DE19722971C2

DE19722971C2 - Vorrichtung zum Messen und/oder Erfassen des Innendruckes von Lumen oder Schläuchen

Info

Publication number: DE19722971C2
Application number: DE19722971A
Authority: DE
Inventors: Juergen Joswig; Steffen Seifert; Jens Oswald
Original assignee: FOERDERVER INST fur MEDIZINTE
Current assignee: FOERDERVER INST fur MEDIZINTE
Priority date: 1997-05-28
Filing date: 1997-05-31
Publication date: 2001-11-29
Anticipated expiration: 2017-06-01
Also published as: DE19722971A1; US6260416B1; WO1998054555A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Messen und/oder Verfassen des Innendrucks von Lumen oder Schläuchen.

Zum Messen des Innendrucks von Schläuchen oder Lumen sind Drucksensoren bzw. Meßwertaufnehmer bekannt (DE 30 31 975 C2, DE 48 473 A1, US 4,296,635), die im wesentlichen aus einem zweiteiligen Gehäuse bestehen, welches mit seinen beiden Gehäuseteilen den jeweiligen Schlauch bzw. das jeweilige Lumen umschließt, und bei denen dann mittels eines Sensors eine von dem zu bestimmenden Innendruck erzeugte Deformation des Schlauches oder Lumens gemessen wird. Nachteilig hierbei ist, daß die Eigenelastizität des Materials des Schlauches oder Lumens in die Messung miteingeht, u. a. mit der Folge, daß beispielsweise bei einem viskoelastischen Material, aber auch bei Änderungen der Elastizität des Schlauches oder Lumens z. B. durch Materialalterung reproduzierbare Meßergebnisse nicht erreichbar sind.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung aufzuzeigen, die eine vereinfachte Druckmessung mit hoher Genauigkeit und unabhängig von den Materialeigenschaften des Schlauches oder des Lumens ermöglicht. Zur Lösung dieser Aufgabe ist eine Vorrichtung entsprechend dem Patentanspruch 1 ausgebildet.

Unter "Messen und/oder Erfassen" des Innendruckes sind im Sinne der Erfindung zu verstehen u. a. das Messen mit Erzeugung eines sich in Abhängigkeit dieses Druckes ändernden analogen oder digitalen Signals, aber u. a. auch das Prüfen und Überwachen des Innendruckes, von Druck-Änderungen und/oder des Über- und/oder Unterschreitens von Druckwerten (Schwellwerten).

Die Bestimmung und/oder Erfassung des Innendruckes oder der Änderung des Innendruckes in einem Schlauch oder Lumen erfolgt bei der Erfindung durch Messung und/oder Erfassen derjenigen Kraft, die der Innendruck auf den den Schlauch umschließenden Käfig ausübt. Der Schlauch bzw. das Lumen ist in diesem Käfig so eingesperrt, daß eine aus dem Innendruck resultierende Deformation oder Verformung des Lumens bzw. des Schlauches oder der Wandung hiervon nicht erfolgt. Bevorzugt ist hierfür der Käfig so ausgebildet oder eingestellt, daß beispielsweise bei drucklosem Lumen oder Schlauch oder bei einem unteren Innendruck, aber auch noch bei dem höchsten, zu erwartenden Druck sich die Wandung des Schlauches oder des Lumens undeformiert, d. h. insbesondere auch ohne innere das Material dehnende Zugspannungen, am Käfig abstützt.

Für die Erfindung ist somit die Eigenelastizität des Materials des Schlauches oder Lumens ohne Bedeutung, so daß die Messung und/oder Erfassung des Innendruckes auch bei Schläuchen aus einem nicht elastischen Material, beispielsweise bei einem viskoelastischen Schlauchmaterial möglich ist, insbesondere aber auch Änderungen der Elastizität des jeweiligen Schlauches, beispielsweise durch Alterung usw. auf das Meßergebnis keinen Einfluß haben.

Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche. Die Erfindung wird im folgenden anhand der Figuren an Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 in sehr vereinfachter Darstellung einen Querschnitt durch einen Schlauch sowie durch eine erste Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung;

Fig. 2 eine ähnliche Darstellung wie Fig. 1, jedoch bei einer zweiten möglichen Ausführungsform der Erfindung.

In den Figuren ist 1 ein Lumen oder ein Schlauch, der mit einem Innendruck P bzw. mit dem Druck eines im Schlauch befindlichen oder den Schlauch durchströmenden Mediums beaufschlagt ist. Zur Messung des Innendruckes P oder der Druckänderung ΔP dient die in der Fig. 1 dargestellte Vorrichtung. Diese besteht aus zwei schalenförmigen Lagerelementen 2 und 3, welche den Schlauch 1 zwischen sich aufnehmen und einen den Schlauch nahezu vollständig umschließenden starren Käfig bildet. Bei der in der Fig. 1 wiedergegebenen Ausführungsform sind die beiden Lagerelemente 2 und 3 spiegelsymetrisch zu einer vertikalen Mittelebene M ausgebildet und angeordnet. Das Lagerelement 2 ist unmittelbar an einem festen Gegenlager 4 befestigt. Das Lagerelement 3 stützt sich an seinem im Schlauch 1 abgewandten Seite über ein Einstellelement 5 und einen Kraftsensor 6 an einem Gegenlager 7 ab. Die Lagerelemente 2 und 3 bilden jeweils eine kreiszylinderförmig gewölbte konkave Anlagefläche 2' bzw. 3' für die Außenfläche des Schlauches 1. Mit dem Einstellelement 5, welches eine axiale Einstellung senkrecht zur Ebene des Gegenlagers 7 ermöglicht, kann das Lagerelement 3 so zugestellt werden, daß es mit seiner kreisbogenförmig konkav gekrümmten Anlagefläche 3' flächig und dicht gegen die Außenwandung des nicht gedehnten Schlauches 1 anliegt.

Wird der Innenraum des Schlauches 1 mit dem Druck P beaufschlagt bzw. erfolgt eine Änderung des Druckes P, so wird diese Druckänderung ΔP von dem Kraftsensor 6 in ein elektrisches Signal umgesetzt, dessen Größe oder Wert ein Maß für den Druck P oder die Druckänderung ΔP ist. Der Kraftsensor 6 ist vorzugsweise ein Sensor, der bereits bei geringen mechanischen Änderungen ein Meßsignal liefert, beispielsweise ein auf dem Piezo-Effekt beruhender Sensor, ein Sensor mit einem sich in Abhängigkeit vom Druck ändernden elektrischen Widerstand, mit einer sich in Abhängigkeit von der gemessenen Kraft ändernden Kapazität, ein opto-elektrischer Sensor und so weiter. Grundsätzlich eignet sich als Kraftsensor auch ein Schalter, der dann, wenn der Druck P oder die Druckänderung ΔP einen vorgegebenen Schwellwert überschreiten, von einem ersten Zustand in einen zweiten Zustand umschaltet.

Die in der Fig. 2 wiedergegebene Vorrichtung unterscheidet sich von der Vorrichtung der Figur im wesentlichen dadurch, daß die beiden Gegenlager 4 und 7 von den Schenkeln 4a und 7a eines U- oder bügelförmigen Rahmens 8 gebildet sind, der zusätzlich zu den Schenkeln 4 und 7 auch einen unteren, die Schenkel verbindendes Joch 9 aufweist. Der Schenkel 4a ist an dem Joch 9 angelenkt (Gelenk 10) und kann um eine Achse parallel zur Achse des Schlauches 1 nach außen geschwenkt werden, und zwar zum Einlegen und Entnehmen des Schlauches 1 in bzw. aus dem Raum zwischen den Lagerelementen 2 und 3. Durch eine nicht dargestellte Arretierungseinrichtung kann das Gelenk 10 blockiert und/oder die beiden freien Enden der Schenkel 4a und 7a miteinander verbunden werden, so daß ein geschlossener, starrer Rahmen 8 erhalten ist. Mit der Außenfläche des Schenkels 7a und des Joches 9a liegt der Rahmen 8 an einem als Winkelstück ausgebildeten Träger 11 an und ist dort in geeigneter Weise befestigt. Der Träger 11 ist Bestandteil eines ansonsten nicht weiter dargestellten Gerätes oder Geräteträgers usw..

Die beschriebenen Vorrichtungen eignen sich zum Messen und/oder Erfassen des Innendruckes von Schläuchen oder anderen, ein flüssiges, gasförmiges oder dampfförmiges Medium führenden Lumen, beispielsweise zum Messen und/oder Erfassen, insbesondere auch zum Überwachen des Schlauchinnendruckes in ober bei medizinischen Geräten, aber auch bei anderen Geräten. Mit den Vorrichtungen können insbesondere auch der Druck von giftigen oder aggressiven Medien gemessen und/oder erfaßt werden. Weiterhin ist die Messung des Blutdruckes bei nicht geöffneten Blutgefäßen möglich. Ein besonderer Vorteil besteht auch darin, daß die Messung und/oder Erfassung des Druckes ohne großes Risiko insbesondere auch bei sterilen Systemen erfolgen kann, da eine direkt mit dem Innenraum des jeweiligen Lumens oder Schlauches 1 in Verbindung stehenden Meßsonde nicht notwendig ist.

Die Einstellung der beiden Lagerelemente 2 und 3 relativ zueinander erfolgt derart, daß die Lagerelemente 2 und 3 beispielsweise bei drucklosem Schlauch 1 gegen diesen dicht anliegen, der drucklose Schlauch 1 zwischen den Lagerelementen 2 und 3 evtl. sogar geringfügig zusammengedrückt ist, so daß bei Beaufschlagung des Schlauches 1 mit dem Innendruck P die aus dem Innendruck P resultierende Kraft an dem Kraftsensor 6 gemessen werden kann, und zwar ohne eine Deformation oder Dehnung der Wandung der zwischen den Lagerelementen 2 und 3 angeordneten Schlauchlänge.

Ist der Strömungswiderstand für das den Schlauch 1 durchströmende flüssige, gasförmige oder dampfförmige Medium bekannt, so kann aus dem gemessenen Druck P auch die Strömungsmenge bestimmt werden

Die Erfindung wurde voranstehend an einem Ausführungsbeispiel beschrieben. Es versteht sich, daß zahlreiche Änderungen sowie Abwandlungen möglich sind, ohne daß dadurch der der Erfindung zugrundeliegende Erfindungsgedanke verlassen wird.

Bezugszeichenliste

1

Schlauch/Lumen

2

,

3

Lagerelement

4

Gegenlager

4

a Schenkel

5

Einstellelement

6

Kraftsensor

7

Gegenlager

7

a Schenkel

8

Rahmen

9

Joch

10

Gelenk

11

Träger

Claims

1. Vorrichtung zum Messen und/oder Erfassen des Innendrucks von Lumen oder Schläuchen (1) mit einem das jeweilige Lumen oder den jeweiligen Schlauch (1) an seiner Außenwandung im drucklosen Zustand formschlüssig umschließenden Käfig (2, 3), mit wenigstens einem Sensor (6) zur Messung der durch den Innendruck (P) auf den Käfig (2, 3) ausgeübten Kraft, wobei die Vorrichtung so ausgebildet ist, daß keine durch den Innendruck (P) bedingte Deformation oder Dehnung des Lumens oder des Schlauches (1) erfolgt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Käfig geteilt ist, und daß mit dem wenigstens einen Sensor (6) die zwischen den Teilen (2, 3) des Käfigs wirkenden und aus dem Innendruck resultierenden Kräfte und/oder die zwischen wenigstens einem Teil des Käfigs und einem Gegenlager (7, 7a) wirkenden und aus dem Innendruck resultierenden Kräfte gemessen werden.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Teile des Käfigs von zwei den Schlauch zwischen sich aufnehmenden Lagerelementen (2, 3) gebildet sind, die sich jeweils gegen Gegenlager (4, 4a; 7, 7a) abstützen, und zwar wenigstens ein Lagerelement (3) über einen zwischen diesem und dem zugehörigen Gegenlager (7, 7a) angeordneten Sensor (6).

4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Gegenlager Schenkel (4a, 7a) eines U-förmigen Rahmens (8) sind.

5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein Gegenlager (4a) zum Öffnen und Schließen des Gehäuses oder Käfigs (2, 3) beweglich, vorzugsweise schwenkbar ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Gegenlager arretierbar ist.

7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der wenigstens eine Sensor (6) ein vom Innendruck (P) und/oder dessen Änderung (ΔP) abhängiges Signal liefert.

8. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der wenigstens eine Sensor (6) ein Schalter ist, der bei wenigstens einem vorgegebenen Schwellwert des Innendrucks (P) von einem Zustand in einen anderen Zustand umschaltet.