設(shè)備的制造方法
【專利說(shuō)明】設(shè)備
[0001]本發(fā)明涉及pH傳感器及其在體內(nèi)軟組織、體外生長(zhǎng)的復(fù)合細(xì)胞和組織培養(yǎng)物(移植組織)、以及細(xì)胞培養(yǎng)物的健康或狀況的評(píng)估中的應(yīng)用。還提供了 pH傳感器在醫(yī)療狀況診斷中的應(yīng)用。特別地，本發(fā)明提供了 PH計(jì)，其包括用于在使用之前立即評(píng)估傳感器的精度的裝置，和/或用于當(dāng)PH傳感器在使用期間從身體移位時(shí)警告用戶的裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]pH傳感器在特定狀況的診斷、特別是局部缺血的診斷中的應(yīng)用是公知的。US7813781披露了一種用于利用pH傳感器確定與局部缺血相關(guān)的信息的方法和設(shè)備。能夠確定有關(guān)局部缺血的信息，局部缺血由許多因素引起，包括急性筋膜室綜合征，血管疾病，影響包括手術(shù)過(guò)程的組織灌注的疾病或狀況，以及普遍的疾病或狀況，例如敗血癥、例如由于皮膚燒傷而導(dǎo)致的大量失血和大量體液流失。
[0003]US 6600941和US 6567679都披露了用作控制診斷和/或手術(shù)過(guò)程的系統(tǒng)的組織PH測(cè)量。還披露了用于進(jìn)行組織pH測(cè)量的設(shè)備。實(shí)時(shí)組織pH測(cè)量能夠用作確定組織局部缺血片段以及在手術(shù)過(guò)程期間和之后為用戶提供傳導(dǎo)過(guò)程的方法。當(dāng)發(fā)現(xiàn)組織中存在局部缺血時(shí)，用戶能夠使保存液最理想地輸送至感興趣部位和/或利用藥理學(xué)方法來(lái)改善組織灌注和/或在手術(shù)過(guò)程進(jìn)行中產(chǎn)生變化以使感興趣部位內(nèi)的pH正?；?。
[0004]一般來(lái)說(shuō)，pH傳感器在使用前幾個(gè)月制造。pH傳感器和相關(guān)探頭應(yīng)當(dāng)在適宜條件(-5至40攝氏度，30%至80%濕度)下儲(chǔ)存和使用。然而，如果儲(chǔ)存或使用的條件不當(dāng)，pH傳感器的精度就會(huì)受到不利影響。
[0005]從當(dāng)前設(shè)計(jì)中公知的是在使用前立即校準(zhǔn)pH傳感器。特別地，公知的是利用覆蓋相當(dāng)大部分范圍的待測(cè)PH值的至少兩種標(biāo)準(zhǔn)緩沖溶液(例如，pH 4和pH 10的緩沖液)來(lái)校準(zhǔn)pH傳感器。然而，pH傳感器可用于威脅生命的狀況的診斷，例如局部缺血。對(duì)于這樣的應(yīng)用，PH傳感器必須能夠立即使用，此時(shí)患者正在經(jīng)歷有可能致命的或嚴(yán)重的狀況，在使用前沒有足夠的時(shí)間用于復(fù)雜的校準(zhǔn)過(guò)程。此外，復(fù)雜的校準(zhǔn)過(guò)程增加了污染的可能性，并且會(huì)危及傳感器的無(wú)菌性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供了一種pH傳感器，其適于插入諸如肌肉、脂肪的所有軟組織中，或者例如心臟、肺部、腎臟、肝臟、胰腺、腎上腺等其他器官中，其包括以下中的一個(gè)或多個(gè):
[0007]a)提供傳感器校準(zhǔn)性能信息的裝置；
[0008]b)傳感器移位警報(bào)，如果pH讀數(shù)超出預(yù)定范圍則為用戶提供指示；
[0009]c)指示傳感器超過(guò)其使用期限的警報(bào)；以及
[0010]d)指示傳感器超過(guò)其保存期限的警報(bào)。
[0011]根據(jù)本發(fā)明的第二方面，提供一種確定軟組織中的pH的方法，包括將上文披露的PH傳感器插入感興趣軟組織中的步驟。
[0012]根據(jù)本發(fā)明的第三方面，提供一種確定有關(guān)感興趣軟組織狀況的信息的方法，包括利用如上所述的pH傳感器確定軟組織的pH(優(yōu)選在長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)，例如70至100小時(shí))的步驟。
[0013]根據(jù)本發(fā)明的第四方面，提供一種評(píng)估治療方案的療效的方法，包括確定治療期間軟組織PH的任何變化的步驟，其中pH朝向組織類型的優(yōu)選范圍的任何變化指示有效的治療方案，而PH遠(yuǎn)離該組織類型的優(yōu)選范圍的任何變化指示組織狀況惡化，由此指示無(wú)效的治療方案。
[0014]根據(jù)本發(fā)明的第五方面，提供一種診斷患者醫(yī)療狀況、特別是局部缺血的方法，包括利用如上所述的pH傳感器確定患者的軟組織的pH，以及將該pH與指示醫(yī)療狀況的預(yù)定范圍進(jìn)行比較的步驟。應(yīng)當(dāng)指出，基于特定的狀況或者由于藥物攝取或特定的藥物治療，代謝性酸中毒或堿中毒也會(huì)發(fā)生。
[0015]根據(jù)本發(fā)明的第六方面，提供如上所述的傳感器用于治療或診斷。
[0016]根據(jù)本發(fā)明的第七方面，提供如上所述的傳感器用于影響軟組織的醫(yī)療狀況，特別是局部缺血的診斷。
【具體實(shí)施方式】
[0017]pH傳感器
[0018]溶液的pH指示它的酸性或堿度(堿性)。術(shù)語(yǔ)pH將通常范圍為約I至10X-14克當(dāng)量每升的氫離子濃度值轉(zhuǎn)化為O至14之間的數(shù)字。
[0019]pH傳感器是測(cè)量液體的pH的電子儀器。通常通過(guò)測(cè)量陽(yáng)離子從試樣到pH傳感器中電極的流動(dòng)而產(chǎn)生的電壓來(lái)測(cè)量pH。一般而言，pH傳感器連接至將電壓測(cè)量轉(zhuǎn)換為以pH單位表示的pH讀數(shù)并顯示該pH讀數(shù)的儀表。
[0020]pH傳感器通常包括:
[0021]軸桿，
[0022]位于軸桿的一端處的尖端，包括具有內(nèi)表面和外表面的感測(cè)薄膜，
[0023]參考電極，其在傳感器內(nèi)部，S卩非常接近傳感器的尖端，或在傳感器外部，即遠(yuǎn)離傳感器的尖，
[0024]內(nèi)部溶液，其接觸感測(cè)薄膜的內(nèi)表面，
[0025]測(cè)量電極，其延伸到內(nèi)部溶液中，以及
[0026]連接裝置，用于將傳感器連接至儀表。
[0027]在使用中，pH傳感器的尖端和參考電極浸入待測(cè)樣品中，待測(cè)樣品通常為存在于所有生物組織中的液體(外部液體)或由液體培養(yǎng)基包圍的細(xì)胞，或者維持體外生長(zhǎng)的培養(yǎng)的復(fù)合細(xì)胞和組織培養(yǎng)物(移植組織)、以及細(xì)胞培養(yǎng)物的液體培養(yǎng)基的形式。在一些實(shí)施方式中，樣品可以是氣體。分別通過(guò)來(lái)自內(nèi)部溶液和外部液體的H+離子使感測(cè)薄膜的內(nèi)和外表面質(zhì)子化，直到達(dá)到平衡。感測(cè)薄膜的內(nèi)和外表面通過(guò)吸附質(zhì)子而帶電，在感測(cè)薄膜的兩個(gè)表面之間形成電勢(shì)，其與內(nèi)部溶液和外部液體之間的PH差值成正比。在使用中，pH傳感器連接至以pH單位轉(zhuǎn)換并顯示這一電勢(shì)的儀表。對(duì)于每個(gè)pH傳感器,pH單位和電壓之間的轉(zhuǎn)換是公知的。例如，對(duì)于一些pH傳感器，pH單位等于約0.06伏特。然而，不同的PH傳感器可具有不同的轉(zhuǎn)換。
[0028]pH傳感器通常還包括提供穩(wěn)定電勢(shì)的參考電極，測(cè)量電極能夠與之比較。參考電極由已知pH的參考溶液包圍。參考溶液通常能夠通過(guò)與測(cè)試液體形成低電阻連接的多孔分離器與內(nèi)部溶液進(jìn)行離子交換?？商鎿Q地，內(nèi)部參考電極不能與內(nèi)部溶液進(jìn)行離子交換，但是盡管如此，它可非常接近PH傳感器的尖端。
[0029]可替換地，參考電極可在pH傳感器的外部。
[0030]感測(cè)薄膜形成離子選擇性屏障，從外部液體的所有其他離子中篩選出氫離子。感測(cè)薄膜通常由PH敏感玻璃或塑料(特別是，基于環(huán)氧樹脂或聚合物的塑料)形成。感測(cè)薄膜通常為由PH敏感玻璃形成的膜管的形式。
[0031]內(nèi)部溶液和參考溶液的pH通常是已知的，并且通常約為約pH 6到7。根據(jù)一個(gè)實(shí)施方式，內(nèi)部溶液和參考溶液的PH為約6.4。然而，不同的pH傳感器在這方面可以不同。內(nèi)部溶液和/或參考溶液可以是氯化鉀溶液(通常為0.lmol/L)。然而,可以使用本領(lǐng)域公知的其他適宜溶液。
[0032]優(yōu)選地，內(nèi)部溶液的pH為約pH 6.2至6.6，通常為約6.4。
[0033]測(cè)量電極和/或參考電極是H+離子敏感的，并且通常由銀形成，通常為涂覆有氯化銀的銀。
[0034]多孔分離器提供參考溶液和內(nèi)部溶液之間的接合，并且通常由陶瓷、石棉或石英纖維形成或者包括陶瓷、石棉或石英纖維。
[0035]可替換地，可以根據(jù)本發(fā)明使用其他形式的pH傳感器。這些pH傳感器的其他族包括:銻、離子敏感場(chǎng)效應(yīng)晶體管(ISFET)、或離子選擇性電極。特別地，可以使用諸如以商品名Oakfield器械(銻)、B1control (ISFET)售賣的pH傳感器。
[0036]一般來(lái)說(shuō)，pH傳感器在使用前利用已知pH的緩沖液來(lái)校準(zhǔn)。然而，利用我們的新技術(shù)，校準(zhǔn)可在工廠進(jìn)行并將校準(zhǔn)信息存儲(chǔ)在傳感器中，例如傳感器可包括詳述這些信息的芯片。pH傳感器的性能可根據(jù)使用傳感器時(shí)的溫度和濕度條件而不同。優(yōu)選地，根據(jù)相同的說(shuō)明書同時(shí)制造的許多傳感器在各種預(yù)定溫度和濕度條件下進(jìn)行校準(zhǔn)。然后可以形成關(guān)于屬于同一個(gè)“族”的多個(gè)傳感器的性能的算法。該算法可以與傳感器相關(guān)聯(lián)地存儲(chǔ)，例如，它可包含在構(gòu)成傳感器的一部分的芯片上，或者它可存儲(chǔ)在與傳感器相關(guān)聯(lián)的儀表上。可替換地，有益的是將每個(gè)探頭的關(guān)于溫度和濕度的各個(gè)參數(shù)存儲(chǔ)在構(gòu)成每個(gè)傳感器的一部分的芯片上。
[0037]用于提供傳感器校準(zhǔn)性能信息的裝置
[0038]根據(jù)一個(gè)實(shí)施方式，本發(fā)明的pH傳感器包括用于提供傳感器校準(zhǔn)性能信息的裝置。PH傳感器可包括校準(zhǔn)指示劑成分