DE19654724C2

DE19654724C2 - Vorrichtung zur Druckmessung einer Körperflüssigkeit

Info

Publication number: DE19654724C2
Application number: DE19654724A
Authority: DE
Inventors: Michael Rosenheimer
Original assignee: Mipm Mammendorfer Institut fur Physik und Medizin 82285 Hattenhofen De GmbH; MIPM MAMMENDORFER INST fur PH
Current assignee: Rosenheimer Michael N 82294 Oberschweinbach De
Priority date: 1996-02-23
Filing date: 1996-12-30
Publication date: 1998-04-09
Anticipated expiration: 2016-12-31
Also published as: DE19654724A1; DE29603308U1

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Druckmes sung einer Körperflüssigkeit gemäß der im Oberbegriff des Patentanspruches 1 angegebenen Art.

Derartige Vorrichtungen zur Druckmessung von Körper flüssigkeiten sind in der Medizintechnik schon seit län gerem bekannt und weisen einen Flüssigkeit enthaltenden Katheter auf, der an eine lösbare Verbindung ange schlossen ist. Das körpernahe Verbindungsteil der lös baren Verbindung ist an den Flüssigkeit enthaltenden Katheter angeschlossen und das körperferne Verbindungs teil an einen Meßdom mit Druckwandler.

Durch den Anschluß des körperfernen Verbindungsteils an einen Meßdom zur direkten Messung von Körperflüssigkeit wird der Druckwandler über eine Flüssigkeitssäule eines venös oder arteriell gelegten Katheters und dem ent sprechenden Schlauch- und Verbindungssystem mit Flüs sigkeitsdruck beaufschlagt. Der extrakorporal angeord nete Druckwandler wandelt Druckänderungen in der Flüs sigkeit des Katheters und somit der Körperflüssigkeit eines Patienten in elektrische Meßsignale um, die einer Auswerte- und Anzeigeeinheit zugeführt werden. Darüber kann dann der Druck und die Druckänderung in der Kör perflüssigkeit bestimmt werden.

Um eine Verfälschung der Meßergebnisse zu vermeiden, muß der Druckwandler an einem Referenzpunkt plaziert werden, der in Höhe der Katheterspitze, beispielsweise in der mittleren Herzhöhe, liegt.

Als Meßdome werden Einwegdome verwendet, die nach Ge brauch entsorgt werden müssen.

Bei dieser Meßanordnung ist es schwierig, den Druck wandler in Höhe der Katheterspitze zu halten, da dieser mit dem Meßdom in einer Haltevorrichtung ortsfest neben dem Patienten angeordnet ist. Ändert sich die Lage des Patienten, beispielsweise richtet sich der Patient aus einer Liegeposition in eine aufrechte Position auf, so stimmt der Referenzpunkt nicht mehr und es kommt zu ei ner Verfälschung des Meßergebnisses.

Dies ist insbesondere bei der intracranialen Ventrikel- Druck-Messung von Nachteil, da dort der Druck in einem Bereich von 8 bis 10 mm Hg liegt und sich somit Lageän derungen des Patienten gravierend auf das Meßergebnis auswirken.

Aus der DE 43 06 629 A1 ist eine Vorrichtung zum In sufflieren von Gas in einen Körperhohlraum sowie eine Vorrichtung zur Ermittlung des Druckes im Körperhohl raum bekannt. Hierbei ist der in die Körperhöhle einge führte Trokar mit einem Luer-Lock-Anschluß versehen, der mit einem Drucksensor und einer Meßeinrichtung zur Druckmessung dient. In der Meßeinrichtung werden die Druckmeßwerte in elektrische Meßsignale umgewandelt.

Drucksensoren für Infusionseinrichtungen sind aus der DE 41 00 317 C2 und der DE 43 40 536 A1 bekannt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrich tung gemäß der im Oberbegriff des Patentanspruches 1 angegebenen Art derart weiterzubilden, daß deren Anwen dungsbereich vergrößert und die Meßanordnung zur direk ten Messung von Körperflüssigkeit vereinfacht wird.

Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruches 1 in Verbindung mit seinen Ober begriffsmerkmalen gelöst.

Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß sich bei der gattungsgemäßen lösbaren Verbindung innerhalb der Vorrichtung Druckwandler auf einfache Weise anord nen lassen und eine kompakte, kleinbauende Baueinheit gebildet werden kann. Da zum Anlegen und Betrieb des Katheters in der Regel sowieso Steckverbindungen be nötigt werden, kann durch Anordnen eines Druckwandlers in dem körperfernen Verbindungsteil die Meßanordnung zur direkten Messung von Körperflüssigkeit ohne wei teres vereinfacht werden.

Gemäß der Erfindung weist die lösbare Verbindung einen körperfernen männlichen Verbindungsteil und einen kör pernahen weiblichen Verbindungsteil auf, wodurch sich einfache Anordnungsmöglichkeiten für den Druckwandler in der lösbaren Verbindung ergeben.

Beispielsweise ist der Druckwandler nach einer Ausfüh rungsform konzentrisch im männlichen Verbindungsteil und insbesondere im Bereich seines freien Endes ange ordnet und greift in den weiblichen Verbindungsteil ein. Die Flüssigkeit kann dann unabhängig von der Win kellage in Bezug auf die Achse des männlichen Verbin dungsteils ungehindert am Druckwandler anliegen.

Um den Druckwandler entfernt von der mechanischen Ver bindung zwischen dem männlichen Verbindungsteil und dem weiblichen Verbindungsteil anzuordnen und somit nega tive Einflüsse aufgrund mechanischer Belastung auf die lösbare Verbindung und somit auf das Meßergebnis zu vermeiden, ist der männliche Verbindungsteil durch ein den Druckwandler beinhaltenden Stift in den weiblichen Verbindungsteil hineinverlängert. Der Druckwandler kann dann ohne mit einer Schutzschicht versehen. Unmittelbar an der Oberfläche des Stiftes angeordnet werden, wo durch die Meßgenauigkeit verbessert wird.

Eine Autoklavierbarkeit der lösbaren Verbindung mitsamt dem Katheter, also der gesamten Vorrichtung, wird durch das Verwenden von geeigneten Werkstoffen und die Kon struktion nach der Erfindung ermöglicht. Dafür ist auch zwischen dem Stift und dem männlichen Verbindungsteil eine Zugentlastungs- und Fixierschicht, insbesondere aus Silikon, vorgesehen. Die Autoklavierbarkeit gewähr leistet eine hohe Verfügbarkeit der Vorrichtung ein schließlich der lösbaren Verbindung. Zudem wird durch die Autoklavierbarkeit erreicht, daß alle Teile wieder verwendet werden können. Es fällt somit kein Abfall an.

Gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung bil det der Druckwandler zumindest einen Teil der Stirnflä che des männlichen Verbindungsteils. Auch hier wird in jeder Drehwinkellage des körperfernen Verbindungsteils eine ungehinderte Druckbeaufschlagung des Druckwandlers mit Druckflüssigkeit gewährleistet.

In der Medizintechnik haben sich Luer-Lock-Verbindungen bewährt. Zweckmäßigerweise ist daher eine Vorrichtung als Teil der Luer-Lock-Verbindung nach der Erfindung ausgebildet.

Da der Druckwandler temperaturempfindlich ist, muß die ser auf Temperaturänderung hin abgeglichen werden. Die ser Abgleich wird in einem separaten Gehäuse durchge führt. Der Druckwandler ist dann vollständig tempera turkompensiert. Das körperferne Verbindungsteil ist da her mit einem Gehäuse zum Abgleich und zur Kompensation der elektrischen Meßsignale verbunden.

Um die Übertragung der elektrischen Meßsignale vom kör perfernen Verbindungsteil zum Gehäuse nicht durch me chanische Belastungen zu beeinträchtigen, ist das kör perferne Verbindungsteil aber eine mechanische Verbin dung und eine elektrische Verbindung mit dem Gehäuse verbunden.

Durch die kompakte, kleinbauende lösbare Verbindung mit einem Druckwandler ist nunmehr eine körpernahe Anord nung in Höhe des Ausgangs des Katheters aus dem Körper, insbesondere benachbart hierzu, ohne weiteres möglich. Beispielsweise kann die lösbare Verbindung durch ein Heftpflaster benachbart zum Ausgang des Katheters aus dem Körper an diesen fixiert werden.

Als Druckwandler wird vor allem ein Piezokristall ver wendet.

Vor jeder Messung ist ein Nullabgleich durchzuführen und dieser gegebenenfalls während einer längeren Meß phase zu wiederholen. Dafür muß vor der Messung mit dem Druckwandler ein Druckausgleich mit der umgebenden At mosphäre erreicht werden, wofür ein Dreiwegehahn vorge sehen ist. Bei Druckausgleich wird die Nullpunktanzeige überprüft und gegebenenfalls nachgestellt. Der Dreiwe gehahn wird geschlossen und an den Katheter für den Meßvorgang angeschlossen. Es ist daher von Vorteil, das körperferne Verbindungsteil der lösbaren Verbindung an einen körpernahen Dreiwegehahn anzuschließen. Dabei ist das körpernahe Verbindungsteil Teil dieses Dreiwege hahns oder eines T-Stücks.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung mehrerer Ausfüh rungsformen der Erfindung im Zusammenhang mit der Zeichnung. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Seitenansicht im Schnitt ei ner lösbaren Verbindung einer Vorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform nach der Erfin dung;

Fig. 2 eine schematische Seitenansicht im Schnitt ei ner lösbaren Verbindung einer Vorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform nach der Erfin dung;

Fig. 3 eine schematische Seitenansicht im Schnitt ei ner lösbaren Verbindung einer Vorrichtung gemäß einer dritten Ausführungsform nach der Erfin dung.

In Fig. 1 ist ein körperfernes Verbindungsteil 10 einer lösbaren Verbindung gemäß einer Vorrichtung zur Druck messung von Körperflüssigkeit nach einer ersten Aus führungsform der Erfindung im Schnitt dargestellt. Bei dem körperfernen Verbindungsteil 10 handelt es sich um den männlichen Verbindungsteil einer Luer-Lock-Verbin dung.

Luer-Lock-Verbindungen sind Steck-/Schraubverbindungen, bei denen das männliche Verbindungsteil 10 in ein weib liches hier nicht dargestelltes Verbindungsteil ein greift.

In einem zylindrischen Gehäuse 12 des körperfernen Ver bindungsteils 10 ist dabei ein hohlzylindrischer Stift 14 koaxial im Gehäuse 12 angeordnet, der sich in beide Richtungen der freien Enden des zylindrischen Gehäuses 12 über dieses Gehäuse 12 hinaus erstreckt. Der Stift 14 bildet den männlichen Teil des körperfernen Verbin dungsteils 10 der Luer-Lock-Verbindung.

Das hier nicht dargestellte weibliche körpernahe Ver bindungsteil der Luer-Lock-Verbindung ist an das männ liche körperferne Verbindungsteil 10 entsprechend ange paßt.

Das Gehäuse 12 weist von seinem körpernahen Ende ausge hend eine zylindrische, koaxial im Gehäuse 12 angeord nete Ausnehmung 16 auf, durch die sich koaxial der Stift 14 erstreckt. Die Ausnehmung 16 ist zum körperna hen Ende des Gehäuses 12 hin offen.

In dem hohlzylindrischen Stift 14 ist eine sogenannte Mikrosonde 18 eingebracht, die aus einem stiftartigen Stahlgehäuse 20 mit einem kleinen Fenster seitlich an dem körpernahen Ende des Stahlgehäuses 20 besteht. In dem kleinen Fenster ist ein Druckwandler 22 zur direk ten Druckmessung von Körperflüssigkeiten eingebracht.

Die Mikrosonde 18 ragt über beide freien Enden des zy lindrischen Stiftes 14 hinaus.

Zum dichtenden Abschluß zwischen der Mikrosonde 18 und dem hohlzylindrischen Stift 14 ist dazwischen Zugent lastungs- und Fixiermaterial eingebracht. Das Zugent lastungs- und Fixiermaterial wird durch einen die Mi krosonde 18 umgreifenden Silikonschlauch 24 gebildet.

Der Silikonschlauch 24 ragt über das körperferne freie Ende des hohlzylindrischen Stiftes 14 hinaus und dient als Zugentlastung für eine an das körperferne Verbin dungsteil 10 angeschlossene elektrische Leitung 26 so wie zum dichtenden Abschluß zwischen dem Stift 14 und der Mikrosonde 18. Dadurch wird unter anderem die Auto klavierbarkeit des männlichen Verbindungsteils ermög licht.

Das körpernahe freie Ende der Mikrosonde 18 mit dem Druckwandler 22 ragt, wie erwähnt, in das körpernahe, weibliche, hier nicht dargestellte Verbindungsteil hin ein. Dieses körpernahe Verbindungsteil ist Teil eines Dreiwegehahns, der an einen Katheter angeschlossen ist. Über den mit Flüssigkeit gefüllten Katheter kann die Druckmessung von Körperflüssigkeit eines Patienten er folgen.

Der Druck der Körperflüssigkeit wird durch die Flüssig keit im Katheter auf den Druckwandler 22 übertragen.

Der Druckwandler 22 besteht bevorzugt aus einem Piezo kristall, der Druckänderungen in elektrische Signale umsetzt. Die elektrischen Meßsignale werden von dem Druckwandler 22 über eine elektrische Leitung 26 zu einem Gehäuse 28 zum Abgleich und zur Kompensation der elektrischen Signale übertragen.

Bei dem Druckwandler 22, der, wie oben erwähnt, auf piezoresistiver Basis arbeitet, wird der physikalische Effekt ausgenützt, daß Halbleiter unter Druck ihren spezifischen Widerstand ändern. Um sehr kleine und hochpräzise Drucksensoren zu erhalten, werden diese Widerstände direkt in ein Halbleitermaterial eindiffun diert. Als Druckmembran für den Druckwandler 22 dient dabei einkristallines Halbleitermaterial.

Dadurch gelingt es die Druckübertragung direkt in eine Widerstandsänderung umzuwandeln.

Zur Erhöhung der Empfindlichkeit werden vier Halblei terwiderstände zu einer Wheatstonschen Brücke verbun den. Bei allen realen Brückenschaltungen erhält man bei der unabgeglichenen Brücke eine Nullpunktspannung - Offset -. Diese Nullpunktspannung ändert sich in Abhän gigkeit der Temperatur - Offsetdrift -. Wird ein nicht abgeglichener Sensor beispielsweise von 20°C auf 38°C erwärmt, liefert dieser Sensor eine elektrische Span nung, ohne daß auf ihn Druck ausgeübt wurde.

Ein weiteres Problem beim nicht abgeglichenen Sensor ist die unterschiedliche Empfindlichkeit, die aus Fer tigungstoleranzen resultiert. Dies erschwert die Mes sung reproduzierbarer Werte, da für jeden Sensor ein Abgleich und eine Kompensation durchgeführt werden muß.

Der erwähnte Abgleich und die Kompensation werden in dem zugeordneten Gehäuse 28 durchgeführt, so daß der Druckwandler 22 vollständig kompensiert und abgeglichen ist.

Das Gehäuse 28 ist mit einem mehrpoligen Anschluß 30 versehen, an den ein isoliertes elektrisches Kabel zur Übertragung der Meßsignale zu einer Meßanzeigevorrich tung, wie einem Monitor, oder zu einem Aufzeichnungsge rät anschließbar ist.

In Fig. 2 ist eine weitere Ausführungsform einer lös baren Verbindung der Vorrichtung nach der Erfindung dargestellt und zeigt ebenfalls ein körperfernes Ver bindungsteil 10 einer Luer-Lock-Verbindung. Dieses kör perferne Verbindungsteil 10 ist ähnlich dem körperfer nen Verbindungsteil 10 der ersten Ausführungsform auf gebaut, so daß für gleiche Bauteile die gleichen Be zugszeichen verwendet werden.

Der Stift 14 ragt jedoch nicht über das körperferne Ende des Gehäuses 12 hinaus, sondern schließt bündig mit diesem ab.

Desweiteren ist keine Mikrosonde 18 vorgesehen. Viel mehr ist der Druckwandler 22 direkt auf die Stirnseite des Stiftes 14 aufgebracht und bildet einen Teil die ser. Der Druckwandler 22 ist über eine Silikonklebever bindung in den Stift 14 eingegossen. Über eine elektri sche Leitung 26 ist der Druckwandler 22 mit dem Gehäuse 28 verbunden, das mit einem mehrpoligen Stecker 30 ver sehen ist.

Das körperferne Verbindungsteil 10 der Luer-Lock-Ver bindung ist unmittelbar an das Kalibriergehäuse 28 an geschlossen.

In Fig. 3 ist eine weitere Ausführungsform einer lös baren Verbindung der Vorrichtung nach der Erfindung dargestellt, die im wesentlichen der zweiten Ausfüh rungsform entspricht. Lediglich ist das körperferne Verbindungsteil 10 mechanisch über ein die elektrische Leitung umgreifendes Kabel 27 mit dem Gehäuse 28 ver bunden, wobei an dem körperfernen Verbindungsteil 10 eine Zugentlastung 29 angeordnet ist, wodurch ein dichtes Verbinden mit dem Gehäuse 12 ermöglicht wird.

In den anhand der Fig. 2 und 3 beschriebenen Ausfüh rungsformen ist der Druckwandler koaxial zum männlichen Verbindungsteil 10 angeordnet.

Die Erfindung zeichnet sich durch ihre kompakte, klein bauende Ausführung einer lösbaren Verbindung aus, die insbesondere mit einem Dreiwegehahn verbunden und Teil der Meßordnung zur direkten Druckmessung von Körper flüssigkeit ist.

Durch diese kompakte Ausführung kann der Druckwandler 22 ohne weiteres in Höhe der Katheterspitze benachbart zum Ausgang des Katheters unmittelbar am Patienten an geordnet werden, so daß es bei Änderungen der Lage des Patienten zu keiner Meßverfälschung und nicht zwangs läufig zu einer Änderung des Referenzpunktes des Druck wandlers 22 zur Katheterspitze kommt.

Dieser Effekt ist insbesondere bei der Ventrikel-Druck messung von Vorteil, da hier Drücke in einem Bereich von 8 bis 10 mm Hg auftreten.

Die Erfindung zeichnet sich weiterhin durch die geringe Artefaktanfälligkeit aus, da vor allem die bisher üb lichen größeren Wassersäulen der Meßanordnung wegfal len. Eine Verfälschung des Meßergebnisses durch Bewegen der Wassersäulen ist nun kaum mehr möglich.

Bezugszeichenliste

10 körperfernes Verbindungsteil
12 Gehäuse
14 Stift
16 Ausnehmung
18 Mikrosonde
20 Stahlgehäuse
22 Druckwandler
24 Silikonschlauch
26 elektrische Leitung
27 Kabel
28 Gehäuse
29 Zugentlastung
30 mehrpoliger Anschluß

Claims

1. Vorrichtung zur Druckmessung einer Körperflüs sigkeit, mit einem eine Flüssigkeit enthalten den Katheter, der an eine lösbare Verbindung angeschlossen ist, und mit einem Druckwandler (22), der aus einer ermittelten Druckänderung der Flüssigkeit ein elektrisches Meßsignal er zeugt, dadurch gekennzeichnet, daß die lösbare Verbindung einen körperfernen männlichen Ver bindungsteil (10) und einen körpernahen weib lichen Verbindungsteil aufweist, wobei der Druckwandler (22) als Teil des männlichen Ver bindungsteils (10) im Bereich seines freien Endes angeordnet ist und in den weiblichen Ver bindungsteil eingreift.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß der Druckwandler (22) koaxial im männlichen Verbindungsteil (10) angeordnet ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge kennzeichnet, daß der männliche Verbindungsteil (10) durch einen den Druckwandler beinhaltenden Stift (18) in den weiblichen Verbindungsteil hinein verlängert ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekenn zeichnet, daß zwischen dem Stift (18) und dem männlichen Verbindungsteil (10) eine Zugent lastungs- und Fixierschicht, insbesondere aus Silikon, vorgesehen ist.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckwandler (22) zumindest einen Teil der Stirnfläche des männlichen Verbindungsteils (10) bildet.

6. Vorrichtung nach einem der vorangehenden An sprüche, gekennzeichnet durch eine Luer-Lock-Verbindung.

7. Vorrichtung nach einem der verangehenden An sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das kör perferne Verbindungsteil (10) mit einem Gehäuse (28) zum Abgleich und zur Kompensation der elektrischen Meßsignale verbunden ist.

8. Vorrichtung nach einem der vorangehenden An sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das kör perferne Verbindungsteil (10) über eine mecha nische und eine elektrische Verbindung (26) mit dem Gehäuse (28) verbunden ist.

9. Vorrichtung nach einem der vorangehenden An sprüche, gekennzeichnet durch eine körpernahe Anordnung in Höhe des Ausgangs des Katheters aus dem Körper, insbesondere benachbart hierzu.

10. Vorrichtung nach einem der vorangehenden An sprüche, gekennzeichnet durch einen Piezokri stall als Druckwandler (22).

11. Vorrichtung nach einem der vorangehenden An sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das kör pernahe Verbindungsteil Teil eines Dreiwege hahns oder T-Stücks ist.