-
Vorliegende Erfindung betrifft eine
Anordnung zur Analyse von Körperflüssigkeiten,
die einem Lebewesen entnommen wurden. Die Anordnung umfasst eine
Flüssigkeitsprobenstation,
die zur Entnahme von Flüssigkeit
aus einem Lebewesen mit dem Lebewesen verbunden ist, eine Einwegkassette,
die zur Aufnahme einer zu analysierenden Flüssigkeitsprobe mit der Flüssigkeitsprobenstation
verbunden werden kann, mindestens eine Sensoreinheit für die Analyse
der Flüssigkeitsprobe
und eine Steuereinheit.
-
Beispielsweise in der Intensivpflege
ist es wichtig, regelmäßig Informationen über den
Zustand des Patienten zu erhalten, um ihn optimal behandeln zu können. Wichtige
Informationen können
durch Analyse von Körperflüssigkeiten,
die dem Patienten entnommen werden, insbesondere Blut, erhalten werden.
Eine Blutprobe kann auf ihren Blutgasgehalt, z. B. den Sauerstoffpartialdruck
(PaO2) untersucht werden. Weitere interessante
Parameter in Körperflüssigkeiten
sind pH-Wert, Blutzucker,
Kohlendioxidpartialdruck (PaCO2) usw.
-
In der Vergangenheit haben die Krankenhäuser zur
Analyse von Proben, die Patienten entnommen wurden, einschließlich Blutproben,
die Dienste großer
Zentrallabors in Anspruch genommen. Die Labors können zwar gute Messwerte liefern,
da sie mit komplizierter und teurer Ausrüstung arbeiten, aber dieses
System hat einige große
Nachteile, wenn es um die Analyse des Blutgasgehalts geht. Die dem Patienten
entnommenen Blutproben werden nicht sofort untersucht, so dass das
Analysenergebnis normalerweise nicht als zuverlässige Messgröße für die Festlegung
notwendiger und/oder sofortiger Veränderungen der Behandlung des
Patienten herangezogen werden kann. Insbesondere in akuten Fällen Probe,
die zur Analyse an ein Labor geschickt werden muss, vorliegen.
-
Darüber hinaus gestattet diese
Vorgehensweise nicht die Behandlung von Patienten mit sogenannten
geschlossenen Schleifensystemen (d. h. Infusions-, Medikations-,
Beatmungs-, Anästhesiesysteme),
für die
die kontinuierliche oder halbkontinuierliche Probe und Analyse von
Körperflüssigkeiten
vorliegen müssen,
um die notwendigen Parameter zur Regulierung des gesamten Systems
zu erhalten.
-
In Bezug auf Parameter wie z. B.
den Blutgasgehalt, ist es ferner notwendig, die Blutprobe nicht
mit Luft in Berührung
kommen zu lassen, weil ein Kontakt den Blutgasgehalt in der Blutprobe
beeinflussen könnte.
-
Zur Lösung dieser Probleme wurden
kleinere mobile Systeme entwickelt, d. h. „Point-of-Care"-Systeme (zur Analyse
des Blutgasgehalts). Die Point-of-Care-Systeme können an das Bett des Patienten
gebracht werden und enthalten in der Regel ein Messgerät und eine
Einwegkassette mit den Sensoren. Ein Arzt oder eine Krankenschwester
entnehmen einem Patienten eine Blutprobe in die Kassette und untersuchen
sie mithilfe des Point-of-Care-Systems.
-
Obwohl die Point-of-Care-Systeme
flexibler und schneller sind als die Verwendung von Zentrallabors,
sind sie dennoch uneffizient im Hinblick auf die Bereitstellung
kontinuierlicher oder fast kontinuierlicher Informationen über die
Körperflüssigkeitsparameter,
z. B. die Blutgassituation des Patienten. In Fällen, in denen der Patient
eine Behandlung erhält,
für die
technische Systeme oder Ausrüstung
verwendet wird, könnten
und sollten die tatsächlichen
Einstellungen des Systems oder der Ausrüstung von den kontinuierlichen
Informationen über die
Körperflüssigkeitsparameter,
wie z. B. den Blutgasgehalt, abhängen,
so dass regelmäßig mehr
Proben entnommen und analysiert werden müssen. „Kontinuierliche" Messungen von Körperflüssigkeiten
sind notwendig, wenn geschlossene Schleifensysteme für Beatmung, Infusion,
Anästhesie
usw. für
die Behandlung verwendet werden, z. B. automatische Steuere eines Lungenventilators
auf Basis des gemessenen Blutgasgehalts.
-
Systeme für die (praktisch) kontinuierliche Messung
von Blutgasen wurden bereits beschrieben. In US-A-5,225,063, wo ein
Gerät zur
Messung des Sauerstoffpartialdrucks offenbart wird, wird beispielsweise
ein doppellumiger Katheter in das Blutsystem des Patienten eingeführt. Das äußere Lumen
erstreckt sich weiter in das Blutsystem als das innere Lumen, so
dass das innere Lumen fast umschlossen wird. Blut kann über eine
erste Pumpe bis zu einer Messzelle im inneren Lumen gezogen werden,
an der die Messung erfolgt. Nach der Messung pumpt eine zweite Pumpe
ein Spülmedium
durch das äußere Lumen
zum Blutsystem und das Spülmedium
wird in das innere Lumen gepumpt, um das Lumen und die Messzelle
von allen Blutresten zu reinigen, bevor die nächste Blutprobe entnommen wird.
-
Ein weiteres System einer ähnlichen
Art ist in US-A-4,535,786
beschrieben. In diesem System wird die bis zu einer Blutzelle gezogene
Blutprobe nach der Messung zusammen mit dem Spülmedium zum Patienten zurückgeführt.
-
Diese (fast) kontinuierlichen Messsysteme sind
mit gewissen Nachteilen behaftet. Die in der Messzelle verwendeten
Sensoren müssen über lange
Zeit stabil sein und in der Regel auch regelmäßig kalibriert werden. Das
System erfordert in der Regel auch sehr exakte Pumpsysteme für die Entnahme der
Blutprobe, des Spülmediums
und der Kalibrierlösung
in den exakten Mengen. Dies erfordert genaue (und teure) Pumpen
oder fortschrittliche Messsysteme zur Messung der Pumpmengen. Bei
häufiger
Entnahme von Proben ergeben die von dem Pumpensystem benötigten Mindestvolumen
in der Summe ferner einen inakzeptablen Blutverlust. Je nach Design
des Systems führen
einige Systeme zu einem Blutverlust, während Spülmedium und Kalibrierlösung in
das Blutsystem eindringen. Darüber
hinaus sind diese Systeme auch für
den Patienten riskant, da sowohl Spülmedium als auch Kalibrierlösung stets völlig unschädliche Substanzen
sein müssen.
Im Allgemeinen sind diese Systeme mit dem Nachteil behaftet, dass
sie „offen" sind, in dem Sinn,
dass diese Systeme Körperflüssigkeiten
vom und zum Körper und
vom und zum System leiten („kommunizieren") und so eine potenzielle
Infektionsquelle darstellen und/oder relativ komplizierte und teure
Elemente, Verfahren (z. B. Sterilisation) und Merkmale zur Vermeidung
dieser Risiken benötigen
können.
-
Aufgabe der vorliegenden Erfindung
ist die Bereitstellung einer Anordnung zur Analyse von Körperflüssigkeiten,
die einem Lebewesen entnommen wurden, das die oben aufgeführten Nachteile
der früheren
Systeme überwindet.
-
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe erreicht,
indem die Anordnung gemäß dem Obergriff ein
Kassettenlager umfasst, in dem mehrere Einwegkassetten, die zur
Aufnahme einer zu analysierenden Flüssigkeitsprobe mit der Flüssigkeitsprobenstation verbunden
werden können,
aufbewahrt werden können,
sowie ein Transfersystem zur Überführung der Kassetten
im Kassettenlager nacheinander in Wirkverbindung mit der Flüssigkeitsprobenstation,
wobei die Steuereinheit das Transfersystem kontrolliert, damit die
Kassetten mit einer programmierbaren Geschwindigkeiten mit der Flüssigkeitsprobenstation
in Verbindung gebracht werden können.
-
So wird eine Anordnung erhalten,
in der Einwegkassetten nacheinander von dem Transfersystem aufgenommen
werden und mit der Flüssigkeitsprobenstation
verbunden werden, an der eine Probe einer Körperflüssigkeit zur Analyse entnommen
wird. Nach dem Gebrauch kann die Kassette wieder in das Kassettenlager
gebracht oder auf andere geeignete Weise verworfen werden. Wenn
gebrauchte Kassetten in das Kassettenlager zurückgebracht werden, sollte das
gesamte Kassettenlager vorzugsweise als austauschbare Einheit der
Anordnung ausgelegt sein. Der automatische Austausch der Einwegkassetten
an der Flüssigkeitsprobenstation
ergibt eine Anordnung, die so programmiert werden kann, dass sie
unter anderem den Blutgasgehalt mit einer zur Gewährleistung
einer optimalen Behandlung des Patienten in geschlossenen Schleifen-Behandlungssystemen
ausreichenden Rate messen kann.
-
Es könnte hier angemerkt werden,
dass sich eine Veränderung
der Behandlung (mit einem Beatmungsgerät oder anderer Ausrüstung) normalerweise
nicht sofort auf den gemessenen Körperflüssigkeitsparameter (wie z.
B. den Blutgasgehalt) auswirkt, da zunächst ein systemischer Austausch
zwischen der Behandlung und dem Körper stattfinden muss (beispielsweise
der Gasaustausch zwischen den Gasen in der Lunge und im Blutsystem),
bevor der Parameter beeinflusst wird. Unter gewissen Umständen könnte dies
einige Minuten dauern, je nach Einzelfall und je nach gemessenen
Parameter. Deshalb reicht es aus, automatisch eine Körperflüssigkeitsprobe
zu entnehmen und sie mit einer entsprechenden Geschwindigkeit zu
analysieren.
-
Verbesserungen und weitere Ausführungsformen
der erfindungsgemäßen Anordnung
sind in den von Anspruch 1 abhängigen
Ansprüchen
offenbart.
-
Die Aufgabe wird erfindungsgemäße auch erreicht,
indem die Anordnung nach dem Oberbegriff von Anspruch 16 gekennzeichnet
ist durch mehrere Einwegsensorelemente, die in einem Sensorelementenlager
aufbewahrt sind, und ein Transfersystem zur Überführung der Sensorelemente im
Lager in Wirkverbindung mit der Kassette, wobei die Steuereinheit das
Transfersystem kontrolliert, damit die Sensorelemente mit einer
programmierbaren Geschwindigkeiten mit der Flüssigkeitsprobenstation in Verbindung gebracht
werden können.
-
Der einzige Unterschied zwischen
dieser Anordnung und der oben aufgeführten Anordnung ist, dass in
diesem Fall nur die Sensorelemente ausgetauscht werden, während im
oben genannten Fall die gesamte Kassette gewechselt wird (wobei
die Sensorelemente nicht in der Einwegkassette enthalten sein müssen).
-
Nachfolgend wird die Erfindung ausführlicher mit
Bezug auf die Abbildungen beschrieben. In den Abbildungen zeigen:
-
1 einen
Patienten, der an einen Intensivpflegeapparat zur Behandlung und Überwachung
angeschlossen ist,
-
2 eine
erste Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Anordnung,
-
3 eine
Beispiel einer in der Anordnung verwendeten Einwegkassette,
-
4 ein
Beispiel einer Flüssigkeitsprobenstation
der Anordnung;
-
5 ein
weiteres Beispiel einer in der Anordnung verwendeten Einwegkassette,
-
6,
wie die Anordnung mit einem Patienten verbunden werden kann,
-
7 eine
bevorzugte Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Anordnung,
-
8 eine
zweite Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Anordnung,
-
9 eine
bevorzugte Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Anordnung,
und
-
10 eine
Flüssigkeitsprobenstation
und eine Einwegkassette der Ausführungsform
aus 9.
-
1 zeigt
einen Patienten 2, der mit mehreren Apparaten in einem
Intensivpflegesystem verbunden ist. Der Patient 2 ist beispielsweise
mit einem EKG-Gerät 4 verbunden,
das über
Elektroden 6, die an verschiedenen Körperteilen des Patienten 2 befestigt
sind, die Herzsignale des Patienten aufzeichnet und analysiert.
Ferner ist ein Beatmungsgerät 8 über Gasleitungen 10 zur
Unterstützung
oder Steuere der Atmung des Patienten mit dem Patienten 2 verbunden.
Ein Infusionssystem 12 ist über eine Infusionsleitung 14 mit
dem Patienten 2 verbunden, um ihm eine Nährlösung, Plasma
oder andere Substanzen, die in der Intensivpflege infundiert werden
können,
zuzuführen.
Eine erfindungsgemäße Anordnung (in
diesem Fall ein Blutgasanalysator 16) ist über einen
Katheter 18 zur Entnahme von Blut aus dem Patienten 2 mit
diesem verbunden. Der Deutlichkeit halber ist der Katheter 18 mit
einer disproportionalen Länge
gezeigt. In Wirklichkeit sollte der Katheter so kurz wie möglich sein,
insbesondere wenn Blutproben entnommen werden sollen. Die Anordnung 16 wird
daher normalerweise sehr nahe am Patienten oder sogar in direktem
Kontakt mit dem Patienten 2 angeordnet sein.
-
Eine zentrale Steuereinheit 20 ist
mit allen Apparaten 4, 8, 12, 16 verbunden,
die an der Intensivbehandlung und Überwachung beteiligt sind,
zur Aufzeichnung, Analyse und sogar zur Kontrolle oder zur Empfehlung
von Veränderungen
der dem Patienten 2 verabreichten Behandlung verbunden.
Ein Display 22 kann verschiedene Kurven oder Messergebnisse,
die den Patienten betreffen, z. B. EKGs, Atemkurven, Blutgasgehalt
usw. anzeigen.
-
Die Anordnung 16 könnte auch
zusammen mit dem einen oder anderen Apparat verwendet werden , beispielsweise
mit dem Infusionssystem 12 oder dem Beatmungsgerät B. die
Anordnung könnte auch
mit anderen Apparaten verwendet werden, beispielsweise mit Anästhesiesystemen,
Dialysemaschinen, Insulinsystemen usw.
-
Eine erste Ausführungsformform der erfindungsgemäßen Anordnung
ist in 2 als Blutgasanalysator 16 gezeigt.
Der Blutgasanalysator 16 umfasst einen Kassettenstapel 24 zur
Aufbewahrung von Einwegkassetten 26. Der Kassettenstapel 24 wird
von einer Feder 28 und einer Blasebalgeinheit 30 gesteuert,
um die Kassetten 26 nacheinander in Wirkverbindung mit
einem Flüssigkeitsprobensystem 32 zu
bringen. Die Flüssigkeitsprobenstation 32 ist zur
Entnahme von Blut aus dem Patienten mit dem Katheter 18 verbunden.
Wenn der Kassettenstapel 24 leer ist, kann er entweder
durch einen neuen Stapel ersetzt werden oder neue Kassetten 26 können in den
Stapel 24 eingeführt
werden. Zum Herunterdrücken
der Feder 28 gibt es einen Handgriff 28A auf der Seite
des Stapels 24, der mit der Feder 28 verbunden ist.
-
Wie in 2 gezeigt
ist eine Kassette 26A zur Aufnahme einer zu analysierenden
Blutprobe mit der Flüssigkeitsprobenstation 32 verbunden.
In dieser Ausführungsform
umfasst jede Einwegkassette 26 eine Sensoreinheit 27,
die die Blutprobe messen und analysieren kann. Die Sensoreinheit 27 kann
aus jedem optischen, elektromechanischen oder ähnlichen Sensor bestehen. Deshalb
ist es nicht notwendig, den Sensor oder die Sensoreinheit 27 ausführlicher
zu beschreiben.
-
Das Messergebnis wird über eine
Kommunikationsschnittstelle 34 der Kassette 26A an
die Steuereinheit 36 weitergeleitet. Die Steuereinheit 36 steuert
auch das Transfersystem 28, 30, so dass die Kassetten 26 mit
einer programmierten Geschwindigkeit in Wirkverbindung mit der Flüssigkeitsprobenstation 32 gebracht
werden.
-
Die Steuereinheit 36 kann über eine
Analysatorschnittstelle 38, die den Blutgasanalysator 16 dann
mit der zentralen Steuereinheit 20 (in 1 gezeigt) verbinden kann, Informationen
weiterleiten und Anweisungen empfangen.
-
Nach einer Messung wird die Einwegkassette 26B von
der Flüssigkeitsprobenstation 32 zu
einer Öffnung
im Blutgasanalysator 16 und dann in einen Abfallbeutel 40 transportiert,
wie an der Kassette 26C zu sehen.
-
Das die Blutgasanalyse jedes Mal
an frischem Blut durchgeführt
werden muss, ist ein Spülflüssigkeitsbehälter 42 mit
der Flüssigkeitsprobenstation 32 verbunden,
wodurch eine Spülflüssigkeit
in den Katheter 18 eingeführt werden könnte, so
dass das Blut im Katheter 18 wieder zum Blutsystem des Patienten
zurückgeführt wird.
Der Blutverbrauch wird dadurch verringert. Die Spülflüssigkeit
ist vorzugsweise eine Natriumchloridlösung oder eine andere Infusionslösung.
-
Die Flüssigkeitsprobenstation 32 ist
auch mit einer Kalibrierlösungszufuhr 44 verbunden.
Aus der Kalibrierlösungszufuhr 44 kann
eine Kalibrierlösung zur
damit verbundenen Kassette 26A geführt werden, damit die Sensoreinheit 27 kalibriert
werden kann, bevor eine Blutprobe zur Analyse entnommen wird. Diese
Maßnahme
ist nur notwendig, wenn Einwegsensoreinheiten 27 verwendet
werden, die vor dem Gebrauch kalibriert werden müssen. Die Kalibrierung kommt
mit keinem Medium, das in das Blutsystem eindringt, in Kontakt,
so dass die geeignetste Kalibrierlösung verwendet werden kann,
selbst wenn sie Substanzen enthält,
die für
den Patienten schädlich
sein könnten.
-
Alternativ kann jede Kassette 26 die
Kalibrierlösung
selbst enthalten, entweder direkt in der Sensoreinheit 27 oder
in einer Kartusche, die beim Verbindung der Kassette 26 mit
der Flüssigkeitsprobenstation 32 geöffnet wird.
-
Jede Kassette 26 kann auch
einen (nicht gezeigten) Fülldetektor
enthalten, um festzustellen zu können,
wann eine ausreichende Blutmenge in die Kassette 26 gepumpt
worden ist. Ein solcher Fülldetektor
könnte
so angeordnet werden, dass er die Anwesenheit von Blut in der Kassette
optisch nachweist oder den Widerstand auf einem bestimmten Niveau innerhalb
der Kassette 26 misst, so dass er nachweisen kann, dass
die Kassette 26 bis zu einem bestimmten Niveau mit Blut
gefüllt
ist. Auch andere Detektoren können
verwendet werden, insbesondere Detektoren, die von anderen beschriebenen
Systemen bekannt sind.
-
Ein Beispiel einer möglichen
Konstruktion der Kassette ist in 3 zu
sehen. Die Kassette 84 umfasst ein Kapillarsystem 86,
das an einem Ende über
die Flüssigkeitsprobenstation 32 in 2 mit dem Katheter 18 verbunden
werden kann. Das Kapillarsystem umfasst eine erste Kapillare 86A,
eine zweite Kapillare 86B und eine dritte Kapillare 86C. Am
anderen Ende der Kassette 84 befindet sich ein Hohlraum 88.
Der Hohlraum 88 kann über
einen Saug/Druck-Nippel 90 mit einem (nicht gezeigten) Saug/Drucksystem
verbunden werden, wenn die Kassette 84 in ihre Wirkstellung
gebracht wird.
-
Der Hohlraum 88 dient als
Reservoir für „altes" Blut, Spülmedium
oder Kalibrierlösung,
die im Katheter 18 vorliegen kann, wenn die Kassette 84 mit dem
Katheter verbunden wird. Wenn die Kassette 84 für eine neue
Messung mit Blut gefüllt
wird, füllt
sich der Hohlraum 88 über
die erste Kapillare 86A, die eine etwas größere Oberfläche aufweist
oder einen geringeren Fließwiderstand
hat, mit den „alten" Flüssigkeiten.
Wenn die „alten" Flüssigkeiten
die erste Kapillare 86A und einen Teil des Hohlraums 88 gefüllt haben,
schließt
sich ein in der ersten Kapillare 86A angeordnetes Mikroventil 96 und
eine neue und frische Blutprobe füllt die zweite Kapillare 86B und
die dritte Kapillare 86C. Zur Analyse der frischen Blutproben
sind elektrochemische Sensoren 92 in der zweiten Kapillare 86B angeordnet
und ein optischer Sensor 86C ist in der dritten Kapillare 86C angeordnet.
-
Da dem Patienten jedes Mal frisches
Blut entnommen wird, verringert sich das Infektionsrisiko oder ähnliche
Gefahren.
-
Die Größe des Hohlraums 88 und
der ersten Kapillare 86A ist so gewählt, dass sie dem zur Entfernung „alter" Flüssigkeiten
und zur Gewährleistung, dass
eine frische Blutprobe die zweite Kapillare 86B und die
dritte Kapillare 86C füllt
notwendigen aufzunehmenden Volumen entspricht, damit die Sensoren 92, 94 mit
der Probe bedeckt sind. Hierbei ist kein weiteres Abfallbeutelsystem
für die
Entfernung von „altem" Blut, Spülmedium,
Kalibrierlösung
usw. notwendig. Diese Flüssigkeiten
werden alle innerhalb der Einwegkassette 84 auf genommen.
-
Es ist auch möglich, für die „alten" Flüssigkeiten
und die neue Probe völlig
getrennte Kapillaren zu verwenden. In diesem Fall werden bevorzugt
zwei separate Nippel 90 am Ende der Kassette 84 verwendet.
-
Alternativ kann die Füllung des
Kapillarsystems 86 durch Verwendung eines Sensorselements kontrolliert
werden, um sicherzustellen, dass eine frische Probe entnommen wird.
-
Wenn die Kalibrierlösung (und/oder
das Spülmedium)
gemischt wird, damit es einen deutlichen Unterschied in seinen Merkmalen
im Vergleich mit dem entnommenen Blut aufweist, kann das Steuersystem
die Blutentnahme problemlos unterbrechen, wenn die Sensoren 92, 94 gerade
mit der frischen Blutprobe bedeckt sind. Dadurch wird der Blutverlust
für den
Patienten minimiert, was sehr wichtig ist. Wie erwähnt können die
Sensoren 92 optische, elektrochemische oder eine Kombination
aus diesen Sensoren sein.
-
4 zeigt
ein Beispiel einer Flüssigkeitsprobenstation,
die mit einem Patienten 100 verbunden ist. Die Flüssigkeitsprobenstation
kann eine Einwegkassette 102 aufnehmen, die über ein
3-Wege-Mikroventil 104 mit
dem Patienten verbunden werden kann. Das 3-Wege-Mikroventil 104 kann gleichzeitig
einen oder mehrere aus einem ersten Strömungsweg 104A, einem
zweiten Strömungsweg 104B und
einem dritten Strömungsweg 104C zur Flüssigkeitsströmung öffnen. Mit
dem 3-Wege-Mikroventil 104 ist auch ein Infusionssystem 106 verbunden.
Das Infusionssystem umfasst ein Infusionsmedium, das dem Patienten 100 zugeführt werden
soll. Gewöhnlich
ist der Strömungsweg 104A offen,
damit ein kontrollierter Fluss Infusionsmedium zum Patienten 100 fließen kann.
Mit dieser Kombination können das
Infusionssystem 12 und die Anordnung 16 in 1 in einer einzelnen Einheit
oder einem Apparat integriert werden.
-
Wenn dem Patienten 100 eine
Probe einer Körperflüssigkeit,
in diesem Fall Blut, entnommen werden muss, wird der erste Strömungsweg 104A geschlossen
und der zweite Strömungsweg 104B geöffnet. Durch
Verwendung eines Saugsystems (nicht gezeigt, aber mit dem Lumen 114 verbunden) kann
eine Blutprobe des Patienten 100 zur Analyse in die Kassette 102 entnommen
werden. Die Kassette 102 könnte mit der in 3 gezeigten Kassette identisch
sein.
-
Nach Entnahme der Blutprobe wird
der zweite Strömungsweg 104B geschlossen
und der erste Strömungsweg 104A wieder
geöffnet,
um dem Patienten Infusionsmedium zuzuführen. Zur Reinigung des Katheterabschnitts 108 zwischen
der Kassette 102 und dem 3-Wege-Mikroventil 104 könnte der
dritte Strömungsweg 104C für einen
bestimmten Zeitraum geöffnet
werden. Die Zufuhr vom Infusionssystem 106 sollten dann
entsprechend erhöht
werden, um sicherzustellen, dass der Patient eine ausreichende Menge
Infusionsmedium erhält.
Das Infusionssystem 106 und der Probenentnahmebetrieb sollten
zur Optimierung der Funktion und insbesondere zur Kompensation des
Verlustes von Infusionsmedium zusammen gesteuert werden. Das Infusionsmedium
kann in einigen Fällen
sogar für
die Kalibrierung der (nicht gezeigten) Sensorelemente in der Kassette 102 verwendet
werden.
-
Der Verlust von Infusionsmedium und
von Blut kann minimiert werden, indem ein weiterer Strömungsweg 110 von
der Verbindung zwischen dem Infusionssystem 106 und dem
3-Wege-Mikroventil 104 eingeschlossen wird. In dem weiteren
Strömungsweg 110 ist
ein zweites Ventil 112 angeordnet. Die normale Infusion
und Blutentnahme erfolgen wie oben beschrieben, aber dann wird das
zweite Ventil 112 geöffnet,
während
der zweite Strömungsweg 104B offen
bleibt. Die Kassette 102 wird dann über den weiteren Strömungsweg 112 mit
Infusionsmedium gespült
und die Blutprobe wird gezwungen, über den Katheterabschnitt 108 und
den zweiten Strömungsweg 104B zum
Patienten 100 zu fließen. Wenn
eine der entnommenen Blutmenge entsprechende Menge Infusionsmedium
in das Strömungswegsystem
(den weiteren Strömungsweg 110,
die Kassette 102, den Katheterabschnitt 108 und
den zweiten Strömungsweg 104B)
eingedrungen ist, wird der normale Infusionsvorgang aktiviert, d.
h. nur der erste Strömungsweg 104A ist
offen.
-
Als Alternative zu der oben erwähnten Flüssigkeitsprobenstation
könnte
das 3-Wege-Mikroventil 104 durch ein Ventil ersetzt werden, das
nur einen Strömungsweg
aufweist und gedreht werden kann, so dass der Strömungsweg
beliebige zwei der drei Ecken des Dreiecks (104A–C)
miteinander verbinden kann. Der weitere Strömungsweg 110 und das
zweite Ventil 112 sind dann überflüssig. Zunächst wird das einzelne Strömungswegventil
so eingestellt, dass der Strömungsweg
das Infusionssystem 106 mit dem Patienten 100 verbindet.
Wenn eine Probe entnommen werden soll, wird das Ventil gedreht,
so dass der Strömungsweg
den Patienten 100 mit der Kassette 102 verbindet.
Anschließend
können
Körperflüssigkeiten
vom Patienten 100 in die Kassette 102 fließen (oder
eingesaugt werden). Das Ventil wird dann gedreht, so dass der Strömungsweg
eine Verbindung zwischen dem Infusionssystem 106 und der
Kassette 102 zum Spülen
und Reinigen des Katheterabschnitts 108 öffnet. Zum
Schluss wird das Ventil wieder in seine normale Infusionsstellung
zurück
gedreht.
-
Die Wahl der zu verwendenden Flüssigkeitsprobenstation
hängt grundsätzlich davon
ab, welche Körperflüssigkeit
entnommen werden soll und in welcher Menge und in welcher Häufigkeit
die Probenentnahme erfolgen soll. Im Fall von Blut sollte beispielsweise
die Gesamtmenge des entnommenen Blutes minimiert werden. Ein Weg
zur Minimierung von Verlusten ist natürlich die Rückführung eines gewissen Teils
des oder des gesamten entnommenen Blutes zum Patienten.
-
Die Kalibrierung der Sensorelemente
in der Kassette 102 kann auch erfolgen, bevor die Kassette 102 in
Wirkverbindung mit der Flüssigkeitsprobenstation
gebracht wird. Ein Kalibrierflüssigkeitsbehälter und
ein Spülmechanismus
können
in einem solchen Fall in der Kassettenstation oder dem Kassettenlager integriert
werden. Da zwischen dem Kalibriersystem und dem Patienten 100 kein
Kontakt erfolgt, kann ein solches Kalibriersystem geschlossen sein
und dieselbe Kalibrierlösung
kann wieder verwendet werden. Verloren geht nur die Menge, die nach
der Kalibrierung in der Kassette 102 bleibt, und diese
Menge muss schließlich
im Kalibriersystem ersetzt werden. Die von Anfang an im Kalibriersystem
vorliegende Menge Kalibrierlösung
kann entsprechend der zu verwendeten Anzahl Kassetten 102 gewählt werden. Die
Kalibrierung kann an einem oder mehreren Wertpunkten mit einer oder
mehreren unterschiedlichen Kalibrierlösungen erfolgen. Da die Kassette 102 mit einem
geeigneten Spülmedium
von Kalibrierlösung gereinigt
werden kann, kann die Kalibrierlösung
aus jeder geeigneten Art von Kalibrierlösung ausgewählt werden, da dann keine Gefahr
besteht, dass die Kalibrierlösung
mit dem Patienten in Verbindung kommt.
-
Als Alternative zu einem kompletten
Kalibrierlösungssystem
(in der Kassettenstation integriert oder von dieser getrennt) kann
die Kassette von Anfang an mit der Kalibrierlösung gefüllt werden, wie in 5 gezeigt. Die Kassette 116 umfasst
eine erste Membran 118 in einem Ende und eine zweite Membran 120 im
anderen Ende. Die Kassette kann von jeder beliebigen Art wie oben
beschrieben sein. Wenn die Kassette 116 in Wirkverbindung
mit der Flüssigkeitsentnahmestation
gebracht wird, werden die Membranen 118, 120 zur
Entnahme der Kalibrierflüssigkeit
nach der Kalibrierung und zur Aufnahme der Körperflüssigkeitsprobe zur Analyse
penetriert.
-
Natürlich ist es auch möglich, eine
separate Kalibrierstation zu verwenden, bei der die Kalibrierung
der Sensorelemente in der Kassette 116 erfolgt und die
Membranen 118 und 120 zur Entfernung der Kalibrierflüssigkeit
vor Bewegen der Kassette 116 zur Flüssigkeitsentnahmestation eingestochen
werden. Die Spülung
kann in jedem dieser Fälle
ebenfalls erfolgen.
-
Ein großer Vorteil der erfindungsgemäßen Anordnung
ist die Tatsache, dass die Größe der Anordnung
sehr gering gehalten werden kann, wodurch die enge Befestigung am
Entnahmepunkt auf dem menschlichen Körper möglich ist. Ein Beispiel dafür ist in 6 gezeigt, wo sich eine
Flüssigkeitsprobenstation 124 in
engem Kontakt mit einem Teil eines Patienten 126 befindet.
Die Flüssigkeitsprobenstation 124 umfasst
einen Flüssigkeitsprobenkatheter 128, der
zur Entnahme einer Körperflüssigkeitsprobe
in den Patienten 126 eingeführt wurde. Eine Kassette 130 kann
zur Aufnahme der Probe in die Flüssigkeitsentnahmestation 124 eingeführt werden.
-
Ein (nicht gezeigtes) Infusionssystem
kann zur Abgabe von Infusionsflüssigkeit
an den Patienten 126 über
den Strömungsweg 134 und
den Katheter 128 an der Flüssigkeitsleitung 132 angeschlossen werden.
Analog kann anstelle eines Infusionssystems ein Kalibrier- oder Spülmedium
verwendet werden (wobei dann eine Mindestmenge Medium in den Patienten 126 eindringen
soll). Am anderen Ende der Flüssigkeitsprobenstation 124 führt eine
Verbindung 138 zu einem Druck- oder Saugsystem zur Erzeugung
der erforderlichen Saugung oder Pumpung zur Entnahme von Blut oder
anderen Flüssigkeiten
aus dem Körper.
Die Flüssigkeitsprobenstation 124 kann mit
einem Fixiersystem oder -mechanismus zum Festhalten der Flüssigkeitsprobenstation 124 gegen den
gewählten
Teil des Patienten 126 integriert sein.
-
Diese enge Befestigung der Flüssigkeitsprobenstation
124 am Patienten 126 ergibt eine Gesamtlänge der
Strömungswege
im Katheter 128 und der Strömungswege 124, 136 zur
Kassette 130, die auf wenige Zentimeter oder weniger minimiert
werden können.
Dies führt
zu minimalem Verbrauch von Körperflüssigkeiten
für jede
Messung. Dies trifft insbesondere dann zu, wenn der Durchmesser
des Lumens im Katheter 128 und des Kapillarsystems in der Kassette 130 ebenfalls
minimiert werden sollen.
-
In 7 ist
eine bevorzugte Ausführungsform
der Anordnung als Blutgasanalysator 50 gezeigt. Blut wird
dem Patienten über
einen Katheter 52 zur Flüssigkeitsprobenstation 54 entnommen.
Die Flüssigkeitsprobenstation 54 pumpt
eine bestimmte Menge Blut in eine Einwegkassette 56A. Einwegkassetten 56 werden
in einem Kassettenstapel 58 aufbewahrt, von dem sie über ein
Transfersystem 60 zur Flüssigkeitsprobenstation 54 gebracht
werden. Das Transfersystem 60 ist in dieser Ausführungsform
als Roboterarm (im Miniaturformat) ausgebildet.
-
Die Einwegkassette 56A wird
so an der Flüssigkeitsprobenstation 54 mit
Blut gefüllt
und dann vom Transfersystem 60 zu einer Messstation 62 gebracht.
In der Messstation 62 befinden sich eine Steuereinheit 63 und
eine Sensoreinheit 64. Die Sensoreinheit 64 wird
mit der Blutprobe in der Einwegkassette 56A in Berührung gebracht,
entweder indem die Kassette 56A in eine Messzelle mit der
Sensoreinheit 64 geleert wird oder indem die Sensoreinheit 64 dazu
gebracht wird, die Kassette 56A zu betreten. Anschließend erfolgen
die Messungen und ein Messsignal kann über die Steuereinheit 63 und den
Datenbus 65 zu einer zentralen Steuereinheit (wie in 1 gezeigt) überführt werden.
-
Wenn die Blutprobe zur Sensoreinheit 64 überführt worden
ist, kann sie nach der Analyse wieder zur Kassette 56A zurückgeführt werden.
In jedem Fall kann die Blutprobe entweder zusammen mit der Kassette 56A verworfen
werden oder sie kann in das Blutsystem des Patienten zurückgeführt werden.
Die gebrauchten Kassetten 56 werden über ein Entsorgungssystem 68 entsorgt.
-
Eine Kalibrier- und/oder Reinigungslösung 66 ist
für den
Blutgasanalysator 50 auch vorgesehen. Die Sensoreinheit 64 kann
damit vor der Analyse der nächsten
Blutprobe effizient gereinigt und kalibriert werden.
-
Der Vorteil der Verwendung einer
separaten Messstation 62 für die Analyse ist unter anderem
der, dass Reinigungsflüssigkeiten
und Kalibrierflüssigkeiten
niemals mit dem Blutsystem des Patienten in Berührung kommen müssen. Die
Sensoreinheit 64 kann deshalb nach der Messung effizienter
von allen Blutresten gereinigt werden, das größere Mengen Reinigungsflüssigkeit
und starker Detergenzien sogar für die
Reinigung der Sensoreinheit 64 verwendet werden können. Dies
trifft insbesondere dann zu, wenn die Flüssigkeitsprobenstation 54 mit
einem Infusionssystem (d. h. das Infusionssystem in 1) integriert ist. Das Infusionsmedium
kann alle Strömungswege in
der Flüssigkeitsprobenstation 54 spülen, bevor
die nächste
Kassette 56 in Wirkverbindung mit der Flüssigkeitsprobenstation 54 gebracht
wird.
-
Die Messstation 62 enthält die Steuereinheit, die
das Transfersystem 60 und die Flüssigkeitsprobenstation 54 kontrolliert.
Wenn der Kassettenstapel 58 leer ist, können neue Kassetten 56 in
den Stapel 58 geladen werden.
-
Als Alternative können die Kassetten 56 in dieser
bevorzugten Ausführungsform
Sensorelemente umfassen und die Sensoreinheit 64 kann die
notwendige Ausrüstung
zum Ablesen der Sensorelemente (z. B. optisch) umfassen. Wenn die
Sensorelemente kalibriert werden sollen, geschieht dies, bevor die
Kassetten 56 mit der Blutprobe gefüllt werden. In anderen Worten
bringt das Transfersystem 60 zunächst eine Kassette 56 vom Stapel 58 zur
Messstation 62 zur Kalibrierung der Sensorelemente und dann
zur Flüssigkeitsprobenstation 54 zur
Aufnahme der Flüssigkeitsprobe
und anschließend
wieder zurück
zur Messstation 62 zur Analyse.
-
In dieser alternativen Anordnung
könnte
jede Kassette 56 eine kleine Kartusche mit Kalibrierlösung umfassen.
Wenn die Kassette 56 in die Messstation 62 zur
Kalibrierung eintritt, wird die Kartusche geöffnet und gibt die Kalibrierlösung frei.
Dann muss in der Messstation 62 nur ein Spülmedium
(Reinigungsflüssigkeit)
enthalten sein.
-
Jede Kassette 56 könnte auch
mit der Kalibrierlösung
gefüllt
sein (wie in Verbindung mit 5 beschrieben).
-
Eine zweite Ausführungsform der erfindungsgemäßen Anordnung
ist in 8 gezeigt, wo ein
Blutgasanalysator 70 über
einen Katheter 72 Blut aus dem Blutsystem des Patienten
erhält.
Das Blut wird in eine kombinierte Flüssigkeitsprobenstation und
Messstation 74 geleitet. Ein Motor 76 treibt ein Rad
oder Karussell 78 an, an das die Sensorelemente entfernbar
angelegt werden. Für
jede neue Messung an einer Blutprobe wird durch Drehen des Karussells 78 um
einen Schritt und Verbinden des neuen Sensorelements oder der neuen
Sensorelemente mit der Flüssigkeitsproben-
und Messstation 74 ein neues Sensorelement oder ein neues
Set von Sensorelementen bereitgestellt. Ein Lager aus Sensorelementen 82 kann
zum Austausch gebrauchter Sensorelemente auf dem Karussell 78 durch
neue angeordnet werden, so dass die Betriebszeit des Blutgasanalysators 70 verlängert wird.
Eine Steuereinheit 80 kontrolliert den Betrieb des Blutgasanalysators 70.
-
Als Alternative können die Sensorelemente fest
an dem Karussell 78 befestigt werden, das selbst austauschbar
sein kann.
-
In 9 ist
eine bevorzugte Ausführungsform
der Anordnung diagrammatisch gezeigt. In dieser Ausführungsform
umfasst die Anordnung eine Messstation 140, einschließlich ein
Kassettenlager 142 und ein Kontrollmittel 144,
ein Transfersystem 146 für Einwegprobenkassetten und
eine Flüssigkeitsprobenstation 148,
die mit einem Katheter 150 verbunden ist.
-
Der Katheter 150 ist an
einem Ende über eine
Katheternadel 154 mit dem Blutsystem eines Patienten 152 und
am anderen Ende mit einem Infusionslösungsbeutel 156 und
einer Pumpe 158 verbunden. Die Pumpe 158 wird
von dem Steuermittel 144 in der Messstation 140 gesteuert.
-
Wenn dem Patienten eine Blutprobe
entnommen werden soll, wird eine Einwegprobenkassette vom Kassettenstapel 142 über das
Transfersystem 146 zur Flüssigkeitsprobenstation 148 überführt. Das Transfersystem 146 kann
aus einem Plastikrohr oder dergleichen bestehen. Der Transport der
Einwegkassetten kann pneumatisch, mechanisch oder elektromechanisch
erfolgen. Wenn die Stationen 140, 148 angemessen
angeordnet werden, kann für
den Transport in einer Richtung Schwerkraft verwendet werden. Die
Rückkehr
der Kassette kann über
eine Schnur oder eines der oben erwähnten Transportmittel erfolgen.
Auch Kombinationen der verschiedenen Transportmittel sind möglich.
-
Ungefähr zur gleichen Zeit, zu der
eine Einwegkassette zur Flüssigkeitsprobenstation 148 transportiert
wird, wird ein Steuersignal an die Pumpe 158 geschickt.
Die Pumpe 158 wird aktiviert, um Flüssigkeit zum Infusionslösungsbeutel 156 zu
pumpen, so dass Blut vom Patienten in den Katheter 150 gezogen
wird. Die Pumpe 158 wird so gesteuert, dass Blut bis zur
Flüssigkeitsprobenstation 148 gezogen
wird.
-
Die Einwegkassette wird dann mit
Blut gefüllt (wie
unten ausführlicher
beschrieben wird) und zur Messstation 140 zur Analyse der
Blutprobe zurück transportiert.
-
Beim Rücktransport der Einwegkassette kann
die Pumpe 158 so kontrolliert werden, dass die Flussrichtung
umgekehrt wird und das Blut zusammen mit einer ausreichenden Menge
Infusionslösung zur
Reinigung des Katheters 150 von allen Blutresten zum Patienten 152 zurückgeführt wird.
Bei Kombination mit einem Infusionssystem kann die Pumpe 158 so
gesteuert werden, dass sie ständig
Infusionslösung
vom Infusionslösungsbeutel 156 liefert
(nur unterbrochen bei Entnahme einer Blutprobe).
-
Eine Möglichkeit der Anordnung der
Flüssigkeitsprobenstation 148 ist
ausführlicher
in 10 gezeigt. Eine
Einwegkassette 160 ist in der Position gezeigt, in der
sie die Flüssigkeitsprobenstation 148 vom
Transfersystem 146 aus betritt. Die Einwegkassette 160 umfasst
einen Hohlraum 162 unter einem Negativdruck, vorzugsweise
Vakuum, einen Strömungsweg 164 (der
Sensormittel zur Analyse enthalten kann) und eine Kassettenmembran 166 zum Trennen
des Hohlraums 162 und des Strömungswegs 164 von
der Umgebung. Die Einwegkassette 160 umfasst ferner eine
Hohlnadel 168, die in einer beweglichen Platte 170 platziert
ist.
-
Die Flüssigkeitsprobenstation 148 umfasst eine
Probenmembran 172, die mit der Flüssigkeit im Katheter 150 in
Kontakt steht. Wenn die Einwegkassette 160 (z. B. pneumatisch)
in die Flüssigkeitsprobenstation 148 gezwungen
wird, drückt
die Hohlnadel 168 gegen die Probenmembran 172.
Die bewegliche Platte 170 bewegt sich dann rückwärts in die Einwegkassette 160 und
die Hohlnadel 168 durchdringt die Kassettenmembran 166 (die
leichter penetriert werden kann als die Probenmembran 172).
Da die Hohlnadel 168 gegen die Probenmembran 172 gedrückt wird,
bleibt das Vakuum in der Einwegkassette 160 erhalten.
-
Wenn die Einwegkassette 160 gezwungen wird,
ihre Bewegung in die Flüssigkeitsprobenstation 148 fortzusetzen,
erreicht die bewegliche Platte 170 einen (nicht gezeigten)
Anschlag und die Hohlnadel 168 durchdringt die Probenmembran 172,
so dass sich eine Flüssigkeitsverbindung
zwischen dem Hohlraum 162 und dem Strömungsweg 164 der Einwegkassette 160 und
der Flüssigkeit
im Katheter 150 öffnet.
Eine kleine Blutmenge wird durch das Vakuum im Hohlraum 160 und
dem Strömungsweg 162 in
die Einwegkassette 160 gezogen.
-
Wenn die Einwegkassette 160 aus
der Flüssigkeitsprobenstation 148 zurückgezogen
wird, um über
das Transfersystem 146 zur Messstation zurückgeführt zu werden,
wird zunächst
die Hohlnadel 168 aus der Kassettenmembran 166 und
dann aus der Probenmembran 172 entfernt. Die Probenmembran 172 und
die Kassettenmembran 168 bestehen beide aus Materialien,
die sich nach der Entfernung der Hohlnadel 168 selbst wieder
schließen.
Solche Materialien sind z. B. im technischen Gebiet der implantierbaren
Infusionsvorrichtungen (für
Insulin und andere Therapeutika) bekannt und müssen in diesem Fall nicht näher erläutert werden.
-
Die Einwegkassetten 160 können aus
Glas oder Plastik bestehen. Die Größe der Einwegkassette 160 hängt natürlich von
der zu entnehmenden Probenmenge ab. Für die Blutanalyse wird eine
Probe mit einer Menge von ca. 10 Mikroliter benötigt. Das Gesamtvolumen des
Hohlraums 162 und des Strömungswegs 164 sollte
deshalb etwas größer sein
als 10 Mikroliter. Durch Verwendung von Vakuum als Pumpe können diese
kleinen Mengen entnommen werden, ohne dass exakte Pumpe und Überwachungssystem
notwendig sind. Bei der Entnahme von anderen Flüssigkeitsproben zur Analyse
können größere Mengen
erforderlich sein.
-
Die Kalibrierung der Sensoren (wenn
diese sich in der Einwegkassette 160 befinden) kann nach Messung
der Blutprobe erfolgen.
-
Die oben aufgeführten Ausführungsformen beschreiben lediglich
mögliche
Konfigurationen der erfindungsgemäßen Anordnung. Insbesondere
sollte hervorgehoben werden, dass die Erfindung sich auf die Automatisierung
des Austausches von Einwegkassetten oder des Austausches von Einwegsensorelementen
bezieht.
-
Obwohl die beschriebenen Ausführungsformen
meistens die Analyse des Blutgasgehalts betreffen, gelten die gleichen
Prinzipien auch für
die Analyse aller Körperflüssigkeiten
und aller relevanten Parameter solcher Flüssigkeiten, z. B. Blutzucker, pH-Wert,
usw.
-
Die beanspruchte Anordnung ist nicht
auf die gezeigten Ausführungsformen
für den
automatischen Austausch von Kassetten oder Sensorelementen beschränkt. Beispielsweise
ist es offensichtlich, dass ein Kassettenkarussell in jeder der
ersten und bevorzugten Ausführungsformen
verwendet werden kann und dass ein Stapel Sensorelemente in der
zweiten Ausführungsform
verwendet werden könnte.
Im Prinzip könnte
der Fachmann jedes angemessene Automatisierungssystem wählen, bei
dem ein Gegenstand aus einem Lager oder einer ähnlichen Stelle genommen wird
und an eine andere Stelle oder andere Stellen (insbesondere eine
Operationsstelle) verbracht wird. Die Automatisierungsindustrie
besitzt zahlreiche Beispiele solcher Systeme. Kleine Systeme sind
natürlich
bevorzugt, insbesondere, wenn kleine Mengen Körperflüssigkeiten entnommen werden
müssen.
Aber für
einige Körperflüssigkeiten
(z. B. Urin) können
relativ große
Volumen entnommen werden, so dass die Größe der kompletten Anordnung
nicht so wichtig ist.
-
Aus den oben angeführten Ausführungsformen
geht auch klar hervor, dass die Einwegkassetten die gesamte Ausrüstung enthalten
könnten,
die für die
Analyse der Körperflüssigkeitsprobe
notwendig ist, sie könnten
Sensorelemente enthalten, für
die ein separates Auslesegerät
außerhalb
der Kassette notwendig ist und sie könnten nur zur Aufnahme der Körperflüssigkeitsprobe
aus der Flüssigkeitsprobenstation
und zum Inberührungbringen dieser
Körperflüssigkeitsprobe
mit einer Sensoreinheit an einer Messstation verwendet werden.
-
Kombinationen mit anderen bekannten
Systemen sind ebenfalls möglich,
z. B. mit dem in US-5,225,063 beschriebenen System, das mit der vorliegenden
Anordnung so kombiniert werden könnte,
dass die Messzelle im bekannten System aus Einwegkassetten besteht
oder mit austauschbaren Sensorelementen wie in der vorliegenden
Erfindung offenbart ausgestattet ist.