pH-ЗОНД Российский патент 1998 года по МПК A61B1/05 A61N1/04 

Изобретение относится к медицинской технике и может быть использовано для определения концентрации водородных ионов (pH) биологических сред, в частности, для гастроэнтерологической pH-метрии, то есть pH-метрии в пищеводно-кишечном тракте человека, а также в технической pH-метрии, например для контроля pH различных (жидких и др.) сред в пищевой промышленности.

Известен эндоскопический pH-зонд для гастроэнтерологии [1] состоящий из измерительного сурьмяного электрода и каломельного электрода, которые соединены с разъемом отдельными проводниками.

Известен pH-зонд, содержащий каломельный (Hg/HgCl) электрод сравнения, измерительные сурьмяные электроды, закрепленные в эластичной резиновой трубке и проводники, соединенные с электродами и проходящие внутри трубки [2]
Основным недостатком выше указанных pH-зондов является наличие в негерметичном корпусе каломельного электрода сравнения таких ядовитых материалов, как ртуть и хлористая ртуть. Керамический корпус электрода сравнения имеет отверстие (электролитический ключ), через которое возможно попадание ртути и ее соединений непосредственно в пищеводно-желудочный тракт человека, а также паров ртути в помещение, где эксплуатируется зонд. Использование ртути и ее соединений в pH-зондах требует специальных мер безопасности и существенно ограничивает область их применения.

Известен хлорсеребряный электрод для биоэлектрических исследований человека, содержащий хлорсеребряный полуэлемент (Ag/AgCl), который размещен в чашеобразном корпусе из электропроводящего материала с электролитическим ключом в виде пористого диска, пропитанного электролитом [3]
Такие электроды пригодны только для снятия биопотенциала с кожи обследуемого, а не для измерений в жидкой среде в составе pH-зонда. Так, при использовании этого электрода в качестве электрода сравнения pH-зонда невозможно обеспечить качественную калибровку ацидогастрометра pH-зонда в буферных растворах и испытания pH-зонда на надежность в жидких средах из-за загрязнений жидких растворов (или сред) электролитом из пористой прокладки электрода.

Известен pH-зонд (прототип), содержащий измерительные кольцевые сурьмяные электроды, жестко закрепленные на тонкостенных втулках, герметичную эластичную трубку (шланг), натянутые на втулки, хлорсеребряный электрод сравнения, размещенный в неметаллическом корпусе с электролитическим ключом, и проводники, соединяющие электроды с разъемом [4] Преимуществом данного pH-зонда с хлорсеребряным электродом сравнения является безопасность его производства и эксплуатации за счет исключения ядовитых компонентов (ртути и хлористой ртути) из конструкции pH-зонда. Поэтому эти pH-зонды соответствуют гигиеническим требованиям, предъявляемым к изделиям медицинского применения.

Однако такие pH-зонды имеют и некоторые недостатки. Так, при длительной циклической работе pH-зонда в жидких средах может происходить нарушение герметичности pH-зонда в местах крепления эластичной трубки с тонкостенными втулками. В результате этого происходит попадание исследуемой жидкой среды внутрь трубки, приводящее к выходу pH-зонды из строя из-за коррозии и замыкания электрических элементов pH-зонда.

Недостатком конструкции также pH-зондов [4] является и возможность "замыкания" концевого сурьмяного электрода и хлорсеребряного электрода сравнения между собой. Это обусловлено размещением концевого сурьмяного электрода вплотную с корпусом электрода сравнения и созданием электролитических мостиков между ними из-за нарушения герметичности неразъемных (клеевых и др. ) соединений PH-зонда при длительной циклической работе в жидкой среде.

К недостаткам pH-зондов данной конструкции можно отнести и то, что они могут быть использованы без затруднений в основном для pH-метрии пациентов, в частности, детей, с недостаточностью сфинктерного аппарата. Это обусловлено тем, что у таких пациентов сфинктеры пищевода разомкнуты и зонд при продвижении в пищеводно-желудочном тракте не встречает препятствий в виде сфинктеров (нижнего кардиального и др.). Напротив, если у пациентов, особенно детей, сфинктеры пищевода замкнуты, то время обследования может возрастать из-за задержки при прохождении зондом сфинктеров.

Техническим результатом изобретения является увеличение надежности pH-зонда при его длительной циклической работе и обеспечение гастроэнтерологической pH-метрии для всех пациентов, в том числе и с нормальной функцией сфинктерного аппарата, то есть расширение области применения pH-зондов.

Данный технический результат достигается тем, что в известном PH-зонде, содержащем измерительные кольцевые сурьмяные электроды, жестко закрепленные на тонкостенных втулках, герметичную эластичную трубку, натянутую на втулки, хлорсеребряный электрод сравнения, размещенный в неметаллическом корпусе с электролитическим ключом, и проводники, соединяющие электроды с разъемом, торцы эластичной трубки герметично соединены с торцами кольцевых сурьмяных электродов, а на рабочем конце эластичной трубки закреплен наконечник, соединенный со втулкой концевого сурьмяного электрода эластичной трубкой, при этом длина гибкого участка последнего не менее одного наружного диаметра трубки, а отношение диаметра наконечника к диаметру эластичной трубки составляет 1 2. Для герметичного соединения торцев эластичной трубки с торцами кольцевых сурьмяных электродов может быть использован полимерный клей.

Наконечник может быть выполнен из неметаллического материала и являться либо основным, либо дополнительным корпусом хлорсеребряного электрода сравнения.

Наконечник может быть выполнен из металлического коррозионно-стойкого материала с высокой плотностью, а хлорсеребряный электрод сравнения выполнен в автономном корпусе.

Суть изобретения заключается в следующем. Герметичное соединение торцев полимерной эластичной трубки с торцами кольцевых сурьмяных электродов, например, посредством полимерного клея, обеспечивает повышение надежности неразъемных соединений в местах крепления трубки с сурьмяными электродами, а следовательно, и pH-зонда в целом. Данный результат достигается благодаря применению клеев, стойкий к воздействию жидких сред с pH, равной 0,5 10, а также за счет увеличения площади неразъемного соединения.

Во-вторых, повышение надежности работы pH -зонда в жидких средах достигается благодаря закреплению на рабочем конце трубки наконечника, соединенного со втулкой концевого сурьмяного электрода эластичной полимерной трубкой.

Закрепление на конце полимерной эластичной трубки наконечника, соединенного со втулкой концевого сурьмяного электрода эластичной трубкой с длиной гибкого участка не менее одного наружного диаметра трубки, обеспечивает существенное уменьшение возможности "замыкания" концевого сурьмяного электрода и хлорсеребряного электрода сравнения за счет их удаления друг от друга на расстояние не менее одного наружного диаметра полимерной трубки. Под длиной гибкого участка эластичной трубки понимается средний участок последней за исключением ее концов, натянутых, с одной стороны, на втулку концевого сурьмяного электрода, а с другой стороны, на наконечник. В этом случае, выполненный из неметаллического материала, может являться либо основным, либо дополнительным корпусом хлорсеребряного электрода сравнения. Изолирование концевого сурьмяного электрода от закрепленного в наконечнике электрода сравнения посредством отрезка полимерной трубки существенно уменьшает возможность образования между ними электролитических мостиков, а следовательно, надежность pH-зонда повышается.

Электрод сравнения может быть выполнен в автономном корпусе. При этом он соединяется с разъемом отдельным проводником. Причем конструкция самого хлорсеребряного электрода сравнения, в частности его корпуса, не играет большого значения. Наконечник в этом случае выполнен из металлического коррозионно-стойкого материала с высокой плотностью. Следовательно, рабочий конец трубки в данном случае герметизирован посредством наконечника.

Закрепление на конце эластичной трубки наконечника, отношение диаметра которого к диаметру эластичной трубки составляет 1 2, расширяет область применения pH-зондов при обследовании пациентов.

Так, для pH-метрии пациентов, преимущественно детей с нормальной функцией сфинктерного аппарата целесообразно использовать pH-зонд, у которого наконечник выполнен из нержавеющей стали, а хлорсеребряный электрод сравнения расположен в автономном корпусе, причем отношение диаметра такого утяжеленного наконечника к диаметру трубки зонда составляет 1,5 2,0. Например, при наружном диаметре трубки, равном 4 мм диаметр наконечника равен 7 мм.

Наконечник может быть изготовлен из неметаллического материала с небольшой плотностью, например, из пластмассы и являться дополнительным корпусом хлорсеребряного электрода сравнения. В этом случае отношение диаметра наконечника к диаметру эластичной трубки также составляет 1,5 2,0.

Напротив, для пациентов с недостаточностью сфинктерного аппарата достаточно применять pH-зонды с металлическим наконечником, отношение диаметра которого к диаметру трубки равно 1. В этом случае электрод выполнен в автономном корпусе.

При отношении диаметра наконечника к диаметру эластичной трубки, равном 1, наконечник может быть выполнен из неметаллического материала и является основным корпусом электрода сравнения, pH-зонд с таким облегченным наконечником достаточно легко вводится в пищеводно-желудочный тракт пациента с недостаточностью сфинктерного аппарата.

Изобретение поясняется чертежом, где на фиг.1 (а, б, в, г) изображены pH-зонд предлагаемой конструкции и его варианты.

pH-зонд содержит измерительные кольцевые сурьмяные электроды 1, жестко закрепленные на тонкостенных втулках 2, герметичную эластичную трубку 3, натянутую на втулки, хлорсеребряный электрод сравнения 4, размещенный в неметаллическом корпусе с электролитическим ключом, и проводники 5, соединяющие электроды с разъемом 6. В качестве эластичной трубки используется полимерная, например, поливинилхлоридная (ПВХ) трубка. Торцы этой трубки герметично соединены с торцами кольцевых сурьмяных электродов посредством полимерного клея 7, стойкого к воздействию различных биологических сред с pH 1 10.

На рабочем конце трубы закреплен наконечник 8, соединенный со втулкой концевого сурьмяного электрода эластичной трубкой 3, при этом длина гибкого участка последней не менее одного наружного диаметра трубки.

Отношение наружного диаметра наконечника к диаметру эластичной трубки составляет 1 2.

Наконечник 8 может быть выполнен из неметаллического материала, например, пластмассы (фиг.1а,б). В этом случае наконечник 8 является либо основным (фиг.1б), либо дополнительным корпусом (фигр.1а) хлорсеребряного электрода сравнения.

Наконечник 8 может быть выполнен из металлического коррозионно-стойкого материала, например, из нержавеющей стали (фиг.1в,г). В этом случае хлорсеребряный электрод сравнения 4 выполнен в автономном корпусе. Электрод сравнения 4 соединен с разъемом 6 отдельным проводником 5. Наконечник 8, выполненный из нержавеющей стали, имеет цилиндрическую форму с закругленными торцами. Диаметр наконечника составляет от 3-4 до 6-8 мм при диаметре эластичной трубки 3-4 мм и 2- 4 мм при диаметре трубки 2 мм.

Работа pH-зонда в случае pH-метрии в пищеводно-желудочном тракте человека при погружении в исследуемую жидкую среду рабочей части pH-зонда (фиг.1 а, б), а именно: эластичной трубки 3 с измерительными сурьмяными электродами 1 и хлорсеребряным электродом сравнения 4, образуется разность потенциалов между каждым сурьмяным электродом и электродом сравнения, обладающим постоянным потенциалом. Величина этой разности потенциалов (э.д.с.) определяется концентрацией водородных ионов (pH) в жидкой среде. Посредством проводников 5 и разъема 6 разность потенциалов подается на вторичный преобразователь (ацидогастрометр) для дальнейшего преобразования сигнала.

В случае применения варианта pH-зонда, изображенного на фиг.1 в,г, для аналогичных исследований хлорсеребряный электрод сравнения 4 крепят к руке пациента, а в пищеводно-желудочный тракт вводят герметичную эластичную трубку 3 с измерительными сурьмяными электродами 1.

Таким образом, предлагаемая конструкция pH-зонда обеспечивает, с одной стороны, повышение его надежности при эксплуатации в жидких средах за счет герметичного соединения торцев эластичной трубки с торцами сурьмяных электродов и удаления концевого сурьмяного электрода от электрода сравнения на расстояние не менее одного диаметра трубки, а с другой стороны, расширение области применения pH-зондов благодаря закреплению на рабочем конце трубки металлического или неметаллического наконечника с оптимальным отношением его наружного диаметра к диаметру трубки. Предлагаемая конструкция pH-зонда позволит применять его многократно для гастроэнтерологической pH-метрии.

Испытания таких зондов подтвердили их эффективность.

Источники информации:
1. А. с. N1681247, кл. G 01 N 33/48 опубл. 30.09.91 с приоритетом от 08.08.88 г.

2. Патент РФ N 2005409 C1 кл. A 61 B 5/03 с приоритетом от 25.04.91 г.

3. Патент ВНР N 558620, кл. A 61 B, 1977 г.

4. Патент РФ N 2008035 C1, кл. A 61 N 1/04 с приоритетом от 12.02.91 (прототип).

Изобретение относится к медицинской технике и предназначено для определения концентрации водородных ионов (pH) биологических сред, например, для гастроэнтерологической pH-метрии. Техническим результатом изобретения является повышение надежности pH-зонда при его длительной циклической работе и расширении области применения его для гастроэнтерологической pH-метрии, пациентов с различной функцией сфинктерного аппарата. Это достигается тем, что в pH-зонде, содержащем измерительные кольцевые сурьмяные электроды, жестко закрепленные на тонкостенных втулках, герметичную эластичную трубку, натянутую на втулки, хлорсеребряный электрод сравнения, размещенный в неметаллическом корпусе с электролитическим ключом, и проводники, соединяющие все электроды с разъемом, торцы эластичной трубки герметично соединены с торцами кольцевых сурьмяных электродов, например, посредством полимерного клея, а на рабочем конце эластичной трубки закреплен наконечник, соединенный со втулкой концевого сурьмяного электрода эластичной трубкой, при этом длина гибкого участка последней не менее одного наружного диаметра диаметру трубки составляет 1 - 2. Наконечник может быть выполнен из неметаллического материала и может являться либо основным, либо дополнительным корпусом хлорсеребряного электрода сравнения. Наконечник может быть выполнен из металлического коррозионно-стойкого материала с высокой плотностью, а хлорсеребряный электрод сравнения выполнен в автономном корпусе. 3 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. pН-Зонд, содержащий измерительные кольцевые сурьмяные электроды, жестко закрепленные на тонкостенных втулках, герметичную эластичную трубку, натянутую на втулки, хлорсеребряный электрод сравнения, размещенный в неметаллическом корпусе с электролитическим ключом, и проводники, соединяющие все электроды с разъемом, отличающийся тем, что торцы эластичной трубки герметично соединены с торцами кольцевых сурьмяных электродов, а на рабочем конце эластичной трубки закреплен наконечник, соединенный с втулкой концевого сурьмяного электрода эластичной трубкой, при этом длина гибкого участка последней не менее одного наружного диаметра трубки, а отношение диаметра наконечника к диаметру эластичной трубки составляет 1 2. 2. pН-Зонд по п. 1, отличающийся тем, что для герметичного соединения торцов эластичной трубки с торцами кольцевых сурьмяных электродов использован полимерный клей. 3. pН-Зонд по п.1, отличающийся тем, что наконечник выполнен из неметаллического материала и может являться либо основным, либо дополнительным корпусом хлорсеребряного электрода сравнения. 4. pН-Зонд по п.1, отличающийся тем, что наконечник выполнен из металлического коррозионно-стойкого материала с высокой плотностью, хлорсеребряный электрод сравнения выполнен в автономном корпусе.