DE2207156A1 - Vorrichtung zur sterilen Druckmessung in einem Flussigkeits oder Gaskreislauf - Google Patents

Vorrichtung zur sterilen Druckmessung in einem Flussigkeits oder Gaskreislauf

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DE2207156A1 DE19722207156 DE2207156A DE2207156A1 DE 2207156 A1 DE2207156 A1 DE 2207156A1 DE 19722207156 DE19722207156 DE 19722207156 DE 2207156 A DE2207156 A DE 2207156A DE 2207156 A1 DE2207156 A1 DE 2207156A1
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    • G01L19/0645—Protection against aggressive medium in general using isolation membranes, specially adapted for protection

Description

Andrejewski, Honke & Gesthuysen Patentanwälte
Diplom-Physiker Dr. Walter Andrejewski Diplom-Ingenieur Dr.-lng. Manfred Honke Diplom-Ingenieur 8 620/E-th Hans Dieter Gesthuysen
Anwaltsakie:
Patentanmeldung
Sentralinstitutt for
Industriell Porsknlng
Porskningsveien 1,
Oslo "3, Norwegen
4300 Essen, den l4.Febr. 1972 Theaterplatz 3
Vorrichtung zur sterilen Druckmessung in einem Flüssigkeits- oder Gaskreislauf.
Gegenstand der Erfindung ist eine Vorrichtung zur sterilen Druckmessung in einem Flüssigkeits- oder Gaskreislauf, insbesondere für medizinische Zwecke, bestehend aus einer an den Flüssigkeitsoder Gaskreislauf anschließbaren Druckkammer und einem Drucksensor mit einer durch den in der Druckkammer herrschenden Druck beaufschlagbaren druckempfindlichen Membrane.
Zur Messung des in der Druckkammer herrschenden Druckes wird der Drucksensor gas- oder flüssigkeitsdicht an der Druckkammer befestigt, wobei beide unter Zwischenschaltung einer entsprechenden
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Abdichtung ineinandergeschraubt oder durch eine geeignete Schnappverbindung entsprechend miteinander verbunden werden. Bei Druckmessungen kommt die druckempfindliche Membrane des Drucksensors direkt mit dem in der Druckkammer vorhandenen Medium in Berührung, um den Druck in der Druckkammer aufspüren zu können.
Eine derartige Vorrichtung kann beispielsweise zur Messung des Blutdruckes nach einem Verfahren verwendet werden, bei welchem eine Kanüle oder ein Katheter, welcher mit der Druckkammer verbunden ist, in ein Blutgefäß eingeführt wird. Um ein Gerinnen des Blutes zu verhindern, nüssen die Druckkammer und das Leitungssystem, welches die Druckkammer mit der Kanüle oder dem Katheter verbindet, mit einer geeigneten Druckübertragerflüssigkeit gefüllt werden, sodaß das Blut nicht in das System außerhalb der Blutgefäße eindringen kann.
Ein weiteres bedeutendes Anwendungsgebiet derartiger Vorrichtungen ist die Messung des Dialyseflüssigkeitsdruckes in Dialyseapparaturen, die beispielsweise als künstliche Niere dienen. Bei derartigen künstlichen Nieren ist es für den Arzt ebenfalls von Interessen, den Blutdruck zu spüren, indem ein Gasdruck über einer in einer Kammer eingeschlossenen Blutmenge gemessen wird. Ein weiteres Anwendungsgebiet sind Druckmessungen in Verbindung mit Atmungsapparaten.
Da all1 diese Anwendungen unbedingt sterile Druckmessungen erfordern, müssen vor der Benutzung die Druckkammer und der Drucksensor einwandfrei sterilisiert werden. Eine derartige Sterili-
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sierung der Meßvorrichtung bietet jedoch große Schwierigkeiten, und zwar insbesondere bezüglich des Drucksensors, da nur wenige der auf dem Markt befindlichen Sensoren eine Sterilisation im Autoklaven vertragen können, der der hohe Druck und die hohe Temperatur im Autoklaven sowie eventuell eintretende Feuchtigkeit den Sensor beschädigen können. Infolgedessen wird dieser Drucksensor gewöhnlich nur in einer Sterilisierungsflüssigkeit ausgewaschen oder mittels eines Sterilisierungsgases gereinigt. Abgesehen davon, daß derartige Verfahren die strengen medizinischen Sterilisierungsansprüche nicht erfüllen können, kann hierbei auch Flüssigkeit an solchen Stellen in den recht kostspieligen Drucksensor eintreten, v/o diese Flüssigkeit eine Beschädigung verursachen kann, was auch bei der Autoklav-Sterilisierung der Drucksensoren eintreten kann, welche für eine derartige Behandlung geeignet sind. Ein wesentlich größerer Nachteil ist jedoch darin zu sehen, daß beide Sterilisierungsverfahren umständlich sind und daher zeitaufwendig und mit viel Arbeit verbunden sind, sodaß sich hierdurch eine recht erhebliche Kostenbelastung ergibt.
Die weaentlich weniger kostenaufwendige Druckkammer mit ihren Anschlußleitungen wird allerdings gewöhnlich im Autoklaven sterilisiert, sodaß sie den Sicherheitsbestimmungen entspricht und zusammen mit dem zugeordneten Drucksensor wieder verwendet werden kann.
Die Notwendigkeit einer Routine-Sterilisierung des Drucksensors erbringt daher bedeutende Nachteile für die sterilen Druckmeßverfahren und ergibt weiterhin einen Unsicherheitsfaktor, da
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der Sensor wie bereits erwähnt gewöhnlich nicht in einem Autoklaven sterilisiert werden kann.
Die Erfindung hat sich daher die Aufgabe gestellt, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art in der Weise auszubilden, daß eine Sterilisierung des Drucksensors vollkommen entfallen kann.
Gekennzeichnet ist eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur sterilen Druckmessung in einem Flüssigkeits- oder Gaskreislauf, insbesondere für medizinische Zwecke, im wesentlichen dadurch, daß die Druckkammer als geschlossene Kammer ausgebildet ist, deren eine Kammerwandung durch eine Isoliermembrane gebildet ist, an welcher die druckempfindliche Membrane des Drucksensors eng anliegt, wobei die druckempfindliche Membrane des Sensors steifer ist als die Isoliermembrane der Druckkammer.
Bei einer derartigen Ausbildung der Meßvorrichtung kann der Drucksensor niemals mit dem Medium in Berührung kommen, dessen Druck gemessen werden soll, doch kann der Druck trotzdem an die druckempfindliche Membrane übertragen werden, da die Isoliermembrane der Druckkammer im Vergleich zur druckempfindlichen Membrane des Drucksensors wesentlich weniger starr ist.
Dadurch wird es erstmals möglich, daß der relativ preisaufwendige und empfindliche Drucksensor ohne Sterilisierung ständig wieder benutzt werden kann, wobei es unter diesen Umständen äußerst vorteilhaft ist, daß erfindungsgemäß die geschlossene Druckkammer als nach jedem Gebrauch wegzuwerfender Bestandteil
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der Vorrichtung ausgebildet wird. Dadurch wird gleichzeitig auch eine immer wiederkehrende Sterilisierung der Druckkammer nicht mehr erforderlich. Dies ist fraglos in vielen Fällen sehr vorteilhaft, da eine derartige Sterilisierung gewöhnlich erfordert, daß die Druckkammer nach entsprechender Markierung seitens des Benutzers an ein Laboratorium oder ein sbnstiges Institut zwecks Autoklaven-Sterilisierung fortgeschickt werden muß, welches die sterilisierte Druckkammer dann dem Benutzer wieder zuschickt. Wenn auch ein derartiges Verfahren keinerlei technische Schwierigkeiten bietet, so ist es doch umständlich und zeitraubend.
Infolgedessen erleichtert die erfindungsgemäße Meßvorrichtung Druckmessungen der vorgenannten Art in bedeutendem Maße und erfüllt daher ein starkes Bedürfnis auf diesem Gebiete, insbesondere da durch die erfindungsgemäße Vorrichtung jegliche umständliche Arbeit ausgeschaltet wird, welche mit der Einsendung eines benutzten Gerätes an ein Zentralinstitut zwecks Sterilisierung und Rücksendung des dort sterilisierten Gerätes verbunden ist. Erfindungsgemäß^ist außerdem vorgesehen, daß die Isoliermembrane zusätzlich zur vorgesehenen physiologischen Isolierung gleichzeitig eine elektrische Isolierung ergibt, was von entscheidender Bedeutung sein kann, wenn Kriechströme oder dergl. während medizinischer Messungen auftreten. In letzter Zeit hat die Fachwelt sich vor allem auch mit diesem Problem ' sehr intensiv beschäftigt.
Ein v/eiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist darin zu sehen, daß der Gas- oder Flüssigkeitskreislauf, an
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welchen die Vorrichtung angeschlossen wird, nicht geöffnet wird, wenn der Drucksensor von der Druckkammer abgenommen wird. Experimentell hat sich gezeigt, daß die Isoliermembrane der Druckkammer ohne weiteres stark genug ausgebildet werden kann, um den infrage kommenden Drücken widerstehen zu können, ohne daß sie im Vergleich zur druckempfindlichen Membrane des Drucksensors zu steif ist.
Infolgedessen kann der Drucksensor von der Druckkammer beispielsweise zwecks Einstellung oder Eichung ohne weiteres entfernt oder gegen einen anderen ausgetauscht werden, ohne daß dadurch der angeschlossene Kreislauf gestört würde.
Eine genauere Erläuterung der Erfindung ergibt sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels anhand der beiliegenden Zeichnung; es zeigen:
Figur 1 eine schematische Darstellung einer bisher üblichen Meßvorrichtung;
Figur 2 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Meßvorrichtung im Teilschnitt; und
Figur 2a einen Ausschnitt aus Fig. 2 im vergrößertem Maßstabe zur Darstellung der mit den Membrankanten zusammenwirkenden Teile.
Eine Meßvorrichtung der bisher üblichen Art, wie sie in Figur dargestellt ist, besteht aus einem Drucksensor T und einer offenen Druckkammer K. Der Drucksensor ist mit einem Außen-
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gewinde S in ein entsprechendes Gewinde des die Druckkammer K umschließenden Gehäuses flüssigkeitsdicht eingeschraubt, sodaß die Membrane M dieses Drucksensors direkt mit der Flüssigkeit oder dem Gas in Berührung kommt, dessen Druck gemssen werden soll, und welches durch eine oder beide-der dargestellten Einlasse N in die Druckkammer K eingeleitet wird.
Der von der Membrane M aufgespürte Druck wird wie in der B'igur dargestellt an einen elektromechanischen Übertrager 0 innerhalb des Drucksensors übertragen, welcher ein elektrisches Signal entsprechend dem aufgespürten Druck über die elektrischen Ausgangsleitungen U abgibt. Diese Signale werden dann einem entsprechenden elektrischen Anzeigegerät eingespeist, um den in der Kammer K herrschenden Druck entsprechend aufzuzeichnen oder sonstwie wiederzugeben.
Wie aus Figur 1 deutlich zu sehen ist, ist diese bekannte Vorrichtung in der Weise ausgebildet, daß der Drucksensor T, insbesondere seine Membrane M, mit dem in der Kammer K befindlichen Medium direkt in Berührung gelangt. Dies bedeutet wie bereits erwähnt, daß der Drucksensor T vor jeder Messung sterilisiert werden muß und daß die Flüssigkeit oder das Gas nur dann in die Druckkammer K eingeleitet werden kann, wenn der Drucksensor mit der Druckkammer durch die abdichtende Schraubverbindung S einwandfrei verbunden ist.
Wie bereits eingangs erwähnt, ergeben sich draus beträchtliche Nachteile, welche jedoch durch Verwendung einer erfindungsgemäßen Meßvorrichtung vollkommen ausgeschaltet werden können. Ein Ausführungsbeispiel ist in den Figuren 2 und 2a dargestellt,
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wobei die entsprechenden Teile dieser Figuren die gleichen Bezugszeichen tragen wie in Figur 1. Das die Druckkammer K umschließende Gehäuse ist bei dieser Ausführung mit dem Drucksensor T durch eine Schnappeinrichtung Sp verbunden. Die Membrane M des Drucksensors T trägt einen Fühler oder Taster F, welcher den durch die Membrane aufgespürten Druck an einen elektromechanischen Übertrager 0 überträgt, wie er in der norwegischen Patentschrift 115 502 der Anmelderin beschrieben ist. Entsprechend diesem Druck erzeugt der übertrager elektrische Signale, welche über die Ausgangsklemmen 0 weitergeleitet werden, wie dies bei den bisher bekannten Vorrichtungen ebenfalls erfolgt.
Bei der erfindungsgemäßen Ausbildung wird jedoch der Druck in der Kammer K nicht direkt auf die druckempfindliche Membrane M übertragen, sondern über eine undurchlässige Isoliermembrane Z, welche die Druckkammer K vollständig von der Membrane M trennt. Die Isoliermembrane Z ist beispielsweise mittels eines Klebemittels ohne Spannung über der Öffnung der Kammer K befestigt, welche der druckempfindlichen Membrane M gegenüberliegt, sodaß die Membrane Z in innigem Flächenkontakt mit der Membrane M gelangt. Infolge der im wesentlichen spannungslosen Isoliermembrane und infolge der Tatsache, daß die Isoliermembrane Z wesentlich weniger steif ist als die Membrane M, kann die druckempfindliche Membrane M praktisch den gesamten nach außen wirkenden Druck in der Kammer K aufspüren. Unter diesen Umständen wird diese druckempfindliche Membrane M vorzugsweise derart ausgebildet, daß sie einen wesentlich geringeren Durchmesser als die Isoliermembrane Z besitzt, um die übertragung
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beträchltieher Teile der Druckkräfte auf die festliegende Kante der Isoliermembrane zu vermeiden.
Die Isoliermembrane Z kann aus irgendeinem geeigneten Werkstoff, beispielsweise einer dünnen Plastikfolie hergestellt werden, welche für den vorliegenden Zweck sich durch praktische Versuche als geeignet erwiesen hat.
Alternativ kann die Isoliermembrane auch zwischen dem Gehäuse der Druckkammer und dem Drucksensor eingeklemmt werden oder sie kann mit dem Gehäuse der Druckkammer zusammen geformt werden, sodaß sich ein aus einem einzigen Stück bestehender Körper ergibt, welcher preiswert hergestellt und infolgedessen ohne weiteres nach erfolgter Messung fortgeworfen werden kann.
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Claims (7)

Andrejewski, Honke & Gesthuysen, Patentanwälte,' 4300 Essen, Theaterplatz 3 - 10 - Patentansprüche :
1.1 Vorrichtung zur sterilen Druckmessung in einem Plüssigkeits- oder Gaskreislauf, insbesondere für medizinische Zwecke, bestehend aus einer an den Flüssigkeits- oder Gaskreislauf anschließbaren Druckkammer und einem Drucksensor mit einer durch den in der Druckkammer herrschenden Druck beaufschlagbaren druckempfindlichen Membrane, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckkammer (K) als geschlossene Kammer ausgebildet ist, deren eine Kammerwandung durch eine Isoliermembrane (z) gebildet ist, an welcher die druckempfindliche Membrane (M) des Drucksensors (T) eng anliegt, wobei die druckempfindliche Membrane (M) des Sensors steifer ist als die Isoliermembrane (Z) der Druckkammer.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Isoliermembrane (Z) ohne Spannung über einer öffnung der betreffenden Wandung der Druckkammer (K) angeordnet und flüssigkeits- und/oder gasdicht an den Rändern dieser öffnung, z.B. mittels eines Klebemittels, befestigt ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Isoliermembrane (Z) der Druckkammer flüssigkeits- und/oder gasdicht zwischen dem Drucksensor (T) und den übrigen Wandungen der Druckkammer (K) eingeklemmt ist, wodurch eine abgeschlossene Druckkammer erzielbar ist.
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11 -
4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckkammer (K) mit ihrer Isoliermembrane (Z) aus einem Stück geformt ist.
5. Vorrichtung nach Anspruch 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckkammer (K) als Ganzes als Wegwerf-Teil der Vorrichtung hergestellt ist.
6. Vorrichtung nach Anspruch 1-5* dadurch gekennzeichnet, daß die Druckkammer (K) einschließlich ihrer Isoliermembrane (Z) aus einem elektrisch isolierenden Werkstoff, z.B. einem Kunststoff, besteht.
7. Vorrichtung nach Anspruch 1-6, dadurch gekennzeichnet, daß die druckempfindliche Membrane (M) des Drucksensors (T) einen wesentlich geringeren Durchmesser hat als die Isoliermembrane (Z) der Druckkammer (K).
Patentanwalt.
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