DE3788227T2

DE3788227T2 - Rohrdruckaufnehmer.

Info

Publication number: DE3788227T2
Application number: DE88900931T
Authority: DE
Inventors: Thomas Frank
Original assignee: Medex Inc
Current assignee: Smiths Medical ASD Inc
Priority date: 1987-08-18
Filing date: 1987-12-22
Publication date: 1994-03-10
Anticipated expiration: 2007-12-23
Also published as: EP0328558B1; US4924872A; DK183689A; EP0328558A1; WO1989001311A1; DE3788227D1; DK183689D0; ES2007770A6

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen fluid- (Gas- oder Flüssigkeits-) Druckaufnehmer, und insbesondere auf einen Blutdruckaufnehmer.
Blutdruckaufnehmer sind bekannt. Siehe z. B. Patent Nr. 4,576,181, das einen Einweg-Blutdruckaufnehmer offenbart und Patent Nr. 4,610,256, das einen Blutdruckaufnehmer offenbart, der eine Einweghaube hat. Solche Aufnehmer sind kompliziert, teuer, und schwierig einzurichten, um die Sicherheit einer vollständigen Blasenentfernung, das heißt einer vollständigen Entfernung aller Blasen in dem System zu gewährleisten. Aufnehmer von dem Typ, der in den oben genannten Patenten beschrieben wurde, benutzen eine Silikonchip, der einen Drucksensor bildet, ein elastisches Diaphragma, auf dem der Chip befestigt ist, einen Temperaturkompensationskreislauf, ein leichtes Schild wegen der Empfindlichkeit des Silikonchips, und eine Gehäuseeinfassung von allen vorgenannten Elementen in solch einer Art und Weise, daß sie in einer Linie mit der Rohrleitung verbunden werden kann, die mit dem Katheder des Patienten verbunden ist. Das System, einschließlich des Aufnehmers und der Rohrleitung, ist mit einer Salzlösung gefüllt, die langsam durch den Katheder träufelt, wobei der Katheder in das Blutgefäß des Patienten eingeführt ist. Auf diese Weise wird der Druck in dem Blutgefäß direkt über die Salzlösung durch die Rohrleitung zu dem Aufnehmer übertragen. Der Sensor ist elektrisch mit einer Blutdrucküberwachungseinrichtung verbunden, der eine optische Anzeige des Blutdrucks des Patienten aufweist.
Weniger komplex in seiner Struktur ist ein röhrenförmiger Sensor des Patentes 4,600,855. Dieses System benötigt eine spezielle Röhre und einen piezoelektrischen Film, der die Röhre umgibt. Ein komplexer elektronischer Kreislauf wird zur Energieversorgung des piezoelektrischen Films benutzt, um die Röhre zum Mitschwingen zu veranlassen und um die Resonanzfrequenzen zu überwachen.
Das US-Patent 3,748,623 beschreibt einen anderen Blutdruckaufnehmer, dessen eines Ende an einem Platten-Bauelement befestigt ist, das eine Öffnung enthält. Ein Diaphragma ist in der Öffnung befestigt und enthält eine zentrale feste Platte oder einen Kolben, der in der Öffnung durch ein elastisches Material so gehalten ist, daß der Kolben frei ist, sich in Abhängigkeit des variierenden, auf das Diaphragma wirkenden Druckes zu bewegen. Das andere Ende des Aufnehmers ist an dem Kolben befestigt. Wenn Fluiddruck in einer Röhre zu messen ist, wird das Platten-Bauelement in einer geeignet geformten Schlitz-Öffnung, die in die Röhrenwand geschnitten ist, befestigt.
Das französische Patent 2 175 611 offenbart ein Verfahren für die Konstruktion von deformierbaren elektronischen Komponenten und Kreisläufen durch Ablagerung einer dünnen Schicht aus elektrisch leitenden, elektrisch halbleitenden, photoelektrisch leitenden, magnetischen oder magnetisierbarem Material auf einem biegsamen, flexiblen oder elastischen Substrat. Es ist ein Einweg-Druckdetektor beschrieben, der eine Silber-beschichtete elastische Haube enthält, die um das Ende einer Kathederröhre herum befestigt ist.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Einwegdruckaufnehmer bereitzustellen, der noch einfacher in seiner Konstruktion ist, sehr billig ist, und keine Probleme beim Aufbau bereitet, die durch das Entfernen von Blasen entstehen.
Ein Aufnehmer zum Messen von Fluiddruck enthält gemäß der Erfindung eine Röhre, einen Sensor, dessen Widerstand in Abhängigkeit von Veränderungen des Druckes, dem die Röhre ausgesetzt ist, variiert und Leiter, die mit dem Sensor verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Röhre eine elastische, isolierte Röhre ist, daß halbleitendes Material auf oder in der Oberfläche einer Region der Röhre angeordnet ist, die Leiter mit der halbleitenden Region verbunden sind und daß die Kombination der elastischen Röhre und der halbleitenden Region den Sensor bilden, dessen Widerstandsveränderungen durch die Ausdehnung und Kontraktion der halbleitenden Region bedingt ist, wenn die Röhre sich unter variierendem Druck ausdehnt und kontrahiert.
Wenn ein Fluid-Drucksystem zu überwachen ist, wird die Röhre hiermit verbunden. Die Leiter werden mit dem Überwachungssystem verbunden, bevorzugt durch eine Brückenschaltung, wobei die Röhre einen Teil einer Wheatstone-Brücke bildet.
Es hat sich gezeigt, daß solch ein Röhrenaufnehmer eine exzellente Überwachungseinrichtung von den Druckveränderungen innerhalb des Fluidsystems darstellt.
In einer Ausführungsform ist ein Streifen oder Band aus Sensormaterial auf der Oberfläche der Rohrleitung aufgebracht, um den Sensor zu bilden. Das Sensormaterial kann durch Drucken, Bedampfen, etc. angewendet werden.
In einer alternativen Ausführungsform wird eine Schicht unmittelbar unterhalb der Oberfläche der Röhre gebildet, die halbleitend ist und durch Ionenimplantation gemäß einem weithin bekannten Verfahren gebildet wird, wie z. B. dem, das beschrieben ist in "High Tech Materials Alert", Juli 1987, Seite 3. In dieser Ausführungsform, als auch in der vorigen Ausführungsform, wenn der Aufnehmer als ein Blutdruckaufnehmer verwendet wird, ist das Röhrenmaterial, anders als bei industriellen Anwendungen, dielektrisch. Die dielektrische Natur der Rohrleitung isoliert das Sensorelement, sei es gedruckt oder ionenimplantiert, von der Flüssigkeit in der Röhre, dessen Druck zu messen ist.
Offensichtlich bereitet bei Blutdrucküberwachungsanwendungen die gerade Röhrensektion in Reihe mit der Röhre, die mit dem Katheder des Patienten verbunden ist, keine Probleme in bezug auf das Entfernen von Blasen. Deshalb werden sowohl Blasen, die die elektrischen Signale abschwächen können, als auch alle lebensgefährlichen Blasen, die in das Kreislaufsystem des Patienten eintreten und eine Embolie verursachen können, entfernt.
Die verschiedenen Merkmale der Erfindung werden besser verständlich anhand der folgenden detaillierten Beschreibung der anliegenden Zeichnungen. Es zeigen im einzelnen:
Fig. 1 eine schematische Ansicht von einem Drucküberwachungssystem, wobei der eingekreiste Teil zu illustrativen Zwecken stark vergrößert ist;
Fig. 2 einen Querschnitt entlang der Linien 2-2 aus Fig. 1; und
Fig. 3 eine bruchstückartige, perspektivische Ansicht des Aufnehmers.
Fig. 1 zeigt ein konventionelles Blutdruck-Überwachungssystem. Es enthält einen Katheder 10 zum Einführen in ein Blutgefäß eines Patienten. Eine Druck-Rohrleitung 11 verbindet den Katheder mit einem Aufnehmer 12 gemäß der vorliegenden Erfindung. Ein Beutel mit Salzlösung 13 ist durch eine Rohrleitung 14 und ein Spülventil 15 mit dem Aufnehmer verbunden.
Der Aufnehmer ist ein Rohrabschnitt oder eine Röhre 16 aus einem Elastomer, der die Eigenschaft besitzt, daß sich sein Widerstand in Abhängigkeit des auf ihn ausgeübten Druckes ändert. Die Röhre hat an jedem Ende einen Zapfen-Typ Luer-Adapter 17. Ein Teil jedes Adapters ist in das Ende von dem Rohr 16 eingeführt, wobei der verbleibende Teil von dem Ende der Rohrleitung absteht und angepaßt ist, um in die Kathedersystem-Rohrleitung eingeführt zu werden, um mit ihr eine flüssigkeitsdichte Verbindung zu bilden.
Zwischen den Enden des Röhrenabschnitts 12 werden zwei leitende Anschlußklemmen 19 an der äußeren Oberfläche der Röhre befestigt. Der Kontakt kann einfach ein Oberflächenkontakt sein, wie durch Wrappen eines Drahtes um den Umfang des Rohrabschnitts. Diese Leiter sind mit der Wheatstone-Brücke 20 verbunden. Der Aufnehmer ist ein variables Widerstandselement, das mit einer Brücke 20 mit einem Überwachungskreislauf verbunden ist. Die Brücke und der Überwachungskreislauf wandeln die Widerstandsveränderungen in eine optische Anzeige um, die mit 21 bezeichnet ist. Mit Ausnahme des spezifischen Aufnehmers sind alle anderen Elemente des Kreislaufs konventionell.
Die Rohrleitung kann eine interne Beschichtung haben, die mit 25 angedeutet ist. Die Beschichtung kann auf das Innere der Rohrleitung abgelagert oder alternativ durch ein Koextrusionsverfahren geklebt sein. Es ist wichtig, daß die interne Beschichtung ausreichenden dielektrischen Schutz bereitstellt, um Schutz vor Kriechstrom und Defibrillator-Widerstand bereitzustellen. Sie muß außerdem biokompatibel mit den durch sie hindurchlaufenden Fluid sein, um eine Vergiftung des Patienten zu vermeiden. Sie muß in der Lage sein, einem Sterilisationsprozeß zu widerstehen.
Es hat sich gezeigt, daß eine kurze Länge der Rohrleitung, das sind ungefähr 0,250 Inch (0,635 cm) Außendurchmesser, 0,200 Inches (0,508 cm) Innendurchmesser und ungefähr 2,5 Inches (6,4 cm) zwischen den Leitern eine gute Reaktion auf die Veränderungen des normalerweise bei einem Patienten vorgefundenen Blutdrucks bewirken. Der Abstand zwischen den Leitern kann erhöht oder erniedrigt werden, um den Widerstand zwischen ihnen zu erhöhen oder zu erniedrigen, wie für die spezifischen Anwendung erforderlich ist. Die Rohrleitungsabmessungen, Härtegrad, Materialwiderstandsfähigkeit kann auch variiert werden.
Während der Benutzung verursachen die Blutdruckveränderungen, die in das Innere des Rohrabschnitts 12 geleitet werden, einen an den Rohrabschnitt anzuwendenden Druck und dies ändert seinen Widerstand. Die Widerstandsveränderungen bewirken, daß das Ausgangssignal der Wheatstone-Brücke variiert, und erzeugen somit die optische Anzeige des Blutdrucks des Patienten.
Mit geeigneten Modifikationen ist die Vorrichtung nützlich bei industriellen Anwendungen.
Ein erfindungsgemäßer Aufnehmer ist in Fig. 3 dargestellt. Dort ist eine Standardrohrleitung 30 aus einem isolierenden Polymer hergestellt. Ein leitendes Polymer ist in einem Streifen 31 auf der Oberfläche der Rohrleitung 30 aufgebracht. Das leitende Polymer kann auf die Oberfläche gedruckt, beschichtet oder bedampft werden. Wenn diese Rohrleitung oder ein Teil von ihr in einen Fluidkeitskreislauf z. B. des in Fig. 1 dargestellten Types angeordnet wird, mit Leitern 32, die die Streifen 31 mit der Wheatstone-Brücke 20 verbinden, werden Druckveränderungen in der Röhre durch Veränderungen des Widerstandes zwischen den zwei Leitern 32 des Streifens 31 reflektiert, um das Überwachungssystem 21 mit Informationen zu versorgen.
Anstelle eines sich longitudinal erstreckenden Streifens 31 kann der Streifen die Form eines Umfangsbandes aufweisen, das um einen wesentlichen Teil des Umfangs der Rohrleitung 30 herumreicht.
Eine andere Alternative besteht aus der Bildung des Sensorelements durch eine Ionenimplantation unmittelbar unterhalb der Oberfläche der Rohrleitung. Die Ionenimplantation bildet einen halbleitenden Abschnitt, dessen Widerstand sich mit den Veränderungen des Drucks in der Rohrleitung verändert. Sie wird die Form eines Streifens oder eines Bandes wie in der vorigen Ausführungsform haben. Leiter werden das Implantat mit einer Brücke verbinden, wie in den vorigen Ausführungsformen.

Claims

1. Aufnehmer zum Messen von Fluiddruck, der enthält: eine Röhre, einen Sensor, dessen Widerstand in Abhängigkeit von Veränderungen des Druckes, dem die Röhre ausgesetzt ist, variiert und Leiter, die mit dem Sensor verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Röhre eine elastische, isolierte Röhre (30) ist, daß halbleitendes Material auf oder in der Oberfläche einer Region (31) der Röhre (30) angeordnet ist, die Leiter (32) mit der halbleitenden Region (31) verbunden sind und daß die Kombination der elastischen Röhre (30) und der halbleitenden Region (31) den Sensor bilden, dessen Widerstandsveränderungen durch die Ausdehnung und Kontraktion der halbleitenden Region (31) bedingt ist, wenn die Röhre (30) sich unter variierendem Druck ausdehnt und kontrahiert.

2. Aufnehmer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die halbleitende Region (31) einen auf der Röhre (30) aufgebrachten halbleitenden Streifen enthält.

3. Aufnehmer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die halbleitende Region (31) ein halbleitendes Band enthält, das auf einem Abschnitt der Röhre (30) angeordnet ist- und sie partiell umschließt, und daß die mit dem Band (31) verbundenen Leiter (32) in Umfangsrichtung beabstandet angeordnet sind.

4. Aufnehmer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die halbleitende Region (31) einen Teil der Röhre (30) in der Oberfläche enthält, in die Ionen implantiert sind.

5. Vorrichtung zum Messen von Fluiddruck, die enthält: Mittel (17) zur Verbindung eines Aufnehmers (12) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, mit einem Fluidsystem (10, 11, 13, 14), dessen Druck zu messen ist, so daß Fluid davon durch die Röhre (30) fließt, und Mittel (20, 21) die mit den Leitern (32) zum Messen von Veränderungen des Widerstandes des Sensors verbunden sind, wenn sich der Fluiddruck in der Röhre (30) verändert.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, wobei das Fluidsystem eine Blutdruck-Meßvorrichtung ist, die enthält: einen Katheder (10) zur Einführung in ein Blutgefäß eines Patienten, eine Rohrleitung (11), die mit dem Katheder und mit der Aufnehmerröhre verbunden ist, Mittel (13, 14, 15) zur Zufuhr einer Salzlösung zu dem Katheder (10), eine Rohrleitung (11) und eine Aufnehmerröhre (30) und Überwachungsmittel (20, 21), die mit den Aufnehmerleitern (32) verbunden sind.