DE6928107U

DE6928107U - Sensor eines blutdetektors

Info

Publication number: DE6928107U
Application number: DE19696928107
Authority: DE
Inventors: Hermann Dietrich Funke
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1969-07-15
Filing date: 1969-07-15
Publication date: 1969-11-13

Description

PATENTANWÄLTE

DiPL.-ING. BUSCHHOFF

iPL.-ING. BUSCHHOFF _ _ -... .

DIPL.-ING. HENNICKE W-pl.-Ing. Vollbach

5 KÖLN/RH.

KAISER-WILHELM-RING 24

Aktenz.i

Reg.-Nr.

Jfn

KÖLN, den

IO.7.69V0/W

bitte anseben

Gebrauchsmusteranmeldung des Herrn

Hennann Dietrich Funke, 55 Bonn, Königstraße 53

Sensor eines Blutdetektors

Die Erfindung betrifft einen Sensor eines Blutdetektors^ bestehend aus im Strahlengang einer Lichtquelle angeordneten Fotoelementen, insbesondere Fotowiderständen»

Bekanntlich wird in der künstlichen Niere das Blut des nierenkranken Patienten durch Osmose mit einer speziell zubereiteten Waschwasserlösung von den ausseheidungspflichtigen Substanzen befreit» Diese Osmose findet statt durch eine außerordentlich dünne Membran» im allgemeinen eine Zellophanmambran* die auf der einen Seite vom Blut des Patienten, auf der anderen Seite von der Waschwasserlösung

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bespült wird.

Bei allen bekannten künstlichen Nieren besteht die Gefahr* daß die Zellophanmembran durch den Druck des Patientenblutes oder infolge von Fabrikationsfehlern u.dgl. einreißt* wodurch der Patient in kurzer Zeit sehr viel Blut verlieren kann* Hieraus ergibt sich die Notwendigkeit, das ablaufende Waschwasser mittels besonderer Geräte ständig auf Blutfreiheit zu kontrollieren, um gegebenenfalls sofort Gegenmaßnahmen treffen zu können.

Zur ständigen Überwachung des Waschwassers wird bei den bekannten Geräten so verfahren, daß Licht durch das die künstliche Niere verlassende Waschwasser auf Fotoelemente, Fotowiderstände u.dgl. fällt, wobei die Anordnung so getroffen 1st, daß eine !Trübung des Waschwassers durch eintretendes Blut einen Alarm auslöst. Normalerweise treten im Verlauf einer Dialyse, d.h. bei der Behandlung mit der künstlichen Niere jedoch QJrübungen auch ohne Blutaustritt auf, da sich Salze und harnpflichtige Substanzen in und an den Geräten niederschlagen, mit der Folge, daß bei den bekannten Geräten häufig Fehlalarm ausgelöst wird. Dies macht es erforderlich, die Ansprechempfindlichkeit der Überwachungsgerate im Verlauf der Dialyse laufend herunterzuregeln, was wiederum zur Folge hat5 daß ein Bruch der empfindlichen Membran erst verhältnismäßig spät festgestellt werden kann.

Es wurde auf verschiedene Weise versucht, diesen Fehlalarm bei den bekannten Geräten unmöglich zu machen. Zu diesem

Zweck wurden Kompensationsschaltungen für Betriebsspannungsänderungen, für Lampenalterung usw. vorgeseilen. Sämtliche bekannten Geräte haben jedoch durchweg den Nachteil, daß sie nicht nur auf Blut, sondern auch auf die sich normalerweise einstellenden Trübungen ansprechen.

Der Erfindung liegt vornehmlich die Aufgabe zugrunde, diese Nachteile der bekannten Geräte zu beseitigen. Sie bezweckt insbesondere einen Blutdetektor bzw. einen hierfür bestimmten Sensor, der spezifisch auf Blut anspricht, also nur beim Auftreten von Blut in der su überwachenden Flüssigkeit ein Signal gibt, so daß Fehlalarme bei solchen Trübungen, die nicht durch Blut bedingt sind, vermieden werden. Ferner soll das erfindiTngßgeinäße Gerät eine hohe Ansprechempfindliehkeit haben und es sollen aufwendige Stabilisierungs- und Kompensationsschaltungen vermieden werden.

Gemäß der Erfindung weist der Sensor zwei gekoppelte Fotoelemente auf, wobei im Strahlengang vor dem einen Fotoelement ein Grünfilter angeordnet ist. Das Fotoelement mit dem vorgeschalteten Grünfilter ist zweckmäßig im Strahlengang der gemeinsamen Lichtquelle vor .»der seitlich neben dem im ungefilterten Idohtstrahl liegenden Fotoelement angeordnet.

Gemäß einer weiteren Ausführungßform der Erfindung ist im Strahlengang vor den beiden Fotoelementen sin durchlässiger Spiegel od.dgl. angeordnet, der von dem auftreffenden Meß-Liohtstrahl einen Teilstrahl auf das eine Fotoelement ab-

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lenkt, während der durch den Spiegel hindurchgehende andere Teilstrahl auf das andere Fotoelement fällt. D«m einen dieser beiden Fotoelemente ist hierbei der genannte Grunfilter vorgeschaltet·

Bei dem erfindungsgemäßen Sensor fällt somit der Meß-Licktstrahl nach Durchgang durch das Waschwasser einerseits ungefiltert auf das eine Fotoelement, andererseits über den Grünfilter von 560 ms auf das zweite Fotoelement. Tritt ein· Trübung der Waschflüssigkeit auf, die nicht durch eindringende ε Blut bedingt ist, so wird der Lichteinfall an beiden Fotoelementen um denselben prozentualen Anteil geschwächt. Da die Fotoelemente (Fotowiderstände) in Form einer Brück· elektrisch geschaltet sind, ergibt sich in diesem Fall an der Brückenschaltung keine Spannungsverschiebung, d.h. es wird kein Alarm ausgelöst, da alle Trübungen, die chn· Blut auftreten können, nur Grauwerte besitzen.

Tritt dagegen im Bereich der Meßstrecke Blut auf, so ist das auf die hinter dem Grünfilter liegende Fotozelle fallecde Licht um einen größeren prozentualen Anteil geschwächt als das Licht, welches ungefiltert auf die ander· Fotozelle

fällt, da der Grünfilter rotes Licht nicht durchläßt. Xs ergibt sich daher eine Brückenverschiebung, die zu einer elektrischen Signalgab· bzw. aur Auslösung d«s Alans

Das erfindungsgemäße Gerät« bei dem beide i· telw«« 3föS-Lichtstrahl liegenden Fotoelemente ait sine*

tiometer elektrisch in einer Brüdcenschaltung geschaltet

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sind» arbeitet mithin nach dem Prinzip der messuog, da es nur dann zur Signalgabe anepricht, wenn der Lichteinfall an den beiden Fotoelementen unterschiedliche Intensität hat« was aufgrund des dem einen fotoelement vorgeschalteten Grünfilters nur bei im Waachwaeaer auftretenden Blut der Fall sein kann. Ba das erfindungsgemäße Gerät mithin spezifisch auf Blut anspricht, werden Fehlanzeigen vermieden.

Das erfindungsgemäße Gerät kann in Betrieb stets auf maximale Anspreehempfindllehkeit eingestellt bloiben, d»h. es ist nicht erforderlieh, das Gerät im Laufe der Behandlung mit zunehmender Trübung der Waschflüssigkeit in der Ansprech empfindlichkeit herunterzuregeln, wie dies bei den bekannten Geräten erforderlich ist. Vorteilhaft ist auch, daß auf-

dem erfindungsgemäßen Gerät aufgrund der Differenswertmessung und der beiden in Brückenschaltung angeordneten Fotoelemente entfallen können. Der Preis des erfindungsgemäßen Blutdetektors liegt daher erheblieh unter dem Preis der bekannten Gerate«

Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung sind die beiden genannten Fotoelemente und der Urünfilter sowie gegebenenfalls der durchlässige Spiegel in einer gemeinsamen, geschlossenen Gehäusekammer angeordnet, welche zweckmäßig ein lichtdurchlässiges, vorzugsweise durch Plexiglas cd.dgl. abgedecktes Fenster für den Einfall des Meßlichtes aufweist.

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f «ύβίι die £lohtoqu«lle In den Sensor ein-* *. wobei jswiacnen d#r Lichtquelle unt (tev die Soto- «!«»•nte u«w* aufnehmenden Öehäusekaifimör die Maßstrooke liagt. Baulich zweckmäßig 1st lnsteeondere eine Ausführung, bei der d^3? Sensor zwei, vorzugsweise ssyllndrIsche, GehäueekaiBiueni aufweistι von denen die eine die Lichtquelle und die andere die Fotjoelemente und den Gartinfilfcer sowie seeekeneafsai·⁸ den harbduFchlässigea. Spiegel aufnimmt* Sie beiden Gehäusekammern sind über einen Steg od.dgl. im Abstand der Meßstrecke miteinander verbunden·

In der Zeiehming sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Is zeigen.s

Pig. 1 den erfindungsgemäßen Sensor im Längsschnitt; Pig, 2 in der Darstellung gemäß Fig. 1 eine geänderte Aus-

xuhrusgäförä des erii.ü.uüBg5g6isäSes. «s»sors« Fig» 3 die Brückenschaltung der bei den Geräten gemäß den Pig« 1 und 2 verwendeten Fotoelemente.

Gemäß den Fig» 1 und 2 weist der Sensor des spezifischen Blutdetelrtoys ©in etwa stabförmiges Sensorgehäuse 1 mit zwei zylindrischen Gehäusekammern 2 und 3 auf, die über einen Steg

4 in Gestalt eines Zylindersegments im Abstand so verbunden sind, daß zwischen den Gehäusekammern 2 und 3 eine Meßstrecke

5 gebildet wird»

Die obere Gehäusekammer 2 nimmt eine Lampe 6 auf, deren elektrische Anschlußleitungen 7 aus der Gehäusekamraer oben

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herausgeführt sind. Vor des? Lampe 6 ist eine Ecmvexlinse & angeordnet, die den MeÄ-Mchtstrahl bündelt· 3Em Strahlengang hinter der Line© weist di© GehäusekaauBer 2 ein lichtdurchlässiges Fenster 9« zweckmäßig aus Plexiglas, auf·

Die andere Gehäusekaminer 3 nimmt zwei Fotoelemente 1Θ -and zweckmäßig Fotowiderstände, einen 560 nm-Grünfilter 12 und einen halbdurehläasigen Spiegel 15 auf* Sie Srehäusekaiamer ist an der der Gehäusekamajer 2 zugewandten Seite ebenfalls »it einem liGhtdurohlässigen Fenster 14, zweckmäßig aus Plexiglasξ versehen. Pie Anordnung ist so getroffea, daß der aus dem Fenster 9 &®r Grehäusekammer 2 austretende Meß-Si^ht-· strahl nach Durchgang durch die Meßstrecke 5 über das Fenster 14· in die Gehäusekammer 3 eintritt und hier auf den Spiegel IJ trifft, wobei ein Teilstrahl 15 unmittelbar, d«h. ungefiltert auf das Fotoelement 11 abgelenkt wird, während der äur-eh des Spiegel usrefIsktier 5 hindurchtrstsiids Seilstrahl 16 über den Grünfilter 12 auf das Fotoelement 10 fällt.

Bei der Ausführung gemäß Fig. 2 ist der halbdurehlässige Spiegel 13 fortgelassen. Der Meß-Idchtstrahl fällt über das Fenster 14 unmittelbar auf das Fotoelement 11 und den Grünfilter 12 sowie das hinter diesem liegende Fotoelement 10.

Die Fotoelemente 10 und 11 sind, wie Fig. 3 erkennen läßt, über die an einer Spannung anliegenden elektrischen Leitungen 17 mit einem Potentiometer 18 für den Abgleich der Spannungs-

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; wjxmetTie ixt Briiclr^ geeclialttt. IUt 19 ist eia

ter Teretärker bezeichnet, dessen Ausgang 20 s»S*· am Alarmrelais angeEciaceeen ist« Bar Verstärker 39 dient Terstärkung d«e d»n Alarm

Binickenechaltrtmg.

Im Betrieb des epezifiechen Blutdetelctors wira der in das Waachwasetr eingetaueht, so daß die M»ßetreckd 5 liclist auf voller iänge in dem ablaufenden Wäschwaeeer Per das Waschwasser durchdringende Meß-Idchtetralil fällt einerseits ungefiltert auf den Fotowiderstand 11 und anderer** seits an dem Grünfilter 12 gefiltert auf den Totowiderstand 10» Tritt in der Heßstrecke 5 ein© Trübung auf, die niöiit durch vorhandenes Blut bedingt ist, so wird der Lichteinfall an beidan Fotowiderständen um denselben prozentualen Anteil geschwächt. Ba die Meßbrücke, in der die beiden Totowiderstänea liegen, im Kormalbetrieb mittels de« Potentiometern spannungsmäßig abgeglichen ist« ergeben sich bei diesen Trübungen keine Änderungen der abgeglichenen Spannungssymmetrie. Entsprechend stellt sich auch an der Abgriffstelle der Brückenschaltung kein Spannungssignal ein, welches den Alarm auslösen könnte.

Tritt dagegen in dexr Meßstrecke 5 Blut auf, so wird der Anteil des Lichtes, welches über den dränfilter 12 auf den ^Fotowiderstand 10 fällt, prozentual stärker geschwächt als der Anteil des auf den Fotowiderstand 11 fallenden Lichtes, da der Grünfilter rotes Licht nicht durchläßt. Es ergibt

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sich infolgedessen eine Brückenverschiebung„ die zur Auslösung des Alarms führt.

Es ist erkennbar, daß der erfindungsgemäße Detektor in jedem
Fall nur dann anspricht, wenn in der Meßetrecke 5 Blut vorhanden ist. Trübungen in der Meßstrecke, die nicht auf das

Vorhandensein von Blut zurückzuführen sind, bewirken ledig- | » I

lieh eine Schwächung des Meß-Lichtstrahles, ohne daß es aber § zur Auslösung des Alarms kommen kann, da in diesem Pail der § Lichteinfall an beiden !"otowiderständen prozentual gleich | stark geschwächt wird. In der Praxis hat sich gezeigt, daß |

das erfindungsgemäße Gerät schon bei Blut*-Wasserkonzentratio- |j

Ii von 1 : 5°0O zuverlässig anspricht. Ii

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Claims

Il I I · I ι I > ι · ■ I I I 111 I · ■ : ! '■ - 10 - Schutzansprüche

1. Sensor eines Blut&etektorß, bestehend aus Im Strahlengang einer Lichtquelle angeordneten JtatoeleiBenten, insbesondere Fotowlderstäaden, dadurch gekennzeichnet, daß dor Sensor zwei gekoppelte Fotoelemente (10, 11) aufweist, wobei im Strahlengang vor dem einen fotoelement (10) ein Grunfilt#r (12) angeordnet ist.

2. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Fotoelement (10) mit dem vorgeschalteten Grünfilter (12) im Strahlengang der gemeinsamen Lichtquelle (6) vor oder seitlich neben dem im ungefilterten Lichtstrahl liegenden Fotoelement (11) angeordnet ist.

3. Gerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß im Strahlengang vor den beiden Fotoelementen (lO, 11) ein durchlässiger Spiegel (13) od.dgl«, angeordnet ist, der von dem auftreffenden Meß-Lichtstrahl einen ffeilstrahl (15) auf das eine Fotoelement (ll) ablenkt,, während der durch den Spiegel hindurchgehende Teilstrahl (16) auf das andere Fotoelement (10) fällt, wobei einem dieser beiden Fotoelemente der Grünfilter (12) vorgeschaltet ist.

4. Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Fotoelemente (IQ _t ll) und der Grünfilter (12) sowie gegebenenfalls der Spiegel (13) in einer gemeinsamen Gehäusekammer (3) angeordnet sind, welche zweckmäßig ein lichtdurchlässiges, vorzugsweise durch

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'" Plexiglas o&«d£l» abgedecktes feniter (14) für

elnfall aufweist,

5. Gerät nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, Lichtquelle (6) im Seasor angeoicmeU ts$₀ wobei der Lichtquelle (6) und dem die Jotoeieaente (lö, 11), den Grünfilter (12) sowie gegebenenfalls den Spiegel (X3) nehaenden Gehäuse eine Meßetrecke (5) vörhandjl

6. Gerät nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch zwei*

weiße zylindrische Gehäusekajmern. (2, 3)» von denen die eine die Lichtquelle (6) und die andere die *otoele*enta (IQ, 11), den Gtfünfliter (12) sowie gegebönenfalls dea Spiegel (13) *mfniJMt, wobei die beiden GehäueekaMern (2, 3) über einen Zwischeneteg (4) im Abstand der Meß« strecke (5) verbunden sind.