DE69310865T2 - Druck-Messvorrichtung insbesondere für Perfusionsanlagen - Google Patents

Description

Technisches Anwendungsgebiet
• Die vorliegende Erfindung betrifft Druckfühler und bezieht sich insbesondere auf solche Fühler in ihrer Anwendung an einer Drucküberwachungsvorrichtung in einer Infusionseinrichtung.
Stand der Technik
• Man verwendet Infusionspumpen, um einem Patienten medikamentöse Substanzen zu injizieren, im allgemeinen auf intravaskulärem Wege, aber auch auf anderen Wegen eines geeigneten Zugangs.
• Es ist wünschenswert, den Fließdruck des Fluids hinter der Infusionspumpe zu überwachen, um eine etwaige Abnormalität in der Funktion der Einrichtung feststellen zu können. In der Tat können verschiedene Störungen auftreten: die Pumpe kann durchgehen oder im Gegensatz dazu zum Stillstand kommen, der Katheter, durch den die medikamentöse Substanz injiziert wird, kann nach und nach durch Blutablagerungen verstopfen, die Infusionsleitung kann geknickt werden, ein Leck kann sich an irgendeiner Stelle der Infusionsleitung bilden usw.
• Zur überwachung des Fließdrucks in einer Infusionsleitung verwendet man gegenwärtig Alles-oder-Nichts-Trennschalter, die unter der Einwirkung einer bedeutenden Abweichung des Druckes im Hinblick auf den Nennbetriebsdruck betätigt werden. Solche Vorrichtungen sind sehr ungenau; die Meßgenauigkeit liegt etwa in einer Größenordnung von 50 Prozent vom gemessenen Druckwert. Sie werden oft eingesetzt, um einfach das Stoppen des Antriebsmotors der Pumpe zu steuern, wenn der Druck einen bestimmten Schwellwert überschreitet.
• Es sind auch andere weiterentwickelte Vorrichtungen bekannt, wie in den Patentschriften US-A-4.446.344 und US-A-4.431.425 beschrieben. Die in diesen Patenten beschriebenen Vorrichtungen beinhalten Schalter, die nicht nur in der Lage sind, den Motor abzuschalten, wenn der Druck zu hoch wird, sondern auch den Motor wieder einschalten, wenn der Druck wieder auf einen annehmbaren Wert abgesunken ist. Der Nachteil einer ungenügenden Genauigkeit besteht jedoch weiterhin.
• Eine besonders für den medizinischen Bereich entwickelte Vorrichtung wird im Patent DE-A-2.461.424 beschrieben. Diese Vorrichtung beinhaltet eine mit Glyzerin gefüllte Kammer, das einen Druck auf einen Fühler übertragen soll, welcher auf die Kammerwand des Fühlers wirkt. Eine solche Vorrichtung, bei der eine Flüssigkeit (das Glyzerin) als Übertragungsfluid für den Druck verwendet wird, ist zur Druckmessung in einer Infusionsleitung schwer einsetzbar. Um nämlich sofort auf Druckveränderungen in einer Infusionsleitung zu reagieren, ist es erforderlich, daß das Ansprechverhalten des Übertragungsfluids linear ist, was bei einer Flüssigkeit nicht der Fall ist.
• Eine andere zur Druckmessung in einem Fluid, das sich in einem Behälter oder in einer Leitung befindet, bestimmte Vorrichtung wird im Patent GB-A-2.012.052 beschrieben. Diese Vorrichtung besteht aus einem Fühler, der in einem wenig komprimierbarem Fluid angeordnet ist; abgegrenzt durch eine mit dem Fluid in Kontakt stehende Membran. In dieser Vorrichtung jedoch ist der Fühler direkt an der Membran befestigt, wodurch ein lineares Ansprechverhalten des Fühlers nicht in dem Maße erreicht werden kann, je nachdem, wie die durch das Fluid normalerweise bewirkte Druckübertragung nicht einwandfrei realisiert wird.
• Das Ziel dieser Erfindung liegt also darin, eine Vorrichtung zur Druckmessung vorzuschlagen, die es gestattet, die Druckmessung eines in einer Infusionsleitung enthaltenen Fluids kontinuierlich und mit ausreichender Genauigkeit vorzunehmen.
• Ein weiteres Ziel der Erfindung liegt in der Realisierung einer Vorrichtung zur Druckmessung in einer Infusionsleitung unter Verwendung eines Fühlers, der eine lineare Ansprechkurve auf Druckveränderungen aufweist.
• Die Erfindung hat zum Gegenstand eine Vorrichtung zur Druckmessung, umfassend einen piezoelektrischen Druckfühler, ein Gehäuse, das mindestens eine Kammer aufweist, die ein wenig komprimierbares Fluid enthält und in der dieser Fühler angeordnet ist, wobei diese Kammer auf einer Seite durch eine verformbare Membran abgegrenzt ist, die mit der Wand der Infusionsleitung in Kontakt ist. Das Fluid, das zwischen der Membran und dem Fühler angeordnet ist, ist nicht flüssig, besitzt einen Poissonkoeffizienten größer als oder gleich 0,49 und einen momentanen Elastizitätsmodul kleiner als 10 MPa, so daß die Ansprechkurve des Fühlers linear ist.
• Gemäß einem weiteren Merkmal ist das Fluid ein Silicongel.
Beschreibung der Erfindung
• Andere Merkmale und Vorteile der Erfindung gehen aus der folgenden Beschreibung hervor, die in Bezug auf die beigefügte Zeichnung erstellt worden ist, welche nur als Beispiel gegeben wird und deren Einzelabbildung eine schematische Schnittdarstellung eines Fühlers gemäß dieser Erfindung in Verbindung mit einer Infusionsleitung zeigt.
• In der Zeichnung ist schematisch ein Teil einer Infusionseinrichtung dargestellt, die eine Pumpe beinhaltet, von der ein Teil 10 ihres Gehäuses gezeigt ist und von welcher ausgehend eine Infusionsleitung 12 gespeist wird, die beispielsweise in Silicon ausgeführt werden kann.
• Eine Vorrichtung gemäß dieser Erfindung wird zur kontinuierlichen Messung des Fließdrucks in der Infusionsleitung eingesetzt.
• Diese Vorrichtung besteht aus einem Gehäuse 14 unter Abgrenzung von mindestens einer Kammer 16, deren eine Wand aus einer verformbaren Membran 18 besteht. Diese Membran kann in Elastomer-Material oder Metall ausgeführt sein. Ihre Elastizität kann aus der Art des verwendeten Materials oder aus der dieser Membran verliehenen Form herrühren. Letztere kann ebenfalls aus einem Metallbalg bestehen. Sie kann eben sein oder eine konkave Zylinderform aufweisen, um sich der Infusionsleitung anzupassen oder auch leicht nach außen gewölbt sein, was eine Verbesserung der Empfindlichkeit der Meßvorrichtung gestattet. Sie ist am Gehäuse angeklebt oder auf irgendeine andere geeignete Weise an diesem befestigt.
• Am Boden der Kammer 16 ist ein an sich bekannter piezoelektrischer Fühler 20 zur absoluten oder relativen Druckmessung angeordnet, der von jeder geeigneten Art, ob resistiv oder kapazitiv, sein kann.
• Beispielsweise kann ein solcher Fühler eine Siliziumplatte beinhalten, verbunden mit einer elektrischen Wheatstone- Brückenschaltung, die zum Beispiel fünf Anschlußleiter 22 besitzt.
• Zwischen der Membran und dem piezoelektrischen Fühler befindet sich eine Fluidfüllung 24. Die Rolle dieser Fluidfüllung ist durchaus von Bedeutung, da sie die Druckübertragung von der Membran 18 bis zum piezoelektrischen Fühler absichert. Man kann sofort auf jegliche Druckveränderung in der Infusionsleitung, die unter anderem eine Gefahr für den Patienten hervorrufen kann, reagieren. Diese sofortige Reaktion erfordert, daß das Ansprechverhalten des Fühlers linear ist, da nicht jede Abweichung in der Ansprechkurve schwer mit einem nichtlinearen Ansprechverhalten interpretiert werden kann. Um dieser Forderung nach Linearität zu entsprechen, darf die Fluidfüllung der Kammer nicht komprimierbar sein oder fast nicht komprimierbar und einen sehr geringen Elastizitätsmodul aufweisen. Ein solches Material, das keine Flüssigkeit sein muß, muß auch einen Poissonkoeffizienten größer als oder gleich 0,49, einen momentanen Elastizitätsmodul kleiner als 10 MPa und eine Viskosität in der Größenordnung von einigen Hundert Zentipoise haben.
• Ein Beispiel für ein solches Material kann ein Silicongel darstellen, wie man es auf der Haut eines Patienten zur Übertragung eines sonografischen Signals von einem Signalwandler zum Patienten verwendet. Als Beispiele dafür kann man das "Silicone gel system Q7-2218" der Gesellschaft Dow Gorning und das "Silicone gel system Q7-2167" der gleichen Gesellschaft in Verbindung mit "Silicone gel system Q7-2168" anführen.
• Eine solche Vorrichtung kann speziell für die Verwendung mit einer tragbaren ambulanten Infusionspumpe angepaßt werden, vorausgesetzt, ihre Abmessungen und ihr Gewicht sind sehr gering und die Tatsache, daß eine kontinuierliche Messung der Druckentwicklung nach der Pumpe auf genaue, zuverlässige und lineare Art und Weise ermöglicht wird.
• Die Genauigkeit kann in einer Größenordnung von 1 % vom ge messenen Druckwert liegen. Dank des Einsatzes eines piezoelektrischen Fühlers und der Verwendung eines geeigneten Materials zur Übertragung der Druckveränderungen von der Membran zu diesem Fühler ist die Messsung linear.
• Sie gestattet das Feststellen von fehlender Flüssigkeit in der Infusionsleitung im Falle von Lecks oder eines leeren Behälters.
• Sie gestattet die Überwachung von Druckveränderungen in der Infusionseinrichtung. Im Falle einer fortschreitenden Verstopfung eines Gefäßkatheters durch eine Blutablagerung kann die entsprechende Druckerhöhung nachgewiesen werden. Man wird so auch vor der vollständigen Verstopfung des Katheters gewarnt, was einen Eingriff in angemessener Zeit zum Auslösen eines Reinigungsvorgangs der Leitung ermöglicht. Somit wird das Entfernen oder Auswechseln des Katheters vermieden.
• Eine solche Vorrichtung kann an eine elektronische Steuereinheit angeschlossen werden, die den Gesamtbetrieb der Pumpe steuert. Die vom Fühler gelieferte Information wird dann verwendet, um die Pumpenleistung zu steuern und einzuregeln, was den Einsatz von bekannten Trennschaltern, die nach dem Allesoder-Nichts-Prinzip funktionieren, nicht erlaubt.
• Unter den anderen Vorteilen dieser Vorrichtung ist auch die Tatsache anzumerken, daß der Fühler nicht in direktem Kontakt mit der in der Infusionsleitung enthaltenen Flüssigkeit steht.

Claims (4)

1. Vorrichtung zur Messung des Drucks in einer Infusionsleitung (12), umfassend einen piezoelektrischen Druckfühler (20), ein Gehäuse (14), das mindestens eine Kammer (16) aufweist, die ein wenig komprimierbares Fluid (24) enthält und in der dieser Fühler angeordnet ist, wobei diese Kammer auf einer Seite durch eine verformbare Membran (18) abgegrenzt ist, die mit der Wand dieser Infusionsleitung in Kontakt ist, wobei diese Vorrichtung dadurch gekennzeichnet ist, daß das Fluid zwischen der Membran und dem Fühler angeordnet ist, nicht flüssig ist und einen Poissonkoeffizienten größer als oder gleich 0,49 und einen momentanen Elastizit-tsmodul kleiner als 10 MPa hat, so daß die Ansprechkurve des Fühlers linear ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Fluid (24) eine Viskosität von etwa einigen Hundert Zentipoise hat.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Fluid ein Silicongel ist.

4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die verformbare Membran (18) nach außen gewölbt ist.