DE102006033827A1

DE102006033827A1 - Verfahren zur Druckmessung in einem Schlauch Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens sowie Verwendung des Verfahrens oder der Vorrichtung

Info

Publication number: DE102006033827A1
Application number: DE102006033827A
Authority: DE
Inventors: Michael Dr. Herrenbauer; Hans Peter Schneider
Original assignee: Fresenius Medical Care Deutschland GmbH
Current assignee: Fresenius Medical Care Deutschland GmbH
Priority date: 2006-07-19
Filing date: 2006-07-19
Publication date: 2008-01-31
Anticipated expiration: 2026-07-20
Also published as: DE102006033827B4

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Druckmessung in einem Schlauch, wobei der Schlauch in einem Messbereich mit seiner Außenfläche stützend gelagert ist, indem der Schlauch auf einer definierten Länge innerhalb einer Messkammer positioniert wird, wobei der von dem Schlauch auf die stützende Lagerung wirkende Druck erfasst wird, wobei aus diesem wirkenden Druck der Druck im Inneren des Schlauches abgeleitet wird, wobei der Schlauch in der Messkammer zumindest teilweise von einem inkompressiblen Medium umgeben ist, wobei dieses Medium zunächst bei einem definierten Schlauchzustand mit einem vorgegebenen Druck beaufschlagt wird, wobei das dieser Druckbeaufschlagung entsprechende Volumen der Messkammer konstant gehalten wird, wobei bei der anschließenden Messung der sich in dem Medium ausbildende Druck erfasst wird. Weiterhin betrifft die Erfindung die Verwendung des Verfahrens bei medizintechnischen Geräten, insbesondere im Zusammenhang mit extrakorporalen Blutkreisläufen.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Druckmessung in einem Schlauch nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1, eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 7 sowie eine Verwendung des Verfahrens nach Anspruch 13 sowie eine Verwendung der Vorrichtung nach Anspruch 14.
Es sind verschiedene Verfahren bekannt, den Druck im Inneren eines Schlauches zu messen. Dazu kann beispielsweise der Schlauch aufgetrennt werden und ein Druckmesser an dieser Stelle eingebracht werden. Bei einer solchen Ausgestaltung kommt der Druckmesser in Kontakt mit dem in dem Schlauch transportierten Medium. Bei medizinischen Anwendungen erweist sich dies als problematisch, weil es dadurch zu Infektionen kommen kann. Soweit es sich um Blut handelt, das in dem Schlauch transportiert wird, besteht durch den Kontakt des Blutes mit der Luft weiterhin ein Gerinnungsproblem.
Gerade für medizinische Anwendungen sind daher verschiedene Möglichkeiten bekannt, den Druck im Inneren eines Schlauches zwischen dem Druckmesser und dem zu transportierenden Medium ohne direkten Kontakt zu messen, indem der Schlauch selbst als Trennung zwischen dem zu transportierenden Medium und dem Druckmesser verwendet wird.
Eine solche Ausgestaltung ist beispielsweise aus der DE 38 38 689 C1 bekannt, bei der die radiale Rückstellung in eine Ausgangsform heran gezogen wird, um die Druckmessung durchzuführen. Es wird bei dieser Ausgestaltung über die Elastizität des Schlauches der Druck im Inneren des Schlauches aus der Deformation des Schlauches bestimmt.
Es hat sich allerdings gezeigt, dass die Elastizität des Schlauchmaterials sich mit der Zeit ändert. Dies führt dazu, dass bestimmte Verformungen des Schlauches zu verschiedenen Zeitpunkten auf Grund der geänderten Elastizitäten des Schlauches unterschiedlichen Drucken im Inneren des Schlauches entsprechen.
In diesem Zusammenhang sind verschiedene Ansätze bekannt, um die Änderung der Elastizität mit der Zeit (das sogenannte «Kriechverhalten» des Schlauches) messtechnisch oder bei der Signalauswertung zu erfassen. Aus der DE 197 47 254 C2 ist es bekannt, bei der Auswertung das Kriechverhalten des Schlauches mittels eines mathematischen Modells zu berücksichtigen. Es ist beispielsweise auch bekannt, den Schlauch vorzuspannen, um dadurch störende Einflüsse des Kriechverhaltens auf das Messergebnis zu eliminieren.
Es ist weiterhin bekannt ( US-PS 6,260,416 B1 ), eine Druckmessung in einem Schlauch vorzunehmen, indem dieser Schlauch formschlüssig in einer aus zwei Teilen bestehenden Aufnahme stützend gelagert wird, wobei die formschlüssige Lagerung so ausgestaltet ist, dass der Schlauch im druckfreien Zustand formschlüssig in der Aufnahme zum Liegen kommt. Zur Druckmessung wird die Kraft bestimmt, die auf die beiden Teil der Aufnahme wirkt. Durch die beiden Teile der Aufnahme wird eine Messkammer definiert, in die der Schlauch auf einer definierten Länge positioniert wird.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, die Druckmessung in einem Schlauch zu verbessern.
Diese Aufgabe wird gemäß Anspruch 1 gelöst, indem der Schlauch in der Messkammer zumindest teilweise von einem inkompressiblen Medium umgeben ist, wobei dieses Medium zunächst bei einem definierten Schlauchzustand mit einem vorgegebenen Druck beaufschlagt wird, wobei das dieser Druckbeaufschlagung entsprechende Volumen der Messkammer konstant gehalten wird, wobei bei der anschließenden Messung der sich in dem Medium ausbildende Druck erfasst wird.
Der definierte Schlauchzustand bedeutet, dass sich im Innern des Schlauches ein definierter Druck vorliegt, wenn der Schlauch sich beispielsweise in einer Umgebung mit Atmosphärendruck befindet.
Durch die Verwendung des inkompressiblen Mediums wird vorteilhaft erreicht, dass der Schlauch gleichmäßiger allseitig gestützt wird, weil sich das umgebende Medium dem Schlauch anpassen kann.
Für die Auswertung des Messsignals erweist es sich als vorteilhaft, wenn das Medium inkompressibel oder zumindest nahezu inkompressibel ist. Dadurch wird eine quasi «wegfreie» Druckmessung ermöglicht.
Durch die Ausgestaltung nach Anspruch 1 wird vorteilhaft erreicht, dass die Druckmessung erfolgen kann, ohne dass der Schlauch sich verformt. Dadurch spielt vorteilhaft das Kriechverhalten des Schlauches keine Rolle.
Der Druck im Inneren des Schlauches wird über die Schlauchwandung und das umgebende Medium auf den Drucksensor übertragen, der im Gehäuse der Messkammer untergebracht ist.
Der Vordruck kann auf einen festen Wert eingestellt werden, aber auch abhängig von den Messbedingungen frei einstellbar sein.
Sofern das Medium einleitend mit einem geeigneten Vordruck beaufschlagt wird, können vorteilhaft auch Unterdrucke in dem Schlauch gemessen werden.
Entsprechendes gilt für den Vorrichtungsanspruch 7. Im Innern des Schlauches kann gesteuert oder geregelt ein definierter Druck bei definierten Umgebungsbedingungen eingestellt werden, um den definierten Schlauchzustand herzustellen. Anschließend kann – ebenfalls gesteuert oder geregelt – der vorgegebene Druck eingestellt werden. Ist dies erfolgt, wird das Volumen der Messkammer fixiert. Anschließend kann der Druck im laufenden Betrieb gemessen werden.
Die Vorrichtung umfasst vorteilhaft entsprechende Sensoren sowie Steuerungs- bzw. Regelungseinrichtungen.
Bei der Ausgestaltung nach Anspruch 2 sowie der Ausgestaltung nach Anspruch 8 ist der Schlauch in der Messkammer vollständig von dem Medium umgeben.
Dadurch liegt das Medium vorteilhaft allseitig an dem Schlauch an, wodurch der Schlauch gleichmäßig von allen Seiten mit dem Vordruck beaufschlagt wird.
Bei der Ausgestaltung nach Anspruch 3 sowie der Ausgestaltung nach Anspruch 9 ist der Schlauch auf seiner Länge nur in einem Teilbereich seines Umfangs von dem Medium umgeben, wobei in der Messkammer ein formstabiles Element, das der Form des Schlauches angepasst ist, ein Gegenlager bildet.
Das formstabile Element kann beispielsweise eine Halbschale sein, die aus einem formstabilen Material besteht. Diese Halbschale ist in ihrer Form der Außenseite des Schlauches im drucklosen Zustand angepasst. Auf der verbleibenden Außenfläche ist der Schlauch von dem Medium umgeben. Durch eine Druckbeaufschlagung des Mediums wird der Schlauch in das formstabile Element gedrückt. Bei dieser Ausgestaltung wird vorteilhaft eine Biegung des Schlauches vermieden.
Bei der Ausgestaltung nach Anspruch 4 sowie der Ausgestaltung nach Anspruch 10 ist das Medium eine inkompressible Flüssigkeit.
Dadurch wird vorteilhaft der Schlauch auf der definierten Länge in der Messkammer effektiv von dem Medium umschlossen. Durch die Inkompressibilität wird der Vordruck effizient auf den Schlauch übertragen.
Bei der Ausgestaltung des Verfahrens nach Anspruch 5 sowie der Ausgestaltung nach Anspruch 11 besteht das Medium aus einem zumindest nahezu inkompressiblen Polymerwerkstoff.
Das Medium kann in diesem Fall beispielsweise Silikon sein, das in der Form von Silikonpads verwendet werden kann, die in die Messkammer eingebracht werden. Über diese Silikonpads kann der Vordruck auf den Schlauch in der Messkammer übertragen werden.
Bei der Ausgestaltung des Verfahrens nach Anspruch 6 sowie der Ausgestaltung nach Anspruch 12 ist der Schlauch so ausgestaltet, dass dessen Wandstärke im Bereich der Messkammer gegenüber der Wandstärke des Schlauches im übrigen reduziert ist.
Durch das Verfahren nach der vorliegenden Erfindung wird der Bereich der Dehnung des Schlauches in Folge von Schwankungen des Drucks im Inneren des Schlauches im Bereich der Messkammer deutlich reduziert und zumindest nahezu eliminiert. Durch die Ausgestaltung nach Anspruch 6 werden vorteilhaft die Effekte des Kriechverhaltens auch im Bereich dieser minimalen Ausdehnung des Schlauches weiter eliminiert.
Anspruch 13 betrifft die Verwendung eines der vorgenannten Verfahren in Verbindung mit einem medizintechnischen Gerät.
Anspruch 14 betrifft die Verwendung eine der vorgenannten Vorrichtungen in Verbindung mit einem medizintechnischen Gerät.
Hier erweist es sich als besonders vorteilhaft, dass die Messung vorgenommen werden kann, ohne mit einer Messeinrichtung in unmittelbaren Kontakt mit der Flüssigkeit im Inneren des Schlauches kommen zu müssen. Dadurch kann eine Infektionsgefahr bzw. Kontaminationsgefahr in der medizinischen Verwendung weitgehend vermieden werden.
Bei der Ausgestaltung nach Anspruch 15 ist der Schlauch Bestandteil eines extrakorporalen Blutkreislaufes.
Hier erweist es sich als vorteilhaft, dass durch das abgeschlossene Messsystem die Effekte der Blutgerinnung durch einen Kontakt des Blutes im Inneren des Schlauches mit der Luft vermieden werden können.
Die einzige Figur zeigt eine Messkammer 1 in einem Schnitt senkrecht zur Längsrichtung des Schlauches 2. Die Messkammer 1 besteht aus zwei Teilstücken 3 und 4, die in der Messstellung fest miteinander verbunden sind. In der Messkammer 1 ist der Schlauch 2 von einem Medium 5 umgeben. Das Volumen der Messkammer 1 ist durch den Kolben 6 veränderbar. Dadurch wird ein Vordruck einstellbar. Nach der Einstellung des Vordrucks wird das Volumen der Messkammer fixiert, indem mittels des Sperrstiftes 7 der Kolben 6 blockiert wird. In dem Kolben 6 ist noch ein Drucksensor integriert.
Zunächst wird der beispielsweise drucklose Schlauch 2 in die geteilte, geöffnete Messkammer 1 gelegt. Die beiden Teilstücke 3 und 4 der Messkammer 1 werden anschließend starr miteinander verbunden. Anschließend wird der vorgegebene Vordruck durch ein Verschieben des Kolbens 6 eingestellt. Eine Abgleichung des Vordrucks kann mittels des Drucksensors erfolgen, der in den Kolben 6 integriert ist. Daran anschließend wird der Kolben 6 mittels des Sperrstiftes 7 blockiert, so dass ein nach außen inkompressibler Raum entsteht. Mittels des Drucksensors in dem Kolben 6 kann anschließend der Druck im Inneren des Mediums 5 ermittelt werden. Aus diesem Druck ergibt sich auch die in dem Schlauch 2 vorliegende Druckänderung, die aus der Druckdifferenz zum vorgegebenen Druck abgeleitet werden kann. Sollen auch Unterdrucke im Schlauch gegenüber Atmosphäre gemessen werden, kann es sinnvoll sein, den Vordruck bei ursprünglich drucklosem Schlauch auf 1 bar einzustellen.

Claims

Verfahren zur Druckmessung in einem Schlauch (2), wobei der Schlauch (2) in einem Messbereich mit seiner Außenfläche stützend gelagert ist, indem der Schlauch (2) auf einer definierten Länge innerhalb einer Messkammer (1) positioniert wird, wobei der von dem Schlauch (2) auf die stützende Lagerung wirkende Druck erfasst wird, wobei aus diesem wirkenden Druck der Druck im Inneren des Schlauches (2) abgeleitet wird, dadurch gekennzeichnet, dass der Schlauch (2) in der Messkammer (1) zumindest teilweise von einem inkompressiblen Medium (5) umgeben ist, wobei dieses Medium (5) zunächst bei einem definierten Schlauchzustand mit einem vorgegebenen Druck beaufschlagt wird (6), wobei das dieser Druckbeaufschlagung entsprechende Volumen der Messkammer (1) konstant gehalten wird, wobei bei der anschließenden Messung der sich in dem Medium (5) ausbildende Druck erfasst wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Schlauch (2) in der Messkammer (1) vollständig von dem Medium (5) umgeben ist.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Schlauch (2) auf seiner Länge nur in einem Teilbereich seines Umfangs von dem Medium (5) umgeben ist, wobei in der Messkammer (1) ein formstabiles Element, das der Form des Schlauches (2) angepasst ist, ein Gegenlager bildet.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Medium (5) eine inkompressible Flüssigkeit ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Medium (5) ein zumindest nahezu inkompressibler Polymerwerkstoff ist.
Verfahren nach einem der vorher gehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Schlauch (2) so ausgestaltet ist, dass dessen Wandstärke im Bereich der Messkammer (1) gegenüber der Wandstärke des Schlauches (2) im übrigen reduziert ist.
Vorrichtung zur Durchführung eines der vorgenannten Verfahren, wobei die Vorrichtung eine Messkammer (1) umfasst zur Aufnahme eines Schlauches (2), wobei der Schlauch (2) in einem Messbereich mit seiner Außenfläche stützend gelagert ist, indem der Schlauch (2) auf einer definierten Länge innerhalb der Messkammer (1) positionierbar ist, wobei der von dem Schlauch (2) auf die stützende Lagerung wirkende Druck erfassbar ist, wobei aus diesem wirkenden Druck der Druck im Inneren des Schauches (2) ableitbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Schlauch (2) in der Messkammer (1) zumindest teilweise von einem inkompressiblen Medium (5) umgeben ist, wobei dieses Medium (5) zunächst bei einem definierten Schlauchzustand mit einem vorgegebenen Druck beaufschlagbar ist (6), wobei das dieser Druckbeaufschlagung entsprechende Volumen der Messkammer (1) konstant fixierbar ist, wobei bei der anschließenden Messung der sich in dem Medium (5) ausbildende Druck erfassbar ist.
Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Schlauch (2) in der Messkammer (1) vollständig von dem Medium (5) umgeben ist.
Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Schlauch (2) auf seiner Länge nur in einem Teilbereich seines Umfangs von dem Medium (5) umgeben ist, wobei in der Messkammer (1) ein formstabiles Element, das der Form des Schlauches (2) angepasst ist, ein Gegenlager bildet.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Medium (5) eine inkompressible Flüssigkeit ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Medium (5) ein zumindest nahezu inkompressibler Polymerwerkstoff ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Schlauch (2) so ausgestaltet ist, dass dessen Wandstärke im Bereich der Messkammer (1) gegenüber der Wandstärke des Schlauches (2) im übrigen reduziert ist.
Verwendung eines der Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6 in Verbindung mit einem medizintechnischen Gerät.
Verwendung einer der Vorrichtungen nach einem der Ansprüche 7 bis 12 in Verbindung mit einem medizintechnischen Gerät.
Verwendung nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Schlauch Bestandteil eines extrakorporalen Blutkreislaufes ist.