DE69025725T2

DE69025725T2 - Medizinische Vorrichtung zum Messen der von einem Lebewesen abgeschiedenen Flüssigkeitsmenge

Info

Publication number: DE69025725T2
Application number: DE1990625725
Authority: DE
Inventors: Masaaki Kimura; Naoyuki Kohriya; Akira Kumada; Kenji Matsuo; Michihiro Murata; Chitaka Ochiai; Shigeo Yamazaki
Original assignee: Kobayashi Pharmaceutical Co Ltd; Murata Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Kobayashi Pharmaceutical Co Ltd; Murata Manufacturing Co Ltd
Priority date: 1989-12-15
Filing date: 1990-12-13
Publication date: 1996-09-19
Anticipated expiration: 2010-12-14
Also published as: EP0432772A1; DE69025725D1; JPH03184558A; EP0432772B1; JPH0796028B2

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

1. Gebiet der Erfindung:

Diese Erfindung bezieht sich auf eine medizinische Vorrichtung zum Messen der von einem Lebewesen abgeschiedenen Flüssigkeitsmenge. Die Meßvorrichtung zeichnet automatisch und kontinuierlich die Körperflüssigkeitsausscheidung (Urin und dergleichen) nach einer chirurgischen Behandlung des Patienten auf. Diese Erfindung bezieht sich auf eine Verbesserung der Meßvorrichtung.

2. Beschreibung des Standes der Technik:

Bei einer klinischen Behandlung, insbesondere in der Chirurgie, ist das Überwachen des Volumens der Körperflüssigkeitsausscheidung bzw. -exkretion von Patienten für eine geeignete Behandlung durch Ärzte sehr wichtig. Das Exkretionsvolumen von Körperflüssigkeit (wie Blut oder Urin) ist eine wichtige den Zustand der Erholung von Patienten wiedergebende Größe. Beispielsweise gibt das Urinvolumen den Zustand der Erholung von Patienten nach einem chirurgischen Eingriff im Abdominalbereich an.
Ein herkömmliches Meßverfahren für Körperflüssigkeit besteht darin, Körperflüssigkeit in einem beutelähnlichen Behälter mit einem Meßzylinder aufzufangen, und das Volumen manuell zu messen (Japanische Patentoffenlegungsschrift Nr. Sho 57- 166147).
Ein anderes herkömmliches Meßverfahren besteht darin, Körperflüssigkeit (beispielsweise Urin) eines Patienten in einem Behälter aufzufangen, und der Inhalt tröpfchenweise in einen Urinbehälter gegossen wird, um das Volumen zu messen (Japanische Patentoffenlegungsschrift Nr. Sho 57-57524). Dieses Verfahren ist für den praktischen Gebrauch implementiert.
Ein weiteres herkömmliches Meßverfahren besteht im Wiegen des Urinbehälters, um das Urinvolumen zu erhalten (Japanische Patentoffenlegungs Nr. Sho 60-203237).
Jedoch erfordern alle der obigen herkömmlichen Verfahren einen Arbeiter, um die Messung zu unterstützen. Nach dem chirurgischen Eingriff ist eine längerfristige Überwachung des Exkretionsvolumens notwendig, und eine Einheit der Messung kann ein ganzer Tag sein. Deshalb ist es äußerst schwierig, die manuelle Messung durchzuführen.
Bei dem ersten herkömmlichen Verfahren ist ein periodischen Ersetzen der Meßzylinder notwendig, wobei die ansteigende Häufigkeit des Ersetzens die Arbeitsbelastung der Arbeiter enorm ansteigen läßt. Bei dem zweiten Verfahren, dem Tropfenmeßverfahren, kann eine Tropfenerzeugungskapillare mit im Urin enthaltenen Suspensionsteilchen verstopft werden, was die Messung verhindert. Bei dem dritten Verfahren verringern Änderungen des spezifischen Gewichts des Urins die Meßgenauigkeit. Ein weiteres Problem besteht darin, daß die Größe des Systems dazu neigt, groß und teuer zu werden. Daher bestand für das Gebiet der klinischen Behandlunq ein Wunsch nach einer automatisierten, kontinuierlichen Körperflüssigkeitsexkretions-Meßvorrichtung mit einem einfachen Aufbau.
Die DE-A-2 330 033 offenbart eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Patentanspruchs 1.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine einfache, preiswerte Körperflüssigkeitsexkretions-Meßvorrichtung mit kontinuierlicher Meßfähigkeit für medizinische Anwendungen zu schaffen, die keine menschliche Unterstützung erfordert. Zum Lösen der obigen Aufgabe schlägt die vorliegende Erfindung eine Körperflüssigkeitsexkretions-Meßvorrichtung für eine medizinische Anwendung gemäß Patentanspruch 1 vor.
Die Vorrichtung enthält einen Körperflüssigkeitsspeichertank. Der Tank speichert von dem Körper des Patienten ausgeschiedene Körperflüssigkeit. Der Speichertank weist einen vertikal an der inneren Oberfläche angebrachten Widerstandssensor auf, und der Widerstandssensor erzeugt elektrische Signale, die den Widerstandwert des Widerstandssensors anzeigen.
Die Vorrichtung hat ebenfalls ein Meßteil. Das Meßteil empfängt das von dem Widerstandssensor erzeugte elektrische Signal, berechnet den Widerstandswert des Widerstandssensors, und berechnet das Volumen der Körperflüssigkeit beruhend auf dem Widerstandswert.
Bei der vorliegenden Erfindung wird das Volumen der Körperflüssigkeit unter Verwendung elektrischer Signale gemessen. Bei diesem Verfahren verringert sich die Notwendigkeit einer manuellen Unterstützung beträchtlich. Beispielsweise können herkömmlicherweise zum Vergrößern der Meßgenauigkeit verwendete Meßzylinder kleinen Volumens durch einen großen Tank ersetzt werden, was die Anzahl manueller Auswechselvorgänge der Meßzylinder verringert. Da Tropfen erzeugende Kapillaren nicht verwendet sind, wird die Messung nicht durch Suspensionsteilchen in der Körperflüssigkeit beeinträchtigt. Ferner macht das Fehlen von Wiegevorrichtungen die Vorrichtung kleiner und preiswerter. Deshalb ermöglicht die vorliegende Erfindung die Implementierung einer einfachen, preiswerten, arbeitseinsparenden Meßvorrichtung, mit der kontinuierliche oder periodische Messungen durchführbar sind.
Eine mit der vorliegenden Vorrichtung meßbare Körperflüssigkeit schließt Urin ein. Eine andere Körperflüssigkeit ist lediglich meßbar, wenn deren Widerstandswert meßbar ist. Vorzugsweise hat der Widerstandssensor mehr als einen Widerstandskörper. Jeder Widerstandskörper hat einen spezifischen Widerstand und muß parallel zu einer vertikalen Linie auf der inneren Oberfläche des Speichertanks befestigt werden. Der Speichertank kann ein Sensorsubstrat haben, das mittels eines weichen Films an der inneren Oberfläche des Tanks fixiert ist.
Ein Kabel verbindet den Widerstandssensor und das Meßteil. Das Kabel hat einen Anschluß bzw. ein Anschlußstück an einem Ende und ist von einem Paar von an dem Widerstandssensor befestigten Elektroden abnehmbar. Andererseits hat der Widerstandskörper auch ein Paar von Ausgangselektroden, die parallel zu den Ausgangselektroden angeordnet sind. Die Kurzschlußelektrode verhindert eine falsche Verbindung der Anschlüsse, da sie einen Kurzschluß bedingt.
Es ist besser, wenn die Beziehung zwischen der Querschnittsfläche und der Tiefe des Körperflüssigkeitstanks bekannt ist, wobei das Meßteil in diesem Fall das Volumen der Körperflüssigkeit beruhend auf der Beziehung der Querschnittsfläche und der Tiefe der Flüssigkeit und dem Widerstandswert des Widerstandssensors berechnen kann. Wenn der Tank eine konstante Querschnittsfläche als Funktion der Tiefe hat, wird zudem die notwendige Berechnung durch das Meßteil weiter vereinfacht.
Das Meßteil besteht auf einen Impedanztestteil, einem A/D- Konverterteil und einem Steuer-/Rechenteil. Das Impedanztestteil empfängt elektrische Signale von dem Widerstandssensor, die den durch die in dem Tank aufgefangene Körperflüssigkeit veränderten Widerstand angeben. Das A/D-Konverterteil empfängt von dem Impedanztestteil analoge Signale, die das Volumen der Körperflüssigkeit anzeigen und wandelt diese in digitale Werte um. Das Steuer-/Rechenteil empfängt von dem A/D- Konverterteil Werte des Exkretionsvolumens bzw. Ausscheidungsvolumens und berechnet das Gesamtvolumen der Ausscheidung.
Auf diese Weise wird das Ausgangssignal des Widerstandssensors, das herkömmlicherweise nicht linear zu dem Volumen der aufgefangenen Körperflüssigkeit ist, in ein analoges Signal umgewandelt, das linear zu dem Volumen der Körperflüssigkeit ist, was die Weiterverarbeitung bzw. Manipulation der gemessenen Daten sehr viel einfacher macht.
Das Meßteil hat einen Speicherteil. In dem Speicherteil können Daten, die den Zustand der Erholung des Patienten anzeigen, wie beispielsweise das angesammelte Volumen und den Verlauf des Körperflüssigkeitsvolumens gespeichert werden.
Das Meßteil hat ebenfalls ein Zeitgeberteil. Das Zeitgeberteil erzeugt periodische Zeitablaufsteuerungssignale, die den Beginn einer neuen Periode der kumulativen Berechnung anzeigen.
Die Widerstandssensoren mit mehr als einem Widerstandskörper (und einige andere Widerstandssensoren) erfordern Ansteuerleistung. Die dem Widerstandssensor zugeführte Ansteuerleistung ist als ein Meßsignal bezeichnet. Anders ausgedrückt, das Meßsignal selbst ist die Ansteuerleistung des Widerstandssensors. Ein Teil, das das Meßsignal erzeugt, ist nachstehend als Stromversorgungsteil bezeichnet.
Wenn der Widerstandssensor ein Wechselstromsignal (beispielsweise eine sinusförmige Spannung) akzeptiert bzw. empfängt, enthält das Stromversorgungsteil einen Wechselstrom-Signalgenerator. Der Wechselstrom-Signalgenerator erzeugt Wechselstrom-Meßsignale durch Oszillation, bedingt durch eine Gleichstromspannung von einer Gleichstrom-Stromversorgung. Die vorliegende Erfindung hängt jedoch nicht ab von (1) der Existenz des Meßsignals, (2) der Art des Meßsignals (Wechselstrom oder Gleichstrom), oder (3) der dem Signalverlauf des Meßsignals (Sinuswelle, Impuls oder dergleichen).
Die Zeitablaufsteuerung der Messung mit der vorgeschlagenen Vorrichtung kann entweder kontinuierlich oder intermittierend sein. Wenn sie intermittierend ist, ist eine Einrichtung zur Zeitablaufsteuerung notwendig und das von dem Zeitgeberteil erzeugte Zeitablaufsteuerungssignal kann zu diesem Zweck unter Verwendung einer Leistungssteuereinrichtung angelegt werden. Die Leistungssteuereinrichtung aktiviert den Wechselstrom-Signalgenerator entsprechend dem Zeitablaufsteuerungssignal.
Wenn der Widerstandssensor Übergangseigenschaften aufweist, ist deren Einfluß zu verhindern. Dies kann durch Verzögern der Aktion bzw. des Einsatzes des Steuer-/Rechenteils erzielt werden. Auf diese Weise kann das Exkretionsvolumen nach dem Übergang ohne den Einfluß erhalten werden.
Das Verwenden von Gleichstrombatterien verbessert die Tragbarkeit der Vorrichtung. Zum Vermeiden eines Überlaufens von Körperflüssigkeit aus dem Tank kann das Meßteil einen Alarmsignalgenerator haben. Die Vorrichtung überwacht das Volumen der Körperflüssigkeit, und wenn ein vorbestimmtes Volumen der Körperflüssigkeit in dem Tank aufgefangen wurde, erzeugt sie ein Alarmsignal.
Der grundlegende Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine einfache und arbeitseinsparende Körperflüssigkeitsexkretions-Meßvorrichtung für medizinische Anwendungen zur schaffen. Deshalb fallen Vorrichtungen mit einigen Zusatzfunktionen wie den obigen sämtlich in den technischen Bereich der vorliegenden Erfindung.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG

Die beigefügte Zeichnung und ihre Beschreibung werden das Verständnis der Erfindung erleichtern. In der Zeichnung zeigen zu Darstellungszwecken und in nicht einschränkender Weise:
Fig. 1 eine Gesamtstruktur eines bevorzugten erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiels, insbesondere die Anordnung eines Widerstandssensors relativ zu einem Körperflüssigkeitstank und die Art, wie Urin von Patienten aufgefangen wird;
Fig. 2 eine Draufsicht, die einen Widerstandssensor des Ausführungsbeispiels gemäß Fig. 1 beschreibt, insbesondere die parallele Ausrichtung der zwei Widerstandskörper, an den Widerstandskörpern befestigte Elektroden und Kurzschlußelektroden;
Fig. 3 ein Blockschaltbild, das die Struktur eines Stromversorgungsteils, eines Meßteils, und eines Anzeigeteils beschreibt, die bei dem in Fig. 1 beschriebenen Ausführungsbeispiel verwendet werden;
Fig. 4 eine interne Schaltung eines bei dem in Fig. 1 beschriebenen Ausführungsbeispiel verwendeten Impedanztestteils;
Fig. 5 in einem Körperflüssigkeitstank aufbewahrten Urin und zwei Widerstandskörper, die in dem Ausführungsbeispiel in Fig. 1 beschrieben sind;
Fig. 6 einen charakteristischen Funktionsverlauf, der die nichtlineare Beziehung zwischen dem Ausgang eines Differenzverstärkers und der Tiefe der Körperflüssigkeit beschreibt, was in dem Ausführungsbeispiel in Fig. 1 beschrieben ist;
Fig. 7 ein Zeitablaufsteuerungsdiagramm, bei dem ein intermittierender Aufruf der Meßfunktion getriggert wird und die Übergangsreaktion durch eine Zeitablaufsteuerung unterdrückt wird.

BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELE

Ein bevorzugtes erfindungsgemäßes Ausführungsbeispiel ist beschrieben.
Fig. 1 beschreibt kurz ein Ausführungsbeispiel, bei dem die erfindungsgemäße Körperflüssigkeitsexkretionsvolumen-Meßvorrichtung für medizinische Anwendung verwendet wird, um das Urinvolumen eines chirurgisch behandelten Patienten nach der Operation aufzuzeichnen.
Ein Körperflüssigkeitstank 10 ist ein kreisförmiger Zylinder oder Prisma, das aus transparentem Glas oder Plastik besteht. Der Körperflüssigkeitstank 10 speichert durch eine Urinröhre 12 zugeführten Urin. Der Körperflüssigkeitstank 10 ist wegwerfbar.
Der Körperflüssigkeitstank 10 hat eine konstante Querschnittsfläche als Funktion der Tiefe. Es gibt einen Widerstandssensor 14 an der inneren Oberfläche des Speichertanks 10. Der Widerstandssensor 14 ist an der inneren Oberfläche des Speichertanks 10 fixiert und vertikal angeordnet.
Fig. 2 ist ein ausführliche strukturelle Beschreibung des Widerstandssensors 14. Ein Sensorsubstrat 16 ist ein weicher Film wie beispielsweise Polyesterfilm. Das Sensorsubstrat 16 ist kohäsiv an der inneren Oberfläche des Speichertanks 10 mit zweifach beschichtetem Band oder dergleichen befestigt.
An der anderen Seite des Widerstandssensors 14 sind zwei Widerstandskörper angeordnet. Bei diesem Ausführungsbeispiel sind die Widerstandskörper Kohlenstoff-Widerstandskörper 18 und 20, die in Reihen mit einem gewissen Abstand angeordnet sind. Die Widerstandskörper 18 und 20 sind mittels Anstrich aufgebracht oder durch ein Dickfilmverfahren aufgedruckt.
Jeder der Kohlenstoff-Widerstandskörper 18 und 20 hat Elektroden 22 und 24, die aus leitfähiger Silberpaste bestehen. Wenn ein Sensoranschluß bzw. Sensoranschlußteil darunter an dem Sensorsubstrat 16 befestigt ist, werden durch die Anschlüsse Ausgangssignale zu den Elektroden 22 und 24 gesendet, wodurch eine elektrische Verbindung unter den Widerstandskörpern 18 und 20, dem Stromversorgungsteil und dem Meßteil hergestellt wird.
Auf dem Sensorsubstrat 16 gibt es parallel zu den Elektroden 22 und 24 eine Kurzschlußelektrode 26, so daß durch Messen des Widerstandswertes erfaßbar ist, ob es sich bei den mit dem Sensorsubstrat verbundenen Elektroden um 22 und 24 oder um die Kurzschlußelektrode 26 handelt. Wie in der Fig. 1 dargestellt, wird der Anschluß 28 mit dem Widerstandssensor 14 verbunden werden. Der Widerstandssensor 14 wird von dem Anschluß 28 entfernt und nach der Messung weggelegt.
Der Anschluß 28 ist mit dem Stromversorgungs-, Meß- und Anzeigeteil 32 über das Kabel 30 verbunden. Das Stromversorgungs-, Meß- und Anzeigeteil 32 wird mittels einer Batterie betrieben, die eine mögliche durch kommerzielle Wechselstromversorgung bedingte Gefahr vermeidet und für medizinische Anwendungen geeignet ist. Das Stromversorgungs-, Meß- und Anzeigeteil 32 kann Peripheneeinrichtungen aufweisen. In Fig. 1 ist ein Drucker 34 mit dem Stromversorgungs-, Meß- und Anzeigeteil 32 verbunden.
Wie in Fig. 1 deutlich gezeigt, hat das Stromversorgungs-, Meß- und Anzeigeteil 32 eine aus Flüssigkristallen oder dergleichen bestehende Anzeige 36. Unter der Anzeige 36 sind Schalter 38, 40, 42 und 44, die durch einen Bediener bedient werden. Die Schalter 38, 40, 42 und 44 haben jeweils Funktionen Start ("RUN"), Stop, Rücksetzen ("RESET") und Löschen ("CLEAR"). Der Alarmsummer 46 zeigt das Überlaufen des Tanks 10 an.
Fig. 3 zeigt ein Blockschaltbild der Gesamtstruktur der Meßvorrichtung des Ausführungsbeispiels. Bei dem Ausführungsbeispiel hat das Stromversorgungs-, Meß- und Anzeigeteil 32 ein Stromversorgungsteil 48, ein Meßteil 50, ein Anzeigeteil 36, ein Bedienteil 52 und Datenübertragungsteil 54.
Das Stromversorgungsteil 48 enthält eine Batterie 56. Durch Verwenden der Batterie 56 zur Energieversorgung ist die Vorrichtung tragbar. Das Stromversorgungsteil 48 enthält ebenfalls eine Konstantspannungsschaltung 58, die die von der Batterie empfangene Spannung stabilisiert, eine Leistungssteuereinrichtung 60 und einen Wechselstrom-Signalgenerator 62. Der Wechselstrom-Signalgenerator 62 empfängt von der Leistungssteuereinrichtung 60 das Gleichstromsignal, wandelt es in ein Wechselstromsignal um, und führt den Widerstandskörpern 18 und 20 des Widerstandssensors 14 einen Meßstrom zu. Dabei kann der dem Widerstandssensor 14 zugeführte Meßstrom ein Impulssignal sein.
Das Meßteil 50 enthält ein Steuer-/Rechenteil mit CPU. Das Meßteil 50 hat ebenfalls ein Impedanztestteil 66, das das analoge Ausgangssignal des Widerstandssensor 14 verarbeitet (das der Tiefe der Körperflüssigkeit in dem Tank entsprechende Tiefesignal), und sendet es zu einem A/D-Konverterteil. Das A/D-Konverterteil 68 wandelt das von dem Impedanztestteil verarbeitete analoge Signal in ein digitales Signal um. Das Steuer-/Rechenteil 64 empfängt das digitale Signal und führt eine notwendige Berechnung durch.
Das Steuer-/Rechenteil 64 sendet das Signal zu der Leistungs- Steuereinrichtung 60 und steuert den dem Widerstandssensor 14 zugeführten Strom. Die Versorgungsspannung (das Ausgangssignal der Konstantspannungsschaltung) wird mittels des Steuer- /Rechenteils 64 überwacht.
Das Meßteil 50 hat ein Speicherteil 70, das das mittels des Steuer-/Rechenteils 64 berechnete Exkretionsvolumen aufzeichnet. Das Speicherteil 70 kann ein RAM, E²PROM oder dergleichen sein. Das Meßteil 50 hat ein Zeitgeberteil 72. Mit der Zeitgebereinrichtung kann die Messung intermittierend durchgeführt werden, was die Lebensdauer der Batterie 56 verlängert und eine Volumenmessung für eine lange Zeitperiode ermöglicht.
Das Anzeigeteil 36 hat eine Flüssigkristallanzeige oder dergleichen. Die vorliegende Erfindung schreibt die Einzelheiten der Struktur bzw. Beschaffenheit der Anzeige nicht vor. Das Bedienteil 52 hat Tasten 38, 40, 42 und 44 und wird verwendet, um die Aufzeichnung der Vorrichtung zu starten, zu stoppen, zurückzusetzen oder zu löschen. Diese Tasten können durch Tastaturen oder dergleichen ersetzt werden.
Ein Datenübertragungsteil 54 gibt die Daten der Flüssigkeitsexkretion aus der Vorrichtung aus, beispielsweise zu einem Drucker 34. Eine RS232C-Übertragung kann zu diesem Zweck verwendet werden.
Nun folgt eine ausführliche Beschreibung des Meßprinzips des UrinExkretionsvolumens und dem internen Zustandsübergang der vorgeschlagenen erfindungsgemäßen Vorrichtung.
Wie allgemein bekannt, handelt es sich bei Körperflüssigkeit wie beispielsweise von Patienten ausgeschiedenem Urin um einen Elektrolyten, und deshalb um einen elektrischen Leiter. Zudem gibt der spezifische Widerstand der Körperflüssigkeit die Konzentration der Körperflüssigkeit wieder, und jede Körperflüssigkeit hat ihren eigenen spezifischen Widerstand.
Wenn in dem Körperflüssigkeitspeichertank 10 in Fig. 1 Urin gespeichert bzw. aufgefangen wird, werden die voneinander isolierten bzw. getrennten Widerstandskörper 18 und 20, die innerhalb eines kurzen Abstandes voneinander angeordnet sind, durch den Urin elektrisch verbunden. Der Schaltungswiderstand ist bekannt und sehr gering (annähernd 100 Ohm.cm) im Fall von Urin und dergleichen. Wenn die Widerstandswerte der Widerstandskörper 18 und 20 hoch genug sind (beispielsweise 100 k Ohm) ist der Widerstand des Urins vernachlässigbar. Deshalb sind zwei Widerstandskörper 18 und 20 durch den Urin elektrisch verbunden. Zu dieser Zeit ist der Widerstand zwischen den Widerstandskörpern 18 und 20 proportional zur Tiefe der Körperflüssigkeit. Da die Querschnittsfläche des Körperflüssigkeitstanks bekannt ist, kann das Volumen des ausgeschiedenen Urins durch den Widerstand zwischen den Widerstandskörpern 18 und 20 berechnet werden.
Eine Messung des Exkretionsvolumens beruhend auf dem obigen Prinzip ermöglicht eine automatische, kontinuierliche oder intermittierende Messung. Da der Speichertank 10 und der Flüssigkeitssensor 14 preiswert sind, können sie aus einem wegwerfbaren Material bestehen. Dies macht die Vorrichtung einfach und sicher im Hinblick auf mögliche sekundäre Infektionen.
Nun folgt eine ausführliche Beschreibung des Meßverfahrens des Widerstandswert beruhend auf Fig. 4, 5 und 6. Die Messung des Widerstandswerts bei dem Ausführungsbeispiel wird durch Zuführen von Wechselstrornsignalen zu den Widerstandskörpern 18 und 20 des Widerstandssensors 14 durchgeführt. Die Wechselstromsignale können sinusförmige Wellen mit 1 V Amplitude und 10 kHz Frequenz sein. Fig. 4 zeigt die Hauptstruktur bzw. den wesentlichen Aufbau der Irnpedanztestteils. Wenn das von dem Wechselstrom-Signalgenerator erzeugte Wechselstromsignal dem Widerstandssensor 14 zugeführt wird, wird der Widerstand Zs des Widerstandssensors 14 (der Widerstand zwischen den Widerstandskörpern 18 und 20) über die Ausgangsspannung Vout des Differenzverstärkers 80 in dem Impedanztestteil 66 erhalten. Der Verstärker 80 enthält Widerstände R&sub0;, Rs und Rf wie in der Figur gezeigt. Das Ausgangssignal Vout wird durch die folgende Gleichung berechnet.
Vout V&sub0; Rf/Rs R&sub0;/(Zs+R&sub0;)
(Wobei Zs, R&sub0; « Rs, und V&sub0; die Ausgangsspannung des Wechselstrom-Signalgenerators 62 ist)
Fig. 5 zeigt ein Ersatzschaltbild des Widerstandssensors 14 aus der Sicht der Elektroden 22 und 24. Da der Widerstand r von Urin sehr klein ist, ist er, verglichen mit dem Widerstand R18 der Widerstandskörper 18 und 20 vernachlässigbar. Andererseits verändern sich die Widerstände R18 und R20 der Kohlenstoff-Widerstandskörper 18 und 20 mit dem Ansteigen des Tiefenunterschieds. Fig. 6 zeigt die Änderungscharakteristik des Ausgangs Vout des Differenzverstärkers 80 relativ zu dem Tiefenunterschied. Die Charakteristik ist nichtlinear, aber vorab bekannt. Der Ausgang bzw. das Ausgangssignal Vout ist monoton ansteigend. Der Ausgang Vout wird mittels der (in der Figur nicht gezeigten) Gleichrichterschaltung in dem Impedanztestteil 66 gleichgerichtet und dem A/D-Konverterteil 68 zugeführt. Ein (in der Figur nicht gezeigter) V/F-Konverter in dem A/D-Konverterteil 68 erzeugt eine Rechteckwelle, deren Frequenz proportional zu Vout ist.
Die Rechteckwelle wird beispielsweise einem 8-Bit Mikrocomputer in dem Steuer-/Rechenteil 64 zugeführt. Der Mikrocomputer hat einen internen Ereigniszähler, der die Frequenz der Rechteckwelle zählt. Die gezählte Frequenz entspricht der Tiefe des Urins. Das Steuer-/Rechenteil 64 berechnet das Volumen der Urinausscheidung bzw. Urinexkretion unter Verwendung der Tiefe des Urins. Die Daten der in dem Speicherteil 70 gespeicherten Speichertankquerschnittsfläche werden für die Berechnung verwendet. Deshalb ist mit der Vorrichtung des Ausführungsbeispiels der Widerstand Zs des Widerstandssensors 14, der das Volumen der Urinausscheidung anzeigt, jederzeit meßbar.
Das Meßteil 50 hat ein Zeitgeberteil 72. Das Zeitgeberteil 72 besteht aus einem Oszillator, einem Zähler, und einem Frequenzteiler und erzeugt Zeitablaufsteuerungsinformationen. Unter Verwendung der Zeitablaufsteuerungsinformationen und des Urin-Exkretionsvolurnens berechnet das Steuer-/Rechenteil 64 das Gesamtvolumen der Exkretion und das inkrementale Volumen innerhalb einer gewissen Zeitperiode. Den Anweisungen von dem Bedienteil 52 folgend zeigt das Meßteil 50 an, löscht, oder überträgt die Geschichte bzw. den bisherigen Verlauf des Inkrementalvolumens. Das Steuer-/Rechenteil 64 steuert ebenfalls die Anzeige gemessener Daten mittels des Anzeigeteils 36. Das Ausgangssignal von dem Steuer-/Rechenteil 64 wird in dem Speicherteil 70 gespeichert und auf Anforderung von dem Bedienteil 52 hin ausgelesen.
Die gemessenen Daten werden von dem Datenübertragungsteil 54 zu einer Übertragungsleitung oder einem Drucker 34 übertragen und zur Diagnose von Patienten verwendet.
Das Anzeigeteil 36 besteht beispielsweise aus einer 7-Segment, 8-Stellen LCD, einer Daten-Zwischenspeicherschaltung und einer LCD-Ansteuerschaltung. Das Anzeigeteil 36 zeigt die von dem Steuer-/Rechenteil 64 zugeführten Daten an. Das Anzeigeteil 36 hat ebenfalls eine Alarmvorrichtung. Der angezeigte Wert des Anzeigeteils 36 in Fig. 1 zeigt die vergangene Zeit und das Gesamtvolumen der Urinexkretion an.
Die Alarmvorrichtung des Anzeigeteus 36 wird verwendet, um das Austauschen des Speichertanks 10 anzuzeigen, was das Überlaufen des Speichertanks 10 und eine sekundäre Infektion verhindert. Dies verhindert ebenfalls den Kontakt des Patienten mit Urin über das Rohr 12. Der Alarm wird angezeigt, wenn die Tiefe der Körperflüssigkeit einen vorbestimmten Pegel überschreitet, und der Speichertank 10 wird ausgetauscht werden. Für den Alarm überprüft und vergleicht das Steuer- /Rechenteil die Tiefe der Körperflüssigkeit mit dem in dem Speicherteil 70 gespeicherten vorbestimmten Wert. Es besteht keine Schwierigkeit beim Aufzeichnen des Gesamt- und inkrementalen Volumens des Urins nach dem aufeinanderfolgenden Austauschen bzw. Ersetzen des Tanks.
Bei dem Ausführungsbeispiel kann die Messung ohne einstweilige Einstellung durchgeführt werden. Jedoch kann die Messung periodisch sein, wobei das von dem Zeitgeberteil 72 erzeugte Zeitablaufsteuerungssignal verwendet wird. Beispielsweise kann das Volumen der Exkretion bzw. Ausscheidung einmal pro Stunde gemäß dem Zeitablaufsteuerungssignal gemessen werden. Die Leistungs-Steuereinrichtung 60 und der Wechselstrom- Signalgenerator 62 des Stromversorgungsteils 48 und das Impedanztestteil 66 und der A/D-Konverter 68 des Meßteils 50 empfangen die Spannung nur zu einer periodischen Zeit. Durch derartiges Einschränken der Spannungszufuhr kann der Verbrauch der Batterie beträchtlich verringert werden.
Unter Verwendung dieser Art des Bereitschafts-Betriebs wird ein großer Anteil bzw. Betrag von Batterieleistung eingespart, jedoch bedingt dies ebenfalls eine instabile Spannung im frühen Stadium des Abtastens. Bei dem Ausführungsbeispiel ist das Steuer-/Rechenteil 64 mit einer verzögerten Meßvorrichtung bei einer Übergangsperiode ausgestattet. Ein Messungs-Triggersignal, das das Steuer-/Rechenteil 64 der Leistungs-Steuereinrichtung 60 zuführt, wird zur Aktivierungszeit t0 erzeugt, wie in Fig. 7 dargestellt, dann oszilliert der Wechselstrom-Signalgenerator 62 und das oszillierende Ausgangssignal wird entsprechend der vorbestimmten Aktivierungscharakteristik hervorgerufen. Durch das oszillierende Ausgangssignal wird das Ausgangssignal Vout des Impedanztestteils 66 erzeugt. Vout wird dann mittels des A/D-Konverterteils in eine Rechteckwelle umgewandelt. Das Steuer- /Rechenteil 64 zählt die Welle mittels des Ereigniszählers.
Nach einer vorbestimmten Verzögerungsperiode, beispielsweise 10 mill, wird der Wert zu diesem Moment T1 zu der CPU innerhalb des Steuer-/Rechenteils 64 als gemessene Daten gesendet. Das Ausgangssignal Vout hat die in Fig. 7 dargestellte Charakteristik, und nach der anfänglichen Übergangsperiode wird ein stabiles Ausgangssignal erhalten. Nach der Messung wird das Messungs-Triggersignal zur Zeit t2 zurückgesetzt und alle Schaltungen werden in den Bereitschaftszustand zurückversetzt. Mit dem Ausführungsbeispiel kann ein stabiles Aufzeichnen des Urin-Exkretionsvolumenverlaufs ermöglicht werden, obwohl das Meßsignal intermittierend erzeugt wird.
Bei dem Ausführungsbeispiel wird dem Widerstandssensor 14 ein Wechselstromsignal zugeführt, aber es ist ebenfalls möglich, dem Widerstandssensor ein Impulssignal zuzuführen und die dem Widerstand proportionale Gleichspannung zu messen. Wenn ein Impulssignal verwendet wird, kann das Volumen durch Erfassen der Zeitperiode, die vergeht, bis eine gewisse Spannung erreicht wird, oder durch Messen der Spannung nach einer gewissen Zeitperiode beim Abfallen des Impulses gemessen werden.
Die vorliegende Erfindung mißt elektronisch die Tiefe der Körperflüssigkeit in dem Körperflüssigkeitstank, wobei der Verlauf des Widerstands bzw. des Widerstandswerts des an dem Speichertank befestigten Widerstandssensors überwacht wird, und eine automatische Messung des Körperflüssigkeits-Exkretionsvolumens ohne menschlich Unterstützung ermöglicht wird. Ferner können der Körperflüssigkeitsspeichertank und der Widerstandssensor preiswert hergestellt werden, und diese Teile, die in Berührung mit der Körperflüssigkeit gelangen, können wegwerfbar sein, was die mögliche sekundäre Infektion beseitigt.

Claims

1. Ein Körperflüssigkeitsexkretionsvolumen-Meßvorrichtung für medizinische Anwendung, mit:

(a) einem aus dem Körper des Patienten ausgeschiedene Körperflüssigkeit speichernden Körperflüssigkeitsspeichertank (10);

(b) einem Widerstandssensor (14), der ein eine Widerstandsveränderung anzeigendes elektrisches Signal erzeugt, wobei der Widerstandssensor (14) aus einem Widerstandskörper (18, 20) und einer Elektrode (22, 24) besteht; und

(c) einem Meßteil (50), das das von dem Widerstandssensor (14) erzeugte elektrische Signal empfängt, den durch die im dem Körperflüssigkeitsspeichertank (10) gespeicherte Körperflüssigkeit veränderten Widerstandswert des Widerstandskörpers (18, 20) berechnet, und beruhend auf dem Widerstand, das Volumen des Flüssigkeitskörpers berechnet;

dadurch gekennzeichnet, daß der Widerstandssensor (14) vertikal an der inneren Oberfläche des Speichertanks (10) befestigt ist;

die Form einer flachen Platte aufweist; und

weich ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet, daß

der Widerstandssensor (14) einen vorbestimmten Widerstand hat, zusammengesetzt aus mehr als einem Widerstandskörper (18, 20), die parallel zu einer vertikalen Linie angeordnet sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2,

dadurch gekennzeichnet, daß der Widerstandssensor (14) ein Sensorsubstrat (16) umfaßt, das die Widerstandskörper (18, 20) trägt.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3,

dadurch gekennzeichnet, daß

das Sensorsubstrat (16) kohäsiv an der inneren Oberfläche des Speichertanks (10) befestigt ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4,

dadurch gekennzeichnet, daß

das Sensorsubstrat (16) ein weicher Film ist.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 5, ferner gekennzeichnet durch

(a) ein Kabel (30), das den Widerstandssensor (14) und das Meßteil (50) verbindet und das elektrische Signal überträgt, das den Widerstandswert des Widerstandskörpers (18, 20) beruhend auf dem Volumen der in dem Körperflüssigkeitsspeichertank (10) gespeicherten Körperflüssigkeit wiedergibt; und (b) einen Anschluß (28), der an einemende des Kabels (30) befestigt ist und mit dem Widerstandssensor (14) verbunden ist;

wobei der Widerstandssensor (14) umfaßt:

(c) ein Paar von Ausgangselektroden (22, 24), von denen jede elektrisch mit einem unterschiedlichen Widerstandskörper (18, 20) verbunden ist; wobei der Anschluß (28) physikalisch mit dem Paar von Ausgangselektroden (22, 24) verbunden sein kann, und wenn er verbunden ist, das Paar von Ausgangselektroden (22, 24) den Widerstandswert des Widerstandskörpers (18, 20) beruhend auf dem Volumen von in dem Körperflüssigkeitsspeichertank (10) gespeicherter Körperflüssigkeit anzeigt; und

(d) ein Paar von Kurzschlußelektroden (26) parallel zu dem Paar von Ausgangselektroden (22, 24) angeordnet ist; wobei der Widerstandswert des Paars von Kurzschlußelektroden (26) verglichen mit dem Widerstandswert der Widerstandskörper (18, 20) vernachlässigbar ist und als ein Kurzschluß angesehen werden kann.

7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß

die Beziehung zwischen der Tiefe und der Querschnittsfläche des Körperflüssigkeitsspeichertanks (10) bekannt ist, und daß das Meßteil (50) das Volumen der Körperflüssigkeit in dem Speichertank (10) berechnet, wobei die Berechnung auf dem Widerstandswert des Widerstandskörpers beruht, der durch die Flüssigkeit verändert wird und auf der Beziehung zwischen der Tiefe und der Querschnittsfläche des Speichertanks (10) beruht.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7,

dadurch gekennzeichnet, daß

die Querschnittsfläche des Speichertanks (10) als Funktion der Tiefe konstant ist.

9. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet, daß

die Vorrichtung ferner ein Stromversorgungsteil (48) umfaßt, das dem Widerstandssensor (14) ein Meßsignal zuführt; wobei der Widerstandssensor (14) mittels des Meßsignals ein elektrisches Signal erzeugt, welches den Widerstandswert des Widerstandskörpers (18, 20) beruhend auf dem Volumen der in dem Körperflüssigkeitsspeichertank (10) gespeicherten Körperflüssigkeit anzeigt.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9,

dadurch gekennzeichnet, daß

das Stromversorgungsteil (48) umfaßt:

(a) eine eine festgelegte Spannung erzeugende Gleichstrom- Stromversorgungseinrichtung (60); und

(b) einen Wechselstrom-Signalgenerator (62), der aufgrund des Empfangens der von der Gleichstrom-Stromversorgungseinrichtung (60) erzeugten Gleichspannung oszilliert und ein Wechselstrom-Meßsignal erzeugt.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10,

dadurch gekennzeichnet, daß

das Meßsignal eine sinusförmige Spannung ist.

12. Vorrichtung nach Anspruch 10 oder 11,

dadurch gekennzeichnet, daß

die Gleichstrom-Stromversorgungseinrichtung (60) eine Batterie (56) enthält.

13. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet, daß

das Meßteil (50) umfaßt:

(a) ein Impedanztestteil (66), das von dem Widerstandssensor (14) das elektrische Signal empfängt, welches den Widerstandswert des Widerstandskörpers (18, 20) beruhend auf dem Volumen der in dem Körperflüssigkeitsspeichertank (10) gespeicherten Körperflüssigkeit anzeigt, und das Signal in ein analoges Signal umwandelt, welches das Volumen der Körperflüssigkeit anzeigt;

(b) ein A/D-Konverterteil (68), das das analoge Signal empfängt, welches den Widerstandswert des Widerstandskörper (18, 20) beruhend auf dem gespeicherten Volumen der Körperflüssigkeit anzeigt, und die Exkretionsvolumendaten in digitaler Form erzeugt; und

(c) ein Steuer-/Rechenteil (64), das die Exkretionsvolumendaten von dem A/D-Konverterteil (68) empfängt und die Exkretionsvolurnendaten akkumuliert.

14. Vorrichtung nach Anspruch 13,

dadurch gekennzeichnet, daß

das Meßteil (50) ein Speicherteil (70) umfaßt, welches die von dem Steuer-/Rechenteil (64) empfangenen akkumulierten Exkretionsvolumendaten speichert.

15. Vorrichtung nach Anspruch 14,

dadurch gekennzeichnet, daß

das Steuer-/Rechenteil (64) die Summe des Exkretionsvolumens bildet.

16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 13 bis 15,

dadurch gekennzeichnet, daß

das Meßteil (50) ein Zeitgeberteil (72) umfaßt, welches das Intervall der Messung einstellt und periodisch Zeitablaufsteuerungssignale erzeugt; wobei das Steuer-/Rechenteil (64) die Summe der Exkretionsvolumendaten entsprechend dem Zeitablaufsteuerungssignal berechnet.

17. Vorrichtung nach Anspruch 16,

dadurch gekennzeichnet, daß

das Stromversorgungsteil (48) eine Leistungs-Steuereinrichtung (60) umfaßt, die den Wechselstrom-Signalgenerator (62) gemäß den Zeitablaufsteuerungssignalen aktiviert; wobei das Berechnungs-/Steuerteil (64) das Zählen in Übereinstimmung mit dem Zeitablaufsteuerungssignal beginnt, das Zählen beendet, nachdem eine vorbestimmte Periode vergangen ist und der Einfluß des Übergangsphänomens verschwunden ist, und die Exkretionsvolumendaten in digitaler Form ausgibt.

18. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet, daß

das Meßteil (50) ein Alarmsignal erzeugt, wenn das Volumen der in dem Körperflüssigkeitsspeichertank (10) gespeicherten Körperflüssigkeit einen vorbestimmten Pegel des Speichervolumens überschritten hat.

19. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß

es sich bei der in dem Körperflüssigkeitsspeichertank (10) gespeicherten Körperflüssigkeit um Urin handelt.