EP2734111A2 - Vorrichtung zur bestimmung der konzentration eines bestandteils von blut in einer schlauchleitung - Google Patents

Vorrichtung zur bestimmung der konzentration eines bestandteils von blut in einer schlauchleitung

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EP2734111A2
EP2734111A2 EP12738045.9A EP12738045A EP2734111A2 EP 2734111 A2 EP2734111 A2 EP 2734111A2 EP 12738045 A EP12738045 A EP 12738045A EP 2734111 A2 EP2734111 A2 EP 2734111A2
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EP
European Patent Office
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hose
motor current
receiving elements
blood
unit
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP12738045.9A
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English (en)
French (fr)
Inventor
Wei Zhang
Elke Schulte
Martin Kaiser
Carsten Müller
Tom Klein
Stefan Zerle
Christoph Bardorz
Stefan STÜHLER
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fresenius Medical Care Deutschland GmbH
Original Assignee
Fresenius Medical Care Deutschland GmbH
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Publication date
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Withdrawn legal-status Critical Current

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Definitions

  • the invention relates to a device for determining the concentration of a
  • the invention relates to a method for detecting a tubing, in particular a tubing of an extracorporeal blood circulation of a
  • Extracorporeal blood treatment device in a clamping unit of a device for determining the concentration of a blood component in the tubing.
  • WO 2008/00433 A1 describes a device for determining the concentration of certain blood components in a blood-filled substantially
  • the Device allows in particular the determination of the hemoglobin concentration and the proportion of red blood cells (erythrocytes) in the total volume of blood.
  • the tubing is clamped between two parallel, flat contact surfaces, so that the tubing deforms on the opposite sides.
  • a light emitter light of a certain wavelength is coupled through the transparent tubing into the blood, while with a light detector the scattered or transmitted light is measured.
  • the hematocrit is then determined from the ratio of the intensity of the light entering the blood and exiting the blood.
  • an apparatus for the determination of blood components which has a clamping unit for clamping the tubing and a measuring unit.
  • the clamping unit is designed such that the clamped hose line has a square cross-section.
  • the measuring unit has several light emitters and light detectors, which are arranged around the circumference of the hose line. The light emitters and light detectors are arranged such that the light emitters lie in a different plane than the light detectors, so that
  • Light emitter and light detectors are not opposite each other. To measure the blood parameters, the tubing is deformed in the clamping unit. Make sure that the hose line does not jam in the clamping unit.
  • Measurement sequence also sets the detection of the inserted into the clamping unit
  • the invention has for its object to provide a device for determining the
  • Another object of the invention is a method for detecting a
  • the inventive device for determining the concentration of a component of blood in a tubing, in particular the tubing of an extracorporeal blood circulation characterized in that the clamping unit a Actuating mechanism which is designed such that upon application of a clamping force, a first and second receiving element from a first releasing the hose line position in a second clamping the hose line position against each other are movable, wherein the drive of the actuating mechanism is carried out with an electric motor.
  • the electromotive drive allows the setting of a specific
  • Feed rate at which the receiving elements are moved is possible to press the hose together with an optimum feed rate, so that the hose line has opportunity between the
  • Hose line avoided as a result of too fast and not uniform movement of the clamping elements.
  • the device according to the invention for determining the concentration of blood components is characterized by a monitoring unit which is designed such that the tube inserted into the receiving elements can be seen. This makes it possible to automate the measurement of blood parameters.
  • the measurement can only be started if and only if the
  • Hose line is inserted in the clamping unit.
  • the lighting duration of the LEDs used as a light emitter can be reduced, so that increases the life of the LEDs. Incidentally, incorrect measurements are avoided when not inserted hose.
  • the motor current of the electric motor to drive the hose in the clamping unit for driving the
  • Motor current correlating size for example, the engine power to be evaluated.
  • the evaluation of the motor current for the detection of the hose can be done in a computing and evaluation unit, without further mechanical components are required.
  • the computing and evaluation unit of the monitoring unit can be part of the computing and evaluation unit of the device for determining the concentration of the blood component. Both arithmetic and evaluation units can also be part of the central control unit or arithmetic and evaluation unit of an extracorporeal
  • the motor current has a characteristic course, which depends on whether a hose is clamped or not.
  • a significant increase in the motor current shows much earlier, when the hose is inserted into the receiving elements.
  • the increase of the motor current is significantly steeper.
  • the time course of the motor current when closing the receiving elements can be used as a criterion for the detection of the hose.
  • the monitoring unit has means for measuring the distance covered by the receiving elements, wherein the computing and evaluation unit of the monitoring unit is designed such that the motor current as a function of the traveled by the receiving elements
  • the arithmetic and evaluation unit is designed in such a way that the integral of the motor current is compared with a predetermined limit value over a predetermined distance covered by the receiving elements, it being concluded when the limit value is exceeded that a hose line is inserted into the receiving elements is.
  • the integration of the motor current does not need continuous, but can also be done in discrete time intervals.
  • the limit value can be specified depending on the material of the hose line used, wherein for different
  • Hose lines also several limits can be specified.
  • a particular embodiment of the clamping unit which has its own inventive significance, is characterized in that the first receiving element has two mutually perpendicular planar contact surfaces and the second receiving element has two mutually perpendicular planar contact surfaces, wherein the first and second receiving element on an axis against each other are movable, which forms an angle of 45 ° with the flat contact surfaces of the first and second receiving element. It is irrelevant how the two receiving elements are formed, as long as the mutually perpendicular planar contact surfaces are present.
  • the receiving elements with the flat contact surfaces deform the hose when closing the clamping unit.
  • Transition portion which is formed such that the inner planar contact surfaces continuously merge into the outer semi-cylindrical contact surfaces.
  • a continuous transition is to be understood as meaning any transition which allows a uniform deformation of the hose line, so that the circular cross-section of the hose line changes uniformly into the square cross section and the
  • Hose line is not kinked.
  • the smooth transition from the circular to the square cross-section not only has the advantage that the hose is spared when closing the clamping unit, but also the advantage that turbulent flows are avoided in the transition from the round to square pipe cross-section.
  • the length of the square measuring channel in which light emitters and light detectors are arranged can be kept as low as possible.
  • a shortening of the measuring channel in turn has small closing forces result, which is also beneficial.
  • Blood components preferably include a plurality of light emitters for coupling electromagnetic radiation through the tubing into the blood and more
  • Light detectors for measuring the exiting from the blood by the hose electromagnetic radiation which are arranged in the first and second receiving element.
  • the light emitters and light detectors are arranged in Lichtaustrittsund -in Spotifys, which in the flat contact surfaces of the
  • Receiving elements are provided.
  • the light emitters and light detectors are integrated into the receiving elements.
  • At least one light detector is associated with at least one group of two light emitters. It can be assigned to the at least one light detector, for example 2, 4, 6 or 8 light emitters. In practice, however, the assignment of 2 light emitters to a light detector is sufficient.
  • the use of two light emitters instead of only one light emitter for coupling light into the tubing has the advantage that the luminous efficiency of the LEDs is doubled while the influence of the tubing on the distance traveled by the light is reduced.
  • the disadvantage is that the signal amplitude decreases with increasing distance from the light emitter and the light detector. Therefore, in principle, an increase in the intensity of the injected light is sought. However, this greatly restricts the selection of the components available as light emitters. By contrast, a shorter distance between light emitters and light detectors, which does not require an increase in the intensity of the radiation, impairs the accuracy of the measurement. Join in
  • Fig. 1 shows a device for extracorporeal blood treatment together with a
  • 2A is a greatly simplified schematic representation of the clamping unit and the measuring unit of the device for determining the concentration of a blood constituent, wherein the arrangement of the light emitter and light detectors is shown in a first sectional plane,
  • Fig. 3A shows a receiving element of the clamping unit in a perspective view
  • Fig. 3B the other receiving element of the clamping unit in perspective
  • Fig. 4A shows the time course of the measured at a first clamping unit
  • FIG. 5 shows an evaluation of the measurement results from FIGS. 4A-4C
  • FIG. 6 shows the motor current as a function of the torque
  • FIG. 7 shows the measurement results for six clamping units of the same type and different hose lines
  • Fig. 8D shows the motor current I as a function of the motor distance x for the
  • Fig. 1 shows only the essential components of the invention for a device for extracorporeal blood treatment in a highly simplified schematic representation.
  • the extracorporeal blood treatment apparatus for example a dialysis apparatus, has a dialyzer or filter 1, which is subdivided by a semipermeable membrane 2 into a blood chamber 3 and a dialysis fluid chamber 4. From the patient leads an arterial blood line 5 to the blood chamber 3, while the blood chamber 3, a venous blood line 6 goes off, leading to the patient.
  • An arranged in the arterial blood line 5 blood pump 7 promotes the blood in extracorporeal blood circulation I.
  • Dialysis fluid II of the dialysis machine is shown only hinted. It comprises a leading to the dialysis fluid chamber 4
  • Dialysing fluid supply 8 and one of the Dialysier crampkeitshunt 4 outgoing Dialysier slimkeitsabdies admir 9.
  • Blood line 5, 6 are hose lines that are at least partially permeable to light.
  • the blood treatment device has a central control unit 10 with which the individual components, for example the blood pump 7, are controlled.
  • the device 11 for determining the concentration of certain components in the blood of the patient may be part of the extracorporeal blood treatment device or form a separate assembly.
  • Fig. 1 the hemoglobin concentration (Hb), the hematocrit (Hkt) or the relative blood volume (RBV) has only one hint in Fig. 1 shown
  • Clamping unit 12 for receiving the tubing, in particular the arterial blood line 5, and a measuring unit 13 for coupling light in through the
  • the measuring unit 13 interacts with a computing and evaluation unit 14, which determines the concentration of the blood component from the measured values.
  • a computing and evaluation unit 14 determines the concentration of the blood component from the measured values.
  • the computing and evaluation unit 14 for determining the concentration of a blood component is part of the central
  • Control unit 10 or computing and evaluation unit of the extracorporeal
  • Blood treatment device But it can also be provided separate units.
  • FIGS. 2A and 2B show the clamping unit 12 and the measuring unit 13 of the device 11 in various sectional planes and in a highly simplified schematic representation.
  • the clamping unit 12 has two receiving elements 15, 16, between which the hose 17 is clamped, so that the round hose a
  • Receiving elements 15, 16 are moved along an axis a against each other. For moving the clamping elements 15, 16 from a position releasing the hose line 17 into a position clamping the hose line serves
  • Actuating mechanism 18 which is shown only schematically in Figs. 2A and 2B.
  • the receiving elements 15, 16 and the actuating mechanism 18 can be any suitable receiving elements 15, 16 and the actuating mechanism 18.
  • FIGS. 2A and 2B show the clamping unit 12 in FIG.
  • the receiving elements 15, 16 each have two flat contact surfaces 15A, 15B and 16A, 16B, each including a right angle.
  • the axis a, on which the Receiving elements 15, 16 are moved, enclose an angle of 45 ° with the flat contact surfaces 15A, 15B and 16A, 16B.
  • the measuring unit 13 has a plurality of light emitters 20A, 20B; 21 A, 21 B, which are arranged in a first plane (Fig. 2A) around the circumference of the hose line.
  • the axes of the adjacent light emitters each enclose an angle of 90 °.
  • Light detectors 22A, 22B, 22C, 22D are arranged in a second plane that is different from the first plane ( Figure 2B).
  • the measuring unit has four light detectors which are arranged around the circumference of the hose line.
  • the light emitters and light detectors are light emitting diodes (LEDs).
  • At least one of the light detectors 22A-22D is associated with two light emitters 20A, 20B and 21A, 21B, respectively, which simultaneously emit light which the at least one light detector 22A-22D receives.
  • the two light emitters of a group of light emitters for example the light emitters 20A and 20B, face each other.
  • the associated light detector 22A-22D is disposed in a plane including an angle of 90 ° with the plane in which the light emitters 20A, 20B are arranged.
  • the light output is doubled, since the light is evaluated by two light emitters with the light detectors.
  • the influence of different tube thicknesses within the measuring channel on the measurement result is reduced because the measurement is carried out over different measuring distances.
  • FIGS. 3A and 3B show in a partially sectioned perspective illustration particularly preferred embodiments of FIGS.
  • the two receiving elements 15, 16 are again moved with a in Fig. 3A and 3B better clarity but not shown actuating mechanism, the is driven by an electric motor, not shown.
  • actuating mechanism the is driven by an electric motor, not shown.
  • the receiving elements in the closed position form a measuring channel 23 comprising an inner portion 23A and two outer portions 23B, 23C disposed on either side of the inner portion 23A.
  • the receiving channel has the square cross section shown in Figs. 2A and 2B, while the receiving channel in the outer portions 23B and 23C has a circular cross section corresponding to the cross section of the inserted tube 17.
  • each receiving element 15, 16 has two mutually perpendicular planar contact surfaces and in the outer portions 23 B, 23 C each have a semi-cylindrical contact surface, which is adjacent to the square or
  • Turbulence is avoided when blood flows through the tubing.
  • the light emitters 20A, 20B, 21A, 21B and the light detectors 22A-22C are arranged within the square measuring channel in the inner portions 23A of the receiving elements 15, 16.
  • the planar contact surfaces of the receiving elements have corresponding light exit and entry openings 25, 26.
  • the monitoring unit 27 has only schematically illustrated means 27A for measuring the motor current of the electric motor 19, with which the
  • Actuating mechanism 18 of the clamping unit 12 is driven.
  • Motor current can also be a correlated with the motor current size, eg.
  • the engine power can be measured.
  • the monitoring unit 27 again has only hinted means 27B for measuring the distance on which the receiving elements 15, 16 are moved from the open position to the closed position.
  • the measured values of the means 27A, 27B for measuring the motor current and the traveled distance are evaluated by a computing and evaluation unit 27C, which in the present embodiment is part of the
  • Monitoring unit 27 is.
  • Monitoring unit 27 is connected via a data line 28 to the central control unit 10 of the extracorporeal blood treatment device. She can, too
  • the computing and evaluation unit 27C of the monitoring unit 27 calculates the integral of the measured motor current over a path traveled by the receiving elements 15, 16 during closing of the clamping unit 12. The calculated integral of the motor current is compared with a predetermined limit value. If the limit value is exceeded, the computing and evaluation unit 27C of the monitoring unit 27 determines that a hose line has been inserted into the clamping unit 12. Otherwise, the arithmetic and evaluation unit determines that a hose line is not inserted. In both cases, the computing and evaluation unit generates a corresponding signal, which receives the central control unit of the blood treatment device. More specifically, the arithmetic and control unit 27C of the monitoring unit 27 operates as follows:
  • the course of the motor current is monitored over a certain distance interval.
  • the path difference between the measuring points I (n) and I (n + 1) is ⁇ ( ⁇ ).
  • the arithmetic and evaluation unit calculates the integral for the given distance between Nl and N2 as follows:
  • 4A, 4B and 4C show the measured motor current [0.1 mA] of the electric motor for driving the actuating mechanism as a function of the distance traveled by the receiving elements when closing the clamping unit.
  • Traveling elements covered distance can be detected with a device that generates a certain number of electrical pulses per revolution of the motor.
  • the x-axis shows the number of measured electrical impulses that correspond to the traveled distance.
  • FIGS. 4A-4C show the measurement results for three different clamping units of different configurations, which are designated as module A, module B and module C in the figures.
  • FIGS. 4A-4C show the course of the motor current when closing the clamping unit for four different hose lines which are either empty or filled with H 2 0. The individual curves are designated as follows in FIGS. 4A-4C:
  • the area under the curves is greater when the hose is inserted than when the hose is not in place.
  • FIG. 5 shows the evaluation of the measurement results shown in FIGS. 4A-4C.
  • the measurement results of Fig. 4A are shown with a rectangle, of Fig. 4B with a
  • the value of the integral is between 7500 and 12500, while for the PVC hose (thick wall thickness) 3 the value of the integral is between 8500 and 15000.
  • the value of the integral between 2500 and 6500 is significantly lower. It turns out that the value of the integral is less than 2000 if a hose is not inserted in the clamping unit.
  • the assumed limit for the value of the integral 2000 is assumed. This allows for all hoses, at
  • Embodiment a limit of 3000 is set.
  • blood tubes made of PVC or PUR or other materials can be used. In practice, therefore, not only the problem of detecting a blood tube in the clamping unit of the device to Determination of the concentration of a blood constituent, but also the identification of the type of blood-tubing inserted into the clamping unit.
  • the material constituting the blood tube can have an influence on the accuracy of the measurement of the concentration of a blood constituent. Therefore, the identification of the blood tubing also allows to conclude on the accuracy of the measurement. So it is possible to give an acoustic and / or visual indication of the measurement accuracy. The measurement can also be corrected or even prevented depending on the blood tube used.
  • a blood tube made of PUR which is characterized by a low tolerance of the wall thickness, a high measuring accuracy is achieved in practice.
  • a hose made of PUR is characterized by a greater hardness and a higher elasticity compared to a hose made of PVC. The PUR tube thus exerts a greater restoring force on the receiving elements of the receiving unit.
  • the device according to the invention and the method according to the invention therefore provide that after inserting the hose line into the clamping unit 12
  • Actuating mechanism 18 is set to close the receiving elements 15, 16 in operation, wherein the receiving elements are closed until a predetermined contact force is exerted on the hose, and after a predetermined time interval, the receiving elements are opened again. to Performing the actual measurement, the receiving elements are then closed again. This process can be controlled fully automatically by the monitoring unit 27.
  • I n (m) k n - m
  • m is the torque and k is a constant and n is a designation (number) of the clamping unit used in the measurement.
  • Fig. 6 shows the motor current / [mA], by the means 27 A for measuring the
  • Hose press in which the hose is inserted in the clamping unit.
  • the current difference ⁇ I a between the no-load measurement ⁇ 7 "L and the tube pressure ⁇ I n s increases ( ⁇ > ⁇ I ⁇ > ⁇ Ii). It follows that for the elimination of the influence of the tolerances of the clamping unit on the measurement is not sufficient to consider an offset determined only at an idle measurement. Therefore, a 1-point calibration is performed with a calibration factor k.
  • the monitoring unit 27 is designed such that a measurement is made with the following calibration. All arithmetic operations can be carried out in a microprocessor, not shown, which is part of the monitoring unit 27 or of the arithmetic and evaluation unit 27C. For this purpose, the microprocessor of the arithmetic and evaluation unit 27C is programmed for carrying out the following arithmetic operations.
  • the receiving elements 15, 16 of the clamping unit 27 are opened by an electric motor, if they are not already open in order to carry out an idle measurement in which a hose is not inserted. Thereafter, the Aumahmeimplantation 15, 16 are closed for performing the idle measurement by an electric motor, wherein the motor current IL (X) with the means (27A) for measuring the
  • the measurement for the determination of the idling current need not be carried out before each blood treatment. It is sufficient if the measurement is carried out at predetermined time intervals, for example at intervals of one month. With the idle measurement an inherent system influence is eliminated.
  • the receiving elements 15, 16 of the clamping unit 12 are raised again to insert the hose can.
  • the receiving elements 15, 16 of the clamping unit 12 are raised again to insert the hose can.
  • the actual measurement with tube pressing is preferably a pre-compression of the hose.
  • the receiving elements 15, 16 are fed with inserted hose to a predetermined distance x to exert a predetermined contact pressure on the hose, which depends on the material and diameter and wall thickness of the hose.
  • the pre-compression of the tubing preferably takes place during the filling or rinsing process of the blood treatment device.
  • the hose is with a liquid filled, which has a predetermined temperature.
  • the temperature of the rinsing liquid is, for example, 36 °, the flow rate of the liquid being, for example, 400 ml / min.
  • the duration of pre-pressing can be 3 minutes.
  • the receiving elements 15, 16 are raised again for carrying out the actual measurement and closed in order to measure the motor current Is (x) during tube pressing as a function of the distance x.
  • k is a calibration factor
  • xi and x 2 satisfy the condition 7 (xi)> 0 and 7 (x 2 )> 0, and Io is a predetermined current, for example 5 mA.
  • a reference value for the integral AR £ / is calculated in several measurements with several clamping units of the same type, the mean value of the determined integrals A "being calculated for calculating the reference value.
  • the integral A 0 is calculated for the clamping unit 12 to be calibrated.
  • the integral A calculated according to equation (3) is compared in the arithmetic and evaluation unit 27C with a predetermined limit value.
  • the arithmetic and evaluation unit 27C has a comparison unit, not shown.
  • the calculated integral A is greater than the predetermined limit, it is determined that a hose of a first type is inserted, the hose is, for example, a PUR hose. If, however, the calculated integral is smaller than the predetermined limit value, it is determined that a hose line of a second type is inserted, the hose line being, for example, a PVC hose.
  • Material properties is not met if the calculated integral A is in a range of values between a predetermined first limit, for example, for a PUR tube, and a predetermined second limit, for example, for a PVC hose, the first limit for the PUR hose is greater than the second limit for the PVC hose.
  • a PUR tube is thus identified when the integral is greater than the upper first limit, while a PVC tube is identified when the integral is less than the lower second limit.
  • a first or second control signal is generated.
  • the type of hose line used can be represented for example on a display unit, not shown, of the monitoring unit 27. Also, it may be displayed on the display unit when the integral A is smaller than the upper first limit value and larger than the second lower limit value, that is, in the above-mentioned value range, so that determination of the kind of the hose line used is not possible with high certainty , Tests have shown that comparing the integral with an upper and lower limit reliably identifies the tubing type. to
  • the maximum value I max of the measured current can also be determined by identifying a hose line type, wherein the maximum value of the current I max is compared with a limit value. If the maximum value I max of the measured current is above the limit value, then the one hose line type, for example the PUR hose, is used, and the maximum value I max of the measured current is below the one
  • Limit value is closed to the other hose line type, for example the PUR hose. Also, the slope of the slope of the current rise can be compared to a threshold to identify the tubing type. These operations can again be performed by the comparison unit.
  • the monitoring unit will close on a particular tubing only if a particular tubing type is closed in an evaluation based on two sizes or on the basis of all sizes.
  • the evaluation unit provides to close a PUR hose when the maximum value of the current I, nax is greater than a predetermined limit while closing on a PVC hose when the maximum value of the current ⁇ max is smaller than the predetermined limit.
  • the evaluation unit provides to close to a PUR hose when the slope of the slope of the current increase, i. the derivative of the function in the area of the current rising edge, greater than one
  • predetermined limit is, while closing on a PVC hose, when the slope of the edge of the current increase is less than a predetermined limit.
  • Fig. 7 shows the measurement results for six Einspanniseren 1 to 6 of the same type and four different PVC hoses and four different PUR hoses and another hose CBN of a different material, the PVC hoses are marked in Fig. 7 with rectangles and the PUR hoses with circles.
  • the range of values in which reliable identification of the type of hose is not guaranteed lies between the upper limit value, which is marked in FIG. 7 by the upper horizontal line (limit value (PUR)), and the lower limit value, which is indicated by the lower line (FIG. Limit value (PVC)).
  • the safety distance between the upper and lower lines is calculated from the quotient of the difference between the upper limit (PUR) and the lower limit (PVC) and the mean of the limit values.
  • the measurement procedure described above was tested with four Clamping Units A, B, C, D, using a thin PUR hose with a small wall thickness, a thick PUR hose with a large wall thickness and a standard PVC hose.
  • the tube was filled with water, which has a temperature of 36.6 °. The water would be pumped through the hoses.
  • FIGS. 8A to 8D show the motor current / [mA] smoothed over 10 points as a function of the motor distance x for the individual clamping units A, B, C, D, wherein the thin PUR tube with a small wall thickness with PURdu, the thick PUR Hose with a large wall thickness is called PURdi and the standard PVC hose is PVC.
  • the predetermined constant current I 0 is 5 mA.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Bestimmung der Konzentration eines Bestandteils von Blut in einer Schlauchleitung, insbesondere in der Schlauchleitung eines extrakorporalen Blutkreislaufs einer extrakorporalen Blutbehandlungsvorrichtung. Darüber hinaus betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Erkennung einer Schlauchleitung, insbesondere einer Schlauchleitung eines extrakorporalen Blutkreislaufs einer extrakorporalen Blutbehandlungsvorrichtung, in einer Einspanneinheit einer Vorrichtung zur Bestimmung der Konzentration eines Blutbestandteils in der Schlauchleitung. Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Bestimmung der Konzentration eines Bestandteils von Blut in einer Schlauchleitung eines extrakorporalen Blutkreislaufs zeichnet sich durch eine Einspanneinheit (12) aus, die einen Betätigungsmechanismus (18) aufweist, der derart ausgebildet ist, dass unter Aufbringung einer Spannkraft ein erstes und zweites Aufnahmeelement (15, 16) aus einer ersten die Schlauchleitung freigebenden Stellung in eine zweite die Schlauchleitung einspannende Stellung gegeneinander bewegbar sind, wobei der Antrieb des Betätigungsmechanismus mit einem Elektromotor (19) erfolgt. Darüber hinaus zeichnet sich die erfindungsgemäße Vorrichtung durch eine Überwachungseinheit (27) aus, die derart ausgebildet ist, dass die in die Aufnahmeelemente (15, 16) eingelegte Schlauchleitung (17) erkennbar ist. Dadurch ist eine Automatisierung der Messung der Blutparameter möglich.

Description

Vorrichtung zur Bestimmung der Konzentration eines Bestandteils
von Blut in einer Schlauchleitung
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Bestimmung der Konzentration eines
Bestandteils von Blut in einer Schlauchleitung, insbesondere in der Schlauchleitung eines extrakorporalen Blutkreislaufs einer extrakorporalen Blutbehandlungsvorrichtung. Darüber hinaus betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Erkennung einer Schlauchleitung, insbesondere einer Schlauchleitung eines extrakorporalen Blutkreislaufs einer
extrakorporalen Blutbehandlungsvorrichtung, in einer Einspanneinheit einer Vorrichtung zur Bestimmung der Konzentration eines Blutbestandteils in der Schlauchleitung.
Zur Bestimmung der Konzentration von bestimmten Bestandteilen im Blut eines Patienten sind verschiedene Verfahren bekannt. Im Stand der Technik sind Verfahren zur Messung der Konzentration von Blutbestandteilen bekannt, die eine Entnahme einer Blutprobe voraussetzen. Es sind aber auch Mess verfahren bekannt, bei denen die Konzentration von Blutbestandteilen gemessen wird, während das Blut durch die Schlauchleitung strömt. Diese Verfahren finden insbesondere dann Anwendung, wenn bei einer extrakorporalen Blutbehandlung das Blut in der Schlauchleitung eines extrakorporalen Blutkreislaufs fließt.
Die WO 2008/00433 AI beschreibt eine Vorrichtung zur Bestimmung der Konzentration von bestimmten Blutbestandteilen in einer mit Blut gefüllten im Wesentlichen
transparenten Schlauchleitung eines extrakorporalen Blutkreislaufs. Die bekannte
Vorrichtung erlaubt insbesondere die Bestimmung der Hämoglobinkonzentration und des Anteils der roten Blutkörperchen (Erythrozyten) am Gesamtvolumen des Bluts. Während der Messung ist die Schlauchleitung zwischen zwei parallelen, ebenen Anlageflächen eingespannt, so dass sich der Schlauch an den einander gegenüberliegenden Seiten verformt. Mit einem Lichtemitter wird Licht einer bestimmten Wellenlänge durch die transparente Schlauchleitung in das Blut eingekoppelt, während mit einem Lichtdetektor das gestreute oder transmittierte Licht gemessen wird. Der Hämatokrit wird dann aus dem Verhältnis der Intensität des in das Blut eintretenden und aus dem Blut austretenden Lichts bestimmt.
Aus der EP 1 579 196 B l ist eine Vorrichtung zur Bestimmung von Blutbestandteilen bekannt, die über eine Einspanneinheit zum Einspannen der Schlauchleitung und eine Messeinheit verfügt. Die Einspanneinheit ist derart ausgebildet, dass die eingespannte Schlauchleitung einen quadratischen Querschnitt hat. Die Messeinheit verfügt über mehrere Lichtemitter und Lichtdetektoren, die um den Umfang der Schlauchleitung angeordnet sind. Die Lichtemitter und Lichtdetektoren sind derart angeordnet, dass die Lichtemitter in einer anderen Ebene als die Lichtdetektoren liegen, so dass sich
Lichtemitter und Lichtdetektoren nicht einander gegenüberliegen. Zur Messung der Blutparameter wird die Schlauchleitung in der Einspanneinheit verformt. Dabei ist darauf zu achten, dass die Schlauchleitung sich nicht in der Einspanneinheit verklemmt.
Darüber hinaus wird angestrebt, dass reproduzierbare Messungen der Blutparameter für den Anwender ohne großen Aufwand möglich sind. Eine Automatisierung des
Messablaufs setzt auch die Erkennung der in die Einspanneinheit eingelegten
Schlauchleitungen voraus. Auch spielt bei der Messung in der Praxis die Leistung und Lebensdauer der als Lichtemitter verwendeten Leuchtdioden (LEDs) eine Rolle.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur Bestimmung der
Konzentration von Blutparametern in einer Schlauchleitung zu schaffen, die einen automatisierten Messablauf mit hoher Messgenauigkeit erlauben.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist ein Verfahren zur Erkennung einer
Schlauchleitung in einer Einspanneinheit einer Vorrichtung zur Bestimmung der
Konzentration eines Blutbestandteils anzugeben.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Bestimmung der Konzentration eines Bestandteils von Blut in einer Schlauchleitung, insbesondere der Schlauchleitung eines extrakorporalen Blutkreislaufs, zeichnet sich dadurch aus, dass die Einspanneinheit einen Betätigungsmechanismus aufweist, der derart ausgebildet ist, dass unter Aufbringung einer Spannkraft ein erstes und zweites Aufhahmeelement aus einer ersten die Schlauchleitung freigebenden Stellung in eine zweite die Schlauchleitung einspannende Stellung gegeneinander bewegbar sind, wobei der Antrieb des Betätigungsmechanismus mit einem Elektromotor erfolgt. Dadurch wird eine voll automatisch arbeitende Einspanneinheit geschaffen, in die der Benutzer die Schlauchleitung nur einzulegen braucht.
Da die beiden Aufhahmeelemente für die Schlauchleitung elektromotorisch gegeneinander verfahren werden, wird die erforderliche Spannkraft gleichmäßig aufgebracht. Der elektromotorische Antrieb erlaubt die Einstellung einer bestimmten
Vorschubgeschwindigkeit, mit der die Aufhahmeelemente bewegt werden. Damit ist es möglich, die Schlauchleitung mit einer optimalen Vorschubgeschwindigkeit zusammen zu drücken, so dass die Schlauchleitung Gelegenheit hat, sich zwischen den
Aufnahmeelementen exakt zu zentrieren. Dadurch wird ein Verklemmen der
Schlauchleitung in Folge einer zu schnellen und nicht gleichförmigen Bewegung der Spannelemente vermieden.
Darüber hinaus zeichnet sich die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Bestimmung der Konzentration von Blutbestandteilen durch eine Überwachungseinheit aus, die derart ausgebildet ist, dass die in die Aufnahmeelemente eingelegte Schlauchleitung erkennbar ist. Dadurch ist eine Automatisierung der Messung der Blutparameter möglich.
Beispielsweise kann die Messung erst und nur dann gestartet werden, wenn die
Schlauchleitung in die Einspanneinheit eingelegt ist. Damit kann die Leuchtdauer der als Lichtemitter verwendeten LEDs verringert werden, so dass sich die Lebensdauer des LEDs erhöht. Im Übrigen werden Fehlmessungen bei nicht eingelegter Schlauchleitung vermieden.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform wird zur Erkennung der Schlauchleitung in der Einspanneinheit der Motorstrom des Elektromotors zum Antrieb des
Betätigungsmechanismus der Einspanneinheit gemessen, wobei auf der Grundlage der Veränderung des gemessenen Motorstroms die in die Aufnahmeelemente der
Einspanneinheit eingelegte Schlauchleitung erkannt wird. Anstelle des Motorstroms des Elektromotors zum Antrieb des Betätigungsmechanismus kann auch jede mit dem
Motorstrom korrelierende Größe, bspw. die Motorleistung, ausgewertet werden. Die Auswertung des Motorstroms zur Erkennung der Schlauchleitung kann in einer Rechen- und Auswerteinheit erfolgen, ohne dass weitere mechanische Komponenten erforderlich sind. Die Rechen- und Auswerteinheit der Überwachungseinheit kann Bestandteil der Rechen- und Auswerteinheit der Vorrichtung zur Bestimmung der Konzentration des Blutbestandteils sein. Beide Rechen- und Auswerteinheiten können auch Bestandteil der zentralen Steuereinheit oder Rechen- und Auswerteinheit einer extrakorporalen
Blutbehandlungsvorrichtung sein.
Es hat sich gezeigt, dass der Motorstrom einen charakteristischen Verlauf hat, der davon abhängig ist, ob eine Schlauchleitung eingespannt wird oder nicht. Beim Schließen der Aufnahmeelemente zeigt sich ein deutlicher Anstieg des Motorstroms wesentlich früher, wenn die Schlauchleitung in die Aufnahmeelemente eingelegt ist. Auch ist bei eingelegter Schlauchleitung der Anstieg des Motorstroms deutlich steiler. Somit kann der zeitliche Verlauf des Motorstroms beim Schließen der Aufnahmeelemente als Kriterium für die Erkennung der Schlauchleitung herangezogen werden.
Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform verfügt die Überwachungseinheit über Mittel zum Messen der von den Aufnahmeelementen zurückgelegten Wegstrecke, wobei die Rechen- und Auswerteinheit der Überwachungseinheit derart ausgebildet ist, dass der Motorstrom in Abhängigkeit von der von den Aufnahmeelementen zurückgelegten
Wegstrecke ausgewertet wird. Die Rechen- und Auswerteinheit ist bei der besonders bevorzugten Ausführungsform derart ausgebildet, dass das Integral des Motorstroms über eine vorgegebene von den Aufnahmeelementen zurückgelegte Wegstrecke mit einem vorgegebenen Grenzwert verglichen wird, wobei bei Überschreiten des Grenzwertes darauf geschlossen wird, dass in die Aumahmeelemente eine Schlauchleitung eingelegt ist. Die Integration des Motorstroms braucht nicht kontinuierlich, sondern kann auch in diskreten Zeitintervallen erfolgen. Der Grenzwert kann in Abhängigkeit von dem Material der verwendeten Schlauchleitung vorgegeben werden, wobei für verschiedene
Schlauchleitungen auch mehrere Grenzwerte vorgegeben werden können. Eine besondere Ausführungsform der Einspanneinheit, die von eigener erfinderischer Bedeutung ist, zeichnet sich dadurch aus, dass das erste Aufhahmeelement zwei rechtwinklig zueinander stehende ebene Anlageflächen und das zweite Aufhahmeelement zwei rechtwinklig zueinander stehende ebene Anlageflächen aufweist, wobei das erste und zweite Aufhahmeelement auf einer Achse gegeneinander bewegbar sind, die mit den ebenen Anlageflächen des ersten und zweiten Aufhahmeelements einen Winkel von 45° einschließt. Dabei ist unerheblich, wie die beiden Aufhahmeelemente ausgebildet sind, solange die rechtwinklig zueinander stehenden ebenen Anlageflächen vorhanden sind.
Die Aufhahmeelemente mit den ebenen Anlageflächen verformen die Schlauchleitung beim Schließen der Einspanneinheit. Vorzugsweise weisen das erste und zweite
Aufhahmeelement zu beiden Seiten der ebenen Anlageflächen halbzylindrische
Anlageflächen auf. In dem Bereich der halbzylindrischen Anlageflächen wird die eingelegte Schlauchleitung nicht verformt.
Eine besonders bevorzugte Ausführungsform sieht zwischen den ebenen Anlageflächen und den halbzylindrischen Anlageflächen der beiden Aufnahmeelemente einen
Übergangsabschnitt vor, der derart ausgebildet ist, dass die inneren ebenen Anlageflächen kontinuierlich in die äußeren halbzylindrischen Anlageflächen übergehen. Dabei ist unter einem kontinuierlichen Übergang jeder Übergang zu verstehen, der eine gleichmäßige Verformung der Schlauchleitung erlaubt, so dass der kreisförmige Querschnitt der Schlauchleitung gleichförmig in den quadratischen Querschnitt übergeht und die
Schlauchleitung nicht geknickt wird.
Der gleichmäßige Übergang von dem kreisförmigen in den quadratischen Querschnitt hat nicht nur den Vorteil, dass die Schlauchleitung beim Schließen der Einspanneinheit geschont wird, sondern auch den Vorteil, dass turbulente Strömungen beim Übergang von dem runden zum quadratischen Leitungsquerschnitt vermieden werden. Dadurch kann die Länge des quadratischen Messkanals, in dem Lichtemitter und Lichtdetektoren angeordnet werden, möglichst gering gehalten werden. Eine Verkürzung des Messkanals hat wiederum kleine Schließkräfte zur Folge, was ebenfalls von Vorteil ist. Die Messeinheit der Vorrichtung zur Bestimmung der Konzentration von
Blutbestandteilen weist vorzugsweise mehrere Lichtemitter zum Einkoppeln von elektromagnetischer Strahlung durch die Schlauchleitung in das Blut und mehrere
Lichtdetektoren zum Messen der durch die Schlauchleitung aus dem Blut austretenden elektromagnetischen Strahlung auf, die in dem ersten und zweiten Aufnahmeelement angeordnet sind. Vorzugsweise sind die Lichtemitter und Lichtdetektoren in Lichtaustrittsund -eintrittsöffnungen angeordnet, die in den ebenen Anlageflächen der
Aufnahmeelemente vorgesehen sind. Damit sind die Lichtemitter und Lichtdetektoren in die Aufnahmeelemente integriert.
Bei einer bevorzugten Ausfiihrungsform der Messeinheit, die von eigener erfinderischer Bedeutung ist, sind mindestens einem Lichtdetektor mindestens eine Gruppe von zwei Lichtemittern zugeordnet. Es können dem mindestens einen Lichtdetektor bspw. 2, 4, 6 oder 8 Lichtemitter zugeordnet werden. In der Praxis ist aber die Zuordnung von 2 Lichtemittern zu einem Lichtdetektor ausreichend.
Die Verwendung von zwei Lichtemittern anstelle nur eines Lichtemitters zum Einkoppeln von Licht in die Schlauchleitung hat den Vorteil, dass die Lichtausbeute der LEDs verdoppelt wird, während die Einflüsse der Schlauchleitung auf die von dem Licht zurückgelegte Strecke verringert wird.
Nachteilig ist, dass die Signalamplitude mit zunehmendem Abstand von Lichtemitter und Lichtdetektor abnimmt. Daher wird grundsätzlich eine Erhöhung der Intensität des eingekoppelten Lichts angestrebt. Dies schränkt aber die Auswahl der als Lichtemitter zur Verfügung stehenden Bauelemente stark ein. Ein geringerer Abstand von Lichtemittern und Lichtdetektoren, der eine Erhöhung der Intensität der Strahlung nicht erforderlich macht, beeinträchtigt hingegen die Genauigkeit der Messung. Dazu kommen
Veränderungen der Schlauchwandstärke, die bei den bekannten Extrusionsprozessen zur Herstellung der Schlauchleitungen auf kurzen Abschnitten der Schlauchleitungen nicht auszuschließen sind. So hat der Schlauch nur in erster Näherung über seinen ganzen Umfang dieselbe Wandstärke. Die Zusammenfassung von zwei auf einandergegenüberliegenden Seiten der Schlauchleitung angeordneten Lichtemittern zu einer Gruppe verdoppelt die
Lichtausbeute. Da das Licht beider Lichtemitter auf unterschiedlichen Messstrecken ausgewertet wird, werden die Einflüsse der Schlauchleitung gemittelt, wodurch die Messgenauigkeit erhöht wird.
Die besondere Ausbildung der Aumahmeelemente der Einspanneinheit mit den ebenen und zylindrischen Anlageflächen setzt nicht zwingend die besondere Ausbildung der Messeinheit und besondere Ausbildung der Einspanneinheit mit dem
Betätigungsmechanismus voraus, der über einen elektromotorischen Antrieb verfügt. Auch die besondere Ausbildung der Messeinheit setzt nicht die besondere Ausbildung der Aumahmeelemente der Einspanneinheit und die besondere Ausbildung des
elektromotorisch angetriebenen Betätigungsmechanismus der Einspanneinheit voraus.
Im Folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert.
Es zeigen:
Fig. 1 eine Vorrichtung zur extrakorporalen Blutbehandlung zusammen mit einer
Vorrichtung zum Bestimmen der Konzentration eines Blutbestandteils in stark vereinfachter schematischer Darstellung,
Fig. 2A eine stark vereinfachte schematische Darstellung der Einspanneinheit und der Messeinheit der Vorrichtung zur Bestimmung der Konzentration eines Blutbestandteils, wobei die Anordnung der Lichtemitter und Lichtdetektoren in einer ersten Schnittebene gezeigt wird,
Fig. 2B die Einspanneinheit und Messeinheit in stark vereinfachter schematischer
Darstellung, wobei die Anordnung der Lichtemitter und Lichtdetektoren in einer zweiten Schnittebene gezeigt wird, die von der ersten Schnittebene verschieden ist, Fig. 3A das eine Aufnahmeelement der Einspanneinheit in perspektivischer Darstellung, Fig. 3B das andere Aufnahmeelement der Einspanneinheit in perspektivischer
Darstellung, Fig. 4A den zeitlichen Verlauf des bei einer ersten Einspanneinheit gemessenen
Motorstroms des Elektromotors für die elektromotorische Betätigung der Einspanneinheit,
Fig. 4B den zeitlichen Verlauf des bei einer zweiten Einspanneinheit gemessenen
Motorstroms,
Fig. 4C den zeitlichen Verlauf des bei einer dritten Einspanneinheit gemessenen
Motorstroms,
Fig. 5 eine Auswertung der Messergebnisse von den Fig. 4A - 4C, Fig. 6 den Motorstrom in Abhängigkeit von dem Drehmoment, Fig. 7 die Messergebnisse für sechs Einspanneinheiten der gleichen Bauart und unterschiedliche Schlauchleitungen,
Fig. 8A bis
Fig. 8D den Motorstrom I als Funktion der Motorstrecke x für die
Einspanneinheiten der gleichen Bauart und die unterschiedlichen
Schlauchtypen und eine Tabelle, in der das Integral, der maximale Strom und die Steigung der Stromanstiegsflanke für die Einspanneinheiten der gleichen Bauart und die unterschiedlichen Schlauchtypen eingetragen ist. Fig. 1 zeigt nur die für die Erfindung wesentlichen Komponenten einer Vorrichtung zur extrakorporalen Blutbehandlung in stark vereinfachter schematischer Darstellung. Die extrakorporale Blutbehandlungsvorrichtung, bspw. Dialysevorrichtung, verfügt über einen Dialysator oder Filter 1 , der durch eine semipermeable Membran 2 in eine Blutkammer 3 und eine Dialysierflüssigkeitskammer 4 unterteilt ist. Von dem Patienten führt eine arterielle Blutleitung 5 zu der Blutkammer 3, während von der Blutkammer 3 eine venöse Blutleitung 6 abgeht, die zu dem Patienten führt. Eine in der arteriellen Blutleitung 5 angeordnete Blutpumpe 7 fördert das Blut im extrakorporalen Blutkreislauf I. Das
Dialysierflüssigkeitsssystem II der Dialysevorrichtung ist nur andeutungsweise dargestellt. Es umfasst eine zu der Dialysierflüssigkeitskammer 4 führende
Dialysierflüssigkeitszuführleitung 8 und eine von der Dialysierflüssigkeitskammer 4 abgehende Dialysierflüssigkeitsabführleitung 9. Bei der arteriellen und venösen
Blutleitung 5, 6 handelt es sich um Schlauchleitungen, die für Licht zumindest teilweise durchlässig sind. Darüber hinaus verfügt die Blutbehandlungsvorrichtung über eine zentrale Steuereinheit 10, mit der die einzelnen Komponenten, bspw. die Blutpumpe 7 gesteuert werden.
Die Vorrichtung 11 zur Bestimmung der Konzentration von bestimmten Bestandteilen im Blut des Patienten kann Bestandteil der extrakorporalen Blutbehandlungsvorrichtung sein oder eine separate Baugruppe bilden. Wenn die Vorrichtung 1 1 Bestandteil der
Blutbehandlungsvorrichtung ist, kann sie von den Komponenten Gebrauch machen, die in der Blutbehandlungsvomchtung ohnehin vorhanden sind.
Die Vorrichtung 1 1 zum Bestimmen der Konzentration von Blutbestandteilen,
insbesondere der Hämoglobinkonzentration (Hb), des Hämatokrit (Hkt) oder des relativen Blutvolumens (RBV) verfügt über eine in Fig. 1 nur andeutungsweise dargestellte
Einspanneinheit 12 zur Aufnahme der Schlauchleitung, insbesondere der arteriellen Blutleitung 5, und eine Messeinheit 13 zum Einkoppeln von Licht in das durch die
Blutleitung 5 strömende Blut und Messen des aus dem Blut austretenden Lichts. Die Messeinheit 13 wirkt mit einer Rechen- und Auswerteinheit 14 zusammen, die aus den Messwerten die Konzentration des Blutbestandteils bestimmt. Auf die Beschreibung der Auswertung der Messwerte zur Bestimmung der Blutbestandteile im Einzelnen wird verzichtet, da die Bestimmung der Konzentration des Blutbestandteils aus den Messwerten bekannt ist. Die Bestimmung der Blutbestandteile wird bspw. in der EP 1 579 196 Bl im Einzelnen beschrieben.
Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist die Rechen- und Auswerteinheit 14 zum Bestimmen der Konzentration eines Blutbestandteils Bestandteil der zentralen
Steuereinheit 10 oder Rechen- und Auswerteinheit der extrakorporalen
Blutbehandlungsvorrichtung. Es können aber auch getrennte Einheiten vorgesehen sein.
Die Fig. 2A und 2B zeigen in verschiedenen Schnittebenen und in stark vereinfachter schematischer Darstellung die Einspanneinheit 12 und die Messeinheit 13 der Vorrichtung 1 1.
Die Einspanneinheit 12 weist zwei Aufhahmeelemente 15, 16 auf, zwischen denen die Schlauchleitung 17 eingespannt wird, so dass die runde Schlauchleitung einen
quadratischen Querschnitt erhält. Zum Einlegen der Schlauchleitung können die
Aufnahmeelemente 15, 16 entlang einer Achse a gegeneinander verfahren werden. Zum Bewegen der Einspannelemente 15, 16 aus einer die Schlauchleitung 17 freigebenden Stellung in eine die Schlauchleitung einspannende Stellung dient ein
Betätigungsmechanismus 18, der in den Fig. 2A und 2B nur schematisch dargestellt ist.
Die Aufhahmeelemente 15, 16 und der Betätigungsmechanismus 18 können
unterschiedlich ausgebildet sein. Zum Antrieb des Betätigungsmechanismus 18 dient ein Elektromotor 19, der ebenfalls nur schematisch dargestellt ist. Wenn der Elektromotor in die eine oder andere Richtung dreht, werden die Aufhahmeelemente entlang der Achse a auf- und zugefahren. Die Fig. 2A und 2B zeigen die Einspanneinheit 12 in der
geschlossenen Stellung.
Die Aufhahmeelemente 15, 16 weisen jeweils zwei ebene Anlageflächen 15A, 15B bzw. 16A, 16B auf, die jeweils einen rechten Winkel einschließen. Die Achse a, auf der die Aufhahmeelemente 15, 16 verfahren werden, schließen mit den ebenen Anlageflächen 15A, 15B bzw. 16A, 16B einen Winkel von 45° ein.
Die Messeinheit 13 verfugt über mehrere Lichtemitter 20A, 20B; 21 A, 21 B, die in einer ersten Ebene (Fig. 2A) um den Umfang der Schlauchleitung angeordnet sind. Die Achsen der benachbarten Lichtemitter schließen jeweils einen Winkel von 90° ein. Die
Lichtdetektoren 22A, 22B, 22C, 22D sind in einer zweiten Ebene angeordnet, die von der ersten Ebene verschieden ist (Fig. 2B). Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel weist die Messeinheit vier Lichtdetektoren auf, die um den Umfang der Schlauchleitung angeordnet sind. Die Lichtemitter und Lichtdetektoren sind Leuchtdioden (LEDs).
Bei der erfindungsgemäßen Messeinheit sind mindestens einem der Lichtdetektoren 22A - 22D jeweils zwei Lichtemitter 20A, 20B bzw. 21 A, 21B zugeordnet, die gleichzeitig Licht aussenden, das der mindestens eine Lichtdetektor 22A - 22D empfängt. Die beiden Lichtemitter einer Gruppe von Lichtemittern, bspw. die Lichtemitter 20A und 20B liegen sich einander gegenüber. Der zugehörige Lichtdetektor 22A - 22D ist in einer Ebene angeordnet, die mit der Ebene, in der die Lichtemitter 20A, 20B angeordnet sind, einen Winkel von 90° einschließt.
Mit der erfindungsgemäßen Messeinheit wird die Lichtausbeute verdoppelt, da das Licht von jeweils zwei Lichtemittern mit den Lichtdetektoren ausgewertet wird. Darüber hinaus wird der Einfluss unterschiedlicher Schlauchdicken innerhalb des Messkanals auf das Messergebnis reduziert, da die Messung über unterschiedliche Messstrecken erfolgt.
Während die Einspanneinheit 12 in den Fig. 2A und 2B nur in stark vereinfachter schematischer Darstellung gezeigt ist, zeigen die Fig. 3A und 3B in teilweise geschnittener perspektivischer Darstellung besonders bevorzugte Ausführungsformen der
Aufhahmeelemente 15, 16 der Einspanneinheit 12. Die einander entsprechenden Teile sind mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
Die beiden Aufhahmeelemente 15, 16 werden wieder mit einem in den Fig. 3A und 3B der besseren Übersichtlichkeit aber nicht dargestellten Betätigungsmechanismus bewegt, der von einem nicht dargestellten Elektromotor angetrieben wird. Diesbezüglich wird auf die schematische Darstellung der Fig. 2A und 2B verwiesen.
Die Aufhahmeelemente bilden in der geschlossenen Stellung einen Messkanal 23, der einen inneren Abschnitt 23A und zwei äußere Abschnitte 23B, 23C umfasst, die zu beiden Seiten des inneren Abschnitt 23A angeordnet sind. Innerhalb des inneren Abschnitts 23A weist der Aufnahmekanal den in den Fig. 2A und 2B gezeigten quadratischen Querschnitt auf, während der Aufnahmekanal in den äußeren Abschnitten 23B und 23C einen kreisförmigen Querschnitt hat, der dem Querschnitt der eingelegten Schlauchleitung 17 entspricht.
In dem inneren Abschnitt 23 A weist jedes Aufnahmeelement 15, 16 zwei rechtwinklig zueinander stehende ebene Anlageflächen und in den äußeren Abschnitten 23B, 23C jeweils eine halbzylindrische Anlagefläche auf, die sich zu dem quadratischen bzw.
kreisförmigen Messkanal in der geschlossenen Stellung der Einspanneinheit ergänzen. Zwischen den halbzylindrischen Anlageflächen der äußeren Abschnitte 23B, 23C und den beiden ebenen Anlageflächen des inneren Abschnitts 23 A jedes Aufhahmeelements 15, 16 befindet sich ein Übergangsabschnitt 24B, 24C, in dem die halbzylindrischen
Anlageflächen kontinuierlich in die ebenen Anlageflächen übergehen. Dadurch wird die Schlauchleitung einerseits nicht geknickt und andererseits wird die Bildung von
Turbulenzen vermieden, wenn die Schlauchleitung von Blut durchströmt wird.
Die Lichtemitter 20A, 20B, 21 A, 21B und die Lichtdetektoren 22 A - 22C sind innerhalb des quadratischen Messkanals in den inneren Abschnitten 23 A der Aufhahmeelemente 15, 16 angeordnet. Die ebenen Anlageflächen der Aufnahmeelemente weisen entsprechende Lichtaustritts- und -eintrittsöffhungen 25, 26 auf.
Zur Erkennung der Schlauchleitung 17 in der Einspanneinheit 12 weist die Vorrichtung 1 1 zur Bestimmung der Konzentration von Blutbestandteilen eine Überwachungseinheit 27 auf (Fig. 1). Die Überwachungseinheit 27 weist nur andeutungsweise dargestellte Mittel 27A zum Messen des Motorstroms des Elektromotors 19 auf, mit dem der
Betätigungsmechanismus 18 der Einspanneinheit 12 angetrieben wird. Anstelle des Motorstroms kann aber auch eine mit dem Motorstrom korrelierende Größe, bspw. die Motorleistung gemessen werden. Darüber hinaus weist die Überwachungseinheit 27 wieder nur andeutungsweise dargestellte Mittel 27B zum Messen der Wegstrecke auf, auf der die Aufhahmeelemente 15, 16 aus der geöffneten Stellung in die geschlossene Stellung verfahren werden. Die Messwerte der Mittel 27A, 27B zum Messen des Motorstroms und der zurückgelegten Wegstrecke werden von einer Rechen- und Auswerteinheit 27C ausgewertet, die bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel Bestandteil der
Überwachungseinheit 27 ist. Die Rechen- und Auswerteinheit 27C der
Überwachungseinheit 27 ist über eine Datenleitung 28 mit der zentralen Steuereinheit 10 der extrakorporalen Blutbehandlungsvorrichtung verbunden. Sie kann aber auch
Bestandteil der zentralen Steuereinheit 10 sein.
Die Rechen- und Auswerteinheit 27C der Überwachungseinheit 27 berechnet das Integral des gemessenen Motorstroms über eine Wegstrecke, die von den Aufnahmeelementen 15, 16 beim Schließen der Einspanneinheit 12 zurückgelegt wird. Das berechnete Integral des Motorstroms wird mit einem vorgegebenen Grenzwert verglichen. Wenn der Grenzwert überschritten wird, stellt die Rechen- und Auswerteinheit 27C der Überwachungseinheit 27 fest, dass eine Schlauchleitung in die Einspanneinheit 12 eingelegt ist. Ansonsten stellt die Rechen- und Auswerteinheit fest, dass eine Schlauchleitung nicht eingelegt ist. In beiden Fällen erzeugt die Rechen- und Auswerteinheit ein entsprechendes Signal, das die zentrale Steuereinheit der Blutbehandlungsvorrichtung empfängt. Im Einzelnen arbeitet die Rechen- und Steuereinheit 27C der Überwachungseinheit 27 wie folgt:
Der Verlauf des Motorstroms wird über ein bestimmtes Wegstreckenintervall überwacht. Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist der Anfang der Wegstrecke Nl = 250 und das Ende der Wegstrecke N2 = 350 (Fig. 4A, 4B und 4C). Die Streckendifferenz zwischen den Messpunkten I(n) und I(n + 1) ist Δχ(η).
Die Rechen- und Auswerteinheit berechnet für die vorgegebene Wegstrecke zwischen Nl und N2 das Integral wie folgt:
Gleichung (1)
Die Fig. 4A, 4B und 4C zeigen den gemessenen Motorstrom [0, 1 x mA] des Elektromotors zum Antrieb des Betätigungsmechanismus als Funktion der von den Aufhahmeelementen zurückgelegten Wegstrecke beim Schließen der Einspanneinheit. Die von den
Aufhahmeelementen zurückgelegte Wegstrecke kann mit einer Vorrichtung erfasst werden, die pro Umdrehung des Motors eine bestimmte Anzahl von elektrischen Impulsen erzeugt. Auf der x-Achse sind hier die Anzahl der gemessenen elektrischen Impulse abgebildet, die der zurückgelegten Wegstrecke entsprechen.
Die Fig. 4A - 4C zeigen die Messergebnisse für drei verschiedene Einspanneinheiten unterschiedlicher Ausbildung, die in den Figuren als Modul A, Modul B und Modul C bezeichnet sind. In den Fig. 4A - 4C ist der Verlauf des Motorstroms beim Schließen der Einspanneinheit für vier verschiedene Schlauchleitungen dargestellt, die entweder leer sind oder mit H20 gefüllt sind. Die einzelnen Kurven sind in den Fig. 4A - 4C wie folgt bezeichnet:
5: Einspanneinheit ohne Schlauch
1 a: P VC-Schlauch (Standardwandstärke) in Einspanneinheit
l b: mit H20 gefüllter PVC-Schlauch (Standardwandstärke) in Einspanneinheit
2a: PVC-Schlauch (dünne Wandstärke) in Einspanneinheit
2b: mit H20 gefüllter PVC-Schlauch (dünne Wandstärke) in Einspanneinheit
3a: PVC-Schlauch (dicke Wandstärke) in Einspanneinheit
3b: mit H20 gefüllter PVC-Schlauch (dicke Wandstärke) in Einspanneinheit
4a: leerer Schlauch (anderes Material) in Einspanneinheit
4b: mit H20 gefüllter Schlauch (anderes Material) in Einspanneinheit
Für sämtliche Messungen bei unterschiedlichen Schlauchleitungen und unterschiedlichen Einspanneinheiten zeigt sich, wenn die Einspanneinheit geschlossen wird, dass bei eingelegter Schlauchleitung der Motorstrom früher ansteigt als wenn keine Schlauchleitung eingelegt ist. Darüber hinaus zeigt sich, dass der Stromanstieg bei eingelegter Schlauchleitung stärker ist als wenn keine Schlauchleitung eingelegt ist.
Folglich ist die Fläche unter den Kurven bei eingelegter Schlauchleitung größer als bei nicht eingelegter Schlauchleitung.
Fig. 5 zeigt die Auswertung der in den Fig. 4A - 4C dargestellten Messergebnisse. In Fig. 5 sind die Messergebnisse von Fig. 4A mit einem Rechteck, von Fig. 4B mit einem
Dreieck und von Fig. 4C mit einem Kreuz dargestellt. Für die einzelnen Schlauchleitungen (PVC-Schlauch (Standardwandstärke) 1 , PVC-Schlauch (dünne Wandstärke) 2, PVC- Schlauch (dicke Wandstärke) 3, Schlauch (anderes Material) 4) wurde nach Gleichung (1) das Integral berechnet. Der Wert des Integrals in 0,01 x mA x mm liegt für den PVC- Schlauch (Standardwandstärke) 1 für sämtliche Messungen mit den unterschiedlichen Einspanneinheiten sowohl für den Fall, dass der Schlauch leer ist (la) als auch für den Fall, dass der Schlauch mit H20 gefüllt ist (lb), zwischen 4500 und 9500. Für den PVC- Schlauch (dünne Wandstärke) 2 liegt der Wert des Integrals für die Messungen zwischen 7500 und 12500, während für den PVC-Schlauch (dicke Wandstärke) 3 der Wert des Integrals zwischen 8500 und 15000 liegt. Für den Schlauch (anderes Material) 4 liegt der Wert des Integrals zwischen 2500 und 6500 deutlich niedriger. Es zeigt sich, dass der Wert des Integrals unter 2000 liegt, wenn ein Schlauch in die Einspanneinheit nicht eingelegt ist.
Bei dem vorliegenden Ausfuhrungsbeispiel wird als vorgegebener Grenzwert für den Wert des Integrals 2000 angenommen. Damit können für sämtliche Schläuche, bei
unterschiedlichen Einspanneinheiten sicher zwischen dem Fall, dass ein Schlauch in die Einspanneinheit eingelegt ist, und dem Fall, dass ein Schlauch nicht in die Einspanneinheit eingelegt ist, unterschieden werden. Wenn der Schlauch (anderes Material) nicht verwendet wird, kann der vorgegebene Grenzwert höher liegen. Am vorliegenden
Ausführungsbeispiel wird ein Grenzwert von 3000 festgelegt.
Für die Messung des Blutvolumens können Blutschläuche aus PVC oder PUR oder anderen Materialien verwendet werden. In der Praxis stellt sich daher nicht nur das Problem der Erkennung eines Blutschlauchs in der Einspanneinheit der Vorrichtung zur Bestimmung der Konzentration eines Blutbestandteils, sondern auch der Identifizierung des in die Einspanneinheit eingelegten Blutschlauchtyps.
Es hat sich in der Praxis gezeigt, dass das Material, aus dem der Blutschlauch besteht, einen Einfluss auf die Genauigkeit der Messung der Konzentration eines Blutbestandteils haben kann. Daher erlaubt die Identifizierung des Blutschlauchs, auch auf die Genauigkeit der Messung zu schließen. So ist es möglich, einen akustischen und/oder optischen Hinweis auf die Messgenauigkeit zu geben. Die Messung kann in Abhängigkeit von dem verwendeten Blutschlauch auch korrigiert oder sogar verhindert werden.
Im Folgenden wird eine Rechen- und Auswerteinheit der Überwachungseinheit beschrieben, die neben der Erkennung des Blutschlauchs auch die Identifizierung des Blutschlauchtyps erlaubt.
Mit einem Blutschlauch aus PUR, der sich durch eine geringe Toleranz der Wandstärke auszeichnet, wird in der Praxis eine hohe Messgenauigkeit erzielt. Ein Schlauch aus PUR zeichnet sich im Vergleich zu einem Schlauch aus PVC durch eine größere Härte und eine höhere Elastizität aus. Der PUR-Schlauch übt somit eine größere Rückstellkraft auf die Aufnahmeelemente der Aufnahmeeinheit aus.
Versuche haben gezeigt, dass sich eine Unterscheidung zwischen einem Blutschlauch aus PUR und PVC mit dem erfindungsgemäßen Verfahren bzw. der erfindungsgemäßen Vorrichtung mit besonders hoher Sicherheit dann treffen lässt, wenn der Blutschlauch vor der Messung für eine vorbestimmte Zeitdauer zwischen den Aufnahmeelementen vorverpresst wird.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung und das erfindungsgemäße Verfahren sehen daher vor, dass nach dem Einlegen der Schlauchleitung in die Einspanneinheit 12 der
Betätigungsmechanismus 18 zum Schließen der Aufnahmeelemente 15, 16 in Betrieb gesetzt wird, wobei die Aufhahmeelemente solange geschlossen werden, bis eine vorbestimmte Anpresskraft auf die Schlauchleitung ausgeübt wird, und nach einem vorbestimmten Zeitintervall die Aufhahmeelemente wieder geöffnet werden. Zur Durchführung der eigentlichen Messung werden die Aufhahmeelemente dann wieder geschlossen. Dieser Prozess kann von der Überwachungseinheit 27 vollautomatisch gesteuert werden.
Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel beschrieben, bei dem eine Kalibrierung zur Erhöhung der Messgenauigkeit vorgesehen ist.
Das Verhältnis von Strom und Drehmoment wird im Allgemeinen durch die folgende Gleichung beschrieben:
In(m) = kn - m wobei m das Drehmoment und k eine Konstante und n eine Bezeichnung (Nummer) der bei der Messung verwendeten Einspanneinheit ist.
Es hat sich gezeigt, dass sich die einzelnen Einspanneinheiten der gleichen Bauart aufgrund von Toleranzen des Betätigungsmechanismus im Schließverhalten voneinander unterscheiden können.
Fig. 6 zeigt den Motorstrom / [mA], der von den Mitteln 27 A zum Messen des
Motorstroms gemessen wird, in Abhängigkeit von dem Drehmoment m [Nm], der von dem Elektromotor 19 aufgebracht wird. Das Verhältnis von Strom und Drehmoment I\(m), h{m), {m) ist für drei verschiedene Einspanneinheiten 15 dargestellt. Der Kreis bei m/, zeigt den Arbeitspunkt der Leerlaufmessung, bei der der Schlauch nicht in die
Einspanneinheit eingelegt ist, und der Kreis bei ms den Arbeitspunkt der
Schlauchpressung, bei der der Schlauch in die Einspanneinheit eingelegt ist. Mit steigendem k-Wert nimmt der Stromunterschied Δ Ia zwischen der Leerlaufmessung Δ 7„L und der Schlauchpressung Δ Ins zu (Δ > Δ I\ > Δ Ii). Daraus ergibt sich, dass für die Eliminierung des Einflusses der Toleranzen der Einspanneinheit auf die Messung nicht ausreichend ist, ein nur bei einer Leerlaufmessung ermitteltes Offset zu berücksichtigen. Daher wird eine 1-Punkt-Kalibirerung mit einem Kalibrierfaktor k vorgenommen. Die Überwachungseinheit 27 ist derart ausgebildet, dass eine Messung mit der folgenden Kalibrierung vorgenommen wird. Sämtliche Rechenoperationen können in einem nicht dargestellten Mikroprozessor ausgeführt werden, der Teil der Überwachungseinheit 27 bzw. der Rechen- und Auswerteinheit 27C ist. Hierzu ist der Mikroprozessor der Rechen- und Auswerteinheit 27C für die Durchführung der folgenden Rechenoperationen programmiert.
Zunächst werden die Aufnahmeelemente 15, 16 der Einspanneinheit 27 elektromotorisch geöffnet, sofern sie nicht schon offen sind, um eine Leerlaufmessung, bei der eine Schlauchleitung nicht eingelegt wird, durchführen zu können. Daraufhin werden die Aumahmeelemente 15, 16 zur Durchführung der Leerlaufmessung elektromotorisch geschlossen, wobei der Motorstrom IL(X) mit den Mitteln (27A) zum Messen des
Motorstroms gemessen wird. Die Messung zur Ermittlung des Leerlaufstroms braucht nicht vor jeder Blutbehandlung durchgeführt zu werden. Es ist ausreichend, wenn die Messung in vorgegebenen Zeitabständen, beispielsweise in einem Abstand von einem Monat durchgeführt wird. Mit der Leerlaufmessung wird ein inhärenter Systemeinfluss eliminiert.
Um die Zuverlässigkeit der Kalibrierung zu erhöhen, kann vorgesehen sein, die
Leerlaufmessung einige Male zu wiederholen. Der Verlauf des Motorstroms wird hierbei integriert und die Integralwerte werden über die Anzahl der Messungen gemittelt.
Daraufhin werden die Aufnahmeelemente 15, 16 der Einspanneinheit 12 wieder aufgefahren, um die Schlauchleitung einlegen zu können. Vor der eigentlichen Messung mit Schlauchpressung erfolgt vorzugsweise eine Vorverpressung der Schlauchleitung.
Zur Vorverpressung der Schlauchleitung werden die Aufhahmeelemente 15, 16 bei eingelegter Schlauchleitung um eine vorgegebene Wegstrecke x zugefahren, um einen vorbestimmten Anpressdruck auf die Schlauchleitung auszuüben, der von Material sowie Durchmesser und Wandstärke der Schlauchleitung abhängig ist. Die Vorverpressung der Schlauchleitung erfolgt vorzugsweise während des Befüll- oder Spülvorgangs der Blutbehandlungsvorrichtung. In dieser Phase ist die Schlauchleitung mit einer Flüssigkeit befüllt, die eine vorgegebene Temperatur hat. Während des Befüll- oder Spülvorgangs ist die Temperatur der Spülflüssigkeit beispielsweise 36°, wobei die Flussrate der Flüssigkeit beispielsweise 400 ml/min ist. Die Zeitdauer der Vorpressung kann 3 min betragen. Diese Werte haben sich für die Vorverpressung in der Praxis als besonders vorteilhaft erwiesen.
Nach der Vorverpressung werden die Aufnahmeelemente 15, 16 zur Durchführung der eigentlichen Messung wieder aufgefahren und geschlossen, um den Motorstrom Is (x) bei Schlauchpressung in Abhängigkeit von der Wegstrecke x zu messen.
Anschließend wird der Motorstrom I(x) nach der folgenden Gleichung berechnet:
7(x) = s(x) - /L(x) - /0
Gleichung (2)
Nunmehr wird das Integral nach der folgenden Gleichung berechnet:
Gleichung (3)
wobei k ein Kalibrierfaktor ist, xi und x2 die Bedingung 7(xi) > 0 und 7(x2) > 0 erfüllen und Io ein vorgegebener Strom, beispielsweise 5 mA ist.
Zur Bestimmung des Kalibrierfaktors k wird folgende Kalibrierung vorgenommen.
Für die Kalibrierung wird in mehreren Messungen mit mehreren Einspanneinheiten der gleichen Bauart ein Referenzwert für das Integral AR£/ berechnet, wobei zur Berechnung des Referenzwertes der Mittelwert der ermittelten Integrale A„ berechnet wird. Darüber hinaus wird für die zu kalibrierende Einspanneinheit 12 das Integral A0 berechnet.
Der Kalibrierfaktor k wird dann nach der folgenden Gleichung berechnet: Gleichung (4)
Das nach Gleichung (3) berechnete Integral A wird in der Rechen- und Auswerteinheit 27C mit einem vorgegebenen Grenzwert verglichen. Hierzu weist die Rechen- und Auswerteinheit 27C eine nicht dargestellte Vergleichseinheit auf.
Wenn das berechnete Integral A größer als der vorgegebene Grenzwert ist, wird festgestellt, dass eine Schlauchleitung eines ersten Typs eingelegt ist, die Schlauchleitung beispielsweise ein PUR-Schlauch ist. Ist das berechnete Integral hingegen kleiner als der vorgegebene Grenzwert, wird festgestellt, eine Schlauchleitung eines zweiten Typs eingelegt ist, die Schlauchleitung beispielsweise ein PVC-Schlauch ist.
Eine bevorzugte Ausführungsform sieht vor, dass eine Aussage über die
Materialeigenschaften dann nicht getroffen wird, wenn das berechnete Integral A in einem Wertebereich liegt, der zwischen einem vorgegebenen ersten Grenzwert, beispielsweise für einen PUR-Schlauch, und einem vorgegebenen zweiten Grenzwert, beispielsweise für einen PVC-Schlauch liegt, wobei der erste Grenzwert für den PUR-Schlauch größer als der zweite Grenzwert für den PVC-Schlauch ist. Ein PUR-Schlauch wird also identifiziert, wenn das Integral größer als der obere erste Grenzwert ist, während ein PVC-Schlauch identifiziert wird, wenn das Integral kleiner als der untere zweite Grenzwert ist.
Wenn die Rechen- und Auswerteinheit 27C festgestellt hat, dass die Schlauchleitung ein PUR-Schlauch oder ein PVC-Schlauch ist, wird ein erstes oder zweites Steuersignal erzeugt. Die Art der verwendeten Schlauchleitung kann beispielsweise auf einer nicht dargestellten Anzeigeeinheit der Überwachungseinheit 27 dargestellt werden. Auch kann auf der Anzeigeeinheit angezeigt werden, wenn das Integral A kleiner als der obere erste Grenzwert und größer als der zweite untere Grenzwert ist, d.h. in dem oben genannten Wertebereich liegt, so dass eine Bestimmung der Art der verwendeten Schlauchleitung nicht mit hoher Sicherheit möglich ist. In Versuchen hat sich gezeigt, dass sich mit dem Vergleich des Integrals mit einem oberen und unteren Grenzwert der Schlauchleitungstyp sicher identifizieren lässt. Zur
Identifikation eines Schlauchleitungstyps kann alternativ auch der Maximalwert Imax des gemessenen Stroms bestimmt werden, wobei der Maximalwert des Stroms Imax mit einem Grenzwert verglichen wird. Liegt der Maximalwert Imax des gemessenen Stroms oberhalb des Grenzwertes wird auf den einen Schlauchleitungstyp, beispielsweise den PUR- Schlauch, und liegt der Maximalwert Imax des gemessenen Stroms unterhalb des
Grenzwertes wird auf den anderen Schlauchleitungstyp, beispielsweise den PUR- Schlauch, geschlossen. Auch kann die Steilheit der Flanke des Stromanstiegs mit einem Grenzwert verglichen werden, um den Schlauchleitungstyp zu identifizieren. Auch diese Operationen können wieder von der Vergleichseinheit ausgeführt werden.
Es ist auch möglich, die Bestimmung der Schlauchleitung auf der Grundlage einer
Kombination von zwei oder drei der oben genannten Größen vorzunehmen, um die Sicherheit weiter zu erhöhen. Dann schließt die Überwachungseinheit auf eine bestimmte Schlauchleitung nur dann, wenn bei einer Auswertung auf der Grundlage von zwei Größen oder auf der Grundlage sämtlicher Größen auf einen bestimmten Schlauchleitungstyp geschlossen wird.
Bei der ersten alternativen Ausführungsform sieht die Auswerteinheit vor, auf einen PUR- Schlauch zu schließen, wenn der Maximalwert des Stroms I,nax größer als ein vorgegebener Grenzwert ist, während auf einen PVC-Schlauch geschlossen wird, wenn der Maximalwert des Stroms \max kleiner als der vorgegebene Grenzwert ist.
Bei der zweiten alternativen Ausführungsform sieht die Auswerteinheit vor, auf einen PUR-Schlauch zu schließen, wenn die Steilheit der Flanke des Stromanstieges, d.h. die Ableitung der Funktion in dem Bereich der Stromanstiegsflanke, größer als ein
vorgegebener Grenzwert ist, während auf einen PVC-Schlauch geschlossen wird, wenn die Steilheit der Flanke des Stromanstieges kleiner als ein vorgegebener Grenzwert ist.
Fig. 7 zeigt die Messergebnisse für sechs Einspanneinheiten 1 bis 6 der gleichen Bauart und vier unterschiedliche PVC-Schläuche und vier unterschiedliche PUR-Schläuche sowie einen weiteren Schlauch CBN aus einem anderen Material, wobei die PVC-Schläuche in Fig. 7 mit Rechtecken und die PUR-Schläuche mit Kreisen gekennzeichnet sind. Der Wertebereich, in dem eine sichere Identifikation des Schlauchtyps nicht gewährleistet ist, liegt zwischen dem oberen Grenzwert, der in Fig. 7 mit der oberen waagerechten Linie (Grenzwert (PUR)) gekennzeichnet ist, und dem unteren Grenzwert, der mit der unteren Linie (Grenzwert (PVC)) gekennzeichnet ist.
Der Sicherheitsabstand zwischen der oberen und unteren Linie berechnet sich aus dem Quotienten aus der Differenz des oberen Grenzwertes (PUR) und des unteren Grenzwertes (PVC) und dem Mittelwert der Grenzwerte.
Das oben beschriebene Messverfahren wurde mit vier Einspanneinheiten A, B, C, D getestet, wobei ein dünner PUR-Schlauch mit einer geringen Wandstärke, ein dicker PUR- Schlauch mit einer großen Wandstärke und ein Standard-Schlauch aus PVC verwendet wurde. Für den Test wurde der Schlauch mit Wasser gefüllt, das eine Temperatur von 36,6° hat. Das Wasser würde durch die Schläuche gepumpt.
Die Figuren 8A bis 8D zeigen den über 10 Punkte geglätteten Motorstrom / [mA] als Funktion der Motorstrecke x für die einzelnen Einspanneinheiten A, B, C, D, wobei der dünne PUR-Schlauch mit einer geringen Wandstärke mit PURdu, der dicke PUR-Schlauch mit einer großen Wandstärke mit PURdi und der Standard-PVC-Schlauch mit PVC bezeichnet ist. Der vorgegebene konstante Strom I0 ist 5 mA.
Fig. 9 zeigt eine Tabelle, in der das Integral A, der maximale Strom Imax und die Steigung der Flanke dl/dx für die einzelnen Einspanneinheiten A, B, C, D und die unterschiedlichen Schlauchtypen PVC und PUR eingetragen ist. Der Sicherheitsanstand ist in der Tabelle mit Δ bezeichnet.
Es zeigt sich, dass sich die Wertebereiche die unterschiedlichen Auswertmethoden auf der Grundlage des Integrals A, des maximalen Stroms Imax und der Steigung der Flanke dl/dx nicht überschneiden. Folglich lassen sich die einzelnen Schlauchtypen eindeutig identifizieren. Die höchste Sicherheit bei der Identifizierung des Schlauchtyps zeigt sich aber bei der Auswertung auf der Grundlage des Integrals.

Claims

Patentansprüche:
1. Vorrichtung zur Bestimmung der Konzentration eines Bestandteils von Blut in einer Schlauchleitung, insbesondere in der Schlauchleitung eines extrakorporalen Blutkreislaufs einer extrakorporalen Blutbehandlungsvorrichrung, mit einer Einspanneinheit (12), die ein erstes Aufhahmeelement (15) und ein zweites Aufnahmeelement (16) zum Einspannen der Schlauchleitung aufweist, wobei die Aufhahmeelemente (15, 16) derart ausgebildet sind, dass die zwischen dem ersten und zweiten Aufnahmeelement eingespannte Schlauchleitung einen quadratischen Querschnitt hat, einer Messeinheit (13) zum Einkoppeln von elektromechanischer Strahlung durch die Schlauchleitung in das Blut und Messen der durch die Schlauchleitung aus dem Blut austretenden elektromagnetischen Strahlung, einer mit der Messeinheit (13) zusammen wirkenden Rechen- und Auswerteinheit (14) zum Bestimmen der Konzentration eines Bestandteils von Blut, dadurch gekennzeichnet, dass die Einspanneinheit (12) einen Betätigungsmechanismus (18) aufweist, der derart ausgebildet ist, dass unter Aufbringung einer Spannkraft das erste und zweite Aufhahmeelement aus einer ersten die Schlauchleitung frei gebenden Stellung in eine zweite die Schlauchleitung einspannende Stellung gegeneinander bewegbar sind, und dass der Betätigungsmechanismus (18) einen Elektromotor zum Antrieb des Betätigungsmechanismus aufweist.
2. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die
Vorrichtung eine Überwachungseinheit (27) aufweist, die derart ausgebildet ist, dass eine in die Auf ahmeelemente (15, 16) eingelegte Schlauchleitung erkennbar ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die
Überwachungseinheit (27) Mittel (27A) zum Messen des Motorstroms des
Elektromotors zum Antrieb des Betätigungsmechanismus der Einspanneinheit oder einer mit dem Motorstrom korrelierenden Größe und eine Rechen- und
Auswerteinheit (27C) aufweist, die derart ausgebildet ist, dass auf der Grundlage der Veränderung des gemessenen Motorstroms oder der mit dem Motorstrom korrelierenden Größe eine in die Auf ahmeelemente (15, 16) eingelegte
Schlauchleitung erkennbar ist.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die
Überwachungseinheit (27) derart ausgebildet ist, dass der mit den Mitteln (27A) zum Messen des Motorstroms gemessene Motorstrom mit einem Korrekturwert korrigiert wird, der bei einer Kalibriermessung gewonnen wird, wenn die
Schlauchleitung nicht in die Einspanneinheit eingelegt ist.
5. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die
Überwachungseinheit (27) Mittel (27B) zum Messen der von den
Aufnahmeelementen (15, 16) zurückgelegten Wegstrecke aufweist und die Rechen - und Auswerteinheit (27C) der Überwachungseinheit (27) derart ausgebildet ist, dass der Motorstrom in Abhängigkeit von der von den Aufnahmeelementen zurückgelegten Wegstrecke ausgewertet wird.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Rechen- und
Auswerteinheit (27C) der Überwachungseinheit (27) derart ausgebildet ist, dass das Integral des Motorstroms und/oder der Maximalwert des Motorstroms über eine vorgegebene von den Aufnahmeelementen (15, 16) zurückgelegte Wegstrecke mit einem vorgegebenen Grenzwert verglichen wird, wobei bei Überschreiten des Grenzwertes darauf geschlossen wird, dass in die Aufnahmeelemente eine
Schlauchleitung eingelegt ist, oder das Integral des Motorstroms und/oder der Maximalwert des Motorstroms über eine vorgegebene von den Auf ahmeelementen (15, 16) zurückgelegte Wegstrecke mit einem vorgegebenen Grenzwert verglichen wird, wobei bei Überschreiten des Grenzwertes darauf geschlossen wird, dass in die Aufnahmeelemente eine bestimmte erste Schlauchleitung eingelegt ist und bei Unterschreiten des
Grenzwertes darauf geschlossen wird, dass in die Aufnahmeelemente eine bestimmte zweite Schlauchleitung eingelegt ist, wobei die erste und zweite
Schlauchleitung unterschiedliche Schlauchleitungen sind.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Aufnahmeelement (15) zwei rechtwinklig zueinander stehende ebene
Anlageflächen (15A, 15B) und das zweite Aufnahmeelement (16) zwei
rechtwinklig zueinander stehende ebene Anlageflächen (16A, 16B) aufweist, wobei das erste und zweite Aufnahmeelement (15, 16) auf einer Achse (a) gegeneinander bewegbar sind, die mit den ebenen Anlageflächen (15A, 15B; 16A, 16B) des ersten und zweiten Aufnahmeelements einen Winkel von 45° einschließt.
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Aufnahmeelement (15) zu beiden Seiten der ebenen Anlageflächen (15A, 15B; 23 A) halbzylindrische Anlageflächen (23B, 23C) und das zweite
Aufnahmeelement (16) zu beiden Seiten der ebenen Anlageflächen (16A, 16B; 23A) halbzylindrische Anlageflächen (23B, 23C) aufweist.
9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das erste
Aufnahmeelement (15) zu beiden Seiten der ebenen Anlageflächen (15A, 15B;
23 A) einen Übergangsabschnitt (24B, 24C) aufweist, der derart ausgebildet ist, das die inneren ebenen Anlageflächen (23A) kontinuierlich in die äußeren
halbzylindrischen Anlageflächen (24B, 24C) übergehen.
10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Messeinheit (13) Lichtemitter (20A, 20B; 21A, 21B) und Lichtdetektoren (22A bis 22D) aufweist, die in dem ersten und zweiten Auf ahmeelement (15, 16) angeordnet sind.
1 1 . Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die ebenen
Anlageflächen (23 A) der Aufhahmeelemente (15, 16) den Lichtemittern (20A, 20B; 21 A, 21 B) und Lichtdetektoren (22A bis 22D) zugeordnete Lichtaustritts- und -eintrittsöffi ungen (25, 26) aufweisen.
12. Vorrichtung nach Anspruch 10 oder 1 1 , dadurch gekennzeichnet, dass mindestens einem Lichtdetektor (22 A bis 22D) mindestens eine Gruppe von zwei
Lichtemittern (20 A, 20B; 21A, 21B) zugeordnet ist.
13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die zwei Lichtemitter der mindestens einen Gruppe von Lichtemittern (20A, 20B; 21 A, 21 B) auf einander gegenüberliegenden Seiten angeordnet sind.
14. Verfahren zur Erkennung einer Schlauchleitung, insbesondere einer
Schlauchleitung eines extrakorporalen Blutkreislaufs einer extrakorporalen
Blutbehandlungsvorrichtung, in einer Einspanneinheit (12) einer Vorrichtung zur Bestimmung der Konzentration eines Bestandteils von Blut, wobei die
Einspanneinheit aufweist: ein erstes Aufnahmeelement (15) und ein zweites Aufnahmeelement (16) zum Einspannen der Schlauchleitung, und einen Betätigungsmechanismus (18), der derart ausgebildet ist, dass unter
Aufbringung einer Spannkraft das erste und zweite Aufnahmeelement aus einer ersten die Schlauchleitung frei gebenden Stellung in eine zweite die
Schlauchleitung einspannende Stellung gegeneinander bewegbar sind, wobei der Betätigungsmechanismus (18) einen Elektromotor (19) zum Antrieb des
Betätigungsmechanismus aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der Motorstrom des Elektromotors zum Antrieb des Betätigungsmechanismus der Einspanneinheit oder einer mit dem Motorstrom korrelierenden Größe gemessen wird, wobei auf der Grundlage der Veränderung des gemessenen Motorstroms oder der mit dem Motorstrom korrelierenden Größe die in die Aufnahmeelemente eingelegte Schlauchleitung erkannt wird.
15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass der gemessene
Motorstrom mit einem Korrekturwert korrigiert wird, der bei einer
Kalibriermessung gewonnen wird, wenn die Schlauchleitung nicht in die
Einspanneinheit eingelegt ist.
16. Vorrichtung nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, dass die von den Aufnahmeelementen (15, 16) zurückgelegte Wegstrecke gemessen wird und der Motorstrom in Abhängigkeit von der von den Aufhahmeelementen zurückgelegten Wegstrecke ausgewertet wird.
17. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass das Integral des Motorstroms und/oder der Maximalwert des Motorstroms über eine vorgegebene von den Aufnahmeelementen zurückgelegte Wegstrecke mit einem vorgegebenen Grenzwert verglichen wird, wobei bei Überschreiten des Grenzwertes darauf geschlossen wird, dass in die Aufnahmeelemente eine
Schlauchleitung eingelegt ist, oder das Integral des Motorstroms und/oder der Maximalwert des Motorstroms über eine vorgegebene von den Aufhahmeelementen zurückgelegte Wegstrecke mit einem vorgegebenen Grenzwert verglichen wird, wobei bei Überschreiten des Grenzwertes darauf geschlossen wird, dass in die Aufnahmeelemente eine bestimmte erste Schlauchleitung eingelegt ist und bei Unterschreiten des
Grenzwertes darauf geschlossen wird, dass in die Aufnahmeelemente eine bestimmte zweite Schlauchleitung eingelegt ist, wobei die erste und zweite Schlauchleitung unterschiedliche Schlauchleitungen sind.
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