本發(fā)明涉及一種監(jiān)測(cè)經(jīng)皮傳感器的干式清潔進(jìn)度的方法，這種經(jīng)皮傳感器具有用于測(cè)量pCO₂的傳感器電極和用于測(cè)量pO₂的傳感器電極，這兩個(gè)電極都通向此傳感器的測(cè)量表面。本發(fā)明還涉及一種用于監(jiān)測(cè)該清潔進(jìn)度的監(jiān)視器。

背景技術(shù)：

利用施加到皮膚上的經(jīng)皮(TC)電化學(xué)傳感器來(lái)對(duì)血液氣體(諸如二氧化碳(pCO₂)或氧氣(pO₂))的局部壓力進(jìn)行經(jīng)皮非侵入性測(cè)量，這種做法已在許多出版物中被描述為在一些臨床情況下有用的方法。這種用途的一種電化學(xué)傳感器從例如US6,654,622B1獲知。用于測(cè)量pCO₂的電極和用于測(cè)量pO₂的電極二者以及參考電極都被結(jié)合在并通向這種電化學(xué)傳感器的測(cè)量表面中。

TC電化學(xué)傳感器還包括覆蓋該傳感器表面的膜系統(tǒng)和置于膜和測(cè)量表面之間的電解質(zhì)溶液。該電解質(zhì)溶液在這種傳感器的pCO₂電極和pO₂電極之間形成電子橋梁。

在最常見(jiàn)的TC電化學(xué)傳感器中，pCO₂電極包括pH玻璃電極，pO₂電極包括陰極，例如Pt陰極。但是，人們?cè)缫阎溃谑褂肨C傳感器的過(guò)程中，金屬材料(樹(shù)突)的生長(zhǎng)在測(cè)量表面上積聚并圍繞陰極的測(cè)量表面。樹(shù)突材料源自傳感器中傳感器的金屬零件，已發(fā)現(xiàn)它們通常是銀，但也曾發(fā)現(xiàn)少量金。樹(shù)突的生長(zhǎng)意味著陰極表面隨時(shí)間而增大。據(jù)稱這種增大不是線性的，而是更高階的變化。陰極傳感器面積的增加提高了pO₂電極的靈敏度。一旦達(dá)到了預(yù)定的靈敏度極限，傳感器就無(wú)法校準(zhǔn)，而且必須進(jìn)行翻新。此外，靈敏度提高會(huì)導(dǎo)致線性度偏差，這限制了傳感器在最大量程上的精度。

為了克服Pt陰極表面上的樹(shù)突問(wèn)題，必須不時(shí)清潔傳感器測(cè)量表面?？梢愿鶕?jù)傳感器的使用情況，指示使用者不時(shí)清潔傳感器，或作為另外一種選擇，可以定義靈敏度上限閾值，使得當(dāng)達(dá)到此靈敏度閾值時(shí)，指示使用者清潔傳感器，而無(wú)論上次清潔傳感器是在何時(shí)。操作手冊(cè)已經(jīng)指示使用者徹底清潔傳感器，但由于Pt陰極上的樹(shù)突太小，人肉眼無(wú)法看見(jiàn)，所以使用者很難理解怎樣才算是徹底清潔。如果傳感器沒(méi)有適當(dāng)清潔，則可能會(huì)導(dǎo)致傳感器校準(zhǔn)失敗。由于樹(shù)突粘附在Pt陰極上，只用濕布無(wú)法“洗掉”(因?yàn)殂y和金不溶于任何清潔劑)，所以必須在所謂的干式清潔過(guò)程中擦洗或研磨陰極的樹(shù)突，其中用干布來(lái)擦洗干的測(cè)量表面。

如果使用者沒(méi)有充分地清潔傳感器來(lái)去除樹(shù)突，那么，下一次清潔前的時(shí)間會(huì)減少，并且由于生長(zhǎng)增加到更高程度，因此，每次清潔之間的時(shí)間會(huì)越來(lái)越快地減少。對(duì)于使用者來(lái)說(shuō)，這當(dāng)然是不便且費(fèi)時(shí)的，并且由于每次清潔傳感器都需要更換膜系統(tǒng)和電解質(zhì)溶液，所以還需要使用額外的膜系統(tǒng)/電解質(zhì)溶液。此外，這會(huì)導(dǎo)致傳感器使用壽命縮短，而且如果不加以處理，會(huì)使測(cè)量結(jié)果不可靠。

一種避免頻繁清潔和傳感器壽命縮短的方法可以是接受更高的靈敏度，由于傳感器的線性度偏差增加，這將降低測(cè)得的氧分壓的可靠性。這將測(cè)量限制在最大量程內(nèi)，例如，(1)在高壓氧艙的病人或(2)由于氧滴定不足，極低pO₂值的早產(chǎn)兒，或(3)血流灌注減少的患者。

本領(lǐng)域中提供的另一種解決方案是，提供一種用于干式清潔步驟的專用工具，其中傳感器被置于該工具內(nèi)，牢固地位于其中，而且該工具穩(wěn)固地圍繞該傳感器封閉。然后，使用者旋轉(zhuǎn)該工具上的旋鈕，從而使轉(zhuǎn)盤(pán)清潔傳感器。這種解決方案的優(yōu)點(diǎn)是：它是標(biāo)準(zhǔn)的清潔工藝。與差勁且粗陋的用布手工清潔方法相比，它提供了更好的清潔方法，但其缺點(diǎn)是，使用者必需用額外的工具，而且有“清潔過(guò)度”(破壞傳感器表面)的風(fēng)險(xiǎn)。

本發(fā)明的目的是，提供一種用于在使用者清潔傳感器時(shí)監(jiān)測(cè)清潔進(jìn)度的方法，而且還向使用者提供有關(guān)該傳感器清潔進(jìn)度的反饋。該方法為T(mén)C電化學(xué)傳感器的使用者提供了用于確定陰極清潔程度，或者還需要進(jìn)行多少清潔才能使陰極干凈的裝置。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

在本發(fā)明的第一方面，申請(qǐng)人提供了一種監(jiān)測(cè)經(jīng)皮傳感器的干式清潔進(jìn)度的方法，該經(jīng)皮傳感器具有用于測(cè)量pCO₂的電極和用于測(cè)量pO₂的電極，這兩個(gè)電極都通向該傳感器的測(cè)量表面中。該方法包括接收來(lái)自所述pCO₂電極的AC信號(hào)，開(kāi)始清潔所述傳感器，并通過(guò)分析隨后從所述pCO₂電極接收的AC信號(hào)來(lái)監(jiān)測(cè)所述清潔進(jìn)度。

本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，用干布對(duì)測(cè)量的傳感器表面進(jìn)行機(jī)械擦洗會(huì)在pCO₂電極處產(chǎn)生小的AC信號(hào)。他們還發(fā)現(xiàn)，這些產(chǎn)生的AC信號(hào)看起來(lái)不像此傳感器測(cè)量pCO₂時(shí)通常選取的生理信號(hào)。因此，通過(guò)分析信號(hào)，可以監(jiān)測(cè)傳感器的清潔進(jìn)度，從而驗(yàn)證傳感器正在被清潔以及傳感器已被清潔到何種程度。

在一些示例實(shí)施例中，開(kāi)始清潔傳感器包括使用者手動(dòng)開(kāi)始清潔。

使用者可以通過(guò)向控制傳感器的系統(tǒng)提供輸入來(lái)手動(dòng)開(kāi)始清潔。這可以例如由使用者按下連接到傳感器的監(jiān)視器的輸入屏上的特定清潔按鈕來(lái)完成。

在一些示例實(shí)施例中，開(kāi)始清潔傳感器包括確定AC信號(hào)是否是清潔信號(hào)。

用于檢測(cè)pCO₂的電極使用傳感器電極兩端的電壓來(lái)測(cè)定二氧化碳。因此，傳感器以及連接到或結(jié)合到該傳感器的處理器二者都已經(jīng)適于接收和檢測(cè)AC信號(hào)。由于干式清潔過(guò)程中pCO₂電極處產(chǎn)生的AC信號(hào)不同于通常接收到的信號(hào)，處理器可能能夠識(shí)別作為清潔信號(hào)的信號(hào)并開(kāi)始清潔。在這種情況下，只需要將處理器編程以識(shí)別這些清潔信號(hào)。

清潔信號(hào)的強(qiáng)度取決于使用者用布擦洗傳感器表面的力道，并且取決于布的材料。通常，干式清潔將產(chǎn)生1至10mV范圍內(nèi)的pCO₂電極AC信號(hào)。

在一些示例實(shí)施例中，從開(kāi)始清潔接收到的AC信號(hào)提供信號(hào)函數(shù)f(t)。

提供接收到的AC信號(hào)的信號(hào)函數(shù)f(t)，這樣可以方便地將對(duì)函數(shù)f(t)的分析用于監(jiān)測(cè)清潔進(jìn)度。此外，這允許觀察最近的歷史來(lái)評(píng)估隨時(shí)間變化的清潔進(jìn)度。

在一些示例實(shí)施例中，通過(guò)分析信號(hào)函數(shù)f(t)的導(dǎo)數(shù)例如分析信號(hào)函數(shù)f(t)的一階和/或二階導(dǎo)數(shù)來(lái)確定清潔進(jìn)度。

使用信號(hào)函數(shù)f(t)的導(dǎo)數(shù)開(kāi)辟了提供對(duì)pCO₂電極響應(yīng)于使用者執(zhí)行的清潔所接收到的AC信號(hào)非常透徹的分析的可能性。

在一些示例實(shí)施例中，根據(jù)清潔間隔來(lái)確定所述清潔進(jìn)度，每個(gè)間隔是在滿足預(yù)定條件時(shí)產(chǎn)生的。此外，當(dāng)已進(jìn)行了預(yù)定數(shù)目的間隔時(shí)，可以確定傳感器是潔凈的。

因此，該系統(tǒng)使得能夠逐步監(jiān)測(cè)清潔進(jìn)度，并確定傳感器何時(shí)已被充分清潔。

在一些示例實(shí)施例中，該方法包括通知使用者清潔進(jìn)度的狀態(tài)。

通過(guò)通知使用者進(jìn)度，使用者知道還需要多少清潔，同時(shí)還了解傳感器怎樣才達(dá)到最好的清潔效果，明白在清潔過(guò)程中施加的壓力和強(qiáng)度如何影響進(jìn)度。因此，使用者也將學(xué)會(huì)更有效地清潔傳感器。

在一些示例實(shí)施例中，由連接到傳感器的監(jiān)視器提供發(fā)送給使用者的信息。監(jiān)視器可以使用電纜或無(wú)線傳輸裝置與傳感器進(jìn)行通信。

還可以在位于TC傳感器中的信號(hào)處理器中實(shí)現(xiàn)該方法，并且可以使用有線或無(wú)線傳輸裝置將清潔過(guò)程分析的結(jié)果發(fā)送到外部設(shè)備的監(jiān)視器或屏幕上?？梢栽谖挥趥鞲衅髦谢虮O(jiān)視器中的處理器中對(duì)分析的AC信號(hào)進(jìn)行信號(hào)處理，從而確定清潔進(jìn)度。無(wú)論是在傳感器上還是在監(jiān)視器中完成分析，從傳感器到監(jiān)視器的信號(hào)可能是模擬信號(hào)或數(shù)字信號(hào)。

將數(shù)字信號(hào)從傳感器傳輸?shù)狡聊换虮O(jiān)視器的優(yōu)點(diǎn)是，與模擬信號(hào)相比，數(shù)字信號(hào)不容易受到噪聲影響。另一方面，數(shù)字傳輸至少需要傳感器中有一個(gè)D/A轉(zhuǎn)換器。

如果監(jiān)視器連接到傳感器，則只要傳感器應(yīng)清潔，監(jiān)視器通常就會(huì)保持處于清潔模式，從而確保使用者充分清潔傳感器，而不會(huì)太早開(kāi)始用傳感器進(jìn)行測(cè)量。

根據(jù)本發(fā)明的另一方面，申請(qǐng)人提供了一種用于監(jiān)測(cè)經(jīng)皮傳感器測(cè)量的信號(hào)的監(jiān)視器，該經(jīng)皮傳感器具有用于測(cè)量pCO₂的電極和用于測(cè)量pO₂的電極，這兩個(gè)電極都通向傳感器的測(cè)量表面中。該監(jiān)視器適于通過(guò)下列步驟監(jiān)測(cè)所述經(jīng)皮傳感器的清潔進(jìn)度：接收來(lái)自pO₂電極的AC信號(hào)，接收開(kāi)始清潔傳感器的輸入，通過(guò)分析隨后從pO₂電極接收的信號(hào)來(lái)監(jiān)測(cè)清潔進(jìn)度，以及通知使用者清潔進(jìn)度的狀態(tài)。

根據(jù)本發(fā)明該方面的監(jiān)視器可以在使用者清潔傳感器時(shí)為使用者提供關(guān)于清潔進(jìn)度的信息。

根據(jù)第二方面的一個(gè)實(shí)施例，該監(jiān)視器適于接收來(lái)自使用者的輸入，并且開(kāi)始清潔傳感器包括使用者通過(guò)向監(jiān)視器提供輸入來(lái)手動(dòng)開(kāi)始清潔。

根據(jù)第二方面的又一個(gè)實(shí)施例，基于清潔間隔的數(shù)目來(lái)通知使用者清潔進(jìn)度，每個(gè)間隔是在滿足預(yù)定條件時(shí)產(chǎn)生的。

顯示間隔的數(shù)目向使用者清楚地指示了還需要多少清潔。

技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)到，可以組合不同的實(shí)施例來(lái)監(jiān)測(cè)傳感器的清潔過(guò)程和清潔度，而不是單獨(dú)使用每一個(gè)實(shí)施例。

現(xiàn)在將結(jié)合附圖進(jìn)一步描述本發(fā)明。

圖1示出了用于本文所述方法的TC傳感器1。

圖2示出了在清潔圖1的TC傳感器1的傳感器表面時(shí)，由pCO₂電極測(cè)量的AC信號(hào)作為時(shí)間的函數(shù)。

具體實(shí)施方式

圖1示出了本領(lǐng)域已知的TC傳感器1。TC傳感器1具有熱敏電阻形狀的溫度傳感器2，和緩沖放大器3，對(duì)于pCO₂電極，該放大器進(jìn)行電壓放大，對(duì)于pO₂電極，該放大器進(jìn)行電流至電壓轉(zhuǎn)換。TC傳感器1還包括Pt陰極形狀的pO₂測(cè)量電極4、Ag/AgCl參考電極5、包括pH玻璃電極的pCO₂測(cè)量電極6，以及加熱元件7，該加熱元件7用于加熱TC傳感器1以使皮膚可滲透CO₂和(尤其是)O₂。pO₂電極4、參考電極5和pCO₂電極6都通向TC傳感器1的測(cè)量表面8中。膜系統(tǒng)9覆蓋測(cè)量表面8，電解質(zhì)溶液(未示出)嵌入在膜系統(tǒng)9和測(cè)量表面8之間以確保擴(kuò)散的O₂和CO₂通過(guò)膜系統(tǒng)9轉(zhuǎn)移到測(cè)量表面8。利用粘合劑11環(huán)將TC傳感器1安置在病人的皮膚上，接觸液10置于皮膚和測(cè)量表面8之間。TC傳感器1通過(guò)電纜12連接到監(jiān)視器(未示出)，所述監(jiān)視器控制來(lái)自傳感器的數(shù)據(jù)的行為并處理這些數(shù)據(jù)。TC傳感器1的外徑為約15mm。

在使用中，樹(shù)突會(huì)在它通向測(cè)量表面8中的位置隨著時(shí)間的推移在Pt陰極4上生長(zhǎng)，從而增大Pt陰極4的表面。如上所述，這將導(dǎo)致pO₂傳感器4的靈敏度增大。為了去除樹(shù)突，使用者將需要清洗(擦洗)測(cè)量表面8來(lái)從Pt陰極4上去除樹(shù)突。清潔Pt陰極4時(shí)，使用者將擦洗整個(gè)測(cè)量表面8，包括pH玻璃電極6的表面，從而在pH玻璃電極6處產(chǎn)生可檢測(cè)的AC信號(hào)。

圖2示出了在干式清潔圖1的TC傳感器1的傳感器表面過(guò)程中，記錄的放大pCO₂信號(hào)的AC信號(hào)示例，該信號(hào)的幅度為時(shí)間的函數(shù)f(t)。

在時(shí)間t₁之前，TC傳感器1處于被露天保持的狀態(tài)。在t₁處，使用者開(kāi)始清潔過(guò)程。首先，使用者按下監(jiān)視器屏幕上的“清潔”按鈕，開(kāi)始系統(tǒng)中的清潔并將監(jiān)視器設(shè)置為清潔模式。然后，使用者開(kāi)始用干布擦洗TC傳感器1的測(cè)量表面8。如圖2所示，干式清潔(擦洗)測(cè)量表面會(huì)得到在pCO₂電極處接收的AC信號(hào)，該信號(hào)與在第一種狀態(tài)(在時(shí)間t₁之前)中在pCO₂電極處接收的信號(hào)明顯不同。從t₁開(kāi)始收集AC信號(hào)，并在監(jiān)視器中處理這些信號(hào)。在這個(gè)具體系統(tǒng)中，監(jiān)測(cè)TC傳感器1的干式清潔進(jìn)度包括使用信號(hào)函數(shù)f(t)的一階和二階導(dǎo)數(shù)來(lái)分析信號(hào)函數(shù)f(t)。

因此，在監(jiān)測(cè)來(lái)自pCO₂電極的信號(hào)的過(guò)程中，以1Hz計(jì)算下面的平均值：

g(t)＝abs[d/dt f(t)] (1)

G(t)＝d/dt abs[f(t)] (2)

h(t)＝abs[d/dt g(t)] (3)

H(t)＝d/dt abs[g(t)] (4)

其中，g(t)是一階導(dǎo)數(shù)，G(t)是一階絕對(duì)導(dǎo)數(shù)，h(t)是二階導(dǎo)數(shù)，H(t)是二階絕對(duì)導(dǎo)數(shù)。

如果滿足下列條件(5)和(6)之一，則產(chǎn)生一個(gè)間隔作為清潔間隔：

h(t)>0.26mV AND{g(t)>2.61mV OR G(t)>2.61mV OR H(t)>0.65mV} (5)

h(t)>0.13mV AND{g(t)>2.61mV AND G(t)>2.61mV AND H(t)>0.65mV} (6)

每個(gè)清洗間隔對(duì)應(yīng)于10％的清潔進(jìn)度，因此，清潔將在10個(gè)間隔后完成。在清潔過(guò)程中，始終在監(jiān)視器屏幕上顯示一個(gè)窗口來(lái)顯示清潔進(jìn)度，該窗口通知使用者清潔進(jìn)行到何種程度(完成了多少百分比)。在清洗過(guò)程中，監(jiān)視器將保持處于清潔模式。

當(dāng)系統(tǒng)達(dá)到了100％清洗(10個(gè)間隔)時(shí)，表明樹(shù)突已從陰極4上去除。然后，監(jiān)視器將退出清潔模式，現(xiàn)在TC傳感器1準(zhǔn)備接收新的膜系統(tǒng)9，此后將被用于進(jìn)行另外的pCO₂和pO₂測(cè)量。