DE102020119884A1

DE102020119884A1 - Erfassungsanordnung

Info

Publication number: DE102020119884A1
Application number: DE102020119884.1A
Authority: DE
Inventors: Jonas Hellhund; Gerome Fischer
Original assignee: Fresenius Medical Care Deutschland GmbH; Fresenius Medical Care AG and Co KGaA
Current assignee: Fresenius Medical Care Deutschland GmbH; Fresenius Medical Care AG and Co KGaA
Priority date: 2020-07-28
Filing date: 2020-07-28
Publication date: 2022-02-03
Also published as: US20230256152A1; CN116033932A; WO2022023169A1

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Erfassungsanordnung, umfassend ein Betätigungselement, das ausgebildet ist, zwischen zumindest einer ersten und einer zweiten Position hin- und herbewegt zu werden, einen Befestigungsabschnitt, der derart ausgebildet ist, dass das Betätigungselement mit einem Schlauch in Kontakt bringbar ist, ein Federelement, das mit dem Betätigungselement derart zusammenwirkt, dass das Federelement auf das Betätigungselementeine Kraft zu der zweiten Position hin ausübt, in Halteelement, das mit dem Betätigungselement derart zusammenwirkt, dass das Betätigungselement mittels des Halteelementes in die erste Position bewegbar ist, und ein Steuerelement, das ausgebildet ist, zumindest einen Parameter des Betätigungselements und/oder des Halteelementes zu erfassen und dahingehend auszuwerten, dass das Steuerelement basierend auf dieser Auswertung eine Information betreffend den Zustand der Erfassungsanordnung bereitstellt.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Erfassungsanordnung mit einem Betätigungselement, das ausgebildet ist, zwischen einer ersten und einer zweiten Position hin- und herbewegt zu werden, und einen Befestigungsabschnitt aufweist, der derart ausgebildet ist, dass das Betätigungselement mit einem Schlauch in Kontakt bringbar ist.
Aus dem Stand der Technik ist es bekannt, im extrakorporalen Kreislauf eines Dialysegerätes eine oder mehrere Schlauchklemmen vorzusehen, die geeignet sind, im Bedarfsfalle einen Schlauchabschnitt des extrakorporalen Blutkreislaufes, wie z.B. die arterielle Leitung abzuklemmen, durch die Blut vom extrakorporalen Kreislauf zum Patienten fließt. Vor der Blutbehandlung, insbesondere vor der Dialysebehandlung muss sichergestellt sein, dass die betreffenden Schlauchbereiche korrekt in Schlauchklemmen eingelegt sind, um die Patientensicherheit zu gewährleisten. Grundsätzlich ist es möglich, für diese Aufgabe Sensoren bereitzustellen, die die Anwesenheit eines Schlauches erfassen können, allerdings ist dies mit dem Nachteil verbunden, dass dadurch die Kosten und die Komplexität der Anordnung erhöht werden. Zudem unterliegen auch Sensoren grundsätzlich einer gewissen Fehlerwahrscheinlichkeit.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine sichere Erfassungsanordnung der eingangs genannten Art dahingehend weiterzubilden, dass diese einen möglichst geringen apparativen und kostenmäßigen Aufwand mit sich bringt.
Diese Aufgabe wird durch eine Klemmanordnung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
Danach ist eine Erfassungsanordnung ausgebildet, welche ein Betätigungselement, das ausgebildet ist, zwischen zumindest einer ersten und einer zweiten Position hin- und herbewegt zu werden, einen Befestigungsabschnitt, der derart ausgebildet ist, dass das Betätigungselement mit einem Schlauch in Kontakt bringbar ist, ein Federelement, das mit dem Betätigungselement derart zusammenwirkt, dass das Federelement auf das Betätigungselementeine Kraft zu der zweiten Position hin ausübt, ein Halteelement, das mit dem Betätigungselement derart zusammenwirkt, dass das Betätigungselement mittels des Halteelementes in die erste Position bewegbar ist und ein Steuerelement aufweist, das ausgebildet ist, zumindest einen Parameter des Betätigungselements und/oder des Halteelementes zu erfassen und dahingehend auszuwerten, dass das Steuerelement basierend auf dieser Auswertung eine Information betreffend den Zustand der Erfassungsanordnung bereitstellt.
Nach einer Weiterbildung kann das Betätigungselement, als eine Klemme ausgebildet sein, und die erste Position eine Offenposition der Klemme und die zweite Position eine Schließposition der Klemme sein, und der Befestigungsabschnitt als ein Aufnahmebereich für einen Schlauch ausgebildet sein.
Mit anderen Worten kann eine Klemmanordnung vorgesehen sein, welche umfasst:

a. eine Klemme, die ausgebildet ist, zwischen einer Offen- und einer Schließposition hin- und herbewegt zu werden, und die einen Aufnahmebereich für einen Schlauch aufweist,
b. ein Federelement, das mit der Klemme derart zusammenwirkt, dass das Federelement auf die Klemme eine Kraft zu der Schließposition hin ausübt,
c. ein Halteelement, das mit der Klemme derart zusammenwirkt, dass die Klemme mittels des Halteelementes in die Offenposition bewegbar ist, und
d. ein Steuerelement, das ausgebildet ist, zumindest einen Parameter der Klemme und/oder des Halteelementes zu erfassen und dahingehend auszuwerten, dass das Steuerelement basierend auf der Auswertung eine Information betreffend den Zustand der Klemmanordnung bereitstellt.

Mittels des Steuerelements ist die Klemmanordnung geeignet, zu ermitteln, ob ein Schlauch eingelegt ist oder nicht und/oder zu erkennen, ob der Schlauch mit Flüssigkeit oder mit Luft gefüllt ist.
Nach einer Weiterbildung kann das Betätigungselement als ein Tastfinger ausgebildet sein.
Das Betätigungselement kann auch als Tastfinger oder Tastkopf und nicht als eine Klemme ausgeführt sein. Dabei ist die Vorrichtung nicht ausgeführt, einen Schlauch komplett abzudrücken, sondern sie weist einen Tastfinger auf, der in die Nähe eines Ortes, an dem ein Schlauch eingelegt sein kann, oder in Berührung mit dem Schlauch gebracht werden kann, um das Vorhandensein eines Schlauchs und weitere Eigenschaften des Schlauchs und des Mediums darin, wie oben für die Klemme geschildert, zu ermitteln. Statt einer Schließbewegung ist hierbei von einem Drücken gegen den Schlauch zu sprechen, wobei sich die Bewegung des Tastfingers im Millimeterbereich, etwa bei 0,1 bis 10 mm, oder einem anderen Bereich, etwa bei 10mm bis 1cm, bewegen kann. Dabei kann der Schlauch eingedrückt und verformt werden. Das Betätigungselement kann dabei mittels des Befestigungsabschnitts an dem Schlauch angebracht werden. Beispielsweise kann der Tastfinger auf den Schlauch geklebt werden oder mittels einer Schlauchschelle an diesem angebracht werden. Der Tastfinger kann aber auch an einer Vorderseite der Dialysemaschine angebracht sein, wobei der Schlauch in unmittelbarer Nähe zu dem Tastfinger einlegbar ist. Das Halteelement kann bei dieser Ausführungsform auch ein Federelement, beispielsweise eine Druck- oder Zugfeder sein. Damit kann der Tastfinger mittels des Federelements immer in eine vorbestimmte Position zurückgebracht werden. Das Zurückstellen des Tastfingers kann auch auf andere rein konstruktive Weise, beispielsweise unter Ausnutzung der Schwerkraft erfolgen. Mit anderen Worten kann das Halteelement in der konstruktiven Ausgestaltung der Erfassungsanordnung liegen.
Nach einer Weiterbildung kann das Federelement als ein Magneten, insbesondere als ein Permanentmagnet, Elektromagnet oder Polymagnet ausgebildet sein.
Ein Polymagnet ist vorzugsweise ein Magnet, der senkrecht zur Fläche polarisierte Magnetmusterflächen aufweist. Grundsätzlich wird hinsichtlich der Offenbarung auf die DE 10 2018 2149 89 A1 verwiesen, deren nicht beschränkender Offenbarungsgehalt Inhalt der vorliegenden Erfindung ist.
Bei Verwendung eines Polymagneten kann eine Klemmanordnung zur Verfügung gestellt werden, die mit geringeren Halteströmen auskommen kann.
Das Federelement ist als ein Paar aus vorzugsweise polymagnetisierter Magnete ausgebildet, das heißt als Polymagnet ausgebildet. Die Magnete sind dabei so gelagert oder geführt, dass einer der Magnete eine Bewegung in z-Richtung (das heißt in einer Richtung der Magnete aufeinander zu), ausführen kann und einer der Magnete eine Drehbewegung ausführen kann. Alternativ kann einer der Magnete derart gelagert oder geführt sein, dass er eine Drehbewegung und eine Bewegung in z-Richtung ausführen kann. Der zweite Magnet ist in dieser Ausführungsform so fixiert, dass weder eine Drehbewegung noch eine Bewegung in z-Richtung ermöglicht ist. Beiden Ausführungsformen ist gemeinsam, dass die Bewegung der Magnete relativ zueinander sowohl eine z-Komponente als auch eine Rotationskomponente aufweisen. Beiden Magneten ist ein Magnetisierungsmuster aufgeprägt, zum Beispiel ein Magnetisierungsmuster mit 4, 8 oder einer anderen Anzahl von Sektoren.
Die Anziehungskraft der beiden Magnete zueinander stellt die Schließkraft der Klemme zur Verfügung. Das aufgeprägte Magnetisierungsmuster bewirkt, dass der verbleibende Freiheitsgrad der Bewegung der Magnete zueinander eine schraubenförmige Komponente erhält.
Der Magnet, für welchen eine Bewegung in z-Richtung möglich ist, kann mit dem Klemmelement verbunden sein, welches ein Zuklemmen des Schlauchs ermöglicht. Der Magnet für den die Drehbewegung möglich ist, kann mit dem Halteelement verbunden sein. Aufgrund des Schraubencharakters der Beziehung zwischen der z-Komponente der Bewegung des Klemmelements und der Winkelbewegung des Halteelements kann erreicht werden, dass die Haltekräfte am Halteelement in der Offen-Stellung deutlich geringer sind, als die Klemmkräfte in der geschlossenen Stellung, das heißt der Schließposition.
Das Einsetzten des Schlauchs kann durch manuelles Öffnen der Klemme mit einem mit dem Halteelement verbundenen Hebel erfolgen. Das Halteelement, beispielsweise ein Elektromotor mit Elektromagnet, hält die Klemme in der Offenposition. Da bei Verwendung eines Polymagneten nur geringe Kräfte benötigt werden, um die Klemme in der Offenposition zu halten, kann beispielsweise der Elektromagnet kleiner dimensioniert und damit insgesamt leichter sein. Zudem ist der Energieverbrauch zur Aufrechterhaltung der Offenposition geringer. Bei Abschaltung des Haltestroms folgen die Magneten einer Anziehungskraft aufeinander zu entlang des schraubenförmigen Bewegungspfads und das Klemmelement geht in die Schließposition.
Das Federelement ist ausgebildet, auf die Klemme eine Schließkraft auszuüben. Mittels des Federelements ist die Klemme somit auf die Schließposition hin vorgespannt. Mit anderen Worten kann das Federelement eine Schließkraft bereitstellen, um die Klemme beispielsweise in einem stromlosen Zustand des Halteelements zu sperren, das heißt in die Schließposition zu bringen. In diesem Zustand sperrt das Klemmelement den Schlauch ab.
Demgegenüber ist das Halteelement geeignet und angeordnet, auf die Klemme eine in Öffnungsrichtung wirkende Kraft auszuüben. Vorzugsweise ist das Halteelement ausgebildet, die Klemme in die Offenposition zu bewegen und in dieser Position zu halten. Beispielsweise kann das Halteelement geeignet sein, die Klemme entgegen der Kraft des Federelementes offenzuhalten und/oder ausgehend von einer teilweise oder vollständig geschlossenen Position entgegen der Kraft des Federelementes zu öffnen.
Vorzugsweise ist vorgesehen, dass das Steuerelement ausgebildet ist, das Halteelement während des Schließvorgangs der Klemme zu aktivieren. Der Parameterwert, wie z.B. der Anfahrstrom oder der Stromverbrauch des Halteelementes, kann zu oder ab diesem Zeitpunkt erfasst und der Auswertung zugrunde gelegt werden.
In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Federelement einen nicht-linearen Kraft-Weg Verlauf aufweist, beispielsweise bei Verwendung eines Polymagneten. Der Kraftaufwand zum Bewegen des Federelementes, insbesondere zum „Spannen“ des Federelementes ist somit in dieser Ausführungsform abhängig davon, in welcher Position sich das Federelement und damit auch die Klemme befinden. Diese Nichtlinearität ist insbesondere dann sinnvoll, wenn ein Parameterwert zu einem bestimmten Zeitpunkt zugrunde gelegt wird, wie z.B. der Anfahrstrom des Halteelementes, der von der Position der Klemme oder eines damit in Verbindung stehenden Teils abhängt. Variiert der benötigte Anfahrstrom in Abhängigkeit von der Position der Klemme, kann aus dem Anfahrstrom abgeleitet werden, in welcher Position sich die Klemme befindet und damit ein Rückschluss darauf gezogen, ob sich ein Schlauch in der Klemme befindet und ggf. ob dieser mit Luft oder Blut gefüllt ist.
Nach einer Weiterbildung kann das Steuerelement derart ausgebildet sein, dass das Halteelement während einer Bewegung des Betätigungselements in Richtung der zweiten Position aktiviert wird, um das Betätigungselement in Richtung der ersten Position zu bewegen.
Die vorliegende Erfindung betrifft die Erfassungsanordnung oder Klemmanordnung ohne und mit eingelegtem Schlauch. Bei dem Schlauch handelt es sich vorzugsweise um einen extrakorporalen Blutkreislauf, der vorzugsweise einen Dialysator oder Hämofilter aufweist.
Bei dem Halteelement handelt es sich vorzugsweise um einen Elektromotor, insbesondere um einen Schrittmotor. Dieser wirkt so mit der Klemme zusammen, dass der Elektromotor auf die Klemme eine in die Offenposition der Klemme wirkende Kraft ausübt. Das Halteelement kann weiter einen Elektromagneten aufweisen, welcher durch den Elektromotor in der geöffneten Stellung gehalten wird, wodurch auch die Klemme in der geöffneten Position gehalten wird.
Alternativ kann es sich bei dem Halteelement um eine Feder, insbesondere eine Druck- oder Zugfeder handeln.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist ein Sensor zur Bestimmung der Position des Betätigungselements, oder des Tastfingers oder der Klemme vorhanden. Denkbar ist es, dass die Klemme eine oder mehrere bewegliche Klemmschneiden aufweist und dass der Sensor so angeordnet ist, dass dieser die Position wenigstens einer Klemmschneide erfassen kann. Als Sensor kommt beispielsweise ein Hall-Sensor in Betracht. Von der Erfindung ist aber auch jeder andere Sensor umfasst, der geeignet ist, die Position der Klemme oder eines Bestandteils der Klemme zu erfassen.
Nach einer Weiterbildung kann es sich bei dem Parameter um die Position des Betätigungselements oder des Tastfingers oder der Klemme über die Zeit handelt und/oder dass es sich bei dem Parameter um den Anfahrstrom und/oder um den Stromverlauf über die Zeit des Halteelementes handelt.
Bei dem Parameter, der durch das Steuerelement ausgewertet wird, kann es sich beispielsweise um die Position der Klemme oder eines sonstigen Parameters zu einem bestimmten Zeitpunkt handeln. Auch ist es denkbar, dass es sich bei dem Parameter um den zeitlichen Verlauf der Position der Klemme oder um den zeitlichen Verlauf eines sonstigen Parameters handelt.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass es sich bei dem Parameter um den Anfahrstrom für das Halteelement oder um den Stromverlauf über die Zeit des Halteelementes handelt. Aus dem Anfahrstrom lässt sich jedenfalls bei einem nichtlinearen Kraft-Weg-Verlauf des Federelementes ermitteln, in welcher Position sich die Klemme zu Beginn des Einschaltens des Halteelementes befunden hat. Vorzugsweise liegt der Auswertung der Maximalwert des Anfahrstroms zugrunde.
In einer weiteren möglichen Ausführungsform liegt der Auswertung durch das Steuerelement der gesamte Stromverbrauch bzw. Energieverbrauch des Halteelements beim Öffnungsvorgang zugrunde. Dieser basiert auf der Fläche unter der Strom-Zeit-Kurve des Halteelements. Damit kann aus dem Integral des Stromverlaufs auch bei einem linearen Kraft-Weg-Verlauf auf die Position der Klemme geschlossen werden.
Mit anderen Worten ist das Steuerelement derart ausgebildet, das Halteelement derart anzusteuern, dass das Halteelement die Klemme in die Offenposition oder in Richtung zu der Offenposition der Klemme bewegt. Dieser Vorgang vollzieht sich vorzugsweise zu einem Zeitpunkt, in dem die Klemme von der Offen- in die Schließposition bewegt wird. Dieser Schließvorgang wird unterbrochen und die Klemme wird zu einem bestimmten Zeitpunkt, das heißt nach einer vorbestimmten Dauer des Schließvorgangs, mittels des Halteelements wieder in die Offenposition bewegt. Damit wird der Schließvorgang unterbrochen, bevor die Klemme eine Endposition erreicht hat. Abhängig davon, ob ein Schlauch eingelegt ist, und welches Material in dem Schlauch vorhanden ist, befindet sich die Klemme in einer anderen Position des Schließvorgangs. Dabei kann der Anfahrstrom des Halteelementes ermittelt werden.
Nach einer Weiterbildung kann das Steuerelement ausgebildet sein, das Halteelement derart anzusteuern, dass das Betätigungselement teilweise oder vollständig in die zweite Position und sodann teilweise oder vollständig in die erste Position bewegt wird.
Nach einer Weiterbildung kann das Steuerelement derart ausgebildet sein, dass das teilweise oder vollständige Bewegen des Betätigungselements in Richtung der ersten Position und in Richtung der zweiten Position wiederholt mit gleicher Frequenz oder mit mindestens zwei unterschiedlichen Frequenzen und/oder mit Frequenz-Sweep durchführbar ist.
Mit anderen Worten kann das Steuerelement so ausgebildet sein, dass das Steuerelement das Halteelement derart ansteuert, dass die Klemme teilweise oder vollständig in die Schließposition und sodann teilweise oder vollständig in die Offenposition bewegt wird. Dieser Vorgang kann so ausgeführt werden, dass das teilweise oder vollständige Öffnen und Schließen der Klemme wiederholt mit gleicher Frequenz oder mit mindestens zwei unterschiedlichen Frequenzen und/oder mit einem Frequenz-Sweep durchgeführt wird.
Denkbare und die Erfindung nicht beschränkende Varianten zur Erfassung des Parameters, d.h. Messvarianten sind im Folgenden genannt:

1. Einmaliges Öffnen / Schließen der Klemme (d.h. gerade nicht regelmäßige Vorgänge) a) ohne Sensor und b) mit Sensor,
2. Mehrmaliges Öffnen / Schließen der Klemme, d.h. Oszillation, mit fester Frequenz,
3. Mehrmaliges Öffnen / Schließen der Klemme, d.h. Oszillation, mit variablen Frequenzen, wobei mindestens zwei verschiedene Frequenzen (a.) und/oder ein Frequenz-Sweep (b.) vorliegen.

Zu 1 a)
Ohne den Hallsensor muss die Klemme zusätzlich nach dem Schließen zeitnah, das heißt vor dem Erreichen der Endposition der Klemme, wieder geöffnet werden - je nachdem, ob ein Schlauch eingelegt war, ist der Schließvorgang noch nicht vollständig erfolgt, beziehungsweise hat die Klemme nur einen Bewegungsimpuls in Richtung der Schließposition erfahren. Ein typischer Schließvorgang liegt in der Größenordnung von 800 ms. Mit der Methode kann vorzugsweise festgestellt werden, ob überhaupt ein Schlauch eingelegt ist und ggf. ob gasförmiges oder flüssiges Medium im Schlauch ist.
Bevorzugt wird hierbei ein Schließvorgang nur teilweise ausgeführt, z.B. bis die Klemme noch zu beispielsweise 85% oder 90% geöffnet ist, wenn die Öffnungsbewegung wieder eingeleitet wird. Hierdurch ist ein Durchführen des Verfahrens auch in der Weise möglich, dass ein Strömen im Schlauch erfolgt, z.B. während eines Priming-Vorgangs, einer Behandlung oder eines Reinfusion-Vorgangs.
Hierbei kann der benötigte Anfahrstrom des Halteelementes, beispielsweise eines Motors, ausgewertet werden. Ist dieser nicht konstant, sondern variiert in Abhängigkeit von der Klemmenposition, ist also der Anfahrstrom eine Funktion der Klemmenposition, kann über den Anfahrstrom auf die Position der Klemme, geschlossen werden.
Dadie Klemmkraft der Klemme vorzugsweise so ausgelegt ist, dass sie den Schlauch komplett abdrückt (nicht zerteilt, sondern dichtet), wenn die Klemmanordnung stromlos geschaltet wird, kann vorzugsweise dann eine Information über einen Einlegungszustand oder den Inhalt eines Schlauches in die Klemme erhalten, wenn in zeitlich kurzem Abstand die Klemme öffnet, schließt und wieder öffnet bevor sie sich ganz geschlossen hat.
Dabei ist der zeitliche Verlauf des Schließvorgangs der Klemme unterschiedlich, je nachdem, ob ein Schlauch eingelegt ist oder nicht. Liegt ein Schlauch in der Klemme, so ist der Schließvorgang langsamer. Der Öffnungsvorgang erfolgt somit vorzugsweise zu dem Zeitpunkt, zu dem die Klemme noch nicht ganz zu ist und -je nach Gegenwart / Abwesenheit eines Schlauches in der Klemme - in unterschiedlichen Positionen ist. Da der Schlauchwiderstand abhängig von dem im Schlauch vorherrschenden Medium ist, beispielsweise Luft, Blut oder Wasser, und damit je nach Medium verschieden ist, befindet sich auch die Klemme bei einer Unterbrechung des Schließvorgangs nach einer vorbestimmten Zeit an einer unterschiedlichen Position. Die Position ist dabei charakteristisch für den Zustand der Klemmanordnung, das heißt charakteristisch ob sich ein Schlauch in der Klemme befindet und mit welchem Medium dieser gefüllt ist. Mit anderen Worten können aus der unterschiedlichen Position der Klemme Rückschlüsse darauf gezogen werden, ob sich in dem Schlauch ein Gas oder eine Flüssigkeit befindet, das heißt welches Medium im Schlauch vorhanden ist.
Vorzugsweise wird der Anfahrstrom des Halteelementes vor Erreichen der Schließposition der Klemme gemessen und ausgewertet.
Alternativ kann anstelle oder zusätzlich zu dem benötigten Anfahrstrom bzw. dessen Maximalwert, der gesamte Stromverbrauch beim durch das Halteelement bewirkten Öffnungsvorgang der Klemme (Fläche unter Strom-Zeit-Kurve) ausgewertet werden Je weniger weit die Klemme in die Schließposition bewegt ist, desto geringer ist der Stromverbrauch (also auch Energieverbrauch), weil weniger „Drehmoment x Öffnungsweg“ überwunden werden muss, also weniger Arbeit geleistet werden muss, um die Klemme wieder zu öffnen.
Zu 1.b)
Bei dieser Variante wird ein Sensor, wie z.B. ein Hallsensor verwendet, der die Position der Klemme und/oder des Federelementes, wie z.B. der Polymagnet-Scheibe ermittelt, die mit der Klemmschneide verbunden ist.
Bei der Verwendung eines Sensors bedarf es keiner Messung und Auswertung des Anfahrstroms bzw. des Energieverbrauchs, da mit dem Sensor unmittelbar die Position der Klemmschneide zu einem Zeitpunkt oder über die Zeit ausgewertet werden kann. Eine Messung und Auswertung des Anfahrstroms bzw. des gesamten für einen Öffnungsvorgang gebrauchten Energie kann aber als zusätzliche Information herangezogen werden und somit eine Kombination verschiedener Auswertungen herangezogen werden.
Zu 2.)
Die Vorgehensweise hierzu entspricht grundsätzlich dem Verfahren gemäß 1.a.). In der einfachsten Ausführung ermöglicht diese Vorgehensweise zusätzlich, den Zustand des Schlauchs zu erfassen, d.h. ob dieser mit Gas oder Flüssigkeit gefüllt ist.
Wenn die Zeitdauer des Schließens kurz genug gewählt wird, so dass die Klemme nur um einen geringen Betrag zu geht, kann während einer laufenden Behandlung mit dem Verfahren überprüft werden, ob der Schlauch noch eingelegt ist. Dabei wird die Klemme nur so wenig geschlossen, dass der Fluss nicht oder kaum eingeschränkt wird. Das erhöht die Patientensicherheit während der Behandlung.
Eine Vorgehensweise mit Oszillation hat mehrere Vorteile. Es können mehrere Schließvorgänge zusammen ausgewertet werden und so kann durch wiederholtes Messen die Messgenauigkeit erhöht werden. Durch Oszillationen kann eine nahezu kontinuierliche Messung ermöglicht werden. Dadurch können zeitlich Veränderungen am Schlauch erfasst werden, etwa beim Einströmen eines anderen Mediums (Priming, Reinfusion, Luftblasen). Weiterhin kann die Messgenauigkeit erhöht werden, indem nicht die Amplitude von Messgrößen (Motorstrom, Klemmenposition gegen die Zeit) ausgewertet wird, sondern eine Phasenlage bzw. Phasenverschiebung im Phasendiagramm der Oszillation. So kann beispielsweise ausgewertet werden, wie die Phasenlage einer bestimmten Amplitudenhöhe des Motorstroms dem Signal zum Öffnen an den Motor folgt. Die Auswertung der Phasenlage dieser Amplitudenhöhe kann mit höherer Empfindlichkeit möglich sein als die Auswertung der Amplitudenhöhe selbst und somit genauere Rückschlüsse auf das Medium im Schlauch liefern.
Analog zu 1.b) kann dies über einen Sensor, insbesondere einen Hallsensor oder Stromsensor erfasst werden.
Zu 3.a)
Hierbei werden zumindest zwei verschiedene Frequenzen angefahren, sodass verschiedene Öffnungs-Zustände der Klemme beobachtet werden. Je nachdem, ob Luft oder Flüssigkeit im Schlauch ist, ist die „Federkonstante“ des Schlauchs unterschiedlich, woraus ein unterschiedlicher Schließzustand resultiert. Allerdings ist diese „Federkonstante“ des gefüllten Schlauchs abhängig von der Frequenz der Oszillation. Auch der Beitrag des Füllmediums im Schlauch zu der „Federkonstante“ des Schlauchs ist frequenzabhängig. Die Frequenzabhängigkeit unterschiedlicher Füllmedien ist unterschiedlich während die Frequenzabhängigkeit des Schlauchs selbst, d.h. der Beitrag der Schlauchwand unabhängig vom Füllmedium, sich nicht ändert, wenn sich die Füllung des Schlauchs ändert. Diese Eigenschaft kann man besonders vorteilhaft ausnutzen, indem man bei zwei verschiedenen Frequenzen oszilliert und den Beitrag des Schlauchs allein abzieht. Übrig bleibt der Beitrag einer frequenzabhängigen Federkonstante, welche allein vom Medium stammt. Dadurch ergibt sich eine gesteigerte Messgenauigkeit, denn die Frequenzabhängigkeit verschiedener Füllmedien ist sehr unterschiedlich: Eine Füllung des Schlauches mit Luft oder anderen gasförmigen Medien hat ein im Wesentlichen frequenzunabhängiges Verhalten. Eine Füllung mit einem Medium mit deutlich höherer Massedichte, welches zusätzlich inkompressibel ist, wie beispielsweise Wasser, Dialysat, Kochsalzlösung oder Blut, zeigt dagegen ein ganz anderes, stark frequenzabhängiges Verhalten. Bei niedrigen Frequenzen wird nur eine geringe Rückstellkraft von einem solchen Medium ausgehen aber bei einer höheren Frequenz wird die Rückstellkraft deutlich größer werden. Durch eine differentielle Auswertung, wie stark ein Schlauch bei zwei verschiedenen Frequenzen Widerstand gegen eine Oszillation leistet, lässt sich also mit viel höherer Empfindlichkeit auf die Eigenschaften des Füllmediums zurückschließen. Als Weiterbildung kann aus der Auswertung der Abhängigkeit des Weges der Klemme bzw. der Klemmenschneide über die Schließzeitdauer, über die Position selbst oder über den Motorstrom eine Phasenverschiebung des Klemmschneidenwegs erkannt werden, die größer ist, wenn ein weniger kompressibler Schlauch eingelegt ist, z.B. weil Wasser und nicht Luft im Schlauch ist.
Eine derartige Auswertung kann beispielsweise mittels einer Steuervorrichtung erfolgen, die dazu ausgelegt ist, die Auswertung auszuführen. Beispielsweise kann bei zwei verschiedenen Frequenzen (einer höheren Frequenz und einer niedrigeren Frequenz) oszilliert werden und die Steuervorrichtung kann dazu ausgelegt sein, den Beitrag des Schlauchs allein abzuziehen, sodass nur der frequenzabhängige Anteil ermittelt wird. Alternativ oder zusätzlich kann die Steuervorrichtung dazu ausgelegt sein, das Verhalten eines leeren Schlauchs bei der Oszillation mit dem Verhalten des gefüllten Schlauchs (beispielsweise beim Priming) zu vergleichen bzw. die Differenz der entsprechenden Messwerte zu bilden. Weiterhin alternativ oder zusätzlich kann die Steuervorrichtung dazu ausgelegt sein, das Verhalten des gefüllten Schlauchs (beispielsweise beim Priming) mit dem Verhalten des Schlauchs bei einer kontinuierlichen Messung (beispielsweise während einer Behandlung) zu vergleichen bzw. die Differenz der entsprechenden Messwerte zu bilden, um das in dem Schlauch geführte Medium zu identifizieren.
Bei Anwendung von mindestens zwei Frequenzen kann zusätzlich oder alternativ eine weitere Auswertemöglichkeit hinzukommen. Hierbei wird ein Steuersignal des Halteelements, beispielsweise eines Schrittmotors, mit einer ersten und einer zweiten Frequenzen geschaltet. Zudem wird zu jeder Frequenz die Dauer erfasst, bis zu welcher der vorgegebene Stromwert erreicht wird.
Der Unterschied, welcher sich zwischen der Dauer bis zur Erreichung des vorgegebenen Stromwerts zwischen den Frequenzen, zum Beispiel ersten Frequenz und der zweiten Frequenz ergibt, gibt Aufschluss auf die Viskosität des in dem Schlauch vorherrschenden Mediums. Ein beispielhafter Zusammenhang zwischen Steuersignal und Erreichen eines bestimmten Stromwerts ist in 5 gezeigt. Die Frequenz kann dabei, wie in 5 gezeigt, derart klein eingestellt sein, dass sich eine Wegänderung an der Klemme noch nicht, oder nur unmerklich messen lässt.
Ebenso ist es denkbar, das Steuersignal von der ersten Frequenz zu der zweiten Frequenz nach Art einer Rampe zu ändern. Bei einem derartigen, Sweep genannten, Vorgang wird vorzugsweise die Frequenz variiert, wobei sie sich kontinuierlich in eine Richtung ändert, beispielsweise von einer ersten niedrigeren Frequenz zu einer zweiten höheren Frequenz oder umgekehrt. Das Steuersignal durchläuft in diesem Fall eines Sweeps kontinuierlich die Frequenzen zwischen der ersten Frequenz und der zweiten Frequenz und ist somit nicht nur auch die erste Frequenz und / oder die zweite Frequenz begrenzt.
Außerdem kann damit auch auf das Schlauchmaterial geschlossen werden, z.B. ob es sich um PVC oder Biofine(PP) handelt.
Analog zu 1.b) kann dies über einen Sensor, insbesondere einen Hallsensor oder Stromsensor erfasst werden.
Zu 3.b)
Dieses Verfahren ist eine Weiterbildung von der Vorgehensweise 3.a), wobei die Messgenauigkeit generell erhöht wird. Dadurch können auch Unterschiede erkannt werden, je nachdem ob eine Priming-Flüssigkeit (Kochsalz-Lösung) oder Blut in der Leitung ist. Zudem können hier auch Bluteigenschaften (z.B. Unterschiede im Hämatokrit) erkannt werden. Analog zu 1.b) kann dies zudem über Hallsensor oder Stromsensor erfasst werden.
Bei einer Ausführungsform wird als Magnet ein Polymagnet verwendet. Verwendet werden kann aber auch jede andere Magnetart oder Form, beispielsweise ein Magnet aus Neodym in Form eines Scheiben- oder Ringmagneten. Bei der Ausführungsform mit einem Polymagnet ergibt sich die Charakteristik des Anfahrstroms je nach Position der Klemme aus der Abhängigkeit der Winkelposition des Polymagnets: ist die Klemme weit oder ganz geschlossen, ist ein hoher Anfahrstrom nötig, da hier eine große Anziehung des Polymagnet vorliegt. Befindet sich die Klemme in mittlerer Position, ist ein geringerer Anfahrstrom nötig, da weniger Anziehung durch den Polymagnet stattfindet. Befindet sich die Klemme in einer noch weiter offenen Position, ist ein noch geringerer Anfahrstrom notwendig, da die Anziehung durch den Polymagneten noch geringer ist.
Durch die Anwendung eines Frequenz-Sweeps kann als Auswertegröße die Höhe des benötigten Anfahrstroms herangezogen werden. Alternativ oder zusätzlich kann als Auswertegröße die Dauer zwischen Stromsignal und Erreichen eines bestimmten, vorgegebenen Stromwertes herangezogen werden. Letzteres kann für eine Auswertung einer Phasenverschiebung herangezogen werden.
Ist der Schlauch mit einem Medium gefüllt, dass eine erste Viskosität aufweist, welche höher ist als die Viskosität eines zweiten Mediums, so ist die Dauer zwischen Stromsignal und Erreichen des vorgegebenen Stromwertes relativ zu dem zweiten Medium länger. Beispielsweise ist die Viskosität von Blut höher als die Viskosität der Dialysierflüssigkeit. Kann der vorgegebene Stromwert schnell erreicht werden, das heißt innerhalb einer vorgegeben Zeitspanne, so kann darauf geschlossen werden, dass sich Wasser in dem Schlauchsystem befindet.
Bei Anwendung eines Frequenz-Sweeps kann zusätzlich oder alternativ eine weitere Auswertemöglichkeit hinzukommen. Hierbei wird ein das Steuersignal des Halteelements, beispielsweise eines Schrittmotors, mit einer ersten und einer zweiten oder einer Mehrzahl verschiedener Frequenzen geschaltet. Zudem wird zu jeder Frequenz die Dauer erfasst, bis zu welcher der vorgegebene Stromwert erreicht wird. Der Unterschied, welcher sich zwischen der Dauer bis zur Erreichung des vorgegebenen Stromwerts zwischen den Frequenzen, zum Beispiel ersten Frequenz und der zweiten Frequenz ergibt, gibt Aufschluss auf die Viskosität des in dem Schlauch vorherrschenden Mediums. Ein beispielhafter Zusammenhang zwischen Steuersignal und Erreichen eines bestimmten Stromwerts ist in 5 gezeigt. Die Frequenz kann dabei, wie in 5 gezeigt, derart klein eingestellt sein, dass sich eine Wegänderung an der Klemme noch nicht, oder nur unmerklich messen lässt.
Beim Durchlaufen eines Frequenz-Sweeps wird eine Rampe von verschiedenen Frequenzen nacheinander durchlaufen. In anderen Worten beginnt eine Oszillation bei einer ersten vorbestimmte Grenz-Frequenz, wird dann variiert und erreicht dann eine zweite vorbestimmte Grenz-Frequenz. Es werden also Frequenzen zwischen den zwei Grenz-Frequenzen angenommen. Bei einer Variante der Erfindung mit Anwendung eines Frequenz-Sweeps lässt sich besonders vorteilhaft das frequenzabhängige Antwortverhalten des Schlauchs und des Mediums darin ermitteln. Je nach Zusammensetzung des Mediums im Schlauchs können sich unterschiedliche frequenzabhängige charakteristische Verhaltensweisen zeigen. Durch Anwendung eines Frequenz-Sweeps lassen sich charakteristische frequenzabhängige Verhaltensweisen, Antwort des Mediums auf Oszillationsanregung über einen breiteren Frequenzbereich ermitteln.
So dämpft ein Medium mit relativ hoher Viskosität (Blut) bei einer hohen Frequenz stärker als bei einer niedrigeren Frequenz. Die sich aus dem Vergleich bei verschiedenen Frequenzen ergebende Kennzahl ist charakteristisch für das sich in dem Schlauch befindliche Medium. Da aus dieser Auswertung auf das sich im Schlauch befindliche Medium geschlossen werden kann, kann somit auf verschiedene Phasen der Dialysebehandlung geschlossen werden. Beispielsweise kann darauf geschlossen werden, wann von der Phase des Flüssigkeitsentzugs aus dem Blut in die Phase übergeht, in der Flüssigkeit aus dem Gewebe entzogen wird. Die Viskosität des Blutes steigt über die Behandlungsdauer an.
Unabhängig von der Verwendung eines Polymagneten, kann eine zusätzliche oder alternative Auswertung erfolgen. Ist die Klemme weit oder ganz geschlossen und befindet sich kein Schlauch in der Klemme, ist ein hoher Anfahrstrom nötig, da keine Unterstützung durch Rückstellkraft des Schlauchs vorliegt. Ist die Klemme weit oder ganz geschlossen und befindet sich ein mit Luft oder einem sonstigen Gas gefüllter Schlauch in der Klemme, wird ein mittlerer Anfahrstrom benötigt, da eine Unterstützung der Öffnungsbewegung durch Rückstellkraft des Schlauches vorliegt. Ist die Klemme weit oder ganz geschlossen und befindet sich ein mit Blut oder mit einer sonstigen Flüssigkeit gefüllter Schlauch in der Klemme, wird ein geringerer Anfahrstrom benötigt, da eine Unterstützung der Öffnungsbewegung durch die Rückstellkraft von Schlauch und Blutdruck bzw. Flüssigkeitsdruck im Schlauch vorliegt.
Dies gilt analog für verschiedene Positionen, wobei auch hier das Integral des Stromverbrauchs über die Zeit als redundante Information zur Verfügung steht.
Es sind verschiedene Geometrien von Klemmen in Zusammenhang mit der Erfindung denkbar. So kann eine Klemmschneide der Klemme mit einer schmalen Kante am Schlauch anliegen, ähnlich einer Klinge, oder flächig anliegen, ähnlich einer Rohrzange oder Klemmbacken einer Scheibenbremse. Mit anderen Worten kann die Klemmschneide der Klemme annähernd einen Linienkontakt mit dem Schlauch aufweisen.
Das Betätigungselement kann auch als Tastfinger oder Tastkopf und nicht als eine Klemme ausgeführt sein. Dabei ist die Vorrichtung nicht ausgeführt, einen Schlauch komplett abzudrücken, sondern sie weist einen Tastfinger auf, der in die Nähe eines Ortes, an dem ein Schlauch eingelegt sein kann, oder in Berührung mit dem Schlauch gebracht werden kann, um das Vorhandensein eines Schlauchs und weitere Eigenschaften des Schlauchs und des Mediums darin, wie oben für die Klemme geschildert, zu ermitteln. Statt einer Schließbewegung ist hierbei von einem Drücken gegen den Schlauch zu sprechen, wobei sich die Bewegung des Tastfingers im Millimeterbereich, etwa bei 0,1 bis 10 mm, oder einem anderen Bereich, etwa bei 10mm bis 1cm, bewegen kann. Dabei kann der Schlauch eingedrückt und verformt werden. Das Betätigungselement kann dabei mittels des Befestigungsabschnitts an dem Schlauch angebracht werden. Beispielsweise kann der Tastfinger auf den Schlauch geklebt werden oder mittels einer Schlauchschelle an diesem angebracht werden. Der Tastfinger kann aber auch an einer Vorderseite der Dialysemaschine angebracht sein, wobei der Schlauch in unmittelbarer Nähe zu dem Tastfinger einlegbar ist. Das Halteelement kann bei dieser Ausführungsform auch ein Federelement, beispielsweise eine Druck- oder Zugfeder sein. Damit kann der Tastfinger mittels des Federelements immer in eine vorbestimmte Position zurückgebracht werden. Das Zurückstellen des Tastfingers kann auch auf andere rein konstruktive Weise, beispielsweise unter Ausnutzung der Schwerkraft erfolgen. Mit anderen Worten kann das Halteelement in der konstruktiven Ausgestaltung der Erfassungsanordnung liegen.
Die vorliegende Erfindung betrifft des Weitern ein Dialysegerät, das ausgebildet ist, mit einem Schlauchsystem umfassend wenigstens einen Blutschlauch ausgerüstet zu werden oder das mit einem solchen Schlauchsystem (extrakorporalen Kreislauf) ausgerüstet ist, wobei das Dialysegerät zumindest eine Erfassungsanordnung, beziehungsweise eine Klemmanordnung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 11 aufweist. Des Weiteren bezieht sich die Erfindung auf die Verwendung einer Erfassungsanordnung oder Klemmanordnung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 11 in einem Dialysegerät.
Schließlich bezieht sich das Verfahren zum Betreiben einer Erfasssungsanordnung oder Klemmanordnung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 11 zur Feststellung der Anwesenheit eines Schlauches und/oder des Schlauchinhalts. Die Verfahrensschritte sind die in einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 11 genannten Schritte.
An dieser Stelle wird darauf hingewiesen, dass die Begriffe „ein“ und „eine“ nicht zwingend auf genau eines der Elemente verweisen, wenngleich dies eine mögliche Ausführung darstellt, sondern auch eine Mehrzahl der Elemente bezeichnen können. Ebenso schließt die Verwendung des Plurals auch das Vorhandensein des fraglichen Elementes in der Einzahl ein und umgekehrt umfasst der Singular auch mehrere der fraglichen Elemente.
Es zeigen:

1: den zeitlichen Verlauf der Position der Klemme vom geschlossenen zum offenen und sodann zum teilweise geschlossenen Zustand;
2: den zeitlichen Verlauf der Stromaufnahme des Halteelementes, wobei die verschiedenen Zeitpunkte T gemäß 1 denen gemäß 2 entsprechen,
3 zeigt einen beispielhafte Kraft-Weg-Verlauf eines Polymagneten im Vergleich zu einem alternativen Federelement;
4 einen schematischen Aufbau einer beispielhaften Klemmanordnung;
5 einen beispielhaften Zusammenhang zwischen Steuersignal und Erreichen eines bestimmten Stromwerts; und
6 einen beispielhaften Verlauf von Viskosität von Blut über der Behandlungsdauer.

1 zeigt den Weg bzw. die Position der Klemmschneide, d.h. der Griffkante der Klemme über die Zeit ausgehend von der geschlossenen Position W der Klemme.
In 1 sind die zeitlichen Verläufe der Position der Klemmschneide für drei verschiedene Situationen gezeigt. 1 zeigt die folgenden drei Varianten: A ist der zeitliche Verlauf ohne Schlauch in der Klemme, B ist der zeitliche Verlauf mit luftgefülltem Schlauch in der Klemme und C ist der zeitliche Verlauf mit flüssigkeitsgefülltem Schlauch in der Klemme.
2 zeigt den zeitlichen Verlauf der Stromaufnahme des Schrittmotors, d.h. des Halteelementes.
2 zeigt nur die Varianten „Schlauch eingelegt“ und „kein Schlauch eingelegt“.
Ausgehend von dem Koordinatenursprung bleibt die Klemme zunächst geschlossen. Das Halteelement in Form eines Schrittmotors ist stromlos. Der Schließzustand S wird durch einen Polymagneten erreicht und gewährleistet. Der Polymagnet oder ein sonstiges Federelement ist so angeordnet, dass die Klemme durch den Polymagneten bzw. das Federelement in die Schließposition bewegt bzw. darin gehalten wird.
Zum Zeitpunkt T₁ wird der Schrittmotor mit Strom versorgt. Der Schrittmotor übt auf die Klemme eine in die Offenposition O wirkende Kraft aus. Diese Kraft wirkt der durch das Federelement aufgebrachten Kraft entgegen. Wie dies aus 1 hervorgeht, öffnet sich die Klemme. Zum Zeitpunkt T_offen hat die Klemme ihre Offenposition erreicht.
2 zeigt den Verlauf der Stromaufnahme des Halteelements über die Zeit und verdeutlicht, dass zunächst ein Anfahrstrom (zwischen T₁ und T_offen) benötigt wird, um die Klemme zu öffnen. Ab dem Zeitpunkt T_offen bis T₂ genügt ein Haltestrom, um die Klemme in ihrem geöffneten Zustand zu halten. Veranschaulicht wird in 2 insbesondere die Abhängigkeit der benötigten Stromaufnahme zur Position der Klemme. Dabei zeigt der Stromwert I_A den für die Beibehaltung der Offenposition benötigten Wert, I_B den Stromwert, welcher zum Öffnen der Klemme benötigt wird, wenn die Klemme nicht ganz geschlossen war, sowie Ic den Stromwert, welcher zum Öffnen der Klemme benötigt wird, wenn die Klemme vollständig geschlossen war.
Aus 2 ergibt sich weiter, dass sowohl der Anfahrstrom zwischen T₁ und T_offen und auch der Haltestrom, der benötigt wird, um die Klemme offen zu halten, für die Varianten „Schlauch eingelegt“ und „kein Schlauch eingelegt“ identisch oder weitgehend identisch ist. Dies ist darauf zurückzuführen, dass in beiden Fällen die Klemme von ihrem vollständig geschlossenen Zustand geöffnet und dann in der Offenposition gehalten wird, d.h. in allen drei Fällen ist die Position der Klemme (erst in der Schließ- und dann in der Offenposition) identisch, so dass die Halteeinrichtung dieselbe Arbeit leisten muss, um die Klemme zu öffnen und in dieser Position zu halten.
Zum Zeitpunkt T₂ wird der Strom des Schrittmotors abgeschaltet, was zur Folge hat, dass sich die Klemme bedingt durch die Kraft des Federelements zu schließen beginnt.
1 und 2 zeigen schematisch die Verläufe der Position der Klemme sowie die Stromaufnahme des Schrittmotors für die drei oben genannten Varianten ab dem Zeitpunkt T₂. Der Abstand zwischen den Verläufen der drei Varianten nimmt zunächst zu und sodann wieder ab, wie dies insbesondere aus 1 hervorgeht.
Wird der Verlauf gemäß 1 mit einem Hallsensor oder dergleichen gemessen, lässt sich aus dem Absolutwert des Weges S zu einem bestimmten Zeitpunkt oder aus dem zeitlichen Verlauf von S über T oder aus einem Vergleich des Absolutwertes bzw. des Verlaufs mit einem Referenzwert ermitteln, ob kein Schlauch in der Klemme eingelegt ist oder ob ein Schlauch in der Klemme eingelegt ist und ob dieser mit Luft oder mit Blut gefüllt ist. In der Variante ohne Schlauch ist zu einem bestimmten Zeitpunkt, wie z.B. zum Zeitpunkt Tz die Klemme am weitesten geschlossen, da kein Schlauch der Schließbewegung entgegenwirkt. Am wenigsten geschlossen ist der blutgefüllte Schlauch, dazwischen ist der Weg für den luftgefüllten Schlauch. Wird die Absolutposition der Klemme oder der zeitliche Verlauf gemessen, kann ohne Messung der Stromaufnahme eine Aussage dazu getroffen werden, welche Variante vorliegt.
Alternativ kann bei einer weiteren Ausführungsform, die ohne Sensor auskommt, ebenso die Position der Klemme erfasst werden.
Eine bevorzugte Ausführung besteht darin, dass der Anfahrstrom des ohnehin benötigen Halteelements, insbesondere des Schrittmotors, herangezogen wird, um zu prüfen, welche der Varianten vorliegt. Wie dies aus 2 hervorgeht, wird zum Zeitpunkt Tz das Halteelement mit Strom beaufschlagt, so dass sich ab diesem Zeitpunkt die Klemme wieder öffnet, was in 1 nicht gezeigt ist. 1 verdeutlicht schematisch die verschiedenen zeitlichen Verläufe der Varianten während des Schließvorgangs, das heißt den von der Klemme zurückgelegten Weg über der Zeit. 2 zeigt den sich aus den verschiedenen zeitlichen Verläufen ergebenden Anfahrstrom bei einer Unterbrechung des Schließvorgangs bei T_z.
Der Anfahrstrom unterscheidet sich sowohl in seinem Maximalwert als auch in seinem Verlauf, wie dies aus 2 hervorgeht. Aus 2 ergibt sich, dass sowohl der Maximalwert des Anfahrstroms als auch die Fläche unter dem Verlauf des Stroms über die Zeit für den Fall größer ist, dass kein Schlauch eingelegt ist als für den Fall, dass ein Schlauch eingelegt ist.
Dies ist darauf zurückzuführen, dass die Klemme beim zum Zeitpunkt Tz beginnenden Schließvorgang ohne Schlauch einen weiteren Weg zurücklegen muss und eine größere Kraft des Federelements überwinden muss, als wenn ein Schlauch eingelegt ist. Somit lässt sich aus dem Absolutwert des Anfahrstroms sowie aus dem Integral unter dem Verlauf des Anfahrstroms über die Zeit ermitteln, ob sich in dem Aufnahmebereich der Klemme ein Schlauch befindet oder nicht.
Der oben beschriebene Schließ- und Öffnungsvorgang der Klemme lässt sich einmal oder mehrfach durchführen. Beim mehrfachen Öffnen und Schließen kann die Frequenz in geeigneter Weise eingestellt werden. In 1 sind drei Frequenzen angedeutet, mit denen der oben genannte Vorgang des teilweise Schließens und Öffnen der Klemme durchgeführt wird. Dabei ist die Frequenz f1 > f2 > f3.
3 zeigt einen beispielhaften Kraft-Weg-Verlauf eines Polymagneten im Vergleich zu einem alternativen Federelement mit linearem Kraft-Weg-Verlauf. Durch den nichtlinearen Kraft-Weg-Verlauf kann durch den benötigten Anfahrstrom Rückschluss auf die Position der Klemme gezogen werden.
4 zeigt einen schematischen Aufbau einer beispielhaften Klemmanordnung. Dabei zeigt die linke Seite die Klemmanordnung in einer geschlossenen Stellung, während die rechte Seite die Klemmanordnung in einer offenen Stellung zeigt. Das Halteelement ist schematisch durch einen Elektromotor 1 dargestellt. Das Federelement 3a, 3b ist als Polymagnet dargestellt, wobei das obere Element des Polymagneten das durch den Elektromotor drehbare Element ist und wobei das untere Element des Polymagneten das bei einer Drehung des oberen Elements sich in z-Richtung verschiebende Element ist. Durch die Verschiebung des unteren Elements des Polymagneten wird die Klemme zwischen der Offen- und Schließposition verschoben. In der auf der linken Seite gezeigten Schließposition ist das bewegliche Element der Klemme nach oben verschoben und kann in dieser Position einen Schlauch abklemmen.
Ein beispielhafter Zusammenhang zwischen Steuersignal und Erreichen eines bestimmten Stromwerts ist in 5 gezeigt. Die Frequenz kann dabei, wie in 5 gezeigt, derart klein eingestellt sein, dass sich eine Wegänderung an der Klemme noch nicht, oder nur unmerklich messen lässt.
6 zeigt beispielhaft den Verlauf der Viskosität des Bluts über den Verlauf einer Behandlungsdauer. Dabei nimmt die Viskosität mit der Dauer zu, wobei der Wassergehalt im Blut über die Behandlungsdauer abnimmt.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102018214989 A1 [0012]

Claims

Erfassungsanordnung, umfassend ein Betätigungselement, das ausgebildet ist, zwischen zumindest einer ersten und einer zweiten Position hin- und herbewegt zu werden, einen Befestigungsabschnitt, der derart ausgebildet ist, dass das Betätigungselement mit einem Schlauch in Kontakt bringbar ist, ein Federelement, das mit dem Betätigungselement derart zusammenwirkt, dass das Federelement auf das Betätigungselementeine Kraft zu der zweiten Position hin ausübt, ein Halteelement, das mit dem Betätigungselement derart zusammenwirkt, dass das Betätigungselement mittels des Halteelementes in die erste Position bewegbar ist, und ein Steuerelement, das ausgebildet ist, zumindest einen Parameter des Betätigungselements und/oder des Halteelementes zu erfassen und dahingehend auszuwerten, dass das Steuerelement basierend auf dieser Auswertung eine Information betreffend den Zustand der Erfassungsanordnung bereitstellt.
Erfassungsanordnung nach Anspruch 1, wobei das Betätigungselement als eine Klemme ausgebildet ist, und die erste Position eine Offenposition der Klemme und die zweite Position eine Schließposition der Klemme ist, und wobei der Befestigungsabschnitt als ein Aufnahmebereich für einen Schlauch ausgebildet ist.
Erfassungsanordnung nach Anspruch 1, wobei das Betätigungselement als ein Tastfinger ausgebildet ist.
Erfassungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem Federelement um einen Magneten, insbesondere um einen Permanentmagneten, Elektromagneten oder Polymagneten handelt.
Erfassungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Federelement einen nicht-linearen Kraft-Weg Verlauf aufweist.
Erfassungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuerelement ausgebildet ist, das Halteelement während einer Bewegung des Betätigungselements in Richtung der zweiten Position zu aktivieren, um das Betätigungselement in Richtung der ersten Position zu bewegen.
Erfassungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem Halteelement um eine Feder, insbesondere eine Zug- oder Druckfeder und/oder einen Elektromotor, insbesondere um einen Schrittmotor handelt.
Erfassungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Sensor zur Bestimmung der Position des Betätigungselements oder des Tastfingers oder der Klemme vorhanden ist.
Erfassungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem Parameter um die Position des Betätigungselements oder des Tastfingers oder der Klemme über die Zeit handelt und/oder dass es sich bei dem Parameter um den Anfahrstrom und/oder um den Stromverlauf über die Zeit des Halteelementes handelt.
Erfassungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuerelement ausgebildet ist, das Halteelement derart anzusteuern, dass das Halteelement das Betätigungselement in die erste Position oder in Richtung zu der ersten Position bewegt.
Erfassungsanordnung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuerelement ausgebildet ist, das Halteelement derart anzusteuern, dass das Betätigungselement teilweise oder vollständig in die zweite Position und sodann teilweise oder vollständig in die erste Position bewegt wird.
Erfassungsanordnung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuerelement ausgebildet ist, das teilweise oder vollständige Bewegen des Betätigungselements in Richtung der ersten Position und in Richtung der zweiten Position wiederholt mit gleicher Frequenz oder mit mindestens zwei unterschiedlichen Frequenzen und/oder mit Frequenz-Sweep durchzuführen.
Dialysegerät, das ausgebildet ist, mit einem Schlauchsystem umfassend wenigstens einen Blutschlauch ausgerüstet zu werden oder das mit einem solchen Schlauchsystem ausgerüstet ist, wobei das Dialysegerät zumindest eine Erfassungsanordnung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 12 aufweist.
Verwendung einer Erfassungsanordnung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 12 in einem Dialysegerät.
Verfahren zum Betreiben einer Erfassungsanordnung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 12 zur Feststellung der Anwesenheit eines Schlauches und/oder des Schlauchinhalts.