DE60126726T2

DE60126726T2 - Druckmessvorrichtung mit einem motorisierten Kraftsensor und Steuerverfahren dafür

Info

Publication number: DE60126726T2
Application number: DE60126726T
Authority: DE
Inventors: Jacques Chevallet; Thierry Court
Original assignee: Gambro Industries SAS
Current assignee: Gambro Industries SAS
Priority date: 2000-12-08
Filing date: 2001-12-03
Publication date: 2007-11-08
Anticipated expiration: 2021-12-04
Also published as: DE60126726D1; US6976964B2; EP1213033A1; AU1352502A; CA2363922C; US20020073782A1; AU784408B2; FR2817756B1; FR2817756A1; ES2282220T3; JP2002257656A; EP1213033B1; CA2363922A1; ATE354387T1

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Messen des Drucks von Blut.
Genauer gesagt bezieht sich die vorliegende Erfindung auf eine Vorrichtung zum Messen des Drucks von Blut zur Verwendung in einem Gerät für die extrakorporale Blutbehandlung, bei der mittels eines extrakorporalen Blutkreises, der Rohre und mindestens einen Abschnitt zum Messen des Drucks des in einem Rohr fließenden Blutes aufweist, dem Patienten das Blut entnommen wird, um es zu behandeln und wieder in dessen Körper einzuführen (besonders zur Durchführung von Dialyse).
Ein Druckmessteil einer bekannten Art weist in einer im Wesentlichen starren Wand ein Loch auf, das von einem Schließelement verschlossen wird, dessen Innenseite mit dem Blut in Berührung kommt und dessen Außenseite mit der Umgebungsluft in Berührung kommt, wobei es möglich ist, das Schließelement insgesamt entlang einer Verformungs- oder Verschiebungsachse, die im Wesentlichen rechtwinklig zu seiner Hauptebene ist, unter dem Einfluss des Blutdrucks elastisch zu verformen oder zu verschieben; der Druckmessteil ist für die Montage auf einer Haltekonstruktion vorgesehen, die besonders einen Kraftsensor hält, der entlang der Verformungsachse im Wesentlichen dem Schließelement zugewandt ist, wobei der Kraftsensor über das axiale Ende eines empfindlichen Elements mit der Außenfläche des Schließelements in Berührung steht, um die Kraft zu messen, die vom Blutdruck axial auf die Innenfläche des Schließelements ausgeübt wird, mit dem Ziel, daraus den Wert dieses Drucks zu berechnen.
Allgemein weist diese Art des Gerätes für die extrakorporale Blutbehandlung einen Kreislaufteil auf, der aus einem Einweggehäuse oder einer Einwegkassette einschließlich Rohren, die mit dem extrakorporalen Blutkreis verbunden sind, gebildet wird.
Ein Druckmessteil ist beispielsweise in die Kassette eingeformt.
Dieser Teil weist im Allgemeinen eine flexible Membran auf, die entlang einer Verformungsachse elastisch verformbar und einem Kraftsensor zugewandt ist.
Die Kassette ist auf einer Haltekonstruktion montiert, die zum Beispiel Sensoren, Anzeigevorrichtungen, Pumpvorrichtungen, eine Steuerschnittstelle, eine elektronische Steuereinheit usw. aufweist.
Die Haltekonstruktion weist besonders mindestens einen Kraftsensor auf, der mit einem Krafttransmitter zum Messen der von der Membran auf den Transmitter ausgeübten Kräfte zu messen, mit dem Ziel, daraus den Wert des Blutdrucks im Druckmessteil. zu berechnen.
Die Montage der Kassette auf der Haltekonstruktion muss so genau sein, dass beim Nichtvorhandensein eines Druckgradienten zwischen den beiden Flächen der Membran das axiale Ende des empfindlichen Elements des Kraftsensors mit der Außenfläche der Membran in Berührung steht.
Allgemein übt der Krafttransmitter beim Nichtvorhandensein eines Druckgradienten zwischen den beiden Flächen der Membran eine Erstvorspannkraft F0 auf die Außenfläche der Membran aus.
Dokument WO-A-99/13926 beschreibt eine Messvorrichtung, die Einrichtungen zum Bewegen eines empfindlichen Elements in Richtung der Membran zum Ankuppeln und zum Bewegen des Sensors in eine bestimmte neutrale Stellung nach dem Ankuppeln aufweist.
In dieser bestimmten Erststellung übt das empfindliche Element auf die Membran eine Vorspannkraft aus, die es der Membran erlaubt, sich elastisch einwärts und auswärts zu biegen, sodass es möglich ist, Blutdruck, der höher als der Druck der Umgebungsluft ist, und Blutdruck, der niedriger als der Druck der Umgebungsluft ist, zu messen.
Die Befestigung der Kassette an der Tragkonstruktion muss deshalb sehr starr und ohne Spiel sein, um während des Betriebs des Blutbehandlungsgerätes relative Verschiebungen der Membran in Bezug auf den Krafttransmitter zu vermeiden, was Änderungen der Kräfte, die auf die Außenfläche der Membran ausgeübt werden, besonders Änderungen der Vorspannkraft F0, verursachen würde.
Die Vorspannkraft hängt von den Maßtoleranzen der Kassette und des Druckmessteils und auch von den Maßtoleranzen des Krafttransmitters ab.
Das Ziel der Erfindung ist es, diese Nachteile zu überwinden.
Zu diesem Zweck wird in der Erfindung eine Vorrichtung zum Messen des Drucks von Blut vorgeschlagen, wie in Anspruch 1 definiert.
Durch die Nutzung der Erfindung ist es möglich, eine bestimmte Vorspannkraft auf die Membran auszuüben.
Gemäß der Erfindung

– weist die Vorrichtung für die axiale Verschiebung eine Vorrichtung zum Arretieren des empfindlichen Elements des entsprechenden Messteils in einer gewählten axialen Stellung auf. Gemäß weiteren Ausführungsbeispielen:
– weist die Vorrichtung für die axiale Verschiebung einen Linearantrieb auf, der den Kraftsensor und sein empfindliches Element axial verschieben kann;
– weist das Gerät für die extrakorporale Blutbehandlung einen Krafttransmitter auf, der zwischen das Schließelement und den fest montierten Kraftsensor eingefügt wird, wobei die Verschiebung des Krafttransmitters, die axial zum Kraftsensor geschieht, von einem Linearantrieb gesteuert wird;
– weist der Linearantrieb einen elektrischen Schrittmotor auf;
– besteht das Schließelement aus einem einzelnen Teil mit der zugehörigen starren Wand;
– ist das Schließelement in die zugehörige starre Wand eingeformt;
– weist die Vorrichtung ein Steuerungssystem auf, das die Vorrichtung für die axiale Verschiebung so steuert, dass eine Erstkalibrierung, die in der Wahl der axialen Stellung des empfindlichen Elements bzw. des Messteils in Bezug auf die Außenfläche des Schließelements bzw. auf das axiale Ende des empfindlichen Elements besteht, durchgeführt wird, wenn das Schließelement sich in seinem Ruhezustand befindet, wobei dieser Ruhezustand dem Nichtvorhandensein eines Druckgradienten zwischen seiner Außenfläche und seiner Innenfläche entspricht;
– steuert das Steuerungssystem die Vorrichtung für die axiale Verschiebung so, dass während des Erstkalibriervorgangs die axiale Verschiebung des empfindlichen Elements in Richtung der Außenfläche des Schließelements bzw. die axiale Verschiebung des Messteils in Richtung des axialen Endes des empfindlichen Elements so lange durchgeführt wird, bis eine Erstvorspannkraft erreicht wird, die so hoch ist, dass die Druckmessvorrichtung in einem linearen Bereich der Vorrichtung für die axiale Verschiebung arbeitet, in dem axiales Spiel keine Wirkung auf die Druckmessungen hat;
– steuert das Steuerungssystem die Vorrichtung für die axiale Verschiebung so, dass die Reaktion des Schließelements auf eine Vorspannkraft in Abhängigkeit von einer axialen Verschiebung des empfindlichen Elements bzw. des Messteils analysiert werden kann;
– hat die Analyse der Reaktion des Schließelements den Zweck, eine optimale Vorspannkraft für Messungen von Blutdruck, der höher als der Druck der Umgebungsluft ist, und von Blutdruck, der niedriger als der Druck der Umgebungsluft ist, zu bestimmen.

In der Erfindung wird auch ein Verfahren zum Steuern einer Vorrichtung zum Messen des Drucks von Blut vorgeschlagen, wie in Anspruch 13 definiert.
Gemäß einigen Ausführungsbeispielen der Erfindung weist das Verfahren weitere Merkmale auf, die in den Ansprüchen spezifiziert sind.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden beim Lesen der folgenden detaillierten Beschreibung ersichtlich, zu deren Verständnis die angefügten Zeichnungen herangezogen werden können. Es zeigen:
1 eine perspektivische Ansicht, die ein Gerät für die extrakorporale Blutbehandlung, ausgeführt nach den Lehren der Erfindung, schematisch darstellt;
2 eine seitliche Ansicht, die die Kassette des Gerätes gemäß der vorangegangenen Abbildung schematisch zeigt;
3 eine schematische Ansicht in einem Teilquerschnitt, die ein Druckmesssystem gemäß den Lehren der Erfindung zeigt;
4 eine schematische Ansicht im Axialschnitt, die den Aufbau des Linearantriebs des Druckmesssystems gemäß der vorangegangenen Abbildung zeigt;
5 ein Diagram, das den Wert der vom Kraftsensor des Druckmesssystems gemäß 3 gemessenen Kraft in Abhängigkeit von der axialen Vorwärts- und Rückwärtsverschiebung des zugehörigen Krafttransmitters zeigt;
6 eine Ansicht ähnlich derjenigen in 3, die ein erstes alternatives Ausführungsbeispiel des Druckmesssystems gemäß der Erfindung zeigt, in dem der Linearantrieb den Kraftsensor und den Krafttransmitter axial verschieben kann;
7 eine Ansicht ähnlich derjenigen in 3, die ein zweites alternatives Ausführungsbeispiel des Druckmesssystems gemäß der Erfindung zeigt, das ein in die Hauptwand des Druckmessteils eingeformtes Schließelement aufweist.
In der folgenden Beschreibung werden identische oder ähnliche Elemente mit identischen Kennnummern bezeichnet.
1 zeigt ein Gerät 10 für die extrakorporale Blutbehandlung zum Zweck der Durchführung von Dialyse.
Dieses Gerät 10 hat die Aufgabe, einem Patienten Blut zu entnehmen, es zum Zweck der Dialyse zu behandeln und es dann wieder in den Körper des Patienten einzuführen.
Dieses Gerät 10 besitzt einen extrakorporalen Blutkreis 12 (hier teilweise gezeigt) mit den Rohren 14 und mindestens einem Teil 16 für die Messung des Drucks des Blutes, das in einem Rohr 14 fließt.
In diesem Fall besteht ein Teil des extrakorporalen Blutkreises 12 aus einem im Wesentlichen quaderförmigen Gehäuse 18, auch Kassette genannt, das in seinem Innern Rohre 14 für den Blutstrom enthält, die mit anderen Rohren 14 des extrakorporalen Blutkreises 12 verbunden sind.
In diesem Fall weist die Kassette 18 zwei ähnliche Druckmessteile 16 auf, die in ihrem Innern enthalten sind.
Die Kassette 18 ist vorgesehen für die Montage auf einer Halteplatte 20 eines Dialysegerätes 22, das besonders eine Pumpeinrichtung 24, die für das Strömen des Blutes im Kreis 12 sorgt, und Einrichtungen zum Überwachen bestimmter Parameter des Kreises 12 besitzt, besonders Kraftsensoren 26, die an die Teile 16 anschließen, um den Druck in den Rohren 14 des Kreises 12 zu steuern.
Die Kassette 18 wird zum Beispiel aus Polycarbonat oder Polypropylen oder einem sonstigen geeigneten Material geformt.
Nur ein einziger Teil 16 wird in der restlichen Beschreibung behandelt.
Der Druckmessteil 16, der in 3 schematisch gezeigt wird, bildet hier eine im Wesentlichen quaderförmige Kammer 28, die sich zwischen zwei Enden 30, 32 eines Rohrs 14 befindet und zum Beispiel mit der Kassette 18 geformt ist.
Gemäß einem alternativen Ausführungsbeispiel (nicht gezeigt) des Druckmessteils 16 kann Letzterer ein Modul sein, das an der Kassette 18 befestigt wird.
Eine im Wesentlichen starre Wand, oder Hauptwand 34, des Druckmessteils 16 weist ein Loch 36 auf, welches durch eine Verschlusselement 38 verschlossen ist, dessen Innenfläche 40 mit dem Blut in Berührung steht und dessen Außenfläche 42 mit der Umgebungsluft in Berührung steht.
In der restlichen Beschreibung wird eine axiale Orientierung entlang einer Achse A-A verwendet, die im Wesentlichen rechtwinklig zur Hauptebene der Hauptwand 34 ist und durch den Mittelpunkt des Lochs 36 verläuft.
Gleichermaßen willkürlich wird eine Orientierung von vorn nach hinten entlang der Achse A-A entsprechend einer Orientierung von oben nach unten in 3 festgelegt.
Wenn die Kassette 18 auf ihrer Halteplatte 20 montiert wird, wird die Hauptwand 34 des Druckmessteils 16 der Halteplatte 20 zugewandt angeordnet, sodass das Schließelement 38 einem Kraftsensor 26, der im Gerät 22 montiert ist, zugewandt ist.
2 zeigt die Kassette 18, von der Seite der Hauptwand 34 aus gesehen.
In diesem Fall ist das Schließelement 38 eine im Wesentlichen scheibenförmige, flexible Membran.
In 3 weist die Membran 38 einen peripheren, ringwulstförmigen Vorsprung 44 zum Einsetzen in eine komplementäre Ringnut 46 auf, die in der Außenfläche 48 der Hauptwand 34 in der Nachbarschaft des Lochs 36 gebildet wird.
Ein Haltering 50 ist beispielsweise durch klebendes Verbinden auf der Außenfläche 48 der Hauptwand 34 über dem ringwulstförmigen Vorsprung 44 so befestigt, dass die Hauptmembran 38 axial festgehalten wird.
Die gesamte Membran 38 kann entlang einer Verformungsachse A-A, die im Wesentlichen rechtwinklig zu ihrer Hauptebene ist, unter dem Einfluss des Blutdrucks elastisch verformt werden.
Wenn die Membran 38 in ihrem Ruhezustand ist, d.h. wenn sie nicht verformt wird, während der Blutdruck im Wesentlichen gleich dem Druck der Umgebungsluft ist, soll der mittlere Teil ihrer Außenfläche 42 mit einem Krafttransmitter 52, der das empfindliche Element eines Kraftsensors 26 bildet, in Berührung stehen.
Der Kraftsensor 26 misst somit die Kraft, die vom Blutdruck axial auf die Innenfläche 40 der Membran 38 ausgeübt wird, mit dem Ziel, daraus den Wert dieses Drucks zu berechnen.
Gemäß den Lehren der Erfindung weist das Gerät 10 zur extrakorporalen Blutbehandlung eine gesteuerte Vorrichtung für die relative axiale Verschiebung des Krafttransmitters 52 in Bezug auf die Halteplatte 20 des Gerätes 22 auf.
Die Vorrichtung 58 für die axiale Verschiebung wird von einem Steuerungssystem gemäß einem Verfahren gesteuert, das weiter unten beschrieben wird.
3 zeigt einen Kraftsensor 26 mit einem federnden Träger 54, der mit einem Ende an einer Haltevorrichtung 56 befestigt ist und am gegenüberliegenden Ende einen Linearantrieb 58 aufweist.
Die Haltevorrichtung 56 ist in Bezug auf die Halteplatte 20 des Gerätes 22 fixiert.
Der Linearantrieb 58, der sich zwischen dem Kraftsensor 26 und dem Krafttransmitter 52 befindet, weist an dem zum federnden Träger 54 gehörenden Ende eine Befestigungsplatte 60 auf.
Der Linearantrieb 58 weist einen Elektromotor 62 und eine Gewindeachse 64 auf, deren Achse im Wesentlichen mit der Verformungsachse A-A der Membran 38 übereinstimmt.
Der Krafttransmitter 52 ist an einem axialen Ende der Gewindeachse 64 befestigt.
4 zeigt schematisch den Aufbau des Linearantriebes 58.
Der Elektromotor 62 weist einen Stator 66 auf, der, wenn er mit elektrischem Strom versorgt wird, den Rotor 68 des Motors 62 auf den Lagern 70 in Bewegung versetzt. Der Rotor 68 ist koaxial mit der Achse A-A.
Der Rotor 68 ist durch eine Mutter 72 gegen Verdrehen gesichert, und die Gruppe ist in axialer Richtung unbeweglich, sodass sie beim Drehen des Rotors 68 die axiale Verschiebung der Gewindeachse 64 in Vorwärts- oder Rückwärtsrichtung herbeiführt.
Zum Beispiel kann ein Linearantrieb 58 eingesetzt werden, der axiale Verschiebungen in Schritten von 21 oder 42 Mikrometer herbeiführt.
Zweckmäßigerweise wird der Linearantrieb 58 folgendermaßen gesteuert.
Bevor die mit dem Druckmessteil 16 versehene Kassette 18 montiert wird, wird der Krafttransmitter 52 axial rückwärts geschoben, um eine versehentliche Überlastung des Kraftsensors 26 beim Montieren der Kassette 18 zu verhindern.
Wenn also die Kassette 18 auf ihrer Halteplatte 20 befestigt wird, berührt der Krafttransmitter 52 nicht die Außenfläche 42 der Membran 38.
Dann wird eine Erstkalibrierung der Membran 38 durchgeführt, indem der Krafttransmitter 52 axial vorwärts, d.h. in 3 aufwärts, verschoben wird, bis er die Außenfläche 42 der Membran 38 berührt und bis er eine bestimmte Erstvorspannkraft F0 ausübt.
Wenn der Krafttransmitter 52 eine bestimmte Erstvorspannkraft F0 ausübt, wird die Membran 38 entlang der Verformungsachse A-A, in 3 aufwärts, leicht verformt.
Sobald der Krafttransmitter 52 die gewählte axiale Stellung einnimmt, wird die Drehung des Motors 62 angehalten.
Handelt es sich bei dem Motor 62 um einen Schrittmotor, so reicht es aus, den Motor 62 in die Haltestellung zu bringen, um den Krafttransmitter 52 axial zu arretieren.
Ist der Motor 62 kein Schrittmotor, so muss eine axiale Arretiervorrichtung 74 vorgesehen werden, die die Gewindeachse 64 in der gewählten axialen Stellung festhält.
Die axiale Arretiervorrichtung 74 ist zum Beispiel eine Vorrichtung, die das Verdrehen der Gewindeachse 64 verhindert, um sicherzustellen, dass die gewählte axiale Stellung sich während der Druckmessungen nicht ändert, besonders infolge der auf den Krafttransmitter 52 ausgeübten Kräfte.
Es sollte beachtet werden, dass der Erstkalibriervorgang dann durchgeführt wird, wenn die Membran 38 sich in ihrem Ruhezustand befindet, d.h. beim Nichtvorhandensein eines Druckgradienten zwischen ihrer Außenfläche 42 und ihrer Innenfläche 40.
Allgemein besteht ein Kalibriervorgang eines physikalischen Gerätes darin, dieses in einen bestimmten Zustand zu versetzen und die Stellungen der verschiedenen Elemente als ihre Bezugsstellungen zu betrachten. Im vorliegenden Fall besteht die Erstkalibrierung darin, eine Korrelation zwischen einer bestimmten Vorspannkraft F0 und dem Ruhezustand des Schließelements 38 herzustellen.
Konstruktionsbedingt weist der Linearantrieb 58 mechanische Spiele in axialer Richtung auf, selbst wenn er die Aufgabe hat, eine sehr genaue axiale Positionierung durchzuführen.
Diese mechanischen Spiele des Linearantriebes 58 sind besonders auf Spiel zwischen dem Rotor 68 des Elektromotors 62 und seinen Lagern 70 und auf Spiel zwischen den Gewinden der Mutter 72 und den Gewinden der Gewindeachse 64 zurückzuführen.
Unter der Voraussetzung, dass die Gewindeachse 64 ununterbrochen in dieselbe Richtung bewegt wird und dass ständig eine axiale Kraft, entweder vorwärts oder rückwärts, auf die Gewindeachse 64 ausgeübt wird, üben alle Teile, die zum axialen Spiel beitragen, von derselben Seite einen axialen Druck aus, wodurch das axiale Spiel die Druckmessungen nicht beeinflusst.
Deshalb kommt es zu dem Phänomen eines mechanischen Totgangs, welches im Diagramm von 5 demonstriert wird; es zeigt bei konstantem Druck die vom Kraftsensor 26 gemessene Vorspannkraft F0 in Abhängigkeit von der axialen Verschiebung da in Vorwärts- und Rückwärtsrichtung des Krafttransmitters 52 und damit der Gewindeachse 64.
Die steigende Kurve f1 entspricht einer axialen Vorwärtsverschiebung da des Krafttransmitters 52, d.h. einer Verschiebung in Richtung der Membran 38, und damit einer Erhöhung der vom Kraftsensor 26 gemessenen Vorspannkraft F0.
Diese Kurve f1 hat einen ersten Teil, der zwischen den Punkten A und B nicht linear ist, und einen zweiten Teil, der zwischen den Punkten B und C im Wesentlichen linear ist.
Der nichtlineare Teil der Kurve f1 kann mit dem Vorhandensein von axialem Spiel erklärt werden, wobei einige Teile noch keinen axialen Druck in Vorwärtsrichtung erzeugen.
Vom Punkt B an ist die Kurve f1 im Wesentlichen linear, weil alle Teile, die zum axialen Spiel beitragen, axialen Druck in Vorwärtsrichtung erzeugen.
Dieselben Merkmale lassen sich an der fallenden Kurve f2 beobachten, die einer axialen Verschiebung in Rückwärtsrichtung da des Krafttransmitters 52 und damit einer Verringerung der vom Kraftsensor 26 gemessenen Vorspannkraft F0 entspricht.
Der nichtlineare Teil der Kurve f2 befindet sich am Beginn des Abstiegs zwischen den Punkten C und D, dann verläuft die Kurve f2 bis zum Punkt A im Wesentlichen linear.
Deshalb muss während der Positionierung des Krafttransmitters 52 in Bezug auf die Membran 38 zum Zweck von Druckmessungen eine Erstvorspannkraft F0 wirken, die hoch genug ist, damit die Druckmessvorrichtung im linearen Bereich des Linearantriebs 58 arbeitet, d.h. in dem Bereich, in dem axiales Spiel keine Wirkung auf die Druckmessungen hat.
Aus demselben Grund muss, wenn eine neue Erstkalibrierung durchgeführt werden soll, zum Beispiel wenn die erste nicht richtig durchgeführt wurde, der axial verschobene Krafttransmitter 52 in seine ursprüngliche Lage gebracht werden, d.h. in eine axiale Stellung, in der keine Vorspannkraft auf die Membran 38 ausgeübt wird.
Es ist zweckmäßig, vor der endgültigen axialen Positionierung des Krafttransmitters 52 für die Messung die Reaktion der Membran 38 auf eine Vorspannkraft F0 in Abhängigkeit von einer axialen Verschiebung da des Krafttransmitters 52 zu analysieren und ein Diagramm ähnlich demjenigen in 5 zu erstellen.
Durch diese Analyse der Reaktion der Membran 38 ist es möglich, Informationen zu gewinnen, die für die mechanischen Eigenschaften der Membran 38 eine wichtige Rolle spielen, bevor sie für Druckmessungen verwendet wird.
Diese Informationen können besonders zum Erkennen eines Fehlers in der Membran 38, zum Beispiel einer ungenügenden axialen Dicke, oder zum Ermitteln einer optimalen Vorspannkraft F0 für Messungen von Blutdruck, der höher ist als der Druck der Umgebungsluft, „Überdrücke" genannt, und für Messungen von Blutdruck, der niedriger ist als der Druck der Umgebungsluft, „Unterdrücke" genannt, genutzt werden.
Gemäß einem ersten alternativen Ausführungsbeispiel der Erfindung, das in 6 gezeigt wird, kann ein Druckmesssystem hergestellt werden, in dem der Linearantrieb 58 an einer Haltevorrichtung 56 des Gerätes 22 befestigt wird und der Kraftsensor 26 am vorderen axialen Ende der Gewindeachse 64, mit seinem Krafttransmitter 52, befestigt wird.
Wenn der Linearantrieb 58 gesteuert wird, dann werden die axialen Verschiebungen des Kraftsensors 26, mit dem Krafttransmitter 52, gesteuert.
Der Betrieb dieser Alternative geschieht ähnlich demjenigen des in 3 gezeigten Ausführungsbeispiels.
Ein zweites alternatives Ausführungsbeispiel der Erfindung wird in 7 gezeigt, in dem das Schließelement 38 des Lochs 36 ein einziges Stück mit der Hauptwand 34 bildet, zum Beispiel durch Formen.
In diesem Fall besitzt das Schließelement 38 ein scheibenförmige, im Wesentlichen starre Tablette 76, die von einem dünneren, ringförmigen Bereich 78 am Umfang begrenzt wird, dessen axiale Dicke geringer ist als die axiale Dicke der Hauptwand 34, sodass ein elastisch verformbarer Bereich entsteht.
Durch die Wirkung des Blutdrucks in der Kammer 28 und infolge der elastischen Verformung des dünneren Bereichs 78 kann die gesamte mittlere Tablette 76 entlang einer Verschiebungsachse, die im Wesentlichen rechtwinklig zur Hauptebene der Tablette 76 steht und der Verformungsachse A-A der Membran 38 des in 3 gezeigten Ausführungsbeispiels entspricht, verschoben werden.
Der Linearantrieb 58, der Kraftsensor 26 und der Krafttransmitter 52 weisen in diesem Fall eine Anordnung ähnlich derjenigen des Ausführungsbeispiels auf, das in 3 gezeigt wird.
Der Betrieb dieser Alternative geschieht ähnlich demjenigen des Ausführungsbeispiels, das in 3 gezeigt wird.
Zu beachten ist, dass die Verwendung einer gesteuerten Vorrichtung zum axialen Verschieben des Krafttransmitters 52 in Bezug auf die Halteplatte 20 besonders dann vorteilhaft ist, wenn das Schließelement 38, wie in dem in 7 gezeigten, zweiten alternativen Ausführungsbeispiel, mit der starren Wand 34 ein einziges Stück bildet.
Deswegen sind die Maßtoleranzen enger, weil die axialen Verschiebungen der mittleren Tablette 76 viel geringer als diejenigen der flexiblen Membranen sind.
Die zulässigen Maßtoleranzen bei flexiblen Membranen betragen etwa 0,2 bis 0,3 Millimeter, während sie bei mittleren Tabletten 76 in der Größenordnung von einigen Mikrometer liegen.
Allerdings können bei Verfahren zum Formen der Kassette 18, besonders solchen, bei denen das Schließelement 38 nicht direkt in die Kassette 18 gespritzt, sondern durch Schweißen in der Kassette 18 befestigt wird, Maßtoleranzen in der Größenordnung von einigen Mikrometern nicht garantiert werden.
Dank der Erfindung ist es möglich, den Krafttransmitter 52 in Bezug auf die Kassette 18 und auf die mittlere Tablette 76 genau zu positionieren, wodurch es möglich wird, Maßschwankungen aufgrund von Fertigungstoleranzen der Kassetten 18 auszugleichen und somit in allen Fällen genaue Druckmessungen zu garantieren.
In den oben beschriebenen Ausführungsbeispielen ist das Prinzip der axialen Verschiebung des Krafttransmitters 52 in Bezug auf die Halteplatte 20 und damit in Bezug auf die Kassette 18 angewandt worden.
Gemäß einem alternativen Ausführungsbeispiel (nicht gezeigt) der Erfindung, das einer mechanischen Umkehrung dieses Prinzips entspricht, wird die Kassette 18 axial in Bezug auf die Halteplatte 20 verschoben, oder die Halteplatte 20 mit der befestigten Kassette 18 wird axial in Bezug auf das Gerät 22 verschoben, um die Außenfläche 42 des Schließelements 38 axial in Bezug auf den festen Krafttransmitter 52 zu positionieren.

Claims

Vorrichtung zum Messen des Drucks von Blut, vorgesehen für das Zusammenwirken mit einem Teil (16) zum Messen des Drucks von in einem Rohr (14) fließendem Blut, wobei der Druckmessteil (16) in einer im Wesentlichen starren Wand (34) ein Loch (36) aufweist, das durch ein Schließelement (38) verschlossen wird, dessen Innenfläche (40) mit dem Blut in Berührung kommt und dessen Außenfläche (42) mit der Umgebungsluft in Berührung kommt, wobei es möglich ist, das Schließelement (38) insgesamt entlang einer Verformungs- oder Verschiebungsachse (A-A), die im Wesentlichen rechtwinklig in Bezug auf ihre Hauptebene ist, unter dem Einfluss des Blutdrucks zu verformen oder zu verschieben, wobei die Druckmessvorrichtung einen Kraftsensor (26) aufweist, der an einer Haltekonstruktion (20, 22) zum Halten des Druckmessteils (16) in einer Weise befestigt ist, dass der Kraftsensor (26) im Wesentlichen dem Schließelement (38) entlang der Verformungsachse (A-A) zugewandt ist, wobei der Kraftsensor (26) die Aufgabe hat, über das axiale Ende eines empfindlichen Elements (52) die Außenfläche (42) des Schließelements (38) zu berühren, um die vom Blutdruck axial auf die Innenfläche (40) des Schließelements (38) ausgeübte Kraft zu messen, mit dem Ziel, daraus den Wert dieses Drucks zu berechnen, bei der – um eine Messung durchzuführen, der Kraftsensor (26) mit der Außenfläche (42) des zugehörigen Schließelements (38) allein durch Berührung zusammenwirkt; – das Gerät (10) eine Vorrichtung (58) für die relative axiale Verschiebung des empfindlichen Elements (52) in Richtung des Schließelements (38) oder für die relative axiale Verschiebung des Messteils (16) in Bezug auf die Haltekonstruktion (20, 22) aufweist, wobei die Vorrichtung (58) für die relative axiale Verschiebung des empfindlichen Elements (52) eine Vorrichtung (62, 74) zum Arretieren des empfindlichen Elements (52) in einer gewählten axialen Stellung aufweist; – das Gerät (10) ein Steuerungssystem der Vorrichtung (58) für die axiale Verschiebung des empfindlichen Elements (52) oder des Messteils (16) aufweist, sodass während einer Phase der Erstjustierung der axialen Stellung des empfindlichen Elements (52) in Bezug auf die Außenfläche (42) des zugehörigen Schließelements (38) das empfindliche Element (52) so weit axial verschoben wird, bis es eine gewählte Stellung erreicht, in der das empfindliche Element (52) mit der Außenfläche (42) des Schließelements (38) in Berührung kommt und eine bestimmte Erstvorspannkraft (F0) ausübt, und das empfindliche Element in der gewählten Stellung axial arretiert wird, um die Druckmessvorrichtung (10) für das Messen von Blutdruck, der über dem Druck der Umgebungsluft liegt, und für das Messen von Blutdruck, der unter dem Druck der Umgebungsluft liegt, nutzbar zu machen.
Vorrichtung gemäß Anspruch 1, bei der die Vorrichtung (58) für die axiale Verschiebung des empfindlichen Elements (52) einen Schrittmotor (62) aufweist und der Motor (62) in eine Haltestellung gebracht werden kann, um das empfindliche Element (52) axial zu arretieren.
Vorrichtung gemäß Anspruch 1, bei der die Vorrichtung (58) für die axiale Verschiebung des empfindlichen Elements (52) einen Motor (62), der kein Schrittmotor ist, und eine axiale Arretiervorrichtung (74) aufweist, die die Vorrichtung (58) für die axiale Verschiebung des empfindlichen Elements (52) in der gewählten Stellung verriegeln kann.
Vorrichtung (10) gemäß irgendeinem der vorgenannten Ansprüche, bei der die Vorrichtung (58) für die axiale Verschiebung einen Linearantrieb (58) aufweist, der den Kraftsensor (26) und sein empfindliches Element (52) axial verschieben kann.
Vorrichtung (10) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei sie einen Krafttransmitter (52) aufweist, der zwischen das Schließelement (38) und den festen Kraftsensor (26) eingefügt wird und die Verschiebung des Krafttransmitters (52), die axial in Bezug auf den Kraftsensor (26) geschieht, von einem Linearantrieb (58) gesteuert wird.
Vorrichtung (10) gemäß einem der Ansprüche 4 und 5, bei der der Linearantrieb (58) einen elektrischen Schrittmotor (62) aufweist.
Vorrichtung (10) gemäß irgendeinem der vorangegangen Ansprüche, bei der das Schließelement (38) aus einem einzigen Teil mit der zugehörigen starren Wand (34) gebildet wird.
Vorrichtung (10) gemäß dem vorangegangenen Anspruch, bei der das Schließelement (38) mit der zugehörigen starren Wand (34) pressgeformt ist.
Vorrichtung (10) gemäß irgendeinem der vorangegangenen Ansprüche, wobei sie ein Steuerungssystem aufweist, das die Vorrichtung (58) für die axiale Verschiebung so steuert, dass ein Erstkalibriervorgang, der in der Wahl der axialen Stellung des empfindlichen Elements (52) bzw. des Messteils (16) in Bezug auf die Außenfläche (42) des Schließelements (38) bzw. in Bezug auf das axiale Ende des empfindlichen Elements (52) besteht, ausgeführt wird, wenn das Schließelement (38) sich in seinem Ruhezustand befindet, wobei dieser Ruhezustand dem Nichtvorhandensein eines Druckgradienten zwischen seiner Außenfläche (42) und seiner Innenfläche (40) entspricht.
Vorrichtung (10) gemäß dem vorangegangenen Anspruch, bei der das Steuerungssystem die Vorrichtung (58) für die axiale Verschiebung so steuert, dass während des Erstkalibriervorgangs die axiale Verschiebung des empfindlichen Elements (52) in Richtung der Außenfläche (42) des Schließelements (38) bzw. die axiale Verschiebung des Messteils (16) in Richtung des axialen Endes des empfindlichen Elements (52) so lange durchgeführt wird, bis eine Erstvorspannkraft (F0) erreicht wird, die so hoch ist, dass die Druckmessvorrichtung (10) in einem linearen Bereich der Vorrichtung (58) für die axiale Verschiebung arbeitet, in dem axiales Spiel keinen Einfluss auf die Druckmessungen hat.
Vorrichtung (10) gemäß irgendeinem der vorangegangenen Ansprüche, wobei sie ein Steuerungssystem aufweist, das die Vorrichtung (58) für die axiale Verschiebung so steuert, dass die Reaktion des Schließelements (38) auf eine Vorspannkraft (F0) in Abhängigkeit von einer axialen Verschiebung des empfindlichen Elements (52) bzw. des Messteils (16) analysiert werden kann.
Vorrichtung (10) gemäß dem vorangegangenen Anspruch, bei der die Analyse der Reaktion des Schließelements (38) den Zweck hat, eine optimale Vorspannkraft (F0) für Messungen von Blutdruck, der über dem Druck der Umgebungsluft liegt, und für Messungen von Blutdruck, der unter dem Druck der Umgebungsluft liegt, zu bestimmen.
Verfahren zum Steuern einer Vorrichtung (10) für das Messen des Drucks von Blut, die auf einen Teil (16) zum Messen des Drucks von in einem Rohr (14) fließenden Blut wirkt, wobei der Druckmessteil (16) in einer im Wesentlichen starren Wand (34) ein Loch (36) aufweist, das durch ein Schließelement (38) verschlossen wird, dessen Innenfläche (40) mit dem Blut in Berührung kommt und dessen Außenfläche (42) mit der Umgebungsluft in Berührung kommt, wobei es möglich ist, das Schließelement (38) insgesamt entlang einer Verformungs- oder Verschiebungsachse (A-A), die im Wesentlichen rechtwinklig in Bezug auf ihre Hauptebene ist, unter dem Einfluss des Blutdrucks zu verformen oder zu verschieben, wobei die Druckmessvorrichtung einen Kraftsensor (26) aufweist, der an einer Haltekonstruktion (20, 22) zum Halten des Druckmessteils (16) in einer Weise befestigt ist, dass der Kraftsensor (26) im Wesentlichen dem Schließelement (38) entlang der Verformungsachse (A-A) zugewandt ist, wobei der Kraftsensor (26) die Aufgabe hat, über das axiale Ende eines empfindlichen Elements (52) die Außenfläche (42) des Schließelements (38) zu berühren, um die vom Blutdruck axial auf die Innenfläche (40) des Schließelements (38) ausgeübte Kraft zu messen, mit dem Ziel, daraus den Wert dieses Drucks zu berechnen, bei dem während einer Phase der Erstjustierung der axialen Stellung des empfindlichen Elements (52) in Bezug auf die Außenfläche (42) des zugehörigen Schließelements (38) das empfindliche Element (52) oder der Messteil (16) in Bezug auf die Haltekonstruktion (20, 22) axial in Richtung des Schließelements (38) bzw. in Richtung des axialen Endes des empfindlichen Elements (52) bewegt wird, sodass das empfindliche Element (52) so weit axial verschoben wird, bis es eine gewählte Stellung erreicht, in der das empfindliche Element (52) mit der Außenfläche (42) des Schließelements (38) in Berührung kommt und eine bestimmte Erstvorspannkraft (F0) ausübt, und das empfindliche Element (52) mittels einer Vorrichtung (62, 74) in der gewählten Stellung axial arretiert wird, um die Druckmessvorrichtung (10) für das Messen von Blutdruck, der über dem Druck der Umgebungsluft liegt, und für das Messen von Blutdruck, der unter dem Druck der Umgebungsluft liegt, nutzbar zu machen.
Verfahren gemäß dem vorangegangenen Anspruch, bei dem die Phase der Erstjustierung einen Erstkalibriervorgang umfasst und während des Erstkalibriervorgangs das empfindliche Element (52) bzw. der Messteil (16) axial in Richtung der Außenfläche (42) des zugehörigen Schließelements (38) bzw. in Richtung des axialen Endes des zugehörigen empfindlichen Elements (52) bis zu einer bestimmten axialen Bezugsstellung bewegt wird, in der das empfindliche Element (52) die Außenfläche (42) des Schließelements (38) berührt, mit dem Ziel, eine Korrelation zwischen einer bestimmten Vorspannkraft (F0) und dem Ruhezustand des Schließelements (38) herzustellen, wobei dieser Ruhezustand dem Nichtvorhandensein eines Druckgradienten zwischen seiner Außenfläche (42) und seiner Innenfläche (40) entspricht.
Verfahren gemäß dem vorangegangenen Anspruch, bei dem während des Erstkalibriervorgangs das empfindliche Element (52) bzw. der Messteil (16) axial in Richtung der Außenfläche (42) des Schließelements (38) bzw. in Richtung des axialen Endes des empfindlichen Elements (52) bewegt wird, bis das empfindliche Element (52) eine Erstvorspannkraft (F0) ausübt, die so hoch ist, dass die Druckmessvorrichtung (10) in einem linearen Bereich der Vorrichtung (58) für die axiale Verschiebung arbeitet, in dem axiales Spiel keine Wirkung auf die Druckmessungen hat.
Verfahren gemäß irgendeinem der Ansprüche 13 bis 15, bei dem die Phase der Erstjustierung eine Analysephase umfasst und die Analysephase in der Analyse der Reaktion des Schließelements (38) auf eine Vorspannkraft (F0) besteht, die sich in Abhängigkeit von einer axialen Verschiebung des empfindlichen Elements (52) bzw. des Messteils (16) ändert.
Verfahren gemäß dem vorangegangenen Anspruch, bei dem die Analysephase dazu dient, einen Fehler in der Konstruktion des Schließelements (38) zu erkennen.
Verfahren gemäß Anspruch 16 oder 17, bei dem die Analysephase dazu dient, eine optimale Vorspannkraft (F0) für Messungen von Blutdruck, der über dem Druck der Umgebungsluft liegt, und für Messungen von Blutdruck, der unter dem Druck der Umgebungsluft liegt, zu bestimmen.