DE3118158A1

DE3118158A1 - "elektronische steuer- und ueberwachungsvorrichtung fuer den urindurchfluss"

Info

Publication number: DE3118158A1
Application number: DE19813118158
Authority: DE
Inventors: Chris A. 07023 Fanwood N.J. Jespersen
Original assignee: CR Bard Inc
Current assignee: CR Bard Inc
Priority date: 1980-05-16
Filing date: 1981-05-07
Publication date: 1982-05-13
Also published as: ES502246A0; ES8300012A1; NL8102297A; FR2482451A1; GB2076163A; US4343316A; BR8103076A; JPS5717656A; GB2076163B; AU7064381A; SE8102583L; IT1137017B; CA1146770A; IT8121671A0

Description

7Πν

Patentanwälte Dipl.-Ing. Joachim Stra'sse Manchen*

Γ Dr. Hans-Herbert Stoffregen Hanau STÄS?"

C. R. Bard, Inc. München, den 28. April 1981

Murray Hill, New Jersey 07974, V.St.A. pu-lö 12 355

Elektronische Steuer- und Überwachungsvorrichtung
für den Urindurchfluß

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf das Auffangen des von Krankenhauspatienten abgegebenen Urins und die Messung und Überwachung der Uringesamtmenge und der Urindurchflußrate. Konventionell werden Urinsammeibeutel routinemäßig bei postoperativen Patienten sowie Patienten mit bestimmten urologischen Funktionsstörungen verwendet. Dabei wird der Patient zunächst katheterisiert und das andere Kathederende wird mit dem Sammelbehälter durch einen Schlauch verbunden. Normalerweise wird der Beutel unterhalb des Patienten entweder am Bettgestell oder einer anderen Aufhängevorrichtung gehaltert und der Urin fließt durch die Wirkung der Schwerkraft vom Patienten über den Katheder und die Schlauchverbindung schließlich in den Beutel.

Viele der vorbekannten Urinbeutel sind mit aufgedruckten Skalen in der Form von Linien auf der Oberfläche des Beutels versehen, um eine grobe visuelle Überwachung der abgegebenen Urinmenge zu gestatten. Offensichtlich ist es mit solchen Beuteln sogar möglich, die Durchflußrate zu messen, indem eine Stoppuhr oder ein anderer Zeitgeber zur Messung des Zeitintervalls zwischen Beginn der Probe und der Zeit, wenn der Urinpegel eine beste festlegbare Höhe im Beutel erreicht, verwendet wird und geeignete Rechnungen angestellt werden. Ein frühes Beispiel eines Meßbeutels für Urin ist in der US-Patentschrift 33 45 980 beschrieben. Bei dieser Konstruktion fließt Urin von einem Katheder in eine verlängerte feste Meßvorrichtung, deren unteres Ende mit einem separaten Speicherbehälter verbunden ist. Ein Klemmventil verhindert bis zu

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einem gewünschten Zeitpunkt die Überleitung von Urin in den Behälter, ebenfalls ist eine Überlaufleitung für die Meßvorrichtung vorgesehen. Eine ausgefeiltere Anordnung ist. in der US-Patentschrift 37 76 231 beschrieben, in der zwei starre Behälter in Tandemanordnung mit einer Zapfen^'entilverbindung verwendet werden, die die Überleitung von Urin von einer kalibrierten Meßvorrichtung an einen Speicherbehälter erlaubt. Bei Verwendung dieser Anordnung wird die Möglichkeit zur Messung von Durchflußraten vereinfacht, es ist jedoch die Anwesenheit qualifizierten Personals und die Verwendung einer Handstoppeinrichtung oder ähnlichem notwendig und selbstverständlich eine Rechnung.

Die vorliegende Erfindung steht unter der Aufgabe, eine Vorrichtung zur Messung und Überwachung der Urinmenge und der Urindurchflußrate der genannten Art derart weiterzubilden, daß diese Funktionen automatisch und ohne den Einsatz qualifizierten Personals ablaufen.

Die vorliegende Erfindung überwindet viele der bei vorbekannten Geräten vorhandenen Beschränkungen und stellt eine automatisch arbeitende elektronische Vorrichtung zur Verfügung, die sowohl die Uringesamtmenge als auch die Urindurchflußrate ohne konstante Überwachung durch geschultes Krankenhauspersonal ermöglicht. Damit ist die Erfindung von großem Nutzen in Herz- und Intensivabteiiungen, bei der Behandlung von Patienten mit Verbrennungen und bei Patienten mit Nieren- oder anderen renalen Operationen.

Gemäß der vorliegenden Erfindung wird eine Vorrichtung zum Sammeln und Messen der vom Patienten abgegebenen Urinmenge und Durchflußrate unter der Verwendung elektronischer Schaltkreise zur Verfügung gestellt. Eine spezielle doppelt konische Urinsammeikammer kleinen Volumens ist vorgesehen, die auf ein bestimmtes Urinvolumen kalibriert ist, vorzugsweise

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im Bereich von 5 bis IO ml. Die kalibrierte Kammer ist zwischen dem zum Patienten führenden Katheder und dem Urinsammeibeutel angeordnet und an einem Kontrollgehäuse befestigt. Latexschläuche verbinden die Kammer mit dem Katheder an der Eingangs- und mit dem Urinsammelbeutel an der Außenseite. Hahn- oder Ventilvorrichtungen sind am Gehäuse oberhalb und unterhalb der kalibrierten Kammer vorgesehen, um alternativ den Fluß am Eingang oder Ausgang zu schließen. Eine optische Sensoreinrichtung ist direkt oberhalb der kalibrierten Kammer und unterhalb der oberen Ventilvorrichtung angeordnet, um den Anstieg des Urinpegels innerhalb der kalibrierten Kammer zu überwachen und bei Erreichen eines vorher festgelegten Pegels, der durch die optische Abtasteinrichtung gegeben ist, eine Betätigung der unteren und oberen Ventileinrichtungen einzuleiten, so daß der Zufluß von Flüssigkeit in die Kammer unterbrochen und das festgelegte kalibrierte Volumen in den Sammelbeutel abgeleitet wird. Sensorvorrichtungen und externe Schaltkreise zeigen die Anzahl der Entleerungen der gefüllten Kammer an und multiplizieren diese mit dem Kammervolumen, um so ein digitales Ausgangssignal der gesamten Urinmenge durch die Kammer bereitzustellen. Durch Verwendung elektronischer Zeitgebervorrichtungen innerhalb des Systems ist eine getrennte digitale Anzeige der Urindurchflußrate vorhanden.

Es ist ein Vorteil der vorliegenden Erfindung, daß ein elektronischer Urindurchflußmesser zur Verfugung gestellt wird, der sehr genau an einer Ausgangskonsole die Uringesamtabgabe eines .Patienten angibt und ebenfalls eine genaue Messung der Durchflußrate des Urins ermöglicht.

Kt; i :> I ein wtvileror VorU'il der vorliegenden Erfindung, daß eine spezielle Befestigungsklammer und ein Gehäuse für eine kalibrierte Meßkammer und zugeordnete Ventilvorrichtungen zur Verfügung gestellt werden, die ein Füllen und Entleeren der kalibrierten Kammer genau zu solchen Zeiten zulassen, wenn die Kammer bis an ihre Kapazitätsgrenze gefüllt ist,

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Es ist ebenfalls von Vorteil, daß mit der vorliegenden Erfindung ein elektronisches Urindurchflußmeßgerät bereitgestellt wird, das besonders einfach zu betätigen ist und eine sehr kleine Installations- und Kalibrierzeit durch Krankenhauspersonal benötigt, und das aus einer gewissen Entfernung abgelesen werden kann.

Die Erfindung stellt damit eine elektronische Urindurchflußmeßvorrichtung zur Verfugung, die von relativ einfacher Konstruktion ist, extrem hohe Genauigkeit aufweist, sicher verläßlich und für den Patienten ungefährlich ist und die von Krankenpflegepersonal oder technischem Personal mit einem geringen Einweisungsaufwand verwendet werden kann.

Weiterhin treten keine Schwierigkeiten beim Ablesen der Skalen auf wie bei vorbekannten Urinmeßvorrichtungen, beispielsweise Parallaxenfehler.

Zusätzlich ist es mit einer Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung unnötig, die Überwachungseinheit am Krankenhausbett oder diesem benachbart mit besonderer Aufmerksamkeit auf Justierung und Ausrichtung anzubringen, da die Vorrichtung zur Funktion selbst unter recht extremen Abweichungen von einer vertikalen Ausrichtung entworfen ist. Ferner braucht das Krankenhauspersonal weder irgendwelche Rechnungen noch Zeitmessungen durchzuführen, da sämtliche Rechnungen durch die Schaltkreise durchgeführt und digital an einer einfach ablesbaren Monitorkonsole angezeigt werden. Schließlich könnten, falls gewünscht, Alarmvorrichtungen auf der Konsole zur Anzeige einer entweder zu niedrigen oder zu hohen Urindurchflußrate vorgesehen werden.

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Verschiedene weitere Aspekte und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden in der nachfolgenden detaillierten Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels im Zusammenhang mit den Zeichnungen offenbar.

Es zeigt:

Fig.l Eine perspektivische Ansicht der als ein System verbundenen verschiedenen Komponenten der elektronischen Urindurchfiußmeßvorrichtung;

Fig.2 eine Detailansicht, teilweise im Schnitt, der Kalibrierkammeranordnung und schematisch der optischen Pegelregistriervorrichtung;

Fig.3 einen Querschnitt entlang der Linien III—III der Fig.l und die Betriebsweise der Magnetspule des Klemmventils;

Fig.4 eine perspektivische Ansicht des Gehäuses des optischen Fotodetektorsensors; und

Fig.5 ein Blockschaltbild der Schaltung und der Relaisanordnung für die Lichtquelle und die Magnetspulen der oberen und unteren Absperrhähne oder Ventile.

Die Zusammenstellung der einzelnen Teile der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist am deutlichsten in Fig.l dargestellt und umfaßt einen konventionellen Urinsammelbeutel 10, der zur Befestigung am Bett des Patienten, beispielsweise durch Haken 11, vorzugsweise unterhalb des Bettes, ausgebildet ist. Der Beutel kann aus flexiblen Plastik oder einem harten klaren Plastikmaterial nach dem Stand der Technik bestehen, er ist mit einem Eingangsrohr 12 versehen, das durch eine Tröpfelkammer 13 reichen kann, um den Zugang der Flüssigkeit zum Inneren des Beutels zu ermöglichen. Der Beutel kanr über ein Ausgangsrohr 14 geleert werden, das bei Nichtgebrauch durch

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eine metallene oder aus Plastik bestehende Schlauchklammer 15 abgeklemmt wird, und das Ende des Rohrs 14 wird in einer auf dem Beutel ausgebildeten Tasche 16 aufgenommen. Es wird betont, daß die Einzelheiten der Konstruktion des Beutels an sich kein Element dieser Erfindung sind, und jede herkömmliche Auffangvorrichtung kann Verwendung finden.

Ein Steuergehäuse ist insgesamt mit 20 bezeichnet und umfaßt eine Vorderseite 21, Seitenwände 22, obere und untere Wände 23 sowie eine Rückwand. Dem oberen und unteren Ende der Frontseite 21 benachbart ist ein Paar von Schlauchsicherungsklammern 24 gezeigt. Diese Federclips führen und halten Latexschläuche sowohl an der Ober- und Unterseite des Geräts, wie nachstehend erklärt wird.

Weiterhin ist auf der Vorderseite 21 des Steuergehäuses ein oberes Schlauchklemmventil 25 und ein unteres Schlauchklemmventil 26 vorgesehen. Diese Ventile sind von identischer Konstruktion und werden noch ausführlicher beschrieben. Auf der Vorderseite 21 unterhalb des oberen Ventils 25 ist ein Gehäuse 27 für eine fotoelektrische Quelle und einen Detektor angebracht.

Die spezielle, volumetrisch kalibrierte Kammer 28 der Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung ist mit einer relativ engen, sich vertikal erstreckenden transparenten Eingangsröhre 29 und einer Ausgangsröhre 30 versehen. Ein Latexschlauch 31 ist, beispielsweise durch Aufstecken, mit der Oberseite des Einlasses 29 verbunden und ein ähnlicher Latexschlauch 32 ist auf den Auslaß 30 aufgesteckt. In weiterer Entfernung ist der Schlauch 31 mit dem Katheder C verbunden, der am Patienten angebracht ist, und der Latexschlauch 32 stellt die Verbindung zur Einlaßröhre 12 des Beutels dar.

Verschiedene Schaltkreise zur Stromversorgung und Steuerung dor fo toelek tr i.Bohon Einheit, und fur den Hf; trieb der Kl<»mmven~ tile 25 und 26 für die Schläuche sind in dem entfernten Gehäuse 40 untergebracht, das über ein Kabel 41 elektrisch mit dem Steuergehäuse 20 verbunden ist.

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Eine Monitorkonsole 50 ist mit dem Steuergehäuse 20 wiederum durch ein Kabel 51 verbunden. Die Konsole 50 umfaßt eine digitale Anzeigevorrichtung 52 für die Urindurchflußrate, vorzugsweise in Milliliter pro Stunde, eine digitale Anzeigevorrichtung 53 für das Gesamtvolumen des abgegebenen Urins, in Millilitern gemessen, und es kann auch mit Alarmvorrichtungen 54 für eine hohe, und 55 für eine niedrige Durchflußrate versehen sein. Die Alarmvorrichtungen können verschiedenartig ausgebildet sein, sind jedoch vorzugsweise aus LED-Geräten zusammengestellt, die bei Über- oder Unterschreitung einer festlegbaren Durchflußrate aktiviert werden. Auch ein Aufzeichnungsgerät wie ein Streifenschreiber konventionellen Typs kann entweder innerhalb des Gehäuses 50 oder entfernt davon vorgesehen sein, um eine dauerhafte Aufzeichnung der Gesamtmenge und der Durchflußrate zu haben.

Die kalibrierte Urinkammer 28, wie sie besonders deutlich in Fig.2 dargestellt ist, ist ein sehr bedeutsamer Teil der vorliegenden Erfindung. Da äußerste Genauigkeit der Volumenmessung gefordert ist, sollte die Form der Kammer ein gewisses vernünftiges Maß vertikaler Dejustierung beim Aufstellen der Anordnung erlauben, und die in Fig.2 dargestellte Kammer ist verhältnismäßig unempfindlich auf eine derartige Fehljustierung. Es ist wichtig, daß beim Füllen der Kammer kein Luftraum zurückbleibt, daher wird für die Kammer vorzugsweise die Form eines Doppelkegels gewählt. Zwei abgeschnittene Kegel mit einem rechtwinkeligen spitzen Winkel definieren den mit 61 bezeichneten Innenraum. Die Kegelwinkel betragen ungefähr 90° oder 45° zur Vertikalrichtung. Diese Anordnung erlaubt eine vertikale Fehl justierung von bis zu 40 von der vertikalen Achse für eine Kammer mit einem Volumen von 10 ml. Während die kalibrierte Kammer 28 aus jedem ausgewählten Material hergestellt werden kann, wird sie vorzugsweise aus hartem transparenten Plastik gefertigt. In der in der Zeichnung dargestellten bevorzugten Ausführungsform ist sie außen zylindrisch und integral mit je einer sich auf- und abwärts erstreckenden Einlaßröhre 29 und Auslaßröhre 30 ausgebildet.

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Im Abstand oberhalb der oberen Fläche 62 der Kammer ist ein kurzes Ventilationsrohr 63 angebracht, dessen Ende 64 offen und innen mit einem mikroporösen Filter 65 versehen ist. Mit dieser Anordnung wird eine Belüftung der Kammer zum erleichterten Entleeren ihres Inneren beim Öffnen des unteren Klemmventils 26 ermöglicht.

Die Ausbildung der kalibrierten Kammer ist speziell danach ausgewählt, daß, abgesehen von der Begrenzung durch ihre Gesamtgröße, sie das größte theoretisch für vollständige Füllung und Entleerung mögliche Volumen einnehmen kann. Da die Genauigkeit des Geräts der Probenmenge proportional ist, ist eine Maximierung der Probengrößen wünschenswert, und dies ist mit einer Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung möglich. Selbstverständlich können andere Formen, beispielsweise sphärische oder zylindrische Volumen verwendet werden, wenn weder hohe Genauigkeit bis zu 40° Neigungswinkel oder eine maximale Größe des Volumens gefordert sind.

Weiterhin ist eine größere Genauigkeit bezüglich der optischen Lichtabtastvorrichtung nötig, wie sie schematisch in Fig. 2 dargestellt ist, wo sie eine Lichtquelle 66 und einen Fotodetektor 67 umfaßt. Wie man sieht, erstreckt sich der Lichtpfad durch den transparenten Einlaß 29 zwischen der oberen Fläche 62 der kalibrierten Kammer und der Belüftung 63. Weitere Einzelheiten der Lichtabtastvorrichtung sind in Fig.4 dargestellt, wo die Lichtquelle 66 und der Fotodetektor 67 innerhalb des Sensorgehäuses 67 an der Frontplatte 21 des Steuergehäuses angebracht sind. Das Sensorgehäuse 27 umfaßt eine zentrale bogenförmige Ausnehmung 69 und sich längst der Mittelachse in die Ausnehmung 69 erstreckende longitudinale Öffnungen 70 und 71, die Licht von der Quelle 66 zum Detektor 67 gelangen lassen. Geeignete Verbindungen wie die mit 72 bezeichnete stellen den Anschluß an die Steuerschaltung dar. Es ist offenbar, daß in gebrauchsfertigem Zustand des Geräts die kalibrierte Kammer sich unterhalb des Sensorgehäuses befindet, so daß der Einlaß 29 sich bis in die bogenförmige Ausnehmung 69 erstreckt. Zufluß von Urin in die kalibrierte

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Kammer bewirkt deren Füllung bis zu dem Zeitpunkt, zu dem der Wri npfp.ii 1 < I ir» in F i # . ? gor, t. riebe 11 dargestellte Linie erreicht, die natürlich den Weg von Licht zwischen der Quelle und dem Fotodetektor darstellt. Zu diesem Zeitpunkt wird das Licht verschluckt und verschiedene Steuerschaltungen arbeiten wie nachstehend beschrieben.

Die Quetschventilvorrichtungen 25 und 26 sind von identischer Konstruktion, sie sind genauer in Fig.3 dargestellt. Als Beispiel ist Ventil 26 gezeigt, das einen festen Backen 71' und einen drehbar ge Lagerten Backen 72' enthält. Der Backen 71' ist mit einer Schraube 73 an der oberen Fläche 21 des Steuergehäuses befestigt.

Di;r bewegliche Backen 72' ist an der mit 75 bezeichneten Stelle drehbar an einem Winkelglied 74 gelagert. Die offene Stellung des Klemmventils ist durch ausgezogene, die geschlossene Stellung durch gestrichelte Linien in Fig.3 dargestellt. Zur Betätigung des drehbaren Backens 72' ist eine Magnetspule 76 über das Winkelglied 74 an der inneren Fläche der Vorderseite 21 befestigt. Schraubenglieder 77 legen die Magnetspule am Winkelglied fest. Ein Magnetspulensteuerzapfen 78 erstreckt sich von der Magnetspule selbst weg und ein Zapfenglied 79 legt drehbar das Ende des Backens 72' an dem Zapfen über eine Schlitzverbindung fest. Der Zapfen erstreckt sich bis zu einer Kupplung 80, von der sich weiter ein Schaft 81 bis zu einem Luftbalg erstreckt, der an dem Winkel 83 durch Sehrauben 84 befestigt ist. Der Luftbalg ist ein konventionelles, kommerziell erhältliches Gerät, das als Dämpfungsglied zum Abfangen der Bewegung des Magnetspulensteuerzapfens, zur Verringerung von dessen Schnappeffekt und zur Verringerung des mit der Betätigung des Geräts verbundenen Geräuschpegels diönt. Wird die Magnetspule 76 über die mit der Steuerschaltung verbundenen Kontakte 85 aktiviert, so bewegt sich der S'teuerarm von seiner ausgefahrenen in die zurückgezogene Stellung, so daß das drehbar gelagerte Backenglied 72' sich von der durch die ausgezogene Linie in die durch die gestrichelte Linie charakterisierte Position bewegt, dadurch den Latexschlauch 32 zusammenpreßt und so jede Weiterleitung von Flüssigkeit durch den Schlauch unterbindet.

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Das Quetschventil 25 arbeitet in genau derselben Weise wie voranstehend für das Ventil 26 beschrieben, jedoch in entgegengesetzter Betriebsweise, das heißt, daß das Ventil 25 bei geöffnetem Ventil 26 geschlossen ist und umgekehrt.

Zwar sind Quetschventile in der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dargestellt, jedoch kann offensichtlich jede andere Hahn- oder Ventilvorrichtung verwendet werden, die extern und elektrisch gesteuert werden kann.

Es läßt sich weiterhin überlegen, daß dar. obere Quetsehventi L 25 sogar weggelassen werden könnte, falls dieses erwünscht sein sollte, obwohl dann die resultierende Ablesegenauigkeit abnimmt.

Die Quetschventilsteuerung und der Schaltkreis für den optischen Sensor sind in Fig.l so dargestellt, daß sie innerhalb des Gehäuses 40 angeordnet sind, es könnte die gesamte diese Steuerung bewirkende Schaltung jedoch auch, falls erwünscht, innerhalb der Monitorkonsole 50 angebracht werden. Einzelheiten der Quetschventilsteuerung und der optischen Sensorschaltung sind schematisch in Fig.5 dargestellt. Die zur rechten Seite der gestrichelten Linie L angeordneten Schaltungselemente befinden sich im Steuergehäuse 20 und umfassen die Lichtquelle 66, den Fotodetektor 67, die obere Magnetspule 87 und die untere Magnetspule 76. Weiterhin sind aus Sicherheitsgründen in den Zuführungsleitungen zu den Magnetspulen bogenentladungsunterdrückende Elemente 88 angebracht.

Das Herz der Steuerung besteht, aus einer fotoelektrischen Steuerung mit Zeitverzug, durch die Bezugsziffer 90 bezeichnet. Die spezielle in der Zeichnung dargestellte Einheit ist das Modell R46172 Time Delay Photoelectric Control, die von der Firma Skan-A-Matic, West Elbridge, New York hergestellt wird. Dieses Gerät wird von einer 120 Volt-Wechselspannungsquo L 1ι;, mit. 91 i)U7,c i .f:hrif I. , iHu-r olrin ',', i rherimp; ^rK', r j non

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Hauptschalter 93 und über die Eingangsanschlüsse 1 und 2 des Geräts mit Leistung versorgt. Die Einheit 90 stellt die Stromversorgung für die Lichtquelle zur Verfügung, wie voranstehend erläutert, verstärkt das Signal des Fotodetektors und schaltet unter Verwendung von dessen Ausgangssignal eine Last über das Relais 94. Die Relaiskontakte, die für den Betrieb der oberen und unteren Magnetspule verwendet werden, sind mit 95 und 96 bezeichnet. Ein weiterer Steuersignalkontakt 97 wird nachstehend beschrieben.

Die normale Position der Relaiskontaktarme ist durch ausgezogene Linien in der Figur dargestellt. In eingeschaltetem Zustand des Relais bewegen sich die Arme jedoch zu den durch gestrichelte Linien angegebenen Positionen.

Leistung wird an die Magnetspulen über einen Transformator Tl gegeben, der die Spannung heruntersetzt. Im dargestellten Fall ist die Netzspannung auf ungefähr 31 Volt aus Sicherheitsgründen heruntergesetzt, weil das Gerät in der Nähe eines Patienten eingesetzt werden soll. Die Widerstände Rl und R2 weisen Werte von annähernd 50 Ohm auf und sind mit den Vollweggleichrichtern 98 und 99 verbunden. Die Kondensatoren Cl und C2 haben vorzugsweise Werte von 9000 ^uF. Der parallel zum Relais angeschlossene Kondensator C3 hat einen Wert von 0.1 pF bei 400 Volt (nicht Elektrolyt). Über Leitungen 100 ist der Relaiskontakt 97 mit der Monitorkonsole 50 verbunden, wie in Fig.l dargestellt. Man beachte, daß der Kontakt 97 einen einfachen Ein-Ausschalter darstellt, der bei Betätigung ein Signal an die Gesamtmengen- und Durchflußratenschaltkreise in der Steuerkonsole weiterleitet. Geeignete logische Entprellervorrichtungen können, falls gewünscht, für die Kontakte vorgesehen sein, solche Vorrichtungen sind dem Durchschnittsfachmann wohlbekannt.

Mit der Bezugszahl 101 ist angedeutet, daß alle Zuleitungen von der fotoelektrischen Steuerung 90 und den Relaiskontakten 95 und 96 innerhalb des selben abgeschirmten Kabels angeord-

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net sind. Wie dargestellt sind Steckvorrichtungen vorgesehen, So daß das Steuergehäuse 20 für den Transport oder die Lagerung von der Schaltung getrennt werden kann.

Die im Kontrollmonitor 50 verwendeten logischen Schaltkreise können verschiedene Formen annehmen, wie jedem Fachmann wohlbekannt ist, und ihre Ausbildung spielt in der vorliegenden Erfindung keine Rolle. Es wird darauf hingewiesen, daß durch Steuersignale vom Relaiskontakt 97 die Ausleseeinheit für die Zählung des Gesamtvolumens aktiviert wird und über eingespeicherte Programminformation in der Konsole zur Aktivierung des Durchflußmengenzählers 52. Weiterhin aktivieren durch die Bedienungsperson manuell einstellbare Schaltkreise die Alarmgeber 54 und 55 zu solchen Zeitpunkten, an denen die Durchflußrate Werte ober- oder unterhalb bestimmter vorher gesetzter Grenzwerte annimmt.

Nach Anbringung des Systems von Fig.l in der Nähe des Bettes eines Patienten und Katheterisierung des Patienten kann der Konsolenmonitor zurückgesetzt ("Reset") werden, so daß die Anzeige für Gesamtvolumen und Durchflußmenge beide Null sind. Darauf wird das System eingeschaltet und, wie man aus dem Blockschaltbild in Fig.5 für diesen Zustand sieht, mittels des Relaiskontakts 96 die untere Magnetspule 76 aktiviert und das untere Quetschventil 26 geschlossen, wodurch jegliche Flüssigkeit vom Katheter in das Rohr 31 gelangt und innerhalb der kalibrierten Kammer 28 angesammelt wird. Die Größe der Kammer ist so gewählt, daß das Volumen des Behälters selbst und der Röhren und Schläuche oberhalb des unteren Quetschventils 26 bis zu dem Punkt, wo der Sensorstrahl das Einlaßrohr 29 durchquert, einen präzisen festgelegten Wert wie. beispielsweise 5 oder 10 ml annimmt. Die Zunahme der Urinmenge in der kalibrierten Kammer kann mit dem Auge überwacht werden. Erreicht der Flüssigkeitspegel den verengten Einlaß 29, so bewirkt eine weitere Vergrößerung der Flüssigkeitsmenge einen relativ schnellen Anstieg im Pegel innerhalb des Einlasses,

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und an dmri Punkt., an dem dor Flüssigkeitspegel den zwischen der Quelle 66 und dem Fotodetektor 67 verlaufenden Lichtstrahl erreicht, wird dieser abgedunkelt. Dieser Zustand wird von der Einheit 90 in eine sofortige Betätigung des Relais 94 und der Kontakte 95, 96 und 97 umgesetzt. Gleichzeitig schaltet der Kontakt 95 in die gestrichtelt dargestellte Position 3, wodurch die Magnetspule 87 aktiviert wird und das obere Quetschventil 25 schließt und so ein weiterer Zugang von Urin in die kalibrierte Kammer verhindert wird. Zur selben Zeit bewegt sich Kontakt 96 in seine offene Stellung gegen den Anschluß 7 und schaltet die Magnetspule 76 ab, wodurch das Quetschventil 26 geöffnet wird und den Inhalt der kalibrierten Kammer in den Urinbeutel 10 leert. Der Relaiskontakt 97 wird in die gestrichelt dargestellte Stellung 9 geschaltet und schließt damit diesen Kreis, sendet ein Signal an die Monitorkonsole, wo die Gesamtanzeige eine Volumeneinheit zählt, die zur Vereinfachung der Beschreibung hier mit 10 ml angenommen werden soll. Daher erscheint die Ziffer 10 in der Anzeigevorrichtung 53. Diese Initialisierung bewirkt auch die Aktivierung der Durchflußratenmeßvorrichtung zur Bereitstellung des Durchflusses per Zeiteinheit. Die Steuereinheit 90 ist mit einer Zeitgebervorrichtung versehen, so daß, nachdem der Flüssigkeitspegel zurückzuweichen beginnt und so wieder Licht zwischen der Quelle 66 und dem Detektor 67 durchläßt, das Relais nicht aktiviert wird, bevor eine genügende, vorher festlegbare Zeitdauer vergangen ist, in der der gesamte Inhalt der kalibrierten Kammer abgeflossen ist. Nach Beendigung dieser Zeitdauer kehrt das System in seinen Anfangszustand zurück, in dem Relais ' 94 abgeschaltet wird, wodurch die Kontakte 95,96 und 97 in ihre Normalstellung zurückgehen und · so das untere Quetschventil 26 geschlossen und das obere Quetschventil 25 geöffnet sein wird und das Signal vom Kon-■takt 97 abgeschaltet ist.

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Die Vorrichtung gemäß dor vor J i cgonden Erfindung weist, ningpbaute Sicherheitsmerkmale auf. Sollte beispielsweise die Hauptspannungsversorgung in der Klinik ausfallen oder die Spannungsversorgung im Zuleitungskabel des Gerätes abgeschaltet werden, so wird dieses keinen Rückstau von Urin über die Kammer 28 zurück in den Katheder bewirken, was natürlich ernstzunehmende Probleme für den Patienten zur Folge hätte. Die Schaltung gemäß der vorliegenden Erfindung öffnet bei Wegfall der Spannungsversorgung das untere Quetschventil 26, da die untere Magnetspule 76 deaktiviert wird. Dies gestattet einen direkten Durchgang des Urins in den Beutel 10.

Offensichtlich hat die Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung, abgesehen von der Anwendung in Kliniken zur elektronischen Überwachung des Urinflusses, weitere Anwendungsmöglichkeiten. Tatsächlich kann diese Vorrichtung in vielfältigen anderen Gebieten eingesetzt werden, wie beispielsweise Überwachung und Steuerung des Flusses beliebiger Flüssigkeiten in Laboratorien oder bei vielfältigen chemischen Verfahren zur Herstellung von Produkten. Voranstehend wurde zwar ein Ausführungsbeispiel der Erfindung, das die Überwachung des Urinflusses betrifft, geschildert, die Erfindung ist in ihrem Schutzbereich jedoch nur durch die Schutzansprüche eingeschränkt.

Fachleuten ist offenkundig, daß vielfältige Abänderungen und Modifikationen in den Schaltkreisen und den mechanischen Einzelheiten vorgenommen werden können, die innerhalb des Umfangs der vorliegenden Erfindung liegen, und alle derartigen Änderungen und Modifikationen innerhalb des Bereiches der Schutzansprüche sollen hiermit ausdrücklich eingeschlossen sein.

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Leerseite

Claims

Patentanwälte Dlpl.-Ilig. Joachim StraSSe München 'ϊ*ΑΜ*ηΛ.ιί' /Gn'mimIi

PmfeMlonalRODmsentaHVM Ο-βΟΟΟ Munch.n 2 D-6450 Han.u 1

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C. R. Bard, Inc. München, den 28. April 1981

Murray Hill, New Jersey 07974, V.St.A. pu-lö 12 355

Elektronische Steuer- und Überwachungsvorrichtung
für den Urindurchfluß

Patentansprüche

Elektronische Steuer- und Überwachungseinheit für den Urinfluß,

dadurch gekennzeichnet,
daß eine Urinsammeikammer (28) kalibrierten Volumens über eine erste Schlauchvorrichtung (31) mit einem Patienten verbunden ist, die zur Weiterleitung des Urins an die Kammer (28) angepaßt ist, daß ein Urinsammelbehälter (10) über eine zweite Schlauchvorrichtung (32) mit der Kammer (28) verbunden ist, wobei eine fernbetätigbare Steuerventilvorrichtung (26) im Normalbetriebszustand einen Fluß durch die zweite Schlauchvorrichtung (32) absperrt, während eine zwischen der Kammer (28) und der ersten Schlauchvorrichtung (31) angeordnete Sensorvorrichtung (27) den Füllungspegel der Kammer (28) abtastet, daß weiterhin eine Anzeigevorrichtung (53) zur Darstellung der Uringesamtabgabe an eine Steuereinrichtung (40) angeschlossen ist, die mit der Sensorvorrichtung (27) und der Ventilvorrichtung (26) verbunden ist, um die Ventilvorrichtung (26) zur Entleerung des Inhalts der Kammer (28) in den Sammelbehälter (10) zu öffnen und die Anzeigevorrichtung (53) für die Urinabgabe weiterzuschalten, wenn die Sensorvorrichtung (27) die Füllung der Kammer (28) anzeigt.

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2. Überwachungs- und Steuereinheit nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,

daß eine rücksetzbare Zeitgebervorrichtung (90) die Venti!vorrichtung (26) nach Leerung der Kammer (28) wieder schl ir.-iu.
3. Überwachungs- und Steuereinrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,

daß eine mit der Steuereinrichtung (40) verbundene Vorrichtung (52) zur Anzeige der Urindurchflußrate vorgesehen ist.
4. Überwachungs- und Steuereinrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,

daß eine zweite, zwischen der Kammer (28) und dem Patienten angeordnete Ventilvorrichtung (25) den Fluß zwischen Patient und Kammer (28) unterbricht, wenn die erste Ventilvorrichtung (26) geöffnet ist.
5. Überwachungs- und Steuereinrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,

daß die Sensorvorrichtung (27) eine Lichtquelle (66) und einen Fotodetektor (67) umfaßt, wobei der Lichtstrahl von der Lichtquelle (66) die erste Schlauchvorrichtung (29) auf seinem Weg zum Fotodetektor (67) durchsetzt, und daß ein Anstieg des Urinvolumens den Lichtweg verdunkelt und dadurch die Steuervorrichtung (40) aktiviert.
6. Überwachungs- und Steuereinrichtung nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet,

daß zumindest ein Teil (32) der zweiten Schlauchvorrichtung (32,30) zusammendrückbare Wände aufweist, daß die

Ventilvorrichtung (26) ein Paar von um diesen Teil (32) der zweiten Schlauchvorrichtung (32,30) angeordneten Backen (71·,72') umfaßt, die an diesen Teil (32) zum Abdrucken des Schlauches angepaßt sind und beim Abdrücken den Urinfluß unterbinden.
7. Überwachungs- und Steuereinheit nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet,

daß die Steuervorrichtung (40) ein Relais (94) umfaßt, daß eine Magnetspule (76) mit diesem Relais (94) und den Backen (71',72') verbunden ist, wobei eine Verdunkelung der Sensorvorrichtung (67) das Relais (94) aktiviert und die Magnetspule (76) und die Backen (71'.72^!) in Betrieb setzt.
8. Uberwachurigs- und Steuereinheit nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,

daß die Kammer (28) die Form eines sich zu den Enden hin verjüngenden Doppelkegels aufweist, und daß ein transparenter Rohrabschnitt (29) geringen Durchmessers, der zur Verbindung mit der ersten Schlauchvorrichtung (31) angepaßt ist, sich von der oberen Spitze des Doppelkegels aus erstreckt.
9. tiberwachungs- und Steuereinrichtung nach Anspruch 8,
dadurch gekennzeichnet,

daß weiterhin eine Belüftungsvorrichtung (63,64,65) in dem Einlaßrohr (29) kleinen Durchmessers vorgesehen ist.
10. Überwachungs- und Steuereinrichtung nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet,
daß weiterhin eine Alarmvorrichtung (54) zur Anzeige einer Durchflußrate oberhalb eines festlegbaren Maximalwerts vorgesehen ist.

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11. Überwachungs- und Steuereinheit nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet,

daß weiterhin eine Alarmvorrichtung (55) zur Anzeige einer Durchflußrate unterhalb eines festlegbaren Minimalwerts vorgesehen ist.
12. Elektronische Überwachungs- und Steuereinheit für den Fluß des von einem Patienten abgegebenen Urins,
dadurch gekennzeichnet,

daß eine Konsole (50) zur sichtbaren Anzeige der gemessenen Uringesamtmenge vorgesehen ist, daß ein in der Nähe des Patienten angeordnetes Steuergehäuse (20) vorgesehen ist, das eine daran befestigte Kammer (28) kalibrierten Volumens umfaßt, daß ein Einlaßschlauch (31) zur Verbindung des Patienten mit der Kammer dient, daß ein Urinabfallbehälter (10) vorgesehen ist, daß ein Auslaßschlauch (32) zur Verbindung der Kammer (28) mit dem Sammelbeutel· (10) vorgesehen ist, daß eine am Steuergehäuse (20) angebrachte Ventilvorrichtung (26) vorgesehen ist, die im normalen Betriebszustand den Auslaßschlauch (32) schließt, daß der Spitze der Kammer (28) benachbart eine optische Sensorvorrichtung (27) an dem Gehäuse (20) angebracht ist, um die Füllung der Kammer (28) abzutasten und ein Signal abzugeben, daß eine Steuerschaltung (90) vorhanden ist, die ein Relais (94), eine mit dem Relais (94) zum Betrieb der Ventilvorrichtung (26) verbundene Magnetspule (76) und eine durch das Signal der Sensorvorrichtung (27) in Betrieb sotzbarc Steuervorrichtung (90) umfaßt, um das Relais (94) zur Öffnung dar, Ventils (26) zu aktivieren, und daß eine durch das Relais (90) in Betrieb setzbare Signalvorrichtung vorgesehen ist, die die Anzeigevorrichtung (53) für das Urinvolumen weiterschaltet, wenn sie aktiviert wird.
13. Durchflußsteuer- und Überwachungseinheit nach Anspruch 12,

dadurch gekennzeichnet,

daß weiterhin eine Vorrichtung (52) zur Anzeige der Urindurchflußrate in der Konsole (50) vorgesehen ist.
14. Durchflußsteuer- und Überwachungseinheit nach Anspruch 11,

dadurch gekennzeichnet,
daß weiterhin für den Einlaßschlauch (31) eine am Steuergehäuse (20) angebrachte Ventilvorrichtung (25) vorgesehen ist, die im normalen Betriebszustand geöffnet ist, daß eine zweite Magnetspule (87) zum Betrieb der Einlaßschlauch(31)-Ventil(25)-Vorrichtung vorgesehen ist, die an das Relais (94) angeschlossen ist und wobei eine Aktivierung des Relais (94) die zweite Magnetspule (87) in Betrieb setzt und die Einlaßschlauchventilvorrichtung (31,25) schließt.
15. Durchflußsteuer- und Überwachungseinrichtung nach Anspruch 12,

dadurch gekennzeichnet,
daß die Kammer (28) die Gestalt eines zu seinen Enden hin verjüngten Doppelkegels aufweist, der mit einem transparenten Einlaß (29) geringen Durchmessers versehen ist, der sich von der oberen Spitze des Doppelkegels aus erstreckt und zur Verbindung mit dem Einlaßschlauch (31) angepaßt ist.
16. Durchflußsteuer- und Überwachungseinheit nach Anspruch 15,

dadurch gekennzeichnet,

daß das Volumen der Kammer (28) zwischen 5 und 10 ml (Milliliter) beträgt.
17. Durchflußsteuer- und Überwachungseinheit nach Anspruch

15,

dadurch gekennzeichnet,

daß weiterhin eine in den oberen Teil der Kammer (28) führende Belüftungsvorrichtung (63) vorgesehen ist.
18. Elektronische Durchflußsteuer- und Überwachungseinheit für Flüssigkeiten,

dadurch gekennzeichnet,
daß eine Flüssigkeitssammelkammer (28) kalibrierten Volumens vorgesehen ist, daß eine erste Schlauchvorrichtung (31) zur Verbindung der Kammer (28) mit einer Quelle fließender Flüssigkeit vorhanden ist, die zur Weiterleitung der Flüssigkeit an die Kammer (28) angepaßt ist, daß ein Abflußbehälter (10) für die Flüssigkeit vorgesehen ist, daß eine zweite Schlauchvorrichtung (32) zur Verbindung der Kammer (28) mit dem Behälter (10) vorhanden ist, daß eine fernbetätigbare Ventilvorrichtung (26) vorgesehen ist, die im normalen Betriebszustand den Fluß durch die zweite Schlauchvorrichtung (32) verhindert, daß eine Sensorvorrichtung (27) zwischen der Kammer (28) und der ersten Schlauchvorrichtung (31) zur Abtastung der Füllung der Kammer (28) angeordnet ist, daß eine Anzeigevorrichtung (53) zur Darstellung der Flüssigkeitsgesamtabgabe vorgesehen ist, daß eine Steuervorrichtung (40) mit der Sensorvorrichtung (27), der Ventilvorrichtung (26) und der Anzeigevorrichtung (53) verbunden ist, um die Ventilvorrichtung (26) zur Entleerung des Inhalts der Kammer (28) in den Sammelbehälter (10) zu öffnen und die Flüssigkeitsanzeige (53) weiterzuschalten, wenn die Sensorvorrichtung (27) die Füllung der Kammer (28) anzeigt.
19. Überwachungs- und Steuervorrichtung nach Anspruch 18,
dadurch gekennzeichnet,

daß weiterhin eine rücksetzbare Zeitgebervorrichtung (90) zum Wiederschließen der Ventilvorrichtung (26) nach Entleerung der Kammer (28) vorgesehen ist.
20. Überwachungs- und Steuereinrichtung nach Anspruch 18,
dadurch gekennzeichnet,

daß weiterhin eine mit der Steuervorrichtung (40) verbundene Vorrichtung (55) zur Anzeige der Durchflußrate der Flüssigkeit vorgesehen ist.
21. Überwachungs- und Steuereinrichtung nach Anspruch 18,
dadurch gekennzeichnet,

daß weiterhin eine zweite, zwischen der Kammer (28) und der Quelle angeordnete Ventilvorrichtung (25) zur Absperrung eines Flusses zwischen beiden vorgesehen ist, wenn die erste Ventilvorrichtung (26) geöffnet ist.
22. Überwachungs- und Steuereinrichtung nach Anspruch 18,
dadurch gekennzeichnet,

daß die Sensorvorrichtung (27) eine Lichtquelle (66) und einen Fotodetektor (67) umfaßt, daß sich ein Lichtstrahl von der Lichtquelle (66) über die erste Schlauchvorrichtung (31) zum Fotodetektor (67) erstreckt, wobei ein Anstieg in dem im Lichtweg enthaltenen Flüssigkeitsvolumen den Lichtweg verdunkelt und die Steuervorrichtung (40) aktiviert.
23. Überwachungs- und Steuereinrichtung nach Anspruch 22,
dadurch gekennzeichnet,

daß zumindest ein Teil der zweiten Schlauchvorrichtung

(32) zusammendrückbare Wände aufweist und daß die Ventilvorrichtung (26) mit einem Paar von Backen (71·,72') versehen ist, die den Abschnitt der zweiten Schlauchvorrichtung (32) umfassen und zu deren Zusammendrücken angepaßt sind, um den Durchfluß von Flüssigkeit abzusperren.
24. Überwachungs- und Steuereinheit nach Anspruch 23,
dadurch gekennzeichnet,

daß die Steuervorrichtung (40) ein Relais (94) und eine mit dem Relais (94) und den Backen (71·,72') verbundene Magnetspule (76) umfaßt, wobei eine Verdunkelung der Sensorvorrichtung (67) das Relais (94) aktiviert und den Betrieb der Magnetspule (94) und der Backen einleitet.
25. Überwachungs- und Steuereinrichtung nach Anspruch 18,
dadurch gekennzeichnet,

daß die Kammer (28) die Gestalt eines zu seinen Enden hin verjüngten Doppelkegels aufweist, der einen transparenten Einlaß (29) geringen Durchmesser.⁰ aufweist, der sich von der oberen Spitze des Doppelkegels aus erstreckt und zur Verbindung mit dem Einlaßschlauch (31) angepaßt ist.
26. Überwachungs- und Steuereinrichtung nach Anspruch 25,
dadurch gekennzeichnet,

daß weiterhin in dem Einlaßrohr (29) geringen Volumens eine Belüftungsvorrichtung (63) vorgesehen ist.
27. Überwachungs- und Steuervorrichtung nach Anspruch 20,
dadurch gekennzeichnet,

daß weiterhin eine Alarmvorrichtung (54) zur Anzeige einer Durchflußrate oberhalb eines festlegbaren Maximalwerts vorgesehen ist.
28. Überwachungs- und Steuereinrichtung nach Anspruch 20,
dadurch gekennzeichnet,

daß weiterhin eine Alarmvorrichtung (55) zur Anzeige einer Durchflußrate unterhalb eines festlegbaren Minimalwerts vorgesehen ist.
29. Elektronische Steuer- und Überwachungseinheit für den Urinfluß,

gekennzeichnet durch
folgende Kombination:

eine Urinsammeikammer (28) kalibrierten Volumens,
eine erste, die Kammer (28) mit einem Patienten verbindende und zur Weiterleitung von Urin an die Kammer (28) angepaßte Schlauchvorrichtung (31),
einen Urinsammelbehälter (10),

eine zweite Schlauchvorrichtung (32), die die Kammer (28) mit dem Auffangbehälter (10) verbindet,
eine fernbetätigbare Ventilvorrichtung (26), die im normalen Betriebszustand zur Unterbrechung des Flusses durch die zweite Schlauchvorrichtung (32) arbeitet,
eine Sensorvorrichtung (27), die abtastet, wann die Kammer (28) gefüllt ist,

eine Anzeigevorrichtung (53) zur Darstellung der abgegebenen Uringesamtmenge,

eine mit der Sensorvorrichtung (27), der Ventilvorrichtung (26) und der Anzeigevorrichtung (53) verbundene Steuervorrichtung (40,90), die die Ventilvorrichtung (26) zur Entleerung des Inhalts der Kammer (28) in den Sammelbehälter (10) öffnet und die Anzeige (53) des abgegebenen Urins weiterschaltet, wenn die Sensorvorrichtung (27) anzeigt, daß die Kammer (28) gefüllt ist.