EP1622661A1 - Vorrichtung zur druckmessung - Google Patents

Vorrichtung zur druckmessung

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Publication number
EP1622661A1
EP1622661A1 EP04730502A EP04730502A EP1622661A1 EP 1622661 A1 EP1622661 A1 EP 1622661A1 EP 04730502 A EP04730502 A EP 04730502A EP 04730502 A EP04730502 A EP 04730502A EP 1622661 A1 EP1622661 A1 EP 1622661A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
measuring chamber
elastic wall
wall
medium
electrode
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP04730502A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Raymond Glocker
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
MHM Harzbecher Medizintechnik GmbH
Original Assignee
CGS Sensortechnik GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by CGS Sensortechnik GmbH filed Critical CGS Sensortechnik GmbH
Publication of EP1622661A1 publication Critical patent/EP1622661A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • A61M5/14—Infusion devices, e.g. infusing by gravity; Blood infusion; Accessories therefor
    • A61M5/1413—Modular systems comprising interconnecting elements

Definitions

  • the invention relates to a device for measuring the pressure prevailing in a medium, in particular a liquid medium, the device having a measuring chamber through which the medium can flow and with at least one elastically deformable wall, at least one wall which is firmer in comparison and a medium inlet and a medium outlet. and a method for determining the hematocrit value of blood contained in a measuring chamber, in particular using the device.
  • Such devices are used in medical technology for measuring pressures in liquids when examining and treating humans and animals, in particular via electronic diagnostic and monitoring devices.
  • electronic diagnostic and monitoring devices In order to monitor the hemodynamic parameters of a patient, in particular intensive care patients, it is common today to include the invasive pressures in the recording in addition to the recording of an EKG, that is to say the condition monitoring of the patient's vital bodily functions.
  • EKG the recording of an EKG
  • pressures namely the arterial, pul onal-arterial, LAP and venous pressure.
  • a catheter with an integrated monitoring set is used for this.
  • the positioning of the openings at the end of the catheter define the measuring points in the patient's body.
  • the monitoring set refers to the parts intended for hygienic reasons, mostly for single use, that establish the connection between the patient and the so-called monitor.
  • the monitor is the electronic monitoring and recording system with which the corresponding measurement data can be evaluated and displayed and which, if necessary, outputs corresponding alarm signals when measurement data leave the specified target ranges.
  • the monitoring set to be attached to the catheter consists of an unventilated infusion device for supplying infusion solutions to the patient, a irrigation system which has a continuous irrigation rate of usually 3 ml / hour. at the tip of the catheter to avoid occlusion by thrombi and a pressure dome.
  • the pressure dome transmits the pressure signal to a reusable transducer (pressure sensor) via its flexible membrane.
  • a pressure dome has previously been attached to a corresponding transducer using a screw or bayonet connection (see DE 42 19888 AI, column 3, lines 28 to 30) or by means of snap hooks (compare WO 99/37983).
  • a further development of a pressure dome with transducer can also be found in WO 02/03854. With the system disclosed in this publication, negative pressures can be measured directly in the bloodstream which are greater than those in which red blood cells burst in human blood after prolonged exposure (hemolysis). In addition, high rates of pressure rise can be detected.
  • a transducer has, in particular, a chip with a Wheatstone bridge. This chip can also be provided in the pressure dome as a non-reusable one-way part. An Eimal transducer is then provided, which measures the pressure.
  • a pressure measurement system which measures the changing geometric shape of a saline column in a catheter with the aid of the measurement of the electrical resistance, the electrical capacitance or measures the acoustic cavity resonance to determine the pressure profile that determines the geometric change across at least one catheter wall that affects the saline column.
  • the compression of the catheter wall is determined, the tube being continuously filled from one side with a liquid substance which displaces the substance in the tube, usually a gas, up to a certain filling length x A. This filling length x A is determined.
  • the pressure profile measurement is carried out on the basis of a capacity measurement, the hose being made of an electrically insulating material and the capacity being measured using a capacitance measuring device between the electrically conductive filling and an electrically conductive medium arranged outside the hose, this electrically conductive medium completely filling the hose surrounds.
  • the present invention is therefore based on the object of developing a device for measuring the pressure prevailing in a medium, in particular a liquid medium, according to the preamble of claim 1 in such a way that pressure measurement is possible even without the provision of a cost-intensive transducer, and this device in particular for dialysis and other medical applications can be used in which a pressure measurement is to be carried out.
  • the object is achieved by a device according to the preamble of claim 1 in that at least one excitation electrode in or on the at least one firmer wall of the measuring chamber and at least a signal electrode arranged on or on the elastically deformable wall is provided for impedance measurement.
  • the object is also achieved for a method for determining the hematocrit value of blood contained in a measuring chamber in that blood flows through the measuring chamber in an extracorporeal circuit and the hematocrit value is determined by determining the conductivity value between two fixed electrodes protruding into the measuring chamber.
  • the device according to the present invention can also be used particularly well for pressure measurement in dialysis, since it is not necessary to have gas or air inside the measuring chamber, rather the measuring chamber of the latter in particular liquid medium is flowed through.
  • the device according to the invention can also be used in exchange for existing Transduce pressure do systems, since adaptation to the holding devices of the pressure dome transducer combinations known in the prior art is possible without any problems. It is therefore not even necessary to have existing holding devices for the Change pressure gauges. There are therefore no additional costs for this.
  • An excitation device is preferably provided for supplying the at least one excitation electrode in or on the measuring chamber.
  • the excitation device particularly preferably delivers a high-frequency alternating current of low current strength, in particular the alternating current can be set variably.
  • a high-frequency alternating current of low current strength is advantageously used.
  • the at least one excitation electron is preferably made of a material which is highly conductive for high-frequency alternating currents, in particular it is hard silver-plated. Any other material that shows good conductivity for high-frequency alternating currents can also be used.
  • the elastic wall preferably consists of a reversibly deformable material, in particular an elastomer. This ensures that deflection of the elastic wall, but also a resetting of the elastic wall in the event of a change in pressure, is possible without any problems and safely.
  • the at least one signal electrode is preferably essentially flat, in particular as a film material, conductive coating, conductive print and / or lacquer.
  • the signal electrode is particularly preferably applied, sprayed on, glued on or otherwise applied to the elastic wall of the measuring chamber by vacuum application methods. This ensures that the signal electrode is as thin as possible and thus does not restrict the elasticity or reversible deformability of the elastic wall. This is essentially intended to avoid falsifying the results.
  • the measuring chamber is preferably provided with connections for connecting a catheter, in particular in the area of the medium inlet and outlet.
  • a Luer lock, tubing attachments, etc. can be provided for the connection.
  • several such elastically deformable walls can also be provided.
  • the measuring chamber is flushed with a physiological saline solution with a concentration of, in particular, 0.8 vol. #. Whenever the device is used in extracorporeal circuits, whole blood is conveyed through the measuring chamber.
  • the at least one elastic wall can preferably be connected or connected to one another by means of a tongue and groove connection with the other walls of the measuring chamber.
  • the elastic wall has an annular bead element on its edge facing the other walls and the walls connectable or connected to the elastic wall have at least one groove for inserting the bead element.
  • the device is particularly preferably a protective cap or a recess or recess of a holding device for fastening the device in the region of the measuring chamber, which allows the elastic wall to move freely.
  • the protective cap and / or the recess or recess in the holding device has such a shape and dimensions and is arranged in the region of the elastic wall that it forms a stop surface for this to limit the pressure.
  • the protective cap is attached. This then surrounds the elastic wall of the measuring chamber with its bottom part.
  • the holding device to which the device or in particular the measuring chamber is attached can also take over the function of the protective cap.
  • the holding device has the recess or recess, so that in turn a space is created within which the elastic wall can move.
  • the elastic wall is a membrane.
  • the measuring chamber can be arranged on the holding device for setting a correct measuring position at the level of the right atrium of the heart in order to produce a correct zero point determination.
  • the protective cap or the recess in the holding device in particular the holding plate thereof, is preferably implemented in such a way that, at approximately 800 mm Hg., A stop of the elastic wall on the protective cap or the recess or recess is realized in the holding device.
  • sensors can indicate that the pressure limitation has been reached optically and / or acoustically or in some other way. The pressure limit can be reached as Emergency signal can be evaluated.
  • a device for setting and holding the device at an adjustable height is preferably provided, in particular arranged on the holding device.
  • the measuring chamber can at least partially have a device coupling out capacitive fields and / or be surrounded by a device acting as a Faraday cage, in particular the measuring chamber and / or the holding device is provided with a metallic coating.
  • the receiving part for the measuring chamber on the holding device can be designed as an open hollow profile for this purpose.
  • a device for measuring the pressure prevailing in a medium in particular a liquid medium
  • the device having a measuring chamber through which the medium can flow and with at least one elastically deformable wall, at least one wall which is firmer in comparison and a medium inlet and a medium outlet
  • an excitation electrode and a second electrode are provided outside the elastic wall.
  • the second electrode also has contact, in particular, with the interior of the measuring chamber on.
  • the haematocrit value can be calculated from the conductivity value of the blood.
  • a hematocrit value calculation is also possible, for example, with automatic blood gas analyzers.
  • the hematocrit value indicates the proportion of solids in the serum in the blood.
  • the hematocrit value or the proportion of solids in the serum can be used to determine the fluid balance, that is to say a fluid balance, and to determine whether it is necessary to add fluid, in particular saline solution, by infusion. With dialysis in particular, a loss of fluid can occur during the preparation of the blood. In the conventional methods, the blood is continuously weighed to determine the hematocrit value.
  • a pump is preferably provided in the area of the blood withdrawal and a further pump in the area of the return of the blood into the patient's body.
  • a sensor is also placed in front of and behind each pump.
  • the first and last sensor that is to say the sensor in front of the first pump and behind the last pump, as a conventional pressure dome, with a transducer, and the two middle sensors in the form of the device for pressure measurement according to the present invention ,
  • the devices according to the present invention can deliver results very quickly, in each case a comparison of the values of the haematocrit value during the blood withdrawal and during the return conveyance takes place with one another.
  • An evaluation unit is preferably provided for determining the hematocrit value from the determined conductivity value and / or the internal pressure of the measuring chamber and in particular for correcting its zero line and sensitivity.
  • An evaluation unit can be calculated from the conductivity measurement, the hematocrit value (by determining the measured values of the two electrodes arranged in the firmer walls) and the internal pressure of the measuring chamber (by determining the impedance or the impedance between one electrode arranged in the firmer wall and the other in the elastic wall arranged electrode).
  • a comparison of the conductivity value and the internal pressure value can also advantageously be used to correct the zero line and sensitivity, since the measured impedances depend on the dielectric properties of the medium in the measuring chamber, which when the device is used in extracorporeal circuits when blood flows through the measuring chamber may change due to the change in blood hematocrit.
  • the conductivity value is determined from the law that the conductivity is the reciprocal of the specific resistance. This specific resistance can be determined between the two electrodes arranged in the firmer walls of the measuring chamber. After the impedance or impedance measurement is carried out as a function of the frequency, a determination of the conductivity between the one fixed and the other electrode arranged in the elastic wall proves not to be particularly useful, since disturbance variables are incorporated here.
  • At least one contact pin is preferably provided for connecting the measuring chamber to the holding device.
  • the holding device preferably has a holding plate provided with contact surfaces or contact pads for producing a hidden contact between the holding device and the measuring chamber.
  • the contact surfaces and / or the contact pads and the contact pins are preferably distributed so that incorrect contacting and polarity reversal are essentially avoided.
  • the provision of contact pins facilitates the connection of the electrodes to corresponding connection devices in the area of the holding device. To be a tedious interlocking avoid, contact areas or contact pads are provided in particular.
  • the contact pins and contact surfaces preferably only abut one another.
  • openings can also be provided in the holding device, in particular its holding plates, into which the contact pins can be inserted.
  • Each of the electrodes can be provided with a contact pin, a corresponding number of contact pads or contact surfaces, in particular openings for inserting the contact pins, being advantageously also provided on the holding device or holding plate.
  • a particular geometric arrangement of the contact pins and contact areas is selected, which only match one another in a certain orientation.
  • other measures can also be taken to ensure a clear positioning and to avoid polarity reversal and incorrect contacting.
  • the respective shapes of the contact pins and contact areas or contact pads can also be matched to one another.
  • the contact pins and electrodes are preferably in one piece.
  • the contact pins and electrodes are particularly preferably injection molded onto the measuring chamber, in particular in the injection molding process.
  • the material expenditure is reduced since only one respective part needs to be provided and no connection of two parts.
  • assembly is made easier because there are no two elements need to be connected.
  • Installation or manufacture is particularly simplified if contact pins and electrodes are already molded onto the measuring chamber, especially in the insert injection molding process, since if a corresponding shape is then provided, only the contact pin-electrode combination is inserted into the mold at appropriate points and the measuring chamber is subsequently injected over it becomes.
  • the reproduction and unambiguous positioning of the contact pins and electrodes, in particular with regard to their extension into the interior of the measuring chamber is particularly simple and precise.
  • the protective cap preferably has a base part to protect the elastic wall of the measuring chamber and a collar part which at least partially surrounds the area of the electrodes and / or contact pins to protect the contact pins. This not only protects the elastic wall or membrane, but also the contact pins, which are in particular made in one piece, also within the fixed walls of the measuring chamber.
  • the collar part can extend so far over the height of the measuring chamber that the contact pins are reliably protected.
  • only part of such a collar part can be provided in order to protect the contact pins. In this case, however, the correct positioning of the protective cap, in particular in the area of the collar, must also be ensured in order to reliably protect the contact pins.
  • FIG. 1 shows a side sectional view of a first embodiment of a device for pressure measurement according to the invention
  • FIG. 2 shows a side sectional view of a second embodiment of a device for pressure measurement according to the invention
  • FIG. 3 shows a plan view of a further embodiment of a device according to the invention for measuring pressure with a holding device in the form of a hollow profile
  • FIG. 5 a) and b) are a sectional side view and a top view of a modified embodiment of the embodiment according to FIG. 2, in which contact pins are provided, and
  • Figure 6 a) and b) is a side sectional view of the embodiment of the device for pressure measurement according to Figure 5, set in a protective cap.
  • FIG. 1 shows a sketched first embodiment of an inventive device 1 for pressure measurement in a side sectional view.
  • the device has a measuring chamber 10 with an elastic wall 12 and an essentially fixed wall 14.
  • the elastic mobility of the elastic wall 12 is indicated by a double arrow 16.
  • the measuring chamber has a medium inlet 20 and a medium outlet 22.
  • Arrows 24, 26 indicate the inflow (24) and the outflow (26) of the medium.
  • connection between the elastic wall 12 and the substantially fixed wall 14, which is dome-shaped, is formed via a bead element 18.
  • This bead element 18 is circumferentially attached to the elastic wall 12 in the region of an outer edge 15, in particular in one piece with it.
  • the bead element engages in a circumferential groove 19 of the essentially fixed wall 14. This creates a connection that is essentially secure against leakage of liquid.
  • a first electrode 30 is arranged in the essentially fixed wall 14 for pressure measurement. This partially protrudes through the wall 14 into the interior 11 of the measuring chamber.
  • a second electrode 32 is arranged in the elastic wall 12. This is very flat and without direct electrical contact to the interior 11 of the measuring chamber.
  • the first electrode is connected via an excitation current feed line 36 to an excitation current source for alternating current (not shown in FIG. 1).
  • the second electrode 32 transmits the signals it detects via a signal line 38, for example to an evaluation unit (not shown in FIG. 1).
  • the interior of the measuring chamber 10 can be flowed through, for example, as a medium 28 in the circuit of a saline solution in the case of invasive pressure measurement or whole blood in the case of extracorporeal pressure measurement.
  • Blood can flow through the measuring chamber in an extracorporeal circuit.
  • the different dielectric properties can lead to different basic signals (baseline).
  • baseline basic signals
  • the proportion of solids, according to hematocrit, to the proportion of liquid, according to serum can vary from patient to patient and from measurement to measurement.
  • the device 1, in particular the measuring chamber 10, can be inserted in a conventional manner into a holding device 40 which is attached, for example, to an infusion stand.
  • a holding device 40 is outlined in FIGS. 3 and 4. As can be seen particularly well from FIG. 4, this can have the shape of an open hollow profile which has a recess 42 in the region of the elastic wall 12 of the measuring chamber 10. This allows the elastic wall to move freely, as is again indicated by the double arrow indicated in FIG. 4.
  • Figure 3 it is indicated that several such devices for pressure measurement can be arranged side by side in such a holding device 40, the holding device having on its underside a rail 44 which can be attached, for example, to an infusion stand, in particular by clamping or inserting it into a corresponding one Admission.
  • the holder can be made of a plastic, but preferably it has a metal coating 46 to form a Faraday cage around the measuring chamber. This shields capacitive interference from the outside. Such capacitive interference could falsify the measurement of the impedance in the area of the measuring chamber.
  • the coating 46 can be provided on the inside 48 or on the outside 49 of the holding device. It can also be provided on both sides.
  • a further third electrode 34 can be arranged in the fixed wall 14. This also preferably projects into the interior 11 of the measuring chamber in and also through the wall also outwards, corresponding to the first electrode 30.
  • the third electrode 34 is provided for measuring the conductivity of the medium flowing through the measuring chamber. Like the first electrode 30, the third electrode 34 also has contact with the interior 11 of the measuring chamber. In particular when blood flows through the measuring chamber, the hematocrit value can be determined from the conductivity measurement. The conductivity is measured between the first electrode and the third electrode. The first electrode is again the excitation electrode and the third electrode supplies the signal.
  • the first electrode 30 is therefore connected to an alternating current excitation current source via the excitation current supply line 36 and the third electrode 34 supplies signals to an evaluation unit, for example, via a signal line 39.
  • an evaluation unit for example, via a signal line 39.
  • a necessary correction to the correct basic signal can be carried out, whereby, as already mentioned above, different basic signals or baselines due to different blood compositions and thus different dielectric properties of the in blood in the measuring chamber may be present.
  • the proportional pressure values can thus be converted into absolute pressure values and thus also compared with other pressure values.
  • the required excitation voltage or the excitation current to the device 1, in particular a voltage of 2 volts and an alternating current of 100 kHz, from an excitation circuit in a defined and secured form, in particular in accordance with IEC 601-1-1, and on the other
  • contact surfaces or contact points for connecting to the electrodes of the measuring chamber are provided on the holding device. This is an input and Application of the high-frequency alternating current possible.
  • the electrodes 30, 32 and 34 are provided with contact pins 50, 52 and 54.
  • the contact pins can be manufactured separately and connected to the electrodes or in one piece with them.
  • a one-piece design is not only simpler in terms of production, but also does not involve the risk that the contact pins will become detached from the electrodes due to defective soldered connections or the like.
  • the contact pins in principle represent an extension of the respective electrodes in order to be able to connect the electrodes to the corresponding contact surfaces, which are not shown in FIG. 5 but are provided within the holding device.
  • the signal electrode or second electrode 32 is extended so far that the contact pin 52 lies outside the actual measuring chamber and thus a simpler connection to the holding device is possible.
  • all contact pins are pulled down.
  • the length and shape, as well as the arrangement of the contact pins are also adapted to the respective holding device.
  • a protective cap 60 can be provided. This is shown in Figures 6a and 6b.
  • the protective cap shown in FIGS. 6a and 6b has a bottom part 62 and a circumferential part Collar part 64 on. The circumferential collar part is pulled up so that both electrodes 30, 34 arranged on top of the measuring chamber are protected against external damage.
  • the protective cap has spacers 66 which are arranged on the bottom part and support the measuring chamber on the outer edge 15 of the essentially fixed wall 14. This can be seen in particular in the top view in FIG. 6b.
  • the protective cap not only protects the contact pins against external influences, but also the other components of a hose set, to which the measuring chamber and device for pressure measurement belongs or with which it can be connected, against damage by the contact pins, in particular by scratching the hose wall and thus from an injury to them.
  • the devices for pressure measurement shown in the figures are all shown round in cross section. However, they can also have any other shape, in particular be angular.
  • the protective cap can also have a different shape than the measuring chamber, for example, if this proves to be advantageous, in particular for attachment to a holding device.
  • the devices for pressure measurement shown and described in the above figures can also be combined with conventional pressure domes with transducers.
  • a pair of a conventional pressure dome with transducer can be provided in front of a pump and a device for measuring pressure behind this pump.
  • the liquid balance is then carried out by comparing the conductivity values or hematocrit values at the beginning of the measuring section and at the end of the measuring section.
  • This measuring section can be the route via a dialysis machine, for example.

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Abstract

Bei einer Vorrichtung (1) zur Messung des in einem Medium (28), insbesondere flüssigen Medium, herrschenden Drucks, wobei die Vorrichtung eine von dem Medium durchströmbare Messkammer (10) mit zumindest einer elastisch verformbaren Wandung (12), zumindest einer im Vergleich hierzu festeren Wandung (14) und einem Mediumeinlass (20) und einem Mediumauslass (22) aufweist, sind zumindest eine Erreger-Elektrode (30) in oder an der zumindest einen festeren Wandung (14) der Messkammer (10) und zumindest eine an oder auf der elastisch verformbaren Wandung (12) angeordnete Signal-Elektrode (32) zur Impedanzmessung vorgesehen.

Description

Vorrichtung zur Druckmessung
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 hämodynamis.chen 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, pul onal -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 Sollbereiehe 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 Spül rate 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 19888 AI, 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 19724001 Cl 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 befüllt wird, der den in dem Schlauch befindlichen Stoff, zumeist ein Gas, verdrängt bis zur einer bestimmten FülHänge xA. Diese Füll länge xA wird ermittelt. Die DruckprofiImessung 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 1eitfähigen Füllung und einem außerhalb des Schlauches angeordneten elektrisch leitfähigen Medium gemessen wird, wobei dieses elektrisch 1eitfähige 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 Cl 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 Signalelektode 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 19724001 Cl 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 Transduce -Druckdo -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 Erregereiektrone 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-Lockverschiuss, 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 Kochsalzl sung 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 Galvam'sierung 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 Mediueinlass 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 Hä atokritwert 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 Hä atokritwerts 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 Kontaktf1ächen 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 Ausführungs- beispiele anhand der Zeichnungen näher beschrieben. Diese zeigen in:
Figur 1 eine seitliche Schnittansicht einer ersten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Druckmessung,
Figur 2 eine seitliche Schnittansicht einer zweiten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Druckmessung, Figur 3 eine Draufsicht auf eine weitere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Druckmessung mit Halteeinrichtung in Form eines Hohlprofils,
Figur 5 a) und b) eine seitliche Schnittansicht und eine Draufsicht auf eine modifizierte Ausführungsform der Ausführungsform gemäß Figur 2, bei der Kontaktstifte vorgesehen sind, und
Figur 6 a) und b) eine seitliche Schnittansicht der Ausführungsform der Vorrichtung zur Druckmessung gemäß Figur 5, eingestellt in eine Schutzkappe.
Figur 1 zeigt eine skizzierte erste Ausführungsform einer erfindungs- gemäßen 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 kuppeiförmig 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 Fig. 1 nicht gezeigt) verbunden. Die zweite Elektrode 32 übermittelt die von ihr erfassten Signale über eine Signalleitung 38 beispielsweise an eine Auswerteeinheit (in Fig. 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 Figuren 3 und 4 skizziert. Wie insbesondere gut aus Figur 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 Figur 4 angedeutet ist. In Figur 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 Figur 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 Wechselström- 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 Figur 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 Figur 5 nicht dargestellt sind, aber innerhalb der Halteeinrichtung vorgesehen sind, die Elektroden anschließen zu können. Wie der Draufsicht in Figur 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 Figur 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 Figur 6a und 6b gezeigt. Die in Figur 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 Boden- teil angeordnet sind und am äußeren Rand 15 der im Wesentlichen festen Wandung 14 die Messkammer stützen. Dies ist insbesondere in der Draufsicht in Figur 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 Signalelekt ode 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.
Bezugszeichenl iste
1 Vorrichtung zur Druckmessung
10 Messkammer
11 Innenraum
12 elastische Wandung
14 im Wesentlichen feste Wandung
15 äußerer Rand
16 Doppelpfei1
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 Signal leitung
40 Halteeinrichtung
42 Ausnehmung
44 Schiene
46 Beschichtung
48 Innenseite
49 Außenseite
50 Kontaktstift
52 Kontaktstift
54 Kontaktstift
60 Schutzkappe Bodenteil umlaufendes Kragenteil Abstandhalter

Claims

Ansprüche
1. Vorrichtung (1) zur Messung des in einem Medium (28), insbesondere flüssigen Medium, herrschenden Drucks, wobei die Vorrichtung eine von dem Medium durchströmbare Messkammer (10) mit zumindest einer elastisch verformbaren Wandung (12), zumindest einer im Vergleich hierzu festeren Wandung (14) und einem Mediumeinlass (20) und einem Mediumauslass (22) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine Erreger-Elektrode (30) in oder an der zumindest einen festeren Wandung (14) der Messkammer (10) und zumindest eine an oder auf der elastisch verformbaren Wandung (12) angeordnete Signal -Elektrode (32) zur Impedanzmessung vorgesehen sind.
2. Vorrichtung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Erregereinrichtung zum Versorgen der zumindest einen Erreger- Elektrode (30) vorgesehen ist.
3. Vorrichtung (1) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Erregereinrichtung einen hochfrequenten Wechselstrom niedriger Stromstärke liefert, insbesondere der Wechselstrom variabel einstellbar ist.
4. Vorrichtung (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine Erreger-Elektrode (30) aus einem für hochfrequente Wechselströme gut leitenden Material besteht, insbesondere hartversilbert ist.
5. Vorrichtung (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die elastische Wandung (12) aus einem reversibel verformbaren
Material, insbesondere einem Elastomer besteht.
6. Vorrichtung (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine Signal -Elektrode (32) im Wesentlichen flach ausgebildet ist, insbesondere als Folienmaterial, leitfähige Beschichtung, leitfähiger Aufdruck und/oder Lack, insbesondere auf die elastische Wandung (12) der Messkammer (10) durch ein Vakuumauftragsverfahren aufgebracht, aufgesprüht, aufgeklebt oder anderweitig aufgebracht ist.
7. Vorrichtung (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine elastische Wandung (12) mit den übrigen Wandungen der Messkammer (10) durch eine Nut-und-Feder-Verbindung miteinander verbindbar oder verbunden ist, insbesondere die elastische Wandung ein ringförmiges Wulstelement (18) an ihrem zu den übrigen Wandungen weisenden Rand (15) und die mit der elastischen Wandung verbindbaren oder verbundenen Wandungen zumindest eine Nut (19) zum Einfügen des Wulstelementes (18) aufweisen.
8. Vorrichtung (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Einrichtung zum Sicherstellen einer freien Beweglichkeit der elastischen Wandung vorgesehen ist.
9. Vorrichtung (1) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung eine Schutzkappe (60) oder eine eine freie Beweglichkeit der elastischen Wandung (12) ermögl chende Aussparung oder Ausnehmung (42) einer Halteeinrichtung (40) zum Befestigen der Vorrichtung im Bereich der Messkammer (10) ist.
10. Vorrichtung (10) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Schutzkappe (60) und/oder die Aussparung oder Ausnehmung (42) in der Halteeinrichtung (40) eine solche Form und solche Abmessungen aufweist und so im Bereich der elastischen Wandung (12) angeordnet ist, dass sie eine Anschlagfläche für diese zur Druckbegrenzung bi1det.
11. Vorrichtung (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Einrichtung zum Einstellen und Halten der Vorrichtung auf einer einstellbaren Höhe vorgesehen und insbesondere an der Halteeinrichtung (40) angeordnet ist.
12. Vorrichtung (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Messkammer (10) zumindest teilweise eine kapazitive Felder auskoppelnde Einrichtung aufweist und/oder von einer als Faradayscher Käfig wirkenden Einrichtung umgeben ist, insbesondere die Messkammer und/oder die Halteeinrichtung mit einer metallischen Beschichtung (46) versehen sind/ist.
13. Vorrichtung (1) nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 oder nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur Bestimmung der Leitfähigkeit des in der Messkammer befindlichen Mediums (28) eine Erreger-Elektrode (30) und eine zweite Elektrode (34) außerhalb der elastischen Wandung (12) vorgesehen sind.
14. Vorrichtung (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Auswerteeinheit vorgesehen ist zum Ermitteln des Hämatokritwerts aus dem ermittelten Leitfähigkeitswert und/oder des Innendrucks der Messkammer (10) und insbesondere zur Korrektur von Nulllinie und Empfindlichkeit.
15. Vorrichtung (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zum Anschließen der Messkammer (10) an der Halteeinrichtung (40) zumindest ein Kontaktstift (50,52,54) vorgesehen ist.
16. Vorrichtung (1) nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Halteeinrichtung (40) eine mit Kontaktflächen oder Kontaktpads versehene Halteplatte zum Erzeugen einer verdeckten Kontaktierung zwischen Halteeinrichtung (40) und Messkammer (10) aufweist.
17. Vorrichtung (1) nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktf1ächen und/oder Kontaktpads und die Kontaktstifte
(50,52,54) so verteilt angeordnet sind, dass eine
Falschkontaktierung und eine Verpolung im Wesentlichen vermieden werden.
18. Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 15 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Teil der Kontaktstifte und Elektroden einstückig ist.
19. Vorrichtung (1) nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktstifte und Elektroden an die Messkammer angespritzt sind, insbesondere im Einlegespritzgussverfahren.
20. Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 15 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Schutzkappe (60) ein Bodenteil (62) zum Schutz der elastischen Wandung (12) der Messkammer (10) und ein zumindest teilweise im Bereich der Elektroden (30,32,34) und/oder Kontaktstifte (50,52,54) umlaufendes Kragenteil (64) zum Schutz der Kontaktstifte aufweist.
21. Verfahren zum Bestimmen des Hämatokritwerts von in einer Messkammer (10) enthaltenem Blut, insbesondere unter Verwendung einer Vorrichtung (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei in einem extrakorporalen Kreislauf die Messkammer (10) mit Blut durchströmt und der Hämatokritwert durch Ermitteln des Leitfähigkeitswertes zwischen zwei feststehenden, in die Messkammer ragenden Elektroden (30,34) ermittelt wird.
22. Verfahren nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass zum Erstellen einer Flüssigkeitsbilanz der Hämatokritwert durch Leitfähigkeitswertbestimmung am Beginn einer Messstrecke und am Ende der Messstrecke ermittelt und verglichen wird.
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