DE10143137C1 - Meßvorrichtung und -verfahren zur Bestimmung von Parametern medizinischer Flüssigkeiten sowie Verfahren zur Kalibrierung einer derartigen Vorrichtung - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Meßvorrichtung zur Bestimmung von Parametern medizinischer Flüssigkeiten mit einem Meßbereich, der eine Meßkammereinrichtung zur Aufnahme einer Disposable-Kassette mit zumindest einer Meßkammer, durch die die zu messende Flüssigkeit geführt wird, und zumindest ein Meßelement zur Messung einer Meßgröße, deren Wert von der Ausdehnung der Meßkammer in einer Meßrichtung abhängt und bei bekannter Ausdehnung die Bestimmung des zu bestimmenden Parameters zuläßt, umfaßt. Erfindungsgemäß ist eine Abstandssensoreinheit vorgesehen, die derart zu der Meßkammer angeordnet ist, daß sich der gemessene Abstand relativ mit der Ausdehnung der Meßkammer ändert. Weiterhin betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Bestimmung von Parametern medizinischer Flüssigkeiten, das mit der erfindungsgemäßen Meßvorrichtung durchgeführt werden kann, und ein Verfahren zur Kalibrierung der erfindungsgemäßen Meßvorrichtung.

Description

Die Erfindung betrifft eine Meßvorrichtung zur Bestimmung von Parametern medi­ zinischer Flüssigkeiten mit den Merkmalen des Oberbegriffes des Anspruches 1, ein Verfahren zur Bestimmung von Parametern medizinischer Flüssigkeiten mit den Merkmalen des Oberbegriffes des Anspruches 10 und ein Verfahren zur Kalibrierung einer Meßvorrichtung zur Bestimmung von Parametern medizinischer Flüssigkei­ ten.

Zum Beispiel bei der Dialysebehandlung ist es hilfreich, daß in dem extrakorporalen Blutkreislauf während der Behandlung die Bluttemperatur, das Blutvolumen und/oder der Luftanteil bestimmt werden.

Dazu wird z. B. das Blut während der Dialysebehandlung im extrakorporalen Kreislauf durch eine Disposable-Kassette geleitet, wie es in DE 198 37 667 41 be­ schrieben ist. Eine solche Disposable-Kassette besteht aus einem Plastikteil, das wiederum aus zwei weiteren Teilen besteht. In ein Hartteil sind Kanäle und Volumi­ na eingelassen. Dieses Hartteil ist mit einer flexiblen Folie zur Abdeckung der Ka­ näle und Volumina abgeschlossen. Die Disposable-Kassette wird in eine spezielle Aufnahmekammer, z. B. an einer Dialysemaschine, eingebracht. Diese Kammer kann z. B. mit Hilfe einer schwenkbaren Tür geöffnet werden. Die Disposable- Kassette wird in die Kammer eingelegt, wobei der flexiblen Folie ein entsprechen­ des Gegenstück an der Maschine gegenüberliegt, damit die Kassette mit Hilfe von maschinenseitigen Aktoren und Sensoren betrieben werden kann. Die Tür wird ge­ schlossen und dient dabei als Widerlager. In der Kammer können Sensoren zur Bestimmung verschiedener Parameter des Blutes während der Dialysebehandlung vorgesehen sein, z. B. ein Temperatursensor oder ein Drucksensor.

Weiterhin kann eine Lichtschranke vorgesehen sein, um festzustellen, ob Blut durch die Kanäle strömt. Mit Hilfe einer Ultraschallmeßeinheit kann eine Laufzeit­ messung durch eine Meßkammer in der Disposable-Kassette durchgeführt werden, die eine Bestimmung der Blutdichte, der Konzentration und/oder des Hämatokrit­ wertes zuläßt.

Um aus der Laufzeit präzise den gewünschten Parameter bestimmen zu können, muß die Ultraschalllaufstrecke möglichst genau bekannt sein. Bei der bekannten Lösung der DE 198 37 667 A1 wird deswegen die Disposable-Kassette mit Hilfe von Abstandsbolzen und Verschraubungen in der Aufnahmekammer gehalten, so daß sich ein präziser Abstand ergibt.

Eine solche Konstruktion ist jedoch aufwendig und erfordert eine längere Vorberei­ tung der Dialysebehandlung. Durch die Abstandsbolzen ist die Anordnung gegen Verschmutzung und Verschleiß empfindlich. Die während einer Behandlung, die mehrere Stunden dauern kann, auf die Kassette wirkenden Andruckkräfte können z. B. zu einer plastischen Verformung der Kassette und damit des Abstandes füh­ ren. Andererseits sind Durchbrüche durch die Kassette und die Folie notwendig, um die Abstandsbolzen fixieren zu können.

Aus AT 407 303 B ist ein Verfahren zur Kalibrierung eines Analysators mit einsetzbarer Einmalkassette bekannt, bei dem die Sensoren in der Einmalkassette mit einem Kalibrier- und/oder Konditioniermedium in Kontakt gebracht werden.

Ausgehend vom Stand der Technik ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung und ein Verfahren anzugeben, mit denen die genaue Bestimmung eines Parameters einer medizinischen Flüssigkeit möglich ist, dessen Wert von der Ausdehnung einer Meßkammer abhängt, wobei die Meßvorrichtung unempfindlich gegen Verschleiß und Verschmutzung sein soll und das Handling der Vorrichtung und des Meßverfahrens einfach sein soll.

Diese Aufgabe wird mit einer Meßvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruches 1 und einem Meßverfahren mit den Merkmalen des Anspruches 10 gelöst. Die jeweili­ gen Unteransprüche sind auf bevorzugte Ausführungsformen gerichtet. Anspruch 17 beschreibt ein erfindungsgemäßes Kalibrierverfahren für eine erfindungsgemä­ ße Meßvorrichtung.

Bei der erfindungsgemäßen Meßvorrichtung ist zumindest eine Abstandssensor­ einheit vorgesehen, die derart zu der Meßkammer angeordnet ist, daß sich der ge­ messene Abstand relativ mit der Ausdehnung der Meßkammer ändert. Mit einer solchen Abstandssensoreinheit läßt sich während der Messung einer Meßgröße, die von der Ausdehnung der Meßkammer abhängt, ein Abstand bestimmen, der von der Ausdehnung der Meßkammer abhängt. Die Meßgröße gestattet bei be­ kannter Ausdehnung der Meßkammer in Meßrichtung die Bestimmung des interes­ sierenden medizinischen Parameters. Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist es also möglich, während der Behandlung nicht nur die abstandsabhängige Meßgröße zu bestimmen, sondern auch den Abstand bzw. dessen Änderung selbst. So läßt sich aus diesen Werten der gewünschte Parameter direkt bestim­ men und z. B. auf einer entsprechenden Anzeigeeinheit darstellen und überwa­ chen. Selbstverständlich kann sowohl der so bestimmte Parameter als auch mit ihm in fester Beziehung stehende andere Werte direkt zur Steuerung der Behandlung eingesetzt werden, z. B. zur Änderung der Temperatur, der Flußgeschwindigkeit oder anderen bei der Dialysebehandlung relevanten Parametern.

Bei Beginn der Behandlung, z. B. einer Dialysebehandlung, muß nur die Dispo­ sable-Kassette angeschlossen und verschlossen werden. Es muß keine besondere Vorsicht eingesetzt werden, um den Abstand der zwei Elemente der Aufnahme­ kammer für die Disposable-Kassette genau einzustellen, da während der Behand­ lung das Signal der Abstandssensoreinheit aufgenommen wird und daraus präzise die Ausdehnung der Meßkammer in der Meßrichtung des Meßelementes bestimmt werden kann.

Toleranzschwankungen der Disposableaufnahme während der Behandlung z. B. aufgrund unterschiedlicher Flüssigkeitsdruckwerte oder Temperaturänderungen werden automatisch berücksichtigt und erfordern keine gesonderte Korrektur.

Die Abstandssensoreinheit kann sich dabei direkt im Bereich der Meßkammer be­ finden. Auf diese Weise kann direkt die Ausdehnung der Meßkammer in Meßrich­ tung bestimmt werden, ohne daß zusätzlich das gemessene Abstandssignal in die Ausdehnung der Meßkammer umgerechnet werden müßte. Bei anderen Anord­ nungen kann es vorteilhaft sein, wenn sich die Abstandssensoreinheit gegenüber der Meßkammer versetzt befindet. So läßt sich der Abstand zwischen den zwei E­ lementen ebenfalls bestimmen, jedoch bleibt die Messung von der Flüssigkeit, die durch die Meßvorrichtung geschickt wird, unbeeinflußt.

Bei einer vorteilhaften Ausführungsform umfaßt die Abstandssensoreinheit zwei sich nicht berührende Teile, die derart zu der Meßkammer angeordnet sind, daß sich ihr relativer Abstand mit der Ausdehnung der Meßkammer ändert.

Die Abstandssensoreinheit kann z. B. eine kapazitive Einheit sein, wobei die zwei Teile die Elektroden eines Kondensators umfassen. Eine Änderung des Abstandes der Kondensatorplatten ändert die Kapazität, die in bekannter Weise bestimmt wer­ den kann. Ebenso kann eine optische Abstandsmessung vorgesehen sein.

Bei einer besonders vorteilhaften Ausführungsform umfaßt die Abstandssensorein­ heit zumindest eine Einrichtung zur Erzeugung eines elektrischen und/oder magne­ tischen Feldes und zumindest einen Feldsensor zur Messung des Feldes bzw. des­ sen Änderung. Ändert sich der Abstand zwischen der Felderzeugungseinrichtung und dem Feldsensor, so ändert sich auch das Feld, z. B. in seiner Stärke und/oder Richtung. Aus dieser Feldänderung kann auf die Abstandsänderung zurückge­ schlossen werden. Bei geeigneter Kalibrierung läßt sich der Abstand auch absolut bestimmen.

Wird ein Magnetfeld zur Abstandsmessung eingesetzt, so kann die Änderung des Abstandes z. B. durch Messung von induzierten Wirbelströmen bestimmt werden.

Besonders einfach zu realisieren ist jedoch die Magnetfeldmessung mit Hilfe eines magnetoresistiven Sensors, wie er z. B. in DE 197 46 199 beschrieben ist. Bei einem solchen magnetoresistiven Sensor ändert sich in gut messbarer Weise der Widerstand einer Sensoranordnung bei Änderung des ihn durchdringenden mag­ netischen Feldes. Befindet sich nun z. B. auf einer Seite der Disposable-Kassette ein ein Magnetfeld erzeugendes Element, einfacherweise z. B. ein Permanentmag­ net, und auf der anderen Seite der Disposable-Kassette ein magnetoresistiver Sen­ sor, so ist das Signal des magnetoresistiven Sensors vom Abstand abhängig, der wiederum direkt mit der Ausdehnung der Meßkammer zusammenhängt. Das elekt­ rische Signal des magnetoresistiven Sensors läßt sich einfach messen und präzise auswerten. Bei einem Sensor gemäß DE 197 46 199 wird mit Hilfe eines Sensors die Richtung des Magnetfeldes bezüglich der Sensorachse erfaßt. Die erfindungs­ gemäße Anordnung wird dann derart gewählt, daß die Richtung des Magnetfeldes am Ort des Feldsensors eindeutig mit dem Abstand des Feldsensors von der Felderzeugungseinrichtung zusammenhängt, um so den Abstand aus der Richtung des Magnetfeldes zu bestimmen.

Bei der Dialysebehandlung ist die genaue Kenntnis des Wassergehaltes und/oder der damit zusammenhängenden Blutdichte notwendig. Die Dichtemessung kann z. B. eine Lichtabsorptionsmessung umfassen. Besonders präzise ist jedoch die Messung der Laufzeit einer Ultraschallwelle durch das Blut, deren Schallgeschwin­ digkeit abhängig von der Dichte ist. Aus der Laufzeit läßt sich so auch auf den Hä­ matokritwert zurückschließen. Für die Ultraschallmessung kann ein Ultraschallsen­ sor auf einer Seite der Meßkammer und ein Ultraschallempfänger auf der gegen­ überliegenden Seite der Meßkammer vorgesehen sein. Selbstverständlich kann auch auf einer Seite der Meßkammer der Sensor und der Empfänger vorgesehen sein und auf der anderen Seite nur ein Ultraschallreflektor.

Mit einer solchen Ausgestaltung der Meßvorrichtung läßt sich als Meßgröße die Laufzeit der Ultraschallwelle bestimmen. Aus dieser Meßgröße läßt sich bei be­ kanntem Abstand der Ultraschallmeßelemente der gewünschte medizinische Pa­ rameter bestimmen, wobei mit der erfindungsgemäßen Meßvorrichtung die Be­ stimmung dieses Abstandes oder dessen Änderung präzise möglich ist. Selbstver­ ständlich kann so auch die Ultraschallgeschwindigkeit selbst bestimmt werden.

Mit Hilfe einer Abstandssensoreinheit läßt sich an einer Stelle der Disposable- Kassette der Abstand überwachen und so auf eine Änderung der Ausdehnung der Meßkammer in der Meßrichtung zurückschließen. Eine höhere Präzision läßt sich erreichen, wenn an mehreren, seitlich gegeneinander versetzten Stellen der Meß­ vorrichtung Abstandssensoreinheiten vorgesehen sind. Auf diese Weise läßt sich auch eine Verkippung oder Versetzung der verschiedenen Teile der Meßvorrich­ tung detektieren.

Bei einem erfindungsgemäßen Verfahren zur Bestimmung von Parametern medizi­ nischer Flüssigkeiten wird während der Bestimmung einer Meßgröße, deren Wert von der Ausdehnung einer Meßkammer abhängt, ein zur Ausdehnung der Meß­ kammer in der Meßrichtung bzw. der Änderung der Ausdehnung in fester Bezie­ hung stehender Wert bestimmt. Besonders vorteilhaft wird bei dem erfindungsge­ mäßen Verfahren ein magnetisches Feld zur Bestimmung des Abstandes eines Feldsensors und einer Felderzeugungseinrichtung bestimmt, um aus diesem Ab­ stand die Ausdehnung der Meßkammer bestimmen zu können. Dazu kann, wie be­ schrieben, z. B. eine Richtungsbestimmung des Magnetfeldes eingesetzt werden, wenn die Richtung des Magnetfeldes am Ort des Feldsensors vom Abstand des Feldsensors von der Felderzeugungseinrichtung abhängt.

Mit der erfindungsgemäßen Meßvorrichtung und dem erfindungsgemäßen Meß­ verfahren ist eine präzise Überwachung der Ausdehnung einer Meßkammer z. B. in einer Disposable-Kassette bei der Dialysebehandlung möglich. Parameter, die aus einer Meßgröße bestimmt werden, die abhängig von der Ausdehnung der Meß­ kammer ist, lassen sich so präzise und einfach bestimmen. Die Meßvorrichtung ist unempfindlich gegen Verschmutzung und Verschleiß und kann einfach bedient werden. Eine besonders präzise Einstellung oder gesonderte Überwachung des Abstandes ist nicht notwendig.

Die erfindungsgemäße Meßvorrichtung und das erfindungsgemäße Meßverfahren werden anhand der anliegenden Figuren im Detail erläutert, die bevorzugte Aus­ gestaltungen darstellen. Dabei zeigt

Fig. 1 eine seitliche Schnittansicht einer Ausführungsform einer erfindungsge­ mäßen Meßvorrichtung mit eingesetzter Disposable-Kassette,

Fig. 2 schematisch ein Detail der Fig. 1, und

Fig. 3 eine Schnittansicht auf eine Disposable-Kassette mit angedeuteten Meßeinrichtungen.

Fig. 1 zeigt die erfindungsgemäße Meßvorrichtung mit einer eingesetzten Dispo­ sable-Kassette 9. Die Disposable-Kassette ist in einer Aufnahmekammer z. B. einer Dialysemaschine eingesetzt. In dem Disposable 9 ist eine Meßkammer 15 inte­ griert, die einen Zufluß 26 und einen Abfluß 27 aufweist und eine Tiefe 25 hat. An jeweils gegenüberliegenden Seiten ist die Meßkammer 15 mit einer Folie 1, 14 abgeschlossen. Beidseitig der Meßkammer liegen an den Folien 1, 14 jeweils Sen­ sorträger 2, 10 an, die an ihrem äußeren Rand jeweils eine Dichtung 3, 11 aufwei­ sen. Die Dichtung ist dabei in einer jeweils dafür vorgesehenen Nut eingesetzt und ragt geringfügig über die Unterseite der Sensorträger hinaus. Fig. 1 zeigt dabei den Meßbereich 22 der Disposable-Kassette zum Einsatz bei einer Dialysebe­ handlung. Die Sensorträger sind Teil der Dialysemaschine.

Mit 5 ist ein Temperatursensor bezeichnet, der die Messung der Temperatur von Blut in der Meßkammer 15 erlaubt. 6 und 12 bezeichnen Empfänger und Sender einer Lichtschranke zur Feststellung, ob Blut durch die Meßkammer fließt. 8 be­ zeichnet einen Drucksensor, der derart an der Folie 1 anliegt, die die Meßkammer 15 abschließt, daß der Druck des Blutes bestimmt werden kann. 7, 13 bezeichnet ein Meßelement, im gezeigten Fall einen Ultraschallempfänger 7 und einen Ultra­ schallsender 13, die beidseitig der Meßkammer angeordnet sind. Beispielhaft be­ zeichnet 4 einen Anschluß für Unterdruck. 24 bezeichnet eine Abstandssensorein­ heit bestehend aus zwei Teilen 17 und 18. Die einzelnen Sensoren 5, 6, 12, 7, 13, 8, 24 sind in nicht gezeigter Weise mit Anzeigeeinheiten oder einer Steuerungsein­ heit, z. B. einem Mikroprozessor, verbunden.

A und B bezeichnen die Strömungsrichtung des Blutes während der Dialysebe­ handlung durch die Disposable-Kassette.

Fig. 2 zeigt die Abstandssensoreinheit 24 schematisch vergrößert im Detail. Im Sensorträger 10 befindet sich ein erster Magnet 18 mit der beispielhaften Anordnung von Nord- und Südpol. In dem anderen Sensorträger 2 auf der anderen Seite der Kassette befindet sich der zweite Teil 17 der Abstandssensoreinheit 24. Dieser Teil umfaßt einen zweiten Magneten 19 und einen magnetoresistiven Sensor 20. Schematisch sind Anschlüsse 21 angedeutet. Wiederum nur beispielhaft sind die Pole Nord- und Südpol des zweiten Magneten 19 angedeutet. Der Abstand zwi­ schen den zwei Teilen 17 und 18 der Abstandssensoreinheit 24, der überwacht werden soll, ist mit 23 bezeichnet. Bei der Anordnung der Fig. 2 wird durch den Magnet 18 ein Magnetfeld am Ort des Sensors 20 erzeugt, dessen Feldlinien nahe­ zu horizontal, im gezeigten Beispiel von rechts nach links, verlaufen. Das Magnet­ feld des zweiten Magneten 19 führt dagegen zu einem Magnetfeld am Ort des Sen­ sors mit einer dominanten vertikalen Komponente (hier von unten nach oben). Das resultierende Magnetfeld hat je nach Abstand 23 der beiden Magneten 18, 19 eine unterschiedliche Ausrichtung in der Zeichenebene. Ist der Abstand 23 groß, so ent­ spricht das Magnetfeld eher dem des zweiten Magneten 19. Ist der Abstand klein, so kippt bei der gezeigten Anordnung der Feldvektor nach links, da sich eine hori­ zontale Komponente in den Feldvektor mischt. Damit sich eine nennenswerte Dre­ hung ergibt, ist es je nach Anordnung relativ zum Sensor sinnvoll, wie in Fig. 2 beide Magnete gedreht zueinander anzuordnen. Mit einer solchen Anordnung kann der Feldwinkel zu einer Sensorachse und somit die Richtung des Magnetfeldes gemessen werden, die mit dem Abstand direkt korelliert ist.

In Fig. 3 ist eine Disposable-Kassette im Schnitt gezeigt. Sichtbar ist das Dispo­ sable 9 mit den darin eingelassenen Kanälen 26 für den Zufluß und 27 für den Abfluß des Blutes. In Fig. 3 ist dabei die Disposable-Kassette zusammen mit der gedachten Position der dahinter liegenden Sensorteile 17 der Abstandssensorein­ heit 24 gezeigt, die hinter dem Disposable 9 angeordnet sind, wenn die Kassette in die Dialysemaschine eingelegt ist. Weiterhin sind beim gezeigten Beispiel zwei Meßbereiche 22 schematisch dargestellt. Ist die Disposable-Kassette 9 in die ent­ sprechende Aufnahmekammer der Dialysemaschine eingelegt, so befinden sich in diesen Bereichen 22, wie in Fig. 1 dargestellt, die Sensoren, wie z. B. der optische Sensor 6, 12, der Temperatursensor 5 oder der Drucksensor 8. Weiterhin weisen die Meßbereiche 22 z. B. den Ultraschallaufzeitmeßsensor 7, 13 auf.

Die Meßvorrichtung wird vorzugsweise zur Dialysebehandlung eingesetzt. Hierzu wird nach Einlegen der Disposable-Kassette die Meßvorrichtung in den extrakorpo­ ralen Blutkreislauf geschaltet. Das Blut fließt in Richtung der Pfeile A, B.

Vor den einzelnen Messungen wird zunächst an die Folien Unterdruck angelegt, z. B. über den Anschluß 4 oder vergleichbare Anschlüsse, so daß die Folien 1, 14 in gutem Kontakt zu den Sensoren stehen. Die Sensoren können über eine nicht nä­ her dargestellte Steuereinheit angesteuert werden, so daß die jeweiligen Messun­ gen beginnen können.

Zur Messung der Blutdichte bzw. des Hämatokritwertes wird mit Hilfe des Ultra­ schallsenders 13 eine Ultraschallwelle durch die Meßkammer 15 geschickt und vom Ultraschallempfänger 7 empfangen. Die dabei gemessene Meßgröße ist die Laufzeit der Ultraschallwelle, die von der Schallgeschwindigkeit abhängt, die wie­ derum vom Hämatokritwert bzw. der Dichte des Blutes abhängig ist. Mit Hilfe der Abstandssensoreinheit 24 wird der Abstand zwischen den Teilen 17, 19 der Ab­ standssensoreinheit durch Auslesen des magnetoresistiven Sensors 20 bestimmt.

Dieser Abstand hängt in fester Beziehung mit dem Abstand der Sensorträger 2, 10 zusammen und läßt auf diese Weise die exakte Bestimmung des Abstandes des Ultraschallsenders 13 und des Ultraschallempfängers 7 zu. Mit Hilfe der gemesse­ nen Laufzeit und dem auf diese Weise bestimmten Abstand, der der Ausdehnung 25 der Meßkammer 15 entspricht, kann aus der Laufzeit der Ultraschallwelle der gewünschte Parameter bestimmt werden (z. B. die Schallgeschwindigkeit und da­ mit die Zusammensetzung des Blutes), der dann ggf. überwacht und ggf. zur Steu­ erung der Behandlung eingesetzt werden kann.

Durch die genaue Abstandsbestimmung bzw. dessen Änderung mit Hilfe der Ab­ standssensoreinheit 24 ist eine genaue Justierung der einzelnen Sensorträger 2, 10 nicht notwendig. Bei einer Ausführungsform gemäß der Fig. 3 ist auch eine Ver­ kippung oder Versetzung aus den unterschiedlichen Signalen der einzelnen gegen­ einander versetzten Abstandssensoreinheiten feststellbar.

Der magnetoresistive Abstandssensor kann wie folgt kalibriert werden. Dabei kann die Ultraschallmessungseinrichtung 7, 13 verwendet werden. Bereits beim Bau der Dialysemaschine wird werkseitig mit Hilfe eines Disposables bekannter Eigen­ schaften und einer Flüssigkeit bekannter Eigenschaften, wie z. B. Kochsalzlösung, bei definiertem Abstand die Ultraschallaufzeit t1 bestimmt, die der Schall von den Ultraschallsensorteilen 7, 13 bis zur Flüssigkeit benötigt. Diese Zeit t1 umfaßt zum einen die Zeit, die der Schall vom Sender 13 bis an das Disposable 9 und vom Disposable 9 bis zum Empfänger 7 benötigt. Zum anderen geht in diese Schallauf­ zeit t1 diejenige Zeit ein, die der Schall sich in denjenigen Teilen des Disposables 9 selbst bewegt, die zwischen den Sensoren 7, 13 angeordnet sind. Dies sind beim gezeigten Ausführungsbeispiel der Fig. 1 z. B. die Folien 1 und 14.

Vor einer Behandlung wird zur Kalibrierung wiederum das Disposable 9 mit einer bekannten Flüssigkeit, z. B. Kochsalzlösung, durchflossen. Der Temperatursensor 5 kann zur Temperaturkorrektur der Schallaufzeit herangezogen werden. Es wird bei eingesetztem Disposable die Gesamtlaufzeit t des Ultraschalles vom Sender 13 zum Empfänger 7 gemessen. Diese setzt sich zusammen aus der bekannten Zeit t1 und der Laufzeit t2, die auf den Schallweg in der Kochsalzlösung in der Meß­ kammer 15 entfällt. So kann t2 aus der gemessenen Laufzeit t und der bekannten Schallaufzeit t1 bestimmt werden. Die temperaturabhängige Ausbreitungsge­ schwindigkeit in der Kochsalzlösung ist bekannt, wodurch der Abstand 25, der auf den Meßweg innerhalb der Flüssigkeit entfällt, bestimmt werden kann. Im Anschluß wird der Abstand zwischen den Sensorplatten 2, 10 ein wenig vergrößert bzw. ver­ kleinert. Dies kann z. B. mit einer hier nicht weiter interessierenden Vorrichtung ge­ schehen, mit der eine der Sensorplatten bewegt werden kann.

Dabei wird jeweils der berechnete Abstand sowie das Meßsignal des magnetore­ sistiven Sensors aufgenommen und abgespeichert. So erhält man eine Kennlinie, die mit Hilfe des magnetoresistiven Sensors eine Abstandsmessung bei unbe­ kannter Flüssigkeit erlaubt. Eine solche Kalibrierung gestattet die Erfassung von Abstandsänderungen in der Größenordnung von 1 µm.

Claims (19)

1. Meßvorrichtung zur Bestimmung von Parametern medizinischer Flüssigkeiten mit einem Meßbereich (22), der folgendes umfaßt:

• - eine Meßkammereinrichtung zur Aufnahme einer Disposable-Kassette (9) mit zumindest einer Meßkammer (15), durch die die zu messende Flüssig­ keit geführt wird,
• - zumindest ein Meßelement (13, 7) zur Messung einer Meßgröße, deren Wert von der Ausdehnung der Meßkammer (15) in einer Meßrichtung ab­ hängt und bei bekannter Ausdehnung der Meßkammer (15) die Bestim­ mung des Parameters oder eines dazu in fester Beziehung stehenden Wertes zuläßt,

gekennzeichnet durch zumindest eine Abstandssensoreinheit (24), die derart zu der Meßkammerein­ richtung angeordnet ist, daß sich der gemessene Abstand (23) relativ mit der Ausdehnung (25) der Meßkammer (15) ändert.

2. Meßvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zumin­ dest eine Abstandssensoreinheit (24) zumindest zwei sich nicht berührende Teile (17, 18) umfaßt, die derart zu der Meßkammereinrichtung angeordnet sind, daß sich ihr relativer Abstand (23) mit der Ausdehnung (25) der Meß­ kammer (15) ändert.

3. Meßvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeich­ net, daß die Abstandssensoreinheit (24) zumindest eine Einrichtung (18, 19) zur Erzeugung eines elektrischen und/oder magnetischen Feldes und zumin­ dest einen Sensor (20) zur Messung des erzeugten magnetischen und/oder elektrischen Feldes oder dessen Änderung umfaßt.

4. Meßvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Felder­ zeugungseinrichtung eine Einrichtung zur Erzeugung eines Magnetfeldes, vorzugsweise zumindest einen Permanentmagneten (18), umfaßt und der Feldsensor einen magnetoresistiven Sensor (20) umfaßt.

5. Meßvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Meßelement einen Ultraschallsender (13) und einen Ultraschall­ empfänger (7) umfaßt, die derart bezüglich einer in der Meßkammereinrich­ tung aufgenommenen Meßkammer (15) angeordnet sind, daß sie eine Ultra­ schallaufzeitmessung durch die Meßkammer erlauben.

6. Meßvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung zum Einsatz bei der Dialyse und zur Bestimmung von Pa­ rametern von Blut geeignet ist.

7. Meßvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung zur Bestimmung der Dichte und/oder der Konzentration und/oder des Hämatokritwertes der medizinischen Flüssigkeit geeignet ist.

8. Meßvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstandssensoreinheit (24) gegenüber einer in der Meßkammerein­ richtung aufgenommenen Meßkammer (15) seitlich versetzt angeordnet ist.

9. Meßvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, gekennzeichnet durch zumindest zwei Abstandssensoreinheiten (24), die versetzt zueinander ange­ ordnet sind.

10. Verfahren zur Bestimmung von Parametern medizinischer Flüssigkeiten, bei dem
die Flüssigkeit durch eine Meßkammer (15) geführt wird,
eine Meßgröße gemessen wird, deren Wert von der Ausdehnung (25) der Meßkammer (15) in einer Meßrichtung abhängt und bei bekannter Aus­ dehnung (25) der Meßkammer (15) die Bestimmung des Parameters oder ei­ nes dazu in fester Beziehung stehenden Wertes zuläßt,
dadurch gekennzeichnet, daß
bei der Messung der Meßgröße zusätzlich ein zu der Ausdehnung (25) der Meßkammer (15) in der Meßrichtung oder der Änderung der Ausdehnung in fester Beziehung stehender Wert bestimmt wird.

11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausdehnung (25) mit Hilfe eines elektrischen und/oder magnetischen Feldes bestimmt wird, das von einer Felderzeugungseinrichtung (18) am Ort eines Feldsensors (20) erzeugt wird, die derart angeordnet sind, daß ihr Abstand (23) in fester Bezie­ hung zur Ausdehnung (25) steht.

12. Verfahren nach Anspruch 11, bei dem ein Magnetfeld mit einer Magnetfelder­ zeugungseinrichtung, vorzugsweise zumindest einem Permanentmagneten (18), erzeugt wird und seine Stärke und/oder Richtung mit einem magnetoresi­ stiven Sensor (20) gemessen wird.

13. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Änderung der Ausdehnung (25) aus der Änderung eines elektrischen und/oder magnetischen Feldes bestimmt wird, die sich aus der Änderung eines Abstandes (23) zwi­ schen einer Felderzeugungseinrichtung (18) und einem Feldsensor (20) ergibt.

14. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 13, bei dem die Meßgröße die Laufzeit einer Ultraschallwelle umfaßt.

15. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 14, bei dem die medizinische Flüs­ sigkeit Blut umfaßt, und das Verfahren bei der Dialyse verwendet wird.

16. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 15, bei dem der zu bestimmende Parameter die Dichte und/oder die Konzentration und/oder der Hämatokritwert ist.

17. Verfahren zur Kalibrierung einer Meßvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, bei dem

• a) eine Flüssigkeit mit einem bekannten Wert eines Parameters durch die Meßkammer (15) geschickt wird, zu dessen Bestimmung die Meßvorrich­ tung geeignet ist,
• b) mit dem Meßelement (7, 13) eine Meßgröße gemessen wird, deren Wert von der Ausdehnung (2) der Meßkammer (15) in der Meßrichtung abhängt,
• c) die Ausdehnung (25) der Meßkammer (15) in der Meßrichtung aus dem bekannten Parameter und der gemessenen Meßgröße oder einem dazu in fester Beziehung stehenden Wert bestimmt wird,
• d) ein Signal der Abstandssensoreinheit (17, 18) gemessen wird,
• e) das gemessene Signal dem bestimmten Wert der Ausdehnung (25) der Meßkammer (15) oder einem dazu in fester Beziehung stehenden Wert zugeordnet wird,
• f) die Ausdehnung (25) der Meßkammer (15) geändert wird, und
• g) die Schritte b) bis f) mindestens einmal zur Bestimmung einer Kennlinie zwischen dem Signal der Abstandssensoreinheit (17, 18) und der Ausdeh­ nung (25) der Meßkammer (15) bzw. dem dazu in fester Beziehung ste­ henden Wert wiederholt werden.

18. Verfahren zur Kalibrierung nach Anspruch 17, bei dem der Parameter die Ultra­ schallgeschwindigkeit ist, das Meßelement einen Ultraschallsender (13) und ei­ nen Ultraschallempfänger (7) umfaßt und die Meßgröße die Ultraschallaufzeit ist.

19. Verfahren zur Kalibrierung nach Anspruch 18, bei dem als Flüssigkeit Koch­ salzlösung verwendet wird.