DE19724001C1 - Sensor zur Messung von Druckprofilen - Google Patents
Sensor zur Messung von DruckprofilenInfo
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Description
Die Erfindung betrifft einen Sensor zur Messung von Druckprofilen. Solche Sensoren
lassen sich überall dort einsetzen, wo ein- oder zweidimensionale
Druckverteilungen gemessen werden sollen. Ein wichtiges Einsatzfeld ist die
Medizin. Hier lassen sich Druckprofilmessungen zum Beispiel in der Urologie, der
Proktologie, der Kardiologie und anderen Disziplinen mit Hilfe von Kathethern
durchführen.
Es ist bekannt, daß Sensoren zur Messung von Drücken eingesetzt werden (vergl.
z. B.: R. L. Smith, S. D. Collins: Sensor Design and Packaging, in W. Göpel, J.
Hesse, J. N. Zemel: Sensors, Vol 1, VCH Verlagsgesellschaft, Weinheim, 1989, pp.
79-106). Für die Druckmessung mit Hilfe von Kathetern ist ein Sensor
vorgeschlagen worden, bei dem die Länge einer druckabhängig verschobene
Flüssigkeitssäule durch Messung von Widerstands- oder Kapazitätsänderungen
oder durch akustische Anregung bestimmt wird (US Patent 39 11 902).
Mit solchen Sensoren können nur Drücke an einem Ort gemessen werden.
Zur Messung von flächenhaften Druckverteilungen können Sensor-Arrays eingesetzt
werden. Solche Arrays bestehen aus einer Vielzahl von Einzelsensoren, die durch
Umschalter nacheinander mit einer Meßelektronik verbunden werden. Die
Druckmessungen an den Einzelsensorelementen kann nach unterschiedlichen
Verfahren geschehen. So ist ein Drucksensorarray bekannt geworden, das nach
dem Prinzip der Messung von elektrischen Leitfähigkeiten an elastischen Materialien
arbeitet (Deutsche Patentanmeldung DE 30 11 266 A1). Ebenso ist bekannt, daß
Druckverteilungen auf kapazitivem Wege mit einem Sensorarray gemessen werden
können (Elektronik 1979, Heft 12, Seite 11).
Druckprofile können auch dann mit einem einzelnen Sensor gemessen werden,
wenn dieser Sensor über dem Ort verschoben wird. Nach diesem Prinzip arbeitet ein
Verfahren zum Aufzeichnen des auf Gewebe einwirkenden äußeren Drucks
(Deutsche Patentanmeldung DE 39 33 827 A1).
Nachteilig am Stand der Technik ist, daß einzelne Drucksensoren nur Drücke an
einem Ort aufnehmen können. Zur Messung eines Druckprofils muß ein
Drucksensor während der Messung über dem Ort bewegt werden. Vorrichtungen für
eine solche Sensorbewegung sind technisch sehr aufwendig. Unter Verzicht auf eine
Sensorbewegung können Druckverteilungen mit Sensorarrays gemessen werden,
deren Herstellung allerdings aufwendig und teuer ist.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Sensor zu realisieren, bei
dem eine ortsabhängige äußere Druckbelastung p(x) als Druckprofil mit Hilfe eines
Meßkatheters gemessen werden kann, ohne daß der Katheter dabei bewegt werden
muß, und ohne daß entlang der Katheterausdehnung eine Reihe von
Sensorelementen zu einem Sensorarray angeordnet werden muß.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Meßkatheter als
schlauchartiger flexibler Hohlkörper (1) der Länge L - nachfolgend "Schlauch"
genannt - ausgebildet ist (Fig. 1b). Der Schlauch hat einen inneren kreisrunden,
ovalen, rechteckigen oder anders geformten Querschnitt der Größe A.
Eine äußere Druckbelastung p(x) (Fig. 1a) wird am Schlauch (1) als eine
Querschnittsfunktion A(x) (Fig. 1c) abgebildet. Dies erfolgt durch ein
Zusammenpessen des Schlauchs (1), das durch die Differenz von Außen und
Innendruck verursacht wird.
Der Zusammenhang zwischen der äußeren Druckbelastung p(x) und der
Querschnittsfunktion A(x) kann im Sinne einer Meßbereichseinstellung durch eine
Veränderung des im Inneren des Schlauches (1) vorgegebenen Drucks po variiert
werden.
Die Abtastung des ortsabhängigen Querschnittes A(x) geschieht dadurch, daß der
Schlauch von einer Seite her bei (x = 0) kontinuierlich mit einem ersten flüssigen Stoff (I)
befüllt wird, der einen zweiten Stoff (II) bis zur Füllänge xA verdrängt (Fig. 2).
Für den Zusammenhang zwischen der Füllänge XA und dem Füllvolumen Vf gilt
Daraus folgt das Füllvolumen Vf (Stoff I):
Die Messung der Füllänge xA kann nach unterschiedlichen Methoden erfolgen:
- - Messung des elektrischen Widerstandes
- - Messung der elektrischen Kapazität
- - Messung der akustischen Hohlraumresonanz
Auf einfache Weise kann die Erfassung der Füllänge xA durch Messung des
elektrischen Widerstandes mit Hilfe eines Meßgerätes (4) erfolgen.
Bei einem der möglichen Meßverfahren wird das Meßgerät (4) über die elektrischen
Zuleitungen (5) mit dem Schlauch (1') verbunden (Fig. 3). Die Messung kann mit
Gleichstrom oder Wechselstrom bei elektrischen Spannungen von U < 10 mV
erfolgen.
Der Schlauch (1') mit der Länge L hat einen elektrischen Widerstand im Bereich
von 102 bis 107 Ω.
Dies wird dadurch erreicht, daß der Schlauch (1') aus elektrisch leitendem
Kunststoff hergestellt ist, oder die innere Oberfläche mit einem elektrisch leitenden
Film überzogen ist.
Zur Befüllung des Schlauches (1') wird ein Stoff (I) mit einem spezifischen
Widerstand ρ1 verwendet. Der verdrängte Stoff (II) hat einen spezifischen
Widerstand ρ2. Es muß gelten:
ρ2 » ρ1
Stoff (I) kann jede elektrisch leitfähige Flüssigkeit (z. B. Salzlösung: NaCl, KCl...)
sein. Stoff (II) kann Luft, ein anderes Gas, aber auch eine Flüssigkeit (z. B. Öl) sein,
die die Bedingung ρ2 » ρ1 erfüllt.
Ist pro Längeneinheit entlang des Schlauches der Widerstand des Stoffs (I) sehr viel
geringer als der Widerstand des Schlauches, so wird in dem mit Stoff (I) befüllten
Bereich der elektrische Widerstand des Schlauches annähernd kurzgeschlossen.
Bei Befüllung des Schlauches ergibt sich somit ein meßbarer elektrischer
Widerstand R als Funktion des Füllvolumens. Da die Füllänge xA im Bereich kleiner
Querschnitte A schneller zunimmt als in Bereichen größerer Querschnitte, ergeben
sich im Verlauf der Funktion R (Vf) in den Bereichen mit kleinen Querschnitten
größere Beträge der Steigung. Der Differentialquotient dR/dVf ist damit ein Abbild
der Querschnittsfunktion A (xA):
Für den meßbaren Widerstand R ergibt sich folgender Ansatz:
Hierin ist Rf der elektrische Widerstand des gefüllten Schlauches, RS der Widerstand
des leeren Schlauches und L die Schlauchlänge.
Für Rf « RS ergibt sich für den Verlauf des elektrischen Widerstandes R als
Funktion der Füllänge xA
und hieraus für xA
Der Verlauf des Druckprofiles p(x) wird durch den Betrag des Differentialquotienten
dR/dVf über der Füllänge xA abgebildet.
Ein ähnliches Meßprinzip ergibt sich, wenn der Schlauch (1) einen sehr hohen
elektrischen Widerstand Rso besitzt. In den inneren Hohlraum des Schlauches (1)
(Fig. 4a) wird ein elektrischer Leiter (28) (z. B. Widerstandsdraht) mit einem
elektrischen Widerstand Rsd eingelegt (Fig. 4b + c). Für die Widerstände Rso und Rsd
sollte gelten: Rsd < Rso
Der elektrische Leiter (28) kann z. B. in Form einer Schleife (z. B. Drahtschleife) (Fig.
4b) eingelegt werden.
Bei Befüllung des Schlauches (1) mit einem Stoff (I), der im Vergleich zum
elektrischen Leiter (28) einen geringen spezifischen Widerstand besitzt, wird der
Widerstandsanteil des elektrischen Leiters (28) zwischen x = 0 und x = xA annähernd
kurzgeschlossen. Analog zu dem oben dargestellten Beispiel ergibt sich für den
zwischen den Anschlußpunkten (30) und (31) mit dem Widerstandsmeßgerät (4)
meßbaren elektrischen Widerstand:
Die Druckprofilmessung kann in der schon beschriebenen Weise erfolgen.
Ebenso ist es möglich, nur einen elektrischen Leiter (28') (z. B. Widerstandsdraht) in
den inneren Hohlraum des Schlauches (1) einzubringen. Die Schließung des
Stromkreises erfolgt mit Hilfe eines niederohmigen elektrischen Leiters (29) (z. B.
Draht) der mit oder ohne äußere elektrische Isolation ausgeführt sein kann.
Die Druckprofilmessung läßt sich auch auf der Basis einer Kapazitätsmessung
durchführen. Hierfür wird der Schlauch (1'') aus einem elektrisch isolierenden
Material (Fig. 5a) hergestellt. Die Kapazität kann mit Hilfe eines
Kapazitätsmeßgerätes (7) zwischen der elektrisch leitfähigen Füllung (I) und einem
elektrisch leitfähigen Medium (18) gemessen werden, das den Schlauch (1'')
umgibt.
Die meßbare Kapazität C nimmt als Funktion der Füllänge xA zu.
Fig. 5b zeigt die Möglichkeit zur Kontaktierung des Stoffes (I) mit Hilfe eines
kurzen Rohres (16), das in das Ende des Schlauches (1'') eingesetzt wird.
Ebenso ist es möglich, die Kapazitätsmessung zwischen dem elektrisch leitfähigen
Stoff (I) und einer elektrisch leitfähigen Beschichtung (6) durchzuführen, die sich auf
der Oberfläche des schlauchartigen flexiblen Hohlkörpers (1'') befindet (Fig. 6).
Für die meßbare Kapazität C ergibt sich:
C = Cf xA/L
Hierin ist Cf die Kapazität des gefüllten Schlauches.
xA ergibt sich zu xA = LC/Cf
xA ergibt sich zu xA = LC/Cf
Der Differentialquotient dC/dVf ist das Abbild des Druckprofiles über der Füllänge xA
Die Füllänge xA kann ebenso auf akustischem Wege erfaßt werden. Wird als Stoff
(II) Luft oder ein anderes Gas verwendet, so kann durch akustische Anregung dieser
Gassäule die nicht befüllte Länge (L - xA) des Schlauches (1) durch Bestimmung der
Resonanzfrequenz gemessen werden.
Die mit der Erfindung erzielten Vorteile liegen insbesondere darin, daß Druckprofile
gemessen werden können, ohne daß der Meßkatheter dabei maschinell bewegt
werden muß. Darüber hinaus ist es möglich, durch periodische Vergrößerung, bzw.
Verringerung der Füllhöhe xA bestimmte Bereiche abzuscannen. Durch Variation des
Gegendrucks können Informationen über die Festigkeit des druckausübenden
Materials gewonnen werden.
Verschiedene Ausführungsformen der Erfindung sind in den Fig. 3 bis 9
dargestellt.
Die Fig. 3-9 zeigen im einzelnen:
Fig. 3: Meßprinzip auf der Basis einer Widerstandsmessung.
Fig. 4: Meßprinzipvariationen auf der Basis einer Widerstandsmessung
Fig. 5: a) Meßprinzip auf der Basis einer Kapazitätsmessung
b) elektrische Kontaktierung des Stoffs (I)
b) elektrische Kontaktierung des Stoffs (I)
Fig. 6: Meßprinzip nach Fig. 5 mit einer zusätzlichen elektrisch leitfähigen
Schicht (6)
Fig. 7: Doppellumige Ausführung eines Meßkatheters
Fig. 8: Meßkatheter mit unsymmetrischer Wandverstärkung
Fig. 9: Meßkatheter mit 4 um 90° versetzten Meßschläuchen
Fig. 3 zeigt eine Ausführungsform der Erfindung, die auf der Basis einer
elektrischen Widerstandsmessung arbeitet. Der Schlauch (1') ist z. B. aus Silicon,
Kautschuk, Latex, Polyurethan; PVC, PP, PE, Pa oder PUR
hergestellt.
Solche Kunststoffe lassen sich durch Dotierung mit Kohlenstoff oder Metallpulver
elektrisch leitfähig machen (vergl. Produktinformation unter http:///www
prefixfi/preelec. htm).
Der elektrische Widerstand des Schlauches der Länge L liegt bei 106 Ω. Die Länge
L beträgt 1 cm bis 10 m, vorzugsweise 1 m. Der Schlauch hat einen äußeren
Durchmesser zwischen 1 mm und 10 cm, vorzugsweise im Bereich von 2 mm bis 5
mm. Die Schlauchwandstärke liegt zwischen 0,1 mm und 5 mm, vorzugsweise im
Bereich zwischen 0,2 mm und 1 mm.
Ein Widerstandsmeßgerät (4) wird über die elektrischen Zuleitungen (5) mit dem
Schlauch (1') verbunden. Die Kontaktierung erfolgt z. B. mit Hilfe von Leitsilber oder
Leitkleber an den Punkten (19) und (20).
Mit Hilfe einer Pumpe wird der Schlauch (1') an der Stelle x = 0 kontinuierlich mit dem
Stoff (1) (z. B. einmolare KCl-Lösung mit einem spezifischen Leitwert von ca. 0,1
S/cm oder NaCl-Lösung...) befüllt und der Widerstand R als Funktion des
Füllvolumens Vf gemesen. Das Druckprofil wird wie oben dargestellt ermittelt.
In einem anderen Ausführungsbeispiel (ohne Abbildung) wird der Schlauch (1) aus
einem elektrisch isolierenden Material hergestellt. Die innere Schlauchoberfläche ist
mit einer elektrisch leitfähigen Schicht überzogen, die wie im vorangegangenen
Beispiel über die elektrischen Zuleitungen (5) mit dem Widerstandsmeßgerät (4)
verbunden ist.
In einer weiteren Ausführungsform wird in den inneren Hohlraum des elektrisch
isolierenden Schlauchs (1) eine Widerstandsdrahtschleife (Fig. 4b) (z. B. aus
Konstantan) mit einem elektrischen Widerstand von 106 Ω eingelegt. Dieser Draht
wird über die Anschlußpunkte (30) und (31) und die elektrischen Zuleitungen (5) mit
dem Widerstandsmeßgerät (4) verbunden.
In Fig. 4c ist der elektrische Leiter (28') mit einem niederohmigen und äußerlich
elektrisch isoliertem elektrischen Leiter (29) (z. B. Draht) verbunden und über die
Anschlußpunkte (30) und (31) und die elektrischen Zuleitungen mit dem
Widerstandsmeßgerät (4) verbunden.
Es ist ebenso möglich, den elektrischen Leiter (28') spiralförmig um den elektrischen
Leiter (29) zu winden (ohne Figur).
Auch können die elektrischen Leiter (28, 28', 29) auf einem beliebigen elektrisch
isolierenden und flexiblen Trägermaterial nach dem Stand der Technik in
Dickschicht- oder Dünnfilmtechnologie aufgebracht und das flexible Trägermaterial
in den inneren Hohlraum des Schlauches (1) eingelegt werden.
Fig. 5 zeigt eine weitere Ausführungsform der Erfindung. Die Druckprofilmessung
erfolgt hier auf der Basis einer Kapazitätsmessung mit Hilfe eine
Kapazitätsmeßgerätes (7). Die elektrische Kapazität wird zwischen dem elektrisch
leitenden Stoff (I) und einem elektrisch leitfähigen Medium (18) gemessen, das den
Schlauch (1'') umgibt. Der Schlauch (1'') ist z. B. aus elektrisch isolierendem PU-
Material hergestellt, das als Dielektrikum der elektrischen Kapazität wirkt. Das
Medium (18) kann eine Kochsalzlösung sein, die mit Hilfe einer Metallelektrode (21)
(z. B. aus Gold, Silber oder Kohlenstoff) kontaktiert wird. Die Kontaktierung des
Stoffes (1) im Inneren des Sehlauches (1) an der Stelle (15) ist in Fig. 5a
schematisch dargestellt. Eine mögliche Realisierung dieses elektrischen Kontaktes
ist in der Fig. 5b gezeigt. Am Ende des Schlauches (1'') ist ein kurzes Metallrohr
(16) eingesetzt, das bei Befüllung des Schlauches (1'') mit dem Stoff (I) in Kontakt
kommt. Das Rohr (16) wird über die elektrische Zuleitung (5') mit dem
Kapazitätsmeßgerät (7) verbunden.
Die Messung des Druckprofils geschieht in der oben dargestellten Weise.
Erfolgt die Druckprofilbestimmung auf der Basis einer Kapazitätsmessung nicht in
einem elektrisch leitfähigen Medium (18), so kann in einem anderen
Ausführungsbeispiel (Fig. 6) die Kapazitätsmessung zwischen Stoff (I) und einer
elektrisch leitfähigen Schicht (6) erfolgen, die sich auf der äußeren Oberfläche des
elektrisch isolierenden Schlauches (1'') befindet.
Diese Schicht (6) besteht z. B. aus Kohlenstoff, Leitlack oder einem dünnen
Metallfilm. Sie ist auf der gesamten Oberfläche angebracht oder über der
Schlauchlänge streifenförmig ausgeführt.
Solche Filme lassen sich aufsprühen, durch Tauchverfahren oder
Bedampfungsverfahren im Vakuum aufbringen.
Die Schicht (6) wird z. B. am Punkt (17) mit Leitsilber mit der elektrischen Zuleitung
(5') des Kapazitätsmeßgerätes (7) verbunden.
Eine doppellumige Ausführungsform eines Meßkatheters ist in Fig. 7 dargestellt.
Hierin ist (1''') der flexible Schlauch (doppellumig). Die Länge des Schlauches
zwischen seiner Spitze (rechts in Fig. 7) und dem Anschlußblock (22) beträgt 1 m.
Der äußere Durchmesser des doppellumigen Schlauches (1''') beträgt 4 mm, die
Wandstärke 0,3 mm. Über den Anschlußblock (22) ist der doppellumige Schlauch
(1''') mit einem ersten (8) und einem zweiten (9) Schlauch verbunden, über die die Zu- bzw. Abführung der
Stoffe (I) und (II) erfolgt.
Die Messung des Meßprofils geschieht analog zu Fig. 4b mit einer Schleife aus
Widerstandsdraht (28). Zur Messung wird über die Anschlußpunkte (23) und (24) ein
Widerstandsmeßgerät angeschlossen.
Zur Messung des Druckprofils wird als Stoff (I) z. B. einmolare Kochsalzlösung über
den ersten Schlauch (8) mit Hilfe einer externen Pumpe zugeführt. Die Luft oder ein
anderes Gas kann aus dem Schlauch (1''') über den zweiten Schlauch (9) entweichen. An
den zweiten Schlauch (9) kann ein Drucksensor und ein regelbares Ventil angeschlossen
werden. Mit Hilfe des Sensors und des Ventils ist es möglich, den inneren Druck im
Schlauch (1''') zu kontrollieren. Die Differenz der Drücke außerhalb und innerhalb
des Schlauches (1''') bestimmt den auswertbaren Druckmeßbereich.
In Fig. 8 ist als Querschnitt ein einlumiger Schlauch zur Druckprofilmessung
dargestellt. Der unsymmetrische Aufbau der Wandung ermöglicht eine
Querschnittsveränderung auch bei gleichmäßig radial auftretender Druckdifferenz
zwischen Innen- und Außendruck. Die ersten und zweiten Wandungsbereiche (27) und (27') können
aus unterschiedlichen Materialien hergestellt sein. Für die erste Wandung (27) wird
vorzugsweise ein flexibles Material und für die zweite Wandung (27') ein festeres Material
verwendet.
Fig. 9 zeigt einen Meßkatheter mit 4 um 90° versetzten Meßschläuchen. Mit Hilfe der
Meßschläuche (11, 12, 13 und 14) wird wie oben dargestellt das Druckprofil
gemessen, über den Schlauch (10) erfolgt die Rückführung der Stoffe (I) bzw. (II). In
die Meßschläuche (11 bis 14) können Widerstandsdrahtanordnungen gemäß Fig. 4
a und b eingeführt werden.
In den vorangegangenen Ausführungsbeispielen wurden Meßanordnungen für die
eindimensionale Druckprofilmessung angegeben. Es ist auch möglich,
zweidimensionale Druckverteilungen zu messen. Dazu werden mehrere Schläuche
(1) parallel angeordnet (ohne Figur). Die Zu- bzw. Abführung der Stoffe (I) und (II)
kann dadurch erfolgen, daß alle parallel liegenden Schläuche (1) nacheinander
befüllt werden. Sie sind also bezüglich der Befüllung seriell angeordnet.
Jeder der Schläuche (1) kann mit einer Anordnung gemäß Fig. 4b oder c
ausgerüstet werden. Die verschiedenen elektrischen Leiter (28) werden über die
Anschlußpunkte (30) und (31) einer Meßelektronik zugeführt.
Ein Meßkatheter kann auch zusätzliche Lumen besitzen, die für andere Zwecke frei
sind.
Claims (27)
1. Sensor zur Messung von Druckprofilen, dadurch gekennzeichnet,
daß ein Meßkatheter als schlauchartiger flexibler Hohlkörper (1) der Länge L
ausgebildet ist, an dem eine ortsabhängige äußere Druckbelastung p(x) als eine
Querschnittsfunktion A(x) abgebildet wird und die Abtastung des ortsabhängigen
Querschnittes A(x) dadurch geschieht, daß der Schlauch von einer Seite her bei
(x = 0) kontinuierlich mit einem ersten flüssigen Stoff (I) befüllt wird, der einen zweiten Stoff (II) bis zur
Füllänge xA mit dem Füllvolumen Vf verdrängt, die Füllänge und das Füllvolumen
kontinuierlich gemessen wird und der Verlauf des Druckprofils durch den Betrag des
Differentialquotierten dxA/Vf während des Füllvorgangs abgebildet wird.
2. Sensor zur Messung von Druckprofilen nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß der Zusammenhang zwischen der äußeren Druckbelastung
p(x) und der Querschnittsfunktion A(x) im Sinne einer Meßbereichseinstellung durch
eine Veränderung des im Inneren des Schlauches (1) vorgegebenen Drucks po
variiert wird.
3. Sensor zur Messung von Druckprofilen nach Anspruch 1 oder 2, dadurch
gekennzeichnet, daß die Erfassung der Füllänge xA durch Messung des elektrischen
Widerstandes mit Hilfe eines Meßgerätes (4) dadurch erfolgt, daß der Schlauch (1')
mit der Länge L und einem elektrischen Widerstand im Bereich von 102 bis 107 Ω mit dem
ersten Stoff (1) mit einem spezifischen Widerstand ρ2 und einem Füllvolumen Vf
befüllt wird, dabei den zweiten Stoff (II) mit einem spezifischen Widerstand ρ2 (ρ2 » ρ1)
verdrängt, und der Verlauf des Druckprofiles p(x) durch den Betrag des
Differentialquotienten dR/dVf über der Füllänge xA
abgebildet wird.
abgebildet wird.
4. Sensor zur Messung von Druckprofilen nach Anspruch 3, durch
gekennzeichnet, daß der Schlauch (1') aus elektrisch leitendem Kunststoff
hergestellt ist, oder die innere Oberfläche mit einem elektrisch leitenden Film
überzogen ist.
5. Sensor zur Messung von Druckprofilen nach Anspruch 3 oder 4, dadurch
gekennzeichnet, daß der erste Stoff (I) jede elektrisch leitfähige Flüssigkeit (z. B.
Salzlösung: NaCl, KCl ...) sein kann, der zweite Stoff (II) Luft, ein anderes Gas, aber auch eine
Flüssigkeit (z. B. Öl) ist, die die Bedingung ρ2 » ρ1 erfüllt.
6. Sensor zur Messung von Druckprofilen nach mindestens einem der
Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Schlauch (1) einen sehr hohen
elektrischen Widerstand Rso besitzt, und in den inneren Hohlraum des Schlauches
(1) ein elektrischer Leiter (28) mit einem elektrischen Widerstand Rsd eingelegt ist,
und für die Widerstände Rso und Rsd die Bedingung (Rsd < Rso) gilt.
7. Sensor zur Messung von Druckprofilen nach Anspruch 6, dadurch
gekennzeichnet, daß der elektrische Leiter (28) in Form einer Schleife (z. B.
Drahtschleife) in den inneren Hohlraum des Schlauches eingelegt wird.
8. Sensor zur Messung von Druckprofilen nach mindestens einem der
Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß ein erster elektrischer Leiter (28')
(z. B. Widerstandsdraht) in den inneren Hohlraum des Schlauches (1) eingebracht
wird, und die Schließung des Stromkreises mit Hilfe eines zweiten, niederohmigen
elektrischen Leiters (29) (z. B. Draht) erfolgt, der mit oder ohne äußere elektrische
Isolation ausgeführt ist.
9. Sensor zur Messung von Druckprofilen nach mindestens einem der
Ansprüche 3 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß mit Hilfe einer Pumpe der
Schlauch (1') an der Stelle x = 0 kontinuierlich mit dem ersten Stoff (I) (z. B. einmolare KCl-
Lösung mit einem spezifischen Leitwert von ca. 0,1 S/cm oder NaCl-Lösung ...)
befüllt wird, und der Widerstand R als Funktion des Füllvolumens Vf gemessen wird.
10. Sensor zur Messung von Druckprofilen nach mindestens einem der
Ansprüche 3 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Schlauch (1) aus einem
elektrisch isolierenden Material hergestellt ist und die innere Schlauchoberfläche mit
einer elektrisch leitfähigen Schicht überzogen ist, die über elektrische
Zuleitungen (5) mit dem Widerstandsmeßgerät (4) verbunden ist.
11. Sensor zur Messung von Druckprofilen nach mindestens einem der
Ansprüche 3 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß in den inneren Hohlraum des
elektrisch isolierenden Schlauchs (1) eine Widerstandsdrahtschleife (z. B. aus
Konstantan) mit einem elektrischen Widerstand von 106 Ω eingelegt ist, und dieser
Draht über Anschlußpunkte (30) und (31) und elektrische Zuleitungen (5)
mit dem Widerstandsmeßgerät (4) verbunden ist.
12. Sensor zur Messung von Druckprofilen nach Anspruch 8, dadurch
gekennzeichnet, daß der erste elektrische Leiter (28) mit einem niederohmigen und
äußerlich elektrisch isoliertem zweiten elektrischen Leiter (29) (z. B. Draht)
verbunden und über Anschlußpunkte (30) und (31) und elektrische
Zuleitungen mit dem Widerstandsmeßgerät (4) verbunden ist.
13. Sensor zur Messung von Druckprofilen nach Anspruch 12, dadurch
gekennzeichnet, daß der erste elektrische Leiter (28') spiralförmig um den zweiten
elektrischen Leiter (29) gewunden ist.
14. Sensor zur Messung von Druckprofilen nach einem der Ansprüche 3 bis 13,
dadurch gekennzeichnet, daß die elektrischen Leiter (28, 28', 29) auf einem
beliebigen elektrisch isolierenden und flexiblen Trägermaterial nach dem Stand der
Technik in Dickschicht- oder Dünnfilmtechnologie aufgebracht sind, und das flexible
Trägermaterial in den inneren Hohlraum des Schlauches (1) eingelegt ist.
15. Sensor zur Messung von Druckprofilen nach Anspruch 1 oder 2, dadurch
gekennzeichnet, daß die Druckprofilmessung auf der Basis einer
Kapazitätsmessung durchgeführt wird, und hierfür der Schlauch (1'') aus einem
elektrisch isolierenden Material hergestellt wird, und die Kapazität mit Hilfe eines
Kapazitätsmeßgerätes (7) zwischen dem ersten elektrisch leitfähigen Füllungsstoff (I) und einem
elektrisch leitfähigen Medium (18) gemessen wird, das den Sehlauch (1'') umgibt.
16. Sensor zur Messung von Druckprofilen nach Anspruch 15, dadurch
gekennzeichnet, daß die Kapazitätsmessung zwischen dem ersten, elektrisch leitfähigen
Stoff (I) und einer elektrisch leitfähigen Beschichtung (6) erfolgt, die sich auf der
Oberfläche des schlauchartigen flexiblen Hohlkörpers (1'') befindet, und der
Differentialquotient dC/dVf das Abbild des Druckprofiles über der Füllänge xA ist.
17. Sensor zur Messung von Druckprofilen nach einem der Ansprüche 15 oder
16, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckprofilmessung auf der Basis einer
Kapazitätsmessung mit Hilfe eine Kapazitätsmeßgerätes (7) dadurch erfolgt, daß die
elektrische Kapazität zwischen dem ersten, elektrisch leitenden Stoff (1) und einem
elektrisch leitfähigen Medium (18) gemessen wird, das den Schlauch (1'') umgibt.
18. Sensor zur Messung von Druckprofilen nach einem der Ansprüche 15 bis
17, dadurch gekennzeichnet, daß die Kapazitätsmessung zwischen dem ersten Stoff (I) und
einer elektrisch leitfähigen Schicht (6) erfolgt, die sich auf der äußeren Oberfläche
des elektrisch isolierenden Schlauches (1'') befindet und diese Schicht (6) z. B. aus
Kohlenstoff, Leitlack oder einem dünnen Metallfilm besteht, die auf der gesamten
Oberfläche angebracht oder über der Schlauchlänge streifenförmig ausgeführt ist.
19. Sensor zur Messung von Druckprofilen nach Anspruch 1 oder 2, dadurch
gekennzeichnet, daß die Füllänge xA auf akustischem Wege dadurch erfaßt wird,
daß Stoff (II) Luft oder ein anderes Gas ist, und durch akustische Anregung dieser
Gassäule die nicht befüllte Länge (L - xA) des Schlauches (1) durch Bestimmung der
Resonanzfrequenz gemessen wird.
20. Sensor zur Messung von Druckprofilen nach mindestens einem der
vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Schlauch (1') z. B.
aus Silicon, Kautschuk, Latex, Polyurethan, PVC, PP, PE, Pa, oder PUR
hergestellt ist.
21. Sensor zur Messung von Druckprofilen nach mindestens einem der
vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Kunststoff durch
Dotierung mit Kohlenstoff oder Metallpulver elektrisch leitfähig gemacht ist, und der
elektrische Widerstand des Schlauches der Länge L bei 106 Ω liegt, die Länge L bei
1 cm bis 10 m, vorzugsweise 1 m liegt, und der Schlauch einen äußeren
Durchmesser zwischen 1 mm und 10 cm, vorzugsweise im Bereich von 2 mm bis 5
mm hat, und die Schlauchwandstärke zwischen 0,1 mm und 5 mm, vorzugsweise im
Bereich zwischen 0,2 mm und 1 mm liegt.
22. Sensor zur Messung von Druckprofilen nach mindestens einem der
vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der flexible Schlauch
doppellumig ausgeführt ist, und über einen Anschlußblock (22) mit einem ersten und einem zweiten Schlauch
(8) und (9) verbunden ist, über die die Zu- und Abführung der Stoffe (I) und (II)
erfolgt.
23. Sensor zur Messung von Druckprofilen nach mindestens einem der
vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß über den ersten Schlauch (8)
Stoff (I) mit Hilfe einer externen Pumpe zugeführt wird, die Luft oder ein anderes
Gas aus dem Schlauch (1''') über den zweiten Schlauch (9) entweicht, und an den zweiten Schlauch
(9) ein Drucksensor und ein regelbares Ventil angeschlossen ist, mit deren Hilfe es
möglich ist, den inneren Druck im Schlauch (1''') zu kontrollieren.
24. Sensor zur Messung von Druckprofilen nach mindestens einem der
vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Wandung des
Schlauches (1, 1', 1'', 1''') unsymmetrisch ist und damit eine Querschnittsveränderung auch bei
gleichmäßig radial auftretender Druckdifferenz zwischen Innen- und Außendruck
erlaubt, die ersten und zweiten Wandungsbereiche (27) und (27') aus unterschiedlichen Materialien
hergestellt sind, und für die erste Wandung (27) vorzugsweise ein flexibles Material und
für die zweite Wandung (27') ein festeres Material verwendet wird.
25. Sensor zur Messung von Druckprofilen nach mindestens einem der
vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Meßkatheter mit 4
um 90° versetzten Meßschläuchen aufgebaut ist.
26. Sensor zur Messung von Druckprofilen nach mindestens einem der
vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Meßkatheter
zusätzliche Lumen besitzt, die für andere Zwecke frei sind.
27. Sensor zur Messung von Druckprofilen nach mindestens einem der
vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß für eine
zweidimensionale Messung einer Druckverteilung mehrere Schläuche (1) parallel
angeordnet sind und die Zu- und Abführung der Stoffe (I und II) dadurch erfolgt,
daß alle parallel liegenden Schläuche (1) nacheinander befüllt werden.
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