DE10152781B4

DE10152781B4 - Sonde zur physiologischen Druckmessung im menschlichen oder tierischen Körper

Info

Publication number: DE10152781B4
Application number: DE10152781A
Authority: DE
Inventors: Michael Rosenheimer
Original assignee: MIPM Mammendorfer Institut fur Physik und Medizin GmbH
Current assignee: MIPM Mammendorfer Institut fur Physik und Medizin GmbH
Priority date: 2000-10-27
Filing date: 2001-10-29
Publication date: 2007-10-25
Anticipated expiration: 2021-10-30
Also published as: DE10152781A1; DE10151892A1; DE10053409C1

Abstract

Sonde (18) zur physiologischen Druckmessung im menschlichen oder tierischen Körper, mit einem Sondenkopf (20) und mit einem elektrischen Druckwandler im Sondenkopf (20), wobei zur Druckmessung der Sondenkopf (20) an der Meßstelle angeordnet ist und mit einer Auswerte- und Anzeigeeinheit (10) kommuniziert,
dadurch gekennzeichnet, dass
ein Controller (30) zur Überwachung von Offsetwerten des Druckwandlers vorgesehen ist, der einen Speicher zur Speicherung mehrerer Offsetwerte besitzt, und der ausgebildet ist
– zur Erkennung von Fehlerzuständen durch Vergleich eines der ersten Ableitung entsprechenden, die relative Änderung mehrerer Offsetwerte zueinander bezogen auf die Anzahl der dazwischen liegenden Sterilisationsvorgänge angebenden Wertes mit mindestens einem fest vorgegebenen Grenzwert und
– zur Ausgabe eines Fehlersignals bei Überschreiten eines vorgegebenen Grenzwertes.

Description

Die Erfindung betrifft eine Sonde zur physiologischen Druckmessung im menschlichen oder tierischen Körper gemäß der im Oberbegriff des Anspruches 1 angegebenen Art.
Derartige Sonden sind schon seit längerem bekannt und werden insbesondere bei der intrakraniellen Druckmessung eingesetzt. Hierbei besteht die Sonde aus einem Sondenkopf, in den ein elektrischer Druckwandler eingebracht ist. Zur Druckmessung wird der Sondenkopf mit dem Druckwandler an der Messstelle angeordnet. Der Sondenkopf kann nun mit einer Auswerte- und Anzeigeeinheit verbunden werden. Eine solche Verbindung ist beispielsweise über einen elektrische Verbindungsleitungen aufweisenden Katheter mittels einer Kupplung, wie einen Steckverbinder, oder auch drahtlos wie beispielsweise durch Licht oder Funk möglich. In der Anzeigeeinheit wird der von der Sonde gemessene bzw. von dem im Sondenkopf angeordneten Druckwandler erfasste Druck dargestellt.
Mit derartigen Sonden kann vor allem der epidurale Druck, hierbei liegt die Sonde zwischen Schädelknochen und Dura mater, der subdurale Druck, hierbei liegt die Sonde zwischen Dura mater und Gehirnmasse, der parenchymatöse Druck, hierbei liegt die Sonde in der Gehirnmasse, oder der Ventrikeldruck, hierbei liegt die Sonde in einem Ventrikel, gemessen werden. Es handelt sich dabei immer um Relativdruckmessungen, d. h. der Druck wird relativ zur Umgebung gemessen.
Der Druckwandler besteht beispielsweise aus einem Piezokristall, der an dem distalen Ende des Katheters in dem Sondenkopf angeordnet ist. Der Katheter kann beispielsweise einen Silikonschlauch oder einen Schlauch aus anderem biokompatiblen Material umfassen, in dem elektrische Leitungen angeordnet sind. Der Katheter ist über eine Kupplung mit der Auswerte- und Anzeigeeinheit verbindbar.
Alternativ zum Piezokristall können auch Dehnungsmessstreifen, kapazitive oder andere Druckwandler verwendet werden. Der elektrische Druckwandler ist zur Steigerung der Empfindlichkeit als Brückenschaltung, beispielsweise in Form einer Wheatstoneschen Brücke, ausgeführt. Die elektrische Versorgung der Brückenschaltung/des Druckwandlers erfolgt über eine Strom- oder Spannungsquelle, welche sich außerhalb der Sonde befindet. Die Leitungen sind mit einer Spannungsquelle und dem Druckwandler verbunden.
Zur Druckmessung wird die Sonde an den Messort im Körper geführt. Anschließend wird der Katheter mit der Auswerte- und Anzeigeeinheit verbunden, die ebenfalls als Strom- oder Spannungsquelle, also einer Energiequelle, für die Sonde dient. Die Übertragung der Energie als auch der elektrischen Signale erfolgt über die im Katheterschlauch befindlichen elektrischen Leitungen. Für die Relativdruckmessung ist die Speicherung des elektrischen Wertes der Brückenspannung bei Druck Null erforderlich. Hierzu muss ein Nullabgleich erfolgen. Der beim Nullabgleich gewonnene Messwert wird als Offsetwert bezeichnet.
Problematisch bei den bekannten Sonden ist jedoch, dass diese nur eine gewisse Anzahl an Druckmessungen durchführen können und anschließend wieder kalibriert werden müssen. Dieses Problem wird bei den bekannten Einmalsonden prinzipbedingt vermieden. Allerdings sind diese Einmalsonden sehr teuer. Die Anwender müssen daher aufgrund der erforderlichen Sterilisationszyklen ein Protokoll über die Zahl der Betriebseinsätze der Sonde führen. Mit Erreichen einer vorbestimmten Zahl an Betriebseinsätzen der Sonde, also von Druckmessungen, ist diese an den Hersteller zurückzugeben, damit dieser die Sonde neu kalibrieren kann.
Dieses Verfahren zur Erfassung der durchgeführten Betriebseinsätze ist jedoch äußerst aufwendig und funktioniert in der Praxis nicht optimal. So kommt es immer wieder zu Ausfällen von Sonden, weil diese verwendet werden, obwohl bereits die vorbestimmte Zahl an Betriebseinsätzen überschritten wurde. Es ist im klinischen Alltag nicht praktikabel, einen Nachweis über die Anzahl der Betriebseinsätze zu führen. Die Betriebssicherheit ist nicht mehr gewährleistet und es kommt zu Ausfällen im implantierten Zustand, was eine erhebliche Gefahr für den klinisch überwachten Patienten darstellt.
Weiterhin wird bei dieser Art der Überwachung lediglich von einer festen Maximalzahl von Einsätzen ausgegangen, welche auf einem Erfahrungswert basiert. Hierbei muss diese Maximalzahl so klein gewählt werden, dass ein zuverlässige Betrieb der Sonde noch mit allergrößter Wahrscheinlichkeit gewährleistet ist. Dabei ist von der maximal möglichen Beanspruchung im Einsatz und bei der Sterilisation auszugehen.
Wie die Praxis zeigt, gibt es aber wesentliche Unterschiede zwischen den Betriebsbedingungen an unterschiedlichen Einsatzorten des Patienten bzw. in unterschiedlichen Kliniken. Einen wesentlich stärkeren Einfluss auf die Beanspruchung hat allerdings die Art der Sterilisation. Daraus würden sich auch unterschiedliche Maximalzahlen von Einsätzen ergeben. Zusätzlich zu dem oben beschriebenen Verfahren unterschiedliche Maximalzahlen für unterschiedliche Anwendungsgebiete vorzugeben ist sicherlich im klinischen Alltag nicht praktikabel.
Die DE 196 54 724 C2 offenbart eine Vorrichtung zu Druckmessung einer Körperflüssigkeit mit einem eine Flüssigkeit enthaltenden Katheter, der an eine lösbare Verbindung angeschlossen ist, und mit einem Druckwandler, der aus einer ermittelten Druckänderung der Flüssigkeit ein elektrisches Meßsignal erzeugt.
Die DE 198 06 752 A1 betrifft eine Offsetregelung für ein Sensormodul. Das Sensormodul erfaßt Istwerte, summiert und gewichtet diese und vergleicht das Ergebnis mit einem Sollwert, dadurch wird ein zu hoher Offset erkannt und eine Fehlermeldung ausgelöst.
Die DE 44 46 775 A1 betrifft ein Verfahren zur Kompensation der thermischen Offsetdrift von Sensoren insbesondere in Haushaltsgeräten, beispielsweise Waschmaschinen. Bei dem Verfahren werden zunächst während eine ersten Programmlaufs die Ausgangsgrößen von Betriebszuständen, welche bekannte Eingangsgrößen besitzen erfaßt, dann wird eine jeweilige Offsetgröße berechnet, die Temperatur und die jeweilige Ausgangsgröße während des ersten Programmablaufs gemessen und die Offsetgrößen abgespeichert. Aus den Daten wird eine temperaturabhängige Offsetdrift berechnet, mittels derer in weiteren Programmabläufen erfaßte Ausgangsgrößen korrigiert werden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Sonde zur physiologischen Druckmessung im menschlichen oder tierischen Körper gemäß der im Oberbegriff des Anspruches 1 angegebenen Art derart weiterzubilden, dass unter Vermeidung der genannten Nachteile eine einfachere Erfassung der Betriebseinsätze ermöglicht wird, wobei insbesondere die individuelle Beanspruchung während bzw. zwischen den Betriebseinsätzen berücksichtigt wird.
Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 1 in Verbindung mit seinen Oberbegriffsmerkmalen gelöst.
Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass es Mikrocontroller bzw. integrierte Schaltungen gibt, die eine so geringe Baugröße aufweisen, dass sie in Sonden einbringbar sind, sodass die Sonde ihre Betriebseinsätze selbst erfassen und darstellen kann.
Erfindungsgemäß ist ein Controller vorgesehen, der den Offsetabgleich des Sensors steuert, die Offsetwerte überwacht und bei fehlerhaften Offsetwerten ein Fehlersignal abgibt bzw. die Messung unterbricht.
Der Controller besitzt eine Speichereinheit zur Speicherung mehrerer Offsetwerte. In dieser Speichereinheit können dann verschiedene Offsetwerte verschiedener Offsetwertmessungen abgespeichert werden. Dieser Speicher ist bevorzugt als nicht flüchtiger Speicher ausgebildet, so dass er auch bei einem Verlust der Versorgungsspannung seinen Speicherinhalt erhält. Mittels des Speichers wird nicht nur die Änderung des Offsetwertes über verschiedene Messungen, was grundsätzlich der 1. Ableitung entspricht, betrachtet, sondern auch die Änderung der Änderung der Offsetwerte über verschiedene Messungen, welche der 2. Ableitung entspricht, betrachtet. Durch Auswertung dieser 2. Ableitung lässt sich besonders einfach die Güte der Aussage aus der Berechnung der 1. Ableitung abschätzen. Liegt die 2. Ableitung bei kleinen Werten, vorzugsweise unter vorgegebenen Grenzwerten, so ist ein kontinuierlicher Verlauf der Offsetwertentwicklung gegeben und von einer guten Vorhersagegüte dieser Abschätzung auszugehen. Es wird vorzugsweise dann beim Überschreiten eines vorgegeben Grenzwertes dieser 2. Ableitung vorzugsweise ein Fehlervorwarnsignal bzw. ein Fehlersignal ausgegeben.
In einer besonders vorteilhaften Ausführung der Erfindung ist eine Sicherheitsvorrichtung vorgesehen, welche im Falle eines Fehlersignals weitere Messungen nicht zulässt bzw. dem angeschlossenen Monitor einen Fehler signalisiert. Eine solche Signalisierung kann beispielsweise durch eine Veränderung des Messwertes des Sensors erfolgen. So kann dieser auf vorgegebene Werte wie beispielsweise einen Nullwert gesetzt werden. Es sind aber auch Kombinationen denkbar, bei denen beispielsweise eine Messung in einem Notbetrieb, bei dem aber gleichzeitig ein Fehlerzustand signalisiert wird. So kann hier beispielsweise das Sensorsignal in bestimmten Zeitintervallen ein- bzw. ausgeschaltet werden. Somit ergibt sich eine intermittierende Darstellung des Signals, bei der beispielsweise für fünf Sekunden ein Druck und darauf fünf Sekunden lang ein Nullwert angezeigt wird.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung löst der Controller einen automatischen Offsetabgleich bzw. eine Messung der Offsetspannung beim Wiedereinschalten der Spannungsversorgung der Sonde nach einer vorgegebenen Pause aus. Eine solche vorgegebene Pausendauer kann beispielsweise im Bereich einiger Stunden liegen, wie sie typischerweise mindestens zwischen zwei Einsätzen einer Sonde beträgt, da diese zwischen diesen Einsätzen erneut sterilisiert werden muss.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird als Erkennungsmerkmal ein Temperaturanstieg bzw. Druckanstieg, wie Hier beispielsweise beim Autoklavieren der Sonde auftritt, herangezogen. So sind die typischerweise beim Autoklaviervorgang auftretenden Temperaturen deutlich über 100°C. Derartige Temperaturen kommen im praktischen Einsatz der Sonde im menschlichen Körper nicht vor, so dass dieser Temperaturanstieg ein eindeutiges Kriterium für die Unterbrechung der Messung bzw. den neuen Einsatz einer Sonde darstellt. Weiterhin kann auch als Kriterium zur Erkennung eines Autoklaviervorgangs der Druckanstieg verwendet werden. Da beim Autoklavieren Drücke eingesetzt werden, welche weit über den im menschlichen Körper vorkommenden Drücken liegen. Ebenso ist auch eine Kombination mehrerer dieser Parameter zur sicheren Erkennung eines Autoklaviervorgangs möglich.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung können zusätzliche Steuersignale, welche beispielsweise durch Anlegen von zusätzlichen Steuerspannungen bzw. durch Einspeisung zusätzlicher analoger oder vorzugsweise digitaler Signale bzw. durch das Schließen von Schaltern bzw. Kontakten erfolgen, eingesetzt werden. So wird bevorzugt ein digitaler Datenstrom, welcher beispielsweise von dem angeschlossenem Monitor übermittelt wird, zur Steuerung des Offsetabgleichs eingesetzt. Beispielsweise kann eine Kommunikation zwischen dem Controller und dem Monitor vorgesehen werden, bei der verschiedene Funktionen mittels digitaler Steuerkommandos übermittelt werden. Eines dieser Steuerkommandos kann dann ein Kommando zur Auslösung eines Offsetabgleichs sein.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung werden verschiedene Offsetwerte miteinander verglichen, um dann daraus Fehlerzustände erkennen zu können.
In einer besonderen Ausgestaltung der Erfindung erfolgt die Erkennung von Fehlerzuständen durch Auswertung der Änderungen der Offsetwerte zwischen aufeinanderfolgenden Sterilisationsvorgängen (erste Ableitung), wobei ein Fehlersignal bei einer Änderung, welche um einen bestimmten Wert bzw. Faktor über die vorhergehenden Änderungen hinausgeht, erfolgt. Dieser Ausführungsform liegt die Erkenntnis zugrunde, dass gerade die besonderen Belastungen, die während eines Sterilisationsvorganges bzw. Autoklaviervorgangs auf die Sonde einwirken, wie beispielsweise erhöhter Druck oder erhöhte Temperatur, eine Drift des Sondenoffsets verursachen. Grundsätzlich kann hier die Änderung in allgemeiner Form zwischen unterschiedlichen Sterilisationsvorgängen ausgewertet werden. Um einen der ersten Ableitung entsprechenden wert zu erhalten, muss hierzu die der Differenz der Offsetwerte noch durch die dazwischen liegende Betriebsdauer bzw. die Anzahl der dazwischenliegenden Sterilisationszyklen geteilt werden.
Der Offsetwert selbst bzw. die Änderungen des Offsets sind ein Maß für die Belastung bzw. die Alterung des Sensors selbst. So kann durch Verfolgen der Offsetänderungen festgestellt werden, ob es sich um einen von Sterilisationsvorgang zu Sterilisationsvorgang kontinuierlichen Alterungsprozess handelt, welcher dann – statistisch gesehen – zu einer bekannten Lebensdauer führt. Werden nun von dem Controller starke Änderungen in den Offsetwerten erkannt, so ist davon auszugehen, dass durch eine unvorhergesehene Einwirkung besonderer Belastungen auf den Sensor mit einer verkürzten Lebensdauer bzw. einem Frühausfall des Sensors zu rechnen ist. Daher wird beim Überschreiten eines vorgegebenen Änderungswertes ein Fehlersignal ausgelöst.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist der Controller derart gestaltet, dass er ein Fehlersignal ausgibt, sobald der aktuell gemessene Offsetwert einen vorgegebenen Grenzwert- über bzw. unterschreitet.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist der Controller derart gestaltet, dass er beim Überschreiten bzw. Unterschreiten von vorgegebenen kleineren Grenzwerten zunächst ein Fehlervorwarnsignal auslöst und dann erst beim Überschreiten bzw. Unterschreiten von vorgegebenen größeren Grenzwerten ein Fehlersignal signalisiert.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist der Controller derart gestaltet, dass er aufgrund der Offsetwerte des Sensors einen voraussichtlich zu erwartenden Lebensdauerwert bzw. Betriebszyklenwert berechnet.
Zur Berechnung der noch verbleibenden Anzahl der Betriebszyklen bzw. Autoklavierungszyklen kann beispielsweise von einer fest vorgegebenen Höchstzahl ausgegangen werden und dieser Zähler jeweils um 1 bei jedem Betriebszyklus verringert werden.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung erfolgt eine dynamische Abschätzung der noch zu erwartenden Betriebsdauer bzw. Einsatzzyklendauer des Sensors durch Überwachung der Zunahme der Offsetwerte bis hin zu einem vorgegebenen Offsetgrenzwert. Hat sich beispielsweise in den vorhergehenden Betriebszyklen eine durchschnittliche Zunahme des Offsetwertes von 10 mV ergeben und ist der aktuelle Offsetwert gerade bei 50 mV, so kann bis zum Erreichen eines beispielhaft vorgegebenen Grenzwertes von 100 mV noch von 5 weiteren Betriebszyklen ausgegangen werden. Zu dieser Berechnung kann auch deren wert der ersten Ableitung herangezogen werden.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung wird diese Auswertung der Betriebszyklen mit der Auswertung der 2. Ableitung kombiniert. So kann beispielsweise durch Heranziehen der 2. Ableitung die Änderung der Änderung der Offsetwerte verfolgt und der weiteren Entwicklung des Kurvenverlaufs abgeschätzt werden, so dass sich eine bessere und zuverlässigere Vorhersage der noch verbleibenden Betriebsdauer bzw. Betriebszyklen ergibt.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung besitzt der Controller Mittel zu Signalisierung der noch verbleibenden Betriebsdauer, wie beispielsweise durch digitale Datenübertragung zu einem angeschlossenem Monitor, ein angeschlossenes Display, eine oder mehrere Leuchtdioden oder aber auch auf akustischem Wege.
Um insbesondere einen Betriebseinsatz über die vorbestimmte Zahl an Betriebseinsätzen hinaus bzw. im Fehlerfall und somit verfälschte Messergebnisse oder einen Ausfall der Sonde während der Messung zu verhindern, setzt die Zähleinrichtung mit Erreichen der vorbestimmten Zahl an Betriebseinsätzen den Druckwandler und somit die Sonde außer Betrieb.
Damit der Anwender sich jederzeit ein Bild über die verbleibenden Betriebseinsätze und die gehabten Betriebseinsätze der Sonde machen kann, sind die Zahl der Betriebseinsätze und/oder die verbleibende Zahl bis zur Außerbetriebsetzung der Sonde über eine Anzeigeeinrichtung darstellbar. Hierbei ist die Anzeigeeinrichtung insbesondere in den mit der Leitung verbundenen Teil der Kupplung integriert, sodass der Anwender direkt von der Sonde die Informationen erhalten kann.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung weist die Sonde einen elektrischen Druckwandler und einen Controller auf.
Bei dem Controller handelt es sich um einen oder mehrere vorzugsweise temperaturbeständige elektrische Bausteine.
Die Zähleinrichtung löst einen Zählvorgang nur aus, wenn über einen bestimmten Zeitraum Spannung an der Sonde anliegt. Hierdurch soll vermieden werden, dass bei nur kurz anliegender Spannung der Zählvorgang ausgelöst wird. Dies kann beispielsweise dann der Fall sein, wenn die Verbindung zur Sonde getestet werden soll. Es soll dabei nur gezählt werden, wenn es tatsächlich zu einem Betriebseinsatz kommt, also wenn beispielsweise die Spannung mindestens eine halbe Stunde anliegt.
Um zu verhindern, dass die Sonde weiter verwendet wird, wenn die vorbestimmte Zahl an Betriebseinsätzen erreicht wurde, betätigt die Zähleinrichtung mit Erreichen einer vorgegebenen Zahl an Betriebseinsätzen einen Schalter, der die Spannungsversorgung des Druckwandlers unterbricht bzw. das Mess-/Ausgangssignal auf einen Nullwert oder einen anderen außerhalb des üblichen Bereichs liegenden Wert setzt. Die Auswerte- und Anzeigeeinheit erkennt dies und bricht die Messung ab bzw. lässt keine weitere Messung mehr zu. Ein weiterer Betriebseinsatz der Sonde wird dadurch verhindert. Auf einfache Weise ist somit der Anwender gezwungen, die Sonde dem Hersteller zur Überprüfung und zum Kalibrieren zu geben.
Vorzugsweise zählt dabei die Zähleinrichtung für das Außerbetriebsetzen der Sonde von der vorbestimmten Zahl herunter, so dass bei Erreichen von Null die Außerbetriebsetzung der Sonde erfolgt. Daneben zählt die Zähleinrichtung für das Erfassen der gesamten Betriebseinsätze der Sonde kontinuier lich hoch. Der Anwender hat somit die Möglichkeit zum einen zu erkennen, wie oft die Sonde insgesamt eingesetzt wurde und zum anderen wie viele Betriebseinsätze ihm noch bis zur Außerbetriebsetzung und zur Überprüfung und Kalibrierung durch den Hersteller verbleiben.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist die Anzeigeeinrichtung durch eine Leuchtdiode gebildet, die eine Zahl durch Blinkfolgen anzeigt. Dadurch wird eine kleinstmögliche Anzeigeeinrichtung realisiert.
Vorzugsweise ist die Zahl der vorbestimmten Betriebseinsätze der Sonde einstellbar. Diese wird insbesondere mit Erreichen der vorbestimmten Zahl von Betriebseinsätzen, bei der die Sonde außer Betrieb gesetzt wird, und mit dem Wiederinbetriebsetzen, indem die Sonde kalibriert wird, eingestellt. Die Einstellung erfolgt über eine entsprechende Software.
Um Wartungsaufträge einfacher abwickeln zu können, sind in dem Speicher weitere Daten abgelegt, wie herstellerspezifische, nämlich Seriennummer Kundennummer, Datum der Auslieferung, wer hat die Sonde kalibriert, wann wurde sie das letzte Mal kalibriert, o. ä.
In letzter Zeit tritt vermehrt die Creutzfeldt-Jakob-Krankheit (CFJ) auf, die durch Blut übertragen wird. Insofern ist es notwendig, die Sterilisationsverfahren mit Temperaturen Über 130°C einzusetzen, um eine vollständige und sichere Abtötung der CFJ-Erreger zu gewährleisten. Die Sonde besteht daher aus temperaturstabilem, biokompatiblen Material, das ein Sterilisationsverfahren, wie beispielsweise Autoklavieren/Dampfsterilisation, über 130°C zulässt. Bei diesen Temperaturen werden nach derzeitigem Erkenntnisstand die CFJ-Erreger vollständig abgetötet was ein Wiedereinsetzen der Sonde ermöglicht. Ein besonderes Einsatzgebiet dieser Sonde ist die intrakranielle Druckmessung.
Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung einer Ausführungsform der Erfindung im Zusammenhang mit der Zeichnung. Es zeigen:
1 eine schematische Darstellung der Sonde nach der Erfindung mit einem Verbindungskabel;
2 eine schematische Darstellung der Hirndruckmessung mit der Sande von 1; und
3 ein Blockschaltbild der Zähleinrichtung der Sonde von 1.
1 zeigt beispielhaft eine Sonde 18 nach der Erfindung, wobei hier eine besondere Ausführungsform mit Anschlusskabel dargestellt ist. Bei einer Ausführungsform, welche mittels Funk oder Licht kommuniziert befinden sich meist alle Komponenten in dem Sondenkopf. Weiterhin ist in 2 eine schematische Darstellung einer Anzeige- und Auswerteeinheit 10 zur intrakraniellen Druckmessung. An diese Einheit 10 ist ein Verbindungskabel 12 angeschlossen, das über einen als Kupplung dienenden Steckverbinder 14 mit einem Katheter 16 verbunden ist. An dem distalen Ende des Katheters 16 ist ein Sondenkopf 20 angeordnet. Der Sondenkopf 20 ist in einen Schädel 22 eines Patienten über eine Öffnung 24 eingebracht.
Der Sondenkopf 20 liegt dabei zwischen Dura mater und Schädelknochen zur Messung des epiduralen Druckes.
In bekannter Weise weist die Sonde 18 als Druckwandler einen Piezokristall mit einer Brückenschaltung auf. Über im Katheter 16 verlaufende Leitungen wird die Brückenschaltung mit Energie versorgt, wobei als Energiequelle die Einheit 10, dient.
In dem Steckverbinder 14 ist ein Fenster 29 eingebracht, das den Blick auf eine Leuchtdiode 28 im Inneren des Steckverbinders 14 freigibt.
In 3 ist schematisch ein Blockschaltbild über Bauteile im Inneren des Teils 14b des Steckverbinders 14 dargestellt.
Der Brückenschaltung vorgeschaltet ist ein Controller 30, die mit der Leuchtdiode 28 und einem Schalter 32 zusammenwirkt. Der Controller 30 ist mit der Energiequelle der Brückenschaltung verbunden, einmal mit der Leitung 34 und mit der Leitung 36.
Über die Spannung wird ein Mikroprozessor 38 betrieben, welcher ein Bestandteil des Controllers darstellt und der mit einem Speicher 40 zusammenwirkt. Der Mikroprozessor 38 und der Speicher 40 sind Teil des Controllers 30, die innerhalb des Teils 14b des Steckverbinders 14 angeordnet ist. Zur Verbindung mit dem Controller sind Datenleitungen 42 und 44, die mit einem Dateneingang 46 und einem Datenausgang 48 verbunden sind, vorgesehen. Über die Datenleitungen wird beispielsweise eine vorbestimmte Zahl oder ein Offsetgrenzwert in den Controller 30 gesetzt, mit deren Erreichen der Schalter 32 betätigt wird.
Die Einstellung der vorbestimmten Zahl erfolgt über einen Rechner. Über die Leitungen 50 und 52 werden die Messsignale der Brückenschaltung an die Einheit 10 gesandt.
Vor Inbetriebnahme der Sonde 18 wird über die Datenleitungen 42 und 44 eine vorbestimmte Zahl in die Zähleinrichtung 30 eingegeben, beispielsweise zwanzig Betriebseinsätze. Des Weiteren wird über die Datenleitungen 42 und 44 ein Zeitraum vorgegeben, ab dem jeweils ein Zahlvorgang erfolgen soll. Beispielsweise wenn mindestens eine halbe Stunde an den Leitungen 34 und 36 Spannung anliegt, wird ein Zählvorgang ausgelöst. Ebenso können weitere Parameter wie Grenzwerte, maximale Offsetwerte und maximale Werte der Ableitungen übertragen werden.
Der Controller 30 zählt somit die Betriebseinsätze und steuert die Offsetmessungen, also die Druckmessungen, der Sonde 18. Ein Betriebseinsatz ist dann so definiert, dass mindestens eine halbe Stunde Spannung an den Leitungen 34 und 36 liegt. Liegt über eine halbe Stunde Spannung an, wird ein Zählvorgang bzw. eine Offsetmessung ausgelöst. Der Zählvorgang zählt dabei zum einen von der vorgegebenen Zahl jeweils eine Einheit herunter, sodass im Speicher 40 die verbleibenden Betriebseinsätze abgelegt sind. Des Weiteren werden die gesamten Betriebseinsätze erfasst, d. h. die Zahl wird nach jedem Betriebseinsatz um eins erhöht und getrennt im Speicher 40 abgelegt.
Weiterhin wird der Offsetwert des Sensors erfasst und im Speicher abgelegt. Zudem wird durch Auswertung der Offsetwerte die noch verbleibende Betriebsdauer bzw. Anzahl Betriebszyklen errechnet.
Über die Leuchtdiode 28 werden die noch verbleibenden Betriebseinsätze durch eine Blinkfolge angezeigt, bevor der Schalter 32 betätigt wird.
Der Schalter 32 ist in 3 so dargestellt, dass die Sonde noch nicht die vorbestimmte Zahl an Betriebseinsätzen erreicht hat. Mit Erreichen der vorbestimmten Zahl an Betriebseinsätzen wird der Schalter 32 geschlossen, sodass die Leitungen 34 und 36 kurzgeschlossen sind. Die Brückenschaltung ist dadurch außer Betrieb gesetzt und eine Druckmessung mit der Sonde 18 ist nicht mehr möglich.
Die Sonde 18 muss dann vom Anwender zum Hersteller zur Kalibrierung zurückgegeben werden.
Der Hersteller setzt nach dem Kalibrieren die vorbestimmte Zahl über die Einstellmittel 42 und 44 neu, wodurch der Schalter 32 wieder geöffnet und die Sonde 18 somit wieder betriebsbereit geschaltet wird.
Der Controller 30 weist des Weiteren einen Dateneingang 49 und einen Datenausgang 48 auf, über den der Speicher 40 ausgelesen werden kann, d. h. der Hersteller kann feststellen, wie oft die Sonde 18 insgesamt in Betrieb war und bisher kalibriert wurde. Des Weiteren sind in dem Speicher 40 weitere Daten abgelegt, nämlich Kundennummer, Seriennummer, Datum der Auslieferung, wer die Sonde 18 wann kalibriert hat, wann die Sonde das letzte Mal kalibriert wurde, u. ä.
Über die Datenleitungen 42 und 44 sowie den Dateneingang 49 und den Datenausgang 48 kann auch die vorbestimmte Zahl der Zähleinrichtung 30 gesetzt und die Sonde 18 wieder in Betrieb gesetzt werden, also der Schalter 32 seine in 3 dargestellte offene Position einnehmen.
In die Leitung 34 – Plus – ist ein Vorwiderstand 54 eingebaut, damit der Monitor der Anzeige- und Auswerteeinheit 10 nicht beeinflusst wird.
Die Sonde 19 besteht aus temperaturbeständigem, biokompatiblen Material und ist zusammen mit dem Katheter 16 vollständig autoklavierbar.
Auf einfache weise wird durch die Erfindung sichergestellt, dass ein kleinbauender elektrischer Controller 30 in der Sonde 18 realisiert werden kann, über das die vorbestimmte Zahl an Betriebseinsätzen angezeigt wird. Über den Schalter 32 wird verhindert, dass die Sonde 18 über die vorbestimmte Zahl an Betriebseinsätzen hinaus bzw. im Fehlerfalle in Betrieb genommen wird.

10: Auswerte- und Anzeigeeinheit
12: Verbindungskabel
14: Steckverbinder
14a: Stecker
14b: Kupplung
16: Katheter
18: Sonde
19: Drucksensor
20: Sondenkopf
22: Schädel
24: Öffnung im Schädel
26: Fenster
28: Leuchtdiode
30: Zähleinrichtung
32: Schalter
34: Leitung-Plus
36: Leitung-Masse
38: Mikroprozessor
40: Speicher
42: Datenleitung
44: Datenleitung
46: Dateneingang
48: Datenausgang
50: Signalleitung
52: Signalleitung
54: Vorwiderstand

Claims

Sonde (18) zur physiologischen Druckmessung im menschlichen oder tierischen Körper, mit einem Sondenkopf (20) und mit einem elektrischen Druckwandler im Sondenkopf (20), wobei zur Druckmessung der Sondenkopf (20) an der Meßstelle angeordnet ist und mit einer Auswerte- und Anzeigeeinheit (10) kommuniziert, dadurch gekennzeichnet, dass ein Controller (30) zur Überwachung von Offsetwerten des Druckwandlers vorgesehen ist, der einen Speicher zur Speicherung mehrerer Offsetwerte besitzt, und der ausgebildet ist – zur Erkennung von Fehlerzuständen durch Vergleich eines der ersten Ableitung entsprechenden, die relative Änderung mehrerer Offsetwerte zueinander bezogen auf die Anzahl der dazwischen liegenden Sterilisationsvorgänge angebenden Wertes mit mindestens einem fest vorgegebenen Grenzwert und – zur Ausgabe eines Fehlersignals bei Überschreiten eines vorgegebenen Grenzwertes.
Sonde nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Sondenkopf (20) über eine Leitung (16) mit der Auswerte- und Anzeigeeinheit (10) verbindbar ist.
Sonde nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass zur Verbindung mit der Auswerte- und Anzeigeeinheit (10) eine Kupplung, wie ein Steckverbinder (14, 14a, 14b) vorgesehen ist, und dass der Controller (30) in dem mit der Leitung (16) verbundenen Teil (14b) der Kupplung (14) angeordnet ist.
Sonde nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Controller (30) mit Erreichen einer vorbestimmten Zahl an Betriebseinsätzen ein Fehlersignal abgibt und/oder die Messung unterbricht.
Sonde nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass eine Sicherheitsvorrichtung vorhanden ist, welche im Falle eines Fehlersignals eine weitere Messung nicht mehr zulässt bzw. dem angeschlossenen Monitor eine Fehlmessung signalisiert.
Sonde nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Controller einen Zählvorgang auslöst, sobald über einen vorbestimmten Zeitraum Spannung an der Sonde (18) anliegt.
Sonde nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Controller einen Zählvorgang auslöst, nachdem ein Druckanstieg und/oder Temperaturanstieg über einen vorgegebenen Grenzwert gemessen wurde.
Sonde nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Controller einen Zählvorgang aufgrund eines zusätzlichen Steuersignals, insbesondere eines digitalen Steuerkommandos auslöst.
Sonde nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Controller zur Erkennung von Fehlerzuständen mehrere Offsetwerte miteinander und/oder mit fest vorgegebenen Grenzwerten vergleicht.
Sonde nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Controller zur Erkennung von Fehlerzuständen mindestens einen der 2. Ableitung entsprechenden Wert über die relative Änderung der Änderung mehrerer Offsetwerte zueinander bezogen auf den zeitlichen Abstand dieser Offsetmessungen und/oder die Anzahl der dazwischenliegenden Sterilisationsvorgänge ermittelt und diesen mit mindestens einem fest vorgegebenen Grenzwert vergleicht.
Sonde nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Controller zur Erkennung von Fehlerzuständen eine Kombination aus einem Offsetwert und/oder einer ersten und/oder einer zweiten Ableitung heranzieht.
Sonde nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Controller die ermittelten Werte mit mindestens einem zusätzlichen Grenzwert vergleicht, welcher unter dem Grenzwert zur Fehlersignalisierung liegt, und im Falle des Überschreitens eine Fehler-Vorwarnung abgibt.
Sonde nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Controller aufgrund der Offsetwerte des Sensors einen voraussichtlich zu erwartenden Lebensdauerwert und/oder Betriebszyklenwert errechnet.
Sonde nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Controller aufgrund des aktuellen Offsetwerts und der Zunahme der Offsetwerte des Sensors einen voraussichtlich zu erwartenden Lebensdauerwert und/oder Betriebszyklenwert bis zum Erreichen eines vorgegebenen Grenz-Offsetwertes errechnet.
Sonde nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Controller aufgrund der ersten und/oder zweiten Ableitung eines Offsetwerts die Vorhersagegenauigkeit der Lebensdauerabschätzung ermittelt und der vorhergesagte Wert derart korrigiert wird, dass ein solcher Wert mit einer bestimmten Wahrscheinlichkeit erreicht wird.
Sonde nach einem der Ansprüche 13-15, dadurch gekennzeichnet, dass die Zahl der Betriebseinsätze und/oder die verbleibende Zahl von Betriebseinsätzen bis zur Außerbetriebsetzung der Sonde (18) und/oder ein Fehlersignal über eine, insbesondere in den mit der Leitung (16) verbundenen Teil (14b) der Kupplung (14) integrierte Anzeigeeinrichtung darstellbar sind.
Sonde nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Anzeigeeinrichtung durch eine Leuchtdiode (28) gebildet ist, die eine Zahl durch Blinkfolgen anzeigt.
Sonde nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine maximale Anzahl von Betriebseinsätzen und/oder andere Parameter wie Offsetwerte einstellbar sind.
Sonde nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Controller einen Speicher besitzt, in dem Daten abgelegt sind, wie herstellerspezifische, nämlich Seriennummer, Kundennummer, Datum der Auslieferung, Datum der Kalibrierung, Personennamen.
Sonde nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch autoklavierbare Ausbildung.
Sonde nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Ausbildung zur intrakraniellen Druckmessung.
Sonde nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Controller (30) ausgebildet ist zur Erkennung von Fehlerzuständen durch Vergleich eines der ersten Ableitung entsprechenden Wertes, der die relative Änderung mehrerer Offsetwerte zueinander bezogen auf den zeitlichen Abstand dieser Offsetmessung angibt mit mindestens einem fest vorgegebenen Grenzwert.