-
Die
Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Messung des in einem Medium,
insbesondere flüssigen
Medium, herrschenden Drucks, wobei die Vorrichtung eine von dem
Medium durchströmbare Messkammer
mit zumindest einer elastisch verformbaren Wandung, zumindest einer
im Vergleich hierzu festeren Wandung und einem Mediumeinlass und
einem Mediumauslass aufweist, sowie ein Verfahren zum Bestimmen
des Hämatokritwertes
von in einer Messkammer enthaltenem Blut, insbesondere unter Verwendung
der Vorrichtung.
-
Derartige
Vorrichtungen werden in der Medizintechnik zur Messung von Drücken in
Flüssigkeiten bei
der Untersuchung und Behandlung von Menschen und Tieren verwendet,
insbesondere über elektronische
Diagnose- und Überwachungsgeräte. Zur Überwachung
der hämodynamischen
Parameter eines Patienten, insbesondere von Intensivpatienten, ist
es heute üblich,
neben der Aufzeichnung eines EKGs auch die invasiven Drücke in die
Aufzeichnung mit aufzunehmen, also die Zustandsüberwachung der vitalen Körperfunktionen
des Patienten. Je nach Überwachungsgrad
werden zwischen einem und vier Drücken gemessen, nämlich der
arteriellen, pulmonal-arterielle, LAP und venösen Druck.
-
Hierzu
wird ein Katheter mit einem eingebundenen Monitoring-Set benutzt.
Die Positionierung der Öffnungen
am Ende des Katheters definieren die Messpunkte im Körper des
Patienten. Als Monitoring-Set werden hierbei die aus hygienischen
Gründen
meist zur Einmalverwendung bestimmten Teile bezeichnet, die die
Verbindung zwischen dem Patienten und dem sogenannten Monitor herstellen.
Als Monitor bezeichnet man das elektronische Überwachungs- und Aufzeichnungssystem,
mit dem die enstprechenden Messdaten ausgewertet und angezeigt werden
können
und das im Bedarfsfall entsprechende Alarmsignale ausgibt, wenn
Messdaten vorgegebene Sollbereiche verlassen.
-
Eine
allgemeine Beschreibung hierzu findet sich am Beispiel einer Einschwemmkatheteruntersuchung
in Buchwalsky, Rainer. Einschwemmkatheter: Technik, Auswertung und
praktische Konsequenzen (Beiträge
zur Kardiologie, Band 29): Erlangen: perimed Fachbuchverlagsgesellschaft,
1985, Seiten 106 bis 109. Das am Katheter zu befestigende Monitoring-Set
besteht dabei aus einem unbelüfteten
Infusionsgerät
zur Zuführung
von Infusionslösungen
zu den Patienten, einem Spülsystem,
welches eine kontinuierliche Spülrate
von üblicherweise
3 ml/Std. an der Katheterspitze zur Vermeidung von Okklusion durch
Thromben gewährleistet
und einem Druckdom. Der Druckdom überträgt über seine flexible Membran das
Drucksignal auf einen wiederverwendbaren Transducer (Drucksensor).
Ein solcher Druckdom wurde bisher mit einer Schraub- oder Bajonettverbindung
auf einem entsprechenden Transducer befestigt (siehe dazu
DE 42 19 888 A1 ,
Spalte 3, Zeilen 28 bis 30) oder mittels Schnapphaken (vergleiche
WO 99/37983). Eine Weiterentwicklung eines Druckdoms mit Transducer
findet sich auch in der WO 02/03854. Mit dem in dieser Druckschrift
offenbarten System können
Unterdrücke
direkt im Blutkreislauf gemessen werden, die größer sind als diejenigen, bei
denen rote Blutkörperchen
im menschlichen Blut bei längerer
Einwirkzeit platzen (Hämolyse).
Außerdem
können
hohe Druckanstiegsgeschwindigkeiten erfasst werden.
-
Ein
Transducer weist insbesondere einen Chip mit Wheatstone-Brücke auf.
Dieser Chip kann auch in dem Druckdom als nicht wiederverwendbarem
Einwegteil vorgesehen werden. Hierbei wird dann ein Eimal-Transducer
vorgesehen, der den Druck misst.
-
Ein
anderer Ansatz ist in der
DE
197 24 001 C1 offenbart. Hierbei wird ein Druckmesssystem
beschrieben, das die veränderliche
geometrische Gestalt einer Kochsalzlösungssäule in einem Katheter mithilfe
der Messung des elektrischen Widerstandes, der elektrischen Kapazität oder der
akustischen Hohlraumresonanz misst, um das Druckprofil zu bestimmen,
das die geometrische Veränderung über zumindest
eine Katheterwand, die sich auf die Kochsalzlösungssäule auswirkt, zu bestimmen.
Hierbei wird also die Kompression der Katheterwand bestimmt, wobei
der Schlauch von einer Seite her kontinuierlich mit einem flüssigen Stoff
befällt
wird, der den in dem Schlauch befindlichen Stoff, zumeist ein Gas,
verdrängt
bis zur einer bestimmten Fülllänge x
A. Diese Fülllänge x
A wird
ermittelt. Die Druckprofilmessung wird auf der Basis einer Kapazitätsmessung durchgeführt, wobei
der Schlauch aus einem elektrisch isolierenden Material besteht
und die Kapazität mithilfe
eines Kapazitätsmessgerätes zwischen
der elektrisch leitfähigen
Füllung
und einem außerhalb des
Schlauches angeordneten elektrisch leitfähigen, Medium gemessen wird,
wobei dieses elektrisch leitfähige
Medium den Schlauch vollständig
umgibt.
-
Nachdem
das Vorsehen von Luft oder einem anderen Gas insbesondere bei der
Messung von Drücken
im Blut einer Person oder eines Tieres nicht sinnvoll möglich ist,
kann die in der
DE
197 24 001 C1 offenbarte Vorrichtung nicht für Druckmessungen
insbesondere im Dialysebereich verwendet werden.
-
Der
vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung
zur Messung des in einem Medium, insbesondere flüssigem Medium, herrschenden
Drucks nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 dahingehend weiterzubilden,
dass auch ohne Vorsehen eines kostenintensiven Transducers eine
Druckmessung möglich
ist und diese Vorrichtung insbesondere auch für die Dialyse und andere medizinische
Anwendungen verwendbar ist, bei denen eine Druckmessung erfolgen
soll.
-
Die
Aufgabe wird durch eine Vorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs
1 dadurch gelöst,
dass zumindest eine Erregerelektrode in oder an der zumindest einen
festeren Wandung der Messkammer und zumindest eine an oder auf der
elastisch verformbaren Wandung angeordnete Signalelektrode zur Impedanzmessung
vorgesehen sind. Die Aufgabe wird außerdem für ein Verfahren zum Bestimmen
des Hämatokritwertes
von in einer Messkammer enthaltenem Blut dadurch gelöst, dass
in einem extrakorporalen Kreislauf die Messkammer mit Blut durchströmt und der
Hämatokritwert
durch Ermitteln des Leitfähigkeitswertes
zwischen zwei feststehenden, in die Messkammer ragenden Elektroden
ermittelt wird. Weiterbildungen der Erfindungen sind in den abhängigen Ansprüchen definiert.
-
Dadurch
wird eine Vorrichtung zur Messung des in einem Medium herrschenden
Drucks geschaffen, die verhältnismäßig kostengünstig hergestellt und
auch als Einmalartikel verwendet werden kann. Es ist lediglich die
eine Vorrichtung als Einheit vorgesehen, die im Gegensatz zu den
Druckdomen mit Transducer nach dem Stand der Technik dadurch kompakter
und einfacher zu handhaben ist. Nachdem kein mühsames Verbinden von Transducer
und Druckdom erforderlich ist, ist auch die Messung selbst sicherer,
da Ungenauigkeiten aufgrund von mangelhafter Verbindung von Transducer
und Druckdom nicht auftreten. Eine Abhängigkeit von der richtigen
Montage von Transducer und Druckdom ist somit nicht mehr gegeben.
Im Unterschied zu dem in der
DE 197 24 001 C1 offenbarten Sensoreinrichtung zur
Druckmessung kann die Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung
besonders gut auch zur Druckmessung in der Dialyse verwendet werden,
da nicht das Vorhandensein von Gas oder Luft innerhalb der Messkammer
erforderlich ist, vielmehr die Messkammer von dem insbesondere flüssigen Medium durchströmt wird.
Außerdem
lässt sich
die erfindungsgemäße Vorrichtung
auch im Austausch für
bestehende Transducer-Druckdom-Systeme verwenden, da eine Anpassung
an die Halteinrichtungen der im Stand der Technik bekannten Druckdom-Transducer-Kombinationen
problemlos möglich
ist. Es ist somit nicht einmal erforderlich, vorhandene Halteeinrichtungen
für die Druckmessvorrichtungen
zu ändern.
Zusätzliche
Kosten hierfür
entstehen somit nicht.
-
Vorzugsweise
ist eine Erregereinrichtung zum Versorgen der zumindest einen Erregerelektrode
in oder an der Messkammer vorgesehen. Besonders bevorzugt liefert
die Erregereinrichtung einen hochfrequenten Wechselstrom niedriger
Stromstärke,
insbesondere ist der Wechselstrom variabel einstellbar. Zur Vermeidung
einer Elektrolyse sowie zur Gewährleistung
der Sicherheit eines Patienten (IEC 601-1), um ihn vor einem elektrischen
Stromschlag zu schützen,
wird vorteilhaft ein hochfrequenter Wechselstrom niedriger Stromstärke verwendet. Hierbei
ist vorzugsweise die zumindest eine Erregerelektrone aus einem für hochfrequente
Wechselströme
gut leitenden Material hergestellt, insbesondere ist sie hartversilbert.
Es kann auch jedes beliebige andere Material, das eine gute Leitfähigkeit
für hochfrequente
Wechselströme
zeigt, verwendet werden.
-
Vorzugsweise
besteht die elastische Wandung aus einem reversibel verformbaren
Material, insbesondere einem Elastomer. Hierdurch ist sichergestellt,
dass stets eine Auslenkung der elastischen Wandung, bei Druckänderung
jedoch auch eine Rückstellung
der elastischen Wandung problemlos und sicher möglich ist. Bevorzugt ist die
zumindest eine Signalelektrode im Wesentlichen flach ausgebildet,
insbesondere als Folienmaterial, leitfähige Beschichtung, leitfähiger Aufdruck
und/oder Lack. Besonders bevorzugt ist die Signalelektrode auf die elastische
Wandung der Messkammer durch Vakuumauftragsverfahren aufgebracht,
aufgesprüht,
aufgeklebt oder anderweitig aufgebracht. Hierdurch wird gewährleistet,
dass die Signalelektrode möglichst dünn ist und
hierdurch die Elastizität
bzw. reversible Verformbarkeit der elastischen Wandung nicht einschränkt. Es
sollen hierdurch im Wesentlichen eine Verfälschung der Ergebnisse vermieden
werden.
-
Vorzugsweise
ist die Messkammer mit Anschlüssen
zum Anschließen
eines Katheters, insbesondere im Bereich des Mediumeinlasses und
-auslasses versehen. Hierbei können
zum Verbinden ein Luer-Lockverschluss, Schlauchansätze etc.
vorgesehen werden. Anstelle nur einer elastisch verformbaren Wandung
können
auch mehrere solcher elastisch verformbaren Wandungen vorgesehen
sein. Durch das Durchströmen
der Messkammer mit dem zu messenden Medium wird diese mit einem
Druck beaufschlagt, der den Differenzdruck gegenüber dem Atmosphärendruck
außerhalb
der Messkammer darstellt. Durch diese Druckdifferenz wird die elastische Wandung
entsprechend verformt. Zwischen der Erregerelektrode im festeren
Wandungsteil der Messkammer und der Signalelektrode im elastischen Wandungsteil
wird eine Impedanzänderung
ermittelt aufgrund der Volumenänderung
der Messkammer, wobei die Impedanzänderung das die Messkammer füllende Medium,
was insbesondere eine elektrisch leitende Flüssigkeit ist, betrifft. Im
Falle einer invasiven Druckmessung wird die Messkammer mit einer physiologischen
Kochsalzlösung
mit einer Konzentration von insbesondere 0,8 Vol.% durchspült. Im Falle
des Einsatzes der Vorrichtung in extrakorporalen Kreisläufen wird
Vollblut durch die Messkammer gefördert.
-
Vorzugsweise
ist die zumindest eine elastische Wandung mit den übrigen Wandungen
der Messkammer durch eine Nut-und-Feder-Verbindung miteinander verbindbar
oder verbunden. Insbesondere weist die elastische Wandung ein ringförmiges Wulstelement
an ihrem zu den übrigen
Wandungen weisenden Rand und die mit der elastischen Wandung verbindbaren
oder verbundenen Wandungen zumindest eine Nut zum Einführen des
Wulstelementes auf. Hierdurch wird der Montageaufwand verringert,
da das ringförmig
umlaufende Wulstelement in die Nut an den übrigen festeren Wandungen eingreift.
Hierdurch wird automatisch eine dichte und zugleich sich selbst
justierende Verbindung geschaffen. Diese Verbindung ist sogar nachfolgend
wieder lösbar
und anschließend
ebenfalls wieder problemlos fest verbindbar.
-
Bevorzugt
ist eine Einrichtung zum Sicherstellen einer freien Beweglichkeit
der elastischen Wandung vorgesehen. Besonders bevorzugt ist die Einrichtung
eine Schutzkappe oder eine eine freie Beweglichkeit der elastischen
Wandung ermöglichende
Aussparung oder Ausnehmung einer Halteeinrichtung zum Befestigen
der Vorrichtung im Bereich der Messkammer. Insbesondere weist die Schutzkappe
und/oder die Aussparung oder Ausnehmung in der Halteeinrichtung
eine solche Form und solche Abmessungen auf und ist so im Bereich
der elastischen Wandung angeordnet, dass sie eine Anschlagfläche für diese
zur Druckbegrenzung bildet. Um grundsätzlich eine freie Beweglichkeit
der elastischen Wandung zu ermöglichen,
wird die Schutzkappe aufgebracht. Diese umgibt dann mit ihrem Bodenteil
die elastische Wandung der Messkammer. Alternativ (oder zusätzlich)
kann auch die Halteeinrichtung, an die die Vorrichtung bzw. insbesondere
die Messkammer angebracht wird, die Funktion der Schutzkappe übernehmen.
Zu diesem Zweck weist die Halteeinrichtung die Aussparung oder Ausnehmung
auf, damit wiederum ein Raum geschaffen wird, innerhalb dessen sich
die elastische Wandung bewegen kann. Insbesondere ist die elastische
Wandung eine Membran.
-
Bei
Messungen am Blut eines Patienten kann die Messkammer an der Halteeinrichtung
zum Einstellen einer korrekten Messposition in Höhe des rechten Vorhofs des
Herzens zum Erzeugen einer korrekten Nullpunktbestimmung angeordnet
werden. Um trotz des Schaffens eines Bewegungsraums für die elastische
Wandung einen Anschlag vorzusehen, wird die Schutzkappe bzw. die
Aussparung in der Halteeinrichtung, insbesondere deren Halteplatte, vorzugsweise
so realisiert, dass bei circa 800 mm Hg. ein Anschlag der elastischen
Wandung an die Schutzkappe bzw. die Aussparung oder Ausnehmung in
der Halteeinrichtung realisiert ist. Insbesondere kann bei einem
solchen Anschlagen durch Sensoren das Anfahren der Druckbegrenzung
optisch und/oder akustisch oder in anderer Weise angezeigt werden.
Das Erreichen der Druckbegrenzung kann als Notsignal ausgewertet
werden. Vorzugsweise ist eine Einrichtung zum Einstellen und Halten
der Vorrichtung auf einer einstellbaren Höhe vorgesehen, insbesondere
an der Halteeinrichtung angeordnet. Hierdurch ist es möglich, insbesondere
die Messkammer in die Halteeinrichtung so einzustecken, dass sie
in der Höhe
des Herzvorhofs eine Messung vornimmt. Außerdem kann die Messkammer
zumindest teilweise eine kapazitive Felder auskoppelnde Einrichtung
aufweisen und/oder von einer als Faradayscher Käfig wirkenden Einrichtung umgeben
sein, insbesondere ist die Messkammer und/oder die Halteeinrichtung
mit einer metallischen Beschichtung versehen. Hierdurch ist es vorteilhaft
möglich,
von außen
auf die Messkammer einwirkende kapazitive Felder, die ansonsten
die Impedanzmessung in der Messkammer verfälschen könnten, abzuschirmen nach der
Art eines Faradayschen Käfigs.
Es kann beispielsweise auch eine Galvanisierung bzw. Beschichtung
der Halteeinrichtung für
die Messkammer zum Ausbilden eines solchen Faradayschen Käfigs erfolgen,
um kapazitive Störfelder
aus der Messkammer herauszuhalten. Insbesondere kann der Aufnahmeteil
für die
Messkammer an der Halteeinrichtung zu diesem Zweck als offenes Hohlprofil
ausgeführt werden.
-
Vorteilhaft
ist bei einer Vorrichtung zum Messen des in einem Medium, insbesondere
flüssigen Medium,
herrschenden Drucks, wobei die Vorrichtung eine von dem Medium durchströmbare Messkammer
mit zumindest einer elastisch verformbaren Wandung, zumindest eine
im Vergleich hierzu festere Wandung und einen Mediumeinlass und
einen Mediumauslass aufweist, zur Bestimmung der Leitfähigkeit
eines in der Messkammer befindlichen Mediums eine Erreger-Elektrode
und eine zweite Elektrode außerhalb
der elastischen Wandung vorgesehen. Durch Vorsehen dieser Kombination
von Erreger-Elektrode und zweiter Elektrode, die beide nicht in
der elastischen Wandung vorgesehen sind, sondern in den festeren
Wandungen, ist es möglich,
die Leitfähigkeit
innerhalb des sich in der Messkammer befindlichen Mediums zu ermitteln.
Hierbei weist die zweite Elektrode ebenfalls insbesondere Kontakt zum
Innenraum der Messkammer auf. Bei Durchströmen der Messkammer mit Blut
kann aus dem Leitfähigkeitswert
des Blutes der Hämatokritwert
berechnet werden. Eine Hämatokritwertberechnung
ist beispielsweise auch mit Blutgasanalyseautomaten möglich. Der
Hämatokritwert
gibt den Anteil der Feststoffe zum Serum im Blut an. Über den
Hämatokritwert
bzw. den Anteil der Feststoffe am Serum kann eine Bestimmung des
Flüssigkeitshaushaltes
erfolgen, also eine Flüssigkeitsbilanz,
und bestimmt werden, ob ein Zusatz von Flüssigkeit, insbesondere Kochsalzlösung, durch
Infusion erforderlich ist. Gerade bei der Dialyse kann es während des
Aufbereitens des Blutes zu einem Flüssigkeitsverlust kommen. Bei
den herkömmlichen
Verfahren wird eine kontinuierliche Wägung des Blutes vorgenommen,
um den Hämatokritwert
zu bestimmen. Da derartige Waagen jedoch sehr teuer sind, erweist
es sich als vorteilhaft, in dem vorliegenden Verfahren über die
Leitfähigkeitswertsbestimmung
den Hämatokritwert
zu bestimmen. Vorzugsweise werden eine Pumpe im Bereich der Blutentnahme
und eine weitere Pumpe im Bereich der Rückförderung des Blutes in den Patientenkörper vorgesehen.
Jeweils vor und hinter jeder Pumpe wird ebenfalls ein Sensor angeordnet.
Hierbei ist es besonders bevorzugt, den ersten und letzten Sensor, also
den Sensor vor der ersten Pumpe und hinter der letzten Pumpe, als
herkömmlichen
Druckdom auszubilden, mit einem Transducer, und die beiden mittleren
Sensoren in der Form der Vorrichtung zur Druckmessung gemäß der vorliegenden
Erfindung. Hierdurch kann eine Flüssigkeitsbilanz problemlos
und schnell erfolgen, da die Vorrichtungen gemäß der vorliegenden Erfindung
sehr schnell Ergebnisse liefern können, wobei jeweils ein Vergleich
der Werte des Hämatokritwerts
bei der Blutentnahme und bei der Rückförderung miteinander erfolgt.
-
Vorzugsweise
ist eine Auswerteeinheit vorgesehen zum Ermitteln des Hämatokritwerts
aus dem ermittelten Leitfähigkeitswert
und/oder des Innendrucks der Messkammer und insbesondere zur Korrektur
seiner Nulllinie und Empfindlichkeit. Insbesondere durch ein rechnergestütztes Auswerteverfahren
kann aus der Leitfähigkeitsmessung
der Hämatokritwert
berechnet werden (durch Ermitteln der Messwerte der beiden in den
festeren Wandungen angeordneten Elektroden) und der Innendruck der Messkammer
(durch Ermittlung des Scheinwiderstandes bzw. der Impedanz zwischen
der einen in der festeren Wandung angeordneten Elektrode und der anderen
in der elastischen Wandung angeordneten Elektrode). Durch Vergleich
des Leitfähigkeitswertes und
des Innendruckwertes kann außerdem
vorteilhaft eine Korrektur der Nulllinie und Empfindlichkeit erfolgen,
da die gemessenen Impedanzen von den dielektrischen Eigenschaften
des Mediums in der Messkammer abhängen, die sich im Falle des
Einsatzes des Vorrichtung in extrakorporalen Kreisläufen bei
Durchströmen
der Messkammer mit Blut ändern können aufgrund
der Änderung
des Hämatokritwerts des
Blutes. Die Leitfähigkeitswertsbestimmung
erfolgt aus der Gesetzmäßigkeit,
dass die Leitfähigkeit der
Kehrwert des spezifischen Widerstandes ist. Dieser spezifische Widerstand
kann zwischen den beiden in den festeren Wandungen der Messkammer angeordneten
Elektroden ermittelt werden. Nachdem die Impedanz- bzw. Scheinwiderstandsmessung
in Abhängigkeit
von der Frequenz erfolgt, erweist sich eine Ermittlung der Leitfähigkeit
zwischen der einen feststehenden und der anderen in der elastischen Wandung
angeordneten Elektrode als nicht besonders sinnvoll, da hier Störgrößen einfließen.
-
Vorzugsweise
ist zum Anschließen
der Messkammer an der Halteeinrichtung zumindest ein Kontaktstift
vorgesehen. Bevorzugt weist die Halteeinrichtung eine mit Kontaktflächen oder
Kontaktpads versehene Halteplatte zum Erzeugen einer verdeckten
Kontaktierung zwischen Halteeinrichtung und Messkammer auf. Bevorzugt
werden die Kontaktflächen
und/oder die Kontaktpads und die Kontaktstifte verteilt so angeordnet,
dass eine Falschkontaktierung und eine Verpolung im Wesentlichen
vermieden werden. Das Vorsehen von Kontaktstiften erleichtert die
Verbindung der Elektroden mit entsprechenden Verbindungseinrichtungen
im Bereich der Halteeinrichtung. Um ein mühsames Ineinanderstecken zu vermeiden,
sind dort insbesondere Kontaktflächen
bzw. Kontaktpads vorgesehen. Dadurch liegen die Kontaktstifte und
Kontaktflächen
vorzugsweise lediglich aneinander an. Es können aber auch Öffnungen
in der Halteeinrichtung, insbesondere deren Halteplatten, vorgesehen
werden, in die die Kontaktstifte eingesteckt werden können. Auch
hierdurch entsteht eine nach außen
hin verdeckte Kontaktierung. Jede der Elektroden kann mit jeweils
einem Kontaktstift versehen werden, wobei vorteilhaft an der Halteeinrichtung
bzw. Halteplatte ebenfalls eine entsprechende Anzahl von Kontaktpads
oder Kontaktflächen,
insbesondere Öffnungen
zum Einstecken der Kontaktstifte vorgesehen sind.
-
Um
ein Verpolen oder eine Falschkontaktierung der Elektroden und Kontaktflächen oder
Kontaktpads zu vermeiden, ist insbesondere eine bestimmte geometrische
Anordnung der Kontaktstifte und Kontaktflächen gewählt, die nur in einer bestimmten
Orientierung aufeinanderpassen. Es sollte beim Verbinden der Messkammer
mit der Halteeinrichtung sichergestellt werden, dass die richtigen Elektroden
erregt werden und der Signalabgriff ebenfalls von den Signalelektroden
bzw. der Signalelektrode an der elastischen Wandung erfolgt. Alternativ zu
der entsprechenden geometrischen Anordnung können auch andere Maßnahmen
ergriffen werden, um eine eindeutige Positionierung zu gewährleisten und
eine Verpolung und Fehlkontaktierung zu vermeiden. Beispielsweise
können
auch die jeweiligen Formen der Kontaktstifte und Kontaktflächen oder Kontaktpads
aufeinander abgestimmt werden.
-
Vorzugsweise
ist zumindest ein Teil der Kontaktstifte und Elektroden einstückig. Besonders
bevorzugt sind die Kontaktstifte und Elektroden an die Messkammer
angespritzt, insbesondere im Einlegespritzgussverfahren. Durch Vorsehen
von einstückigen
Kontaktstiften und Elektroden wird zum einen der Materialaufwand
verringert, da nur ein jeweiliges Teil vorgesehen zu werden braucht
und keine Verbindung von zwei Teilen. Außerdem wird die Montage erleichtert,
da nicht zwei Elemente miteinander verbunden zu werden brauchen.
Besonders erleichtert wird die Montage bzw. die Herstellung, wenn
Kontaktstifte und Elektroden bereits an die Messkammer angespritzt
werden, insbesondere im Einlegespritzgussverfahren, da dann bei
Vorsehen einer entsprechenden Form lediglich die Kontaktstift-Elektrodenkombination
an entsprechende Stellen in die Form eingegeben und nachfolgend
die Messkammer darüber
gespritzt wird. Die Reproduktion und eindeutige Positionierung der
Kontaktstifte und Elektroden, insbesondere auch hinsichtlich ihrer
Erstreckung in den Innenraum der Messkammer, ist dabei besonders einfach
und genau möglich.
-
Vorzugsweise
weist die Schutzkappe ein Bodenteil zum Schutz der elastischen Wandung
der Messkammer und ein zumindest teilweise im Bereich der Elektroden
und/oder Kontaktstifte umlaufendes Kragenteil zum Schutz der Kontaktstifte
auf. Hierdurch wird nicht nur die elastische Wandung bzw. Membran
geschützt,
sondern auch die insbesondere einstückig ausgeführten Kontaktstifte, auch innerhalb der
festen Wandungen der Messkammer. Hierbei kann sich das Kragenteil
so weit über
die Höhe
der Messkammer erstrecken, dass die Kontaktstifte sicher geschützt werden.
Insbesondere kann anstelle eines umlaufenden Kragenteils auch lediglich
partiell ein solches Kragenteil vorgesehen werden, um die Kontaktstifte
zu schützen.
Hierbei ist dann jedoch auch auf die richtige Positionierung der
Schutzkappe insbesondere im Kragenteilbereich zu achten, um die Kontaktstifte
sicher zu schützen.
-
Zu
näheren
Erläuterung
der Erfindung werden im Folgenden Ausführungsbeispiele anhand der Zeichnungen
näher beschrieben.
Diese zeigen in:
-
1 eine seitliche Schnittansicht
einer ersten Ausführungsform
einer erfindungsgemäßen Vorrichtung
zur Druckmessung,
-
2 eine seitliche Schnittansicht
einer zweiten Ausführungsform
einer erfindungsgemäßen Vorrichtung
zur Druckmessung,
-
3 eine Draufsicht auf eine
weitere Ausführungsform
einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur
Druckmessung mit Halteeinrichtung in Form eines Hohlprofils,
-
5a) und b) eine seitliche Schnittansicht und
eine Draufsicht auf eine modifizierte Ausführungsform der Ausführungsform
gemäß 2, bei der Kontaktstifte
vorgesehen sind, und
-
6a) und b) eine seitliche
Schnittansicht der Ausführungsform
der Vorrichtung zur Druckmessung gemäß 5, eingestellt in eine Schutzkappe.
-
1 zeigt eine skizzierte
erste Ausführungsform
einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 zur
Druckmessung in seitlicher Schnittansicht. Die Vorrichtung weist
eine Messkammer 10 mit einer elastischen Wandung 12 und
einer im Wesentlichen festen Wandung 14 auf. Durch einen
Doppelpfeil 16 ist die elastische Beweglichkeit der elastischen
Wandung 12 angedeutet. Die Messkammer weist einen Mediumeinlass 20 und
einen Mediumauslass 22 auf. Innerhalb der Messkammer befindet
sich ein Medium 28. Dies ist lediglich durch kurze Striche
angedeutet. Pfeile 24, 26 deuten das Einströmen (24)
und das Ausströmen
(26) des Mediums an.
-
Die
Verbindung zwischen der elastischen Wandung 12 und der
im Wesentlichen festen Wandung 14, die kuppelförmig ist,
ist über
ein Wulstelement 18 gebildet. Dieses Wulstelement 18 ist
an der elastischen Wandung 12 umlaufend im Bereich eines äußeren Randes 15 angebracht,
insbesondere mit dieser einstückig.
Das Wulstelement greift in eine umlaufende Nut 19 der im
Wesentlichen festen Wandung 14 ein. Hierdurch wird eine
gegen Austreten von Flüssigkeit
im Wesentlichen sichere Verbindung geschaffen.
-
Zur
Druckmessung ist in der im Wesentlichen festen Wandung 14 eine
erste Elektrode 30 angeordnet. Diese ragt zu einem Teil
durch die Wandung 14 hindurch in den Innenraum 11 der
Messkammer hinein. Auf der Außenseite der
elastischen Wandung 12 ist eine zweite Elektrode 32 angeordnet.
Diese ist sehr flach und ohne direkten elektrischen Kontakt zu dem
Innenraum 11 der Messkammer. Die erste Elektrode ist über eine
Erregerstromzuleitung 36 mit einer Erregerstromquelle für Wechselstrom
(in 1 nicht gezeigt)
verbunden. Die zweite Elektrode 32 übermittelt die von ihr erfassten
Signale über
eine Signalleitung 38 beispielsweise an eine Auswerteeinheit
(in 1 nicht gezeigt).
Der Innenraum der Messkammer 10 kann von beispielsweise
einer Kochsalzlösung
bei invasiver Druckmessung oder von Vollblut bei extrakorporaler
Druckmessung als Medium 28 im Kreislauf durchströmt werden. In der klassischen
Medizintechnik zur invasiven Druckmessung ist es üblich, Katheter
mittels eines Kochsalzlösungsbeutels
mit Manschette mit 300 mm Hg Druck zu beaufschlagen und einen Flussminderer
(eines Spülsystems)
auf einen Fluss von 3 mm/h zu begrenzen und mit einer physiologischen
Kochsalzlösung
von 0,8 Vol.% durchströmen
zu lassen, um ein Okkludieren der Katheterspitze durch einen Thrombus
zu verhindern. Diese ohnehin durch den Katheter strömende Kochsalzlösung kann
hier zur Druckmessung herangezogen werden. Ihr veränderliches
Volumen innerhalb der Messkammer beim Durchströmen bewegt die flexible Membran
bzw. elastische Wandung 12. Die Kochsalzlösung strömt außerdem an der
Elektrode 30 vorbei, wodurch ein mechanisch-elektrischer
Druckwandler durch Vergleich der Druckdifferenz zwischen der ersten
und zweiten Elektrode und somit auch der Widerstandsänderung in
diesem Bereich die Impedanzänderung
ermitteln kann.
-
In
einem extrakorporalen Kreislauf kann die Messkammer mit Blut durchströmt werden,
wobei je nach Blutzusammensetzung die unterschiedlichen dielektrischen
Eigenschaften zu unterschiedlichen Grundsignalen (Baseline) führen können. Bei
der Blutzusammensetzung kann der Anteil der Feststoffe, entsprechend
Hämatokrit,
zum Flüssigkeitsanteil, entsprechend
Serum, von Patient zu Patient und von Messung zu Messung variieren.
Es können
jedoch die relativen Druckunterschiede im Bereich der Messkammer
unabhängig
von der Blutzusammensetzung in jedem Falle proportional korrekt
ermittelt werden.
-
Die
Vorrichtung 1, insbesondere die Messkammer 10,
kann in herkömmlicher
Art und Weise in eine Halteeinrichtung 40 gesteckt werden,
die beispielsweise an einem Infusionsständer befestigt wird. Eine solche
Halteeinrichtung 40 ist in 3 und 4 skizziert. Wie insbesondere
gut aus 4 zu entnehmen,
kann diese die Form eines offenen Hohlprofils aufweisen, das eine
Ausnehmung 42 im Bereich der elastischen Wandung 12 der
Messkammer 10 aufweist. Hierdurch ist eine freie Beweglichkeit
der elastischen Wandung möglich,
wie dies wiederum durch den Doppelpfeil der in 4 angedeutet ist. In 3 ist angedeutet, dass mehrere solcher
Vorrichtungen zur Druckmessung nebeneinander in einer solchen Halteeinrichtung 40 angeordnet
werden können,
wobei die Halteeinrichtung auf ihrer Unterseite eine Schiene 44 aufweist,
die beispielsweise an einem Infusionsständer befestigt werden kann,
insbesondere durch Klemmung oder Einschieben in eine entsprechende
Aufnahme.
-
Die
Halterung kann aus einem Kunststoff bestehen, jedoch weist sie vorzugsweise
eine Metallbeschichtung 46, um einen Faradayschen Käfig um die Messkammer
herum zu bilden. Hierdurch werden kapazitive Einstreuungen von außen abgeschirmt.
Solche kapazitiven Einstreuungen könnten die Messung der Impedanz
im Bereich der Messkammer verfälschen.
Die Beschichtung 46 kann auf der Innenseite 48 oder
auf der Außenseite 49 der
Halteeinrichtung vorgesehen werden. Sie kann auch auf beiden Seiten vorgesehen
werden.
-
Wie
insbesondere 2 zu entnehmen, kann
zusätzlich
zu der ersten in der im Wesentlichen festen Wandung 14 vorgesehenen
Elektrode 30 eine weitere dritte Elektrode 34 in
der festen Wandung 14 angeordnet werden. Diese ragt ebenfalls
vorzugsweise in den Innenraum 11 der Messkammer hinein und
außerdem
durch die Wandung auch nach außen, entsprechend
der ersten Elektrode 30. Die dritte Elektrode 34 ist
zur Messung der Leitfähigkeit
des durch die Messkammer strömenden
Mediums vorgesehen. Wie die erste Elektrode 30 weist die
auch die dritte Elektrode 34 Kontakt zum Innenraum 11 der Messkammer
auf. Insbesondere bei Durchströmen der
Messkammer mit Blut kann aus der Leitfähigkeitsmessung der Hämatokritwert
ermittelt werden. Die Leitfähigkeitsmessung
erfolgt zwischen der ersten Elektrode und der dritten Elektrode.
Die erste Elektrode ist dabei wiederum die Erregerelektrode und
die dritte Elektrode liefert das Signal. Die erste Elektrode 30 ist
daher mit einer Wechselstrom-Erregerstromquelle über die
Erregerstromzuleitung 36 verbunden und die dritte Elektrode 34 liefert über eine
Signalleitung 39 Signale beispielsweise an eine Auswerteeinheit.
Um die proportionalen Druckwerte in absolute Druckwerte umrechnen
zu können,
kann durch Ermittlung des Hämatokritwertes
in einem rechnergestützten
Auswerteverfahren auch eine erforderliche Korrektur zum richtigen
Grundsignal erfolgen, wobei, wie bereits oben erwähnt, unterschiedliche
Grundsignale oder Baselines aufgrund unterschiedlicher Blutzusammensetzungen
und damit unterschiedliche dielektrische Eigenschaften des in der Messkammer
befindlichen Bluts vorliegen können. Die
proportionalen Druckwerte können
somit in absolute Druckwerte umgerechnet und damit auch mit anderen
Druckwerten verglichen werden.
-
Um
der Vorrichtung 1 einerseits die erforderliche Erregerspannung
bzw. den Erregerstrom eingeben zu können, insbesondere eine Spannung
von 2 Volt und einen Wechselstrom von 100 kHz, von einem
Erregerschaltkreis in definierter und gesicherter Form, insbesondere
gemäß IEC 601-1-1,
und um andererseits das von der Vorrichtung abgegebene Signal bzw.
die abgegebenen Signale (Leitfähigkeitswert und
Druck) an der Elektrode 32 abgreifen und an eine Auswerteeinheit übergeben
zu können,
sind an der Halteeinrichtung Kontaktflächen bzw. Kontaktstellen zum
Verbinden mit den Elektroden der Messkammer vorgesehen. Hierdurch
ist ein Ein- und Ausbringen des hochfrequenten Wechselstroms möglich. Da
gerade bei der Verwendung in Krankenhäusern auf saubere Kontaktflächen relativ
wenig bis gar keine Rücksicht
genommen wird, ist es vorteilhaft, diese Kontaktflächen oder
Kontaktstellen im Bereich der Halteeinrichtung möglichst verdeckt anzuordnen.
Hierdurch ist auch eine häufige
Kontaktierung zwischen der Halteeinrichtung bzw. insbesondere an
dieser vorgesehenen entsprechenden Halteplatten, und der Messkammer
bzw. Vorrichtung 1, die insbesondere ein Einmalartikel
oder Wegwerfartikel ist, ohne das Problem von Kontaktstörungen sicher
und problemlos möglich.
Wie insbesondere in 5a und 5b zu sehen, sind die Elektroden 30, 32 und 34 mit
Kontaktstiften 50, 52 und 54 versehen.
Die Kontaktstifte können
separat gefertigt und mit den Elektroden verbunden oder mit diesen
einstückig
sein. Eine einstückige Ausführung ist
nicht nur hinsichtlich der Fertigung einfacher, sondern birgt auch
nicht die Gefahr in sich, dass sich die Kontaktstifte von den Elektroden
aufgrund von mangelhaften Lötverbindungen
oder dergleichen lösen.
Die Kontaktstifte stellen im Prinzip eine Verlängerung der jeweiligen Elektroden
dar, um an die entsprechenden Kontaktflächen, die in 5 nicht dargestellt sind, aber innerhalb
der Halteeinrichtung vorgesehen sind, die Elektroden anschließen zu können. Wie
der Draufsicht in 5b zu
entnehmen, ist die Signalelektrode oder zweite Elektrode 32 so
weit verlängert,
dass der Kontaktstift 52 außerhalb der eigentlichen Messkammer
liegt und somit eine einfachere Verbindung mit der Halteeinrichtung
möglich
ist. In der dargestellten Ausführungsform
in 5a sind alle Kontaktstifte
nach unten herausgezogen. Es können
jedoch auch andere Ausführungsformen
gewählt
werden. Vorzugsweise wird die Länge
und Ausbildungsform sowie die Anordnung der Kontaktstifte auch auf
die jeweilige Halteeinrichtung abgestimmt.
-
Um
die Kontaktstifte zu schützen,
kann eine Schutzkappe 60 vorgesehen werden. Dies ist in 6a und 6b gezeigt. Die in 6a und 6b dargestellte
Schutzkappe weist ein Bodenteil 62 und ein umlaufendes Kragenteil 64 auf.
Das umlaufende Kragenteil ist so hoch gezogen, dass beide oben auf
der Messkammer angeordneten Elektroden 30, 34 gegen äußere Beschädigung geschützt sind.
Um einen ausreichenden Abstand zwischen dem Bodenteil und der elastischen
Wandung der Messkammer zu belassen, weist die Schutzkappe Abstandhalter 66 auf,
die auf dem Bodentei 1 angeordnet sind und am äußeren Rand 15 der
im Wesentlichen festen Wandung 14 die Messkammer stützen. Dies
ist insbesondere in der Draufsicht in 6b zu
sehen. Die Schutzkappe schützt
nicht nur die Kontaktstifte gegen ein Einwirken von außen, sondern
auch die übrigen
Bestandteile eines Schlauchsets, zu dem die Messkammer und Vorrichtung
zur Druckmessung gehört
bzw. mit dem diese verbunden werden kann, vor Beschädigung durch
die Kontaktstifte, insbesondere durch Ankratzen der Schlauchwandung
und damit vor einer Verletzung von diesen.
-
Die
in den Figuren dargestellten Vorrichtungen zur Druckmessung sind
alle im Querschnitt rund dargestellt. Sie können jedoch auch eine beliebige andere
Form aufweisen, insbesondere eckig sein. Auch die Schutzkappe kann
beispielsweise eine andere Form als die Messkammer aufweisen, falls
sich dies als vorteilhaft erweist, insbesondere für die Anbringung
an einer Halteeinrichtung.
-
Zum
Aufstellen einer Flüssigkeitsbilanz
können
die in den vorstehenden Figuren dargestellten und beschriebenen
Vorrichtungen zur Druckmessung auch mit herkömmlichen Druckdomen mit Transducern
kombiniert werden. Hierbei kann jeweils beispielsweise ein Pärchen aus
einem herkömmlichen
Druckdom mit Transducer vor einer Pumpe und einer erfindungsgemäßen Vorrichtung
zur Druckmessung hinter dieser Pumpe vorgesehen werden. Die Flüssigkeitsbilanz
erfolgt dann durch den Vergleich der Leitfähigkeitswerte bzw. Hämatokritwerte
am Anfang der Messstrecke und am Ende der Messstrecke. Diese Messstrecke
kann beispielsweise der Weg über
ein Dialysegerät
sein.
-
Neben
den in dem Vorstehenden beschriebenen und in den Figuren dargestellten
Ausführungsformen
sind noch zahlreiche weitere möglich,
bei denen jeweils eine Druckmessung durch Kombination einer Elektrode
in einer festeren Wandung einer Messkammer und einer Elektrode an
einer elastischen Wandung der Messkammer bzw. einer Membran zur
Druckmessung vorgesehen sind. Zur Leitfähigkeitsmessung können zwei
insbesondere in einer festeren Wandung einer Messkammer angeordnete Elektroden
verwendet werden, wobei eine von diesen Elektroden vorzugsweise
als Erregerelektrode und die andere als Signalelektrode dient. Bei
der Druckmessung werden vorzugsweise die an der elastischen Wandung
oder Membran angebrachten Elektroden als Signalelektroden verwendet
und die in der festeren Wandung vorgesehenen Elektroden als Erregerelektrode.
Form und Größe der jeweiligen Messkammern
kann dabei beliebig und in Abhängigkeit
von dem zu messenden Medium, insbesondere einer Flüssigkeit,
gewählt
werden.
-
- 1
- Vorrichtung
zur Druckmessung
- 10
- Messkammer
- 11
- Innenraum
- 12
- elastische
Wandung
- 14
- im
Wesentlichen feste Wandung
- 15
- äußerer Rand
- 16
- Doppelpfeil
- 18
- Wulstelement
- 19
- Nut
- 20
- Mediumeinlass
- 22
- Mediumauslass
- 24
- Pfeil
- 26
- Pfeil
- 28
- Medium
- 30
- erste
Elektrode
- 32
- zweite
Elektrode
- 34
- dritte
Elektrode
- 36
- Erregerstromzuleitung
- 38
- Signalleitung
- 39
- Signalleitung
- 40
- Halteeinrichtung
- 42
- Ausnehmung
- 44
- Schiene
- 46
- Beschichtung
- 48
- Innenseite
- 49
- Außenseite
- 50
- Kontaktstift
- 52
- Kontaktstift
- 54
- Kontaktstift
- 60
- Schutzkappe
- 62
- Bodenteil
- 64
- umlaufendes
Kragenteil
- 66
- Abstandhalter