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

背景技術：

利用施加到皮膚上的經皮(TC)電化學傳感器來對血液氣體(諸如二氧化碳(pCO₂)或氧氣(pO₂))的局部壓力進行經皮非侵入性測量，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傳感器從例如US6,654,622B1獲知。用于測量pCO₂的電極和用于測量pO₂的電極二者以及參考電極都被結合在并通向這種電化學傳感器的測量表面中。

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

在最常見的TC電化學傳感器中，pCO₂電極包括pH玻璃電極，pO₂電極包括陰極，例如Pt陰極。但是，人們早已知道，在使用TC傳感器的過程中，金屬材料(樹突)的生長在測量表面上積聚并圍繞陰極的測量表面。樹突材料源自傳感器中傳感器的金屬零件，已發(fā)現它們通常是銀，但也曾發(fā)現少量金。樹突的生長意味著陰極表面隨時間而增大。據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。一旦達到了預定的靈敏度極限，傳感器就無法校準，而且必須進行翻新。此外，靈敏度提高會導致線性度偏差，這限制了傳感器在最大量程上的精度。

為了克服Pt陰極表面上的樹突問題，必須不時清潔傳感器測量表面?？梢愿鶕鞲衅鞯氖褂们闆r，指示使用者不時清潔傳感器，或作為另外一種選擇，可以定義靈敏度上限閾值，使得當達到此靈敏度閾值時，指示使用者清潔傳感器，而無論上次清潔傳感器是在何時。操作手冊已經指示使用者徹底清潔傳感器，但由于Pt陰極上的樹突太小，人肉眼無法看見，所以使用者很難理解怎樣才算是徹底清潔。如果傳感器沒有適當清潔，則可能會導致傳感器校準失敗。由于樹突粘附在Pt陰極上，只用濕布無法“洗掉”(因為銀和金不溶于任何清潔劑)，所以必須在所謂的干式清潔過程中擦洗或研磨陰極的樹突，其中用干布來擦洗干的測量表面。

如果使用者沒有充分地清潔傳感器來去除樹突，那么，下一次清潔前的時間會減少，并且由于生長增加到更高程度，因此，每次清潔之間的時間會越來越快地減少。對于使用者來說，這當然是不便且費時的，并且由于每次清潔傳感器都需要更換膜系統(tǒng)和電解質溶液，所以還需要使用額外的膜系統(tǒng)/電解質溶液。此外，這會導致傳感器使用壽命縮短，而且如果不加以處理，會使測量結果不可靠。

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，這將降低測得的氧分壓的可靠性。這將測量限制在最大量程內，例如，(1)在高壓氧艙的病人或(2)由于氧滴定不足，極低pO₂值的早產兒，或(3)血流灌注減少的患者。

本領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，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，使用者旋轉該工具上的旋鈕，從而使轉盤清潔傳感器。這種解決方案的優(yōu)點是：它是標準的清潔工藝。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，但其缺點是，使用者必需用額外的工具，而且有“清潔過度”(破壞傳感器表面)的風險。

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

技術實現要素：

在本發(fā)明的第一方面，申請人提供了一種監(jiān)測經皮傳感器的干式清潔進度的方法，該經皮傳感器具有用于測量pCO₂的電極和用于測量pO₂的電極，這兩個電極都通向該傳感器的測量表面中。該方法包括接收來自所述pCO₂電極的AC信號，開始清潔所述傳感器，并通過分析隨后從所述pCO₂電極接收的AC信號來監(jiān)測所述清潔進度。

本發(fā)明人發(fā)現，用干布對測量的傳感器表面進行機械擦洗會在pCO₂電極處產生小的AC信號。他們還發(fā)現，這些產生的AC信號看起來不像此傳感器測量pCO₂時通常選取的生理信號。因此，通過分析信號，可以監(jiān)測傳感器的清潔進度，從而驗證傳感器正在被清潔以及傳感器已被清潔到何種程度。

在一些示例實施例中，開始清潔傳感器包括使用者手動開始清潔。

使用者可以通過向控制傳感器的系統(tǒng)提供輸入來手動開始清潔。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完成。

在一些示例實施例中，開始清潔傳感器包括確定AC信號是否是清潔信號。

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

清潔信號的強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，干式清潔將產生1至10mV范圍內的pCO₂電極AC信號。

在一些示例實施例中，從開始清潔接收到的AC信號提供信號函數f(t)。

提供接收到的AC信號的信號函數f(t)，這樣可以方便地將對函數f(t)的分析用于監(jiān)測清潔進度。此外，這允許觀察最近的歷史來評估隨時間變化的清潔進度。

在一些示例實施例中，通過分析信號函數f(t)的導數例如分析信號函數f(t)的一階和/或二階導數來確定清潔進度。

使用信號函數f(t)的導數開辟了提供對pCO₂電極響應于使用者執(zhí)行的清潔所接收到的AC信號非常透徹的分析的可能性。

在一些示例實施例中，根據清潔間隔來確定所述清潔進度，每個間隔是在滿足預定條件時產生的。此外，當已進行了預定數目的間隔時，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)測清潔進度，并確定傳感器何時已被充分清潔。

在一些示例實施例中，該方法包括通知使用者清潔進度的狀態(tài)。

通過通知使用者進度，使用者知道還需要多少清潔，同時還了解傳感器怎樣才達到最好的清潔效果，明白在清潔過程中施加的壓力和強度如何影響進度。因此，使用者也將學會更有效地清潔傳感器。

在一些示例實施例中，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線傳輸裝置與傳感器進行通信。

還可以在位于TC傳感器中的信號處理器中實現該方法，并且可以使用有線或無線傳輸裝置將清潔過程分析的結果發(fā)送到外部設備的監(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分析的AC信號進行信號處理，從而確定清潔進度。無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)視器的信號可能是模擬信號或數字信號。

將數字信號從傳感器傳輸到屏幕或監(jiān)視器的優(yōu)點是，與模擬信號相比，數字信號不容易受到噪聲影響。另一方面，數字傳輸至少需要傳感器中有一個D/A轉換器。

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

根據本發(fā)明的另一方面，申請人提供了一種用于監(jiān)測經皮傳感器測量的信號的監(jiān)視器，該經皮傳感器具有用于測量pCO₂的電極和用于測量pO₂的電極，這兩個電極都通向傳感器的測量表面中。該監(jiān)視器適于通過下列步驟監(jiān)測所述經皮傳感器的清潔進度：接收來自pO₂電極的AC信號，接收開始清潔傳感器的輸入，通過分析隨后從pO₂電極接收的信號來監(jiān)測清潔進度，以及通知使用者清潔進度的狀態(tài)。

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

根據第二方面的一個實施例，該監(jiān)視器適于接收來自使用者的輸入，并且開始清潔傳感器包括使用者通過向監(jiān)視器提供輸入來手動開始清潔。

根據第二方面的又一個實施例，基于清潔間隔的數目來通知使用者清潔進度，每個間隔是在滿足預定條件時產生的。

顯示間隔的數目向使用者清楚地指示了還需要多少清潔。

技術人員將認識到，可以組合不同的實施例來監(jiān)測傳感器的清潔過程和清潔度，而不是單獨使用每一個實施例。

現在將結合附圖進一步描述本發(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，由pCO₂電極測量的AC信號作為時間的函數。

具體實施方式

圖1示出了本領域已知的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，對于pCO₂電極，該放大器進行電壓放大，對于pO₂電極，該放大器進行電流至電壓轉換。TC傳感器1還包括Pt陰極形狀的pO₂測量電極4、Ag/AgCl參考電極5、包括pH玻璃電極的pCO₂測量電極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的測量表面8中。膜系統(tǒng)9覆蓋測量表面8，電解質溶液(未示出)嵌入在膜系統(tǒng)9和測量表面8之間以確保擴散的O₂和CO₂通過膜系統(tǒng)9轉移到測量表面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置于皮膚和測量表面8之間。TC傳感器1通過電纜12連接到監(jiān)視器(未示出)，所述監(jiān)視器控制來自傳感器的數據的行為并處理這些數據。TC傳感器1的外徑為約15mm。

在使用中，樹突會在它通向測量表面8中的位置隨著時間的推移在Pt陰極4上生長，從而增大Pt陰極4的表面。如上所述，這將導致pO₂傳感器4的靈敏度增大。為了去除樹突，使用者將需要清洗(擦洗)測量表面8來從Pt陰極4上去除樹突。清潔Pt陰極4時，使用者將擦洗整個測量表面8，包括pH玻璃電極6的表面，從而在pH玻璃電極6處產生可檢測的AC信號。

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

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

因此，在監(jiān)測來自pCO₂電極的信號的過程中，以1Hz計算下面的平均值：

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)是一階導數，G(t)是一階絕對導數，h(t)是二階導數，H(t)是二階絕對導數。

如果滿足下列條件(5)和(6)之一，則產生一個間隔作為清潔間隔：

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)

每個清洗間隔對應于10％的清潔進度，因此，清潔將在10個間隔后完成。在清潔過程中，始終在監(jiān)視器屏幕上顯示一個窗口來顯示清潔進度，該窗口通知使用者清潔進行到何種程度(完成了多少百分比)。在清洗過程中，監(jiān)視器將保持處于清潔模式。

當系統(tǒng)達到了100％清洗(10個間隔)時，表明樹突已從陰極4上去除。然后，監(jiān)視器將退出清潔模式，現在TC傳感器1準備接收新的膜系統(tǒng)9，此后將被用于進行另外的pCO₂和pO₂測量。