DE3240191C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Flüssigkeitsmeßsystem für medizinische Zwecke nach dem Oberbegriff des Hauptanspruchs.

Die genaue und reproduzierbare Messung des Zulaufs und Ablaufs von Flüssigkeiten ist eine sehr wichtige Maß­ nahme bei der Behandlung von Krankenhaus-Patienten, die sich in einem kritischen Zustand befinden. Zulaufmessun­ gen sind wesentlich, um sicherzustellen, daß die vorge­ schriebenen Volumina und Zuflußraten parenteral oder interal zugegebener Lösungen zugeführt werden, so daß der gewünschte therapeutische Effekt erreicht wird. Ge­ nau und reproduzierbare Ausfluß- oder Abgabemessungen sind wesentlich, um sicherzustellen, daß keine Über­ lastung mit Flüssigkeit infolge einer Überinfusion, eines niedrigen Herzminutenvolumens oder eines post­ renalen Versagens erfolgt ist. Abrupte Änderungen in dem Urinfluß können ein erstes Anzeichen einer Ver­ schlechterung des klinischen Zustandes des Patienten liefern, selbst bevor Änderungen in den lebens­ wichtigen Größen wie des 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 Blut­ fluß in der Niere ab. Da das Herzminutenvolumen oder der Herzausstoß die hauptsächliche Bestimmungsgröße für den renalen Blutfluß ist, stehen Änderungen des Urin­ flusses 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 von nur 5 Minuten kann ausreichen, um ein akutes Nierenversa­ gen herbeizuführen.

Darüber hinaus kann eine durch die Änderung des ausge­ stoßenen 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 Flüssig­ keitsvolumen verursacht wird. Weitere Ursachen sind ein primäres Nierenversagen, ein Herzversagen oder eine postrenale Obstruktion.

Für Patienten in einem kritischen Zustand sind Änderun­ gen der blutdynamischen Meßgrößen der Herzleistung wie der arterielle Blutdruck, der zentrale venöse Druck und der Druck im linken Herzvorhof bedeutungslos, wenn die­ se Änderungen nicht mit Änderungen in der Durchblutung größerer Organe wie der Niere korreliert werden. Ein Urin­ meß- und -anzeigesystem, welches dem Arzt eine indirekte Information über die renale Durchblutung in Form von Änderungen des ausgestoßenen Urinvolumens 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 einem Katheter abgegebenen Urinvolumens lassen sich im wesent­ lichen in drei verschiedene Bautypen unterteilen. Ältere Einheiten bestehen aus flexiblen Beuteln oder halbstar­ ren 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 durchsichti­ gen flexiblen Beutel, der einen zur Aufnahme von 200 ml geeigneten durchsichtigen starren Kunststoffbehälter enthält, der seinerseits eine Skaleneinteilung mit Schrit­ ten von 2 ml aufweist. Bei diesen letztgenannten Einrich­ tungen 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 Be­ hälter 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 Zeitintervallen ab, um eine genaue Aufzeichnung der Urinabgabe zu erhalten. Die Meßwerte sind schwierig abzu­ lesen, 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 weite­ rer 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 Wahrscheinlichkeit erhöht wird, daß Krankenschwestern die Abgabe nicht alle 8 Stunden oder bei einem Schichtwechsel überprüfen. Fer­ ner sind diese Einrichtungen auch teuer.

Die GB-PS 14 77 507 beschreibt ein Flüssigkeitsmeßsystem für medizinische Zwecke, insbesondere zur Messung der abgegebenen Urinmenge. Das Meßsystem umfaßt ein Gehäuse, in welchem zwei Behälter ausgebildet sind, ein großer Sammelbehälter und ein kleinerer, kalibrierter Zwischenbehälter. An dem Zwischenbe­ hälter ist eine Meßskalierung angebracht, welche es ermöglicht, visuell den jeweiligen Füllungsgrad der Zwischenkammer zu be­ stimmen. Als nachteilig erweist es sich dabei, daß diese vi­ suelle Bestimmung in bestimmten Zeitabständen durch das Bedie­ nungspersonal erfolgen muß, um den Zwischenbehälter dann in den Hauptbehälter entleeren zu können. Anderenfalls ist ein automa­ tischer Überlauf vorgesehen, welcher jedoch die Messung ver­ fälscht. Die Ablesung ist besonders nachteilig, da derartige Auffangbehälter üblicherweise neben dem Bett oder unterhalb des Bettes des Patienten aufgehängt sind, so daß sich zum Ablesen das Bedienungspersonal stark bücken muß. Weiterhin reicht viel­ fach die vorhandene Lichtmenge nicht aus, so daß zusätzliche Lichtquellen, welche den Patienten stören, eingeschaltet werden müssen. Ein weiterer Nachteil liegt darin, daß der Zwischenbe­ hälter ein kleines Volumen aufweist, so daß eine häufige Able­ sung, auch in den Nachtstunden, erforderlich ist. Zusätzlich ist es erforderlich, die Ablesezeit exakt einzuhalten und zu bestimmen.

Aus der US-PS 42 10 969 ist ein Ultraschall-Meßsystem zur Be­ stimmung der Pegels von Flüssigkeiten o. ä. bekannt, das Meß­ system ist für den stationären Gebrauch bei sehr großen Behäl­ tern o. ä. gedacht, beispielsweise um Flüssigkeits-Vorratsbehäl­ ter oder Vorratsbehälter zur Aufnahme von körnigem Material zu überwachen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Flüssigkeitsmeß­ system der eingangs genannten Art zu schaffen, welche einfach im Aufbau, preiswert in der Herstellung sowie einfach in der Handhabung und Wartung ist und eine exakte Messung des pro Zeiteinheit abgegebenen Volumens ermöglicht.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmalskombi­ nation des Hauptanspruches gelöst, die Unteransprüche beschreiben weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung.

Die Nachteile bei den bekannten Systemen werden bei der erfindungsgemäßen Lösung durch die Verwendung eines Systems beseitigt, das eine wiederverwendbare elektroni­ sche Einheit aufweist, welche das abgegebene Urin­ volumen mit einer Genauigkeit von ± 2 ml unter Verwen­ dung eines Ultraschallmeßverfahrens mißt. Das erfindungs­ gemäße System weist eine digitale Anzeige für die Urin­ abgabe und für die Zeit sowohl während der laufenden Stunde als auch während der vergangenen Stunde auf.

Mit dem erfindungsgemäßen Flüssigkeitsmeßsystem kann das von einem Patienten über einen Katheter abgegebene Urinvolumen automatisch und genau gemessen und ange­ zeigt werden. Entsprechend der Lehre wird der Urin in einem durchsichtigen starren Wegwerf­ behälter 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 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 be­ kannten Entfernung von den Wandlern der Sendeempfangs­ anordnung in Verbindung mit dem Mikroprozessor verwendet, um eine Korrektur der gemessenen Entfernung des Flüssig­ keitsniveaus infolge der Lufttemperatur und Luftfeuchtig­ keit innerhalb des Behälters zu ermöglichen. In einer zweiten Ausführungsform wird die Füllstandshöhe der ange­ sammelten Flüssigkeit mittels einer Echosignalmessung bestimmt, bei welcher der Signalweg innerhalb der ange­ sammelten Flüssigkeit verläuft. In diesem Falle ist ein Bezugsziel nicht erforderlich.

Ein wesentlicher Vorteil des erfindungsgemäßen Systems besteht darin, daß es die automatische und genaue Be­ stimmung des in einer bestimmten Zeit angefallenen Flüssigkeitsvolumens in einem isolierten Urinbehälter er­ möglicht. 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 über­ wacht werden kann. Das System arbeitet selbstätig und erfordert keine Entleerung des Behälters während der kontinuierlichen Messung, wodurch eine genaue Messung gewährleistet und Arbeitszeit qualifizierten Bedienungs­ personals 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 Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung, welche in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen die Erfindung anhand zweier Ausführungsbeispiele erläutert, wobei in den Zeichnungen gleiche Teile stets mit den gleichen Be­ zugsziffern versehen sind. Es zeigt

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht der Flüssigkeits­ meßvorrichtung,

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

Fig. 3 eine Frontansicht der Vorrichtung,

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

Fig. 5 einen Schnitt längs Linie 5-5 in Fig. 4,

Fig. 6 eine Frontansicht des Halters und des Flüssig­ keitsbehälters mit teilweise geschnitten darge­ stelltem Bereich, um das Ultraschallmeßver­ fahren 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,

Fig. 10 eine Seitenansicht der in der Fig. 9 darge­ stellten Ausführungsform und

Fig. 11 eine perspektivische Ansicht des für die Ein­ heit gemäß den Fig. 9 und 10 verwendeten Weg­ werfbehälters.

Bei der in der Fig. 1 dargestellten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Meßanordnung 10 zur Messung von Körper­ flüssigkeit erkennt man eine Trägeranordnung 12, die an dem Bett eines Patienten oder an einer passenden nahege­ legenen 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 schwenk­ bar derart verbunden, daß der Halter 16 von dem Träger­ rahmen 14 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 ange­ brachte und in Einheiten von 50 ml geeichte Skala er­ laubt die visuelle Bestimmung des Urinvolumens inner­ halb des Behälters 20.

Wie ferner die Fig. 4 und 7 zeigen, ist eine Steuer- und Meßeinheit mit Hilfe eines Gelenks oder Scharniers 23 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 kann, um das Auswechseln des Behälters 20 zu ermöglichen. Arretierungselemente 25 sichern den Haltern 16 an dem Trägerrahmen 14, wenn sich die Flüssigkeits-Meßanordnung 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 Oberflächs 26 der in dem Behälter 20 gesammelten Flüssigkeit relativ zum Behälter 20 gerade zu halten. Dies wird dadurch er­ reicht, daß ein Halterungsarm 28 in der Mitte des Lager­ rahmens 14 mit Hilfe eines Schwenkzapfens 30 schwenk­ bar gelagert ist, der seinerseits zwischen zwei Lager­ augen 32 gehalten ist. Der Halterungsarm 28 wird mit Hilfe zweier Trägerhaken 34, die in Öffnungen 36 an dem Halterungsarm 28 eingehängt sind, an der gewünschten Stelle für die Meßanordnung 10 befestigt. Aufgrund die­ ser Ausbildung kann die Meßanordnung 10 in einem aus­ reichenden Maße um ihre vertikale und ihre horizontale Achse schwenken, um sicherzustellen, daß die Flüssig­ keitsoberfläche 26 zur genauen Messung des Flüssigkeits­ standes horizontal bleibt.

Die Bedienungsschalter und Anzeigeelemente der Steuer- und Meßeinheit 24 sind in Fig. 1 dargestellt. Sie kön­ nen von der Vorderseite der Meßanordnung 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 Meßanordnung 10 an­ gesammelten Flüssigkeit wieder. Die Digitalanzeige 44 zeigt die Flüssigkeitsmenge an, die sich in dem Be­ hälter 20 während der laufenden Stunde angesammelt hat. Die Digitalanzeige 44 wird in Verbindung mit einer An­ zeigevorrichtung 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 Fassungsver­ mögen von 2000 ml 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 fest­ stehenden Innenabmessungen hergestellt, um eine genaue Berechnung des enthaltenen Flüssigkeitsvolumens zu er­ möglichen, wie dies im folgenden beschrieben wird. Der Behälter 20 weist nach unten hin schräg aufeinander zu­ laufende Seitenwände 21 auf, um das Einführen und das Herausziehen des Behälters in die bzw. aus der Aufnahme­ vertiefung des Halters 16 zu erleichtern (Fig. 2). Der Behälter 20 ist nahe seinem oberen Ende mit einem Einlaßan­ schluß 48 für ein Katheterrohr versehen und weist fer­ ner einen Auslaßanschluß 50 zum Entleeren des Behälters auf. Ein Abschnitt eines flexiblen Schlauches 52 ist ständig mit dem Auslaßanschluß 50 verbunden. An der Vor­ derseite des Behälters 20 ist ein Schlauchhalter 54 an­ geordnet, der zur Halterung des freien Endes 56 des Schlauchabschnittes 52 dient. Ein Knick in dem Schlauch­ abschnitt 52 schließt den Auslaßanschluß 50. Der Be­ hälter 20 ist als Einweg- oder Wegwerfelement der Flüs­ sigkeit-Meßanordnung 10 ausgebildet. Daher ist die vor­ stehend beschriebene Auslaß- oder Entnahmeanordnung nicht wesentlich für die Meßfunktion des Systems, sondern ist nur vorgesehen, um Meßproben des gesammelten Urins ge­ gebenenfalls für weitere Untersuchungen entnehmen zu können. Nahe dem oberen Ende des Behälters 20 ist eine durch ein Bakterienfilter 64 abgeschirmte Belüftungs­ öffnung 62 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 Meßanord­ nung 10 dienen, die in der Steuer- und Meßeinheit 24 angeordnet sind. Die Öffnungen der Stutzen 58 und 60 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 Be­ rechnung von Korrekturen des gemessenen Flüssigkeits­ standes, die aufgrund von Schwankungen der Temperatur und der Feuchtigkeit innerhalb des Behälters 20 wäh­ rend des Meßbetriebes erforderlich werden. Die Meß­ anordnung 10 ist in der dargestellten Ausführungsform mit Mitteln zur Korrektur der Schallgeschwindigkeit ver­ sehen, 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-Sendeempfangs­ einrichtung 72 und eine Mikroprozessoreinheit 74 zu­ sätzlich zu den Betätigungsschaltern und Anzeigevor­ richtungen, die oben beschrieben wurden. Bei dieser Aus­ führungsform arbeitet die Ultraschall-Sendeempfangsan­ ordnung 72 ebenso wie der Sendewandler 76 und der Empfängerwandler 78 bei einer Frequenz von 200 kHz. Es ist jedoch zu bemerken, daß andere geeignete Be­ triebsfrequenzen 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 Aluminium­ platte verbunden ist. Die Wandler 76 und 78 sind an Trägerelementen 78 bzw. 82 angeordnet, so daß die Flächen der Wandler an dem Mittelabschnitt der jeweili­ gen Membran 66 bzw. 68 anliegen, welche die Stutzen 58 bzw. 60 des Behälters 20 bedecken. Infolge der Kompa­ tibilität der Membranen mit dem ausgesandten und empfan­ genen Schall werden innerhalb der Sende-Empfangsan­ ordnung 72 erzeugte Schallimpulse an die Luft innerhalb des Innenraumes 73 des Behälters 20 abgegeben. Gemäß der Darstellung in Fig. 6 werden die ausgesandten Im­ pulse 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 Flüssig­ keit-Meßanordnung ist in den Fig. 9, 10 und 11 darge­ stellt. Bei dieser zweiten Ausführungsform wird von der Möglichkeit Gebrauch gemacht, den Flüssigkeitsstand oder die Höhe der Flüssigkeitssäule des angesammelten Urins mit Hilfe eines Schallsignales zu messen, das sich in dem angesammelten Urin fortpflanzt und an der Grenz­ fläche 26 zwischen Urin und Luft innerhalb des Behälters 20 reflektiert wird. Um dies zu erreichen, ist auf einer Trägerstange 102 in einem Abteil 104 in der Basis des Behälterhalters 16 ein einziger Sende- und Empfänger­ wandler 100 angeordnet. Die elektrische Verbindung zwischen der Sende-Empfangsanordnung 72 und dem Wand­ ler 100 erfolgt durch Leitungen 106, die entlang der Außenseite des Behälterhalters 16 geführt sind. Der wegwerfbare Behälter 20 erfüllt bei der zweiten Aus­ führungsform der Erfindung dieselben Funktionen und ist in der gleichen Weise innerhalb der Trägeranordnung 12 gehalten, wei dies bei der oben beschriebenen Aus­ führungsform der Fall war. Bei der zweiten Ausführungs­ form weist jedoch der Behälter an einer mittleren Stelle seiner Unterseite eine Vertiefung 108 auf, die mit Paß­ sitz 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 dargestellten 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 114. Aufgrund des minimalen Luftweges der Impulse 112 und 114 bei dieser zweiten Ausführungsform ist es nicht erforderlich, Korrektureinrichtungen für die Lufttemperatur und Luft­ feuchtigkeit 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 Anforde­ rungen an die Meßgenauigkeit erfordern bei dieser zweiten Ausführungsform die Wahl einer höheren Betriebsfrequenz 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 er­ läutert. 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 Zeitan­ zeigen 42 und 46. Bei der beschriebenen Ausführungsform sendet die Mikroprozessoreinheit in Abständen von 4 sec einen Impuls von 100 µsec Dauer an die Sende-Empfangs­ anordnung 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 Innen­ raum des Behälters 20 ausgesandt wird. Die durch Linien 84 und 86 in der Fig. 6 dargestellten ausgesandten Schall­ impulse werden von dem Prallstab 70 und der Oberfläche 26 des angesammelten, über den Katheter zugeführten Urins reflektiert. Die Schallechosignale, die durch Linien 88 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 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 Kor­ rekturen 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 Genauig­ keit der Flüssigkeitsstands-Messung zu verbessern, wird mit Hilfe der Betriebsprogrammes der Mikroprozessorein­ heit und in Koordination mit der Auslösung des ausge­ sandten Impulses ein elektronisches Empfangsfenster verwendet, um die Verarbeitung falscher Echosignale zu eliminieren.

Aufgrund der bekannten Innenabmessungen des Urinbehäl­ ters 20 enthält ein Speicher 96 in Tabellenform Werte für das Flüssigkeitsvolumen entsprechend einer gemessenen Höhe der Flüssigkeitssäule in dem Behälter. Unter Ver­ wendung 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 Digital­ zählern 44 und 46 an. Nach einer Betriebsstunde wird die in der abgelaufenen Stunde angesammelte Flüssig­ keitsmenge an dem Zähler 42 angezeigt, während das Urin­ volumen und die Zeit während der laufenden Stunde wieder an den Zählern 44 und 46 erscheinen.

Die Betriebsweise der zweiten Ausführungsform der er­ findungsgemäßen medizinischen Meßanordnung zur Flüssig­ keitsmessung stimmt im wesentlichen mit der eben be­ schriebenen Betriebsweise überein. Bei der zweiten Aus­ führungsform wird jedoch das Flüssigkeitsniveau 26 in dem Behälter 26 direkt gemessen und dem Mikroprozessor 174 zur Berechnung des Flüssigkeitsvolumens unter Ver­ wendung des Betriebsprogrammes 74 und des Speichers 96 zugeführt. Das Betriebsprogramm 94 wird abgewandelt, um die oben beschriebenen Korrekturberechnungen für die Schallgeschwindigkeit in Luft zu eliminieren. Die Ver­ wendung des Speichers 96 hierfür entfällt.

Wenn es erforderlich ist, den Urinbehälter 20 heraus­ zunehmen oder zu ersetzen, wird die Meßanordnung unter Betätigung des Hauptschalters 38 und des Rückstell­ schalters 40 abgeschaltet. Wie in den Fig. 4 und 7 dar­ gestellt ist, wird der Halter 16 für den Behälter 20 durch Niederdrücken der Arretierungselemente 24 ent­ riegelt und durch ein Verschwenken der Schwenkarme 18 abgesenkt. Die Steuer- und Meßeinheit 24 wird dann um das Gelenk 23 weggeschwenkt (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.

Claims (9)

1. Flüssigkeitsmeßsystem für medizinische Zwecke, mit einem Gehäuse (16), mit einem in dem Gehäuse (16) angeordneten Behälter (20) zur Aufnahme der zu messenden Flüssigkeit, einer in dem Gehäuse (16) angeordneten Meßeinrichtung zur Messung der Flüssigkeitsmenge in dem Behälter (20) und mit Mitteln (48) zum Anschluß des Flüssigkeitsmeßsystems an eine Quelle für die zu messende Flüssigkeit, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Gehäuse (16) mit kardanischen Aufhängungsmitteln versehen ist, um das System in einer niveauregulierten Stellung zu halten, daß die Meßeinrichtung in Form einer Ultraschallmeßeinrichtung (24) zur Messung der Entfernung der Oberfläche (26) der in dem Behälter (20) befindlichen Flüssigkeit ausgebildet ist und physisch von dem Innenraum (73) des Behälters (20) getrennt ist, daß der Behälter (20) lösbar und auswechselbar ist und daß mit der Meßeinrichtung (24) eine Datenverarbeitungseinrichtung zur Bestimmung des pro Zeiteinheit in dem Behälter (20) angefallenen Flüssigkeitsvolumens aufgrund der Ausgangs­ signale der Meßeinrichtung (24) betriebsverbunden ist.

2. Flüssigkeitsmeßsystem nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Innenraum (73) des Behälters (20) biologisch isoliert ist, um eine Kontaminierung der innerhalb des Behälters (20) angesammelten Flüssigkeit zu verhindern.

3. Flüssigkeitsmeßsystem nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Datenverarbeitungsein­ richtung 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 Korrektur­ werten 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 Be­ triebsprogrammes und eine Prozessoreinheit (74), die mit den Speichereinrichtungen (92, 96), der Ultraschallmeß­ einrichtung (24), 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.

4. Flüssigkeitsmeßsystem nach Anspruch 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Prozessoreinheit (74) einen Mikro­ prozessor umfaßt.

5. Flüssigkeitsmeßsystem nach Anspruch 3, dadurch gekenn­ zeichnet, 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.

6. Flüssigkeitsmeßsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 5, gekennzeichnet durch eine Korrekturvorrichtung zur Korrektur der Ausgangssignale der Meßeinrichtung (24) in Abhängigkeit von Schwankungen der Temperatur und der Feuchtigkeit innerhalb des Behälters (20).

7. Flüssigkeitsmeßsystem nach Anspruch 6, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Korrektureinrichtung ein innerhalb des Behälters (20) in einem bestimmten Anstand von der Ultraschall-Meßeinrichtung (24) angeordnetes Schall­ reflexionselement und eine Komparatoreinrichtung aufweist, um Korrekturwerte für die gemessene Füllstands­ höhe zu ermitteln in Abhängigkeit von Abweichungen zwischen der tatsächlichen und der gemessenen Entfernung des Ultraschall-Reflexionselementes.

8. Flüssigkeitsmeßsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Ultraschall-Meßeinrich­ tung (24) physisch von dem Innenraum (73) des Behälters (20) durch eine dünne flexible Membran (66, 68) getrennt ist.

9. Flüssigkeitsmeßsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Ultraschall-Meßeinrich­ tung ein elastisches Kopplungselement (110) zur Er­ leichterung der Schallübertragung aufweist.