlösungen eingesetzt werden, in denen beispielsweise
der Natrium- und Kaliumgehalt, der pH-Wert sowie die Par
tialdrücke von Sauerstoff und Kohlendioxyd in zwei unter
schiedlichen Konzentrationen bzw. Partialdrücken vorgegeben
sind.
Claims (22)
1. Verfahren zur Bestimmung von Gaspartialdrücken in Blut,
bei dem man die Gase enthaltende Blutflüssigkeit mit
wenigstens einem auf einen Gaspartialdruck ansprechen
den Sensor in Berührung bringt, dadurch ge
kennzeichnet, daß man an einem Membranfil
ter (20) Plasma aus Blut abtrennt und in dem erhal
tenen Plasma den Partialdruck wenigstens eines Blut
gases bestimmt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn
zeichnet, daß man ein Membranfilter mit einer
solchen Trenngrenze verwendet, daß höhermolekulare
Eiweiße auf der Blutseite zurückgehalten werden.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekenn
zeichnet, daß man als Membranfilter (20) ein
Hämofilter mit einer Ausschlußgrenze von etwa 60.000
Dalton verwendet.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekenn
zeichnet, daß man als Membranfilter (20) ein
Plasmafilter verwendet, das im wesentlichen sämtliche
Plasmaeiweiße durchläßt.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekenn
zeichnet, daß das Plasmafilter eine Ausschluß
grenze von mehreren Millionen Dalton aufweist.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekenn
zeichnet, daß man ein Membranfilter (20) ein
setzt, das elektrolytbeladene Eiweiße, nicht jedoch ge
rinnungsaktive Substanzen durchläßt.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekenn
zeichnet, daß man ein Filter mit einer Aus
schlußgrenze von etwa 100.000 Dalton einsetzt.
8. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens zur Be
stimmung von Gaspartialdrücken im Blut, mit wenig
stens einem den Gaspartialdruck bestimmenden Sensor im
extrakorporalen Blutkreislauf, dadurch ge
kennzeichnet, daß in den Blutkreislauf (14)
ein mindestens die roten Blutkörperchen zurückhalten
der Membranfilter (20) eingeschaltet ist und daß der
Auslaß (28) des Membranfilters (20) über eine Plasma
leitung (30) mit dem das Blutgas bestimmenden Sensor
(50, 52) verbunden ist.
9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekenn
zeichnet, daß in die Plasmaleitung eine erste
Pumpe (46) zur Förderung des Plasmas eingeschaltet ist.
10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch ge
kennzeichnet, daß stromauf der Pumpe (46) ein
erstes Ventil (32) in die Plasmaleitung (30) einge
schaltet ist und daß zwischen der Pumpe (46) und dem
Ventil (32) mindestens eine Kalibrierlösungsleitung
(34, 40) in die Plasmaleitung (30) mündet, daß in die Ka
librierlösungsleitung (34, 40) ein Ventil (36, 42)
eingeschaltet ist und daß das Ende der Kalibrierlö
sungsleitung (34, 40) mit einem eine Kalibrierlösung
enthaltenden Behälter (38, 44) verbunden ist.
11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch ge
kennzeichnet, daß als Sensoren ein
PO2-Sensor (50) und ein PCO2-Sensor (52) in einem
Blutgasanalysator (48) vorgesehen sind.
12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch ge
kennzeichnet, daß der Blutgasanalysator
(48) einen pH-Sensor (54) aufweist.
13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 12,
dadurch gekennzeichnet, daß ein
Steuergerät (58) vorgesehen ist, das über Steuer
leitungen (60-68) alternierend das in der Plasma
leitung (30) vorgesehene Ventil (32) öffnet bzw.
schließt und das in der Kalibrierlösungsleitung vor
gesehene Ventil (36, 42) schließt bzw. öffnet, die
Pumpe (46) aktiviert und den Blutkreisanalysator (48)
alternierend in die Meß- bzw. Kalibrierphase schaltet.
14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 13, ge
kennzeichnet durch ein Hämofilter mit
einer Ausschlußgrenze von 40.000-60.000 Dalton.
15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8-14,
dadurch gekennzeichnet, daß von
der Plasmaleitung (30) eine Zweigleitung (72) ab
zweigt, die mit einer Ionenmeßvorrichtung (90) ver
bunden ist.
16. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch ge
kennzeichnet, daß in die Zweigleitung (72)
eine zweite Pumpe (88) eingeschaltet ist.
17. Vorrichtung nach Anspruch 15 oder 16, dadurch
gekennzeichnet, daß stromauf der Pumpe
(88) in die Zweigleitung (72) ein viertes Ventil (74)
eingeschaltet ist, daß zwischen dem vierten Ventil
(74) und der zweiten Pumpe (88) wenigstens eine zweite
Kalibrierlösungsleitung (76, 82) abzweigt, in die ein
Ventil (78, 84) eingeschaltet ist und die an ihrem
Ende einen Kalibrierlösungsbehälter (80, 86) aufweist.
18. Vorrichtung nach Anspruch 17, dadurch ge
kennzeichnet, daß ein zweites Steuergerät
(100) vorgesehen ist, das über Steuerleitungen (102,
110) das vierte Ventil (74), das Kalibrierlösungsven
til (78, 84), die zweite Pumpe (88) und die Ionenmeß
vorrichtung (90) entsprechend einem vorbestimmten Pro
gramm aktiviert.
19. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8-18, da
durch gekennzeichnet, daß das Plas
mafilter (20) eine solche Ausschlußgrenze aufweist,
daß elektrolytbeladene Proteine durchgelassen, ge
rinnungsfähige Substanzen jedoch zurückgehalten wer
den.
20. Vorrichtung nach Anspruch 19, gekennzeich
net durch ein Plasmafilter mit einer Trenn
grenze von ca. 100.000 Dalton.
21. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8-20, ge
kennzeichnet durch ein Plasmafilter,
das im wesentlichen sämtliche Proteine und gerinnungs
fähigen Substanzen, nicht jedoch die roten Blutkörper
chen durchläßt.
22. Vorrichtung nach Anspruch 21, gekennzeich
net durch ein Plasmafilter von mehreren Millio
nen Dalton.
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