DE69321634T2

DE69321634T2 - Eich-Anordnung mit Gehäuse

Info

Publication number: DE69321634T2
Application number: DE69321634T
Authority: DE
Inventors: Thomas P. C/O Minnesota Mining And Saint Paul Minnesota 55133-3427 Maxwell; Roxanne E. C/O Minnesota Mining An Saint Paul Minnesota 55133-3427 Wall
Original assignee: Minnesota Mining and Manufacturing Co
Current assignee: Terumo Cardiovascular Systems Corp
Priority date: 1992-03-12
Filing date: 1993-03-11
Publication date: 1999-06-17
Anticipated expiration: 2013-03-12
Also published as: EP0560353A1; EP0560353B1; DE69321634D1; US5278072A; US5420038A; JPH0638946A

Description

Es ist oft notwendig oder wünschenswert, verschiedene Blutwerte zu überwachen und quantitative Daten über derartige Werte in Echtzeit zu erhalten. Ein Weg, dies zu erreichen, ist Blut durch ein Durchflußgehäuse vorbei an Sensoren fließen zu lassen, welche Signale liefern, die repräsentativ für die Werte von Interesse sind. US-A-4 640 820 (Cooper) zum Beispiel zeigt ein Durchflußgehäuse mit fluoreszierenden Sensoren, die auf den Partialdruck von Sauerstoff, den Partialdruck von Kohlendioxid und den pH-Wert des Blutes, welches durch das Durchflußgehäuse gelaufen ist, ansprechen.
Vor Verwendung des Durchflußgehäuses müssen die Sensoren geeicht werden. Ein Eichverfahren, das für die Sensoren des Cooper-Patents verwendet wird, besteht darin, den Sensorträger an einem Eichgehäuse, das Eichflüssigkeit enthält, zu befestigen. Dies bringt die Sensoren mit einem Kanal mit relativ großer Querschnittsfläche in Verbindung. Das Gas oder die Gase von Interesse werden dann durch die Eichflüssigkeit gesprudelt. Ein ähnliches Verfahren wird benutzt, um die Sensoren zu eichen, die in US-A-4 830 013 (Maxwell) gezeigt sind.
US-A-5 057 278 (Maxwell et al.) offenbart eine Eich-Anordnung gemäß der Präambel von Anspruch 1, in der sterile Eichflüssigkeit mit dem Gas von Interesse ins Gleichgewicht gebracht und dann durch den Durchflußkanal der Sensorkassette gepumpt wird, die geeicht werden soll. Obwohl diese Eich-Anordnung viele Anwendungen hat, ist sie besonders wünschenswert für die Verwendung bei Durchflußgehäusen mit einer relativ kleinen Querschnittsfläche.
Um das Eichverfahren zu beschleunigen, ist es wün schenswert, die Zeit zu verringern, die für die Herstellung des Gleichgewichts des Gases in der Flüssigkeit benötigt wird. Ein Weg, dies in einer Laboreinrichtung zu erreichen, ist, das Gas durch einen porösen, gefritteten Stein in die Flüssigkeit einzuspritzen. Dies wird im Labor durch das Befestigen eines gefritteten Steines an dem Ende eines Gaszuführungsrohrs erreicht, so daß aus dem Rohr austretendes Gas durch den gefritteten Stein hindurchtreten muß. Das Gaszuführungsrohr mit dem daran befestigten gefritteten Stein wird dann in einem Becherglas, das die Flüssigkeit enthält, plaziert. Das Gas fließt dann vom Gaszuführungsrohr durch den gefritteten Stein in die Flüssigkeit, und dies verringert die für das ins Gleichgewichtbringen benötigte Zeit etwas. Der gefrittete Stein ist jedoch relativ teuer und hinsichtlich der Verringerung der Zeit für die Herstellung des Gleichgewichts nicht so effizient wie wünschenswert. Auch ist gefritteter Stein aufgrund der Möglichkeit, daß er Partikel in die Flüssigkeit einführen könnte, nicht für medizinische Anwendungen geeignet.
Eich-Anordnungen können Rohrleitungen oder andere Leitungseinrichtungen verwenden, die für einen Bestandteil der Luft und/oder des Gases, der mit der Eichflüssigkeit gemischt werden soll, durchlässig sind. Diese Durchlässigkeit schafft eine Möglichkeit dafür, daß Luft in die Eich-Anordnung eindringt oder daß das Gas aus der Anordnung entweicht. Außerdem gibt es eine Möglichkeit des Stoffaustauschs zwischen verschiedenen Anordnungsbestandteilen und der Eichflüssigkeit oder zwischen derartigen Anordnungsbestandteilen und dem Gas. Dies kann störend sein, wenn es notwendig ist, die Partialdrücke des Gases von Interesse in der Flüssigkeit genau zu steuern.
JP-A-58-150421 ist auf einen Mischer gerichtet, in dem das Innere einer Rohrleitung, die an einem Ende mit einer Einlaßöffnung und am anderen Ende mit einer Auslaßöffnung ausgestattet ist, gefüllt ist mit mehreren flußkanalnetzwerk-bildenden Körpern, wie Partikelkörpern, nadelartigen Körpern oder offenzelligen Schaumkörpern, um einen drei dimensionalen Flußkanal zu formen.
Die der vorliegenden Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht darin, eine verbesserte Eich-Anordnung und ein verbessertes Eichverfahren zur Verfügung zu stellen.
Diese Aufgabe wird durch eine Eich-Anordnung und ein Eichverfahren gemäß den jeweiligen Patentansprüchen gelöst.
Ein wichtiges Merkmal der vorliegenden Erfindung ist, die Zeit zur Herstellung des Gleichgewichts wesentlich zu verringern, um dadurch die für das Eichen der Sensorkassette benötigte Zeit wesentlich zu verkürzen. Ein weiteres wichtiges Merkmal dieser Erfindung ist das Bereitstellen einer Sperrschicht auf bestimmten Teilen der Anordnung, um die Durchlässigkeit und/oder den Stoffaustausch zu verringern.
Diese Erfindung ist zum Beispiel anwendbar auf eine Eich-Anordnung, die eine Sensorkassette aufweist, die mindestens einen Sensor umfaßt, der geeicht werden soll, und wobei der Sensor auf ein Merkmal eines Gases anspricht. Die Anordnung umfaßt auch ein Gehäuse mit einem Flüssigkeitskanal, der eine Kammer umfaßt. Das Gehäuse ist mit der Sensorkassette verbunden, um den Flüssigkeitskanal in eine Flüssigkeitsverbindung mit der Sensorkassette zu bringen. Im Gehäuse ist eine sterile Eichflüssigkeit, und das Gehäuse hat einen Gaseinspritzkanal, durch den ein Gas in den Flüssigkeitskanal eingespritzt werden kann, um sich mit der Eichflüssigkeit zu mischen. Eine Einrichtung, wie etwa ein Gasabzug auf dem Gehäuse, entlüftet das Gas aus dem Gehäuse.
Um die Zeit zur Herstellung des Gleichgewichts zu verringern, wird ein poröses Medium derart in der Kammer positioniert, daß das Gas und die Eichflüssigkeit durch das poröse Medium hindurchtreten können, um das Mischen des Gases und der Eichflüssigkeit zu unterstützen. Dies kann mit der vorstehend beschriebenen Laboranordnung verglichen werden, bei der ein gefritteter Stein in die Flüssigkeit getaucht und nur das Gas durch den gefritteten Stein geleitet wurde. Das Hindurchtreten sowohl der Flüssigkeit als auch des Gases durch das poröse Medium verursacht eine Wirbelbe wegung, die ein effizienteres und schnelleres Mischen des Gases in die Flüssigkeit erleichtert. Außerdem werden die Gasblasen in fein verteilte Blasen aufgebrochen, sobald sie an die festen Anteile des porösen Mediums stoßen, und auch dies liefert ein effizienteres und schnelleres Mischen des Gases in die Flüssigkeit.
Obwohl das poröse Medium von unterschiedlicher Art sein kann, weist es vorzugsweise einen offenzelligen Polymerschaum auf. Der Polymerschaum ist viel billiger als der gefrittete Stein und kann in einer porösen Struktur bereitgestellt werden, die die Flüssigkeit und das Gas effizienter mischt.
Der Schaum hat vorzugsweise zwischen etwa 3 und 45 Poren pro 25,4 mm (1 Inch (ppi)) und mindestens 20 Prozent offenes Volumen. Wenn man von offenzelligem Schaum spricht, wird vorausgesetzt, daß sich der Bergriff Poren pro Inch oder ppi auf die Poren pro geradlinigem Inch bezieht. Bei mehr als etwa 45 Poren pro Inch neigen das Gas und die Flüssigkeit dazu, getrennte, relativ gerade Wege durch den Schaum zu nehmen und mischen sich nicht so schnell oder effizient wie gewünscht. Unter etwa 3 Poren pro Inch besteht eine Gefahr, daß ungenügend Struktur im porösen Medium ist, um die gewünschte Wirbelbewegung zu bewirken. Unter etwa 20 Prozent offenem Volumen besteht eine zunehmende Neigung, daß das Gas und die Flüssigkeit getrennte Flüsse bilden, wenn sie durch den Schaum fließen und sich deshalb nicht so gründlich wie gewünscht mischen. Es gibt keine obere Grenze für den Prozentsatz des offenen Volumens, außer daß hinreichend Struktur da sein muß, um eine ausreichende Festigkeit zu liefern. Für verbesserte Ergebnisse hat das poröse Medium zwischen etwa 3 und etwa 7 Poren pro 25,4 mm (1 Inch) und mindestens etwa 85 Prozent offenes Volumen, wobei 96 Prozent offenes Volumen als Optimum angesehen werden.
Das Polymermaterial des porösen Mediums sollte körperverträglich sein und kann ein Polyester-Polyurethan- Schaum sein. Um jeglichen Stoffaustausch zwischen dem Schaum und der Eichflüssigkeit und zwischen dem Schaum und dem Gas zu verringern, wird der Schaum mit einer undurchlässigen Sperrschicht überzogen. Der Stoffaustausch kann der Austausch von einer Flüssigkeit, einem Gas und/oder einem Feststoff sein. Obwohl zahlreiche unterschiedliche Materialien für die Sperrschicht verwendet werden können, sind diejenigen sehr nützliche Sperrschichtmaterialien, die aus den Polyxylylenen und deren Gemischen ausgewählt werden. Ein besonders nützliches Polyxylylen ist das, welches unter der registrierten Handelsmarke Parylene C verkauft wird und von Viking Technology, Inc., San Jose, CA, erhältlich ist.
Das poröse Medium kann auch derart angeordnet werden, daß seine Leistung erhöht wird. In einem bevorzugten Aufbau werden Flüssigkeits- und Gasflüsse auf der Zulaufseite des porösen Mediums zusammengebracht und dann durch das poröse Medium geleitet. Dies kann zum Beispiel erreicht werden, wenn das Gehäuse einen Flüssigkeitseinlaß und einen Flüssigkeitsauslaß hat, die mit der Sensorkassette verbunden sind, und der Flüssigkeitskanal einen Einlaßabschnitt aufweist, der von dem Flüssigkeitseinlaß zu einer Verbindung an der Kammer führt. Der Gaseinspritzkanal führt zu einer Stelle im Einlaßabschnitt des Flüssigkeitskanals, um an einer derartigen Stelle Gas in den Einlaßabschnitt des Flüssigkeitskanals einzuspritzen. Der Auslaß ist derart angeordnet, daß er Flüssigkeit aufnimmt, die von dem Einlaßabschnitt des Flüssigkeitskanals durch das poröse Medium gelaufen ist.
Vorzugsweise ist das poröse Medium in der Kammer benachbart zu der Verbindung des Flüssigkeitseinlasses und der Kammer. Insbesondere umfaßt das Gehäuse eine Trennwand, die die Kammer in einen Sprengkammerabschnitt und einen Setzkammerabschnitt unterteilt, wobei das poröse Medium im Sprengkammerabschnitt ist.
Die Erfindung ist auch auf eine Eich-Anordnung anwendbar, die eine Pumpe im Gehäuse umfaßt, um Flüssigkeit durch den Flüssigkeitskanal zu pumpen, und wobei die Pumpe einen Flüssigkeitslauf hat, der einen Teil des Einlaßabschnitts des Flüssigkeitskanals bildet. In diesem Fall tref fen der Gaseinspritzkanal und der Einlaßabschnitt des Flüssigkeitskanals vorzugsweise an einer Stelle auf der Ablaufseite der Pumpe und auf der Zulaufseite der Sprengkammer zusammen.
Leitungseinrichtungen verbinden vorzugsweise den Flüssigkeitseinlaß und den Flüssigkeitsauslaß des Gehäuses mit der Sensorkassette. In mindestens einigen Fällen weist mindestens einer der Flüssigkeitskanäle und Leitungseinrichtungen einen durchlässigen Teil auf, der mindestens etwas durchlässig für das Gas von Interesse und/oder einen Bestandteil der Luft, wie etwa Sauerstoff, ist. Diese Erfindung stellt eine Sperrschicht auf einem derartigen durchlässigen Teil zur Verfügung, die weniger durchlässig für ein derartiges Gas oder den derartigen Luftbestandteil als der durchlässige Teil ist.
Die offensichtliche Lösung für dieses Problem ist, Materialien zu verwenden, die weder für das Gas, noch für irgendeinen Luftbestandteil durchlässig sind. Jedoch können es andere Überlegungen erfordern, daß Materialien verwendet werden müssen, die für mindestens eines dieser Gase durchlässig sind. Wenn zum Beispiel eine peristaltische Pumpe eingesetzt wird, wird ein radial zusammendrückbares Rohr als ein Teil der Pumpe verwendet. Das Rohr, das auch körperverträglich sein muß, wird vorzugsweise aus Silikon hergestellt, welches durchlässig für Sauerstoff und Kohlendioxid ist. Jedoch durch das Beschichten des Silikonrohrs mit einer Sperrschicht wird seine Durchlässigkeit für diese Gase wesentlich verringert.
Ein weiteres Beispiel ist, daß die Leitungseinrichtung, die das Gehäuse mit der Sensorkassette verbindet, einen ersten, relativ weichen und verformbaren Abschnitt aufweisen kann, der mit dem Gehäuse verbunden ist, und einen zweiten Abschnitt, der weniger weich und weniger verformbar als der erste Abschnitt ist, und der mit dem ersten Abschnitt und der Sensorkassette verbunden ist. Der erste Abschnitt muß scharf gebogen werden, wenn er zum Versand und Lagern verpackt wird, und er muß auch körperverträglich sein. Dies erfordert die Verwendung eines Materials wie Silikon, und Silikon ist sowohl für Sauerstoff als auch für Kohlendioxid durchlässig.
Die Sperrschicht für die durchlässigen Teile kann die gleiche Sperrschicht sein, wie diejenige, welche vorstehend zur Verwendung mit dem Schaum beschrieben wurde. Außer, daß sie die durchlässigen Teile weniger durchlässig oder undurchlässig für die Gase von Interesse macht, verringert diese Sperrschicht auch jeglichen Stoffaustausch zwischen den durchlässigen Teilen und der Eichflüssigkeit und zwischen den durchlässigen Teilen und dem Gas.
Ein weiteres Merkmal dieser Erfindung ist die Verwendung eines porösen Mediums in der Kammer des Gehäuses, das sich zwischen dem porösen Medium, welches zum Mischen von Gas und Flüssigkeit verwendet wird, und dem Gasabzug befindet. Dieses poröse Medium verringert die Wahrscheinlichkeit, daß Flüssigkeit durch den Gasabzug hindurchtritt, indem es Blasen aufbricht und den Flüssigkeitsbestandteil der Blase zurückhält. Das bevorzugte poröse Medium ist das gleiche wie das vorstehend beschriebene poröse Medium, das zum Mischen verwendet wird, abgesehen davon, daß es bevorzugt etwa 3 bis etwa 10 Poren pro 25,4 mm (1 Inch) und mindestens etwa 80 Prozent offenes Volumen hat. Unter etwa 3 Poren pro 25,4 mm (1 Inch) besteht die Gefahr, daß ungenügend Struktur im porösen Medium ist, um das erwünschte Aufbrechen der Blasen zu bewirken. Über etwa 10 Poren pro Inch kann die Oberflächenspannung ausreichen, um Blasen zu erzeugen, die durch den Gasabzug entweichen.
Unter 80 Prozent offenem Volumen besteht eine zunehmende Wahrscheinlichkeit, daß sich der Flüssigkeitsbestandteil der Blasen derart auf dem porösen Medium sammelt, daß der Druck des Gases etwas von dieser gesammelten Flüssigkeit durch den Gasabzug nach außen pumpen oder blasen wird. Es gibt theoretisch keine obere Grenze für den Prozentsatz des offenen Volumens, abgesehen davon, daß genügend Struktur benötigt wird, um das poröse Medium zu halten.
Die Erfindung zusammen mit ihren zusätzlichen Merk malen und Vorteilen kann am besten unter Bezugnahme auf die folgende Beschreibung in Verbindung mit den begleitenden erläuternden Zeichnungen verstanden werden.
Fig. 1 ist eine teilweise schematische Darstellung einer Eich-Anordnung, die nach den Lehren dieser Erfindung aufgebaut ist, wobei die Sensorkassette und Teile des Gehäuses im Querschnitt gezeigt sind.
Fig. 2 ist eine vergrößerte Querschnittsansicht, die im allgemeinen entlang der Linie 2-2 von Fig. 1 genommen ist.
Fig. 3 ist eine vergrößerte Querschnittsansicht, die im allgemeinen entlang der Linie 3-3 von Fig. 1 genommen ist.
Fig. 4 ist eine vergrößerte bruchstückhafte Querschnittsansicht, die allgemein entlang der Linie 4-4 von Fig. 1 genommen ist.
Fig. 5 ist eine vergrößerte bruchstückhafte Querschnittsansicht, die allgemein entlang der Linie 5-5 von Fig. 1 genommen ist.
Fig. 1 zeigt eine Eich-Anordnung 11 mit sterilem Kreislauf, die im allgemeinen eine Sensorkassette 13, ein Eichgehäuse 15, sterile Eichflüssigkeit 16 und Leitungseinrichtungen umfaßt, welche einen ersten Leitungsabschnitt 17, einen zweiten Leitungsabschnitt 19, der mit dem ersten Leitungsabschnitt 17 und der Sensorkassette 13 verbunden ist, und einen dritten Leitungsabschnitt 21, der mit dem anderen Ende des Gehäuses 15 und der Sensorkassette 13 verbunden ist, aufweisen. Die Anordnung 11 ist verfügbar und für die Verwendung mit einem bekannten Eichgerät zum Eichen der Sensorkassette 13 konzipiert.
Obwohl die Sensorkassette 13 von vielfältig unterschiedlichem Aufbau sein kann, ist sie in der dargestellten Ausführungsform von der Art, die in US-A-4 989 606 (Gehrich et al.) mit dem Titel "Intravascular Blood Gas Sensing System" gezeigt ist. Jedoch umfaßt die Sensorkassette 13 kurz zusammengefaßt einen Durchflußkanal 23, der erste und zweite Enden in der Form von Rohrverbindungsstücken 25 und 27 hat, welche jeweils mit den Leitungsabschnitten 21 und 19 verbunden sind. Die Sensoren 29, 31 und 33, die geeicht werden sollen, werden durch die Sensorkassette 13 in Verbindung mit dem Durchflußkanal 23 gebracht. Die Sensoren 29, 31 und 33 können zum Beispiel zum jeweiligen Messen von Kohlendioxid, pH-Wert und Sauerstoff sein, und jeder dieser Sensoren ist von einer halbdurchlässigen Membran bedeckt, die für den Bestandteil von Interesse durchlässig ist, wie in US-A- 4 989 606 (Gehrich et al.), auf das weiter oben hingewiesen wurde, beschrieben. Der Durchflußkanal 23 hat eine sehr kleine Querschnittsfläche und kann zum Beispiel rechteckig sein und Abmessungen von etwa 0,381 mm auf 4,12 mm (0,015 Inch auf 0,164 Inch) haben.
Obwohl das Eichgehäuse 15 von vielfältig unterschiedlichem Aufbau sein kann, wird das dargestellte Gehäuse 15 bevorzugt. Außer wie hier gezeigt oder beschrieben, kann das Eichgehäuse 15 mit dem Eichgehäuse, das in US-A- 5 057 278 (Maxwell et al.) gezeigt ist, identisch sein.
Das Eichgehäuse 15 hat einen Einlaß 37, einen Auslaß 39 und einen Flüssigkeitskanal 41, der sich durch das Gehäuse vom Einlaß zum Auslaß erstreckt. Der Flüssigkeitskanal 41 umfaßt eine Kammer 43, die durch einen Überlauf oder eine Trennwand in einen Sprengkammerabschnitt 47 und einen Setzkammerabschnitt 49 unterteilt ist. Der Durchflußkanal 23, die Leitungsabschnitte 17, 19 und 21, und der Flüssigkeitskanal 41 bilden einen sterilen Kreislauf, der einen geschlossenen Kreislauf liefert, in dem die sterile Eichflüssigkeit 16 umlaufen kann.
Das Gehäuse 15 hat einen Gaseinspritzkanal 51 (Fig. 3), der von der Gaseinspritzöffnung 52 zu einer Stelle im Flüssigkeitskanal 41 führt, um Gas in den Flüssigkeitskanal einzuspritzen, und eine Einrichtung in der Form einer Gewindeverschlußkappe 53 (Fig. 2 und 3), um die Gaseinspritzöffnung zu schließen. Das Gehäuse 15 umfaßt auch einen Gasabzug 55 (Fig. 1 und 4), der in dieser Ausführungsform eine begrenzte enge Öffnung 56 aufweist, die zum Beispiel einen Durchmesser von etwa 1,59 mm (1/16 Inch) hat. Der Gasabzug 55 führt vom Setzkammerabschnitt 49 zum Äußeren des Gehäuses. Der Gasabzug 55 kann durch eine Verschlußkappe 57 (Fig. 1 und 4) völlig geschlossen werden.
Obwohl vielfältige Aufbauten möglich sind, umfaßt das Gehäuse 15, wie in Fig. 3 gezeigt, einen Gehäuseabschnitt 61 aus mehrfach geformten Plastikbestandteilen, wie etwa einem Boden 63, einer Abdeckung 65 und einem oberen Abschnitt 67. Mindestens die Abdeckung 65 und der obere Abschnitt 67 sind vorzugsweise durchsichtig. Der Boden 63, die Abdeckung 65 und der obere Abschnitt 67 können geeigneterweise zum Beispiel mit einem Klebstoff zusammengefügt werden.
Wie in Fig. 1 gezeigt, führt der Einlaß 37 zu einem Einlaßkanalabschnitt 69 des Flüssigkeitskanals 41. Ein radial zusammendrückbares Rohr 71 (Fig. 1 und 2) steht durch eine Apertur oder Öffnung 73 im Abdeckungsabschnitt 65 mit dem Einlaßkanalabschnitt 69 und durch eine Apertur oder Öffnung 77, die auch in der Abdeckung 65 ist, mit einem Kammereinlaßabschnitt 75 (Fig. 2) in Verbindung. Der Kammereinlaßabschnitt 75 führt zum Sprengkammerabschnitt 47, wie in Fig. 1 gezeigt.
Der Gaseinspritzkanal 51 (Fig. 3) ist teilweise durch ein Rohr mit Außengewinde 79 bestimmt, das am oberen Abschnitt 67 befestigt ist. Ein gassterilisierender Filter 81 wird auf der Abdeckung 65 gehalten und wird durch einen Kreuzgriffabschnitt 82 des oberen Abschnitts 67 an seinem Platz gehalten. Der gassterilisierende Filter 81 kann zum Beispiel ein 0,2 Mikrometer Porenfilter sein, der aufgrund der kleinen Porengröße fähig ist, Gas, das durch ihn hindurchtritt, zu sterilisieren. Wenn die Kappe 53 entfernt ist, kann dementsprechend ein nicht steriles Gas in die Einspritzöffnung 52 eingeführt werden, wodurch es durch den Filter 81, eine Apertur 83 in der Abdeckung 65 und einen Kanalabschnitt 85 des Gaseinspritzkanals zwischen dem Boden 63 und der Abdeckung 65 zum Kammereinlaßabschnitt 75 hindurchtritt, wie in Fig. 1 und 3 gezeigt. Der Kammereinlaßabschnitt 75 bildet einen rechten Winkel (Fig. 1), und der Ka nalabschnitt 85 geht derart in den Scheitel des rechten Winkels hinein, daß er ein "T" 84 bildet. Auf diese Weise wird das Gas an einer Stelle in die Flüssigkeit eingespritzt, wo die Flußrichtung der Flüssigkeit wechselt. Das Gas, das in den Gaseinspritzkanal 51 eingespritzt wird, kann zum Beispiel CO&sub2;, O&sub2; und ein Inertgas, wie etwa Stickstoff, aufweisen.
Mit diesem Aufbau werden die sterile Eichflüssigkeit 16 und das Gas darin zusammen in den Sprengkammerabschnitt 47 eingebracht. Das "T" 84 liefert ein Vormischen des Gases und der Flüssigkeit. Wie in Fig. 1 gezeigt, hat der Boden 63 vorzugsweise eine Prallfläche 86, die benachbart zum Überlauf 45 und über der Verbindungsstelle, wo der Kammereinlaßabschnitt 75 sich in den Sprengkammerabschnitt 47 öffnet, gelegen ist, mit dem Zweck, größere Blasen, die in der Flüssigkeit vorhanden sein können, aufzubrechen. Eine Prallfläche 89 (Fig. 1) ist auch benachbart zum Abzug 55 vorgesehen.
Obwohl vielfältige Aufbauten möglich sind, nimmt in der Form, die in Fig. 4 gezeigt ist, eine Vertiefung 91 in der Abdeckung 65 ein Rohr 93 mit Außengewinde auf, das an der Abdeckung befestigt ist. Die Kappe 57 wird schraubend an dem Rohr 93 angebracht.
Wie in Fig. 1 gezeigt, weist der Flüssigkeitskanal 41 auch einen Auslaßkanalabschnitt 95 auf, der vom Setzkammerabschnitt 49 zum Auslaß 39 führt. Das Gehäuse 15 hat eine Temperaturmeßstelle, die in dieser Ausführungsform die Form eines Temperaturschachts 97 hat, der geeignet ist, eine Temperatursonde aufzunehmen, die mit dem Auslaßkanalabschnitt 95 in einer Wärmeaustauschbeziehung steht, wie in Fig. 3 gezeigt. Obwohl vielfältige Aufbauten möglich sind, kann der Auslaßkanalabschnitt 95 durch eine Apertur 99 mit dem Setzkammerabschnitt 49 in Verbindung stehen, wie in Fig. 1 gezeigt. Die Apertur 99 ist derart positioniert, daß sie den Fluß zwingt, um den Temperaturschacht 97 herum aufzutreten.
Um die Eichflüssigkeit 16 durch den sterilen Kreislauf zu bewegen, ist es notwendig, eine Pumpe bereitzustellen, um die Eichflüssigkeit durch den sterilen Kreislauf 50 zu treiben. Die Pumpe ist peristaltisch und kann von einem externen Rotationseingang oder Rotationsantriebselement (nicht gezeigt) angetrieben werden, welches Teil der Eichvorrichtung 21 ist. Die Pumpenbestandteile im Gehäuse 15 umfassen eine gekrümmte Wandoberfläche 103 (Fig. 2), das zusammendrückbare Rohr 71 und einen Rohrkompressor 105. Die entgegengesetzten Enden des Rohrs 71 bilden jeweils einen Einlaß und einen Auslaß für die Pumpe.
Insbesondere ist die Wandoberfläche 103 in dieser Ausführungsform zylindrisch und bildet die innere Oberfläche eines zylindrischen Vorsprungs 107, dessen Teile komplett mit der Abdeckung 65 und dem oberen Abschnitt 67 gebildet werden. Der Rohrkompressor 105 ist von der Wandoberfläche 103 umgeben, und das Rohr 71 ist in Umfangsrichtung etwa ein Mal um den Rohrkompressor gewickelt und liegt zwischen dem Rohrkompressor und der Wandoberfläche 103.
Die Abdeckung 65 und der obere Abschnitt 67 haben jeweils Flansche 109 und 111, die haltende Oberflächen liefern, um den Rohrkompressor 105 von einer axialen Bewegung relativ zur Wandoberfläche 103 abzuhalten. Da ein radiales Spiel zwischen dem Rohrkompressor 105 und der Wandoberfläche 103 besteht, und da die Flansche 109 und 111 den Rohrkompressor nicht von einer radialen Bewegung abhalten, ist der Rohrkompressor für eine freie radiale Bewegung relativ zur Wandoberfläche 103 und zum Vorsprung 107 auf das Gehäuse montiert. Mit anderen Worten kann der Rohrkompressor 105 radial in jede Richtung von der mittleren oder neutralen Stellung, die in Fig. 2 gezeigt ist, bewegt werden, wobei die einzige Folge das Zusammenpressen des zusammendrückbaren Rohrs 71 ist. Mit diesem Aufbau kann der Rohrkompressor 105 veranlaßt werden, entlang dem Rohr 71 zu rollen, um das Rohr in einem Bereich zusammenzupressen, der sich entlang dem Rohr bewegt, um dadurch Flüssigkeit in das Rohr zu pumpen. In der neutralen Stellung wird das Rohr 71 nicht zusammengepreßt.
Der Rohrkompressor 105 ist im allgemeinen zylindrisch und rohrförmig und hat einen sich nach außen hin öff nenden Hohlraum 113 mit einer Mündung 115, welche radial nach außen hin, trichterförmig ausgeweitet ist, um den Rotationseingang (nicht gezeigt) aufzunehmen. Auf diese Weise stellt der Hohlraum 113 eine Einrichtung auf dem Rohrkompressor 105 bereit, die zum lösbaren, steuerbaren Verbinden des Rohrkompressors mit dem externen Rotationselement dient, wobei der Rohrkompressor entlang dem Rohr 71 gerollt werden kann, um Flüssigkeit in das Rohr zu pumpen.
Um das Auslaufen der sterilen Eichflüssigkeit 16 zu verhindern, sind die entgegengesetzten Enden des Rohrs 71 an den gegenüberliegenden Teilen der Abdeckung 65 abdichtend befestigt. Obwohl dies auf verschiedene Weisen erreicht werden kann, haben die entgegengesetzten Enden des Rohrs 71, wie in Fig. 2 gezeigt, integrierte Flansche 117 und 119, welche zwischen einen Spannringverschluß 121 und die Abdeckung 65 gepreßt werden.
Das Gehäuse 15 unterscheidet sich von dem Gehäuse, das in US-A-5 057 278 (Maxwell et al.) gezeigt ist, durch das Bereitstellen eines porösen Mediums 131 (Fig. 1) im Sprengkammerabschnitt 47. In dieser Ausführungsform ist das poröse Medium 131 ein offenzelliges Polyester-Polyurethan mit zwischen etwa 3 und etwa 7 Poren pro Inch und 96 Prozent offenem Volumen. Das poröse Medium 131 füllt, wie in Fig. 5 gezeigt, vorzugsweise die gesamte Dickenabmessung des Sprengkammerabschnitts 47 zwischen dem Boden 63 und der Abdeckung 65 und die gesamte Breitenabmessung zwischen dem Überlauf 45 und einer gegenüberliegenden Wand 132 der Kammer 43, um sicherzustellen, daß das Gas und die Flüssigkeit es nicht vermeiden können, durch das poröse Medium hindurchzutreten. Um außerdem eine geeignete Zeit zum Mischen zu liefern, wird das poröse Medium 131 vorzugsweise verlängert, so daß es im wesentlichen die gesamte Länge des Sprengkammerabschnitts von knapp über der Prallfläche 36 bis zu einer Stelle im wesentlichen am freien Ende des Überlaufs 45 ausfüllt.
Die Eichflüssigkeit 16 und das Gas treten zusammen vom Einlaßabschnitt 75 an einer Verbindung unter der Prall fläche 86 in den Sprengkammerabschnitt 47 ein. Obwohl sich das poröse Medium 131 über den ganzen Weg zu der Verbindung, wo sich der Einlaßabschnitt 75 in den Sprengkammerabschnitt 47 öffnet, erstrecken kann, besteht in der dargestellten Ausführungsform eine Lücke 133 zwischen dem Ende des Einlaßabschnitts 75 und einer unteren Stirnseite 134 des porösen Mediums 131.
Das poröse Medium 131 bewirkt eine Wirbelbewegung in der Flüssigkeit, die ein effizienteres und schnelleres Mischen des Gases in die Flüssigkeit erleichtert. Außerdem bricht das poröse Medium 131 Gasblasen in fein verteilte Blasen auf, sobald sie an den festen Anteil des porösen Mediums stoßen, und auch dies erleichtert ein effizienteres und schnelleres Mischen des Gases in die Flüssigkeit. Im allgemeinen vergrößert das poröse Medium 131 den Oberflächenbereich des Gases, der der Flüssigkeit ausgesetzt ist, und dieses Verfahren verbessert das Mischen, da sich sowohl das Gas als auch die Flüssigkeit durch das poröse Medium bewegen.
Das Gehäuse 15 unterscheidet sich auch von dem, welches im Maxwell et al. Patent offenbart wird, durch die Bereitstellung eines porösen Mediums 135 (Fig. 1) im Setzkammerabschnitt 49, welches zwischen dem porösen Medium 131 und dem Gasabzug 55 liegt, um die Wahrscheinlichkeit zu verringern, daß Flüssigkeit durch den Gasabzug hindurchtritt. Insbesondere bricht das poröse Medium 135 jegliche Blasen auf, die versuchen, durch den Gasabzug 55 zu entweichen, und baut sie ab, wodurch der Flüssigkeitsverlust während dem Eichen minimiert wird. In dieser Ausführungsform ist das poröse Medium 135 ein Polyester-Polyurethan-Schaum mit zwischen etwa 3 und etwa 10 Poren pro Inch und mindestens etwa 80 Prozent offenem Volumen. Das poröse Medium 135 ist so bemessen und angeordnet, daß alles Gas, das durch den Gasabzug 55 hindurchtritt, zuerst durch das poröse Medium 135 hindurchtreten muß. Auf diese Weise füllt das poröse Medium 135, wie in Fig. 4 gezeigt, die gesamte Dickenabmessung des Setzkammerabschnitts 49 zwischen dem Boden 63 und der Abdeckung 65 aus. Außerdem ist die gesamte Breitenabmessung zwischen der Prallfläche 89 und einer äußeren Wand 137 des Gehäuses 15 mit dem porösen Medium 135 gefüllt. Das poröse Medium 135 hat ausreichende Abmessungen, um reichlich Gelegenheit zur Zerstörung der Blasen, die versuchen durch es hindurchzutreten, zu bieten.
Bei diesem Aufbau passiert das wesentliche Mischen der Flüssigkeit und des Gases im Sprengkammerabschnitt 47, und diese gemischte Lösung fließt über das freie Ende des Überlaufs 45 und fällt in den Setzkammerabschnitt 49. Im Setzkammerabschnitt 49 wird jeglichen verbleibenden Gasblasen eine weitere Gelegenheit gegeben, nach oben zu steigen und durch den Abzug 55 entlüftet zu werden. Wie vorstehend angedeutet, bricht das poröse Medium 135 jegliche Blasen auf, die versuchen durch den Gasabzug 55 zu entweichen, und baut sie ab.
Gemäß der Erfindung sind alle Oberflächen des porösen Mediums 135, die entweder mit der Flüssigkeit oder dem Gas in Berührung kommen, mit einer Sperrschicht überzogen, um den Stoffaustausch zwischen dem porösen Medium und der Flüssigkeit und zwischen dem porösen Medium und dem Gas zu verringern. In dieser speziellen Ausführungsform ist die Sperrschicht Parylene C. Das Parylene C kann zum Beispiel durch die Anwendung von Vakuumbeschichtungsverfahren auf das poröse Medium 135 aufgetragen werden.
Damit das Rohr 71 zusammengedrückt werden kann, um dadurch eine peristaltische Pumpwirkung in einem sterilen Kreislauf zu liefern, und damit die Flansche 117 und 119, die in dem Rohr 71 integriert sind, zusammendrückbare Abdichtungen liefern können, ist das Rohr 71 aus einem relativ weichen, verformbaren und körperverträglichen Material hergestellt. Das bevorzugte Material ist Silikon. Silikon jedoch ist durchlässig für Sauerstoff und Kohlendioxid. Das Gas, das mit der Eichflüssigkeit 16 gemischt wird, weist Sauerstoff und/oder Kohlendioxid auf, da dies die Gase sind, von denen gewünscht wird, ihre Partialdrücke in der Eichflüssigkeit zu steuern, so daß die Sensoren 29, 31 und 33 geeicht werden können.
Außerdem ist der Leitungsabschnitt 17 auch aus Silikon aufgebaut. Dies ermöglicht, daß der Leitungsabschnitt 17 beim Verpacken scharf gebogen wird, ohne einen dauerhaften Knick im Leitungsabschnitt zu bilden, wenn die Anordnung 11 verwendet wird. Dementsprechend ist der Leitungsabschnitt 17 auch aus Silikon aufgebaut und ist ebenso durchlässig für Sauerstoff und Kohlendioxid.
Diese Erfindung unterscheidet sich ferner von der Anordnung, die in US-A-5 057 278 (Maxell et al.) offenbart ist, dadurch, daß eine Sperrschicht auf den gasdurchlässigen Teilen der Anordnung 11 bereitgestellt wird, wobei eine derartige Sperrschicht weniger durchlässig für die Gase von Interesse ist als der durchlässige Teil. In der dargestellten Ausführungsform sind das Rohr 71 und der Leitungsabschnitt 17 mit einer Parylene C-Sperrschicht beschichtet. Die Sperrschicht wird vorzugsweise sowohl auf die inneren als auch auf die äußeren Oberflächen des Rohrs 71 und des Leitungsabschnitts 17 aufgetragen, wobei zum Beispiel ein Vakuumbeschichtungsverfahren verwendet wird. Die Sperrschicht verringert die Geschwindigkeit, mit der die Gase, insbesondere Sauerstoff und Kohlendioxid, durch den Leitungsabschnitt 17 und das Rohr 71 diffundieren können. Die Sperrschicht verringert auch die Geschwindigkeit, mit der Sauerstoff aus der Luft durch den Leitungsabschnitt 17 und das Rohr 71 in die Eichflüssigkeit diffundieren kann. Außerdem verringert die Sperrschicht jeglichen Stoffaustausch zwischen den Anordnungsbestandteilen, d. h. dem Leitungsabschnitt 17 und dem Rohr 71 und der Eichflüssigkeit und zwischen derartigen Anordnungsbestandteilen und dem Gas. Dies erhöht die Genauigkeit des Eichverfahrens.
Die Anordnung 11 kann zum Beispiel, wie in US-A- 5 057 278 (Maxwell et al.) beschrieben, verwendet werden, um die Sensorkassette 13 zu eichen. Wenn die Anordnung 11 kurz gesagt verwendet wird, um die Sensoren 29, 31 und 33 der Sensorkassette 13 zu eichen, wird ein erstes Eichgas mit bekannten Partialdrücken von Sauerstoff und CO&sub2;, wie etwa 60 Millimeter CO&sub2; und 100 Millimeter Sauerstoff, durch die Öffnung 52 eingeleitet, während die Pumpe betrieben wird, um die Eichflüssigkeit 16 durch den sterilen Kreislauf zirkulieren zu lassen, welcher durch das Gehäuse 15, die Sensorkassette 13 und die Leitungsabschnitte 17, 19 und 21 begrenzt ist. Die Sensoren 29 und 31 ermitteln den Partialdruck des Kohlendioxids und des Sauerstoffs in der Eichflüssigkeit 16. Während dieser Zeit wirken die porösen Medien 131 und 135 wie vorstehend beschrieben. Wenn die Eichflüssigkeit 16 die erwünschten Partialdrücke dieser beiden Gase hat, wird ein Meßgerät oder Überwachungsgerät (nicht gezeigt) verwendet, um einen Eichpunkt für die Sensoren festzulegen. Danach wird ein zweites Eichgas mit unterschiedlichen Sauerstoff- und Kohlendioxidpegeln in die Eichflüssigkeit 16 eingeführt. Das zweite Eichgas kann zum Beispiel einen CO&sub2;-Partialdruck von 20 Millimeter und einen Sauerstoff-Partialdruck von 40 Millimeter haben. Nach der Herstellung des Gleichgewichts wird mit herkömmlichen Verfahren ein zweiter Eichpunkt festgelegt. Mit den in den vorstehenden Beispielen angegebenen Partialdrücken wirkt die Sperrschicht derart, daß sie Sauerstoff aus der Atmosphäre nicht in die Anordnung 11 hineinläßt und das Kohlendioxid in der Eichflüssigkeit 16 hält und daß sie den Stoffaustausch, wie vorstehend beschrieben, verringert.
Obwohl eine beispielhafte Ausführungsform dieser Erfindung gezeigt und beschrieben wurde, können von einem durchschnittlichen Fachmann viele Änderungen, Modifizierungen und Ersetzungen vorgenommen werden, ohne dabei notwendigerweise vom beanspruchten Schutzbereich der Erfindung abzuweichen.

Claims

1. Eich-Anordnung, die aufweist:

eine Sensorkassette (13) mit einem Durchflußkanal (23), die mindestens einen Sensor (29, 31, 33) aufweist, der geeicht werden soll, wobei der Sensor auf ein Merkmal eines Gases anspricht;

ein Gehäuse (15) mit einem Flüssigkeitskanal, der eine Kammer (43) aufweist, wobei das Gehäuse mit der Sensorkassette verbunden ist, um den Flüssigkeitskanal in eine Flüssigkeitsverbindung mit dem Durchflußkanal der Sensorkassette, dem Flüssigkeitskanal, dem Durchflußkanal und der Kammer, die Teile eines geschlossenen Laufs bilden, zu bringen;

eine sterile Eichflüssigkeit (16), wobei zumindest ein Teil der Eichflüssigkeit in dem Flüssigkeitskanal ist;

wobei das Gehäuse einen Gaseinspritzkanal (51) hat, der auf der Zulaufseite der Kammer positioniert ist und durch den ein Gas in den Flüssigkeitskanal eingespritzt werden kann, um sich mit der Eichflüssigkeit zu mischen;

eine Einrichtung (55) zum Entlüften des Gases aus dem Gehäuse; gekennzeichnet durch

ein poröses Medium (131), das in der Kammer derart positioniert ist, daß das Gas und die Eichflüssigkeit durch das poröse Medium durchtreten können, um das Mischen des Gases und der Eichflüssigkeit zu unterstützen; und

eine Sperrschicht auf dem porösen Medium, um jeglichen Stoffaustausch zwischen dem porösen Medium und der Eichflüssigkeit und zwischen dem porösen Medium und dem Gas zu verringern.

2. Eich-Anordnung nach Anspruch 1, wobei das poröse Medium (131) einen offenzelligen Polymerschaum aufweist.

3. Eich-Anordnung nach Anspruch 2, wobei der Schaum zwischen etwa 3 und etwa 45 Poren pro Inch und mindestens etwa 20 Prozent offenes Volumen hat, wobei 1 Inch 25,4 mm sind.

4. Eich-Anordnung nach Anspruch 2, wobei der Schaum zwischen etwa 3 und etwa 7 Poren pro Inch und mindestens etwa 85 Prozent offenes Volumen hat.

5. Eich-Anordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Sperrschicht Polyxylylen aufweist.

6. Eich-Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Entlüftungseinrichtung (55) einen von der Kammer (43) weg führenden Gasabzug (55) auf dem Gehäuse (15) aufweist und die Eich-Anordnung ein zweites poröses Medium (135) in der Kammer zwischen dem erstgenannten porösen Medium (131) und dem Gasabzug aufweist, um die Wahrscheinlichkeit zu verringern, daß Flüssigkeit durch den Gasabzug durchtritt.

7. Eich-Anordnung nach Anspruch 6, wobei das zweite poröse Medium (135) zwischen etwa 3 und etwa 10 Poren pro Inch und mindestens etwa 80 Prozent offenes Volumen aufweist.

8. Eich-Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei das Gehäuse eine Trennwand (45) aufweist, die die Kammer (43) in einen Sprengkammerabschnitt (47) und einen Setzkammerabschnitt (49) unterteilt, und das poröse Medium (131) in dem Sprengkammerabschnitt ist.

9. Eich-Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei das Gehäuse einen Flüssigkeitseinlaß (37) und einen Flüssigkeitsauslaß (39) hat, die mit der Sensorkassette (13) verbunden sind, wobei der Flüssigkeitskanal (41) einen Einlaßabschnitt aufweist, der von dem Flüssigkeitseinlaß zu einer Verbindung bei der Kammer führt, der Gaseinspritzkanal (51) zu einer Stelle in dem Einlaßabschnitt des Flüssig keitskanals führt, um an dieser Stelle Gas in den Einlaßabschnitt des Flüssigkeitskanals einzuspritzen, und der Auslaß derart angeordnet ist, daß er Flüssigkeit empfängt, die von dem Einlaßabschnitt des Flüssigkeitskanals durch das poröse Medium (131) gelaufen ist.

10. Eich-Anordnung nach Anspruch 9, wobei das poröse Medium (131) in der Kammer benachbart zu der genannten Verbindung ist.

11. Eich-Anordnung nach Anspruch 10, wobei das Gehäuse eine Trennwand (45) aufweist, die die Kammer in einen Sprengkammerabschnitt (47) und einen Setzkammerabschnitt (49) teilt, wobei die genannte Verbindung und das poröse Medium (131) in dem Sprengkammerabschnitt sind.

12. Verfahren zum Eichen eines Sensors einer Sensorkassette der Art mit einem Durchflußkanal, das aufweist:

Pumpen einer sterilen Eichflüssigkeit durch einen geschlossenen Lauf, der den Durchflußkanal aufweist;

Einspritzen eines sterilen Gases in den Lauf, um einen Partialdruck des Gases in dem Lauf zu erzeugen, der sich von der Umgebung unterscheidet;

Mischen des Gases mit der sterilen Eichflüssigkeit in dem geschlossenen Lauf, um den Partialdruck mindestens eines Bestandteils des Gases in der sterilen Eichflüssigkeit zu steuern;

wobei der Mischungsschritt aufweist: das Durchtreten des Gases und der Eichflüssigkeit durch ein poröses offenzelliges Polymermedium mit einer Sperrschicht darauf, die jeglichen Stoffaustausch zwischen dem porösen offenzelligen Medium und der Eichflüssigkeit und zwischen dem porösen offenzelligen Medium und dem Gas verringert;

Entlüften von zumindest etwas von dem Gas aus dem geschlossenen Lauf; und

den Sensor der sterilen Eichflüssigkeit aussetzen, die den gesteuerten Partialdruck des genannten Gasbestandteils hat, wodurch der Sensor geeicht werden kann.

13. Verfahren nach Anspruch 12, wobei der Entlüftungsschritt folgend auf den Mischungsschritt das Durchtreten des Gases durch das poröse Medium aufweist.