DE19733630A1 - Sensor - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Sensor zur Messung des Harnflusses und des Harnvolumens bei einer Miktion zur medizinische Diagnose von Erkrankungen der Harnwe­ ge eines Patienten.

Einrichtungen zur Messung des Harnflusses und des Miktionsvolumens sind bereits aus DE-OS 26 23 557 und DE 30 07 855 bekannt.

Die aus DE-OS 26 23 557 bekannte Einrichtung besitzt einen Meßbehälter, ein Meßelement zur Aufnahme der Schwingbewegung des Meßbehälters während einer Mikti­ on und eine Auswerteeinheit. Das Meßelement wird durch eine Druckmeßdose gebildet, die auf die Masse des Miktionsvolumens anspricht.

Mit dieser Einrichtung kann der Volumenstrom und das Gesamtmiktionsvolumen als Gesamtvolumen oder als Volumen pro Zeiteinheit gemessen und in der Auswerte­ einheit elektronisch ausgewertet werden.

Bei einem Meßvorgang nimmt der Meßbehälter das ganze Miktionsvolumen auf und muß demzufolge über ein ent­ sprechend relativ großes Fassungsvolumen von 500 ml verfügen. Der Meßsensor für die Erfassung des Mikti­ onsvolumens und des Harnflusses erfordert dadurch einen relativ hohen Raumbedarf und einen zeitlich höheren Aufwand für das Reinigen des Meßbehälters bzw. zum Auswechseln desselben.

Ein wesentlicher Nachteil dieser Meßeinrichtung besteht aber darin, daß der verzögerungsfrei dem Meßbehälter zugeführte Harn die Messung dahingehend negativ beeinflußt und zu falschen Meßwerten führt, daß der durch die kinetische Energie erzeugte Stau­ druck zusätzlich zur Masse des Harns gemessen wird.

Die Behebung dieser Nachteile hat sich die Einrich­ tung nach DE-OS 30 07 855 zur Aufgabe gestellt. Diese Einrichtung zur Messung der Harnströmung eines Patien­ ten schlägt einen Meßbehälter in Gestalt eines schnec­ kenförmig oben offen ausgebildeten U-förmigen Meßroh­ res vor, das bei einer Miktion vom Harn durchflossen wird. Innerhalb eines geschlossenen Gehäuses ist das Meßrohr auf einer einseitig eingespannten Blattfeder freischwingend angeordnet.

Das zur Erfassung der Meßdaten dienende Meßelement wird durch ein Feldplattendifferentialelement gebil­ det, das am freien Ende der Blattfeder, auf der das Meßrohr befestigt ist, angeordnet ist und dem ein Weicheisenplättchen zugeordnet wurde. Die mit Hilfe des Meßelementes erhaltenen Meßsignale werden über eine Zuführungsleitung einer elektronischen Auswerte­ einheit zugeleitet.

Der Vorteil dieser Einrichtung ist der relativ kleine Meßsensor, da der Harnfluß lediglich das U-förmige Meßrohr durchströmt, in welchem sich regel­ mäßig nur eine Teilmenge einer vollen Miktion befin­ det. Außerdem läßt sich der Meßsensor durch einfaches Spülen relativ leicht säubern und kann leicht gewar­ tet werden.

Der wesentliche Nachteil dieser Lösung ist die kon­ struktive Ausführung des Meßelementes mit Feder, Feld­ plattendifferentialfühler und Weicheisenelement. Diese Anordnung erfordert einen überaus hohen Aufwand zu ihrer Justage und liefert keine reproduzierbaren Meßwerte. Insbesondere der Abstand und die Höhenrela­ tion zwischen dem Weicheisenplättchen und dem Feld­ plattendifferentialelement läßt sich nur äußerst schwer wiederholbar gestalten. Die Einstellung des Ruhenullpunktes des Meßsensors und die Signalverstär­ kung erfordern einen sehr hohen Aufwand an zusätzli­ cher elektronischer Justage in der nachfolgend ange­ schlossenen Auswerteelektronik.

Meßfehler, die das Meßergebnis nachteilig beeinflus­ sen, entstehen auch durch die konstruktive Ausbildung für den Zulauf des Volumenstromes in den Meßbehälter. Nach DE-OS 30 07 855 ist der Auffangtrichter zur Aufnahme des Harnflusses an einen gehäuseeigenen Einlaufstutzen angeschlossen, der in das U-förmige Meßrohr hineinragt und bodenseitig mit einer Prall-Platte versehen ist. Diese Ausbildung des Einlaufstut­ zens mit Prallplatte führt zu Turbulenzen und somit zu nicht linearen Abhängigkeiten zwischen Harnfluß und dem elektronischen Ausgangssignal. Der dadurch entstehende Meßfehler wird durch die U-förmige Ausbil­ dung des Meßrohres verstärkt.

Nachteilig ist auch, daß die konstruktive Lösung von Auffangtrichter und Einlaufstutzen bei einer abnorma­ len Verschmutzung durch unsachgemäßen Gebrauch zwangs­ weise zu einem Totalausfall des Meßsensors führt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, für die tägliche urologische Praxis einen robusten, produkti­ onstechnisch einfachen und meßtechnisch genaueren Sensor zur Messung des Harnflusses und des Harnvolu­ mens eines Patienten zu entwickeln.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die Merkmale nach Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen 2 bis 7.

Gegenüber den bisher bekannten Lösungen des Standes der Technik ermöglicht der Sensor entsprechend den Merkmalen nach Anspruch 1 eine von Strömungsturbulen­ zen freie und in bezug auf den Harnfluß lineare Messung des Volumenstromes.

Durch den im Einlaufstutzen des Sensorgehäuses vorge­ sehenen Einsatz - Anspruch 1 und 6 - wird eine turbu­ lenzfreie laminare Strömung und ein störungsfreier Flüssigkeitszulauf erreicht. Gleichzeitig verhindert dieser Einsatz im Zusammenwirken mit dem im Auffang­ trichter angeordneten Prallschutz - Anspruch 7 -, daß der im Sensorgehäuse verschwenkbar angeordnete Meß­ wertgeber in Form eines einfachen wannenförmigen Meßbehälters bei einer Miktion nicht direkt durch den Harnfluß beaufschlagt wird. Meßfehler durch eine tur­ bulenzbedingte Unlinearität des Harnflusses oder durch den durch die kinetische Energie des Harnflus­ ses erzeugten Staudruckes werden dadurch von vornher­ ein eliminiert.

Der vom Harn eines Patienten durchflossene Meßwertge­ ber ist mit einem stirnseitigen Ende an einer Konsole befestigt, die in einem Aufnahmeblock des geschlosse­ nen Sensorgehäuses drehbar gelagert ist - Anspruch 1 und 3.

Mit Abstand zur Drehachse der Konsole ist ein ein­ stellbares Übertragungsglied so an die Konsole ange­ lenkt, daß die durch den Harnfluß ausgelöste Schwenk­ bewegung des Meßwertgebers über einen Übertragungs­ stift auf ein Meßglied übertragen wird - Anspruch 2 und 4. Mit dieser Anordnung wird eine Hebelüberset­ zung geschaffen, die das auf das Meßglied zu übertra­ gende Kraftmoment verstärkt. Der Sensor verfügt dadurch über eine hohe Meßempfindlichkeit und liefert genaue, reproduzierbare Meßergebnisse.

Das Meßglied wird durch einen Waagebalken gebildet, der in Halterungen eines am Aufnahmeblock angeschlos­ senen Gehäuses eingespannt ist. Auf dem Waagebalken sind Dehnungsineßstreifen aufgebracht, denen ein elek­ tronischer Verstärker nachgeschaltet, der die in Folge der Auslenkung des Waagebalkens in Abhängigkeit vom Harnfluß in den Meßwertgeber erzeugten digitalen Meßsignale für ihre Weiterverarbeitung verstärkt - Anspruch 2. Die digitalen Meßsignale werden über eine Signalleitung auf eine elektronische Auswerteeinheit übertragen, die nicht Gegenstand der vorliegenden Patentanmeldung ist und dort zur Anzeige gebracht bzw. durch einen Drucker ausgedruckt.

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung ist der Übertragungsstift, der die Verbindung zwischen dem Übertragungsglied und dem Waagebalken des Meßgliedes herstellt, in einer elastischen Schutzkappe gehaltert, die das Gehäuse des Waagebalkens gleichzei­ tig dicht verschließt. Die Schutzkappe übt außerdem eine Membranfunktion aus, durch die die schwenkbare Konsole mit dem Meßwertgeber, das einstellbare Übertragungsglied und der Übertragungsstift nach entsprechender Nullpunkteinstellung ständig miteinan­ der in Wirkkontakt stehen - Anspruch 5. Auf diese Weise werden kleinste Schwenkbewegungen des Meßwertge­ bers erfaßt und bei einer Miktion auch geringste Zuläufe in den Meßwertgeber gemessen und zur Auswer­ tung gebracht. In der urologischen Praxis können somit genaue und von Störungen und Verfälschungen freie Meßdaten erzielt werden.

Mit Hilfe des verstellbaren Übertragungsgliedes läßt sich der Nullpunkt des Sensors auf einfache Weise mit minimalem Zeitaufwand einstellen. Der vorgeschlagene Sensor ist somit sehr leicht zu justieren. Sowohl in der Fertigung als auch bei Wartungsarbeiten können da­ durch erhebliche Zeiten eingespart werden.

Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungs­ beispiel näher erläutert werden. In den dazugehörigen Zeichnungen zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung des Sensors im Längsschnitt,

Fig. 2 die Ansicht aus Richtung A mit einem auf den Sensor aufgestecktem Einlauf­ trichter,

Fig. 3 die Draufsicht auf den Meßwertgeber bei geöffnetem Sensorgehäuse,

Fig. 4 die Einzelheit E aus Fig. 1 in vergrößer­ ter Darstellung.

Wie aus Fig. 1 und 2 ersichtlich, besitzt der erfin­ dungsgemäße Sensor ein geschlossenes Gehäuse 1 mit einem Einlaufstutzen 2, dessen endseitiger Rohrab­ schnitt 6 direkt in einen Meßwertgeber in Form eines oben offenen, einfachen wannenförmigen Meßbehälters 7 hineinragt. An den Einlaufstutzen 2 des Sensorgehäu­ ses 1 ist ein Auffangtrichter 4 anschließbar, dessen Boden mit einem Prallschutz 5 in Form eines spitz­ kegligen Elementes ausgestattet ist. Erfindungsgemäß ist in dem Einlaufstutzen 2 des Sensorgehäuses 1 ein Dämpfungseinsatz 10, beispielsweise ein feinmaschiges Sieb, angeordnet, das einen turbulenzfreien, lamina­ ren Zufluß des Volumenstromes in den Meßwertgeber resp. in den Meßbehälter 7 gewährleistet und zusammen mit dem Prallschutz 5 im Auffangtrichter 4 verhin­ dert, daß der Meßbehälter 7 bei einer Miktion direkt vom Volumenstrom beaufschlagt wird. Gleichzeitig ver­ hindern der Prallschutz 5 und der Dämpfungseinsatz 10, daß bei groben Verschmutzungen infolge eines nicht bestimmungsgemäßen Gebrauches der Meßsensor vollständig ausfällt und nach relativ normalen Reini­ gungsarbeiten wieder verwendbar ist.

Der durchfließende Volumenstrom verschwenkt den Meßbehälter 7 um die Drehachse 12, wobei die Schwenk­ bewegung durch ein Übertragungsglied 13 und einen Übertragungsstift 15 (Fig. 4) auf ein Meßglied über­ tragen wird.

Das Meßglied - Fig. 4 - ist ein einseitig in Halterun­ gen 18 eingespannter Waagebalken 16, der mit Dehnungs­ meßstreifen 17 belegt ist. Die durch Auslenkung des Waagebalkens 16 erzeugten elektrischen Signale im Dehnungsmeßstreifen 17 werden durch einen nachgeschal­ teten elektronischen Verstärker 19 verstärkt und über die Signalleitung 21 in eine Auswerteeinheit übertra­ gen und dort zur Anzeige gebracht.

Der Meßbehälter 7 ist ein einfaches, oben offenes wan­ nenförmiges Gefäß, das einen unter einem spitzen Winkel zur Horizontalen geneigten Boden 9 besitzt. Der Boden 9 mündet in einen Auslauf 8 aus, der in einen bodenseitigen Stutzen 3 des Gehäuses 1 hineinragt. Der Stutzen 3 ist zweckmäßigerweise über eine Leitung mit einem Abfluß verbunden, uni den zuge­ führten Volumenstrom nach Passieren des Meßwertgebers abzuführen.

Der Meßbehälter 7 ist mit einer Konsole 11 fest ver­ bunden, die, wie vorstehend beschrieben, um die Dreh­ achse 12 verschwenkbar in einem Aufnahmeblock 22 des Gehäuses 1 gelagert ist. Mit Achsabstand zur Drehach­ se 12 ist an der Unterseite der Konsole 11 ein Über­ tragungselement 13 ein- und nachstellbar angeordnet, das die Schwenkbewegung der Konsole 11, einschließ­ lich des an der Konsole 11 befestigten Meßbehälters 7, über den Übertragungsstift 15 auf den Waagebalken 16 des Meßgliedes überträgt.

Der Übertragungsstift ist in einer elastischen Schutz­ kappe gehaltert, die das Gehäuse 20 des Meßgliedes dicht verschließt, wobei die geschlossene Stirnseite der Schutzkappe 14 als Membrane dient und sowohl die Konsole 11 mit dem fest angeschlossenen Meßbehälter 7 und den Taststift 14 in der justierten Nullstellung fixiert und in dieser Nullstellung einen ständigen Kontakt zwischen der Konsole 11 mit dem Meßbehälter 7 und Meßglied des Sensors aufrechter­ hält.

In Übereinstimmung mit der Aufgabenstellung gewährlei­ stet der erfindungsgemäße Sensor eine meßtechnisch genauere, von der kinetischen Energie, insbesondere dem Strömungsdruck des Volumenstromes, freie Messung des Harnflusses und des Harnvolumens, wobei der erfindungsgemäße Sensor kostengünstig zu warten und leicht zu justieren ist.

Bezugszeichenliste

1

Gehäuse

2

Einlaufstutzen

3

Stutzen

4

Auffangtrichter

5

Prallschutz

6

Einlauföffnung

7

Meßbehälter

8

Auslaufstutzen

9

Bodenwand

10

Dämpfungseinsatz

11

Konsole

12

Drehachse

13

Übertragungsglied

14

Schutzkappe

15

Übertragungsstift

16

Waagebalken

17

Dehnungsmeßstreifen

18

Halterung

19

Signalverstärker

20

Waagebalkengehäuse

21

Signalleitung

22

Aufnahmeblock

Claims (7)

1. Sensor zur Messung des Harnflusses (Uroflow) und des Harnvolumens eines Patienten, bestehend aus einem vom Volumenstrom durchflossenen Meß­ wertgeber in Form eines Meßbehälters, der in einem geschlossenen Gehäuse beweglich gelagert ist und aus einem Meßelement, das über eine Si­ gnalleitung an eine elektronische Auswerteein­ heit angeschlossen ist, wobei das geschlossene Gehäuse einen Einlaufstutzen mit einem daran anschließbaren Auffangtrichter besitzt, dadurch gekennzeichnet, daß im Einlaufstutzen (2) des Gehäuses (1) ein Dämpfungseinsatz (10), der einen turbulenzfreien, linearen Harnfluß in den Meßbehälter (7) gewährleistet, vorgesehen und der Meßwertgeber ein einfacher wannenförmiger Meßbehälter (7) ist, der an eine im Gehäuse (1) verschwenkbar gelagerten Konsole (11) fest angeschlossen und über die Konsole (11) mit einem Meßglied wirkverbunden ist.

2. Sensor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Meßglied ein einseitig eingespannter, mit Dehnungsmeßstreifen (17) und einem nachge­ schalteten Signalverstärker (19) ausgestatteter Waagebalken (16) ist, der in einem Gehäuse (20) eines Aufnahmeblockes (22) angeordnet und über ein verstellbares Übertragungsglied (13) und einen Übertragungsstift (15) mit der Konsole (11) wirkverbunden ist.

3. Sensor nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Konsole (11) in einem Aufnah­ meblock (22) verschwenkbar gelagert ist.

4. Sensor nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Übertragungsglied (13) an die Konsole (11) mit Achsabstand zu ihrer Drehachse (12) angelenkt ist und durch Hebelübersetzung das über einen Übertragungsstift (15) auf den Waagebalken (16) des Meßgliedes übertragene Kraftmoment verstärkt wird.

5. Sensor nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Übertragungsstift (15) in einer Schutzkappe (14) gehaltert ist, die das im Aufnahmeblock (22) befindliche Gehäuse (20) des Waagebalkens (16) des Meßgliedes dicht verschließt.

6. Sensor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Dämpfungseinsatz (10) ein feinmaschi­ ges Sieb ist.

7. Sensor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß im Boden des Auffangtrichters (4) ein Prall­ schutz (5) vorgesehen ist.