DE3204701A1

DE3204701A1 - Verfahren und einrichtung zum ueberwachen der blutkoagulationsfaehigkeit, insbesondere zum verhindern einer thrombogenese und zum ueberwachen der blutzirkulation

Info

Publication number: DE3204701A1
Application number: DE19823204701
Authority: DE
Inventors: Ephraim Rehovot Ulanovsky
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1981-02-11
Filing date: 1982-02-11
Publication date: 1982-09-09
Also published as: FR2499398A1; GB2092756A

Description

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Be Schreibung

Die vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf eine medizinische Einrichtung, und zwar im einzelnen auf eine . Einrichtung und auf Techniken zum Messen und Steuern der Blutkoagulationsfähigkeit und zum Überwachen der Blutzirkulation.

Die Ausbildung von Blutgerinnungen, insbesondere von Blutgerinnseln, ist eine sehr wesentliche Gefahr in der Chirurgie, insbesondere während chirurgischen Operationen, da solche Gerinnungen, insbesondere Gerinnsel, im Falle ihrer Ausbildung Teile des Kreislaufsystems blockieren können,

.15 was außerordentliche ernsthafte und möglicherweise tödliche Folgen haben kann.

Es sind viele Faktoren bekannt, welche die Blutkoagulation und Thrombogenese innerhalb des Kreislaufsystems beeinflussen. Der Einfluß von vielen dieser Faktoren auf einen gegebenen Patienten zu einer gegebenen Zeit ist derzeit nur im Zusammenhang mit Laboratoriumsuntersuchungen in quantitativen Größen meßbar. Die zur Vervollständigung bzw. vollständigen Ausführung dieser Untersuchungen erforderliche Zeit ist langer als die Zeit, über die hinweg wesentliche Änderungen in diesen Faktoren bei einem Patienten auftreten.

Infolgedessen ist derzeit keine Möglichkeit bekannt, die Koagulationsfähigkeit des Bluts eines Patienten auf Echtzeitbasis zu überwachen, und daher weiß man jeweils nicht auf einer Echtzeitbasis, welche Tendenz ein Patient zur Thrombogenese hat, der einer chirurgischen Behandlung, insbesondere Operation, ausgesetzt ist. 35

In der Praxis hat es sich infolgedessen ergeben, daß man Antikoagulationsmittel in das Kreislaufsystem eines Patienten, der einer chirurgischen Behandlung, insbesondere Operation, unterworfen ist, auf der Basis von unvollständiger Information, was die Menge an Antikoagulationsmittel anbetrifft, die zu irgendeiner gegebenen Zeit aktuell benötigt wird, injiziert. Üblicherweise werden Dosen an Antikoagulationsmittel, welche ein Vielfaches .der tat-. sächlich benötigten Dosis betragen, injiziert, um die ernsthafte Gefahr einer Thrombogenese zu vermeiden. Diese • Praxis hat ernsthafte negative Nebenwirkungen, welche das Zunehmen des Blutens sowohl während der Operation als auch danach einschließen.

Kurz zusammengefaßt soll mit der Erfindung eine Einrichtung zur Echtzeitüberwachung der Blutkoagulationsfähigkeit e.ines Patienten zur Verfugung gestellt werden, so daß dadurch eine genaue Dosierung von Antikoagulationsmitteln oder Anwendung von anderen Antikoagulationstechniken beim Patienten ermöglicht wird. Die Einrichtung kann auch für die Überwachung der Blutströmung verwendet werden.

Infolgedessen wird gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ein Sensor zur Verfügung gestellt, der so angeordnet und/oder ausgebildet ist, daß er in das Kreislaufsystem eines lebenden Menschen oder Säugetiers eingefügt werden kann und der sich dadurch auszeichnet, daß er die Gerinnungsbildung darauf fördert.

Weiter ist gemäß einer Ausführungsform der Erfindung mit dem Sensor eine Einrichtung zum Fühlen bzw. Ermitteln • von Kenndaten der Gerinnung bzw. des auf dem Sensor befindlichen geronnenen Bluts zum Anzeigen bzw. Feststellen der Tendenz des Bluts des Menschen oder Säugetiers zum Gerinnen zu einer gegebenen Zeit und an einem gegebe-

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. nen Ort im Kreislaufsystem verbunden. Die gefühlten.bzw. ermittelten Kenndaten können z. B. die Dicke, die Dichte oder andere physikalische Eigenschaften der Gerinnung bzw. des geronnenen Bluts umfassen oder sein.

Weiter ist.gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ein Temperatursensor so angeordnet und/oder ausgebildet, daß er in das Kreislaufsystem eines lebenden Menschen oder Säugetiers eingefügt werden kann und eine Anzeige bzw. einen Meßwert der Blutströmungskennwerte an dem Ort des Temperatursensors liefert. . ·

Darüber hinaus ist gemäß einer Ausführungsform der Erfindung die äußere Oberfläche des Sensors mit einem Material beschichtet, das bekannte Tendenzen hat, die Bildung von Blutgerinnungen darauf zu erleichtern. Dieses Material ist typischer- bzw. vorzugsweise rostfreier Stahl, jedoch kann alternativ jedes andere Material verwendet werden, das die gewünschten Kenndaten der erleichterten Gerinnungsbildung hat.

Außerdem umfaßt der Sensor gemäß einer Ausführungsform der Erfindung einen Thermistor, oder er ist ein Thermistor.

Weiterhin wird gemäß einer Ausführungsform der Erfindung . eine Meßwertermittlungsschaltung für das Fühlen bzw. Ermitteln der Temperatur am Sensor zur Verfugung gestellt. Zusätzlich wird außerdem gemäß einer Ausführungsform der Erfindung eine Einrichtung zum Steuern der Temperatur des Sensors und zum Fühlen bzw. Ermitteln der Änderung der • ' Temperatur desselben in Abhängigkeit von den Kenndaten der Schicht aus geronnenem Blut, die darum herum angeordnet' ist, zur Verfügung gestellt.

Weiterhin wird gemäß einer Ausführungsform der Erfindung

eine Einrichtung zum Bestimmen der Wärmeträgheit des Sensors, die in bekannter Weise mit der Tendenz des Bluts zu dessen Gerinnung und zu anderen Blutzirkulationskenndaten in Beziehung steht, zur Verfügung gestellt.

Darüber hinaus umfaßt gemäß einer Ausführungsform der Erfindung die Einrichtung zum Bestimmen der Wärmeträgheit eine Einrichtung zum Erzeugen eines Eingangssignals sich periodisch verändernder elektrischer Leistung für den Sensor.

Weiter umfaßt gemäß einer Ausführungsform der Erfindung die Einrichtung zum Bestimmen der Wärmeträgheit eine Einrichtung zum Ermitteln der elektrischen Eigenschaften des Sensors. Diese letztere Einrichtung kann eine Einrichtung zum Ermitteln der Phasenbeziehung zwischen dem Strom und der Spannung des Sensors und eine Einrichtung zum Ermitteln der Phasenbeziehung bei unterschiedlichen Frequenzen, wie etwa über einen Frequenzhub oder durch Frequenzwobbeln, umfassen.

Außerdem werden gemäß einer Ausführungsform der Erfindung Verfahren der Echtzeitüberwachung der Blutkoagulationsfähigkeit eines Patienten zur Verfugung gestellt, welche die Verfahrensschritte des Einfügens eines Sensors, wie er oben beschrieben ist, in das Kreislaufsystem eines Patienten und die Anwendung der oben beschriebenen Einrichtung zum Ermitteln der Blutkoagulationsfähigkeit auf Echtzeitbasis umfassen.

Schließlich ist gemäß einer Ausführungsform der Erfindung mit der oben beschriebenen Meßwertermittlungseinrichtung eine Einrichtung zum Dosieren von Antikoagulationsmaterialien bzw.-mitteln an einen Patienten in Ansprechung auf die erhaltenen Anzeige- bzw. Meßwerte der Koagula-

tionsfähigkeit, die von der Meßwertermittlungseinrichtung geliefert werden, verbunden.

■ Endlich wird gemäß einer Ausführungsform der Erfindung eine Einrichtung zum Zuführen eines Antikoagulationsmitiöls in der Nähe des Sensors in gesteuerter Weise und eine Hinrichtung zum Ermitteln der dynamischen Wechselwirkung zwischen der Antikoagulationsmittelzufuhr und der Gerinnung bzw. Blutgerinnung auf dem Sensor zum Erzeugen einer Ausgangsanzeige bzw. eines Ausgangssignals der Blutgerinnungsfähigkeitskennwerte, zur Verfugung gestellt.

Im Rahmen der Beschreibung und der Ansprüche ist unter Wärmeträgheit die Zeit zu verstehen, die zu einer Ä'nderung der Temperatur erforderlich ist.

Die Erfindung sei nachstehend unter Bezugnahme auf die Fig. 1 bis 6 der Zeichnung anhand einiger besonders bevorzugter Ausführungsformen näher erläutert; es zeigen: 20

Fig. 1 eine bildliche Darstellung eines Sensors, der innerhalb-eines Teils des Kreislaufsystems eines Menschen angeordnet und mit einer Erregungs- und Meßwertermittlungsschaltung verbunden ist, so daß auf diese Weise eine Einrichtung zum Überwachen der Blutkoagulationsfähigkeit eines Patienten ausgebildet ist, wobei diese Einrichtung auch bei einem Säugetier angewandt werden kann;
30

Fig.■2 eine Schnittdarstellung des Sensors der Fig. 1;

Fig. 3 ein Blockschaltbild einer Meßwertermittlungsund -erregungsschaltung, die gemäß einer Ausführungsform der Erfindung aufgeba.ut und be-

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treibbar ist;

Fig. 4 ein Blockschaltbild, das eine automatische Antikoagulationsmitteldosierungsei.nrichtung veranschaulicht, die gemäß einer Ausführungsform

der Erfindung aufgebaut und betreibbar ist;

Fig. 5 ein Blockschaltbild, das eine Meßwertermittlungs- und -erregungsschaltung zeigt, die gemaß einer Ausführungsform der Erfindung aufge

baut und betreibbar ist; und

Fig. 6 ein Blockschaltbild, das eine weehselwirkende Antikaagulationsmitteldosierungs- und dynamisehe Meßwertermittlungseinrichtung veranschau

licht, die gemäß einer Ausführungsform der Erfindung aufgebaut und betreibbar ist.

Es sei zunächst auf Fig. 1 Bezug genommen, die eine Einrichtung zum Überwachen der Blutkoagulatiohsfähigkeit eines Patienten veranschaulicht, welche gemäß einer Ausführungsform der Erfindung aufgebaut und wirksam ist. Diese Einrichtung umfaßt einen Sensor, wie beispielsweise einen Temperaturdetektor 10, der in das Kreislaufsy-

2b stem eines Patienten 11, beispielsweise in eine Arterie, eingefügt ist. Der Temperaturdetektor 10 ist mit einer Stromversorgungs- und Meßwertermittlungsschaltung 12 verbunden, die weiter unten in näheren Einzelheiten beschrieben ist. Eine Sichtwiedergabeeinrichtung 14 ist zum Anzeigen eines Meßwerts der Blutkoagulationsfähigkeit des Patienten auf einer Echtzeitbasis'vorgesehen. Es sei darauf hingewiesen, daß auch Messungen des Blutflusses an einem gegebenen' Ort im Kreislaufsystem eines Patienten mittels der dargestellten Einrichtung durchgeführt werden können.

Die Fig. 2 veranschaulicht in vergrößertem Maßstab einen Temperaturdetektor 20, wie beispielsweise einen Thermistor, der mit einem Material, z. B. rostfreiem Stahl, beschichtet ist, das die Tendenz hat, darauf eine Blutkoagulation zu bewirken. Alternativ oder zusätzlich kann die Oberfläche des Detektors oder Sensors gerauht oder in anderer Weise vorbehandelt sein, damit eine Gerinnung darauf gefördert wird. Wie in Fig. 2 angedeutet, hat das koägulierte Blut das Bestreben, eine Schicht aus koaguliertem Blut auszubilden, die den Temperaturdetektor umgibt, und diese Schicht wirkt als Wärmeisolator zwischen dem Detektor und dem fließenden Blut und trägt auf diese Weise zur Wärmeträgheit des Detektors bei. Der Betrag an Wärmeisolierung, der. durch die Schicht aus koaguliertem Blut erzeugt wird, ist mittels des Temperaturdetektors 20 meßbar und liefert eine Anzeige bzw. einen Meßwert des Betrags an kbaguliertem Blut, das sich . um den Temperaturdetektor herum gesammelt hat. Und infolgedessen wird dadurch die Koagulationsfähigkeit von Blut eines Menschen oder eines Säugetiers zu einem gegebenen Zeitpunkt in Echtzeit angezeigt bzw. gemessen.

Es sei darauf hingewiesen, daß sich die Dicke, Dichte oder andere physikalische Eigenschaften der Schicht aus koaguliertem Blut, die den Temperaturdetektor umgibt, in Abhängigkeit von der laufenden bzw. gegenwärtigen Tendenz des Bluts,zu koagulieren, verändern. Infolgedessen ist die Schicht aus koaguliertem Blut eine dynamische Erscheinung, und ihre Dicke, Dichte oder andere physikalische Eigenschaften können über selbst relativ kurze Zeitdauern hinweg zunehmen oder abnehmen.

Es sei außerdem darauf hingewiesen, daß die Einrichtung der Fig. 2 ohne.die Schicht aus koaguliertem Blut oder mit einer solchen Schicht als Meßeinrichtung für den

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Blutfluß an einem gegebenen Ort im Kreislaufsystem verwendet werden kann.

Sowohl bei den Blutkoagulationsfähigkeitsmessungen als auch bei den Blutflußmessungen mißt der Temperaturdetek-

tor die Wärmeträgheit, die daran vorhanden ist. Diese Messung liefert eine Anzeige bzw. einen Meßweit des Blutflusses oder des Betrags an Isolierung, der durch eine koagulierte Blutschicht erzeugt wird. Vorzugsweise wird der Sensor so hergestellt, daß er eine bekannte vor-

Ί bestimmte Wärmeträgheit hat.

Es sei nun auf Fig. 3 Bezug genommen, in der in schematischer Form eine Meßwertermittlungs- und Stromversorgungsschaltung dargestellt ist, die gemäß einer Ausführungsform der Erfindung aufgebaut und betreibbar ist und einen Spannungserzeuger 30 umfaßt, welcher in.der Weise arbeitet,daß er eine summierte Gleichstrom- und Sinusspannung an einen Thermistor 32 oder einen anderen Temperaturdetektor liefert, der im Kreislaufsystem eines Patienten eingebettet bzw. in dieses Kreislaufsystem eingefügt ist. Der Thermistor 32 ist außerdem über einen Widerstand 34 mit Masse verbunden. Der Wert des Widerstands.34 ist vorzugsweise so gewählt, daß er viel geringer als der Wert des elektrischen Widerstands der Thermistors ist.

Ε,ίη Phasendetektor 36 erhält als Eingangsspannung die Sinuskomponenten vom Spannungserzeuger 30, sowie eine Spannung vom Widerstand 34, die dem Stromfluß durch den Thermistor 32 proportional ist. Der Stromfluß durch den Thermistor 32 ist dem elektrischen Widerstandswert des Thermistors 32 proportional und liefert ein Phasendifferenz-Ausgangsssignal, das die Wärmeträgheit des Thermistors angibt bzw. ein Maß für diese Wärmeträgheit ist. Es sei darauf hingewiesen, daß der Phasendetektor so angeordnet

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sein kann, daß er Phasenunterschiede zwischen verschiedenen elektrischen Parametern des Sensors oder zwischen identischenen Parametern auf unterschiedlichen Leitungen des Sensors ermittelt. Es sei außerdem darauf hingewiesen, daß die Bezeichnungen "Sensor" und "Detektor" hier austauschbar verwendet werden.

. Das Ausgangssignal des Phasendetektors 36 kann so geeicht werden, daß es die Echtzeit-Blutkoagulationsfähigkeit des Bluts eines Menschen oder Säugetiers angibt, oder die Blutfluß- bzw. -Strömungsrate oder andere Eigenschaften des im Kreislauf umlaufenden Bluts an einem vor-, bestimmten Ort im Kreislaufsystem eines Menschen oder Säugetiers. Der Ausgang des Phasendetektors 36 kann an eine Sicht- oder Hörwiedergabeeinrichtung und alternativ oder zusätzlich an eine Aufzeichnungs- und/oder Alarmeinrichtung (nicht gezeigt) angekoppelt sein. Es kann auch ein Eingang für eine Spannung mit variabler Frequenz vorgesehen sein, und die Beziehung zwischen dem Ausgangssignal und der Frequenz der Eingahgsspannung kann ermittelt und als Kontroll- und/oder Steuerparameter angewandt werden. .

Es sei nun auf Fig. 4 Bezug genommen, in der eine automatische Antikoägulationsmittel—Dosiereinrichtung veranschaulicht ist, die gemäß einer Ausführungsform der Erfindung aufgebaut und betreibbar ist. Diese Einrichtung um-. faßt in entsprechender Weise wie die Einrichtung nach Fig. 3 einen Spannungserzeuger 30, der eine summierte Gleichstrom- und Sinusspannung an einen Thermistor 32 liefert. Der Thermistor 32 liefert über einen Widerstand 34, dessen Wert viel kleiner als der Wert des elektrischen Widerstands des Thermistors 32 und der mit Masuo verbunden ist, ein Ausgangssignal.
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JZU4 /U I

Ein Pha.sendifferenzdetektor und Ausgangskonverter 38 erhält als verschiedene Eingangssignale das Ausgangssignal vom Spannungserzeüger 30 und dasjenige vom Thermistor 32, und liefert ein Ausgangssignal, das die Phasendifferenz zwischen den beiden Eingangssignalen darstellt bzw. dieser Phasendifferenz proportional ist, als Steuersignal zu einer automatischen Dosiereinrichtung 40, die in der Weise arbeitet, daß sie eine entsprechend bzw. angemessen kalibrierte Dosis einer Antikoagulationssubstanz bzw. eines Koagulationsverhinderungsmittels an einen Patienten abgibt. Die automatische Dosiereinrichtung kann vollständig konventionell sein, und sie kann ein spannungsgesteuertes elektrisches Ventil aufweisen.

Es sei nun auf Ii¹Ig. 5 Bezug genommen, in der eine Stromversorgungs- und Meßwertermittlungsschaltung zur Verwendung im Rahmen der Erfindung dargestellt ist, die einen Spannungserzeuger 55 umfaßt, der Rechteckimpulse über einen Widerstand 57 an einen Thermistor 32 abgibt, der seinerseits in das Kreislaufsystem eines Menschen oder Säugetiers eingefügt ist. In diesem Zusammenhang sei.darauf hingewiesen, daß hier die Stromversorgungsschaltung, wie aus den einzelnen Ausführungsformen zu entnehmen ist, eine Schaltung ist, welche den jeweiligen Sensor mit einer Erregungsspannung bzw. einem Erregung'sstrom versorgt und daher auch als Erregungsschaltung bezeichnet werden kann, während unter einer Meßwertermittlungsschaltung im Sinne der Erfindung jeweils die Schaltung zu verstehen ist, mit welcher der jeweilige Meßwert über den Sensor gewonnen wird, und die auch als. "Abtastschaltung" bezeichnet werden kann. Die Meßwertermittlungsschaltung 59 erhält eine Spannung vom Thermistor 32 und liefert ein Ausgangssignal entsprechend den Änderungen des Spannungseingangs vom Thermistor 32 hinter den Anstiegstlanken der vom Spannungserzeuger 55 erzeugten Rechteckimpul-

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se. Ein Beispiel einer ermittelten Änderung, in dem Spannungseingang vom Thermistor ist die Differenz zwischen
den beiden Momentanwerten des Spannungseingangs nach zwei vorbestimmten Zeitintervallen, die auf die Impulsanstiegsflanken folgen.

Es sei nun auf Fig. 6 Bezug genommen, die eine interaktive Antikoagulationsmittel-Dosierungs- und dynamische
Meßwertermittlungseinrichtung zeigt, welche gemäß einer Ausführungsform der Erfindung aufgebaut und betreibbar
ist. In der Einrichtung ist ein Sensor 50, wie beispielsweise ein Thermistor, vorgesehen, der in ein Blutgefäß 52 oder einen anderen Teil des Kreislaufsystems eines Menschen oder Säugetiers eingefügt ist. Die Dosierungseinrichtung 54 kann in der Weise arbeiten, daß sie eine Zufuhr von Antikoagulationsmaterial 56 in das Blut speziell in der Nähe des Sensors 50 entsprechend Steuerinstruktionen, welche die Menge und die Zeitgebung dieser Zufuhr bestimmen, bewirkt. Es kann ein Dosisanzeiger 61 vorgesehen sein, der die Dosis bzw. Dosierung von Antikoagulationsmitteln oder von anderen Arzneimitteln, die dem Menschen oder Säugetier- verabreicht werden, anzeigt oder angibt, damit mittels der Einrichtung 63 eine Korrelation zwischen der Blutkoagulation und dieser Arzneimitteldosis bzw. -dosierung hergestellt wird.

Eine Dosxerungssteuereinrichtung 53 steuert den Betrieb der Dosierungseinrichtung 54 und wird ihrerseits mit-■ tels einer Komparatorschaltung 60 gesteuert. Der Komparatorschaltung 60 wird ein Eingangssignal von einer Programmsteuerschaltung 62 zugeführt, die typischer- bzw.
vorzugsweise Instruktionen enthält _vdie sich insbesondere auf die Mengen und die Zeitgebung der Antikoagulationsmittelzufuhr in die Nähe des Sensors 50 unter vorbestimmten Bedingungen bzw. Zuständen der durch Mpßfüh-

lung ermittelten Koagulationsfähigkeit beziehen.Der Komparatorschaltung 60 wird außerdem ein Eingangssignal von der Meßwertermittlungsschaltung 64, die eine Phasendifferenzermittlungseinrichtung der oben beschriebenen Art sein kann, zugeführt, welches die Wärmeträgheit am Sensor 50 auf Echtzeitbasis angibt. Die Komparatorschaltung 6 0 arbeitet in der Weise, daß sie die Zufuhr von Antikoagulationsmittel ciurch die Dosierungseinrichtung 54 in Ansprechung auf die ermittelte Koagulationsfähigkeit des Bluts, wie.· sie durch den Sensor 50 festgestellt wird, modifiziert/und steuert.

Es sei darauf hingewiesen, daß die in Fig. 6 veranschaulichte Einrichtung eine interaktive bzw. wechselwirkend arbeitende dynamische Ermittlung der Ansprechung des Bluts in dem Menschen oder Säugetier auf eine Zufuhr von Antikoagulationsmittel zu demselben durchführt. Es.sei außerdem darauf hingewiesen, daß die Zufuhr von Antikoagulationsmittel in einer bekannten periodischen oder nichtperiodischen Weise variiert werden kann, und daß

sie derart gesteuert werden kann, daß die Blutgerinnung !«Lauf dem Sensor 50 periodisch auf Null vermindert wird, Wso daß dynamische Messungen der Gerinnungsaktivität ermöglicht werdet. Die Regulierung der Antikoagulationsmittel zufuhr k^nn automatisch in Ansprechung auf diesp Messungen ausgeführt werden. -> Vi

Es kann außerdem eine Antikoagulationsmitteldosierungs- bzw. -dosisanzeigeeinrichtung 66 vorgesehen sein, die _tin der Weise arbeitet, daß sie die erforderliche Antikoagu-1 ailionsmitteldosierung entsprechend einem gewünschteng&ustand der Blutkoagulationsfähigkeit oder entsprechendÄ^inem programmierten Zustand der Gerinnung auf der Sensorig,. Oberfläche bestimmt. ¹^'

Gemäß der vorliegenden Erfindung werden verschiedene Techniken zum Betreiben der Einrichtung der Fig. 5. und 6 zur Verfugung gestellt, wodurch gewünschte dynamische Messungen der Blutgerinnungsaktivität und der Wirksamkeit der Antikoagulationsmittel hinsichtlich des Auslösens von Gerinnseln, und hinsichtlich der Verminderung der Gerinnungsaktivität ausgeführt werden können.

Selbstverständlich ist die Erfindung nicht auf die' beschriebenen und dargestellten Ausführungsformen beschränkt, sondern sie läßt sich im Rahmen des Gegenstandes der Erfindung, wie er aus den Ansprüchen zu entnehmen ist, sowie im Rahmen des allgemeinen Erfindungsgedankens, wie er sich aus den gesamten Unterlagen ergibt, in vielfältiger Weise abwandeln und mit Erfolg ausführen.

Leerseite

Claims

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KRAUS & W^l SfE ftf" '"'""

PATENTANWÄLTE

UND ZUGELASSENE VERTRETER VOR DEM EUROPÄISCHEN PATENTAMT

DR. WALTER KRAUS DIPLOMCHEMIKER · DR.-ING. ANNEKÄTE WEISERT DIPL.-INS. FACHRICHTUNG CHEMIE IRMGARDSTRASSE 15 . D-BOOO MÜNCHEN 71 · TELEFON 089/79 7077-79 7078 · TELEX O5-21215 6 kpat d

TELEGRAMM KRAUSPATENT Case: 3195 JS/BR

EPHRAIM ULANOVSKY Rehovot, Israel

Verfahren und Einrichtung zum Überwachen der Blutkoagulationsfähigkeit, insbesondere zum Verhindern einer Thrombogenese und zum Überwachen der Blutzirkulation

PATENTANSPRÜCHE

1/ Blutkoagulationsfähigkeitssensor, dadurch gekennzeichnet, daß er einfügbar in das Kreislaufsystem eines lebenden Menschens oder Säugetiers angeordnet bzw. ausgebildet ist, so daß er eine Ausgangsanzeige bzw. -größe der Koagulationsfähigkeit , des Kreislaufbluts in Ansprechung auf gefühlte Kennwerte einer Blutgerinnung, die darauf ausgebildet ist, liefert.
2. Sensor nach Anspruch 1, da du r c h gekennzeichnet , daß er einen Temperaturdetektor (10; 20; 32; 50) umfaßt oder ein solcher ist.

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3. Sensor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens einer der gefühlten bzw. ermittelten Kennwerte die Wärmeträgheit des Sensors (10; 20; 32; 50) zusammen mit der darauf ausgebildeten Blutgerinnung ist.
4. Sensor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß er einen Thermistor (20; 32; 50) umfaßt oder ein solcher ist.
5. Sensor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß seine äußere Oberfläche aus einem Material ausgebildet ist, das bekannte Tendenzen zur Erleichterung der Bildung von Blutgerinnungen darauf hat.
6. Sensor nach Anspruch 5,dadurch gekennzeichnet , daß das Material rostfreier Stahl ist.
7. Sensor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß er eine äußere Oberfläche hat, die so vorbehandelt ist, daß sie die Bildung von Blutgerinnungen darauf· erleichtert.
8. Sensor nach einem der Ansprüche 3 bis 7, d a d.urch gekennzeichnet, daß der Sensor (10; 20;32;50)eine bekannte vorbestimmte Wärmeträgheit hat.

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9. Sensor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die gefühlten bzw. ermittelten Kennwerte in einer bekannten Weise mit der. Tendenz des Bluts des Menschen oder Säuge-

tiers, in einer gegebenen Zeit und an einem gegebenen Ort im Kreislaufsystem des Menschen oder Säugetiers zu gerinnen, in Beziehung gesetzt werden bzw. stehen.
10. Sensor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die gefühlten bzw. ermittelten Kennwerte wenigstens entweder die . Dicke oder die Dichte der Gerinnung bzw. Blutgerinnung umfassen.
11.· Einrichtung zum Überwachen von Kennwerten von Blut in einem Menschen oder Säugetier in Echtzeit, ■gekennzeichnet durch einen Sensor (10; 20; 32; 50) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche; und eine Meßwertermittlungsschaltung (12; 36; 38; 59; 64), der das Ausgangssignal des Sensors (10; 20; 32; 50) zügeführt wird und die eine merkliche Ausgangsanzeige bzw. -signalgröße der Tendenz des Bluts zur Gerinnung auf einer Echtzeitbasis liefert.
12. Einrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet , daß sie eine Einrichtung (12; 55, 57; 30, 34) zum Erzeugen eines Wärmeflusses zu oder von dem Sensor (10; 20; 32; 50) umfaßt, sowie eine Einrichtung (12; 36; 38; 64) zum Fühlen bzw. Ermitteln der Änderung der Wärmeträgheit des Sensors (10; 20; 32; 50) in Abhängigkeit von den Kennwerten des darauf angeordneten geronnenen Bluts.

".
13. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine Einrichtung (12; 36; 38; 59; 64) zum Bestimmen der Wärmeträgheit des Sensors (10; 20; 32; 50) zusammen mit darauf befindlichem geronnenem Blut zur Anzeige bzw. Ermittlung von Eigenschaften des in Kontakt damit befind-

: :* .· . X" Λ 3ZU4/U

lichen zirkulierenden Bluts umfaßt.
14. Einrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet , daß die Einrichtung (12; 55, 57; 30, 34), die einen Wärmefluß erzeugt, eine Einrichtung (14; 30; 55) zum Erzeugen eines sich periodisch ändernden elektrischen Eingangssignals für den Sensor (10; 20; 32) umfaßt oder ist.
15. Einrichtung nach einem der .Ansprüche 11 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßwertermittlungsschaltung eine Einrichtung (12; 36; 38; 59; 64) zum Fühlen bzw. Ermitteln der elektrischen Eigenschaften des Sensors (10; 20; 32; 50) umfaßt oder ist.
16. Einrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßwertermittlungsschaltung eine Einrichtung (36; 38; 59; 64) zum·Ermitteln der Phasenbeziehung zwischen unterschiedlichen elektrisehen Parametern des Sensors (10.; 20; 32; 50) umfaßt oder ist.
17'. Einrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet , daß die elektrischen Parameter variable Komponenten des Stroms und der Spannung umfassen oder sind.
18. Einrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet , daß die Meßwertermittlungseinrichtung eine Einrichtung (36; 38) zum Fühlen bzw. Ermitteln der elektrischen Parameter auf unterschiedlichen Leitungen dos Sensors (32) umfaßt oder ist.
19. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüehe 16 bis 18, dadurch gekennzeich-

net, daß die die Phasenbeziehung ermittelnde Einrichtung (36; 38; 59; 64) eine Einrichtung zum Ermitteln der Phasenbeziehung bei'einer Mehrzahl von unterschiedlichen Frequenzen umfaßt oder ist.
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20. Einrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet , daß das sich variierende elektrische Eingangssignal ein impulsförmiges elektrisches Strom- und/oder Spannungseingangssignal umfaßt

oder' ist. '
21. Einrichtung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet , daß das impulsförmige Eingangssignal rechteckige Impulse umfaßt oder aus solchen Impulsen besteht, und daß die Meßwertermittlungsschaltung: (59) eine Einrichtung zum Bestimmen der Wärmeträgheit des Sensors (32) zusammen mit darauf befindlichem geronnenem Blut entsprechend Änderungen in einem elektrischen Ausgangssignal von dem Sensor (32) hinter den Ahstiegsflanken der rechteckigen Impulse umfaßt oder ist.
22. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß daß sie eine Einrichtung (40; 54) zum .Zuführen von Antikoagulationsmaterial bzw. -mittel zum Kreislaufsystem umfaßt. .'■··■
23. Einrichtung nach Anspruch 22, d a d u r c h gekennzeichnet , daß die Antdkoagulationsmittel zuführende Einrichtung (40; 54) so arbeitet, daß sie das Antikoagulationsmaterial bzw. -mittel in der Nähe* des Sensors (32; 50) zuführt.
24. Einriclrt^ng nach Anspruch 22 oder 23, dadurch gekennzeichnet, daß die Antikoagulationsmit-

tel zuführende Einrichtung (40; 54) so arbeitet, daß sie eine Antikoagulationsmittelzufuhr durchführt, die sich mit der Zeit ändert.
25. Einrichtung nach einem der Ansprüche 22 bis 24, dadurch gekennzeichnet, daß die Antikoagulationsmittel zuführende Einrichtung (40; 54) so arbeitet, daß sie die Zufuhr von Antikoagulationsmittel bzw. -material in einer solchen Weise variiert, daß

IQ die gefühlten bzw. ermittelten Kennwerte der Blutgerinnung auf dem Sensor (32; 50) in vorbestimmter Weise verändert werden. · ·
26. Einrichtung nach einem der Ansprüche 22 bis 25, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßwertermittlungsschaltung (64) so arbeitet, daß sie die Tendenz des Bluts zum Gerinnen auf der Basis einer wechselwirkenden und dynamischen Beziehung von Änderungen in der Zuführung von Antikoagulationsmittel und Ä'nderungen in den Kenndaten der Blutgerinnung bzw. des geronnenen Bluts bestimmt.
27. Einrichtung.nach einem der Ansprüche 22 bis 26, ■dadurch . gekenn zeichnet,daß die Antikoagulationsmittel zuführende Einrichtung-(40; 54) so arbeitet,. daß sie periodisch im wesentlichen die Blutgerinnung bzw. das geronnene Blut auf dem Sensor (32; 50) auflöst.

.
28. Einrichtung nach einem der Ansprüche 22 bis 27, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßwertermittlungsschaltung (64) so arbeitet, daß sie Kenndaten der Blutgerinnung bzw. des geronnenen Bluts in bzw. zu einer vorbestimmten Zeit, welche auf eine Zuführung von Antikoagulationsmittel zu dem Kreislaufsystem

• 4 · ·»

folgt, fühlt bzw. ermittelt, und daß sie so arbeitet, daß sie eine Äusgangsanzeige bzw. -größe der Tendenz des Bluts zum Gerinnen auf der Basis der dynamischen Natur der gefühlten bzw. ermittelten Kenndaten liefert.

"
29. Einrichtung nach einem der vorhergehonden Ansprüche 22 bis 28, dadurch gekennzeichne t , daß sie eine Dosierungsanzeigeeinrichtung (66) umfaßt, die so'arbeitet, daß sie eine erforderliche Dosis bzw." Dosierung von Antikoagulationsmittel in Ansprechung auf das Ausgangssignal der Meßwertermittlungsschaltung (64) anzeigt.
30.. Einrichtung nach Anspruch 29, dadurch gekennzeichnet, daß die Dosierungsanzeigeeinrichtung (66) so arbeitet, daß sie die erforderliche Dosierung bzw. Dosis entsprechend der Rate der Antikoagulationsmittelzufuhr bestimmt, welche aufgrund einer Meßwertfühlung bzw. -ermittlung dahingehend wirkt, daß sie die Blutgerinnung bzw. das geronnene Blut in einem gegebenen statischen Zustand hält.
31. Einrichtung nach Anspruch 29, dadurch gekennzeichnet, daß die Dosierungsanzeigeeinrichtung (66) so arbeitet, daß sie die gewünschte Dosierung bzw. Dosis gemäß der dynamischen Rate der Antikoagulationsmittel zufuhr bestimmt, die aufgrund einer Meßwertfühlung bzw. -ermittlung dahingehend wirkt, daß sie die Bluttendenz zum Gerinnen über die Zeit gleichformig aufrechterhält.
32. Einrichtung nach hinein der vorhergehenden An:;pi ü ehe, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine Einrichtung (61) zum Fühlen bzw. Ermitteln von zusätzlichen Faktoren, welche die Blutkoagulationsfähig-

keit beeinflussen können, auf einer Echtzeitbasis umfaßt.
33. Einrichtung nach Anspruch 32, dadurch gekennzeichnet , daß die zusätzliche Faktoren fühlende bzw. ermittelnde Einrichtung (61) eine Einrichtung zum Fühlen bzw. Ermitteln der Dosierung von Arzneimitteln in das Kreislaufsystem eines Menschen oder Säugetiers umfaßt.
34. Einrichtung nach Anspruch 32, dadurch gekennzeichnet , daß sie eine Einrichtung (64) zuin Korrelieren der üua&tzlichen Faktoren mit der ermittelten Blutkoagulationsfähigkeit umfaßt.
35. Verfahren zur Echtzeitüberwachung der Blutkoagulationsfähigkeit eines Menschen oder Säugetiers, gekennzeichnet durch die folgenden Verfahrensschritte: Einfügen eines Sensors (10; 20;-32; 50) in das Kreislaufsystem des Menschen oder Säugetiers; und Fühlen bzw. meßwertmäßiges Verarbeiten des Ausgangssignals des Sensors (10; 20; 32; 50) zur Anzeige bzw. Ermittlung der Koagulationsfähigkeit des Bluts des Menschen oder Säugetiers auf einer Echtzeitbasis wenigstens einmal.
2'5 36. . Verfahren nach Anspruch 35, dadurch gekennzeichnet, daß der Sensor (10; 20; 32; 50) so arbeitet, daß er die Bildung von Blutgerinnungen dar-.auf erleichtert.
37. Verfahren nach Anspruch 35 oder 36, d -a d u r c h gekennzeichnet , daß es außerdem den Verfahrensschritt des Zuführens von Antikoagulationsmittel zum Kreislaufsystem umfaßt.
38. Verfahren nach Anspruch 37, dadurch ge-

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kennzeichnet , daß es den Verfahrensschritt des Fühlens bzw. Ermittelns der dynamischen Beziehung zwischen der Antikoagulationsmittelzufuhr und der Blutkoagulationsfähigkeit umfaßt.

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39. Verfahren nach einem der Ansprüche 35 bis 37, dadurch gekennzeichnet, daß der Verfahrensschritt des Fühlens bzw. meßwertmäßigen Verarbeitens des Ausgangssignals den Verfahrensschritt des Fühlens bzw. Ermittelns der Wärmeträgheit des Sensors (10; 20; 32; 50) zusammen mit der darauf ausgebildeten Blutgerinnung.umfaßt.
40.1 Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüehe, dadurch gekennzeichnet, daß es außerdem den Verfahrensschritt des Bestimmens einer gewünschten Dosierung von Antikoagulationsmittel auf der Basis des gefühlten bzw. meßwertmäßig verarbeiteten Ausgangssignals des Sensors (10; 20; 32; 50) umfaßt. '
41. Verfahren nach Anspruch 40-, dadurch g e k e η η ζ e ich η e t , daß der Verfahrensschritt des Bestimmens der gewünschten Dosierung den Verfahrensschritt des Bestimmens der erforderlichen Dosierung entsprechend der Rate der Antikoagulationsmittelzufuhr umfaßt, welche aufgrund von Meßwertfühlung bzw. -ermittlung dahingehend wirkt, daß die Blutgerinnung in einem gegebenen statischen Zustand aufrechterhalten wird»
42. Verfahren nach Anspruch 40, dadurch g e kennz e i chnet , daß der Verfahrensschritt des Bestimmens einer gewünschten Dosierung den Verfahrensschritt des Bestimmens der erforderlichen Dosierung entsprechend der dynamischen Rate der Antikoagulationsmittelzufuhr umfaßt, welche aufgrund von Meßwertfühlung bzw.

-ermittlung dahingehend wirkt, daß sie die Bluttendenz zum Gerinnen über die Zeit hinweg gleichförmig aufrechterhält.
43. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 40 bis 42, dadurch- -gekennzeichnet , daß es außerdem den Verfahrensschritt des Zuführens der erforderlichen Dosierung von Antikoagulationsmittel zum Patienten umfaßt.

' 44, Verfahren zum Bestimmen von Blutströmungskerinwerten, dadurch gekennzeichnet, daß es die folgenden Verfahrensschritte umfaßt:. Einfügen ei-■ nes Sensors (10; 20; 32; 50) in das Kreislaufsystem eines Patienten; und Fühlen bzw. Ermitteln der Wärmeträgheit . des Sensors (10; 20; 32; 50) wenigstens einmal zur Anzeige bzw. Ermittlung von Blutströmungskennwerten.