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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Druckmessung in einer Kassette nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1, eine Kassette nach dem Oberbegriff des Anspruchs 6 sowie eine Verwendung des Verfahrens bzw. der Kassette nach Anspruch 11.
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Die Kassette kann ein festes Formteil oder auch ein Schlauch sein, durch den die Flüssigkeit gefördert wird.
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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.
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Es ist in diesem Zusammenhang bekannt (
EP 1 213 034 A1 ), die Kassette als festes Formteil auszubilden, dessen Oberfläche an der Stelle, an der der Drucksensor angekoppelt wird, flexibel ist. Diese Flexibilität kann erreicht werden durch eine Folie oder Membran, die zumindest in dem Bereich der Kassette die Außenwand bildet, an dem der Drucksensor angekoppelt wird. Die Membran liegt an dem Drucksensor an. Sofern ein Überdruck entsteht, drückt die Membran gegen den Drucksensor, so dass darüber der Druck ermittelt werden kann. Bei dieser Anordnung besteht das Problem, dass bei einem Auftreten eines Unterdrucks der Kontakt zwischen der Membran und dem Drucksensor verloren gehen kann. Dies liegt daran, dass sich die Membran der Kassette bei einem Unterdruck nach innen wölbt. Zur Lösung dieses Problems ist beschrieben, an der gegenüber liegenden Wand eine größere Membran vorzusehen. Weiterhin wird ein formstabiles Stützelement zwischen die beiden Membranen eingebracht, das sich flächig an beiden Membranen abstützt. Tritt ein Unterdruck auf, wölbt sich die größere Membran stärker nach innen als die kleinere Membran. Durch das formstabile Stützelement wird daher die stärkere Wölbung der größeren Membran auf die kleinere Membran übertragen, so dass sich diese Membran nach wie vor nach außen wölbt. Dadurch werden auch Unterdrucke messbar.
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Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine Alternative zur Messung von Drucken in einer Kassette vorzuschlagen.
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Diese Aufgabe wird nach der vorliegenden Erfindung gemäß Anspruch 1 gelöst, indem innerhalb der Kassette ein elastisch verformbares Andrückelement mit einer mechanischen Vorspannung abgestützt ist, wobei dieses Andrückelement einen Druck auf die Innenseite der Kassette zumindest im Bereich der Ankopplung des Drucksensors bewirkt, wobei der Druck der in der Kassette zu fördernden Flüssigkeit über das Andrückelement auf den Bereich der Ankopplung des Drucksensors übertragen wird.
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Dabei erweist es sich als vorteilhaft, dass auf die Kassette in dem Bereich der Ankopplung des Drucksensors ein nach außen wirkender Druck ausgeübt wird.
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Dadurch werden vorteilhaft nicht beabsichtigte Luftseinschlüsse zwischen der flexiblen Außenwand der Kassette und dem Drucksensor vermieden. Derartige Lufteinschlüsse können zu Verfälschungen des Messergebnisses führen.
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Weiterhin kann damit durch eine Kalibrierung bzw. Eichung des Drucksensors dessen Nullpunkt verschoben werden. Das bedeutet, dass Unterdrücke in der Kassette bis hin zu dem Unterdruck, der der mechanischen Vorspannung des Andrückelementes entspricht, über das elastisch verformbare Andrückelement ebenfalls an den Drucksensor weiter gegeben werden.
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Das Andrückelement kann aus einem polymeren Material bestehen, das kompressibel ist. Dadurch wird es zum einen möglich, im Bereich der Ankopplung des Drucksensors von innen einen Druck auf die Wand der Kassette auszuüben. Zum anderen wird der Anpressdruck von den Druckverhältnissen im Inneren der Kassette beeinflusst, die über das Andrückelement aus dem polymeren Material an den Drucksensor weiter gegeben werden.
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Bei der Ausgestaltung nach Anspruch 2 deckt das Andrückelement im Zustand der mechanischen Vorspannung den Bereich der Ankopplung des Drucksensors vollflächig ab.
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Dadurch wird vorteilhaft erreicht, dass die flexible Oberfläche der Kassette derart unter einer mechanischen Vorspannung gehalten wird, dass diese auf der vollen Fläche des Drucksensors an diesen angedrückt wird. Dadurch wird eine gute Messbarkeit des Druckes erreicht. Insbesondere können durch diese Maßnahme Berechnungen vermieden werden, die notwendig werden, wenn das Andrückelement nur auf einem Teilbereich der Fläche die Oberfläche der Kassette an den Drucksensor andrückt.
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Bei der Ausgestaltung nach Anspruch 3 erstreckt sich das Andrückelement im montierten Zustand vom Bereich der Ankopplung zur gegenüber liegenden Wand der Kassette, wobei die gegenüber liegende Wand starr ausgebildet ist.
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Vorteilhaft gestaltet sich dabei der Aufbau der Kassette sehr einfach. Es ist dann lediglich notwendig, im Inneren der Kassette das Andrückelement zu positionieren. Das Andrückelement kann sich bei der Ausgestaltung nach Anspruch 3 an der starren gegenüber liegenden Wand abstützen und so die Verformung der Oberfläche der Kassette im Bereich der Ankopplung des Drucksensors bewirken.
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Bei der Ausgestaltung nach Anspruch 4 ist in der Kassette eine Aufnahme für das Andrückelement vorhanden, wobei diese Aufnahme zumindest eine Öffnung aufweist, durch die das Andrückelement Kontakt mit der in der Kassette strömenden Flüssigkeit hat und wobei die Aufnahme zum Bereich der Ankopplung des Drucksensors hin offen ist.
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Dadurch wird vorteilhaft erreicht, dass eine Positionsveränderung des Andrückelementes in der Kassette vermieden wird.
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Durch die Aufnahme wird vorteilhaft ein definiertes Volumen für das Andrückelement vorgegeben, so dass dessen mechanische Vorspannung vorteilhaft genau justierbar wird.
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Durch die zumindest eine Öffnung der Aufnahme zur Flüssigkeit in der Kassette hin wird weiterhin vorteilhaft erreicht, dass die Druckverhältnisse in der Kassette über das Andrückelement auf den Drucksensor übertragen werden.
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Durch die Öffnung der Aufnahme zum Bereich der Ankopplung des Drucksensors wird weiterhin erreicht, dass die flexible Außenwand der Kassette im Bereich der Ankopplung des Drucksensors auf der gesamten Fläche an den Drucksensor angedrückt wird.
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Bei der Ausgestaltung nach Anspruch 5 wird die Kassette in eine Lagerhalterung eingebracht, wobei die Lagerhalterung die Kassette formschlüssig umgibt, wobei in die Lagerhalterung der Drucksensor integriert ist.
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Bei dieser Ausgestaltung wird vorteilhaft die Kassette im Bereich des Drucksensors an deren Außenseiten stützend gelagert. Dadurch wird die Druckmessung verbessert. Außerdem ergibt sich dadurch die Möglichkeit, die Kassette zu positionieren.
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Anspruch 6 betrifft eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1. Der Gegenstand von Anspruch 6 betrifft eine Kassette als Bestandteil eines Systems zur Förderung von Flüssigkeiten, wobei an die Kassette ein Drucksensor angekoppelt ist oder ankoppelbar ist, wobei die Außenwand der Kassette zumindest im Bereich der Ankopplung des Drucksensors flexibel ist, wobei innerhalb der Kassette ein elastisch verformbares Andrückelement mit einer mechanischen Vorspannung abgestützt ist, wobei über dieses Andrückelement ein Druck auf die Innenseite der Kassette zumindest im Bereich der Ankopplung des Drucksensors übertragbar ist, wobei der Druck der in der Kassette zu fördernden Flüssigkeit über das Andrückelement auf den Bereich der Ankopplung des Drucksensors übertragbar ist.
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Die Vorteile, die durch die Lösung nach der vorliegenden Erfindung mit dem Andrückelement erreichbar sind, sind bereits im Zusammenhang mit Anspruch 1 erläutert worden.
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Bei der Ausgestaltung der Kassette nach Anspruch 7 deckt das Andrückelement im Zustand der mechanischen Vorspannung den Bereich der Ankopplung des Drucksensors vollflächig ab.
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Die entsprechenden Vorteile dieser Ausgestaltung sind im Zusammenhang mit Anspruch 2 bereits erläutert.
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Bei der Ausgestaltung der Kassette nach Anspruch 8 erstreckt sich das Andrückelement im montierten Zustand vom Bereich der Ankopplung zur gegenüber liegenden Wand der Kassette, wobei die gegenüber liegende Wand starr ausgebildet ist.
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Dadurch wird vorteilhaft der Druck im Inneren der Kassette optimal auf den Drucksensor übertragen. Weitere Vorteile der Ausgestaltung nach Anspruch 8 sind im Zusammenhang mit Anspruch 3 erläutert worden.
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Bei der Ausgestaltung der Kassette nach Anspruch 9 weist die Kassette eine Aufnahme für das Andrückelement auf, wobei diese Aufnahme wenigstens eine Öffnung aufweist, durch die das Andrückelement Kontakt mit der in der Kassette förderbaren Flüssigkeit hat und wobei die Aufnahme zum Bereich der Ankopplung des Drucksensors hin offen ist.
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Die Aufnahme kann fest montiert in die Kassette eingebracht sein oder kann auch demontierbar in der Kassette befestigbar sein. Die Möglichkeit, diese Aufnahme zu entnehmen, hat Vorteile bei der Reinigung der Kassette. Vorteilhaft weist die Kassette in diesem Fall eine Montagehilfe für die Aufnahme auf, so dass die Aufnahme einfach in der Kassette positionierbar ist.
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Weitere Vorteile der Ausgestaltung nach Anspruch 9 sind im Zusammenhang mit Anspruch 4 bereits erläutert worden.
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Bei der Ausgestaltung nach Anspruch 10 ist der Kassette eine Lagerhalterung zur Aufnahme der Kassette zugeordnet, wobei die Kassette derart in die Lagerhalterung einbringbar ist, dass die Lagerhalterung die Kassette formschlüssig umgibt, wobei in die Lagerhalterung der Drucksensor integriert ist oder integrierbar ist.
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Bei dieser Ausgestaltung ist die Vorrichtung insgesamt einfach montierbar. Weitere Vorteile sind im Zusammenhang mit Anspruch 5 bereits erläutert.
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Anspruch 11 betrifft die Verwendung eines der Verfahren oder einer Kassette nach einem der vorhergehend beschriebenen und erläuterten Ansprüche in Verbindung mit einem medizintechnischen Gerät.
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Hier erweist es sich als vorteilhaft, dass eine präzise Druckmessung, insbesondere auch von Unterdrucken, möglich wird, ohne dass die in der Kassette zu fördernde Flüssigkeit mit dem Drucksensor selbst in Berührung kommt. Dies erweist sich insbesondere in hygienischer Hinsicht als vorteilhaft.
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Anspruch 12 betrifft die Verwendung des Verfahrens, wobei die Kassette Bestandteil eines extrakorporalen Blutkreislaufes ist.
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Dies erweist sich insofern als vorteilhaft, weil das Blut im Inneren der Kassette nicht mit der Luft in Kontakt kommt. Dadurch werden Probleme mit der Blutgerinnung vermieden, die mit der Druckmessung zusammen hängen könnten.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt. Dabei zeigen:
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1: ein erstes Ausführungsbeispiel einer Kassette in einer Lagerhalterung in einem Schnitt,
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2: ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Kassette in einer Lagerhalterung in einem Schnitt,
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3: eine Detailansicht des Ausführungsbeispiels der 2 bei einer geöffneten Lagerhalterung und
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4: eine Detailansicht des Ausführungsbeispiels der 2 bei einer geschlossenen Lagerhalterung.
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1 zeigt eine Kassette 1 in einer Lagerhalterung 2. Die Lagerhalterung 2 ist geschlossen. Das bedeutet, dass die Kassette 1 von der Lagerhalterung 2 so umschlossen wird, dass die Kassette 1 durch die geschlossene Lagerhalterung 2 gehalten wird.
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Der Begriff der „geschlossenen Lagerhalterung 2” kann bedeuten, dass die Lagerhalterung 2 aus zwei Teilen besteht, die miteinander verbunden werden, um die Kassette 1 klemmend zu halten. Dies kann aber ebenfalls bedeuten, dass die Kassette 1 in eine Öffnung der Lagerhalterung 2 eingeschoben wird, wobei die Kassette 1 durch die Klemmkräfte in der Lagerhalterung 2 gehalten wird.
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Es ist zu sehen, dass die Kassette 1 drei starre Seitenwände 3, 4, 5 aufweist und eine Seitenwand 6, die durch eine Membran bzw. Folie gebildet wird. Dadurch ist diese Seitenwand 6 flexibel.
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Sofern die Kassette 1 in die Lagerhalterung 2 eingebracht ist, wird diese Seitenwand 6 durch die Lagerhalterung 2 abgestützt, außer in dem Bereich 7, in dem der Drucksensor 8 in die Lagerhalterung 2 integriert ist. In diesem Bereich 7 ist also der Drucksensor 8 angeordnet.
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Es ist weiterhin ein Andrückelement 9 zu sehen, das elastisch verformbar ist. Das Andrückelement 9 kann beispielsweise aus einem polymeren Werkstoff bestehen. Dieses Andrückelement 9 ist in seiner entspannten Form als Kugel 9' zu sehen. Durch das Einbringen in die Kassette 2 wird das Andrückelement 9 durch die Seitenwände der Kassette 1 begrenzt und verformt, wie dies ebenfalls in 1 dargestellt ist. Das Andrückelement 9 hat dann die durch das Bezugszeichen 9'' gekennzeichnete Form. Dadurch übt das Andrückelement 9 auf die Seitenwand 6 von innen einen Druck aus, der auf der starren Seitenwand 3 abgestützt wird. Durch diesen Druck wird die Seitenwand 6 in dem Bereich 7, in dem der Drucksensor 8 an die Seitenwand 6 angekoppelt ist, nach außen gedrückt.
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Dadurch wird vorteilhaft ein Lufteinschluss zwischen der Seitenwand 6 und dem Drucksensor 8 vermieden. Außerdem wird die Seitenwand 6 unter eine Vorspannung gesetzt. Tritt in der Kassette 2 ein Unterdruck auf, führt dies nicht sofort dazu, dass die elastisch verformbare Seitenwand 6 nach innen gezogen wird. Vielmehr wird dieser Unterdruck über das elastisch verformbare Andrückelement 9 als geringerer Druck gegenüber der mechanischen Vorspannung des elastisch verformbaren Andrückelementes 9 an den Drucksensor 8 weiter gegeben. Dadurch werden vorteilhaft auch Unterdrücke messbar.
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Bei dem Ausführungsbeispiel der 2 ist gegenüber dem Ausführungsbeispiel der 1 eine Aufnahme 201 in die Kassette 1 eingebracht. Die Aufnahme 201 gibt dem elastisch verformbaren Andrückelement 9 ein definiertes Volumen vor. Dadurch wird vorteilhaft eine gut definierte mechanische Vorspannung des Andrückelementes 9 erreicht.
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Es ist zu sehen, dass das Andrückelement 9 – wie auch bereits im Ausführungsbeispiel der 1 zu sehen – an die gesamte Fläche der Membran im Bereich des Drucksensors 8 andrückt. Dadurch kann der Luftdruck nicht zu einer senkrecht auf die Membran wirkenden Kraft führen im Breich des Drucksensors führen. Besonders wird das vollflächige Andrücken in diesem Bereich dadurch unterstützt, dass die Seitenwände abgeschrägt auf die Membran zu verlaufen, so dass das Andrückelement 9 bereits im Randbereich der Membran direkt auf die Membranfläche zu geführt wird. Entsprechend ist die Abschrägung der Seitenflächen in Richtung der Membran auch in den 3 und 4 zu sehen.
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Die Aufnahme 201 weist wenigstens eine Öffnung auf, durch die das elastische verformbare Andrückelement 9 Kontakt mit der Flüssigkeit in der Kassette 1 hat. Weiterhin ist die Aufnahme 201 zu dem Drucksensor 8 hin offen.
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Durch den Kontakt zur Flüssigkeit werden die Druckverhältnisse im Inneren der Kassette 1 über das elastisch verformbare Andrückelement 9 zu dem Drucksensor 8 hin übertragen. Für diese Übertragung ist ebenso die Öffnung der Aufnahme 201 in dem Bereich wesentlich, an der der Drucksensor 8 an die Seitenwand 6 der Kassette 1 angekoppelt ist.
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Durch die Aufnahme 201 wird das elastisch verformbare Andrückelement 9 vorteilhaft in eine definierte mechanische Vorspannung gebracht. Außerdem wird vorteilhaft eine Lageveränderung des elastisch verformbaren Andrückelements 9 vermieden. Dadurch wird die Sicherheit bei der Messung erhöht.
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Zur Verdeutlichung der Verhältnisse ist das elastisch verformbare Andrückelement bei der Darstellung der 2 in seiner Ausgangsform dargestellt. Durch das Einbringen in die Aufnahme 201 wird das Andrückelement 9 komprimiert und damit unter eine mechanische Vorspannung gesetzt, durch die von innen ein Druck auf die Seitenwand 6 in dem Bereich ausgeübt wird, in dem der Drucksensor 8 angekoppelt ist. Durch das Einbringen des Andrückelements 9 in die Aufnahme 201 verliert dieses selbstverständlich seine ursprüngliche Form und passt sich den geometrischen Verhältnissen an, die durch die Aufnahme 201 vorgegeben sind.
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3 zeigt einen Ausschnitt des Ausführungsbeispiels der 2. Die Lagerhalterung 2 ist geöffnet, so dass zu sehen ist, wie sich die elastisch verformbare Seitenwand 6 durch den Druck nach außen wölbt, der durch das Andrückelement 9 von innen auf die Seitenwand 6 ausgeübt wird. Zur Verdeutlichung der Darstellung ist das Andrückelement 9 wiederum in seiner kugelförmigen, entspannten Darstellung zu sehen. Nach dem Einbringen in die Aufnahme 201 ist das Andrückelement 9 selbstverständlich entsprechend verformt.
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4 zeigt den entsprechenden Ausschnitt zur 3 bei geschlossener Lagerhalterung 2. Das Andrückelement 9 übt in dieser Darstellung den bereits beschriebenen Druck auf die flexible Seitenwand 6 aus.
