DE3240191A1

DE3240191A1 - Fluessigkeitsmesssystem fuer medizinische zwecke

Info

Publication number: DE3240191A1
Application number: DE19823240191
Authority: DE
Inventors: John H. 92037 La Jolla Calif. Parrish
Original assignee: Vitalmetrics Inc
Current assignee: CR Bard Inc
Priority date: 1981-11-03
Filing date: 1982-10-29
Publication date: 1983-07-07
Also published as: GB2109934A; DE3240191C2; US4448207A; JPH0326044B2; JPS58130026A; GB2109934B; CA1188786A

Description

PATENTANWÄLTE

SCHAUMBURG, SCHOLZ-DORLAM Λ THOENKS

EUROPEAN PATENT ATTORNEYS

S-.■

VitalMetrics, Inc.

7060 Miramar Road Suite 104

San Diego, California USA

KARL-HEINZ SCHAUMBURG, Dlpl.-Ing.

WOLFGANG-SCHULZ-DÖRLAM Ingenieur diploma E. N. S. I. Grenoble DR. DIETER THOENES, Dlpl.-Phys.

V 7015 DE - THwi

Flüssigkeitsmeßsystem für medizinische Zwecke

P. O. BOV ·?Π15βΟ ■ D-finnn MfI NPMPM nn .

Die Erfindung betrifft ein Flüssigkeitsmeßsystem für medizinische Zwecke.

Die genaue und reproduzierbare Messung des Zulaufs und Ablaufs von Flüssigkeiten ist eine sehr wichtige Maßnahme bei der Behandlung von Krankenhaus-Patienten, die sich in einem kritischen Zustand befinden. Zulaufmessungen sind wesentlich, um sicherzustellen, daß die vorgeschriebenen Volumina und Zuflußraten parenteral oder interal zugegebener Lösungen zugeführt werden, so daß der gewünschte therapeutische Effekt erreicht wird. Genau und reproduzierbare Ausfluß- oder Abgabemessungen sind wesentlich, um sicherzustellen, daß keine Überlastung mit Flüssigkeit infolge einer Überinfusion, eines niedrigen Herzminutenvolumens oder eines postrenalen Versagens erfolgt ist. Abrupte Änderungen in dem ürinfluß können ein erstes Anzeichen einer Verschlechterung des klinischen Zustandes des Patienten liefern, selbst bevor Änderungen in den lebenswichtigen Größen wie Blutdruckes, der Temperatur, des Pulses oder der Atmung sichtbar werden.

Für einen in einem kritischen Zustand befindlichen Patienten, bei dem nicht ein primäres Nierenversagen vorliegt, hängt der Fluß und das Volumen des von der Niere produzierten Urins von einem entsprechenden Blutfluß in der Niere ab. Da das Herzminutenvolumen _oa_er der Herzausstoß die hauptsächliche Bestimmungsgröße für den renalen Blutfluß ist, stehen Änderungen des Urinflusses in Korrelation zu Änderungen mit dem Herzminutenvolumen . So kann eine genaue Messung des Ausstoßes und Volumens an Urin einem Arzt eine Information über einen möglichen Blutstillstand und akutes Nierenversagen liefern. Eine Erhöhung des Blutdruckes des Patienten um 66% seines Normalwertes für einen kurzen Zeitraum nur

_ 7 —.

5 Minuten kann ausreichen, um ein akutes Nierenversagen herbeizuführen.

Darüberhinaus kann eine durch die Änderung des ausgestoßenen Urinvolumens sichtbare Reaktion des renalen Systems auf eine intravenös zugehende Flüssigkeit oder eine Blutinfusion dem Arzt eine Information über den pathologischen Prozeß liefern, der für einen niedrigen Urinausstoß verantwortlich ist. Die häufigste Ursache eines niedrigen Urinausstoßes liegt in einem geringen Herzminutenvolumen das durch ein zu großes Flüssigkeitsvolumen verursacht wird. Weitere Ursachen sind ein primäres Nierenversagen, ein Herzversagen oder eine postrenale Obstruktion.

Für Patienten in einem kritischen Zustand sind Änderungen der blutdynamischen Meßgrößen der Herzleistung wie der arterielle Blutdruck, der zentrale venöse Druck und der Druck im linken Herzvorhof bedeutungslos, wenn diese Änderungen nicht mit Änderungen in der Durchblutung größerer Organe wie der Niere korreliert werden.Ein Urinmeß- und -anzeigesystem,welches dem Arzt eine indirekte Information über die renale Durchblutung in Form von Änderungen in dem ausgestoßenen Urinvolumen liefert, gewährleistet, daß der Arzt über die notwendigen physiologischen Daten verfügt, um- vernünftige klinische Entscheidungen zu treffen.

Die derzeit bekannten Meß- und Sammelvorrichtungen zur Messung und zum Sammeln des von Patienten über einen Katheter abgegebenen Urinvolumens lassen sich im wesentlichen in drei verschiedene Bautypen unterteilen. Ältere Einheiten bestehen aus flexiblen Beuteln oder halbstarren klaren Einweg-Sammelbehältern aus Kunststoff mit Skaleneinteilungen in Schritten von 25 ml oder 50 ml bis

zu 2 Litern. Ein zweites System besteht üblicherweise aus einem zur Aufnahme von 2 Litern geeigneten durchsichtigen flexiblen Beutel, der einen zur Aufnahme von 200 ml geeigneten durchsichtigen starren Kunststoffbehälter enthält, der seinerseits eine Skaleneinteilung mit Schritten von 2 ml aufweist. Bei diesen letztgenannten Einrichtungen fließt der Urin abwärts durch einen Ausflußschlauch in den starren Behälter. Alle 30 Minunten oder stündlich muß eine Überwachungsperson die Urinabgabe messen und notieren und dann den Urin aus dem kleineren starren Behälter in den größeren flexiblen Beutel entleeren, so daß der Meßzyklus von neuem beginnen kann. Diese Vorrichtungen sind nicht genau und die mit ihnen erzielten Ergebnisse hängen von der Messung und Aufzeichnung der Urinmengen in präzisen Zeitinervallen ab, um eine genaue Aufzeichnung der Urinabgabe zu erhalten. Die Meßwerte sind schwierig abzulesen, da die Behälter unter dem Bett hängen. Ferner geht Zeit verloren, da man den Urin aus dem starren Behälter in den größeren Behälter umfüllen muß, bevor ein weiterer Meßzyklus beginnen kann.

Bei einem dritten Typ von überwachungseinrichtung zur Überwachung der Urinabgabe wird diese elektromechanisch so gesteuert, daß der abgegebene Urin stündlich in eine andere von zehn Kammern einer Wegwerfeinheit fließt. Bei diesem System entfällt das Entleeren des Urins aus einem Behälter alle 30 Minuten oder stündlich. Es ist jedoch ebenfalls ungenau. Die Skaleneinteilungen sind schwierig abzulesen und die Konstruktion erschwert Ausstoßmessungen im Abstand von 30 Minuten, wodurch die Wahrscheinlichkext ■ erhöht wird, daß Krankenschwestern die Abgabe nicht alle 8 Stunden oder bei einem Schichtwechsel überprüfen. Ferner sind diese Einrichtungen auch teuer.

BAD ORIQlWAL

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Flüssigkeit smeß system der vorstehend geschilderten Art anzugeben, das einfach im Aufbau, preiswert in der Herstellung, sowie einfach in der Handhabung und der Wartung ist und dennoch genaue Messungen des pro Zeiteinheit abgegebenen Volumens einer Körperflüssigkeit ermöglicht.

Diese Aufgabe wird bei einem Flüssigkeitsmeßsystem der eingangs genannten Art erfindungsgemäß gelöst durch ein Gehäuse mit kardanischer Aufhängung,um das System in einer niveauregulierten Stellung zu halten, einen in dem Gehäuse lösbar angeordneten Behälter zur Aufnahme der zu messenden Flüssigkeit, eine in dem Gehäuse in einer betriebsmäßig definierten räumlichen Beziehung zu dem Behälter anbringbare Ultraschall-Meßeinrichtung zur Messung der Entfernung der Oberfläche der in dem Behälter befindlichen Flüssigkeit, eine Datenverarbeitungseinrichtung zur Bestimmung des pro Zeiteinheit in dem Behälter angefallenen Flüssigkeitsvolumens aufgrund der Ausgangssignale der Meßeinrichtung, Anzeigemittel zur Sichtanzeige des mittels der Datenverarbeitungseinrichtung bestimmten Flüssigkeitsvolumens in dem Behälter und Mittel zum Anschluß des Flüssigkeitsmeßsystems an eine Quelle für die zu messende Flüssigkeit.

Die Nachteile bei den bekannten Systemen werden bei der erfindungsgemäßen Lösung durch die Verwendung eines Systems beseitigt, das eine wiederverwendbare elektronische Einheit aufweist, welche das abgeaebene Urinvolumen mit einer Genauigkeit von - 2ml unter Verwendung eines Ultraschallmeßverfahrens mißt. Das erfindungsgemäßte System weist eine digitale Anzeige für die Urinabgabe und für die Zeit sowohl während der laufenden Stunde als auch während der vergangenen Stunde auf.

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Mit dem erfindungsgemäßen Flüssigkeitsmeßsystem kann das von einem Patienten über einen Katheter abgegebene Urinvolumen automatisch und genau gemessen und angezeigt werden. Entsprechend der erfindungsgemäßen Lehre wird der Urin in einem durchsichtigen starren Wegwerfbehälter gesammelt, in dem er zwar betrachtet werden kann aber dennoch isoliert ist, um eine Kontaminierung zu vermeiden.

In den im folgenden beispielhaft beschriebenen Ausführungsformen der Erfindung umfaßt das Meßsystem drei Hauptkomponenten. Eine Trägeranordnung nimmt einen herausnehmbaren Wegwerfbehälter bekannter Abmessungen auf, indem der Urin von einem mit einem Katheter versehenen Patienten gesammelt wird. Oberhalb der Trägeranordnung ist eine Meß- und Steuereinheit angeordnet, die eine Ultraschall-Meßsendeempfangsanordnung, einen Mikroprozessor und Anzeigevorrichtungen umfaßt. Der Mikroprozessor steuert die Zeitgabe und den Betrieb der Sendeempfangsanordnung, um periodisch die Höhe der in dem Behälter gesammelten Flüssigkeit durch die Laufzeitmessung eines Echosignals zu bestimmen, das an der Oberfläche des.gesammelten Urins reflektiert wird. Aufgrund dieser Messungen und der bekannten Abmessungen des Behälters berechnet der Mikroprozessor das Volumen der über die Zeit hin angesammelten Flüssigkeit und veranlaßt, daß diese Information für die laufende und die vorangegangene -Stunde angezeigt wird. Um die gewünschte Genauigkeit zu gewährleisten, weist die Trägeranordnung eine kardanische Aufhängung auf, um sicherzustellen, daß bei Änderungen der Lage des Systems die Oberfläche der angesammelten Flüssigkeit niveaustabilisiert bleibt, d. h. relativ zum Behälter stets die gleiche Ausrichtung besitzt. Bei einer Aus-

SAD ORiGINAL

führungsform der Erfindung, bei der die Füllstandshöhe der angesammelten Flüssigkeit mittels einer Echomessung über eine signifikante Luftstrecke bestimmt wird, wird ein Referenzziel innerhalb des Behälters mit einer bekannten Entfernung von den Wandlern der Sendeempfangsanordnung in Verbindung mit dem Mikroprozessor verwendet, um eine Korrektur der gemessenen Entfernung des Flüssigkeitsniveaus infolge der Lufttemperatur und Luftfeuchtigkeit innerhalb des Behälters zu ermöglichen. In einer zweiten Ausführungsform wird die Füllstandshöhe der angesammelten Flüssigkeit mittels einer Echosignalmessung bestimmt, bei welcher der Signalweg innerhalb der angesammelten Flüssigkeit verläuft. In diesem Falle ist ein Bezugsziel nicht erforderlich.

Ein wesentlicher Vorteil des erfindungsgemäßen Systems besteht darin, daß es die automatische und genaue Bestimmung des in einer bestimmten Zeit angefallenen Flüssigkeitsvolumens in einem isolierten Urinbehälter ermöglicht. Das System ist bequem zu handhaben und seine Anzeigevorrichtungen sind leicht abzulesen, indem sie die Summenwerte für die laufende und die vorangegangene Stunde digital anzeigen, so daß die Nierenfunktion eines Patienten auf einfache Weise aufgetragen und überwacht werden kann. Das System arbeitet selbstätig und erfordert keine Entleerung des Behälters während der kontinuierlichen Messung, wodurch eine genaue Messung gewährleistet und Arbeitszeit qualifizierten Bedienungspersonals eingespart wird. Der gesammelte Urin kann in dem System bequem beobachtet werden. Ferner können auf einfache Weise für weitere Analysen Proben aus dem System entnommen werden. Der Herstellungspreis für ein derartiges System ist relativ gering-

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung, welche in Verbindung mit

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den beigefügten Zeichnungen die Erfindung anhand zweier Ausführungsbeispiele erläutert, wobei in den Zeichnungen gleiche Teile stets mit den gleichen Bezugsziffern versehen sind. Es zeigen:

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht der Flüssigkeitsmeßvorrichtung,

Fig. 2 eine perspektivische Ansicht des Wegwerfbehälters für die zu messende Flüssigkeit,

Fig. 3 eine Frontansicht der Vorrichtung,

Fig. 4 eine Seitenansicht der Vorrichtung, welche die Schwenkarme für das Austauschen des Flüssigkeitsbehälters ausgeklappt zeigt,

Fig. 5 einen Schnitt länas Linie 5-5 in Fig. 4

Fig. 6 eine Frontansicht des Halters und des Flüssigkeitsbehälters mit teilweise geschnitten dargestelltem Bereich, um das Ultraschallmeßverfahren zu erläutern,

Fig. 7 eine Seitenansicht des Halters mit weggeklapptem oberem Abschnitt, so daß der Halter für einen Zugriff zum Flüssigkeitsbehälter offen ist,

Fig. 8 ein Blockdiagramm zur Erläuterung der Funktion der Meß- und Steuereinheit des Systems,

Fig. 9 eine der Fig. 6 entsprechende Ansicht einer weiteren Ausführungsform der Erfindung mit einem abgewandelten Ultraschallwandler,

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Fig. 10 eine Seitenansicht der in der Fig. 9 dargestellten Ausführungsform und

Fig. 11 eine perspektivische Ansicht des für die Einheit gemäß den Fig. 9 und 10 verwendeten Wegwerfbehälters .

Bei der in der Fig. 1 dargestellten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Meßanordnung 10 zur Messung von Körperflüssigkeit erkennt man eine Trägeranordnung 12, die an dem Bett eines Patienten oder an einer passenden nahegelegenen Stelle anbringbar ist. Die Trägeranordnung 12 besteht aus einem Trägerrahmen 14 und einem Halter 16 für einen Flüssigkeitsbehälter. Der Halter 16 ist mit Hilfe von Schwenkarmen 18 mit dem Trägerrahmen 14 schwenkbar derart verbunden, daß der Halter 16 von dem Trägerrahmen 1.4 in eine Stellung absenkbar ist, in der die Schwenkarme 18 auf Anschlägen 19 des Trägerrahmens 14 aufliegen, um so das Einsetzen und das Herausnehmen eines Behälters 20 aus einer in dem Halter 16 ausgebildeten Behälter - Aufnahmevertiefung 22 zu ermöglichen. Der Halter 16 ist in Fig. 4 in seiner abgesenkten Stellung dargestellt. Eine an der Vorderseite des Halters 16 angebrachte und in Einheiten von 50ml geeichte Skala erlaubt die visuelle Bestimmung des Urinvolumens innerhalb des Behälters 20.

Wie ferner die Fig. 4 und 7 zeigen, ist eine Steuer- und Meßeinheit mit Hilfe eines Gelenkes oder Scharnieres an der Oberseite des Halters 16 derart gelenkig gelagert, daß sie betriebsmäßig in einem Abstand von dem Behälter 20, jedoch nahe dessen Oberseite gehalten oder aus dem Bereich der Aufnahmevertiefung 22 weggeschwenkt werden

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kann, um das Auswechseln des Behälters 20 zu ermöglichen. Arretierungselemente 25 sichern den Haltern 16 an dem Trägerrahmen 14, wenn sich die Flüssigkeits-Meßanordnunq 10 in ihrer oberen Stellung oder Meßstellung befindet.

Wie die Fig. 3 und 4 zeigen, ermöglicht die Konstruktion des Trägerrahmens 14 eine kardanische Lagerung der Flüssigkeits-Meßanordnung 10, um so die Oberfläche 26 der in dem Behälter 20 gesammelten Flüssigkeit relativ zum Behälter 20 gerade zu halten. Dies wird dadurch erreicht, daß ein Halterungsarm 28 in der Mitte des Lagerrahmens 14 mit Hilfe eines Schwenkzapfens 30 schwenkbar gelagert ist, der seinerseits zwischen zwei Lageraugen 32 gehalten ist. Der Halterungsarm 28 wird mit-.-HiIfe zweier Trägerhaken 34, die in öffnungen 36 an dem Halterungsarm 28 eingehängt sind, an der gewünschten Stelle für die Meßanordnung 10 befestigt. Aufgrund dieser Ausbildung kann die. Meßanordung 10 in einem ausreichenden Maße um ihre vertikale und ihre horizontale Achse schwenken, um sicherzustellen, daß die Flüssigkeitsoberfläche 26 zur genauen Messung des Flüssigkeitsstandes horizontal bleibt.

Die Bedienungsschalter und Anzeigeelemente der Steuer- und Meßeinheit 24 sind in Fig. 1 dargestellt. Sie können von der Vorderseite der Meßanorndung 10 her bedient bzw. überwacht werden. Man erkennt einen Haupt- oder Netzschalter 38, der zum Ein- und Ausschalten der die Steuer- und Meßeinheit 24 speisenden Spannungsquelle dient. Ein weiterer Schalter 40 dient zur Rückstellung der Anzeigevorrichtungen. Ein Digitalzähler 42 gibt das gesamte Volumen der in dem Behälter 20 innerhalb der vorausgegangenen Betriebsstunde der Meßanorndung 10 angesammelten Flüssigkeit wieder. Die Digitalanzeige 44

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zeigt die Flüssigkeitsmenge an, die sich in dem Behälter 20 während der laufenden Stunde angesammelt hat. Die Digitalanzeige 44 wird in Verbindung mit einer Anzeigevorrichtung 46 verwendet, welche die verstrichene Zeit in der laufenden Meßstunde anzeigt.

Die konstruktiven Einzelheiten des Behälters 20 sind in den. Fig. 2 und 5 dargestellt. Bei der vorliegenden Ausführungsform besitzt der .Behälter ein Fassungsvermögen von 2.000ml und ist mit einem im wesentlichen starren Aufbau aus· einem klaren Kunststoff hergestellt, so daß der Flüssigkeitsinhalt in dem Behälter visuell beobachtet werden kann. Der Behälter 20 ist mit feststehenden Innenabmessungen hergestellt, um eine genaue Berechnung des enthaltenen Flüssigkeitsvolumens zu ermöglichen, wie dies im folgenden beschrieben wird. Der Behälter 20 weist nach unten hin schräg aufeinander zulaufende Seitenwände 21 auf, um das Einführen und das Herausziehen des Behälters in die bzw. aus der Aufnahmevertiefung des Halters 16 zu erleichtern (Fig. 2). Der Behälter 20 ist nahe seinem oberen Ende mit einem Einlaßanschluß -48 für ein Katheterrohr versehen und weist ferner einen Auslaßanschluß 50 zum Entleeren des Behälters auf. Ein Abschnitt eines flexiblen Schlauches 52 ist ständig mit dem Auslaßanschluß 50 verbunden. An der Vorderseite des Behälters 20 ist ein Schlauchhalter 54 angeordnet, der zur Halterung des freien Endes 56 des Schlauchabschnittes 52 dient. Ein Knick in dem Schlauchabschnitt 52 schließt den Auslaßanschluß 50. Der Behälter 20 ist als Einweg- oder Wegwerfelement der Flüssigkeit-Meßanordnung 10 ausgebildet. Daher ist die vorstehend beschriebene Auslaß- oder Entnahmeanordnung nicht wesentlich für die Meßfunktion des Systems, sondern ist nur vorgesehen, um Meßproben des gesammelten Urins gegebenenfalls für weitere Untersuchungen entnehmen zu

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können. Nahe dem oberen Ende des Behälters 20 ist eine durch ein Bakterienfilter 64 abgeschirmte Belüftungsöffnung 6 2 vorgesehen, um den Aufbau eines Druckes innerhalb des Behälters zu verhindern, wenn dieser von dem Katheter her mit Urin gefüllt wird. Ferner sind an der Oberseite des Behälters 20 bund- oder ringförmige Kappen oder Stutzen 58 und 60 angeordnet, die als Schnittstelle mit den anderen Bauteilen der Meßanordnung 10 dienen, die in der Steuer- und Meßeinheit 24 angeordnet sind. Die Öffnungen der Stutzen 58 und 6 0 sind durch flexible Membranen 66 bzw. 68 verschlossen, welche den Inhalt des Behälters 20 von dem Rest des Systems isolieren.

Wie die Fig. 2 und 5 zeigen, ist der Behälter 20 mit einem Zielstab oder Prallstab 70 versehen, der innerhalb des Behälters 20 mit einem bekannten Abstand von den Membranen 66 und 68 angeordnet ist. Der Prallstab 70 liefert eine bekannte Referenzentfernung für die Berechnung von Korrekturen des gemessenen Flüssigkeitsstandes, die aufgrund von Schwankungen der Temperatur und der Feuchtigkeit innerhalb des Behälters 20 während des Meßbetriebes erforderlich werden. Die Meßanordnung 10 ist in der dargestellten Ausführungsform mit Mitteln zur Korrektur der Schallgeschwindigkeit versehen, um bei der Messung des Flüssigkeitsvolumens eine Genauigkeit von 2 ml einzuhalten.

Gemäß den Darstellungen in den Fig. 6 und 8 umfaßt die Steuer- und Meßeinheit 24 eine Ultraschall-Sendeempfangseinrichtung 72 und eine Mikroprozessoreinheit 74 zusätzlich zu den Betätigungsschaltern und Anzeigevorrichtungen, die oben beschrieben wurden. Bei dieser Ausführungsform arbeitet die Ultraschall-Sendeempfangsanordnung 72 ebenso wie der Sendewandler 76 und der

Empfängerwandler 78 bei einer Frequenz von 200 kHz. Es ist jedoch zu bemerken, daß andere geeignete Betriebsfrequenzen verwendet werden können. Die Wandler sind nach Art der auf Biegung beanspruchten keramischen Elemente ausgebildet und bestehen jeweils aus einem piezoelektrischem Element, das mit einer Aluminiumplatte verbunden ist. Die Wandler 76 und 78 sind an Trägerelementen 78 bzw. 82 angeordnet, so daß die Flächen der Wandler an dem Mittelabschnitt der jeweiligen Membran 66 bzw. 68 anliegen, welche die Stutzen 58 bzw. 60 des Behälters 20 bedecken. Infolge der Kompatibilität der Membranen mit dem ausgesandten und empfangenen Schall werden innerhalb der Sende-Empfangsanordnung 72 erzeugte Schallimpulse an die Luft innerhalb des Innenraumes 73 des Behälters 20 abgegeben. Gemäß der Darstellung in Fig. 6 werden die ausgesandten Impulse 84 und 86 sowohl von der Flüssigkeitsoberfläche 26 als auch von dem Prallstab 70 innerhalb des Behälters 20 reflektiert und anschließend von dem Empfängerwandler 78 aufgenommen und innerhalb der Sende-Empfangsanordnung 72 und der Mikroprozessoreinheit 74 weiterverarbeitet. Die dargestellte Ausführungsform verwendet sowohl einen Sendewandler als auch einen Empfängerwandler. Es ist jedoch zu bemerken, daß ein einziger Wandler mit einer geeigneten Multiplex-Schaltung beide Funktionen erfüllen könnte.

Eine weitere Ausführungsform der medizinischen Flüssigkeit-Meßanordnung ist in den Fig. 9, 10 und 11 dargestellt. Bei dieser zweiten Ausführungsform wird von der Möglichkeit Gebrauch gemacht, den Flüssigkeitsstand oder die Höhe der Flüssigkeitssäule des angesammelten Urines mit Hilfe eines Schallsignales zu messen, das sich in dem angesammelten Urin fortpflanzt und an der Grenzfläche 26 zwischen Urin und Luft innerhalb des Behälters 20 reflektiert wird. Um dies zu erreichen, ist auf einer

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Trägerstange 102 in einem Abteil 104 in der Basis des Behälterhalters 16 ein einziger Sende- und Empfängerwandler 100 angeordnet. Die elektrische Verbindung zwischen der Sende-Empfangsanordnung 72 und dem Wandler 100 erfolgt durch Leitungen 106, die entlang der Außenseite des Behälterhalters 16 geführt sind. Der wegwerfbare Behälter 20 erfüllt bei der zweiten Ausführungsform der Erfindung dieselben Funktionen und ist in der gleichen Weise innerhalb der Trägeranordnung 12 gehalten, wei dies bei der oben beschriebenen Ausführungsform der Fall war. Bei der zweiten Ausführungsform weist jedoch der Behälter an einer mittleren Stelle seiner Unterseite eine Vertiefung 108 auf, die mit Paßsitz einen scheibenförmigen Ansatz 110 übergreift, der als Schnittstelle zwischen dem Wandler 100 und dem Kunststoff des Behälters 20 dient, um die übertragung der Schallenergie zwischen dem Wandler 100 und der Flüssigkeit innerhalb des Behälters zu erleichtern. Der Ansatz 110 ist aus Silikongummi hergestellt mit einer Mindesthärte von annähernd 30 Shore-Einheiten.

Bei der in der Fig. 9 dargestell-ten Ausführungsform wird ein Schallimpuls 112 von dem Wandler 100 aufwärts zu der Oberfläche 26 der innerhalb des Behälters angesammelten Flüssigkeit 20 gesendet. Der Wandler 100 empfängt ferner das zurückgekehrte Echosignal 11.4. Auf arund des minimalen Luftweges der Impulse 112 und 114 bei dieser zweiten Ausführungsform ist es nicht erforderlich, Korrektureinrichtungen für die Lufttemperatur und Luftfeuchtigkeit vorzusehen. Daher werden auch der Prallstab 70 und andere Korrektureinrichtungen, die bei der ersten Ausführungsform vorhanden waren, hier nicht verwendet. Der Weg der Impulse in der Flüssigkeit und die Anforderungen an die Meßgenauigkeit erfordern bei dieser zweiten Ausführungsform die Wahl einer höheren Betriebsfrequenz

ί- Λ ff M

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für die Sende-Empfangsanordnung 72 und den Wandler 100. Es wird eine Frequenz im Bereich von 5 MHz verwendet.

Im folgenden wird die Arbeitsweise der in der Fig. 1 dargestellten Ausführungsform anhand der Fig. 6 und 8 erläutert. Fig. 8 zeigt ein funktionales Blockdiagramm der Steuer- und Meßeinheit 24. Es wird angenommen, daß die Meßanordnung 10 nahe einem Patienten angeordnet ist und sich in ihrer Betriebsstellung befindet. Ferner wird angenommen, daß ein Katheterschlauch 85 (Fig. 4) an den Einlaßanschluß 48 des Behälters 20 angeschlossen ist. Die Anordnung wird durch Betätigung des Hauptschalters 38 in Betrieb gesetzt. Die Zähleranzeigen werden mit Hilfe des Schalters 40 auf Null gestellt. Eine Uhr 98 meldet die verstrichene Zeit der Mikroprozessoreinheit 74 zur Steuerung der Ultraschall-Sendeempfangsanordnung 72 und der die verstrichene Zeit anzeigenden Zeitanzeigen 42 und 46. Bei der beschriebenen Ausführungsform sendet die Mikroprozessoreinheit in Abständen von 4 see einen Impuls von 100 \is&c Dauer an die Sende-Empfangsanordnung 72. Es ist jedoch zu bemerken, daß auch andere geeignete Impulsraten und Impulslängen verwendet werden können. Die Sende-Empfangsanordnung wandelt den jeweiligen Impuls in ein Schallsignal, das mittels des Wandlers 76 durch die Membran 66 hindurch in den Innenraum des Behälters 20 ausgesandt wird. Die durch Linien 84 und 86 in der Fig. 6 dargestellten ausgesandten Schallimpulse werden von dem Prallstab 70 und der Oberfläche des angesammelten, über den Katheter zugeführten Urines reflektiert.. Die Schallechosignal die durch Linien und 90 dargestellt sind, werden von dem Empfangswandler

78 durch die Membran 78 hindurch empfangen und von der Empfangsanordnung 72 verarbeitet, welche entsprechende Signale an die

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Mikroprozessoreinheit 74 liefert. In dieser wird die Höhe der Flüssigkeitssäule aus der Zeitdifferenz zwischen dem Aussenden der Impulse und dem Empfang der an der Flüssigkeitsoberfläche 26 erzeugten Echosignale berechnet. Mit Hilfe eines Betriebsprogrammes 94 wird die gemessene Laufzeit des zum Prallstab 70 ausgesandten und an diesem reflektierten Echosignals mit einem in einem Speicher 92 gespeicherten Wert verglichen. Hieraus erhält man Korrekturen der Schallgeschwindigkeit, um die gemessene Höhe der Flüssigkeitsoberfläche unter Berücksichtigung der Temperatur und der Feuchtigkeit innerhalb des Behälters 20 zu korrigieren. Um die Reproduzierbarkeit und Genauigkeit der Flüssigkeitsstands-Messung zu verbessern, wird mit Hilfe des Betriebsprogrammes der Mikroprozessoreinheit und in Koordination mit der Auslösung des ausgesandten Impulses ein elektronisches Empfangsfenster verwendet, um die Verarbeitung falscher Echosignale zu eliminieren.

Aufgrund der bekannten Innenabmessungen des Urinbehälters 20 enthält ein Speicher 96 in Tabellenform Werte für das Flüssigkeitsvolumen entsprechend einer gemessenen Höhe der Flüssigkeitssäule in dem Behälter. Unter Verwendung des Betriebsprogrammes 94, der Uhr 98 und des Speichers 96 bestimmt die Mikroprozessoreinheit 74 das Urinvolumen, das sich innerhalb einer bestimmten Zeit in dem Behälter 20 angesammelt hat und zeigt den Wert des Flüssigkeitsvolumens sowie die Zeit an den Digitalzählern 44 und 46 an. Nach einer Betriebsstunde wird die in der abgelaufenen Stunde angesammelte Flüssigkeitsmenge an dem Zähler 42 angezeigt, während das Urinvolumen und die Zeit während der laufenden Stunde wieder an den Zählern 44 und 46 erscheinen.

Die Betriebsweise der zweiten Ausführungsform der er-

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findungsgemäßen medizinischen Meßanordnung zur Flüssigkeitsmessung stimmt im wesentlichen mit der eben beschriebenen Betriebsweise überein.· Bei der zweiten Ausführungsform wird jedoch das Flüssigkeitsniveau '26 in dem Behälter 26 direkt gemessen und dem Mikroprozessor 174 zur Berechnung des Flüssigkeitsvolumens unter Verwendung des Betriebsprogrammes 74 und des Speichers zugeführt. Das Betriebsprogramm 94 wird abgewandelt, um die oben beschriebenen Korrekturberechnungen für die Schallgeschwindigkeit in Luft zu eliminieren. Die Verwendung des Speichers 9 6 hierfür entfällt.

Wenn es erforderlich ist, den Urinbehälter 20 herauszunehmen oder zu ersetzen, wird die Meßanordnung unter Betätigung des Hauptschalters 38 und des Rückstellschalters 40 abgeschaltet. Wie in den Fig. 4 und 7 dargestellt ist, wird der Halter 16 für den Behälter 20 durch Niederdrücken der Arretierungselemente 24 entriegelt und durch ein Verschwenken der Schwenkarme 18 abgesenkt. Die Steuer- und. Meßeinheit 24 wird dann um das Gelenk 23 we.ggeschwenkt (Fig. 7) . Hierauf kann der Urinbehälter 20 aus der Aufnahmevertiefung 22 in dem Halter 16 herausgenommen und ersetzt werden. Durch das Einsetzen eines neuen Behälters und das Anheben und Arretieren des Behälterhalters 16 wird die Meßanordnung 10 wieder in einen betriebsbereiten Zustand versetzt, indem sie durch Betätigung der Schalter 38 und 40 wieder in Betrieb genommen werden kann.

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Claims

Patentansprüche

( 1 .J Flüssigkeit smeß sy stern für medizinische Zwecke, gekennzeichnet durch ein Gehäuse (12, 16) mit kardanischer
Aufhängung,um das.System in einer niveauregulierten
Stellung zu halten, einen in dem Gehäuse (12, 16) lösbar angeordneten Behälter (20) zur Aufnahme der zu
messenden Flüssigkeit, eine in dem Gehäuse (12, 16) in einer betriebsmäßig definierten räumlichen Beziehung zu dem Behälter (20) anbringbare Ultraschall-Meßeinrichtung (24) zur Messung der Entfernung der Oberfläche (26) der in dem Behälter (20) befindlichen Flüssigkeit, eine
Datenverarbeitungseinrichtung zur Bestimmung des pro
Zeiteinheit in dem Behälter (20) angefallenen Flüssigkeitsvolumens aufgrund der Ausgangssignale der Meßeinrichtung (24), Anzeigemittel zur Sichtanzeige des mittels der Datenverarbeitungseinrichtung bestimmten Flüssigkeitsvolumens in.dem Behälter (20) und Mittel (48) zum Anschluß des Flüssigkeitsmeßsystems an eine Quelle für die zu messende Flüssigkeit.
2. Flüssigkeitsmeßsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Innenraum (73) des Behälters (20)
biologisch isoliert ist, um eine Kontaminierung der
innerhalb des Behälters (20) angesammelten Flüssigkeit zu verhindern.

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3. Flüssigkeitsmeßsystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Datenverarbeitungseinrichtung einen Mikroprozessor (74) umfaßt.
4. Flüssigkeitsmeßsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Datenverarbeitungseinrichtung ferner folgende Teile umfaßt:

eine Speichereinrichtung (96) zur Speicherung der von der Flüssigkeit bei unterschiedlichen Füllstandshöhen innerhalb des Behälters (20) eingenommenen Volumina, eine Speichereinrichtung (92) zur Speicherung von Korrekturwerten zur Korrektur der gemessenen Füllstandshöhen aufgrund von Schwankungen zwischen der gemessenen und der tatsächlichen Entfernung eines Referenzzieles (70), eine Zeitgebereinrichtung (98) zur Erzeugung von Zeitsignalen, eine Speichereinrichtung (94) zur Speicherung eines Betriebsprogrammes und eine Prozessoreinheit (74), die mit den Speichereinrichtungen (92, 96), der ültraschallmeßeinrichtung (24), den Anzeigemitteln (42, 44, 46) und der Zeitgebereinrichtung (98) gekoppelt ist, um periodisch die entsprechend der herrschenden Temperatur und Feuchtigkeit korrigierte Füllstandshöhe in dem Behälter zu ermitteln und das Flüssigkeitsvolumen innerhalb des Behälters (20) zu bestimmen und anzuzeigen.
5. Flüssigkeitsmeßsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Behälter (20) auswechselbar ist.
6. Flüssigkeitsmeßsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichent, daß die Anzeigemittel (42, 44, 46) derart ausgebildet sind, daß sie das während der abgelaufenen Stunde und während der laufenden Stunde

angefallene Flüssigkeitsvolumen einer Körperflüssigkeit in dem Behälter (20) anzeigen.
7. Flüssigkeitsmeßsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 6, gekennzeichnet durch eine Korrekturvorrichtung zur Korrektur der Ausgangssignale der Meßeinrichtung (24) in Abhängigkeit von Schwankungen der Temperatur und der Feuchtigkeit innerhalb des Behälters (20).
8. Flüssigkeitsmeßsystem nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Korrektureinrichtung ein innerhalb des Behälters (20) in einem bestimmten Abstand von der Ultraschall-Meßeinrichtung (24) angeordnetes Schallreflexionselement (70) und eine Komparatoreinrichtung aufweist, um Korrekturwerte für die gemessene Füllstandshöhe zu ermitteln in Abhängigkeit von Abweichungen zwischen der tatsächlichen und der gemessenen Entfernung des Ultraschall-Reflexionselementes (70).
9. Flüssigkeitsmeßsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Ultraschall-Meßeinrichtung (24) physisch von dem Innenraum (73) des Behälters (20) durch eine dünne reflexible Membran (66, 68) getrennt ist.
10. Flüssigkeitsmeßsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Ultraschall-Meßeinrichtung ein elastisches Kopplungselement (110) zur Erleichterung der Schallübertragung·aufweist.
11. Verfahren zur Bestimmung des pro Zeiteinheit abgegebenen Volumens einer Körperflüssigkeit, dadurch gekennzeichnet, daß ein Behälter (20) mit bekannten Innenabmessungen zum Sammeln der zu messenden Flüssigkeit verwendet wird, daß durch Ultraschall-Messungen periodisch die Höhe der angesammelten Flüssigkeit in dem Behälter bestimmt wird,

32A0191

S-f.

daß periodisch das Volumen der in dem Behälter angesammelten Flüssigkeit aufgrund der in dem Behälter gemessenen Füllstandshöhe bestimmt wird und daß das ermittelte Volumen der in dem Behälter pro Zeiteinheit angesammelten Flüssigkeit visuell angezeigt wird.
12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die gemessene Füllstandshöhe des Flüssigkeitspegels unter Berücksichtigung der Schwankungen in der Temperatur und der Feuchtigkeit innerhalb des Behälters korrigiert wird.