DE2240342A1 - Vorrichtung zur erkennung, ob sich in einer bestimmten raumstrecke eines hohl- oder schlauchartigen koerpers gasblasenfreie fluessigkeiten, gase oder mit gasblasen durchsetzte fluessigkeiten befinden - Google Patents

Vorrichtung zur erkennung, ob sich in einer bestimmten raumstrecke eines hohl- oder schlauchartigen koerpers gasblasenfreie fluessigkeiten, gase oder mit gasblasen durchsetzte fluessigkeiten befinden

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Description

■ Ρ - GmH 68/112
Anmelder innen:
B. Braun Melsungen
Akt iengese 11 schaft
3508 Melsungen
Carl-Braun-Straße 1
F. Ba I do Veracchi
Fe inmasch inen
2000 Hamburg 61
Lerchenkamp 8
Bezeichnung:
Vorrichtung zur Erkennung, ob sich in einer bestimmten Raumstrecke eines Hohl- oder schlauchartigen Körpers gasblasenfreie Flüßigkeiten, Gase oder mit Gasblasen durchsetzte Flüßigkeiten befinden
Gegenstand der Erfindung ist eine Vorrichtung zur Erkennung, ob sich in einer bestimmten Raumstrecke eines Hohl- oder schlauchartigen Körpers gasblasenfreie Flüßigkeiten, Gase oder mit Gasblasen durchsetzte Flüßigkeiten befinden, wiez. B. im Blasenfangbehälter des extrakorporalen Blutkreises im Hämodialyse-Gerät.
Bekanntlicherweise ist der Zweckeines Hämodialyse-Gerätes das Übernehmen der reinigenden Funktion der menschlichen Nieren bei deren Versagen. Dieses wird durch das Anschließen, in geeigneter Weise, an den menschlichen Blutkreislauf von einem Schlauch- und Pumpensystem, welches das Blut des Patienten einem sogenannten Dialysator zu- und abführt, erreicht. Der Dialysator besteht aus dünnen Diaphragmen, die das fließende Blut von der ebenfalls fließenden Waschwasserlösung, deren Aufgabe es ist, durch Osmose dem Blut die Harnstoffe zu entziehen, trennen. Durch eventuelle Undichtigkeiten am komplexen Schlauchsystem, durch die Entstehung von Gasen an den Diaphragmen seIbs^können, getragen vom Blut in seinem Rücklauf, Gasblasen in den menschlichen Körper gelangen, die für den Patienten lebensbedrohende Thrombosen hervorrufen. Diese Gefahr kann nicht nur durch die Zufuhr von relativ großen Blasen entstehen, sondern auch durch Akkumulation von kleinsten
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Bläschen. Um dieses Gefahrenmoment zu reduzieren, wird üblicherweise an dem Ausgang des Dialysators ein sogenannter Blasenfangbehälter, der das Ausscheiden der im Blut befindlichen Blasen ermöglichen soll, zwischengeschaltet. Dieser Blasenfangbehälter besteht aus einem länglichen, aufrechtstehenden Gefäß, dessen Querschnitt ein vielfacher ist von dem des Schlauchsystems, welches vom Blut von oben nach unten durchströmt wird. Die so entstandene Querschnittvergrößerung des Schlauchsystems reduziert die Strömungsgeschwindigkeit des Blutes im Gefäß selbst, um eventuell mitströmenden Blasen die Möglichkeit zu geben, aufzusteigen und sich im oberen Teil des Gefäßes zu sammeln. Das Aufsteigen gelingt aber nicht allen Blasen. Die sehr kleinen Blasen, insbesondere bei einem niedrigen Füllstand des Blutes im Gefäß und einer hohen Strömungsgeschwindigkeit, werden durch die Strömung selbst mitgerissen und gelangen doch in den korporalen Kreislauf. Andererseits wird dem Inhalt des Gefäßes durch die Notwendigkeit des Kleinhaltens der Menge des Fremdblutes oder des physiologischen Lösungszusatzes zu dem patienteneigenen Blut, eindeutig Grenzen gesetzt. Da sich ein Hämodialyse-Vorgang über mehrere Stunden erstreckt, ist eine ständige visuelle Kontrolle der Blasenansammlung im Blasenfangbehälter praktisch undurchführbar. Somit entstand die Notwendigkeit des Schaffens eines absolut zuverlässig arbeitenden automatischen Wächters, der erfassen kann, ob sich in einer bestimmten Raumstrecke Blut oder Gas oder mit Gasblasen durchsetztes Blut befindet und dabei ein eindeutiges Signal abgibt. Nach Möglichkeit sollen ebenfalls die kleinen Blasen, die von der Strömung mitgerissen werden, erfaßt und signalisiert werden.
In den bisher bekannten Geräten wurde versucht, dieses entweder durch photoelektrische oder kapazitive Sensoren zu lösen. Es hat sich aber gezeigt, daß die photoelektrische Abtastung die Aufgabe nicht zufriedenstellend erfüllt, indem sie nicht zwischen blasenfreier Flüßigkeit und einer Ansammlung von kleinsten Blasen zu unterscheiden vermag, sowie durch die Lichtundurchlässigkeit des Filmes, den das viskose Blut an der Innenwand des Blasenfangbehälters beim Abfließen zurückläßt, getäuscht wird. Eine Erfassung der kleineren mitströmenden Blasen ist überhaupt nicht möglich, da diese sich im Zentrum des Behälters befinden. Die kapazitive Abtastung hat sich ebenfalls als unzuverlässig erwiesen, indem auch sie nicht zwischen Ansammlungen von kleineren Blasen und blasenfreier Flüßigkeit zu unterscheiden vermag, sich auch von dem an der Innenwand haftenden elektrisch leitenden Blutfilm täuschen läßt, sowie die in der Behältermitte befindlichen Blasen nicht ermitteln kann. Gegenstand dieser Erfindung ist also das Schaffen einer Vorrichtung, die sicher erkennen kann, ob sich in einer bestimmten Abtastzone eines Hohl- oder schlauchartigen Körpers Flüßigkeiten oder Gase befinden, ohne sich von den eventuell an der Innenwand haftenden Flüßigkeitsresten täuschen zu lasse^und die außerdem zwischen blasenfreier und blasendurchsetzter Flüßigkeit zu unterscheiden vermag.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung macht von der Tatsache Gebrauch, daß das Übertragungsvermögen vom Schall bei Flüßigkeiten und Gasen sehr unterschiedlich ist. Wenn also an der einen Seite eines Gefäßes ein Schal !sender und an der gegenüberliegenden Seite ein Schallempfänger eingebracht wird, ist es möglich, bei einer definierten Intensität des gesendeten Schalls durch die Intensität des empfangenen Schalls, zu unterscheiden, ob sich nur Flüßigkeit oder nur Gasblasen oder mit Gasblasen durchsetzte Flüßiskeit in der beschallten Strecke befindet. Gleichzeitig sol I die Schal leistung und die Frequenz so gering wie möglich gehalten werden, um die Beanspruchung der Flüßigkeit sehr niedrig zu halten. Eine kontinuierliche, hochfrequente Beschallung der Flüßigkeit würde in dem spezifischen Falle des Blutes bei einer sich mehrere Male in der Woche wiederholende mehrstündige Hämodialyse zu einer erhöhten Hämolyse-Rate mit konsequenten schweren Schaden für den Patienten führen.
Nachfolgend die Beschreibung der erfindungsgemäßen Vorrichtung: Der mechanische Aufbau wird in Fig. 1 bis 3 dargestellt. Der Slasenfangbehälter 1, in diesem Fall aus Kunststoff bestehend, ist an seinem oberen Ende mit dem Zulaufschlauch 2 und am unteren Ende mit dem Ablaufschlauch 3 verbunden. Der relativ weiche Behälter 1 ist in einem Träger 4 formschlüssig eingebettet. Der Träger 4 ist für ein einfaches Einsetzen des Behälters 1 mit einem Deckel 5 versehen, der mittels Schnellspannverschlüße 6 gehalten wird. Aufzweckmäßiger Höhe sind der Schallsender 7 und der Schallempfänger 8 angebracht. Diese bestehen jeweils aus einem Körper 9 mit einem festverbundenen elektromechanischen Energie-Wandler, in diesem FaI I einem piezoelektrischen 10. Zur Erhöhung der Funktionssicherheit können der Schallsender 7 sowie der Schallempfänger 8 in einen weichen Werkstoff eingebettet werden 11, um unerwünschte Nebenschlüße über den Körper 4 zu vermeiden. Außerdem ist der Schal !sender 7 und der Schallempfänger 8 mittels eines elastischen Gliedes, in diesem FaI I jeweils eine Druckfeder 12, durch den Deckel 13 gehalten, der gegen die Wand des Behälters 1 fest angepreßt-wird, um eine sichere Schallübertragung zu gewährleisten. Ein pulsphase- und pulsamplitude modulierter niederfrequenter Generator 16 erzeugt definierte einzelne Impulse und speist über die Zuleitung 14 den Schallsender 7. Durch die Veränderbarkeit des Generators wird eine Optimierung der Frequenz und der Intensität der Schall impulse gegenüber den Eigenschaften der Flüßigkeit und deren Strömungsgeschwindigkeit ermöglicht. Der Schallempfänger 8 gibt dem veränderlichen Verstärker 17 durch das Kabel 15 ein elektrisches Signal, das in seiner Intensität relativ zu der Intensität des empfangenen Schalls ist. Durch die Ver— änderbarkeit des Verstärkerskann die Empfindlichkeit des Systems eingestellt werden. De r nachgeschaltete Analog-Digital-Wandler 18 digitalisiert das Signal und übergibt dieses an eine logische Schaltung 19, die von dem Generator 16 synchronisiert wird, um Fremdeinflüsse zu
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unterdrücken. Aus der logischen Schaltung I9wirdalso ein weiterverarbeitungsfähiges digitales Signal gegeben, das das Vorhandensein oder NichtVorhandensein entweder von gasblasenfreier Flüßigkeit oder von Gasblasen oder mit Gasblasen durchsetzte Flüßigkeit in der Abtastzone des Behälters 1 eindeutig mitteilt.
Hierzu 2 Blatt Zeichnungen
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Claims (10)

Patentansprüche
1.)Vorrichtung, um auf akustischem Wege erkennen zu können, ob sich in einer bestimmten Raumstrecke eines Hohl- oder schlauchartigen Körpers 1 entweder Flüßigkeiten oder Gase oder mit Gasblasen durchsetzte Flüßigkeiten befinden, bestehend aus einem Sender 7 und einem gegenüberliegenden Empfänger 8 und dadurch gekennzeichnet, daß zur Abfrage eine niederfrequente elektrische Impulsfolge verwendet wird.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Sender 7 und/oder Empfänger 8 ein piezoelektrisches Element 10 verwendet wird.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß elektrische Impulse, definierter Form, verwendet werden.
4. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Impulse in deren Form und Folge veränderbar sind, um eine Anpassung an die Flüßigkeitseigenschaften und/oder an die Form des Hohlkörpers zu ermöglichen.
5. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine Synchronisation zwischen Sender 7, bzw. Generator 16, und Empfänger 8, bzw. logische Schaltung 19, verwendet wird, um Fremdeinflüße zu unterdrücken.
6. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Verstärker 17 des Empfängers 8 veränderbar ist, um die Empf indlichkeit desSystems einzustellen.
7. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Hohlkörper 1 oder Teile von ihm in einer formschlüssigen Halterung untergebracht sind.
8. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Halterung auch zwei- oder mehrteilig 4,5 sein kann.
9. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Form des Senders 7 und/oder des Empfängers 8 der äußeren Form der wirksamen Fläche dem Hohlkörper angepaßt ist.
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10. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Sender 7 und/oder der Empfänger 8 mittels eines elastisch verformbaren Gliedes an der Außenwand des Hohlkörpers 1 angepreßt wird.
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