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Medizinisches Instrument zum Messen eines Fluiddruckes Die Erfindung
betrifft ein medizinisches Instrument zum Messen eines Fluiddruckes. Insbesondere
betrifft die Erfindung ein entweder direkt in ein Gefäss einstechbare oder an einer
Gefässinfusionsleitung anordbare Einrichtung zum Messen des Fluiddruckes im Gefäss.
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In der medizinischen Praxis sind oftmals verschiedene bedeutende klinische
Situationen und pathologische Bedingungen Folge eines abnormal erhöhten zentralen
und peripheren venösen Druckes. Zusätzlich zu mehr oder weniger stetig hohem venösem
Druck, wie er bei manchen Fällen von Herzversagen -aufgrund von Blutstau, Pericarditis
und Hohlvenenkompression oder-verstopfung beobachtet wird, liegen verschiedene akute
und subakute Probleme in Zusammenhang mit dem sich ändernden Stand des zentralen
und peripheren venösen Druckes vor.
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Es wurde beispielsweise schon nachgewiesen, dass die Überwachung des
zentralen venösen Druckes mittels eines Katheters in der oberen Hohlvene ausserordentlich
zweckmässig zur Beurteilung der Arbeitsweise des Blutgefäss-Systems bei solchen
verschiedenen klinischen Fällen ist, wie links- oder rechtsseitiges ventriculares
Versagen bei EKG-Infarkt, Lungenembolie und Schockzuständen aufgrund von vielfachen#tJrsachen.
Darüber hinaus ist der Stand des zentralen venösen Druckes, nachfolgend als SVP
bezeichnet als auch seine Richtung und Änderungsrate häufig als Mittel verwendbar,
um eine geeignete Therapie in diesen Fällen vorzunehmen.
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Viele in Schockzuständen aufgrund von Sepsis, Erschöpfungszustand
oder Herzversagen befindliche Patienten können intravenöse Fluide ohne Gefahr mit
einer solchen Menge aufnehmen, dass eine unzulässige Erhöhung des SVP und des peripheren
venösen Druckes nicht vorkommt. DieMessung des venösen Druckes ist somit in gleicher
Weise hinsichtlich der Bestimmung des arteriellen Druckes des Blutvolumens/der Herzleistung'der
klinischen
Erscheinungsform und anderen Faktoren wichtig, durch die der Zustand des ernstlich
kranken Patienten beurteilt werden kann.
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Die Überwachung des SVP wird daher bei folgenden typischen Problemen
bei manchen klinischen Zentren routinemässig vorgenommen: -bei schwerem -Trauma,
septischem Schock, schwerem EKG-Infarkt, massiver Lungenembolie und bei postoperativen
(und sogar in der Operation sich befindenden) Patienten, bei denen eine offene und
geschlossene Herz- und Hauptgefässheilbehandlung vorgenommen wird. Es besteht kein
Zweifel, dass die Anwendung der SVP-Überwachung weiter um sich greifen wird, insbesondere
wenn verbesserte Mittel zur Druckmessung bereitgestellt werden.
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Die intravenöse Infusion von verschiedenen Fluiden kann heute schon
fast als routinemässige Behandlung bei Krankenhausaufenthalt bezeichnet werden.
Da zahlreiche klinische Fälle vorkommen, bei denen die gewöhnlich mit der zentralen
venösen Katheterisierung verbundenen Risikos; Unbquemlichkeiten und Schwierigkeiten
nicht gerechtfertigt sind, besteht eine dringende Nachfrage nach einer rasch durchführbaren
einfachen und sicheren peripheren Messung des venösen Druckes in Verbindung mit
routinemässig durchgeführten intravenösen Infusionen. Obgleich der periphere venöse
Druck nicht immer den SVP wiederspiegel,reicht dieser in Verbindung mit dem klinischen
Zustand des Patienten während der Infusion in der Mehrzahl aller Fälle aus, um eine
Herzüberladung zu vermeiden oder um umgekehrt eine raschere Fluidhandhabung zu erlauben.
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Die gegenwärtig am häufigsten verwendete Technik zum Messen des peripheren
oder zentralen venösen Druckes erfolgt mittels eines direkt ablesenden Messglases
oder einem Kunststoffmanometer, das mittels eines Dreiwegeabsperrhahnes unmittelbar
mit einer in die Armvene eIngesetzten Nadel oder eines Katheters verbunden ist.
Der Druck wird direkt abgelesen und durch den Stand bestimmt, bis zu dem das Blut
in einer normalen Salzlösung im Manometer ansteigt.
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Normale venöse Drücke unerscheiden sich in einem relativ weiten Bereich
und liegen gewöhnlich zwischen 2 bis 10 oder sogar bis 13 cm Wassersäule. Demzufolge
erfordert die konventionelle Technik ein relativ langes Manometerrohr, das umständlich
zu handhaben ist. Ferner müssen das Manometerrohr und die zugehörige Vorrichtung
sorgfältig zusammengebaut und sauber angeordnet werder; und vor jeder Messung muss
die Vorrichtung mit einer Salzlösung zur Entfernung von eingeschlossener Luft durchspült
werden. Da das obere Ende des Manometers zur Aussenluft hin offen ist, kann das
Fluid bakteriell verunreinigt werden. Eine solche bakterielle Verunreinigung kann
gegebenenfalls auf den Patienten übertragen werden.
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Eine weitere, mit der erwähnten Messtechnik verbundene Schwierigkeit
liegt darin, dass eine sehr genaue Einstellung des Nullpunktes, entsprechend einem
gegebenen Punkt am Patienten vorgenommen werden muss. Häufige Bewegungen des Patienten
verstärken dieses Problem, so dass der Nullreferenzpunkt konstant durch vertikale
Einstellung des Manometers nachjustiert werden muss, womit oftmals eine grössere
Zeit als für die effektive Messung vergeudet wird.
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Ein bekannter Versuch zur Schaffung-einer einfachen und kompaktenßirektablesbaren
Fluiddruckmesseinrichtung hat die Form einer hypodermatischen, an einem Ende eines
KapiIErrohres angeschlossenen Nadel, wobei das andere Ende des Rohres mit einem
vergrösserten Ballon oder Luftreservoir in Verbindung steht. Wird die Nadel in eine
Vene eingestochen, so liegt ein derartiges Verhältnis von Volumen des Ballons zum
Volumen des Rohres vor, dass das in das Rohr eintretende Fluid darin bis zu einer
Stelle fliesst, bei der ein Gleichgewicht zwischen dem Fluiddruckufld dem inneren
Luftdruck des Rohres und des zugehörigen Ballons vorliegt. Die Grenzfläche zwischen
dem Fluid und der Luft ist längs des Kapillarrohres feststellbar, wobei eine nahe
dem Rohr aufgedruckte Skala eine Druckablesung ermöglicht.
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Eine mit einem solchen bekannten Instrument verbundene Schwierigkeit
liegt darin, dass der Druck der im Rohr und im zugehörigen Ballon komprimierten
Luft- eine Funktion der Temperatur ist. Da das Instrument so ausgelegt ist, dass
es von Hand gehalten werden kann, ändert sich das Temperaturniveau. Aus diesem Grund
kann die Ablesung ausserordentlich niedrig und ungenau aufgrund der Erwärmung und
nachfolgenden Expansion der im Rohr und im zugehörigen Ballon eingeschlossenen Luft
sein. Die Expansion kann ferner eine gefährliche Situation dadurch schaffen, dass
sie daigesamte Blut zurück in den Patienten drängt, so dass hierdurch eingeschlossene
Luftblasen in das Gefäss-System des Patienten gelangen, was zu den bekannten ernstlichen
Folgen führt.
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Ferner ist diese bekannte Vorrichtung ungenau aufgrund des Umstandes,
dass sie nicht kalibriert ist, d.h. dass das Volumen der im Kapillarrohr und im
Ballon bzw. der Kammer eingeschlossenen Luft nicht konstant ist. Das Volumen ändert
sich vielmehr mit der Länge der Nadel oder des Kathetometers,mittels denen das Instrument
mit der Vene oder einer anderen Gefässpassage verbunden ist. Bei einem inwertig
verbleibenden zentralen venösen Kathetometer ist die Länge des Volumens und der
Rohrleitung im Vergleich zu einer kurzen hypodermatischen Nadel sehr gross, so dass
sich die Druckmess#ung entsprechend ändert. Ein weiteres mit der bekannten Vorrichtung
verbundenes Problem besteht darin, dass eine Armpresse vorübergehend um den Arm
des Patienten gelegt wird, um eine Vene vor Einsetzen der hypodermatischen Lage
herauszuheben und den Druck in der Vene vorübergehend zu erhöhen. Das Instrument
erfasst zu anfangs diesen erhöhten Druck, wobei der erhöhte Druck dazu führen kann,
dass das Blut in den Luftballon eintritt. Selbst wenn man den Druck vor Ablesung
absinken lässt, verdrängt das im Ballon verbleibende Blut eine gewisse Menge Luft,
so dass die normale Kalibrierung des Instrumentes zerstört wird.
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Desweiteren ist eine Vorrichtung bekannt, die mit einem Kapillarrohr
und einer dazu gehörigen geschlossenen Kammer, sowie mit einem Dreiwegeventil am
Eingang des Kapillarrohres arbeitet. Das Ventil verbindet selektiv das Rohr mit
einer Fluidquelle, dessen Druck gemessen werden soll; bzw. mit einer Entlüftungsöffnung
zum Ausgleich des Druckes zwischen dem Rohr und der Atmosphäre, wobei diese Entlüftungsöffnung
ebenfalls zur Abnahme von Fluidproben aus dem
Kapillarrohr verwendet
werden kann. Das Dreiwegeventil schafft ferner eine Verbindung zwischen der Fluid-quelle
und der Entlüftungsöffnung, während der Eingang zum Kapillarrohr versperrt wird,
so dass direkt Fluidproben erhalten werden können. Die Einrichtung enthält weiter
verschiedene Rippen, durch die der Wärmeübergang zwischen der Umgebung und der durch
das Kapillarrohr und den Ballon eingeschlossenen Luft erhöht wird. Betrieben wird
diese Vorrichtung dadurch, dass man zunächst eine hohe Nadel in die Fluidpassage
des Patienten einsticht und so die Passage mit dem Dreiwegeventil verbindet. Das
Ventil wird dann so eingestellt, dass es den Eingang zum Kapillarrohr blockiert
und eine Fluidströmung vom Patienten über das Ventil erlaubt. Danach wird das Ventil
so eingestellt, dass das Kapillarrohr und das zugehörige Luftreservoir sich zur
Atmosphäre hin öffnen, während die Fluidströmung weiter blockiert ist.
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Die Fluidpassage und das Kapillarrohr werden dann durch das Ventil
miteinander verbunden und eine Druckablesung kann am Gleichgewichtspunkt zwischen
dem Fluid und der komprimierten Luft erfolgen. Dieser Punkt liegt längs des Kapillarrohres
und kann mittels einer nahe des Kapillarrohres angeordneten Skala ermittelt werden.
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Eine alternative Ausführungsform der zuvor beschriebenen Ventileinrichtung
arbeitet mit einer hypodermatischen Spritze, die mit einem Kanal des Dreiwegeventiles
verbunden ist und die Entlüftungsöffnung ersetzt. Eine Entlüftungsöffnung ist am
Ballon vorgesehen. Bei dieser Ausführungsform werden das vom Patient kommende Fluid
und die Spritze zunächst mittels des Dreiwegeventiles miteinander verbunden, wobei
in der Spritze eine Fluidquelle vor#liegt. Das Dreiwegeventil wird
dann
so eingestellt, dass eine Verbindung der Spritze mit dem Kapillarrohr vorliegt,
wobei das Fluid von der Spritze zum Rohr bis zu einer Nullstellung an der benachbarten
Skala gepumpt wird und zu dieser Zeit die Entlüftungsöffnung offen ist. Danach wird
die Entlüftungsöffnung geschlossen und das Dreiwegeventil zur Verbindung der Fluidquelle
mit dem Rohr verdreht, wodurch eine Messung erfolgen kann. Obschon diese Art der
medizinischen Druckmessung eine Verbesserung darstellt, sind dennoch damit verschiedene
Nachteile verbunden. So erfolgt die Entlüftung der Luftkammer stets unter Absperrung
des Fluidstromes von der Fluidpassage. Bei nachfolgendem Freigeben des Fluids zum
Zwecke seiner Druckmessung kann ein Druckstoss eintreten; die Folge hiervon ist
eine ungenaue Ablesung. Bei einer Ausführungsform erfolgt die Einstellung des Nullpunktes
ungenau, da dieser innerhalb des Baubereifnes hesdes Dreiwegeventiles liegt. Bei
einer anderen Ausführungsform ist der Nullpunkt mittels der Spritzenpumpenkombination
genauer einstellbar; dennoch verbleibt die Möglichkeit des Entstehens eines anfänglichen
Druckstosses, wenn das Dreiwegeventil vorübergehend zum Absperren der Verbindung
mit der Fluidpassage verwendet wird.
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Die Einrichtung ist weiter schwierig zu handhaben und erfordert in
allen Fällen eine Drehung und präzise Einstellung eines Drehventils, das relativ
nahe am Körper des Patienten angeordnet ist. Bei einer Ausführungsform muss ein
Bandventil separat betätigt werden, das zu Leckverlusten neigt und dessen Handhabung
zu einer Bewegung der Vorrichtung und damit zu Schmerzen für den Patienten führen
kann.
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Weder sind die zuvor genannten bekannten Vorrichtung für
eine
kontinuierliche Überwachung des venösen noch für andere Drücke durch intermittierend
vorgenommene leicht durchführbare Messungen geeignet. Jede Vorrichtung erfordert
das Einführen einer hypodermatischen Nadel in den Arm des Patienten bei jeder Messung
oder das Verbleiben der mit dem Patienten verbundenen Vorrichtung zwischen den Messungen.
Falls weiter der Anwender des Instrumentes dieses an den längs des Luftballons angeordnetenRippen
erfasst, liegt eine hervorragende Wärmeübertragung zwischen der Hand des Anwenders
und des Luftballons vor, was in weniger als einer Minute zu einem bemerkenswerten
Anstieg in der Temperatur des Luftballons führt.
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Ziel der Erfindung ist es daher ein medizinisches Instrument der eingangs
erwähnten Gattung zu schaffen, mit dem Fluiddrücke einschliesslich peripherer oder
zentraler venöser Drücke, Rückenmarksfluiddrücke und arterielle Drücke gemessen
werden können, ohne dass die mit bekannten Vorrichtungen verbundenen Nachteile vorliegen.
Insbesondere soll sich das medizinische Instrument durch eine genaue Druckmessung
arszeichnen Ferner soll ein solches medizinisches Instrument zum Messen von venösen
Drücken geschaffen werden, das in Verbindung mit intravenösen Infusionsvorrichtungen
verwendet werden kann. Das medizinische Instrument soll sich weiter dadurch auszeichnen,
dass es einen Wärmeübergang zwischen dem Anwender und dem Instrument entgegenwirkt
und damit die durch den Wärmeübergang bedingten Messfehler vermeidet.
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Erfindungsgemäss wird dies gelöst durch Vorsehen eines
Gehäuses
mit einer darin ausgebildeten Durchgangspassage, deren eines Ende mit Mitteln zum
Anschluss an die Fluidquelle und deren anderes Ende mit Mitteln zum Anschluss an
einen Patienten zur Schaffung eines Zuführweges für das Infusionssystem versehen
sind, einer geschlossenen Luftkammer, eines Kapillarrohres, das an einem Ende mit
der Luftkammer zur Bildung einer Druckmesseinrichtung in Verbindung steht, einer
Ventilkammer, die eine sich zwischen der Durchgangspassage und dem anderen Ende
des Kapillarrohres erstreckende Leitung bildet, einer mit der VentiSkammer verbundene,
zur Atmosphäre hin sich öffnende Entlüftungsöffnung, und eines innerhalb der Ventilkammer
von einer ersten zu einer zweiten und zu einer dritten Stellung bewegbaren Ventils,
wobei in der ersten Stellung eine Strömung zwischen der Durchgangspassage und der
Ventilkammer bei normaler Infusion, in der zweiten Stelleung eine Strömung zwischen
der Fluidquelle und der Durchgangspassage zum Unterbrechen der Infusion unizur Zuleitung
eines Rückstromes an Druckfluid vom Patienten in die Ventilkammer bei geöffneter
Entlüftungsöffnung und in der dritten Stellung eine Strömung zwischen der Fluidquelle
und der Durchgangspassage zum Unterbrechen der Infusion und zur Zuleitung eines
Ruckstromes an Druckmedium vom Patienten in die Ventilkammer bei geschlossener Entlüftungsöffnung
unterbunden sind, so dass das Druckfluid in das Kapillarrohr zur Messung mit der
Messeinrichtung eindringen kann.
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Bei einer von zwei alternativen Einrichtungen werden die Ziele der
Erfindung ebenfalls erreicht. Die erste Einrichtung umfasst ein Kapillarrohr, das
einer Luftkammer zugeordnet ist und mit dieser in Verbindung steht. Eine hypodermatische
Nadel, Katheter, ein Anschluss-Stück oder eine
andere geeignete
Rohr leitung kann an das andere Ende des Rapillarrohres zur Einführung von Fluid
verbunden werden.
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An der Nullstelle der längs des Kapillarrohres angeordnet ten Skala
ist eine selektiv schliessbare Entlüftungsöffnung vorgesehen. Das in das Kapillarrohr
unter Druck zum Patienten einströmende Fluid oder Blut fliesst zur Entlüftungsöffnung
und in diese hinein, ohne weiter im Kapillarrohr aufzusteigen# Die Luftkammer und
das Kapillarrohr werden gleichzeitig durch die Entlüftungsöffnung entlüftet.
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Bei geschlossener Entlüftungsöffnung strömt das Fluid oder Blut weiter
unter Verdrängung von Luft im Kapillarrohr aufwärts bis zu einer Stelle, bei der
ein Gleichgewicht zwischen dem Luftdruck der komprimierten Luft im Rohr und der
zugehörigen Rammer vorliegt, wobei ein im wesentlichen konstantes Temperaturniveau
beibehalten wird. Die Grenzfläche zwischen dem Fluid und der Luft ist an einer Skala
ablesbar, wodurch eine Alphamessung erfolgt, die einen sehr genauen Index für den
Fluiddruck darstellt.
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Die alternative #usführungsform umfasst ferner ein Kapillarrohr und
eine zugehörige vergrösserte Luftkammer im Gehäuse.
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Das Gehäuse enthält eine Durchgangspassage, die in der Zuführleitung
für die Fluidinfusionsvorrichtung eingebaut sein kann. Eine Abzweigung der Passage
steht mit dem Mündungsende des Kapillarrohres in Verbindung und erstreckt sich weiter
zu einer Entlüftungsöftnung. Ein Schieberventil ermöglicht selektiv eine Strömung
durch die Durchgangspassage zum Zwecke einer intravenösen Infusion des Fluids,kann
die Fluidinfusion unterbinden und ermöglicht eine Rückströinung des Fluids längs
des Mundungsendes des Kapillarrohres und durch die Entlüftu--ngsöffnung, wodurch
gleichzeitig das Rohr,
die zugehörige Luftkammer und das Fluid
entlüftet werden und die Entlüftungsöffnung absperrt, so dass das Fluid längs des
Kapillarrohres bis zu einer Stelle an aufsteigt, wo ein Gleichgewicht zwischen dem
Luftdruck der komprimierten Luft im Kapillarrohr und in der zugehörigen Kammer herrscht.
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Die Einrichtung wird mittels des Schieberventils und des Gehäuses
gehalten, wobei keine oder eine nur geringe Wärmeübertragung zwischen dem Anwender
und der Luftkammer vorliegt. Dadurch wird die Möglichkeit einer ungenauen Ablesung
aufgrund sich ändernder Temperaturverhältnisse in der komprimierten Luft vermieden.
Das gleichzeitige Entlüften des Kapillarrohres und der zugehörigen Luftkammer und
des Fluids unmittelbar vor der Druckmessung vermindert die Fehlermöglichkeit aufgrund
eines anfänglichen Druckstosses an im Kapillarrohr aufsteigendem Fluid.
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Beide Ausführungsformen sind einfach zu verwenden und erfordern zum
Betrieb nur eine Hand. Sie schaffen weiter eine sehr genaue Druckmessung. Die Ausführungsform,
bei der eine Durchgangspassage für die intravenöse Infusion vorliegt, ermöglicht
eine häufige Druckmessung und kann ständig angeschlossen und messbereit vorliegen.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnung
näher erläutert. Es zeigen: Fig. 1 eine perspektivische Ansicht eines medizinischen
Instrumentes nach der Erfindung zum Messen eines Fluiddruckes,
Fig.
2 eine Querschnittsansicht des medizinischen Instrumentes nach Fig. 1, mit einem
eine erste, eine intravenöse Infusion erlaubende Stellung einnehmenden Schieberventil,
Fig. 3 eine Querschnittsansicht, ähnlich der nach Fig. 2, wobei das Ventil eine
zweite Stellung einnimmt, bei der gleichzeitig das Kapillarrohr, die zugehörige
Kammer und das hinsichtlich seines Druckes zu bestimmende Fluid entlüftet sind,
Fig. 4 eine partielle Querschnittsansicht ähnlich der nach Fig. 3, bei der sich
das Ventil in einer dritten Stellung befindet, wo die Entlüftungsöffnung geschlossen
ist und eine Druckmessung vorgenommen werden kann, Fig. 5 eine perspektivische Ansicht
einer zweiten Ausführungsform eines erfindungsgemässen medizinischen Instruments
zum Messen des Fluiddruckes, Fig. 6 eine Querschnittsansicht des medizinischen Instrumentes
nach Fig. 5 In sämtlichen Figuren werden gleiche Elemente durch gleiche Bezugszeichen
gekennzeichnet.
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In Fig. 1 ist ein medizinisches Instrument zum erfindungsgemässen
Messen eines Fluiddruckes mit 10 bezeichnet. Das
Instrument ist
zwischengeordnet an einer Vorrichtung zum Zuführen einer intravenösen Fluidinfusion.
Diese Vorrichtung umfasst im wesentlichen eine das Fluid enthaltende Flasche 12,
einen ersten,sich zwischen der Flasche und der fluiddruckmessenden Einrichtung 10
erstreckenden Leitungsabschnitt 14,und einen zweiten an die fluiddruckmessende Einrichtung
angeschlossenen Leitungsabschnitt 16 mit einer hypodermatischen Nadel 18, die in
eine Armvene des Patienten eingefügt ist.
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Nach Fig. 2 umfasst das fluiddruckmessende Instrument ein Gehäuse
20 mit einem Rohr 22 von kapillarmässiger Abmessung, das mit einer grösseren Luftkammer
24 in Verbindung steht. Für venöse Druckmessungen beträgt das Verhältnis von Luftkammer-zu
Kapillarrohrvolumen vorzugsweise 50:1 bis 150:1. Das Mündungsende des Kapillarrohres
22 öffnet sich in eine Ventilkammerpassage 26. Ein Zapfen-oder Ansatzbereich 40
des Gehäuses 11 ragt nach oben vor, wodurch die Ventilkammer 26 bezüglich des Gehäuses
verlängert wird und weist ein oberes Ende auf, das vom Hauptteil des Gehäuses entfernt
ist. Die Ventilkammer 26 steht ferner bei 29 mit einer Passage 28, und bei 31 mit
einer Passage 30 in Verbindung, wobei die Enden dieser Passagen den Ein- und Auslass
der Einrichtung 10 bilden. Die Ventilkammer 26 ist ferner mit einer Entlüftungsöffnung
32 versehen, wobei ein nicht dargestellter Bakterienfilter 33, wie er beispielsweise
von der Millipore Corporation Bedford, Massachusetts, vertrieben wird, vorzugsweise
in der Entlüftungsöffnung angeordnet ist.
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Die Ventilkammer 26 nimmt axial ausgerichtet ein Kolbenventil
34
mit einem Ventilstössel~35 auf, an dem zwei Dichtungsringe 36 und 38 in Abstand
voneinander befestigt sind. Der Ventilstössel 34 ist kleiner als die Ventilkammer
26, wobei sein Durchmesser etwa dem halben Durchmesser der Ventilkammer entspricht,
und die beiden Dichtungsringe 36 und 38 dichten die Ventilkammer 26 vollständig
ab und sind gleitfähig am Ventilstössel 35 angeordnet.
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Vom Gehäuse zapfen 40 erstrecken sich zwei Nasen 42 radial nach aussen.
Das Bedienungspersonal ergreift das Instrument vorzugsweise dadurch, dass zwei Finger
unter die Nasen 42 gelegt werden, wonach das Kolbenventil 34 bequem dadurch betätigt
werden kann, indem man eine am Ende des Ventilstössels angeordnete Scheibe 44 nach
unten drückt. Der Ventilstössel 34 und die zugehörigen Dichtungsringe 36 und 38
kehren automatisch in ihre in Fig. 2 gezeigte Lage mittels einer Schraubenfeder
46 zurück, die koaxial zum Ventilstössel 35 zwischen der Scheibe 44 und dem Gehäusezapfen
40 angeordnet ist. Die Feder 46 wird vorzugsweise durch zwei konzentrische, teleskopartig
ineinandergeschobene zylindrische Hülsen 48 und 50 abgedeckt, wobei diese Hülse
ebenfalls koaxial zum Ventilstössel 35 und zur Schraubenfeder 46 liegen.
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Die die Enden der Passagen 28 und 30 bildenden Teile des Gehäuses
20 ragen nach aussen vor, so dass sie teleskopartig die Leitungen 14 und 16 aufnehmen
können. Die Leitung 14 verbindet einen Fluidvorrat 12 mit der Passage 30, während
die Leitung 16 die Passage 28 mit der hypodermatischen Nadel 18, gemäss Fig. 2,
verbindet.
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In der in Fig. 2 gezeigten entspannten Ventilstellung liegt eine Durchgangspassage
vor, so dass eine Fluidströmung über die fluiddruckmessende Einrichtung 10 möglich
ist. Die Durchgangspassage ist aus der Passage 30, dem unteren Teil der Ventilkammer
26 und der Passage 28 gebildet. Die fluiddruckmessende Einrichtung kann somit an
einer intravenösen Infusionsvorrichtung gemäss Fig. 1 angeordnet werden und führt
zu einer normalen Fluidströmung zum Patienten. Das Kapillarrohr 22 und die zugehörige
Luftkammer 23 sind über die Entlüftungsöffnung 32 während der normalen Fluidströmung
mit der Atmosphäre verbunden.
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Soll eine Fluiddruckmessung vorgenommen werden, so erfasst der Anwender
der Vorrichtung diese mittels der Nasen 42 und positioniert die Einrichtung in Höhe
des Patienten, wodurch Messfehler aufgrund eines Druckgefälles in der Leitung 16
vermieden werden. Da der Anwender der Einrichtung 10 diese mittels der Nasen 42
und des Kolbenventiles 34 handhabt, die beide entfernt von der Luftkammer 24 liegen,
besteht kaum eine Wärmeübertragung vom ~I\n.wender auf die Einrichtung, insbesondere
während der kurzen erforderlichen Zeit zur Durchführung einer Druckmessung.
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Der Anwender drückt nachfolgend teilweise das Kolbenventil 34 in die
in Fig. 3 gezeigte Stellung. Der untere Dichtungsring 36 wird dadurch nach unten
bewegt, so dass die Passage 30 gegenüber der Passage 28 isoliert wird und eine rückwärtsgerichtete
Druckmediumströmung vom Patienten den Teil der Ventilkammer 26 zwischen den beiden
Dichtungsringen füllt. Dieser Teil der Ventilkammer steht mit dem Kapillarrohr 22
und ebenfalls mit der Entlüftungsöffnung 32
in Verbindung. Das
die Ventilkammer 26 zwischen den beiden Dichtungsringen füllende Fluid entweicht
durch die Entlüftungsöffnung und strömt nicht in das Kapillarrohr. Irgendeiner Expansion
von Luft im Kapillarrohr und in der Luftkammer wird ebenfalls ohne weiteres in der
Ventilkammer 26 Rechnung getragen, wobei das Kapillarrohr und die Luftkammer gleichzeitig
wie das vom Patienten über die Passage 28 strömende Fluid zur Atmosphäre hin auf
diese Weise entlüftet werden.
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Hat das Fluid die zuvor beschriebene und in Fig. 3 gezeigte Lage erreicht,
beginnt die Druckmessung durch vollständiges Niederdrücken des Kolbenventils 35
in die in Fig. 4 gezeigte Stellung. Hierbei sperrt der obere Dichtungsring 38 die
Entlüftungsöffnung 32 ab, während der untere Dichtungsring 36 weiterhin die Passage
30 blockiert. Der venöse Druck des Patienten führt dazu, dass das Fluid nach oben
in das Kapillarrohr 22 steigt und dabei die im Kapillarrohr und in der zugehörigen
Luftkammer 24 enthaltene Luft komprimiert. Wenn zwischen dem Fluid und der komprimierten
Luft ein Gleichgewichtszustand erreicht ist, kann der Fluiddruck anhand der Lage
der Grenzfläche Fluid/Luft relativ zu einer Skala 50, die nahe dem Kapillarrohr
22 angeordnet ist, abgelesen werden.
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Schwierig erweist es sich, die Lage der Fluid/Luftgrenzfläche zu bestimmen,
falls ein transparentes Fluid verwendet wird. Diese Schwierigkeit kann dadurch umgangen
werden, dass man eine feine rote Linie unmittelbar hinter dem Kapillarrohr anbringt.
Befindet sich kein Fluid im Kapillarrohr, so wirkt die Luft in diesem wie eine zylindrische
Luftlinse,
so dass die rote Linie nicht sichtbar wird.
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Sobald Fluid in das Kapillarrohr eintritt, bilden Fluid und Kapillarrohr
zusammen ein transparentes Medium, wodurch die rote Linie hinter dem Fluid bis zur
Fluid/Luftgrenzfläche sichtbar wird.
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Im Anschluss an die Messung und Ablesung des Fluiddruckes wird das
Kolbenventil 34 losgelassen, so dass es aufgrund der Feder 46 in seine in Fig. 2
gezeigte Stellung zurückkehrt. In dieser Stellung beginnt die normale intravenöse
Infusion wieder, wobei die Einrichtung sofort für eine nachfolgende Druckmessung
wieder bereitsteht. Jeder Ablesevorgang erfordert nur eine kurze Unterbrechung in
der intravenösen Fluidinfusion und erlaubt daher eine regelmässige Überwachung des
venösen Druckes In Fällen, wo der klinische Zustand des Patienten derartig ist,
dass die Nachteile eines SVP-Katheters gerechtfertigt erscheinen, kann die zuvor
beschriebene Vorrichtung in situ verbleiben, während die distale konventionelle,
an Ort und Stelle verbleibende Nadel durch ein zentrales venöses Katheter ersetzt
wird. Die Einrichtung 10 wird dann mit dem zentralen venösen Katheter mittels einer
Leitung verbunden, die mit der Passage 28 kommuniziert, wobei der zentrale venöse
Druck nunmehr in der zuvor beschriebenen Weise überwacht werden kann.
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Die beschriebene Einrichtung 10 lässt sich in erster Linie aus preiswertem
Kunststoff herstellen und ist so billig, dass sie nach Gebrauch bei einem Patienten
weggeworfen werden kann.
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In Fig. 5 ist eine wetere fluiddruckmessende Einrichtung 60 als zweite
Ausführungsform der Erfindung dargestellt.
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Die fluiddruckmessende Einrichtung 60 umfasst ein zylindrisches Gehäuse
62 mit einem darin ausgebildeten Kapillarrohr 64, das mit einer im Gehäuse ausgebildeten
Luftkammer 66 in Verbindung steht, Ein vorragender zylindrischer Teil 68 des Gehäuses
erstreckt sich nach aussen und kann teleskopartig eine hypodermatische Nadel 70
aufnehmen. Dadurch wird eine Fluidpassage von der Spitze der Nadel zum Kapillarrohr
geschaffen. Auch kann eine zur hypodermatischen Nadel führende Leitung von dem vorragenden
Teil 68 aufgenommen werden. Eine Passage 72 mündet in das Kapillarrohr, um eine
Entlüftungsöffnung zu bilden, deren Wirkungsweise nachfolgend beschrieben wird.
Eine Skala 74 ist nahe dem Kapillarrohr 64 am Gehäuse aufgedruckt, wobei das O-Ende
der Skala zur Mündungsstelle der Entlüftungsöffnung 72 mit dem Kapillarrohr ausgerichtet
ist.
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Bei venösen Druckmessungen beträgt das Verhältnis von Luftkammer-zu
Kapillarrohrvolumen vorzugsweise 50:1 bis 150:1.
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Die Messung des venösen Drucks erfolgt, indem man zunächst eine Aderpresse
anbringt, um eine Vene des Patienten hervorzuheben oder aufzuweiten. Die hypodermatische
Nadel 70 wird dann in die Vene eingesetzt.Die Anordnung der Aderpresse ist erforderlich,
um einen Veneneinstich zu erzielen.
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Die Aderpresse erhöht andererseits jedoch vorübergehend den Venendruck
beträchtlich, was zu einem Fluidstoss längs der hypodermatischen Nadel in den Teil
des Kapillarrohres unterhalb der Entlüftungsöffnung 72 führt.
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Würde dieser Fluidstoss nicht entlüftet, so ergäbe sich eine sehr
ungenaue Druckablesung. Das einlaufende Blut könnte das gesamte Kapillarrohr füllen
und auch in die Luftkammer eindringen, so dass selbst nach erfolgter Druckabsenkung
die Ablesung weiterhin schwierig ist, da das Blut normalerweise nicht aus der Luftkammer
in das relativ enge Kapillarrohr zurückströmt. Irgendwelches in der Luftkammer verbleibende
Blut verändert jedoch das festgesetzte Volumen der Kammer.
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Mittels der Entlüftungsöffnung 72 wird der anfängliche Druckstoss
jedoch abgelassen, so dass die zuvor genannte Schwierigkeit vermieden wird. Die
Entlüftungsöffnung verbleibt so lange offen, bis die Aderpresse entfernt worden
ist und der venöse Druck sich auf seine normale Höhe abgesenkt hat. Es sei darauf
hingewiesen, dass während der Ableitung des übermässig hohen venösen Drucks die
Luftkammer und das Kapillarrohr gleichzeitig zur Atmosphäre hin entlüftet werden.
Wegen des gleichzeitigen Entlüftens von Blut, der Kammer und des Kapillarrohres
ist es nicht notwendig, Mittel vorzusehen, um thermischdie Einrichtung gegenüber
einer Wärmeübertragung vom Anwender zu isolieren, da die Expansion der Luft unmittelbar
vor dem Ablesen abgeleitet wird.
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Sobald der venöse Druck im Anschluss an die Entfernung der Aderpresse
abgesunken ist, beginnt die Druckmessung, indem die Entlüftungsöffnung durch irgendeine
passende Einrichtung, wie beispielsweise mittels des in Fig. 2 gezeigten Fingers
des Anwenders blockiert wird. Das venöse unter Druck befindliche Blut komprimiert
dann die Luft
im Kapillarrohr und in der zugehörigen Luftkarrüner,
bis ein Gleichgewichtszustand erreicht wird. Zu diesem Zeitpunkt kann der Anwender
den Druck ablesen, indem er die Lage der Grenzfläche Fluid/Luft relativ zur Skala
24 bestimmt. Obgleich die Temperatur der in der Kammer und dem Kapillarrohr eingeschlossenen
Luft aufgrund der Wärmeübertragung vom Anwender auf die Einrichtung ansteigen kann,
erfolgt die Druckmessung in einer sehr kurzen Zeit, innerhalb der eine Druckänderung
aufgrund thermischer Effekte so gering ist, dass sie vernachlässigt werden kann.
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Nach erfolgter Druckmessung wird die Einrichtung vom Patienten entfernt
und abgelegt. Diese zweite erfindungsgemässe Ausführungsform kann ebenso wie die
vorausgehende aus Kunststoff preisgünstig hergestellt werden und zeichnet sich durch
eine besonders unkomplizierte Bauweise aus, da keine Ventile oder dergleichen vorliegen.
Sie erlaubt dennoch eine genaue und schnelle venöse Druckmessung.
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Das Grundprinzip, auf dem das hier beschriebene medizinische Instrument
zur Messung eines Fluiddruckes beruht, ist dasBoyle'sche Gesetz, wonach für eine
bestimmte Gas menge bei einer konstanten Temperatur das Produkt aus Druck und Volumen
eine Konstante darstellt. Das Gesetz wird gewöhnlich in Form von PV=nRT ausgedrückt,
worin P=Gasdruck, V=Gasvolumen, n=Molanzahldes Gases, R=Gaskonstante und T= Temperatur
des Gases bedeuten. Gewöhnliche Luft bei Atmosphärendruck und-temperatur verhält
sich wie ein ideales Gas und folgt daher eng dem Boyle'schen Gesetz.
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Bei den beschriebenen Vorrichtungen enthalten das Kapillarrohr
und
die Luftkammer ein genau bekanntes Luftvolumen bei Umgebungstemperatur und atmosphärischem
Druck. Dieses Luftvolumen wird dem venösen Druck ausgesetzt und dadurch komprimiert.
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Falls die Symbole PO und VO den Atmosphärendruck bzw. das Volumen
des Kapillarrohres und der zugehörigen Luftkammer in den zuvor genannten, dem venösen
Druck ausgesetzten Einrichtungen, darstellen und falls die entsprechenden Werte
nach Anlegen des venösen Druckes sich gemäss POf tP und Vs av ändern, dann ergibt
sich unter der Annahme einer
führt werden.
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Venöse Drücke liegen gewöhnlich etwa 10 cm Wassersäule oberhalb des
Atmosphärendruckes. Da der Atmosphärendruck selbst etwa 1000 cm Wassersäule (d.h.
etwa 76 cm Hg-Säule) beträgt, lIegt der venöse Druck etwa 1 % oberhalb des Atmosphärendrucks.
Somit nimmt bei typischen, in der Praxis vorkommenden venösen Drucken z P einen
sehr geringen Bruchteil von PO an und gleiches gilt für V relativ zu VO, so dass
der Ausdruck-4P . AV in der obigen Gleichung vernach-
Der venöse Druck ist direkt proportional zur Abnahme des Volumens an im Kapillarrohr
und in der zugehörigen Kammer
-eingeschlossener Luft bei beiden
zuvor genannten Einrichtungen. Das ursprüngliche, vom Kapillarrohr und von der Luftkammer
eingeschlossene Luftvolumen hat seine Grenze am unteren Ende des Kapillarrohres
22 bei der Einrichtung 10, bzw. an der Entlüftungsöffnung 72 bei der Einrichtung
60 und die Bewegung des Fluids längs des Kapillarrohres ist direkt proportional
zum Anstieg des Fluiddruckes' der diese Bewegung inbeiden Einrichtungen hervorruft.
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Eine Kammer, die in einem kalibrierten Kapillarrohr endet, wie es
hier für die Fluiddruckmessung verwendet wird, ist fast identisch in der Form zu
einem Pycnometer, bei dem es sich um Einrichtungen mit festem Volumen handelt, wie
sie gewöhnlich zur Dichtemessung von Fluiden benutzt werden. Die zuvor genannten
Gleichungen sind bezüglich der Druckmessung bekannt, wobei die beschriebenen medizinischen
Instrumente zur Messung des Fluiddruckes spezielle Anpassungen an Pycnometer darstellen.
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Obschon die Beschreibung von bevorzugten Ausführungsbeispielen der
Erfindung sich in erster Linie auf solche Einrichtungen bezieht, die insbesondere
für Zwecke der venösen Druckmessung ausgelegt sind, versteht es sich, dass der Fachmann
diese Einrichtungen ohne weiteres so modifizieren kann, dass sie auch für andere
klinische Druckmessungen geeignet sind; dabei kann es sich beispielsweise um Fluiddrücke
des Rückenmarks, arterielle Drücke und verschiedene andere Flussmessungen am Leitungssystem
des Körpers oder an Organen handeln.
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Da weiter gewisse Modifikationen der zuvor beschriebenen
Anordnungen
vorgenommen wurden können, ohne vom Wesen der Erfindung abzuweichen, versteht es
sich, dass die Beschreibung und Zeichnung nur illustrativen Zwecken dient und nicht
den Schutzbereich der Erfindung einschränkt.