DE19934081A1 - Druckmeßvorrichtung für in Leitungen strömende Fluide - Google Patents

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf eine Druckmeßvorrichtung für in Leitungen strömende Fluide zur Verwendung in der Arthroskopie, Hysteroskopie, Laparoskopie und Urethroskopie, mit einem in die Leitung eingesetzten Schlauchkissen mit zwei Membranen und mit zwei Druckmeßelementen. Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß das Schlauchkissen (1) aus mindestens zwei voneinander getrennten Druckkammern (6, 7) mit jeweils einer zugeordneten Membran (4, 5) besteht, und daß der ersten Membran (4) über eine erste Öffnung (8) der Körperhöhlendruck (p1) in einem zur Körperhöhle führenden Meßschlauch (2) und der zweiten Membran (5) über eine zweite Öffnung (9) der Spüldruck (p2) in einem zur Einleitung der Spülflüssigkeit in die Körperhöhle verwendeten Spülschlauch (3) zugeordnet sind.

Description

Die Erfindung betrifft eine Druckmeßvorrichtung für in Leitungen strömende Fluide, insbesondere für eine Schlauchleitung druckgesteuerter Rollenpumpen zur Ver­ wendung in der Arthroskopie, Hysteroskopie, Laparo­ skopie und in der Urethroskopie, mit einem in die Leitung eingesetzten Schlauchkissen mit zwei Membranen und mit zwei Druckmeßelementen. Druckmeßvorrichtungen dieses Aufbaus werden zwischen einer Rollenpumpe bzw. Druckpumpe und einem ärztlichen Instrument zur Durch­ führung der genannten ärztlichen Techniken geschaltet.

Die in Frage kommenden ärztlichen Instrumente weisen zumindest einen Spülkanal auf, durch welchen das Fluid in eine Körperhöhle geleitet werden kann. Optional weisen solche ärztlichen Instrumente aber auch einen Meßkanal auf, durch welchen der in der Körperhöhle entstehende oder entstandene Druck direkt gemessen werden kann. Die beiden Membranen sind hochelastisch und dienen der Übertragung von Druckkräften des Fluids auf die Druckmeßelemente. Gleichzeitig gewährleisten die Membranen eine allen Anforderungen genügende Abdichtung fluidführender Bereiche von der Umgebung. Die Druckmeßelemente wandeln einen auf eine druck­ sensitive Fläche wirkende Kraft in ein elektrisches Signal um. Als elektrische Signale werden hierbei alle meßtechnisch erfaßbaren elektrischen Größen, wie bei­ spielsweise Widerstand, Kapazität oder Spannung, be­ zeichnet. Jeder Membran ist zumindest ein Druckmeß­ element zugeordnet. Die Messung kann kontinuierlich (meist analog) oder diskontinuierlich (periodisches sampling, meist digital) erfolgen.

Eine Druckmeßvorrichtung des eingangs genannten Auf­ baus ist aus der Literaturstelle DE 39 18 42 C2 bekannt. Die insofern bekannte Druckmeßvorrichtung umfaßt im wesentlichen ein Schlauchstück mit einem Schlauch­ kissen und zwei Schlauchenden. Diese sind in weiteren Schlauchleitungen fest eingesetzt und durch Schlauch­ klemmen fixiert. Die beiden Schlauchenden dienen der Zuführung und Abführung des Fluids zu Spülzwecken. Das Schlauchkissen besteht aus zwei parallel gegenüber­ liegenden hochelastischen Membranen. Jeder Membran des Schlauchkissens ist ein Drucksensor zugeordnet. Die beiden Membranen kommunizieren in hydrostatischer Hin­ sicht direkt miteinander, da sie beide direkt mit dem Fluid in Verbindung stehen. Die von beiden Sensoren erzeugten elektrischen Signale sind daher ein Maß für den Fluiddruck bzw. Spüldruck. Dabei dient der eine Drucksensor zur regulären Messung des Fluiddrucks und der andere zur Meßwertüberwachung. Insofern ist eine Redundanz hinsichtlich der Membranen sowie der Druck­ sensoren eingerichtet. Bei einer eine Signifikanz­ grenze überschreitenden Abweichung der elektrischen Signale beider Drucksensoren werden Sicherheitsschal­ tungen aktiviert, um einen unzulässig hohen Fluiddruck bzw. Spüldruck aufgrund eines Sensordefekts sicher zu verhindern. Nachteilig bei der insofern bekannten Druckmeßvorrichtung ist, daß eine Steuerung und/oder Regelung der Rollenpumpe ausschließlich nach Maßgabe des in der Druckmeßvorrichtung gemessenen Fluiddrucks bzw. Spüldrucks erfolgt. Nicht berücksichtigt wird hierbei, daß ein nachgeschaltetes ärztliches Instru­ ment einen beachtlichen hydrodynamischen Widerstand darstellt. Ebenfalls nicht berücksichtigt ist, daß bei der Durchführung eines Eingriffs weiterhin die hydro­ dynamischen Eigenschaften der betreffenden Körperhöhle von Bedeutung sind. Im Ergebnis kann nicht ausge­ schlossen werden, daß in einer Körperhöhle, trotz vorschriftsmäßig geregeltem Spüldruck, ein unzulässig hoher Körperhöhlen(innen)druck entsteht.

Der Erfindung liegt daher das technische Problem zu­ grunde, eine Druckmeßvorrichtung anzugeben, mittels welcher ein unzulässig hoher Körperhöhlen(innen)druck zuverlässig vermeidbar ist.

Zur Lösung dieses technischen Problems lehrt die Erfindung, daß das Schlauchkissen aus mindesten zwei voneinander getrennten Druckkammern mit jeweils einer zugeordneten Membran besteht und daß der ersten Membran über eine erste Öffnung der Körperhöhlendruck (p1) in einem zur Körperhöhle führende Meßschlauch und der zweiten Membran des Schlauchkissens über eine zweite Öffnung der Spüldruck (p2) in einem zur Ein­ leitung der Spülflüssigkeit in die Körperhöhle ver­ wendeten Spülschlauch zugeordnet sind. Wesentliches Element der Erfindung ist, daß einerseits getrennte Druckkammern für jede Membran eingerichtet sind und andererseits eine der Druckkammern ausschließlich der Messung des Körperhöhlendrucks (p1) dient. Mit der Erfindung wird mehrerlei erreicht. Zum einen besteht auch trotz der getrennten Druckkammern eine hinreichende Redundanz. Denn würde beispielsweise aufgrund eines defekten Druckmeßelements der Spüldruck (p2) unzulässig steigen, so würde dies zu einer Erhöhung des Körperhöhlendrucks (p1) führen und meß­ technisch über die erste Membran registriert und steuerungstechnisch korrigiert werden. Anstelle einer Korrektur kann auch eine Deaktivierung der Druckpumpe und/oder eine Fehlermeldung erfolgen. Andererseits wird erreicht, daß aufgrund der Messung des Kärper­ höhlendrucks (p1) eine stets genaue Kontrolle des tat­ sächlichen in der Körperhöhle herrschenden Drucks er­ folgt, und zwar unabhängig von der Natur und den Eigenschaften des verwendeten ärztlichen Instruments und/oder der Körperhöhle, in welche das ärztliche Instrument eingeführt ist.

Im einzelnen bestehen verschiedene Möglichkeiten der weiteren Ausbildung. Einerseits kann der von der ersten Membran aufgenommenen Körperhöhlendruck (p1) als Körperhöhlendruck-Istwert in einem Regel- und/oder Steuerungskreis zur Regelung und/oder Steuerung des Spüldrucks (p2) verwendet werden, wobei der Spüldruck (p2) nach Maßgabe eines Vergleichs des Körperhöhlen­ druck-Istwert mit einem vorgegebenen Körperhöhlen­ druck-Sollwert geregelt wird. Andererseits kann der von der zweiten Membran aufgenommene Spüldruck (p2) als Spüldruck-Istwert in einem Regel- und/oder Steuerungskreis zur Regelung und/oder Steuerung des Spüldrucks (p2) verwendet werden, wobei der Spüldruck (p2) nach Maßgabe eines Vergleichs des Spüldruck- Istwerts mit einem vorgegebenen Spüldruck-Sollwert geregelt wird. In letzterem Fall können auch ärztliche Instrumente eingesetzt werden, welche lediglich ein Spülkanal und keinen Meßkanal aufweisen, und zwar ohne besondere Anpassung sofern die Steuerung und/oder Regelung beide vorstehende Alternativen zur Verfügung stellt.

Die erste Membran sowie das dieser zugeordnete Druck­ element kann einen Meßbereich im Bereich von 0 bis 0,26 bar aufweisen. Die obere Grenze des Meßbereiches stellt den typischerweise in Körperhöhlen maximal ein­ gestellten Körperhöhlendruck (p1) dar. Üblicherweise wird mit Körperhöhlendrucken (p1) von ca. 0,065 bis 0,105 bar gearbeitet. Die zweite Membran sowie das dieser zugeordnete Druckmeßelement kann einen Meßbe­ reich von 0 bis 0,4 bar aufweisen. Der zur zweiten Membran gehörende Meßbereich liegt höher als jener der ersten Membran, da der Spüldruck aufgrund hydro­ dynamischer Widerstände im Bereich des ärztlichen Instruments höher als der Körperhöhlendruck (p1) sein muß, um einen bestimmten vorgegebenen Volumenstrom des Fluids zu gewährleisten.

Eine erfindungsgemäße Druckmeßvorrichtung läßt sich vorteilhafterweise im Rahmen einer Anordnung zur Durchführung der Arthroskopie, Hysteroskopie, Laparo­ skopie oder Urethroskopie verwenden, wobei ein Zuführ­ ungsschlauch mit einer Druckpumpe, insbesondere einer Rollenpumpe verbunden ist, wobei der Spülschlauch und/oder der Meßschlauch mit einem ärztlichen Instru­ ment verbunden sind, und wobei die Druckpumpe von einem elektronischen Regelungs- und/oder Steuerungs­ kreis angesteuert wird nach Maßgabe elektrischer Signale der Druckmeßelemente und Vergleich der elek­ trischen Signale mit vorgegebenen Soll-Werten für den Körperhöhlendruck (p1) und/oder den Spüldruck (p2).

Die zu den Membranen bzw. von den Membranen begrenzten Meßkammern angebrachten Öffnungen können im Prinzip beliebig dimensioniert sein, also auch Öffnungen mit großer Querschnittsfläche darstellen. Es kann sich jedoch empfehlen, die Öffnungen nach Maßgabe der Vis­ kosität des Fluids sowie der hydrodynamischen Eigen­ schaften des angeschlossenen Instruments so zu dimen­ sionieren, daß eine Signaldämpfung stattfindet, und zwar mit einer Zeitkonstante, welche im Rahmen des Steuerungs- und/oder Regelungskreises Schwingungen vermeidet. Typische Öffnungsdurchmesser liegen in einem Bereich von 5 bis 12 mm.

Die Erfindung ist nachfolgend anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles eines Schlauchsets näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 die schematische Darstellung eines Schlauchkissens mit Schläuchen und

Fig. 2 einen prinzipiellen Querschnitt durch das Schlauchkissen nach Fig. 1.

Entsprechend der Darstellung in den Figuren wird die Druckmeß- und Drucküberwachungsvorrichtung durch ein Schlauchkissen 1 gebildet. An dessen drei Anschluß­ stutzen sind ein Zuführungsschlauch 10, ein Spül­ schlauch 3 und ein Meßschlauch 2 angeschlossen. Das Schlauchkissen 1 weist darüberhinaus zwei Membranen 4, 5 und zwei Druckkammern 6, 7 auf, die über Öffnungen 8 bzw. 9 mit den Innenseiten der Membranen 4, 5 bzw. mit von den Innenseiten begrenzten Meßkammern verbunden sind. Die Öffnungen 8, 9 können als Bohrung oder Fräsung ausgeführt sein.

Über den Zuführungsschlauch 10 wird Flüssigkeit mit­ tels eines nicht dargestellten Rollenrades (Schlauch­ pumpe) über das Schlauchkissen 1 und den Spülschlauch 3 zum Patienten gefördert. Die Messung des Spüldrucks p2 erfolgt über die zweite Öffnung 9 und über die Membran 5 als Druck vor dem Instrument, mit dem die Flüssigkeit in den Patienten, zum Beispiel in ein Kniegelenk, eingebracht wird.

Die durch die Druckkammer 7 fließende Spülflüssigkeit beaufschlagt die Innenseite der Membran 5 des Schlauchkissens 1 derart, daß ein Druck nach außen ausgeübt wird. Die Auswölbung der Membran 5 wird dazu verwendet, über einen zugeordneten, nicht dargestell­ ten Drucksensor den Druck innerhalb des Spülschlauches 3 und damit den tatsächlichen Spüldruck p2 zu messen.

Der separate Meßschlauch 2 dient der direkten Messung des Drucks p1 in der Körperhöhle, z. B. im Kniegelenk eines Patienten, über die weitere Membran 4, die unab­ hängig von der Membran 5 und dem dort anliegenden Spüldruck p2 mit der Druckkammer 6 über die erste Öffnung 8 verbunden ist. Der Körperhöhlendruck p1 wird als statischer Druck aus dem Rückstau in der Verbin­ dung zwischen der Körperhöhle und der Druckkammer 6 (Meßkammer) über die Membran 4 gemessen. Der gemessene Druck p1 entspricht genau dem Druck, mit dem die Kör­ perhöhle aufgedehnt wurde.

Auch hier wird die Auswölbung der Membran 4 zur Druck­ messung mittels eines nicht dargestellten Drucksensors genutzt.

Der Meßschlauch 2 wird an den dafür vorgesehenen Meß­ kanal des Instrumentes angeschlossen, wenn ein solcher vorhanden ist. Damit ist eine genaue Erfassung des Körperhöhlendrucks p1 gewährleistet. Der Instrumenten­ widerstand muß nicht separat errechnet werden.

Die Meßvorrichtung nach der Erfindung kann auch an Instrumente ohne Meßkanalanschluß verwendet werden.

Der Körperhöhlendruck p1 wird dann als Spüldruck p2 über den Spülschlauch 3 ermittelt.

Im Unterschied zu den bekannten Meßvorrichtungen können durch die Anordnung von zwei Druckkammern 6, 7, wobei die eine Druckkammer 6 einen Meßkanal 2 (Meß­ schlauch) aufweist, beide Verfahren zur Messung des Körperhöhlendrucks angewendet werden.

Die Meßvorrichtung kann als Einwegprodukt oder zur mehrmaligen Verwendung ausgeführt sein.

Claims (6)

1. Druckmeßvorrichtung für in Leitungen strömende Fluide, insbesondere für eine Schlauchleitung druck­ gesteuerter Rollenpumpen zur Verwendung in der Arthroskopie, Hysteroskopie, Laparoskopie und in der Urethroskopie, mit einem in die Leitung einge­ setzten Schlauchkissen mit zwei Membranen und mit zwei Druckmeßelementen, dadurch gekennzeichnet, daß das Schlauchkissen (1) aus mindestens zwei voneinander getrennten Druckkammern (6, 7) mit jeweils einer zugeordneten Membran (4, 5) besteht und daß der ersten Membran (4) über eine erste Öffnung (8) der Körperhöhlendruck (p1) in einem zur Körperhöhle führenden Meßschlauch (2) und der zweiten Membran (5) über eine zweite Öffnung (9) der Spüldruck (p2) in einem zur Einleitung der Spülflüssigkeit in die Körperhöhle verwendeten Spülschlauch (3) zugeordnet sind.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß der von der ersten Membran (4) aufgenom­ mene Körperhöhlendruck (p1) als Körperhöhlendruck- Istwert in einem Regel- und/oder Steuerungskreis zur Regelung und/oder Steuerung des Spüldrucks (p2) verwendet wird, wobei der Spüldruck(p2) nach Maßgabe eines Vergleichs des Körperhöhlendruck- Istwerts mit einem vorgegebenen Körperhöhlendruck- Sollwert geregelt wird.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß der von der zweiten Membran (S) aufgenommene Spüldruck (p2) als Spüldruck-Istwert in einem Regel- und/oder Steuerungskreis zur Regelung und/oder Steuerung des Spüldrucks (p2) verwendet wird, wobei der Spüldruck (p2) nach Maßgabe eines Vergleichs des Spüldruck-Istwerts mit einem vorgegebenen Spüldruck-Sollwert geregelt wird.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Membran (4) sowie das dieser zugeordnete Druckmeßelement einen Meßbereich im Bereich von 0 bis 0,26 bar und die zweite Membran (5) sowie das dieser zugeordnete Druckmeßelement einen Meßbereich von 0 bis 0,4 bar aufweisen.

5. Verwendung einer Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4 in einer Anordnung zur Durch­ führung der Arthroskopie, Hysteroskopie, Laparo­ skopie und Urethroskopie, wobei ein Zuführungsschlauch (10) mit einer Druckpumpe, insbesondere einer Rollenpumpe, verbunden ist, wobei der Spülschlauch (3) und/oder der Meßschlauch (2) mit einem ärztlichen Instrument verbunden sind, und wobei die Druckpumpe von einem elektronischen Regelungs- und/oder Steuerungsschaltkreis angesteuert wird nach Maßgabe elektrischer Signale der Druckmeßelemente und Vergleich dieser elektrischen Signale mit vorgegebenen Sollwerten für den Körperhöhlendruck (p1) und/oder Spüldruck (p2).

6. Verwendung einer Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4 zur Ermittlung des hydro­ dynamischen Kennfeldes eines angeschlossenen ärztlichen Instruments während der Durchführung eines ärztlichen Eingriffs.