DE3108767A1

DE3108767A1 - Medizinischer blutdruckaufnehmer

Info

Publication number: DE3108767A1
Application number: DE19813108767
Authority: DE
Inventors: Antrag Auf Nichtnennung
Original assignee: GMS Gesellschaft fuer Medizinische Sondentechnik mbH
Current assignee: GMS Gesellschaft fuer Medizinische Sondentechnik mbH
Priority date: 1981-03-07
Filing date: 1981-03-07
Publication date: 1982-09-23
Also published as: DE3108767C2

Description

Medizinischer Blutdruckaufnehmer
Die Erfindung betrifft einen medizinischen Blutdruckaufnehmer gemäß Oberbegriff des Anspruches 1 zur intravasalen Anwendung.
Bei blutigen Blutdruckbestimmungen werden Katheter in Gefäße eingebracht und an den Meßort vorgeschoben. Im Rahmen der modernen Cardiodiagnostik, beispielsweise bei der Untersuchung von Kindern mit Herzfehlern oder bei der Untersuchung von Erkrankungen des Herzklappenapparates, der Lunge und des Herzmuskels sind intravasale Blutmessungen unersetzlich; auch im Rahmen der Intensivpflege treten Probleme auf, die eine Gefäßkatheteranwendung erfordern.
Zur Messung des Druckes mit einem Rohrkatheter wird dessen außerhalb des Körpers liegendes Ende druckdicht mit dem Vordruckteil eines Druckmeßkopfes verbunden.
Über einen Dreiwegehahn kann aus dem Lumen des Katheters bei dieser Anordnung darüber hinaus Blut zur Analyse entnommen werden, wobei mindestens im cardiodiagnostischen Bereich der Sauerstoffgehalt die interessierende Größe darstellt.
In einer anderen Ausführung der Druckmessung mittels Katheter ist die Katheterspitze selbst druckempfindlich, und zwar dergestalt, daß der Blutdruck auf eine in Katheter spitzennähe liegende Membran wirkt, deren Verbiegung auf elektrischem Wege bestimmt wird; als Beispiel sei der als Widerstandsbrücke beschaltete Dehnungsmeßstreifen genannt; der Hinterdruckbereich des Druckaufnehmers ist in einigen Ausführungen das Innere des Katheters. Ein technisch fortschrittliches Beispiel hierfür findet sich im Ergänzungsband "Biomedizinische Technik" Band 24 (Vorträge der 13. Jahrestagung der Gesellschaft für Biomedizinische Technik e.V., Juni 1979) unter der Bezeichnung "Miniaturized Blood Pressure Transducer" der Autoren Haruka Okino et al Vorteilhaft an der Blutdruckmessung mit sensitiver Katheterspitze ist die zeitgetreue und nicht verzerrte Wiedergabe der Druckwerte, darüber hinaus kann dieser im Gegensatz zum Rohrkatheter nicht verstopfen (häufige, ärgerliche Komplikation bei Messungen im Niederdrucksystem). Nachteilig an dieser Methode ist, daß derartige Gefäßkatheter nach dem Stand der Technik so aufwendig sind, daß diese aus ökonomischen Gründen nicht als Einmalartikel angeboten werden können; damit steigt infolge schlechter Sterilisierbarkeit das Hepatitisrisiko des Patienten. Ein weiterer Nachteil dieser Konstruktion ist deren relativ großer Platzbedarf, was dazu geführt hat, daß heute keine Kombinationssensoren bzw. doppelläufige Katheter in hinreichend kleinen Abmessungen angeboten werden können.
Die Blutdruckmessung mit dem körperexternen Drucksensor (i. allg. Statham-Element) mit dem Katheterlumen als druckübertragende Flüssigkeitssäule ist umständlich, per sonalintensiv und nicht immer verläßlich. So benötigt man eine Infusionsflasche mit Spülflüssigkeit, Infusionsbestecke, einen Dreiwegehahn, einen Absperrhahn, eine zerlegbare Vordruckkammer und eine Hilfskraft zum Bedienen der Auswerteelektronik, da der Arzt selbst steril bleiben muß.
Vorteilhaft an dieser Methode ist die Möglichkeit zur Verwendung einigermaßen erschwinglicher Einmalkatheterkunststoffrohre. Der Vorteil der Blutentnahmemöglichkeit zur beispielsweise oxymetrischen Analyse ist allerdings häufig mit einer minutenlangen Zeitverzögerung verbunden (Blutzapfmanipulation, Zeitbedarf üblicher Küvetten-Oxymetrieverfahren).
Eine on-line Registrierung des Parameters Druck neben der on-line Registrierung des Parameters Sauerstoff wäre wünschenswert, da hierdurch in der Cardiodiagnostik Verzögerungen vermieden werden können, die einerseits Anlaß zu gravierenden Herzrhythmusstörungen geben können, andererseits zu einer erhöhten Röntgenbelastung des Patienten führen und schließlich insgesamt für Patient, Pflegepersonal und Arzt einen sehr viel höheren Zeitaufwand erfordern, als für die eigentliche Katheterposltionierung und Parameterbestimmung notwendig wäre.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht somit zunächst darin, einen billigen aber empfindlichen Einmal-Blutdruckmeßkatheter zu schaffen, der zudem so weit miniaturisiert werden kann, daß zumindest eine on-line Sauerstoffmessung ohne Blutentnahme mit dem gleichen Katheter möglich wird.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung wird mit den Merkmalen des Kennzeichnungsteils des Anspruches 1 gelöst.
Der den Lichtweg bei druckabhängiger Bewegung der Membran unterbrechende Mechanismus ist einfach und kostengünstig herstellbar und insbesondere so herstellbar, daß er durch Feuchtigkeit nicht geschädigt wird wie die bisher üblichen Widerstandsfilme, die als Dehnungsmeßstreifen dienen. Somit wird erstmals eine blutige Blutdruckmessung mit einem derart billigen Meßkopf verwendet, daß dieser zur Einmalanwendung geeignet ist. Dadurch wird die Infektionsgefahr erheblich verringert. Bei entsprechendem Membranwerkstoff, z. B. biegsame Glas-, Quarzglas- oder Keramikplättchen, kann bei hoher Empfindlichkeit die Temperaturabhängigkeit und die Drift vernachlässigbar klein gehalten werden.
Weiterhin ist die Erfindung vorteilhaft durch die Merkmale des Anspruches 2 gekennzeichnet. Diese Ausführung ist besonders einfach, da lediglich das flexible, ein Ende des freien Lichtweges bildende Ende einer Lichtleiter faser mit der Membran zur gemeinsamen Bewegung verbunden werden muß, beispielsweise durch elastische Anlage. Diese Anordnung kann außerordentlich klein ausgeführt werden und erlaubt beispielsweise die Unterbringung anderer Sensoreinrichtungen in einem sehr kleinen Meßkopf, der beispielsweise in einer Katheterkanüle angeordnet werden kann.
Weiterhin vorteilhaft ist die Erfindung durch die Merkmale des Anspruches 3 gekennzeichnet. Das Röhrchen kann als Katheterröhrchen ausgebildet sein, mit dem in engen Blutgefäßen der Blutdruck vor Ort bestimmbar ist. Dabei ist das Fenster vorteilhaft im Spitzenbereich angeordnet.
Wie erste Versuche zeigen, kann die Sensorspitze einen Durchmesser von unter 0,8 mm haben bei einem Katheterdurchmesser unter 0,5 mm. Solche blutdruckmessende Katheter geringen Durchmessers sind zur Blutdruckbestimmung in peripheren Gefäßverzweigungen speziell auch bei Kleinkindern vorteilhaft. Es ergeben sich für den klinischen Forscher völlig neue Anwendungsmöglichkeiten.
Die Vorsehung der Membran in einem Fenster des Katheter röhrchens schafft eine Konstruktion, die ohne Schwierigkeit, insbesondere ohne Gefahr des Verhakens in lebendes Gewebe eingestochen werden kann.
Weiterhin vorteilhaft ist die Erfindung durch die Merkmale des Anspruches 5 und insbesondere des Anspruches 6 gekennzeichnet. Auf diese Weise wird der als Lichtweg benutzte Lichtleiter, beispielsweise eine dünne Glasfaser, als Träger eines elektrisch leitenden Schichtaufbaues benutzt, der ohne Vergrößerung des Sondendurchmessers die einfache Vorsehung einer weiteren Meßsonde in unmittelbarer Nähe der Drucksonde ermöglicht. Es entsteht hierdurch die Möglichkeit, den Sauerstoffgehalt und den Blutdruck gleichzeitig on-line zu messen. Dennoch ist ein solcher Multisensor außerordentlich kostengünstig herstellbar, so daß er zur Einmalanwendung geeignet ist.
In der Zeichnung ist die Erfindung beispielsweise und schematisch dargestellt.
Fig. 1 zeigt eine schematische Schnittzeichnung durch einen Druckaufnehmer, der durch Anschlußrohre an das auszumessende Drucksystem angeschlossen wird.
Fig. 2 zeigt eine schematisierte Schnittzeichnung durch eine druckmessende Gefäßkatheterspitze, wobei neben dem Blutdruck noch eine weitere Meßgröße bestimmt werden kann.
Fig. 1 zeigt eine vom Blutdruck deformierbare Membran 101, die an einem starren Gehäuseteil 114, das den Hinterdruckbereich 130 umgibt, flüssigkeitsdicht befestigt ist, wobei eine die Intensität des Lichtüberganges aus einem Lichtleiter 102 in einen Lichtleiter 104 modulierende Halbblende 108 an der Membran 101 aufgebracht ist. Je nach Blutdruck, der auf der Membran 101 lastet, wird diese mehr oder weniger weit in den Lichtweg geschoben. In den Lichtleiter 102 wird von einer lichtemittierenden Vorrichtung 144 Lichtenergie eingestrahlt, deren blutdruckabhängiger Bruchteil von einem lichtmessenden Detektor 136, der über ein Kabel 138 angeschlossen ist, gemessen wird. Das Gehäuse 114 bildet mit einem Blutkammergehäuse 124, das eine Blutkammer 128 umgibt, eine starre Verbindung, wobei über Anschlußrohre 126 der Bluteintritt bzw.
Luftaustritt ermöglicht wird. Das Gehäuseteil 114 ist mit einem die Lichtquelle 144 und den Lichtdetektor 136 tragenden Anschlußteil 132 steckbar verbunden dergestalt, daß die Enden der Lichtleiter 102 und 104 mit Kupplungsvorrichtungen 142 und 140 zu den lichtemittierenden bzw.
lichtmessenden Teilen 144 bzw. 136 des Anschlußstückes 132 ausgerichtet werden.
In nicht dargestellter Weise sind einige Varianten der Lichtwegunterbrechung durchführbar, die jeweils zu einem anderen Zusammenhang zwischen prozentualer Lichtabschwächung bzw. Verstärkung und dem Blutdruck führen. So kann anstelle der Blende 108 ein die Lichtleiterenden 102 und 104 voll abdeckender Graukeil montiert sein; anstelle der Blende 108 ist es ebenso möglich, den Lichtweg dadurch zu modulieren, daß einer der beiden Lichtleiter mit der Membran an einer Stelle großer Auslenkung starr verbunden ist, wobei der andere Lichtleiter mit einem nicht oder nur gering vom Blutdruck auslenkbaren Teil des Sensors verbunden ist. Eine weitere Möglichkeit zur druckabhängigen Modulation des Lichtweges besteht darin, durch Torsion eines Spiegels um eine Achse den Lichtübertritt zu verändern, wenn der Lichtübertritt durch Reflexion in diesem Spiegel erfolgt. Eine weitere Modulation des Lichtweges durch den Blutdruck besteht darin, daß eine blutdruckabhängige relative Lageänderung der Lichtleiterenden um den Brennpunkt eines sphärischen Spiegels oder in der Senkrechten über einem Planspiegel erfolgt.
Bei der Ausführungsform der Fig. 2 umgibt ein starres Gehäuseteil einer Katheterspitze z. B. ein ausgezogenes Glasröhrchen 214 den Hinterdruckbereich 224. In das Glasröhrchen sind zwei Fenster hineingeschliffen. Das eine Fenster wird bedeckt von der blutdruckabhängig deformierbaren elastischen Membran 201, die der Modulation des Lichtweges durch die Lichtleiter 202 und 204 dient. Das andere Fenster ist mit Vergußmasse 216 ausgefüllt, wobei der Lichtleiter 204 den äußeren, dem Blutstrom angrenzenden Rand der Vergußmasse 216 erreicht und bei 218 eine anderweitig nutzbare, spezifisch-sensitive Meßstelle aufweist - in diesem Falle eine Sauerstoffmeßstelle.
Die Sauerstoffmeßstelle ist hier eine polarographisch aktive Meßfläche, die an der Dünnfilmschnittkante eines Edelmetalldünnfilmes mißt, der (nicht dargestellt) auf der Faser 202 aufgebracht ist. Der Edelmetalldünnfilm ist mittels eines Ans chluß drahtes 220 und eines Leitklebstoffes 222 elektrisch kontaktiert.
Die Modulation des Lichtweges geschieht in der Weise, daß die Membran 201 blutdruckabhängig ausgelenkt wird und dabei über einen Stößel 208 die Lichtleiterfaser 204 aus der gezeichneten Ruhelage auslenkt Somit wird der Lichtübertritt von Faser 202 in Faser 204 vermindert, Die Verminderung dieses Lichtübertrittes wird Katheter anschlußseitig außerhalb des Patienten mittels einer lichtsensitiven Meßvorrichtung bestimmt, die z Bo in einem Anschlußstecker untergebracht ist.
Auflageklötzchen 212 und 210 schaffen einen hinreichenden Arbeitsabstand der Lichtleiterfasern von der Membran 201.
Das starre Gehäuseteil 214 geht in Richtung auf den Katheteranschluß in ein dünnes, flexibles Kunststoffröhrchen über In einigen Millimetern Abstand von der Spitze kann ein von der Anschlußseite her mit Luft befüllbarer Cuff angebracht sein, um für Rechtsherzkatheteruntersuchungen ein leichteres Hindurchschwemmen durch den Herzklappenapparat zu erreichen bzw. um die Druckmessung in einem Gefäß in eine "down-stream"-Druckmessung und eine "upstream"-Druckmessung differenzieren zu können, wenn der Cuff bis zum gefäßobliterierenden Durchmesser aufgeblasen wird.
Das erfindungsgemäße Meßprinzip läßt sich auf vielfache Weise anwenden, wie dies die Ausführungsbeispiele der beiden Figuren an Hand eines stationären Blutdruckmessers (Fig. 1) und eines Sondenblutdruckmessers (Fig. 2) zeigen, wobei gemäß Fig. 2 noch eine weitere elektrische Dünnfilmsonde auf einfachste Weise integriert werden kann.
Die gezeigten Ausführungsbeispiele können vielfach variiert werden. So können beispielsweise je nach Ausführung der Lichtstrecke einer oder beide Lichtleiter durch unmittelbar an der Lichtstrecke angeordnete Lichtsender und -empfänger, z. B. miniaturisierte Dioden, ersetzt werden.
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Claims

ANSPRÜCHE: Druckaufnehmer mit einer vom Blutdruck deformierbaren elastischen Membran, deren Auslenkung zur Druckbestimmung herangezogen wird, und einem starren Gehäuseteil, das den Hinterdruckbereich umgibt, dadurch gekennzeichnet, daß die Auslenkung der Membran (101; 201) die Lichtübertragung in einem Lichtweg (102, 104; 202, 204) derart moduiiert, daß die lichtschwächung im lichtweg als Meßgröße für den Blutdruck dient.
2. Druckaufnehmer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Membran (201) einen Licht aussendenden bzw. Licht empfangenden flexiblen Lichtleiter (204) durch Mitbewegung aus seiner Lage im Lichtweg auslenkt.
X Druckaufjiehmej nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Membran im Fenster eines Katheterröhrchens angeordnet ist.
4. Druckaufnehmer nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Fenster an der Katheterspitze angeordnet ist.
5. Druckaufnehmer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine einen Teil des Lichtweges bildende Lichtleiterfaser (202) einen zur Messung anderer biologischer Parameter geeigneten Dünnfilmaufbau trägt, der von einer elektrischen Kontaktierungsstelle (220) zu einem sensitiven Bereich (218) des Schichtaufbaues reicht, der in der Nähe der druckmessenden Membran (201) angeordnet ist.
6. Druckaufnehmer nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der sensitive Bereich zur Bestimmung des Sauerstoffdruckes bzw. der Blutströmungsgeschwindigkeit ausgebildet ist.