WO1999025246A1

WO1999025246A1 - Vorrichtung zur messung der harnströmung

Info

Publication number: WO1999025246A1
Application number: PCT/DE1998/003410
Authority: WO
Inventors: Norbert Lemke
Original assignee: The Fmw Irrevocable Trust
Priority date: 1997-11-18
Filing date: 1998-11-18
Publication date: 1999-05-27
Also published as: DE19751111A1; DE19751111C2; AU2148599A

Abstract

Es wird eine Vorrichtung (1) zur Messung der Harnströmung mit einer drehbeweglich gelagerten Auffangwanne (11) zum Sammeln und kontrollierten Ableiten des Urins und einem Meßelement (33) zur Erfassung der Auslenkung der Auffangwanne (11) aus einer Ruhelage während einer Miktion beschrieben, wobei die Vorrichtung (1) zwei sich im wesentlichen gegenüberliegend angeordnete Magnete (23) bzw. (25) mit gleicher Polung aufweist, von denen der erste Magnet (23) an der Auffangwanne (11) und der zweite Magnet (25) vorrichtungsfest angeordnet ist, so daß die Auffangwanne (11) durch die Magnetkräfte in der Ruhelage gehalten wird, und daß das Meßelement (33) den Abstand zur Auffangwanne (11) erfaßt. Damit ist eine automatische Nullpunkt-Kalibrierung vor jedem Meßvorgang durch Erfassung des dem Gewicht der Auffangwanne (11) entsprechenden Abstandes zum Meßelement (33) möglich.

Description

Vorrichtung zur Messung der Harnströmung

Beschreibung

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Messung der Harnströmung mit einer drehbeweglich gelagerten Auffangwanne zum Sammeln und kontrollierten Ableiten des Urins und einem Meßelement zur Erfassung der Auslenkung der Auffangwanne aus einer Ruhelage während einer Miktion, sowie ein Verfahren zum Betreiben dieser Vorrichtung.

Die Messung des Harnflusses und des Miktionsvolu ens dient der Datenermittlung zum wissenscha tlichen Einordnen von Erkrankungen der Harnwege, insbesondere der Blase und der Prostata, und ist rotationsdynamisch, gravi etrisch, kapazitiv und induktiv möglich. Eine Vorrichtung der gattungsgemäßen Art ist aus der DE 30 07 855 bekannt. Hierbei ist die Auffangwanne aus einem innerhalb eines Gehäuses frei schwingbar gelagerten, vom Urin durchflos- senen , mit leichtem Gefälle im wesentlichen horizontal angeordneten U-förmigen Meßrohr gebildet, in dessen Einlaufstutzen ein Trichter mündet und dessen Auslaufstutzen außerhalb des Gehäuses angeordnet ist. Der Urin durchströmt das U-förmige Meßrohr, in dem sich nur eine Teilmenge der Urinmenge einer vollen Miktion befindet, so daß das Meßrohr sehr klein ausgebildet werden kann. Als nachteilig ist hier jedoch die drehbewegliche Lagerung der Auffangwanne mittels einer Blattfeder anzusehen, die mit einem Meßelement zusammenwirkt. Diese Lagerung der Auf^¬ fangwanne mittels einer Blattfeder macht die Vorrichtung zum einen sehr empfindlich, zum anderen ist vor jeder Untersuchung eine aufwendige und komplizierte manuelle Kalibrierung der mit dem Meßelement zusammenwirkenden Blattfeder zur Bestimmung des Nullpunktes erforderlich. Weiterhin muß diese Vorrichtung dann nach der vorgenommenen Kalibrierung zur Bestimmung des Nullpunktes in waagerechter Position in ein Toilettenbecken eingesetzt werden, um eine genaue Messung der Harnströmung zu ermöglichen. Daher muß diese insgesamt recht aufwendig konstruierte und empfindliche Vorrichtung durch Fachpersonal vorbereitet und installiert werden, so daß sie ausschließlich in Kliniken und speziellen urologischen Arztpraxen eingesetzt werden kann. Dort ist auch die nach dem Meßvorgang zur Beseitigung von Rückständen erforderliche Reinigung der Vorrichtung problemlos möglich, ebenso wie die Pflege der empfindlichen Sensorik, die über Kabel mit einer extern angeordneten Auswerteeinheit verbunden ist. Diese gibt die ermittelten Werte über eine als Papierstreifenschreiber ausgebildete Ausgabeeinheit aus, die dann in bekannter Weise ausgewertet werden können.

Wegen des zunehmenden Kostendruckes insbesondere im Gesundheitswesen werden Patienten bei einfachen Vorsorgeuntersuchungen wie beispielsweise bei der beschriebenen Messung der Harnströmung mit. erheblichen zusätzlichen Kosten belastet. Eine Messung der Strömungsdaten durch den Patienten selbst würde hier den regelmäßig erforderlichen und hohe Kosten verursachenden Arztbesuch vermeiden, da er nur bei einem positiven Ergebnis den Arzt aufsuchen müßte, im übrigen aber regelmäßig seine Daten selbst überprüfen könnte. Mit der oben beschriebenen Vorrichtung ist eine derartige Eigenmessung jedoch nicht möglich, da diese Vorrichtung wegen der beschriebenen Nachteile nicht in privaten oder öffentlichen Toiletten installiert werden kann, wo zweckmäßigerweise eine derartige Eigenmessung durchgeführt wird. Aufgrund der empfindlichen Konstruktion und der extern angeordneten Auswerte- und Ausgabeeinheit, insbesondere jedoch wegen der erforderlichen manuellen Kalibrierung des Nullpunktes ist diese Vorrichtung von einem ungeschulten Patienten nicht zu bedienen. Zudem wäre sie bei einem Einsatz in öffentlichen Toiletten schon nach wenigen Meßvorgängen unbrauchbar oder gar zerstört, da außer Urinstein auch Zigarettenkippen oder anderer Schmutz sich in der Auffangwanne ablagern kann und damit die Kalibrierung verfälscht, was zu falschen Meßergebnissen führt. Diese falschen, auf dem Papierstreifen ausgedruckten Meßergebnisse könnten den Patienten veranlassen, irrtümlicherweise den Arzt aufzusuchen, sofern der Papierstreifendrucker in dem Naßrau überhaupt einen verwertbaren, d. h. lesbaren Ausdruck ermöglicht. Schließlich können auch die von der Vorrichtung zur Ausgabe- und Auswerteeinheit führenden Kabel leicht beschädigt werden, so daß die von der Vorrichtung aufgenommenen Werte nicht aufgenommen und ausgegeben werden können.

Vor diesem Hintergrund ist es daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine einfache, robuste und im wesent^¬ lichen wartungsfreie Vorrichtung zur Messung der Harnströmung mit einer drehbeweglich gelagerten Auffangwanne zum Sammeln und kontrollierten Ableiten des Urins und einem Meßelement zur Erfassung der Auslenkung der Auffangwanne aus einer Ruhelage während einer Miktion zur Verfügung zu stellen, bei der eine manuelle mechanische Kalibrierung des Nullpunktes nicht, erforderlich ist.

Gemäß einem zweiten Aspekt ist es eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, zusätzliche Urinuntersuchungen in Eigenmessung zur Vorsorge bezüglich weiterer Krankheits^¬ bilder zu ermöglichen. Schließlich ist es gemäß einem dritten Aspekt eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Ausgabe der Meßwerte auf Papierstreifen zu vermeiden.

Der erste Aspekt der Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die Vorrichtung zwei sich im wesentlichen mit Abstand gegenüberliegend angeordnete Magnete mit gleicher Polung aufweist, von denen der erste Magnet an der Auffangwanne und der zweite Magnet vorrichtungsfest angeordnet ist, so daß die Auffangwanne durch die Magnetkräfte in der Ruhelage gehalten wird, und daß das Meßelement den Abstand zur Auffangwanne erfaßt. Vorzugsweise ist das Meßelement vorrichtungsfest angeordnet.

Für die hier angesprochenen urodynamischen Untersuchungen ist die genaue Volumenmeßung sowie insbesondere die exakte zeitliche Darstellung des Volumenstromes notwendig, um zuverlässige Meßergebnisse liefern zu können. Wegen der vorgesehenen Anwendung in öffentlichen Toiletten ist die Messung mit einem geschlossen Meßgefäß nicht möglich, so daß zweckmäßigerweise die Durchflußmessung mit Ermittlung des Flüssigkeitsgewichtes über der Zeit gewählt wird. Das Gewicht der Flüssigkeit wird hier über den Abstand zwischen Auffangwanne und Meßelement bestimmt, welcher durch ein geeignetes Meßelement, ermittelt wird. Durch Einleiten von Urin in die Auffangwanne erhöht sich deren Gewicht, so daß sie um die drehbewegliche Lagerungsachse bzw. Lage^¬ rungspunkt aus der Ruhelage ausgelenkt wird, in welcher sie durch die Magneten gehalten wird. Der Abstand zwischen Auffangwanne und Meßelement verändert sich folglich und wird durch das Meßelement erfaßt, wobei hier von beson^¬ derem Vorteil ist, daß der Abstand vor Beginn der Messung ermittelt und zum Nullpunkt kalibriert werden kann. Dieses ermöglicht eine automatische Kalibrierung vor jedem Meßvorgang, womit bei jeder Messung exakte und zuverlässige Werte geliefert werden können. Dieses ist insbesondere bei der Verwendung der Vorrichtung beispielsweise in öffentlichen Toiletten von Vorteil, da sich dort im Laufe der Zeit Urinstein und Schmutz in der Auffangwanne ansammeln und deren Gewicht erhöhen können. Dieses erhöhte Gewicht der Auffangwanne kann nun vor Beginn jeder Messung automatisch ermittelt und zum Nullpunkt kalibriert werden. Der Ablauf zur kontrollierten Ableitung des Urins aus der Auffangwanne, insbesondere die Auffangwanne selbst, ist vorzugsweise in Abstand zum Drehpunkt bzw. zur Drehachse angeordnet.

Die Auffangwanne ist nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Vorrichtung länglich und im Querschnitt im wesentlichen trichterförmig ausgebildet, und weist einen Auslauf im Bodenbereich auf, sowie eine an einem Rand angeordnete Prallplatte. Damit kann die Vorrichtung in jedem normalen Toilettenbecken verwendet werden, indem sie beispielsweise von einer neben dem Toilettenbecken befindlichen Wand, an der sie befestigt ist, über das Toilettenbecken abgeklappt wird. Von der Prallplatte wird dann der Urin beim Miktionieren in die Auffangwanne geleitet, wo dann die Durchflußmessung in der beschriebenen Weise erfolgt.

Wenn die Vorrichtung nicht in einem üblichen Toiletten^¬ becken verwendet wird, sondern gemäß einer anderen bevorzugten Ausführungsform in einem herkömmlichen Urinal, so wird die am Rand der Auffangwanne angeordnete Prallplatte vorteilhafterweise im wesentlichen schräg angeordnet und der obere, von der Auffangwanne entfernte Rand drehbeweg^¬ lich gelagert, und der erste Magnet im Übergangsbereich von Prallplatte und Auffangwanne angeordnet. Hierbei kann die Vorrichtung fest an einer üblicherweise neben dem Urinal vorgesehenen Trennwand befestigt werden, so daß Beschädigungen durch häufiges Abklappen der Vorrichtung auf das Urinal vermieden werden. Weiterhin wird durch die schräge Anordnung der Prallplatte ein zuverlässiges Ableiten des Urins beim Miktionieren in die Auffangwanne gewährleistet, was inbesondere im Hinblick auf eine exakte Messung wünschenswert ist. Die drehbewegliche Lagerung am oberen Ende der Prallplatte ergibt, einen langen Hebelweg zur Auffangwanne, die durch die Magnete in der Ruhelage gehalten und gelagert wird. Die bei der Messung der Harnströmung auftretenden relativ geringen Auslenkungen der Auffangwanne erzeugen daher in der drehbeweglichen Lagerung der Prallplatte nur geringe Reibkräfte, da dieses Lager nur wenig ausgelenkt wird. Dieses verringert weiter die auf die Messung einwirkenden Störeinflüsse und erhöht somit ingesamt die Genauigkeit der Messung.

Anzumerken ist an dieser Stelle, daß der Begriff "mit gleicher Polung" hier so zu verstehen ist, daß die Magnete in abstoßender Lage angeordnet sind, d. h. jeweils mit gleichen Polen einander gegenüberliegen, also nord-nord beziehungsweise süd-süd. Ebenso ist an dieser Stelle festzustellen, daß die Magnetkräfte, welche die Auffangwanne in der Ruhelage halten, durch beliebige andere Kräfte ersetzt werden können, beispielsweise durch Feder^¬ kräfte oder dergleichen, ohne daß der Bereich der Erfin^¬ dung verlassen wird. Als vorteilhaft haben sich hier jedoch Magnetkräfte erwiesen, da damit die Auffangwanne berührungslos in der Ruhelage gehalten werden kann. Obgleich die die Magnetkräfte erzeugenden Magnete beliebig ausgebildet sein können, hat es sich doch als vorteilhaft erwiesen, den ersten Magneten als Ringmagneten auszubilden und in einer Seitenwand der Auffangwanne anzuordnen, und den zweiten Magneten als Rundmagneten auszubilden und im wesentlichen auf der Mittellinie des Ringmagneten mit Abstand zu diesem vorrichtungsfest anzuordnen. Damit wird die drehbeweglich gelagerte Auffangwanne auf einfache Weise ohne großen Aufwand durch die Magnetkräfte in der Ruhelage gehalten, die den Ringmagneten zentrisch zum Rundmagneten ausrichten. Weiter vereinfacht wird die Vorrichtung, wenn gemäß einer bevorzugten Ausfühπmgsform der zweite Magnet auf einem Ende eines vorrichtungsfesten Haltestabes angeordnet ist, der durch den Ringmagneten hindurchführt, und die Auffangwanne am anderen Ende des Haltestabes drehbeweglich gelagert ist. Hierdurch wird insbesondere die Montage der Vorrichtung vereinfacht, da die Auffangwanne lediglich auf den vorrichtungsfest angeordneten Haltestab aufgeschoben zu werden braucht und auf diesem durch die Magnetkräfte festgehalten wird, während gleichzeitig die Magnetkräfte die Auffangwanne in der Ruhelage halten. Damit wird jedoch auch die Wartung der Vorrichtung wesentlich erleichtert, wenn die Vorrichtung zur Messung der Harnströmung beispielsweise in öffentlichen Toiletten verwendet wird und dort ein Austausch beziehungsweise ein Ersatz der Auffangwanne erforderlich wird.

Die Genauigkeit der Messung wird weiter gesteigert, wenn gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung zur Messung des Ab tandes der beiden Magneten ein Hall-Element verwendet wird, welches eine dem Abstand entsprechende elektrische Spannungεändertmg liefert.

Wenngleich der Meßvorgang beliebig gestartet werden kann, so ist es doch von Vorteil, wenn gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform ein zweites Meßelement zum Erfassen des Miktionsbeginnes vorgesehen ist, welches vorteilhafterweise als Piezofolie ausgebildet ist. Diese gibt bei auf sie ausgeübtem Druck eine Spannung ab, so daß beispielsweise durch Auftreffen der ersten Tropfen bei Miktionsbeqinn ein Druck auf die Piezofolie ausgelöst wird und nachfolgend eine Spannung erzeugt wird, was eine besonders einfache Erfassung des Miktionsbeginnes ermöglicht. Gleichzeitig ist durch Auftreffen einzelner Tropfen eine Impulszählung sowie durch die mit der Druckhöhe korrespondierende Spannungshöhe eine Druckmessung möglich. Vαrteilhafterweise wird daher die Piezofolie in der Auffangwanne oder auf der Prallplatte angeordnet.

Obgleich die Auffangwanne vor Beginn jedes Meßvorganges zur Kompensation von angesammeltem Schmutz automatisch auf den Nullpunkt kalibriert werden kann, ist es jedoch von Vorteil, ein Schutzgitter über Abdeckplatte und Auffangwanne anzubringen. Damit wird zum einen die xinnötige Ansammlung von Schmutz in der Auffangwanne vermieden und zum anderen werden unerwünschte Trommeleffekte des Urinstrahls auf der Piezofolie vermieden, welche die Messung verfälschen könnten, da das Schutzgitter den Urinstrahl vergleichmäßigt und dämpft.

In einer weiteren zweckmäßigen Ausführungsform wird der Beginn der Messung durch die Auslenkung der Wanne bzw. durch die Änderung des Abstandes der Magnete selbst ausgelöst. Vorzugsweise wird dabei die Lage der Wanne nach der erfolgten, üblicherwe se minimalen Auslenkung als Nullpunkt für die Messung verwendet. Dies ist mit spannungserzeugenden Meßelementen wie dem zuvor genannten Hall-Element besonders vorteilhaft.

Der zweite Aspekt der Aufgabe wird dadurch gelöst, daß ein drittes Meßelement vorgesehen ist, welches als optisches Meßelement zum Erfassen eines Farbzustandes ausgebildet ist.

Damit kann beispielsweise der Farbzustand des Urins ermittelt werden, aber auch Verfärbung von Verfärbungs- meßstäbchen. Letzteres ist besonders vorteilhaft mit einem optischen Farbsensor mit einer LED-Normbeleuchtung möglich, so daß eine bevorzugte Ausführungsform der Vorrichtung ein derart ausgebildetes drittes Meßelement vorsieht.

Obgleich derartige Farbmeßstäbchen, die zur Messung verschiedenster Urinwerte erhältlich sind, direkt in die Auffangwanne bzw. in den dort befindlichen Urin getaucht werden können, ist es jedoch von Vorteil, eine zweite Auffangwanne unter dem Auslauf der ersten Auffangwanne anzuordnen und zur Aufnahme von Verfärbungsmeßstäbchen auszubilden sowie das dritte Meßelement dieser zweiten Auffangwanne zuzuordnen. Der optische Farbsensor mit LED-Normbeleuchtung ist dann von außen nicht zugänglich und folglich vor Beschädigung und Verschmutzung geschützt.

Eine sichere Verarbeitung der von den Meßelementen erfaßten Werte ist vorteilhafterweise möglich, wenn diese durch einen Meßverstärker verstärkt und anschließend bevorzugt einer Auswerteeinheit zugeführt werden, die die Meßwerte sammelt und aufbereitet. Bei einer Verwendung der Vorrichtung in öffentlichen Toiletten ist es weiterhin von besonderem Vorteil, wenn die Vorrichtung gemäß einer bevorzugten Ausführungsform eine Ausgabeeinheit zum Ausgeben der aufbereiteten Werte aufweist. Damit kann der Patient nach erfolgter Messung der Harnströmung sich die ermittelten Werte ausgeben lassen und selbst kontrollie^¬ ren, ob ein Kontrollbesuch bei einem Arzt erforderlich ist .

Besonders vorteilhaft ist es hier, wenn die aufbereiteten Werte von der Ausgabeeinheit auf einem kartenförmigen Speichermedium ausgegeben werden. Dieses ist wesentlich einfacher zu handhaben wie die üblichen Papierstreifen^¬ ausdrucke, so daß die Akzeptanz der Vorrichtung zur Benutzung in öffentlich Toiletten wesentlich gesteigert wird. Das kartenförmige Speichermedium kann nach Abschluß der Messung einfach und unauffällig in eine Tasche gesteckt werden, insbesondere wenn es im üblichen Scheckkartenformat ausgebildet ist, so daß beim Verlassen der öffentlichen Toilette beim Patienten keine Anzeichen einer Benutzung festzustellen sind und bei diesem daher auch kein Schamgefühl über die soeben durchgeführte Messung des Urinflusses aufkommt.

Obgleich die aufbereiteten Werte vorteilhafterweise auf die Karte aufgedruckt werden, beispielsweise mittels Tinte oder Thermokopf , da sie dann sofort auswertbar sind, kann es für einige Anwendungsfälle doch vorteilhafter sein, die aufbereiteten Werte in einem auf dem kartenförmigen Speichermedium angeordneten Chip einzuspeichern. Dieser kann dann beispielsweise über ein entsprechendes Lesegerät in einen Computer eingelesen werden, woraufhin eine beliebige Verarbeitung der Werte möglich ist.

Eine besonders einfache, die Akzeptanz der Vorrichtung weiter steigernde Bedienung ergibt sich, wenn gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform die Vorrichtung durch Einschieben des kartenförmigen Speichermediums in die Ausgabeeinheit aktiviert wird. Damit kann auf jegliche Bedienungselemente für die Vorrichtung verzichtet werden, die durch einfaches Einschieben des kartenförmigen Speichermediums aktiviert wird, während der eigentliche Meßvorgang gemäß der oben beschriebenen bevorzugten Ausführungsform durch Beginn des Miktionsvorganges selbst ausgelöst wird, z.B. durch den entsprechenden Impuls der Piezofolie oder der Auslenkung der Wanne. Wenn das kar- tenför ige Speichermedium dann noch nach Beendigung des Meßvorganges beispielsweise automatisch von der Ausgabe^¬ einheit wieder ausgegeben wird, wird eine besonders einfach zu bedienende Vorrichtung zur Verfügung gestellt, die auch von Laien bedient werden kann.

Ein besonders bevorzugtes Verfahren zum Betreiben der oben ausführlich beschriebenen Vorrichtung sieht daher die folgenden Verfahrensschritte vor:

Aktivieren der Vorrichtung durch Einschieben eines kartenförmigen Speichermediums in die Ausgabeeinheit

Starten des Meßvorganges durch einen Impuls der Piezofolie, ausgelöst durch das Auftreffen des Urins beim Miktionsbeginn oder durch Auslenkung der Auffangwanne,

Vor oder zu Beginn der Miktion eine erste Messung der Ruhelage oder Auslenkung der Auffangwanne, z.B. Messen des Abstandes zwischen Auffangwanne und Meßelement zur Nullpunkt-Kalibrierung,

Erfassen des Abstandes zwischen Auffangwanne und Meßelement als Ausgangswert zur Bestimmung des Flüssigkeitsgewichts während oder am Ende der Miktion,

ggf. Verstärken der Meßwerte im Meßverstärker,

Sammeln, Aufbereiten und Speichern der erfaßten Werte in der Auswerteeinheit,

Ausgeben der aufbereiteten Werte während oder nach Miktionsende durch die Ausgabeeinheit, auf das kar- tenförmige Speichermedium. Bei der vorteilhaften Verwendung eines optischen Farbsensors mit einer LED-Normbeleuchtung weist das bevorzugte Verfahren folgenden zusätzlichen Schritt auf:

Erfassung der Farbveränderung eines farbverändernden stäbchenförmigen Meßelementes durch ein drittes Meßelement.

Damit wird insgesamt ein Verfahren zum Betreiben der Vorrichtung zur Verfügung gestellt, welches bedienerfreundlich ist und damit wesentlich zur Akzeptanz der Vorrichtung, insbesondere bei einer Benutzung in öffentlichen Toiletten beiträgt, wo die Vorrichtung bevorzugt verwendet werden soll.

Die Erfindung wird nun nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. Dabei zeigt:

Fig. 1 eine Seitenansicht einer ersten Ausführungsform der Vorrichtung bei einer Anordnung über einem Urinal,

Fig. 2 eine Vorderansicht der Vorrichtung der Fig. 1, jedoch ohne Darstellung des Urinais,

Fig. 3 ein Funktionsschema der Vorrichtung der Fig. 1 mit zusätzlichem optischen Farbsensor,

Fig. 4 ein Funktionsschema einer zweiten Ausführungsform der Vorrichtung,

Fig. 5 das Funktionsschema der Fig. 4 im ausgelenkten Zustand bei Gewichtsbelastung,

Fig. 6 eine schematische Seitenansicht einer dritten Ausführungsform der Vorrichtung, Fig. 7 eine schematische Darstellung der Auffangwanne und des Haltestabes der Vorrichtung der Fig. 6,

Fig. 8 ein Funktionsschema der dritten Ausführungsform der Fig. 6,

Fig. 8a eine Seitenansicht des Funktionsschemas der Fig. 8 , und

Fig. 9 das Funktionsschema der Fig. 8 im ausgelenkten Zustand unter Gewichtsbelastung.

In Fig. 1 ist eine erste Ausführungsform der Vorrichtung 1 zur Messung der Harnströmung in einer Seitenansicht dargestellt, die über einem Urinal 3 angeordnet und an einer neben dem Urinal 3 angeordneten Trennwand 5 befestigt ist. An der Trennwand ist weiterhin eine Ausgabeeinheit 7 angeordnet, die mit einer Abdeckung 9 versehen ist, um sie vor Schmutz und Spritzwasser zu schützen. Die Vorrichtung weist eine längliche, im Querschnitt im wesentlichen trichterförmige Auffangwanne 11 auf, die am Rand einer integral angeformten Prallplatte 13 angeordnet ist. Die Prallplatte 13 ist schräg mit einer Neigung zur Auffangwanne 11 hin angeordnet und an ihrem oberen Ende an einem Lager 15 drehbeweglich gelagert. Auf der Prallplatte 13 ist eine Piezofolie 17 angeordnet, welche mit einem Schutzgitter 19 abgedeckt ist. Das Schutzgitter 19 erstreckt sich ebenfalls über die Auffangwanne 11 und wird durch zwei Haltestäbe 21 gehalten, von denen der eine am oberen Ende in der Nähe des Lagers 15 und der andere am unteren Ende in der Nähe der Auffangwanne 11 angeordnet ist. Die Haltestäbe 21 sind dabei an der Trennwand 5 befestigt, ebenso wie das Lager 15. Im Übergangsbereich zwischen Prallplatte 13 und Auffangwanne 11 ist an der Unterseite der Prallplatte 13 ein erster Magnet 23 angeordnet, der die gleiche Polung aufweist wie ein gegenüberliegend angeordneter zweiter Magnet 25. Der zweite Magnet 25 ist im wesentlichen unterhalb des ersten Magneten 23 angeordnet und vorzugsweise rohrförmig als Teil eines Meßelemententrägers 27 ausgebildet, welcher wiederum an der Trennwand 5 befestigt ist und ein erstes Meßelement zur Messung des Abstandes zwischen den Magneten 23 bzw. 25 aufweist, wie nachfolgend ausführlich beschrieben werden wird. Schließlich weist die Auffangwanne 11 noch einen Ablauf 12 auf, durch den in der Auffangwanne 11 befindlicher Urin in das Urinal 3 ablaufen kann.

Die Vorrichtung 1 wird durch Einschieben eines kartenförmigen Speicherelementes in die Ausgabeeinheit 7 aktiviert. Anschließend wird der Urinstrahl gegen die Prallplatte 13 gerichtet und trifft dort auf die Piezofolie 17, wodurch auf dieser ein Druck erzeugt wird, welcher wiederum einen Spannungsausgang der Piezofolie zur Folge hat. Dieser Spannungsausgang ist das Signal zum Beginn des Meßvorganges. Der Urin wird von der Prallplatte 13 aufgrund ihrer Neigung in die Auffangwanne 11 geleitet, woraufhin sich deren Gewicht erhöht und sie um das Lager 15 herum aus ihrer Ruhelage ausgelenkt wird, in der sie durch die Magneten 23 bzw. 25 gehalten wurde. Der sich verändernde Abstand zwischen den Magneten 23 bzw. 25 wird durch ein Meßelement erfaßt, wie nachfolgend noch beschrieben wird, und zur Ermittlung des Flüssigkeitsgewichtes verwendet. Der in der Auffangwanne 11 befindliche Urin fließt dann durch den Ablauf 12 in das Urinal 3.

In Fig. 2 ist die Vorderansicht der Vorrichtung 1 gemäß der Fig. 1 dargestellt, jedoch ohne Urinal. Wie hier gut zu erkennen ist, ist das Schutzgitter 19 Teil einer Abdeckung, die sowohl die Prallplatte 13 mit der darauf angeordneten Piezofolie 17 als auch die Auffangwanne 11 vollständig abdeckt. Dabei ist die Abdeckung bzw. das Schutzgitter 19 mittels der Haltestäbe 21 fest mit der Trennwand 5 verbunden und weist einen Zielkreis 26 auf, um der Benutzung einen sportiven Charakter zu vermitteln und dadurch das Schamgefühl zu reduzieren. Ebenso wie das Schutzgitter 19 sind auch die Ausgabeeinheit 7 mit. deren Abdeckung 9 sowie der Meßelemententräger 27 fest mit der Trennwand 5 verbunden. Damit ist die Vorrichtung 1 kompakt und robust und kann in jede bestehende Toilettenanlage ohne Mühen integriert werden.

Anzumerken ist. noch, daß die Prallplatte 13 mit der daran angeordneten Auffangwanne 11 an dem fest mit der Trennwand 5 verbundenen Lager 15 lediglich eingehängt gelagert ist, wie der Fig. 1 zu entnehmen ist, so daß diese problemlos und einfach ausgetauscht werden können. Zudem wird durch die aufgrund der Magnetkräfte der Magnete 23 bzw. 25 freischwebende Lagerung der Auffangwanne 11 eine im wesentlichen reibungsfreie Vorrichtung zur Verfügung gestellt, die sehr feinfühlig und im wesentlichen reibungsfrei arbeitet, so daß exakte Messungen möglich sind, nicht zuletzt wegen der oben ausführlich beschriebenen automatischen Nullpunkt-Kalibrierung nach Aktivierung der Vorrichtung.

In Fig. 3 ist ein Funktionsschema der Vorrichtung dargestellt, wobei zusätzlich ein optischer Farbsensor 39 mit einer LED-Normbeleuchtυng 41 vorgesehen ist, um die Farbveränderung eines Verfärbungsmeßstäbchens 31 zu ermitteln. Ein Urinstrom wird durch das Schutzgitter 19 auf die Prallplatte 13 geleitet, auf der eine Piezofolie 17 angeordnet ist. Von der Prallplatte 13 wird der Urin in die Auffangwanne 11 geleitet, was deren Gewicht erhöht. Die mittels der Prallplatte 13 drehbeweglich am Lager 15 angeordnete Auffangwanne 11 wird dadurch etwas um das Lager 15 herum ausgelenkt, gegen die durch die Pfeile 43 dargestellten Magnetkräfte der Magnete 23 bzw. 25. Die Veränderung des Abstandes zwischen den Magneten 23 bzw. 25 wird durch einen Hall-Sensor 33 erfaßt, der eine dem Abstand der Magneten 23 bzw. 25 entsprechende elektrische Spannungsänderung zu einem Meßverstärker 35 leitet. Die durch das Auftreffen des Urinstrahls auf die Piezofolie 17 ausgelöste Spannung wird in bekannter Weise in der Nähe des Lagers 15 von der Piezofolie 17 abgegriffen und ebenfalls dem Meßverstärker 35 zugeführt. Dieser leitet die verstärkten Meßwerte einem Prozessor 37 zu, der die Meßwerte aufbereitet und speichert, bevor sie nach Beendigung des Meßvorganges einer Ausgabeeinheit 7 zugeleitet werden. Dem Prozessor 37 wird ebenfalls der vom optischen Farbsensor 39 ermittelte Meßwerte zugeleitet. Der optische Farbsensor 39 weist eine LED-Normbeleuchtung 41 auf, um die Farbveränderung eines Verfärbungsmeßstäbchens 31 zu erfassen. Dieses ist in eine zweite Auffangwanne 28 bzw. in dort befindlichen Urin eingetaucht, welcher aus dem Ablauf 12 von der ersten Auffangwanne 11 in die zweite Auffangwanne 28 geleitet wird. Aus der zweiten Auffangwanne 28 läuft der Urin dann durch den Ablauf 29 in das nicht dargestellte Urinal .

Nach Beendigung des Meßvorgaπges werden die im Prozessor 37 gespeicherten und aufbereiteten Meßdaten der Ausgabeeinheit 7 zugeleitet und von dieser auf ein kartenförmiges Speichermedium ausgegeben.

In Fig. 4 ist in einer schematischen Seitenansicht ein Funktionsschema eines weiteren Ausführungsbeispieles der Vorrichtung dargestellt. Die Auffangwanne 11 ist an einem Lager 15 drehbeweglich gelagert und weist einen Ringma^¬ gneten 23 auf. Vorrichtungsfest ist ein Rundmagnet 25 im wesentlichen auf der Mittellinie des Ringmagneten 23 mit Abstand zu diesem angeordnet. Weiterhin ist ein Meßelement 33 vorgesehen, welches mit Anschlußleitungen 67 verbunden ist und dem Ringmagneten 23 gegenüberliegend angeordnet ist.

In Fig. 4 wird die Auffangwanne 11 durch die Magnetkraft der Magnete 23 beziehungsweise 25 in der Ruhelage gehalten. Bei einer Gewichtsbelastung der Auffangwanne 11 durch Urin wird diese wie in Fig. 5 dargestellt aus der Ruhelage ausgelenkt. Die durch den in die Auffangwanne 11 gelangenden Urin erzeugte Gewichtskraft wirkt in Richtung des Pfeiles 65 und bewirkt eine Verdrehung der Auffangwanne 11 in Richtung des Pfeils 63 um das Lager 15 herum. Hierbei wird gleichzeitig der in der Seitenwand der Auffangwanne 11 angeordnete Ringmagnet 23 nach unten bewegt, wodurch sich dessen Abstand zum Meßelement 33 vergrößert. Diese Abstandsveränderung wird von dem Meßelement 33 erfaßt und über die Anschlußleitxmgen 67 zur weiteren Verarbeitung einen nicht dargestellten Meßverstärker zugeleitet, wie unter Bezugnahme auf das erste Ausführungsbeispiel ausführlich beschrieben wurde.

In Fig. 6 ist ein drittes Ausführungsbeispiel der Vorrichtung in einer schematischen Seitenansicht dargestellt. Im Unterschied zum zweiten Ausführungsbeispiel ist hier beim dritten Ausführungsbeispiel die Auffangwanne 11 mittels eines Haltestabes 45 drehbeweglich gelagert. Wie am besten der Fig. 7 zu entnehmen ist, weist der Haltestab 45 an einem Ende ein Gewinde 47 auf, mit dem er in ein Trägerelement 57 eingeschraubt wird, sowie einen Rundma^¬ gneten 25. Am anderen Ende des Haltestabes 45 ist eine Nut 51 zur Aufnahme eines nicht dargestellten Schutzgitters sowie ein Anschlag 49 angeordnet. Die Auffangwanne 11 weist in einer Seitenwand einen Durchlaß 55 auf, in welchem der Ringmagnet 23 angeordnet ist, sowie auf der gegenüberliegenden Seite einen Durchlaß 53, der im Durchmesser kleiner ausgebildet ist als der Durchlaß 55. Wie durch die gestrichelte Linie mit dem Pfeil angedeutet, wird der Haltestab 45 mit seinem den Anschlag 49 aufweisenden Ende durch den Durchlaß 45 hindurch in die Auffangwanne 11 eingeführt, bis der Anschlag 49 im Durchlaß 53, der hierzu einen Vorsprung 54 aufweist, zur Anlage kommt. Dieser Zustand ist am besten der Fig. 6 zu entnehmen. Wie hier ebenfalls gut zu erkennen ist, ragt das Ende des Haltestabes 45, an welchem der Rundmagnet 25 angeordnet ist, aus der Auffangwanne 11 heraus, wenn die Auffangwanne 11 mit dem im Durchlaß 53 angeordneten Vorsprung 54 am Anschlag 49 anliegt. Durch den hierbei sich ergebenden Abstand zwischen, den Ringmagneten 23 und dem Rundmagneten 25 und die zwischen diesen vorhandenen Magnetkräften 59 beziehungsweise 61 wird die Auffangwanne 11 zum einen sicher und zuverlässig auf dem Haltestab 45 gehalten, und zum anderen berührungsfrei in der Ruhelage, wie nachstehend ausführlich beschrieben. Mit dem das Gewinde 47 aufweisendem Ende ist der Haltestab 45 in ein Trägerelement 57 eingeschraubt, in welchem dem Ringmagneten 23 gegenüberliegend ein Meßelement 33 angeordnet ist. Weiterhin weist das Trägerelement 57 ebenfalls eine Nut 51 zur Aufnahme eines nicht dargestellten Schutzgitters auf. Das Trägerelement 57 kann beispielsweise bei einer Verwendung der Vorrichtung in einem Urinal an der üblicherweise neben dem Urinal vorgesehenen Trennwand befestigt werden. Die Anschlußleitungen 67 leiten die vom Meßelement 33 erfaßten Werte wie oben beschrieben an den nicht dargestellten Meßverstärker zur weiteren Verarbeitung weiter. Der in die Auffangwanne 11 geleitete Urin fließt aus dem Durchlaß 55 aus der Auffangwanne 11 ab, wobei an dieser Stelle eine zweite Auffangwanne angeordnet werden kann, wie unter Bezugnahme auf das erste Ausfüh^¬ rungsbeispiel ausführlich beschrieben wurde. Die Funktionsweise des dritten Ausführungsbeispieles wird unter Bezugnahme auf die Fig. 8, 8a und 9 nun ausführlich beschrieben, welche ein Funktionsschema des dritten Ausführungsbeispieles darstellen. Die Auffangwanne 11 ist auf einer Seite drehbeweglich auf dem Haltestab 45 gelagert, und liegt hier am Anschlag 49 an. Auf der anderen Seite wird sie durch den Ringmagneten 23 sowie dem Rundmagneten 25 in der Ruhelage gehalten. Diese sind mit Abstand zueinander angeordnet, wobei sich ihre jeweiligen Südpole im wesentlichen gegenüber liegen. Die zwischen dem Südpol des Rundmagneten 25 und dem Nordpol des Ringmagneten 23 wirkende Anziehungskraft erzeugt dabei eine Kraftkomponente 59 in Richtung auf den Rundmagneten 25, welche die Auffangwanne 11 in Anlage gegen den Anschlag 49 hält, sowie eine Kraftkomponente 61, die den Ringmagneten 23 bezüglich des Rundmagneten 25 "in der Schwebe" beziehungsweise in der Ruhelage hält. Dieses ist auch in der Fig. 8a dargestellt, die eine Seitenansicht des Funktionsschemas der Fig. 8 zeigt. Die den Ringmagneten 23 bezüglich des Rundmagneten 25 "zentrierenden" Magnetkräfte sind durch die Pfeile 61 dargestellt.

Wenn Urin in die Auffangwanne 11 gelangt, wird eine in Richtung des Pfeiles 65 wirkende Gewichtskraft erzeugt, wie in Fig. 9 dargestellt, welche die Auffangwanne 11 in Richtung des Pfeiles 63 auslenkt. Der Anschlag 49 auf dem Haltestab 45 wirkt dabei als Drehlagerung für die Auf^¬ fangwanne 11. Durch diese Auslenkung der Auffangwanne 11 um den Anschlag 49 herum vergrößert sich der Abstand zwischen dem fest an der Auffangwanne 11 angeordneten Ringmagneten 23 und dem Meßelement 33. Dieser Abstand ist die Meßgröße, die vom Meßelement 33 erfaßt und über die _Anschlußleitungen 67 weitergeleitet wird. Wenn der Urin aus dem Durchlaß 55 aus der Auffangwanne 11 herausgelaufen ist, kehrt diese in Folge der Magnetkraft 61 zwischen dem Ringmagneten 23 und dem Rundmagneten 25 wieder in die Ruhestellung zurück.

Wie aus der obigen ausführlichen Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen der Vorrichtung hervorgeht, ist diese sehr einfach und kompakt, aber gleichzeitig robust konstruiert, so daß sie in Verbindung mit ihrer hohen Bedienerfreundlichkeit und exakten Ermittlung der gewünschten Werte insbesondere für den Einsatz in öffentlichen Toiletten geeignet ist. Dieses wird noch unterstützt durch die Tatsache, daß keine freiliegenden Leitungen vorhanden sind, die beschädigt werden und die Funktion der Vorrichtung beeinträchtigen könnten, sowie durch die Tatsache, daß durch die berührungslose Anordnung der Auffangwanne 11 mittels der Magnete 23 bzw. 25 ein wasserdichter Verschluß des Hall-Elementes 33 möglich ist.

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Bezugszeichenliste

I Vorrichtung 3 Urinal

5 Trennwand

7 Ausgabeeinheit

9 Abdeckung

II erste Auffangwanne

12 Ablauf

13 Prallplatte 15 Lager

17 Piezofolie

19 Schutzgitter

21 Haltestab

23 erster Magnet

25 zweiter Magnet

26 Zielkreis

27 Meßelementträger

28 zweite Auffangwanne

29 zweiter Ablauf

31 Verfärbungsmeßstäbchen

33 Hall-Element

35 Meßverstärker

37 Prozessor

39 optischer Farbsensor

41 LED-Normbeleuchtung

43 Magnetkräfte

45 Haltestab

47 Gewinde

49 Anschlag

51 Nut

53 Durchlaß

54 Vorsprung

55 Durchlaß

57 Trägerelement Magnetkräfte Magnetkräfte Drehrichtung Gewichtsbelastung Anschlußleitungen

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Claims

Patentansprüche

1. Vorrichtung zur Messung der Harnströmung mit einer drehbeweglich gelagerten Auffangwanne (11) zum Sammeln und kontrollierten Ableiten des Urins, und einem Meßelement (33) zur Erfassung der Auslenkung der Auffangwanne (11) während einer Miktion, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Vorrichtung (1) zwei sich im wesentlichen mit Abstand gegenüberliegend angeordnete Magnete (23, 25) mit gleicher Polung aufweist, von denen der erste Magnet (23) an der Auffangwanne (11) und der zweite Magnet (25) vorrichtungsfest angeordnet ist, so daß die Auffangwanne (11) durch die Magnetkräfte (43) in der Ruhelage gehalten wird, und daß das Meßelement (33) den Abstand zur Auffangwanne (11) erfaßt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Magnet (23) als Ringmagnet ausgebildet und in einer Seitenwand der Auffangwanne (11) angeordnet ist, und der zweite Magnet (25) als Rundmagnet ausgebildet und im wesentlichen auf der Mittellinie des Rundmagneten (23) mit Abstand zu diesem vorrichtungsfest angeordnet ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Magnet (25) auf einem Ende eines vorrichtungsfesten Haltestabes (45) angeordnet ist, der durch den Ringmagneten (23) hindurchführt, und die Auf^¬ fangwanne (11) am anderen Ende des Haltestabes (45) drehbeweglich gelagert ist.

4. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch ein zweites Meßelement (17) zum Erfassen des Miktionsbeginns.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Meßelement eine Piezofolie (17) ist.

6. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch ein drittes Meßelement (39) , welches als optisches Meßelement zum Erfassen eines Farbzustandes ausgebildet ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das dritte Meßelement (39) als optischer Farbsensor mit einer LED-Normbeleuchtung (41) ausgebildet ist.

8. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine zweite Auffangwanne (28) unter dem Auslauf (12) der ersten Auffangwanne (11) angeordnet ist, die zweite Auffangwanne (28) zur Aufnahme von stäbchenför igen, farbverändernden Meßvorrichtungen ausgebildet ist, und das dritte Meßelement (39) der zweiten Auffangwanne (28) zugeordnet ist.

9. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch einen Meßverstärker (35), eine Auswerteeinheit (37) zum Sammeln und Aufbereiten der von dem oder den Meßelementen (33, 39, 17) erfaßten Werten, und eine Ausgabeeinheit (7) zum Ausgeben der aufbereiteten Werte.

10. Verfahren zum Betreiben einer Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 9, gekennzeichnet durch die Verfahrensschritte:

Aktivieren der Vorrichtung (1) durch Einschieben eines kartenförmigen Speichermediums in die Ausgabeeinheit (7) ,

Starten des Meßvorganges durch einen Impuls der Piezofolie (17) , ausgelöst durch das Auftreffen des Urins bei Miktionsbeginn oder durch Auslenkung der Auffangewanne ,

Vor oder zu Beginn der Miktion eine erste Messung der Ruhelage oder Auslenkung der Auffangwanne zur Nullpunkt-Kalibrierung ,

Erfassen des Abstandes zwischen Auffangwanne (11) und Meßelement (33) als Ausgangswert zur Bestimmung des Flüssigkeitsgewichts während oder am Ende der Miktion,

ggf. Verstärken der Meßwerte im Meßverstärker (35),

Sammeln, Aufbereiten und Speichern der erfaßten Werte in der Auswerteeinheit (37) ,

Ausgeben der aufbereiteten Werte während oder nach Miktionsende durch die Ausgabeeinheit (7) auf das kartenförmige Speichermedium.

k λ -k