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Gerät zur portionsweisen Messung physio-
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logischer Flüssigkeiten Zur Beobachtung des Wasserhaushalts von Patienten
wird der ausgeschiedene Urin über längere Zeit gesammelt, wobei die Zunahme z.B.
hydrostatisch durch das Gewicht oder z.B. mit Ultraschall, kapazitiv oder visuell
anhand des Füllstands verfolgt wird. Im Durchschnitt werden von einem Patienten
60 bis 80 ml/h und maximal 1200 bis 2000 ml/h ausgeschieden.
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Dementsprechend werden bei den vorstehend beschriebenen Methoden Auffanggefäße
mit einem relativ großen Durchmesser gewählt.
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Infolge von Erschütterungen kann sich jedoch keine glatte Flüssigkeitsoberfläche
ausbilden, so daß die Meßergebnisse beeinträchtigt werden.
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Aufgabe der Erfindung ist es, ein Gerät zur fortlaufender.
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Messung physiologischer Flüssigkeiten, wie Urin,vorzusehen, bei dem
eine ungestörte Flüssigkeitsoberfläche zur Messung herangezogen werden kann.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Gerät zur portionsweisen
liessung physiologischer Flüssigkeiten gelöst, das durch ein Meßgefäß mit zwei kommunizierenden,
aufsteigenden Schenkeln gekennzeichnet ist, von denen der eine Schenkel als Meßschenkel
mit mindestens einem Anzeigeelement für die maximale Füllstandshöhe
ausgebildet
ist und der andere Schenkel mit einem unter der maximalen Füllstandshöhe einmündenden,
verschließbaren Zulauf versehen ist, wobei das MeßgefäB mindestens einen verschließbaren
Ablauf und gegebenenfalls mindestens ein Anzeigeelement für die minimale Füllstandshöhe
aufweist.
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Unter der Bezeichnung "Zulauf" können im vorliegenden Zusammenhang
auch mehrere Zuläufe verstanden werden. Ferner kann der Ablauf vom Zulauf abzweigen,
und zwar hinter dem Verschlußelement des Zulaufs vor dessen Eintritt in das eßgefäß.
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Das erfindungsgemäße Gerät kann zur portionsweisen Messung von physiologischen
Flüssigkeiten verwendet werden (bei denen es sich nicht unbedingt um Körperflüssigkeiten
handeln muß), z.B. von Urin oder Blut (wie z.B. bei Blutdrainagen).
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Im folgenden wird das Gerät der Einfachheit halber als Urinmeßgerät
bezeichnet, wobei es für die Messung von Urin (stellvertretend für andere physiologische
Flüssigkeiten) beschrieben wird.
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Mit dem erfindungsgemaßen Urinmeßgerät ist es mdglich, die fr eine
stetige Bilanzierung des Wasserhaushaltes erforderliche fortlaufende Messung der
ausgeschiedenen Urinmenge portionsweise durchzuführen,.~ Durch diese portionsweise
Urinmessung wird eine geringere Störanfälligkeit gegenüber mechanischen Einflüssen,
wie Erschütterungen, erreicht.
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Bei der portionsweisen Urinmessung wird folgendermaßen vorgegangen.
Zuerst wird der Zulauf des Geräts mit dem Patienten verbunden. Zu Beginn eines jeden
Meßzyklus befindet sich das Gerät in der Füllphase, wobei der Zulauf geöffnet und
der Ablauf geschlossen ist. Nach Erreichen der maximalen Fllstandshhe wird der Zulauf
geschlossen und danach der Ablauf geöffnet.
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Um eine vorzugsweise berührungslose Erfassung des Füllstandes zu erreichen,
kann es sich bei dem Anzeigeelement für die maximale Füllstandshöhe beispielsweise
um eine Füllstandsmarke, eine Lichtschranke oder un ein Element handeln, das eine
kapazitive liessung ermöglicht.
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Beim Öffnen des Ablaufs kann sich das Meßgefäß beispielsweise in einen
nachgeschalteten Auffangbehälter entleeren. Nach der Entleerung und nach dem Schließen
des Ablaufs und dem Öffnen des Zulaufs ist der Ausgangszustand wieder hergestellt
und der Meßzyklus abgeschlossen.
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Für das Öffnen und Schließen des Zulaufs und Ablaufs sind beispielsweise
hähne, Ventile und Schlauchklemmen vorgesehen, die beispielsweise mechanisch, hydraulisch
oder elektrisch betätigt werden können.
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Zur Bilanzierung der ausgeschiedenen Urinmenge und damit des Wasserhaushalts
wird die Anzahl der Füllungen des Neßgefäßes herangezogen, das vorzugsweise kalibriert
ist.
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Im Hinblick auf die zunehmende Verbreitung der elektronischen Datenverarbeitung
in der Medizin läßt sich das Gerät mit einer rechnergerechten Normschnittstelle
ausrüsten. Die Meßergebnisse selbst werden z.B.. in einer Überwachungszentrale oder
am Gerät digital angezeigt. Die Anzahl der seit der letzten Rückstellung erfolgten
Anstöße der Ablaufsteuerung wird mit dem Inhalt des kalibrierten Neßgefäßes multipliziert
und als seit der Rückstellung ausgeschiedene Urinmenge digital in ml angezeigt.
Eine Rückstellung erfolgt z.B. entweder beim Einschalten der Heßvorrichtung (Initialisierung)
oder zum Zeitpunkt der Erstellung der Wasserbilanz.
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Das Neßgefäß kann ein Fassungsvermögen für Urinportionen von etwa
3 bis 100, vorzugsweise 4 bis 40 und insbesondere 5 bis 10 ml besitzen.
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Die berührungslose Erfassung der maximalen Füllstandshöhe bietet (gegebenenfalls
in Verbindung mit einer Mengenbestimmung; durch Zählung identischer Meßvorgänge)
eine Reihe von Vorteilen.
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Dazu gehört die erhöhte Meßgenauigkeit gegenüber einer Mengenbestimmung
a###i Vergleich der Füllstandshöhe mit einer Skala, ferner die verbesserte Reproduzierbarkeit
der Ergebnisse durch weitgehend gleichbleibende Bedingungen und schließlich eine
jederzeit durchführbare Überprüfung des ordnungsgernäßen Meß.ablaufs durch eine
Sichtkontrolle. Eine berührungslose Erfassung des Flüssigkeitsspiegels ist beispielsweise
mit Hilfe einer Lichtschranke als Anzeigeelement für die maximale Filllstandshöhe
möglich. Die Anordnung mehrerer Lichtschranken für verschiedene maximale Füllstandshöhen
im Heßschenkel des Meßgefäßes bringt den yreiteren Vorteil mit sich, daß je nach
dem Flüssigkeitsanfall pro Zeiteinheit oder der gewünschten Feinheit der Bilanzierung
unterschiedlich große Urinportionen gemessen werden können.
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Dieser Vorteil kann auch durch mehrere in verschiedener Höhe angeordnete
Abläufe oder Lichtschranken als Anzeigeelemente für die minimale Füllstandshöhe
in einem der beiden Schenkel erzielt werden. Dabei müssen die Abläufe bzw. die Lichtschranken
nicht in jedem Fall am Meßschenkel vorgesehen werden.
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Für den Zulauf und den Ablauf haben sich als besonders vorteilhaft
Schlauche, insbesondere Silikonschläuche, und als Verschluß Schlauchklemmen erwiesen.
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Der mit dem Zulauf versehene Schenkel des Meßgefäßes dient als Blasenabscheider.
Diese Funktion läßt sich noch dadurch fördern, daß man den Zulauf aufsteigend anordnet
und oberhalb des Bereichs in das Gefäß einmünden läßt, in dem die beiden Schenkel
kommunizieren. Dadurch wird erreicht, daß der Flüssigkeitsstrom zum Meßschenkel
umgelenkt wird, so daß sich über eine längere Strecke Blasen abscheiden können.
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Nachstehend wird die Erfindung mit Ausführungsbeispielen anhand von
Figuren näher erläutert. Es zeigen: Fig. 1 eine Vorderansicht eines erfindungsgemäßen
Meßgefäßes und Fig. 2 ein Blockschaltbild.
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In Fig. 1 ist ein erfindungsgemäßes Meßgefäß 1 mit zwei kommunizierenden,
aufsteigenden Schenkeln 2, 3 dargestellt, von denen der linke Schenkel 3 als Meßschenkel
mit einer Lichtschranke 4 für die maximale Füllstandshöhe ausgebildet ist und der
rechte Schenkel 2 (Blasenabscheider) mit einem unter der maximalen Füllstandshöhe
einmündenden, verschließbaren Zulauf 5 versehen ist. Meßschenkel und Blasenabscheider,
d.h. beide Schenkel 2, 3 des Meßgefäßes 1 sind spiegelbildlich angeordnet, wobei
dem Zulauf 5 der verschließbare Ablauf 6 entspricht. Oberhalb der maximalen
Füllstandshöhe
münden die beiden Schenkel 2, 3 in einen gemeinsamen Kanal 7. Bei der dargestellten
Ausführungsform sind der Zulauf 5 und der Ablauf 6 als Stutzen ausgebildet, in die
nicht dargestellte Silikonschläuche mit Schlauchklemmen eingepaßt werden können.
Der Zulauf 5 ist in seinem letzten Abschnitt 8 aufsteigend ausgeführt und endet
oberhalb der Kommunikation 9 der beiden Schenkel 2, 3 in das Neßgefäß 1 ein.
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Im hinblick auf eine klinisch zu erwartende Urinausscheidung von L
2000 ml/h wurde der Inhalt des Meßgefäßes bei einer Ausführungsform auf 5 ml festgesetzt.
Aus Sterilitätsgründen wird jedes Meßgefäß 1 in der Praxis nur einmal verwendet.
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Zu Beginn eines jeden Meßzyklus befindet sich das UrinmeRgerät in
der Füllphase mit geöffnetem Zulauf 5 und geschlossenem Ablauf 6. Nach Erreichen
der maximalen Fllstandshhe im kalibrierten Meßgefäß 1 löst die Lichtschranke 4 eine
Ablaufsteuerung flir die Schlauchklemmen (nicht dargestellt) aus. Nach dem Schließen
der Klemme des Zulaufs 5 wird die Klemme des Ablaufs 6 beispielsweise für die Dauer
von 4 sec geöffnet, wobei sich das Meßgefäß 1 in einen nachgeschalteten Auffangbehhlter
(nicht dargestellt) entleeren kann. Nach dem Schließen der Ablaufklemme und dem
anschließenden öffnen der Zulaufklemme ist der Ausgangszustand wieder hergestellt
und der W'#ßzyklus abgeschlossen. Die Schlauchklemmen können elektromagnetisch betätigt
werden.
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Die ordnungsgemäße Ausführung der von einer Ablaufsteuerung ausgelösten
Vorgänge wird von einer Alarmelektronik schrittweise überwacht, wobei bei einer
Fehlfunktion ein Alarmsignal ausgelöst wird. Bei Netzausfall geben beide Schlauchklemmen
den Durchfluß frei, so daß eine Stauung vermieden wird.
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Bei dem in Fig. 2 dargestellten Blockschaltbild weist die Lichtschranke
4 am Meßschenkel 3 einen Strahlungssender 10, z.B. eine Lichtquelle oder eine lichtemittierende
Diode (LED, z.B. eine GaHs-Dicae) a#f, der nicht o#r#n aen esorenel 3 auf einen
Strahlungsempfänger 11, wie einen Photodetektor, richtet. Strahlungssender 10 und
Strahlungsempfänger 11 sind mit einer Lichtschrankenelektronik 12 verbunden, die
einerseits Strahlungssender 10 und Strahlungsempfänger 11 stromversorgt und andererseits
das Signal vom Strahlungsempfänger 11 auswertet. Befindet sich Urin im Meßschenkel
3 zwischen dem Strahlungssender 10 und den Strahlungsempfänger 11, so ist die Strahlungsdurchlässigkeit,
insbesondere Lichtdurchlässigkeit, in dem Neßschenkel 3 nicht nur geringer (Absorption),
sondern der Strahl erfährt darüber hinaus eine Brechung an den Grenzflächen Luft/\Jandung/Heßgefäß
und trifft daher nicht mehr den Strahlungsempfänger 11. Damit verändert sich dessen
Ausgangssignal im Vergleich zu einem leeren Neßschenkel 3. Die Lichtschrankenelektronik
12 setzt das Ausgangssignal so in ein Steuersignal um, daß bei jedem Auftreten von
Urin zwischen Strahlungssender 10 und Strahlungsempfänger 11 eine Ablaufsteuerung
13 ausgelöst wird.
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Beim Auslösen der Ablaufsteuerung 13 wird zunächst die Schlauchklemme
im Zulauf 5 geschlossen, z.B. mittels eines Magnetventils 14, dann wird die Schlauchklemme
im Ablauf 6 geöffnet, z.B.
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ebenfalls mittels eines Magnetventils 15. Dadurch läuft der im Neßgefäß
l enthaltene Urin mit einem ganz bestimmten, durch das, gegebenenfalls kalibrierte
Meßgefäß 1 vorgegebenen Volumen, im Ausführungsbeispiel 5 ml, durch den Ablauf 6
ab. Während oder am Ende des Ablaufens bzw. der Entleerung wird außerdem ein Zähler
16 um eins weitergestellt. Der Zähler 16 ist dabei vorteilhaft vor oder bei Beginn
der Urinabnahme auf Null rückstellbar. Wenn das Volumen des Meßgefäßes 1 bekannt
ist, kann der jeweilige Zählerstand mit diesem multipliziert und das Ergebnis in
Volumeneinheiten (z.B. ml) in einer Digitalanzeige 17 digital angezeigt werden.
Zur Verwendung von Meßgefäßen 1 verschiedenen Volumens ist der Volumen-Multiplikationsfaktor
vorteilhaft einstellbar.
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Das Ende der Entleerung wird beisoielsweise mittels einer (nicht dargestellten)
Minimalstand-Lichtschranke erfaßt oder wird nach einer vorgegebenen Ablaufzeit,
z.P. 4 sec, als erreicht angesehen.
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Dann wird der Ablauf 6 geschlossen und der Zulauf 5 wieder geöffnet,
wodurch der l:eßzyklus wieder von neuem beginnt.
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Da die von der Ablaufsteuerung 13 abgegebenen Signale meist klein
sind und um ein sicheres Schalten der Magnetventile 14, 15 bzw.
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der Schlauchklemmen zu erreichen, sind diesen Verstärker 18 bzw. 19
vorgeschaltet.
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Damit bei Betriebsstörungen keine Schädigung des überwachten Patienten
auftreten kann, ist eine Alarmschaltung 20 mit einer Alarmanzeige 21 vorgesehen.
Dabei werden die Betriebsschritte, nämlich Auslösen der Ablaufsteuerung 13, Öffnen
bzw. Schließen des Zulaufs 5, Öffnen bzw. Schließen des Ablaufs 6 getrennt voneinander
schrittweise überwacht und wird ein entsprechender Einzel- oder ein Sammelalarm
angezeigt.
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Ein Alarm kann auch bei Verletzung von gegebenenfalls manuell vorgebbaren
Grenzwerten der Urinausscheidung ausgelöst werden.
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Weiter sind zur Vermeidung von Stauungen die Magnetventile 14, 15
bzw. die Schlauchklemmen im stromlosen Zustand offen.
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An der Ablaufsteuerüng 13 kann auch eine (nicht dargestellte) Zeitmeßeinrichtung
angeschlossen sein, die dem Zähler 16 so zugeordnet ist, daß die Zeit zwischen mindestens
zwei Zählerstandsändorungen erfaßt und, vorzugsweise ebenfalls digital, angezeigt
wird. Dadurch ist auch die Durchlaufgeschwindigkeit faßbar.
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Weist das Meßgefäß mehrere Lichtschranken 14 auf, so können diese
mit jeweils zugeordneten Zählern 16, Urinmengen-Digitalanzeigen 17 und Zeitmeßeinrichtung
versehen sein, wobei das Schließen und öffnen der Magnetventile 14, 15 bzw. der
Schlauchklemmen wählbar von einer der Lichtschranken 4 gesteuert wird.
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Aus den erhaltenen Meßergebnissen kann mittels eines (nicht dargestellten)
Rechenglieds eine Hochrechnung über die innerhalb einer bestimmten Zeit, z B. eine
Stunde, ab einem vorgegebenen Zeitpunkt, z B. ab letzter Rückstellung des Zählers
f6 auf Null, zu erwartende Urinmenge durchgeführt und das Rechenergebnis angezeigt
werden.
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Zur Auswertung mittels Datenverarbeitung ist vorteilhaft eine (nicht
dargestellte) Normschnittstelle vorgesehen, die die Signale des Zählers 16, der
Zeitmeßeinrichtung und gegebenenfalls der Alarmschaltung 20 rechnergerecht aufbereitet,
z.P,. im BCD-Code, und die an einen Rechner angeschlossen werden kann.
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Die einzelnen Bauteile sind so gewählt, daß sie den gesetzlichen Vorschriften
für medizinische, insbesondere elektromedizinische Geräte entsprechen, d.h. z.B.
Schutzerdung und Potentialtrennung zwischen primärer Netzspannung (220 V) und patientenseitiger
sekundärer Kleinspannung (2# V).
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