DE10243069B4

DE10243069B4 - Verwendung einer Vorrichtung zur Anordnung eines Sensors für Einschlüsse und/oder Teilchen in einer Flüssigkeit, die durch einen Schlauch transportiert wird

Info

Publication number: DE10243069B4
Application number: DE10243069A
Authority: DE
Inventors: Jochen Schneider; Gerhard Spengler
Original assignee: Fresenius Medical Care Deutschland GmbH
Current assignee: Fresenius Medical Care Deutschland GmbH
Priority date: 2002-08-28
Filing date: 2002-09-16
Publication date: 2006-07-13
Anticipated expiration: 2022-09-17
Also published as: DE10243069A1

Abstract

Verwendung einer Vorrichtung zur Anordnung eines Sensors für Einschlüsse und/oder Teilchen in einer Flüssigkeit, die durch einen Schlauch transportiert wird, wobei der Schlauch in eine rillenförmige Aufnahme (101, 201) der Vorrichtung einlegbar ist, wobei der Schlauch gehalten wird, indem sich die rillenförmige Aufnahme (201) an ihrem offenen Ende derart verjüngt, dass der Schlauch nach dem Einlegen in die rillenförmige Aufnahme (201) durch die Verjüngung gehalten wird, wobei die Vorrichtung einen Sensorbereich (401) aufweist, an dem die Seitenwände (102, 103) der rillenförmigen Aufnahme (101) bei eingesetzten Sensoren zumindest im wesentlichen eben sind und zumindest im wesentlichen parallel zum offenen Ende der rillenförmigen Aufnahme (101) hin verlaufen, wobei der Sensorbereich (401) einen Ultraschallsensor (404) aufweist, wobei die Vorrichtung weiterhin wenigstens einen Haltebereich neben dem Sensorbereich (401) aufweist, in dem der Schlauch gehalten wird, indem dort die rillenförmige Aufnahme (201) sich zum offenen Ende hin verjüngt, im Zusammenhang mit einem Schlauch, durch den...

Description

Die Erfindung betrifft eine Verwendung einer Vorrichtung zur Anordnung eines Sensors für Einschlüsse und/oder Teilchen in einer Flüssigkeit, die durch einen Schlauch transportiert wird.

Eine Vorrichtung zur Befestigung eines Sensors an einem Schlauch zum Transport von Infusionsflüssigkeiten ist aus der DE 43 07 758 A1 bekannt. Dort ist eine Vorrichtung zur Anordnung eines Sensors für Einschlüsse und/oder Teilchen in einer Infusionsflüssigkeit beschrieben, die durch einen Schlauch transportiert wird, wobei der Schlauch in eine rillenförmige Aufnahme der Vorrichtung einlegbar ist. Der Schlauch wird gehalten, indem sich die rillenförmige Aufnahme an ihrem offenen Ende derart verjüngt, dass der Schlauch nach dem Einlegen in die rillenförmige Aufnahme durch die Verjüngung gehalten wird. Die Vorrichtung weist einen Sensorbereich auf, wobei der Sensorbereich einen Ultraschallsensor aufweist. Die Vorrichtung weist weiterhin einen Haltebereich neben dem Sensorbereich auf, in dem der Schlauch gehalten wird.

Es ist weiterhin eine Vorrichtung bekannt, bei der zur Erkennung von Lufteinschlüssen im Blut eines Dialysegerätes vor der Rückführung des gereinigten Blutes in den menschlichen Körper ein Ultraschallsensor angebracht wird ( EP 0 643 301 A1 ). Die dort beschriebene Vorrichtung ist so aufgebaut, dass die Ultraschallsensoren den Schlauch Ω-förmig umschließen. Dadurch wird der Schlauch formschlüssig gehalten. Die Ω-Form kann dabei kreisförmig oder auch ellipsenförmig sein. Der Schlauch wird dabei an dem offenen Ende des Ω eingeschoben. Die Öffnung des Ω ist geringer als der Schlauchdurchmesser. Der Schlauch wird also in dem Ω formschlüssig gehalten. Es ist dort auch beschrieben, dass Luftblasen mittels anderer Signale wie beispielsweise Infrarot-Signalen, Licht im sichtbaren sowie auch im ultravioletten Bereich detektiert werden können. Ebenso können auch andere Arten von Strahlung oder elektromagnetischen Wellen verwendet werden. Wesentlich ist demnach nur, dass das Signal durch die Luftblasen eine andere Dämpfung erfährt als durch das Blut selbst.

Weiterhin ist eine Lösung zur Erkennung von Lufteinschlüssen in Flüssigkeiten in einem Schlauch bekannt (US-PS 4,418,565) bei der der Schlauch zwischen zwei plane Flächenelemente geklemmt wird, die einander gegenüber stehen. Dadurch wird der Schlauch mechanisch gehalten.

Der Anmelderin ist es weiter bekannt, den Ultraschallsensor bei der beschriebenen medizinischen Anwendung an der venösen Tropfkammer anzubringen und dann den Blutpegel in der Tropfkammer zu überwachen. Überschüssige Luft wird am oberen Ende aus der Tropfkammer ausgeschieden. Hierbei erweist sich jedoch der Blut/Luft-Kontakt in der Tropfkammer als problematisch wegen der Hämokompatibilität. Es gibt daher auch eine Entwicklung hin zu Geräten, die vollständig mit Blut gefüllt sind. Bei derartigen Geräten ist die Bestimmung des Luftanteils über eine Pegelüberwachung an sich problematisch. Weiterhin ist es schwierig, kleinere Luftblasen zu erfassen. Weitere Probleme können in der Ankopplung des Ultraschallsensors an die meist starre Tropfkammer bestehen.

Aus diesem Grund wird daher teilweise die Luftdetektion in den Schlauchbereich verlegt, der die Tropfkammer mit der Kanüle verbindet. Eine derartige Lösung ist beispielsweise in der eingangs genannten Offenlegungsschrift EP 0 643 301 A1 beschrieben.

Der vorliegenden Erfindung liegt dem gegenüber die Aufgabe zu Grunde, die Schlauchbefestigung und Detektion bei Schläuchen zu verbessern, durch die Blut transportiert wird. Dies ist insbesondere bei Dialysegeräten der Fall.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß nach Anspruch 1 gelöst, wonach die beschriebene Vorrichtung im Zusammenhang mit Schläuchen verwendet wird, durch die Blut transportiert wird. Weiterhin wird in dem Sensorbereich ein optischer Sensor angeordnet.

Mit dem optischen Sensor kann beispielsweise die Farbe des Blutes bewertet werden. Vorteilhaft ergibt sich dadurch eine Zusammenfassung unterschiedlicher Sensoren (Ultraschallsensor und optischer Sensor), die dann mit einem Befestigungsvorgang des Schlauches gemeinsam befestigt werden können.

Bei dieser Ausgestaltung erweist es sich als vorteilhaft, dass der Schlauch in dem Sensorbereich so verformt wird, dass seine Seiten parallele und zumindest annähernd ebene Flächen bilden. Indem der Sensor direkt an diesen Wänden angeordnet ist, ergibt sich dadurch eine sehr gut definierte Wegstrecke, die das Signal durchläuft, so dass aus einem bestimmten Signalpegel wegen der gut definierten Wegstrecke vergleichsweise einfach und sehr genau auf die Dämpfung entlang der Wegstrecke geschlossen werden kann.

Die vergleichsweise genau definierte Wegstrecke erweist sich dabei auch als vorteilhaft, wenn nicht die Signaldämpfung ausgewertet wird sondern die Streuung, die das Signal an den Luftblasen erfährt. Auch hier ist vorteilhaft der Wirkungsquerschnitt über die durchlaufene Wegstrecke die relevante Größe, um erkennen zu können, ob Lufteinschlüsse vorhanden sind. Aus dem Signalpegel sowie der vergleichsweise exakt definierten Wegstrecke kann dann die relevante Größe abgeleitet werden. Die zumindest annähernd ebenen Flächen sind weiterhin für eine reproduzierbare Ankopplung von Ultraschallsendern und Ultraschallempfängern vorteilhaft.

Durch die Anordnung kann also einfach ausgewertet werden, ob es sich um Flüssigkeit wie beispielsweise Blut handelt oder ob Lufteinschlüsse vorhanden sind. Mit dem Ultraschallsensor lassen sich vorteilhaft besonders gut gasförmige Einschlüsse in Flüssigkeiten nachweisen, wie dies beispielsweise bei Einschlüssen von Luft im Blut der Fall ist.

Dennoch kann der Schlauch sicher in der Vorrichtung gehalten werden durch den wenigstens einen Haltebereich. Vorteilhaft ergibt sich aus der Trennung dieser beiden Bereiche, dass die Deformation des Schlauches zu dessen Fixierung bei der Messung keine Rolle mehr spielt.

Durch die Klemmpassung des Schlauches in dem Haltebereich ergibt sich beispielsweise auch als Vorteil, dass es nicht unbedingt notwendig ist, für die Vorrichtung eine verschließbare Klappe vorzusehen. Sofern diese Klappe entfällt, gestaltet sich die Reinigung der Vorrichtung wesentlich einfacher.

Bei der Ausgestaltung der Vorrichtung nach Anspruch 2 verläuft die Verjüngung der Öffnung in dem Haltebereich derart, dass die Öffnung der rillenförmigen Aufnahme geringer ist als der Schlauchdurchmesser.

Bei dieser Ausgestaltung verbleibt eine Öffnung in der rillenförmigen Aufnahme, auch wenn ein Schlauch eingelegt ist. Eine solche Vorrichtung ist vergleichsweise flexibel hinsichtlich der Möglichkeit, Schläuche mit unterschiedlichen Durchmessern einlegen zu können. Dies ist in der Verformbarkeit der Schläuche begründet. Damit ist die Vorrichtung auch nicht anfällig bei toleranzbedingten Schwankungen der Schlauchdurchmesser. Eine Halterung im Haltebereich kann in einem gewissen Durchmesserbereich gewährleistet werden, während gleichzeitig eine reproduzierbare Ankopplung im Sensorbereich erhalten bleibt, so lange der Schlauchdurchmesser größer als die Weite des Sensorbereichs ist.

Bei der Ausgestaltung nach Anspruch 3 verläuft die Verjüngung der Öffnung in dem Haltbereich derart, dass die Seitenwände der rillenförmigen Aufnahme zu Ihrer Öffnung hin aufeinander zu laufen, wobei die Seitenwände entgegen einer federelastischen Vorspannung auseinander drückbar sind.

Dadurch wird die Einbringung und das Lösen des Schlauches erleichtert, indem die Vorrichtung zumindest im Haltebereich auseinander gedrückt werden kann.

Dabei kann die Vorrichtung im Haltebereich so ausgestaltet sein, dass auch im entspannten Zustand eine Öffnung im Haltebereich der Vorrichtung verbleibt. Dies erweist sich als vorteilhaft, was die Möglichkeit betrifft, Schläuche mit unterschiedlichen Durchmessern einlegen zu können.

Es ist aber auch möglich, die Vorrichtung so auszugestalten, dass die Seitenwände im Haltebereich an der engsten Stelle aneinander anliegen. Diese können dann entgegen der federelastischen Vorspannung auseinander gedrückt werden, um einen Schlauch einlegen oder auch wieder entnehmen zu können. Das zumindest annähernd vollständige Umschließen eines eingelegten Schlauches an seinem Umfang bewirkt vorteilhaft, dass an dem Schlauch entlang laufende Flüssigkeit an dem Eintritt in die Vorrichtung gehindert werden kann. Insbesondere kann verhindert werden, dass diese Flüssigkeit zwischen die Sensoren und den Schlauch läuft.

Bei der Ausgestaltung nach Anspruch 4 weist die Vorrichtung zwei Haltebereiche auf, die jeweils an einem Ende des Sensorbereiches angeordnet sind.

Dadurch wird vorteilhaft eine besonders genaue Fixierung des Schlauches in dem Sensorbereich sowie eine besonders sichere Halterung des Schlauches erreicht.

Bei der Ausgestaltung der Vorrichtung nach Anspruch 5 verläuft die rillenförmige Aufnahme im Sensorbereich U-förmig und in dem wenigstens einen Haltebereich Ω-förmig.

Vorteilhafter Weise ist dadurch der Schlauch auch in seinem unteren Bereich gestützt durch das runde Profil der rillenförmige Aufnahme in deren Bodenbereich.

Bei der Ausgestaltung nach Anspruch 6 ist die Oberfläche der Vorrichtung zumindest im Haltebereich auf das offene Ende der rillenförmigen Ausnehmung hin geneigt.

Dadurch wird vorteilhaft das Einlegen des Schlauches erleichtert. Weiterhin ergibt sich eine gute haptische Rückmeldung, ob der Schlauch vollständig und sicher eingelegt ist.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt. Es zeigt dabei im einzelnen:
1: eine Darstellung des Sensorbereichs der Vorrichtung im Schnitt quer zur Längsrichtung der Vorrichtung,
2: eine Darstellung des Haltebereichs der Vorrichtung im Schnitt quer zur Längsrichtung der Vorrichtung,
3: eine Detailansicht aus der Darstellung des Haltebereichs der 2,
4: eine Darstellung einer Vorrichtung, die aus einem Sensorbereich sowie jeweils einem an diesen Sensorbereich anschließenden Haltebereich besteht,
5: eine Darstellung der Fixierung des Schlauches in dem Ω-förmigen Bereich und
6: eine Darstellung der Einbringung des Schlauches in den U-förmigen Bereich.
Die Figuren zeigen verschiedene Details der Vorrichtung.
1 zeigt eine Darstellung des Sensorbereichs der Vorrichtung im Schnitt quer zur Längsrichtung der Vorrichtung. Es ist zu sehen, dass die rillenförmige Aufnahme 101 im Sensorbereich einen U-förmigen Querschnitt aufweist. Insbesondere ist zu sehen, dass die Seitenwände 102, 103 parallel zueinander verlaufen und eben sind. Dadurch ergibt sich im Sensorbereich zwischen diesen Seitenwänden eine gut definierte Wegstrecke. Durch den runden Boden des U-förmigen Profils der rillenförmigen Aufnahme 101 im Sensorbereich liegt der Schlauch besonders gut an der Wand an.
Es ist möglich, auf der Seite der Seitenwand 102 den Ultraschallsensor vollständig unter zu bringen. Dies betrifft dann sowohl Unterbringung des Ultraschallsenders 104 als auch des Ultraschallempfängers 105. In diesem Fall werden von dem Ultraschallempfänger die Signale gemessen, die an der gegenüber liegenden Seitenwand reflektiert werden, so dass die Signale zum Ultraschallempfänger 105 zurück gelangen, soweit diese nicht durch Einschlüsse bzw. Luftblasen gedämpft werden. Dabei ist ersichtlich, dass der Ultraschallsensor insgesamt (d.h. sowohl der Ultraschallsender als auch der Ultraschallempfänger) auch an der anderen Seitenwand angebracht sein kann.
Es ist aber auch möglich, den Ultraschallempfänger 105 an der anderen, gegenüber liegenden Seitenwand 103 anzubringen, wie dies durch das strichlinierte Bezugszeichen zum Ausdruck kommt. In diesem Fall wird gemessen, welcher Signalanteil des Ultraschallsenders durch die Flüssigkeit hindurch bei dem Ultraschallempfänger 105 ankommt.
Wichtig ist bei beiden Ausführungsformen, dass Ultraschallsender sowie auch Ultraschallempfänger an den senkrechten Seitenwänden des Sensorbereiches angeordnet sind. Dadurch sind die Wegstrecken der Signale exakt definiert.
Wenn die lichte Weite des U-förmigen Bereiches mit a und der horizontale Durchmesser des Ω-förmigen Bereiches mit b bezeichnet werden, so gilt vorteilhaft
a < b.
Insbesondere gilt vorteilhaft a = (0,7 ... 0,9) × b,bevorzugt a = (0,78 ... 0,8) × b.
Wenn die lichte Weite der Öffnung des Ω-förmigen Bereiches mit c bezeichnet wird, gilt vorteilhaft ebenfalls: c = (0,7 ... 0,9) × bund insbesondere c = (0,78 ... 0,8) × b.
Damit gilt dann auch a ≈ c.
2 zeigt eine Darstellung des Haltebereichs der Vorrichtung im Schnitt quer zur Längsrichtung der Vorrichtung. Die rillenförmige Aufnahme 201 ist hier Ω-förmig ausgebildet. Dadurch kann der Schlauch in diesem Haltebereich gehalten werden, indem der Schlauch formschlüssig in der rillenförmigen Aufnahme 201 liegt und durch die Verjüngung der zur Öffnung hin aufeinander zu laufenden seitlichen Wände gehalten wird.
Es ist weiterhin zu sehen, dass die Oberfläche der Vorrichtung auf das offene Ende der rillenförmigen Aufnahme hin geneigt ist (202). Dadurch kann der Schlauch besonders vorteilhaft nach dem Auflegen auf die Öffnung durch eine Druckbelastung von oben in die rillenförmige Aufnahme 201 hinein gleiten.
Beim Einbringen des Schlauches kann dieser durch die Öffnung eingelegt werden, indem nur der Schlauch sich verformt. Ebenso ist es möglich, im Haltebereich die Vorrichtung gegen eine federelastische Vorspannung auseinander zu drücken. Diese federelastische Vorspannung kann beispielsweise durch eine geeignete Materialauswahl gegeben sein, bei der die Vorrichtung im Haltebereich auseinander drückbar ist und anschließend wieder in ihre ursprüngliche Form zurück geht.
3 zeigt eine Detailansicht der 2. Hier ist zu sehen, dass der Boden der Ω-förmigen rillenförmigen Aufnahme abgeplattet ist. Dadurch wird erreicht, dass der Schlauch besonders gut im Haltebereich in der rillenförmigen Aufnahme anliegt.
4 zeigt eine Prinzipdarstellung der Vorrichtung. Diese weist in der Mitte einen Sensorbereich 401 auf, an den sich in axialer Richtung jeweils ein Haltebereich 402, 403 anschließt. Dadurch wird der Schlauch gut in der Vorrichtung fixiert. In dem Sensorbereich kann ein Ultraschallsensor 404 angebracht sein. Zusätzlich kann weiterhin ein optischer Sensor 405 angebracht sein.
5 zeigt eine Darstellung eines Ω-förmigen Haltebereiches 502. Es ist zu sehen, dass sich der Schlauch 501 der Form des Haltebereiches 502 beim Einbringen anpasst und dadurch gehalten wird. Es erfolgt also eine zuverlässige Fixierung auch ohne Klappe, indem der Schlauch 501 beim Einbringen quasi einschnappt.
6 zeigt eine Darstellung des U-förmigen Sensorbereiches 601. Ultraschallsender und Ultraschallempfänger sind dabei an den senkrechten Seitenwänden des Sensorbereichs 601 angebracht. Auch nach der Einbringung von Ultraschallsender und Ultraschallempfänger sind die Seitenwände des Sensorbereichs 601 noch senkrecht. Durch die Anpassung des Schlauches 501 in diesem U-förmigen Bereich ergibt sich eine optimale Form für die Durchschallung. Zur Verdeutlichung des Unterschiedes ist hier der Ω-förmige Haltebereich 502 ebenfalls noch dargestellt.

Claims

Verwendung einer Vorrichtung zur Anordnung eines Sensors für Einschlüsse und/oder Teilchen in einer Flüssigkeit, die durch einen Schlauch transportiert wird, wobei der Schlauch in eine rillenförmige Aufnahme (101, 201) der Vorrichtung einlegbar ist, wobei der Schlauch gehalten wird, indem sich die rillenförmige Aufnahme (201) an ihrem offenen Ende derart verjüngt, dass der Schlauch nach dem Einlegen in die rillenförmige Aufnahme (201) durch die Verjüngung gehalten wird, wobei die Vorrichtung einen Sensorbereich (401) aufweist, an dem die Seitenwände (102, 103) der rillenförmigen Aufnahme (101) bei eingesetzten Sensoren zumindest im wesentlichen eben sind und zumindest im wesentlichen parallel zum offenen Ende der rillenförmigen Aufnahme (101) hin verlaufen, wobei der Sensorbereich (401) einen Ultraschallsensor (404) aufweist, wobei die Vorrichtung weiterhin wenigstens einen Haltebereich neben dem Sensorbereich (401) aufweist, in dem der Schlauch gehalten wird, indem dort die rillenförmige Aufnahme (201) sich zum offenen Ende hin verjüngt, im Zusammenhang mit einem Schlauch, durch den Blut transportiert wird, wobei weiterhin in dem Sensorbereich (401) ein optischer Sensor (405) zur Bewertung der Farbe vorhanden ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Verjüngung der Öffnung in dem Haltebereich derart verläuft, dass die Öffnung der rillenförmigen Aufnahme (201) geringer ist als der Schlauchdurchmesser.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Verjüngung der Öffnung in dem Haltbereich derart verläuft, dass die Seitenwände der rillenförmigen Aufnahme (201) zu Ihrer Öffnung hin aufeinander zu laufen, wobei die Seitenwände entgegen einer federelastischen Vorspannung auseinander drückbar sind.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung zwei Haltebereiche (402, 403) aufweist, die jeweils an einem Ende des Sensorbereiches (401) angeordnet sind.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die rillenförmige Aufnahme (101) im Sensorbereich U-förmig verläuft und in dem wenigstens einen Haltebereich Ω-förmig (201).
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberfläche der Vorrichtung zumindest im Haltebereich auf das offene Ende der rillenförmigen Ausnehmung hin geneigt ist (202).