DE102008013090A1

DE102008013090A1 - Vorrichtung und Verfahren zur Überwachung eines Zugangs zu einem Patienten, insbesondere eines Gefäßzugangs bei einer extrakorporalen Blutbehandlung

Info

Publication number: DE102008013090A1
Application number: DE102008013090A
Authority: DE
Inventors: Malte Dr. Gross
Original assignee: Fresenius Medical Care Deutschland GmbH
Current assignee: Fresenius Medical Care Deutschland GmbH
Priority date: 2008-03-07
Filing date: 2008-03-07
Publication date: 2009-09-10
Also published as: WO2009109351A3; CN101959485A; JP2011512971A; EP2247272A2; WO2009109351A2; US20110046534A1

Abstract

Die Erfindung betrifft die Überwachung eines Zugangs zu einem Patienten an einer Punktionsstelle, insbesondere die Überwachung des arteriellen und/oder venösen Gefäßzugangs bei einer extrakorporalen Blutbehandlung. Die erfindungsgemäße Vorrichtung, mit der das Austreten von Blut an der Punktionsstelle erkannt werden kann, ist als ein magneto-elastischer Feuchtigkeitssensor (24) ausgebildet, der in ein saugfähiges Material (25) eingebettet ist, das auf die Punktionsstelle (37) aufgelegt wird. Für den Fall, dass aus der Punktionsstelle (37) Infusionslösung und/oder Blut austreten sollte, kann der nicht ordnungsgemäße Sitz der Punktionskanüle (39) mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung sicher erkannt werden. Das saugfähige Material (25) mit dem eingebetteten magneto-elastischen Feuchtigkeitssensor (24) kann wie konventionelles Verbandmaterial oder eine Mullbinde auf die Punktionsstelle aufgelegt werden. Von Vorteil ist, dass mit der Verwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung gleichsam die Anforderungen der Krankenhaushygiene bei der Dialyse erfüllt werden, das die Punktionsstelle mit dem Auflegen der erfindungsgemäßen Vorrichtung steril abgedeckt wird. Darüber hinaus kann die erfindungsgemäße Vorrichtung als zu einmaligen Verwendung bestimmter Artikel in großen Stückzahlen kostengünstig zur Verfügung gestellt und wie konventionelles Verbandmaterial zur Vermeidung von Infektionen an Punktionsstellen gehandhabt werden. Insofern erfordert die Überwachung des Patientenzugangs ...

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Erkennung von Flüssigkeit für eine Vorrichtung zur Überwachung eines Zugangs zu einem Patienten, insbesondere zur Überwachung des arteriellen und/oder venösen Gefäßzugangs bei einer extrakorporalen Blutbehandlungsvorrichtung. Darüber hinaus betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur Überwachung eines Zugangs zu einem Patienten, insbesondere zur Überwachung eines Gefäßzugangs bei einer extrakorporalen Blutbehandlung, wobei die Überwachungsvorrichtung über eine Vorrichtung zur Erkennung von Blut verfügt. Des Weiteren betrifft die Erfindung eine extrakorporale Blutbehandlungsvorrichtung mit einer Vorrichtung zur Überwachung des arteriellen und/oder venösen Gefäßzugangs sowie ein Verfahren zum Überwachen eines Zugangs zu einem Patienten, insbesondere zum Überwachen des arteriellen und/oder venösen Gefäßzugangs bei einer extrakorporalen Blutbehandlung.
Auf dem Gebiet der Medizintechnik sind Einrichtungen bekannt, mit denen über eine Schlauchleitung Patienten Flüssigkeiten entnommen oder Flüssigkeiten Patienten zugeführt werden können. Dabei erfolgt der Zugang zu dem Patienten im Allgemeinen mit einem Katheter zum Einführen in Körperorgane oder einer Kanüle oder Nadel zum Punktieren von Gefäßen. Während der Untersuchung oder Behandlung ist ein ordnungsgemäßer Zugang zu dem Patienten sicherzustellen. Daher ist es erforderlich, den Patientenzugang zu überwachen.
Ein Anwendungsfall mit besonders hohen Anforderungen an die Sicherheit der Überwachung des Gefäßzugangs stellt die extrakorporale Blutbehandlung dar, bei der über eine arterielle Schlauchleitung, die eine arterielle Punktionskanüle (Nadel) aufweist, Blut von dem Patienten abgeführt, das Blut durch einen Dialysator geleitet wird und über eine venöse Blutleitung, die eine venöse Punktionskanüle (Nadel) aufweist, dem Patienten wieder zugeführt wird. Dabei besteht trotz regelmäßiger Überwachung des Patientenzugangs durch das Krankenhauspersonal grundsätzlich die Gefahr, dass eine Punktionskanüle unbemerkt aus dem Blutgefäß des Patienten herausrutscht oder sogar beide Punktionskanülen aus dem Blutgefäß des Patienten herausrutschen. Während das Herausrutschen der arteriellen Kanüle mit dem Ansaugen von Luft in die arterielle Schlauchleitung verbunden ist, das aufgrund einer maschinenseitigen Luftdetektion sofort zu einem akustischen und/oder optischen Alarm und zur Unterbrechung der Behandlung führt, ist das Herausrutschen der venösen Kanüle und der damit gefürchtete Freifluss des Bluts in die Umgebung nicht ohne weiteres zu detektieren. Wenn das Herausrutschen der venösen Nadel aber nicht sofort erkannt wird, kann der Patient verbluten.
Im Stand der Technik sind Vorrichtungen bekannt, die zur Erkennung eines fehlerhaften Gefäßzugangs die Lage der arteriellen und/oder venösen Kanüle überwachen, um das Herausrutschen der Kanüle aus dem Gefäß erkennen zu können.
Die US-A-5 578 003 beschreibt eine Sicherheitsvorrichtung für eine Blut-, Wundsekret- oder infusionsführende Schlauchleitung, die auf eine relative Positionsänderung der Schlauchleitung reagiert.
Aus der DE 199 53 068 A1 ist eine mechanische Sicherheitsvorrichtung bekannt, die an der Blutleitung einer Dialysemaschine befestigt werden kann. Die bekannte Sicherheitsvorrichtung verfügt über elastisch vorgespannte Klemmbacken, die von einem am Körper des Patienten fixierten Sperrriegel in der geöffneten Position gehalten werden. Bei einer Lageänderung der Blutleitung reißen die Sperrriegel ab, so dass die Klemmbacken den Schlauch abklemmen.
Des Weiteren sind Vorrichtungen zur Überwachung eines Gefäßzugangs bekannt, die auf einer Überwachung des venösen und/oder arteriellen Drucks im extrakorporalen Blutkreislauf beruhen. Die WO 97/10013 beispielsweise beschreibt eine auf der Überwachung des Drucks im extrakorporalen Kreislauf beruhende Überwachungsvorrichtung. Ein Vorteil dieser Überwachungsvorrichtungen liegt darin, dass ein patientenseitiger Sensor nicht erforderlich ist. Allerdings besteht die Gefahr, dass nur das vollständige Herausrutschen der Kanüle erkannt werden kann, nicht aber Sickerblutungen infolge einer partiellen Dislokation der Kanüle. Auch können mangelhaft geschlossene Luer-Lock-Konnektoren nicht mit ausreichender Sicherheit detektiert werden.
Neben den oben beschriebenen Vorrichtungen sind Überwachungsvorrichtungen bekannt, die das an der Punktionsstelle austretende Blut erkennen. Die WO 2006/8866 A1 und WO 99/24145 A1 beispielsweise beschreiben Vorrichtungen zur Überwachung eines Zugangs zu einem Patienten, die über einen feuchtigkeitsempfindlichen Sensor verfügen, der das an der Punktionsstelle austretende Blut erkennt. Auch aus der US 6 445 304 B1 ist ein Feuchtigkeitssensor zur Erkennung von Blutungen bekannt.
Die US 2002/198483 A1 beschreibt einen Feuchtigkeitssensor zur Detektion von Blut an einer Punktionsstelle bei einer extrakorporalen Blutbehandlung. Bei dem Sensor handelt es sich um einen konduktiven Sensor, der mit einer Gleich- oder Wechselspannungsquelle elektrisch verbunden wird, wobei der Spannungsabfall zwischen den beiden leitenden Elektroden gemessen wird. Als Alternative zu einem konduktiven Sensor wird ein kapazitiver Sensor vorgeschlagen. Weiterhin wird vorgeschlagen, die Punktionsstelle aus Gründen der Sterilität mit einer sterilen Barriere, beispielsweise einem sterilen Pad abzudecken, auf das der konduktive oder kapazitive Feuchtigkeitssensor aufgelegt wird.
Zur Erkennung von Feuchtigkeit oder einer Flüssigkeit sind im Stand der Technik auch magneto-elastische Sensoren bekannt.
Der Artikel „Wireless Magnetoelastic Resonance Sensors: A Critical Review" aus Sensors 2002, 2, 294–313, ISSN 1424–8220 beschreibt einen magneto-elastischen Sensor zur Erkennung von Feuchtigkeit oder einer Flüssigkeit. Der Artikel befasst sich mit den theoretischen Grundlagen eines derartigen Sensors. In dem Artikel wird beschrieben, dass die Resonanzfrequenz des magneto-elastischen Sensors mit der Zunahme der ihn umgebenden Feuchtigkeit abnimmt. Darüber hinaus werden Apparaturen beschrieben, mit denen die Änderung der Resonanzfrequenz aufgrund einer Änderung der Feuchtigkeit gemessen werden kann.
Aus der US 7 176 344 B2 ist der Einsatz eines magneto-elastischen Sensors in einem Hygieneprodukt, insbesondere einer Windel bekannt. Die US 7 176 344 B2 befasst sich aber nicht mit dem Problem der Überwachung eines Gefäßzugangs zu einem Patienten.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, einen Gefäßzugang zu einem Patienten, insbesondere einen arteriellen und/oder venösen Gefäßzugang auf einfache Weise mit hoher Zuverlässigkeit zu überwachen, wobei nicht nur das Herausrutschen, sondern auch ein nicht ordnungsgemäßer Sitz der Punktionskanüle sicher erkannt werden kann.
Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche 1, 4, 6, 11 und 12. Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Erkennung von Flüssigkeit für eine Vorrichtung zur Überwachung eines Zugangs zu dem Patienten ist als ein magneto-elastischer Feuchtigkeitssensor ausgebildet, der in ein saugfähiges Material eingebettet ist, das auf die Punktionsstelle aufgelegt wird.
Für den Fall, dass aus der Punktionsstelle und/oder der Punktionskanüle Infusionslösung und/oder Blut austreten sollte, kann der nicht ordnungsgemäße Sitz der Punktionskanüle mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung sicher erkannt werden.
Das saugfähige Material mit dem eingebetteten magneto-elastischen Feuchtigkeitssensor kann wie konventionelles Verbandmaterial oder eine Mullbinde auf die Punktionsstelle aufgelegt werden. Von Vorteil ist, dass mit der Verwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung gleichsam die Anforderungen der Krankenhaushygiene bei der Dialyse erfüllt werden, die von der Kommission für Krankenhaushygiene und Infektionsprävention gestellt werden, da die Punktionsstelle mit dem Auflegen der erfindungsgemäßen Vorrichtung steril abgedeckt wird. Dabei ist vorauszusetzen, dass das saugfähige Material der erfindungsgemäßen Vorrichtung steril ist.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann als zur einmaligen Verwendung bestimmter Artikel in großen Stückzahlen kostengünstig zur Verfügung gestellt und wie konventionelles Verbandmaterial zur Vermeidung von Infektionen an Punktionsstellen gehandhabt werden. Insofern erfordert die Überwachung des Patientenzugangs keine zusätzlichen Maßnahmen.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Erkennung von Flüssigkeit verfügt vorzugsweise über Mittel zur Befestigung des saugfähigen Materials am Patienten. Vorzugsweise sind die Befestigungsmittel als Mittel ausgebildet, mit denen das saugfähige Material an der Haut des Patienten haftend befestigt werden kann. Hierzu können beispielsweise konventionelle Pflaster oder dergleichen Verwendung finden. Vorzugsweise verfügt die erfindungsgemäße Vorrichtung aber über einen Haftstreifen oder dergleichen, der an der Seite des saugfähigen Materials angebracht ist, mit dem die erfindungsgemäße Vorrichtung an der Punktionsstelle auf die Haut des Patienten aufgelegt wird.
Bei einer alternativen Ausführungsform weist das Pad eine ringförmige oder U-förmige Form auf, so dass die Punktionsstelle vom Pad teilweise oder vollständig umrandet, aber nicht verdeckt wird und somit sichtbar bleibt. Es kann zusätzlich eine sterile transparente Abdeckung zur Bedeckung der einsehbaren Punktionsstelle vorgesehen sein. Bei der Ausführungsform eines U-förmigen Pads kann in einem oder in beiden Schenkeln jeweils ein magneto-elastischer Feuchtigkeitssensor vorhanden sein. Ein ringförmiges Pad kann an einer Stelle durch einen schmalen Schlitz unterbrochen ausgeführt sein, so dass das Pad auch nach bereits erfolgter Punktion um die Punktionsstelle herum platziert werden kann. Ein ringförmiges Pad kann mit einem oder mehreren Sensoren bestückt sein.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Erkennung von Flüssigkeit ist für eine Vorrichtung zur Überwachung eines Patientenzugangs, insbesondere des arteriellen und/oder venösen Gefäßzugangs bei einer extrakorporalen Blutbehandlungsvorrichtung bestimmt. Die Vorrichtung zur Überwachung des Gefäßzugangs, mit der die Vorrichtung zur Erkennung von Flüssigkeit zusammenwirkt, verfügt über eine Messeinheit zur Messung der Resonanzfrequenz des magneto-elastischen Sensors und eine Auswerteinheit zum Vergleichen der gemessenen Resonanzfrequenz mit einem vorgegebenen Referenzwert.
Für den Fall, dass die Differenz zwischen der gemessenen Resonanzfrequenz und dem vorgegebenen Referenzwert größer als ein vorgegebener Grenzwert ist, erzeugt die Auswerteinheit ein Steuer- und/oder Alarmsignal, das einen fehlerhaften Patientenzugang signalisiert.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Überwachung des arteriellen und/oder venösen Gefäßzugangs kann eine separate Baugruppe bilden. Vorzugsweise ist die erfindungsgemäße Vorrichtung jedoch Bestandteil der extrakorporalen Blutbehandlungsvorrichtung.
Wenn die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Überwachung des Gefäßzugangs Bestandteil der extrakorporalen Blutbehandlungsvorrichtung ist, kann die Überwachungsvorrichtung von den Komponenten Gebrauch machen, die in der Blutbehandlungsvorrichtung bereits vorhanden sind. Hierzu zählen insbesondere die zentrale Steuer- und Recheneinheit der Blutbehandlungsvorrichtung, die beispielsweise über einem Mikroprozessor verfügt.
Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass bei der Erzeugung eines Steuer- und/oder Alarmsignals die Blutbehandlung unterbrochen und/oder ein Alarm gegeben wird. Zur Unterbrechung der Blutbehandlung wird vorzugsweise die Blutpumpe angehalten, die in der Blutbehandlungsvorrichtung zum Fördern von Blut durch den extrakorporalen Blutkreislauf vorhanden ist. Darüber hinaus wird vorzugsweise das Absperrorgan geschlossen, das in der Blutbehandlungsvorrichtung im extrakorporalen Blutkreislauf ebenfalls angeordnet ist. Es kann beispielsweise die arterielle und/oder die venöse Klemme des extrakorporalen Blutkreislaufs geschlossen werden.
Zur Bestimmung der Resonanzfrequenz des magneto-elastischen Sensors sind im Stand der Technik verschiedene Vorrichtungen und Verfahren bekannt. Diesbezüglich wird insbesondere auf den Artikel Artikel „Wireless Magnetoelastic Resonance Sensors: A Critical Review" aus Sensors 2002, 2, 294–313, ISSN 1424–8220 verwiesen.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird mittels einer Erregerspule an der Punktionsstelle ein magnetisches Wechselfeld erzeugt, wobei die Antwort des magneto-elastischen Sensors auf das magnetische Wechselfeld mit einer Detektorspule empfangen wird. Da die Signalübertragung zur Auswertung drahtlos erfolgt, können Leitungen entfallen, die innerhalb des saugfähigen Materials vorzusehen wären. Dadurch wird die Herstellung der aus dem magneto-elastischen Feuchtigkeitssensor und dem saugfähigen Material bestehenden Einheit, die als Pad oder dergleichen ausgebildet sein kann, wesentlich vereinfacht.
Im Folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert.
Es zeigen:
1 Die wesentlichen Komponenten einer Hämodialysevorrichtung zusammen mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Überwachung des Patientenzugangs in stark vereinfachter schematischer Darstellung,
2 einen Schnitt durch die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Erkennung von Flüssigkeit für die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Überwachung des Patientenzugangs,
3 eine Ansicht der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Erkennung von Flüssigkeit von unten,
4 die wesentlichen Komponenten der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Überwachung des Patientenzugangs und
5 die auf einer Punktionsstelle aufliegende erfindungsgemäße Vorrichtung zur Erkennung von Flüssigkeit.
1 zeigt die wesentlichen Komponenten einer Hämodialysevorrichtung, die über eine Vorrichtung zur Überwachung des venösen und/oder arteriellen Gefäßzugangs verfügt. Die Hämodialysevorrichtung weist einen Dialysator 1 auf, der durch eine semipermeable Membran 2 in eine Blutkammer 3 und eine Dialysierflüssigkeitskammer 4 unterteilt ist. An eine Arterie des Patienten ist mittels einer arteriellen Punktionskanüle 5 eine arterielle Schlauchleitung 6 angeschlossen, die zu dem Einlass der Blutkammer 3 des Dialysators führt. Von dem Auslass der Blutkammer 3 des Dialysators geht eine venöse Schlauchleitung 7 ab, die mittels einer venösen Punktionskanüle 8 an einer Vene des Patienten angeschlossen ist. Die arterielle Schlauchleitung 6 ist in eine okkludierende Blutpumpe 9 eingelegt, die das Blut im extrakorporalen Blutkreislauf I fördert.
Der Dialysierflüssigkeitskreislauf II der Hämodialysevorrichtung umfasst eine Dialysierflüssigkeitsquelle 10, an der eine Dialysierflüssigkeitszuführleitung 11 angeschlossen ist, die zu dem Einlass der Dialysierflüssigkeitskammer 4 des Dialysators führt. Von dem Auslass der Dialysierflüssigkeitskammer 4 des Dialysators 1 geht eine Dialysierflüssigkeitsabführleitung 12 ab, die zu einem Auslass 13 führt. In die Dialysierflüssigkeitsabführleitung 12 ist eine Dialysierflüssigkeitspumpe 14 geschaltet.
Die Steuerung der Dialysevorrichtung übernimmt eine zentrale Steuereinheit 15, die über Steuerleitungen 16, 17 die Blut- und Dialysierflüssigkeitspumpe 9, 14 ansteuert. Die zentrale Steuereinheit 15 ist über eine Datenleitung 18 mit einer Alarmeinheit 19 verbunden, die bei einem Störfall einen optischen und/oder akustischen Alarm gibt.
Stromab der Blutkammer 3 des Dialysators befindet sich an der venösen Schlauchleitung 7 eine elektro-magnetisch betätigbare venöse Schlauchklemme 20, die über eine weitere Steuerleitung 21 von der zentralen Steuereinheit 15 geschlossen wird, wenn ein fehlerhafter Gefäßzugang festgestellt wird, beispielsweise nach dem vollständigen Herausrutschen der Kanüle aus dem Gefäß oder einer partiellen Dislokation der Kanüle, die zu einem Blutaustritt führt. Eine elektro-magnetisch betätigbare arterielle Schlauchklemme 40, die über eine weitere Steuerleitung 41 von der zentralen Steuereinheit 15 geschlossen wird, wenn ein fehlerhafter Gefäßzugang festgestellt wird, befindet sich stromauf der Blutkammer 3 des Dialysators an der arteriellen Schlauchleitung 6.
Zur Überwachung des Gefäßzugangs ist eine Vorrichtung 22 vorgesehen, die nachfolgend noch im Einzelnen beschrieben wird. Die Vorrichtung 22 zur Überwachung des Gefäßzugangs kann Bestandteil der Blutbehandlungsvorrichtung sein oder eine separate Baugruppe bilden. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist die Überwachungsvorrichtung 22 insofern Bestandteil der Dialysevorrichtung, als die Überwachungsvorrichtung von verschiedenen Komponenten Gebrauch macht, die in der Dialysevorrichtung ohnehin vorhanden sind, beispielsweise Teile der zentralen Steuereinheit 15 (Mikroprozessor) oder der Alarmeinheit 19.
Die Vorrichtung 22 zur Überwachung des Gefäßzugangs verfügt über eine Vorrichtung 23 zur Erkennung von Flüssigkeit, die auf die Punktionsstelle aufgelegt wird. Nachfolgend wird die Vorrichtung 23 zur Erkennung von Flüssigkeit unter Bezugnahme auf die 2 und 3 im Einzelnen beschrieben.
Die Vorrichtung 23 zur Erkennung von Flüssigkeit weist einen magneto-elastischen Feuchtigkeitssensor 24 auf, der als flexibler flacher Streifen ausgebildet ist.
Da ein magneto-elastischer Feuchtigkeitssensor als solcher zum Stand der Technik gehört, wird der Feuchtigkeitssensor nicht im Einzelnen beschrieben. Ein derartiger Feuchtigkeitssensor ist beispielsweise in dem Artikel „Wireless Magnetoelastic Resonance Sensors: A Critical Review" aus Sensors 2002, 2, 294–313, ISSN 1424–8220 beschrieben, auf den zum Zwecke der Offenbarung ausdrücklich Bezug genommen wird.
Der magneto-elastische Feuchtigkeitssensor 24 ist in ein saugfähiges Material 25 vollständig eingebettet. Das saugfähige Material 25 besteht aus einer im Wesentlichen rechteckförmigen oberen Lage 25A und einer im Wesentlichen rechteckförmigen unteren Lage 25B gleicher Abmessungen. Zwischen der oberen und unteren Lage 25A, 25B, die eine Einheit bilden, wird der Feuchtigkeitssensor 24 vollständig umschlossen. Die 2 und 3 zeigen einen Schnitt durch das saugfähige Material mit dem Feuchtigkeitssensor sowie eine Unteransicht des saugfähigen Materials mit dem Sensor.
An der Unterseite ist das saugfähige Material mit einem umlaufenden Haftstreifen 26 versehen, mit dem das saugfähige Material mit dem Feuchtigkeitssensor, das nachfolgend auch als Pad bezeichnet wird, auf der Haut des Patienten an der Punktionsstelle festgeklebt wird. Der Haftstreifen 26 sollte zwar fest an der Haut des Patienten haften, sich aber leicht abziehen lassen. Es können anstelle eines umlaufenden Haftstreifens auch mehrere Haftstreifen vorgesehen sein.
Das Pad stellt einen zur einmaligen Verwendung bestimmte Artikel dar, der in einer Folienverpackung 26 steril verpackt zur Verfügung gestellt werden kann.
4 zeigt die wesentlichen Komponenten der Vorrichtung zur Überwachung des Gefäßzugangs. Die Vorrichtung zur Überwachung des Gefäßzugangs 22 verfügt über eine Messeinheit 27 zur Messung der Resonanzfrequenz des magneto-elastischen Feuchtigkeitssensors 24, der in das sterile saugfähige Material 25 eingebettet ist.
Die Frequenz f der Grundschwingung des magneto-elastischen Sensors in Form eines quaderförmigen Streifens der Länge L beträgt:
Dabei ist E_S der Elastizitätsmodul, ρ_S die Dichte und σ die Poisson-Zahl (Querkontraktionszahl) des Streifenmaterials. Eine zusätzliche Massenbelegung Δm des Sensors kann durch eine Änderung des Dichte ρ_S beschrieben werden und führt näherungsweise zu folgender Frequenzänderung.
Die Messeinheit 27 zur Erfassung der Frequenzänderung verfügt über eine Erregerspule 28 und eine Detektorspule 29 sowie einen Funktionsgenerator 30, einen Lock-in-Verstärker 31 und eine Auswerteinheit 32. Über elektrische Verbindungsleitungen 33 und 34 sowie 35 und 36, die in 4 nur andeutungsweise dargestellt sind, ist der Funktionsgenerator 30 mit der Erregerspule 28, der Lock-in-Verstärker 31 mit der Detektorspule 29 und die Auswerteinheit 32 einerseits mit dem Funktionsgenerator 30 und andererseits mit dem Lock-in-Verstärker verbunden. Die Auswerteinheit 32 kann ein konventioneller Computer (Mikroprozessor) sein, der auch Bestandteil der zentralen Steuereinheit 15 der Dialysevorrichtung sein kann.
Der Funktionsgenerator 30 erzeugt eine Wechselspannung mit konstanter Amplitude und Frequenz, wodurch die Erregerspule ein magnetisches Wechselfeld erzeugt, das den Feuchtigkeitssensor 24 durchdringt. Die Detektorspule 29 misst die Antwort des Feuchtigkeitssensors auf das magnetische Wechselfeld. Die Frequenz der vom Funktionsgenerator erzeugten Wechselspannung wird nun verändert, wobei die Antwort des Feuchtigkeitssensors mit der Erregerspule und dem Lock-in-Verstärker gemessen und verstärkt wird. Während die Frequenz des Wechselspannungssignals verändert wird, bestimmt die Auswerteinheit 32 die Frequenz, bei der die Amplitude des mit der Detektorspule 29 detektierten Signals am größten ist. Diese Frequenz entspricht der Resonanzfrequenz des Feuchtigkeitssensors 24.
Die gemessene Resonanzfrequenz des Feuchtigkeitssensors 24 wird in der Auswerteinheit 32 mit einem vorgegebenen Referenzwert verglichen. Wenn der Betrag der Differenz zwischen der gemessenen Resonanzfrequenz und dem vorgegebenen Referenzwert größer als ein vorgegebener Grenzwert ist, erzeugt die Auswerteinheit 32 ein Steuer- und/oder Alarmsignal. Der Referenzwert kann auf bekannte Weise aus den gegebenen Sensordaten gemäß Gleichung (1) berechnet werden. Dabei werden allerdings fertigungsbedingte Schwankungen der Sensoreigenschaften nicht berücksichtigt. Es kann deshalb sinnvoll sein, den Referenzwert durch eine Probemessung, z. B. bei der Inbetriebnahme des Sensors, zu messen und den Messwert als Referenzwert zu hinterlegen.
Die Detektion von Blut an der Punktionsstelle basiert darauf, dass sich bei der Benetzung des magneto-elastischen Feuchtigkeitssensors 24 mit Feuchtigkeit (Flüssigkeit) die Resonanzfrequenz des magneto-elastischen Feuchtigkeitssensors 24 verändert. Dabei sinkt die Resonanzfrequenz mit zunehmender Feuchtigkeit. Wenn Blut an der Punktionsstelle austritt, wird die Differenz zwischen der gemessenen Resonanzfrequenz und dem vorgegebenen Referenzwert größer als ein vorgegebener Grenzwert. Dabei ist der vorgegebene Referenzwert für die Resonanzfrequenz ein Wert, der angenommen wird, wenn der Feuchtigkeitssensor trocken ist oder nur einer geringen Feuchtigkeit ausgesetzt ist.
Da der Feuchtigkeitssensor in dem saugfähigen Material eingebettet ist, wird der Effekt der Änderung der Frequenz infolge der Änderung der Feuchtigkeit erheblich verstärkt, so dass die Signalauswertung noch einfacher und sicherer ist.
5 zeigt den Bereich der Punktionsstelle 37, an dem die Haut 38 des Patienten mit einer Punktionskanüle 39 durchstochen ist. Auf die Punktionsstelle 37 wird das Pad 23 aufgelegt, so dass die Punktionsstelle steril abgedeckt ist. Dabei haftet das Pad 23 mittels des Haftstreifens 26 an der Haut des Patienten. Nach der Blutbehandlung wird das Pad wieder abgezogen und die Kanüle aus dem Gefäß herausgezogen.
Die Auswerteinheit 32 der Vorrichtung 22 zur Überwachung des Gefäßzugangs ist über eine Leitung 36 mit der zentralen Steuereinheit 15 der Dialysevorrichtung verbunden. Wenn die Überwachungsvorrichtung einen fehlerhaften Gefäßzugang, d. h. das Austreten von Blut an der Punktionsstelle erkennt, empfängt die zentrale Steuereinheit 15 der Dialysevorrichtung das Steuer- und/oder Alarmsignal der Überwachungsvorrichtung. Dann schließt die Steuereinheit 15 das elektro-magnetisch betätigbare Absperrorgan 20 in der venösen Schlauchleitung 7 und hält die Blutpumpe 9 in der arteriellen Schlauchleitung 6 an. Damit ist die extrakorporale Blutbehandlung unterbrochen, so dass ein weiterer Freifluss des Bluts aus der venösen Nadel nicht möglich ist.
1 zeigt ein Ausführungsbeispiel, bei dem die nur andeutungsweise dargestellte Überwachungsvorrichtung 22 über eine venöse und eine arterielle Vorrichtung 23, 23' zur Erkennung von Blut verfügt, um sowohl den venösen als auch den arteriellen Gefäßzugang überwachen zu können.
Aufgrund der Abhängigkeit der Resonanzfrequenz von der Viskosität der Flüssigkeit, kann zwischen verschiedenen Flüssigkeiten unterschieden werden, beispielsweise zwischen an der Punktionsstelle austretendem Blut oder einer Feuchtigkeitszunahme infolge von Schweiß. Durch gezielte Festlegung des Grenzwertes kann also ein Fehlalarm ausgeschlossen werden.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform wird der Feuchtigkeitssensor 24 beschichtet. Es kann eine Beschichtung vorgesehen sein, die mit Blut reagiert, so dass sich die Eigenschaften des Bluts verändern. Vorzugsweise ist eine Beschichtung vorgesehen, die das Blut koaguliert. Die Beschichtung kann ein Enzym enthalten, das Blut koaguliert. Es kann aber auch eine Säure oder eine Base in der Beschichtung enthalten sein, die Bluteiweiße, wie z. B. Albumin denaturiert.
Zur weiteren sicheren Unterscheidung zwischen einem Blutaustritt und einer Feuchtigkeitszunahme, die nicht auf einen Blutaustritt zurückzuführen ist, können bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform in dem saugfähigen Material 25 des Pads 23 auch zwei oder mehr als zwei magneto-elastische Feuchtigkeitssensoren eingebettet sein, die sich in ihren elektrischen Eigenschaften insbesondere der Abhängigkeit der Resonanzfrequenz von der Feuchtigkeit, unterscheiden.
Beispielsweise können zwei magneto-elastische Sensoren mit unterschiedlicher Oberflächenrauhigkeit vorgesehen sein, um aus der Differenz der jeweiligen Resonanzfrequenzen der beiden Sensoren zur Unterscheidung zwischen unterschiedlichen Ereignissen, die Dichte und Viskosität der Flüssigkeit zu bestimmen.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist die Erregerspule 28 und die Detektorspule 29 in einer Dialyseliege oder in einen Dialysestuhl integriert. Anstelle getrennter Spulen 28 und 30 kann aber auch eine kombinierte Erreger- und Detektorspule vorgesehen sein, die in die Liege oder den Stuhl integriert sein kann. Bei einer Dialyseliege sind die Erregerspule 28 und die Detektorspule 29 oder die kombinierte Erreger- und Detektorspule vorzugsweise in der Liegefläche der Dialyseliege integriert. Bei einem Dialysestuhl sind die Erregerspule und die Detektorspule oder die kombinierte Erreger- und Detektorspule vorzugsweise in der Armlehne integriert.
Bei einer weiteren Ausführungsform wird die Funktion der Erregerspule und der Detektorspule mit nur einer Spule realisiert, die die Funktion beider Spulen erfüllt.
Die elektrische Verbindung zwischen Erregerspule 28 und Detektorspule 29 einerseits und der Blutbehandlungsmaschine andererseits kann durch Kabel erfolgen. Es ist aber auch möglich, eine drahtlose Verbindung, z. B. eine Funkverbindung zwischen den Spulen einerseits und der Blutbehandlungsmaschine andererseits vorzusehen. Vorzugsweise weist die Einheit von Erregerspule und Detektorspule eine eigene Stromversorgung, z. B. eine Batterie auf, so dass elektrische Leitungen zu einem Netzteil entfallen können.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- US 5578003 A [0005]
- DE 19953068 A1 [0006]
- WO 97/10013 [0007]
- WO 2006/8866 A1 [0008]
- WO 99/24145 A1 [0008]
- US 6445304 B1 [0008]
- US 2002/198483 A1 [0009]
- US 7176344 B2 [0012, 0012]

Zitierte Nicht-Patentliteratur

- „Wireless Magnetoelastic Resonance Sensors: A Critical Review” aus Sensors 2002, 2, 294–313, ISSN 1424–8220 [0011]
- „Wireless Magnetoelastic Resonance Sensors: A Critical Review” aus Sensors 2002, 2, 294–313, ISSN 1424–8220 [0026]
- „Wireless Magnetoelastic Resonance Sensors: A Critical Review” aus Sensors 2002, 2, 294–313, ISSN 1424–8220 [0042]

Claims

Vorrichtung zur Erkennung von Flüssigkeit für eine Vorrichtung zur Überwachung eines Zugangs zu einem Patienten, wobei über eine Schlauchleitung Flüssigkeit einem Patienten zugeführt und/oder von dem Patienten abgeführt wird, insbesondere zur Überwachung des arteriellen und/oder venösen Gefäßzugangs bei einer extrakorporalen Blutbehandlungsvorrichtung, mit der Blut eines Patienten über eine venöse Schlauchleitung, die eine venöse Punktionskanüle aufweist, dem Patienten zugeführt und über eine arterielle Schlauchleitung, die eine arterielle Punktionskanüle aufweist, von dem Patienten abgeführt wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung zur Erkennung von Flüssigkeit als ein magneto-elastischer Feuchtigkeitssensor (24) ausgebildet ist, der in ein saugfähiges Material (25) eingebettet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung zur Erkennung von Flüssigkeit Mittel (26) zur Befestigung des saugfähigen Materials am Patienten aufweisen.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Befestigungsmittel (26) als Mittel ausgebildet sind, mit denen das saugfähige Material (25), in dem der magneto-elastische Feuchtigkeitssensor eingebettet ist, an der Haut des Patienten haftend befestigbar ist.
Vorrichtung zur Überwachung eines Zugangs zu einem Patienten, insbesondere zur Überwachung des arteriellen und/oder venösen Gefäßzugangs bei einer extrakorporalen Blutbehandlungsvorrichtung, bei der Blut eines Patienten über eine venöse Schlauchleitung, die eine venöse Punktionskanüle aufweist, dem Patienten zugeführt und über eine arterielle Schlauchleitung, die eine arterielle Punktionskanüle aufweist, von dem Patienten abgeführt wird, mit einer Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung eine Messeinheit (27) zur Messung der Resonanzfrequenz des magneto-elastischen Feuchtigkeitssensors (24) und eine Auswerteinheit (32) zum Vergleichen der gemessenen Resonanzfrequenz mit einem vorgegebenen Referenzwert aufweist, wobei die Auswerteinheit (32) ein Steuer- und/oder Alarmsignal erzeugt, das einen fehlerhaften Patientenzugang signalisiert, wenn der Betrag der Differenz zwischen der gemessenen Resonanzfrequenz und dem vorgegebenen Referenzwert größer als ein vorgegebener Grenzwert ist.
Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Messeinheit (27) zur Messung der Resonanzfrequenz eine Erregerspule (28) zum Erzeugen eines magnetischen Wechselfeldes und eine Detektorspule (29) um Detektieren eines magnetischen Wechselfeldes aufweist.
Blutbehandlungsvorrichtung mit einem extrakorporalen Blutkreislauf, der eine arterielle Schlauchleitung (6) mit einer arteriellen Punktionskanüle (5) und eine venöse Schlauchleitung (7) mit einer venösen Punktionskanüle (8) aufweist, und mit einer Vorrichtung (22) zur Überwachung des arteriellen und/oder venösen Gefäßzugangs nach Anspruch 4 oder 5.
Blutbehandlungsvorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Blutbehandlungsvorrichtung eine Steuereinheit (15) aufweist, die derart mit der Vorrichtung (22) zur Überwachung des Gefäßzugangs zusammenwirkt, dass bei der Erzeugung des Steuer- und/oder Alarmsignals die Blutbehandlung unterbrochen und/oder ein Alarm gegeben wird.
Blutbehandlungsvorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Blutbehandlungsvorrichtung eine Blutpumpe (9) zum Fördern von Blut durch den extrakorporalen Blutkreislauf (I) aufweist, wobei die Steuereinheit (15) der Blutbehandlungsvorrichtung derart mit der Vorrichtung (22) zur Überwachung des Gefäßzugangs zusammenwirkt, dass die Blutpumpe (9) angehalten wird, wenn die Auswerteinheit (32) das Steuer- oder Alarmsignal erzeugt.
Blutbehandlungsvorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Blutbehandlungsvorrichtung ein im extrakorporalen Blutkreislauf (I) angeordnetes Absperrorgan (20) aufweist, wobei die Steuereinheit (15) der Blutbehandlungsvorrichtung derart mit der Vorrichtung (22) zur Überwachung des Gefäßzugangs zusammenwirkt, dass das Absperrorgan (20) geschlossen wird, wenn die Auswerteinheit (32) das Steuer- oder Alarmsignal erzeugt.
Blutbehandlungsvorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Blutbehandlungsvorrichtung eine Alarmeinheit (19) aufweist, die einen akustischen und/oder optischen Alarm gibt, wobei die Steuereinheit (15) der Blutbehandlungsvorrichtung derart mit der Vorrichtung (22) zur Überwachung des Gefäßzugangs zusammenwirkt, dass die Alarmeinheit (19) einen Alarm gibt, wenn die Auswerteinheit (32) das Steuer- oder Alarmsignal erzeugt.
Verwendung mindestens eines in ein saugfähiges Material eingebetteten magneto-elastischen Feuchtigkeitssensors zur Erkennung von Blut an einer Punktionsstelle eines Patienten, insbesondere zur Überwachung des arteriellen und/oder venösen Gefäßzugangs bei einer extrakorporalen Blutbehandlungsvorrichtung, bei der Blut eines Patienten über eine venöse Schlauchleitung, die eine venöse Punktionskanüle aufweist, dem Patienten zugeführt und über eine arterielle Schlauchleitung, die eine arterielle Punktionskanüle aufweist, von dem Patienten abgeführt wird.
Verfahren zum Überwachen eines Zugangs zu einem Patienten, wobei über eine Schlauchleitung Flüssigkeit einem Patienten zugeführt oder von dem Patienten abgeführt wird, dadurch gekennzeichnet, dass auf die Punktionsstelle ein in saugfähiges Material eingebetteter magneto-elastischer Sensor aufgelegt wird, die Resonanzfrequenz des magneto-elastischen Feuchtigkeitssensors bestimmt wird, und auf der Grundlage der Veränderung der Resonanzfrequenz auf einen fehlerhaften Gefäßzugang geschlossen wird, wobei bei der Feststellung eines fehlerhaften Gefäßzugangs ein Alarm gegeben und/oder die Entnahme und/oder die Zufuhr von Flüssigkeit unterbrochen wird.
Verfahren nach Anspruch 12 zum Überwachen des arteriellen und/oder venösen Gefäßzugangs bei einer extrakorporalen Blutbehandlungsvorrichtung, bei der Blut eines Patienten über eine venöse Schlauchleitung, die eine venöse Punktionskanüle aufweist, dem Patienten zugeführt und über eine arterielle Schlauchleitung, die eine arterielle Punktionskanüle aufweist, von dem Patienten abgeführt wird, dadurch gekennzeichnet dass bei der Feststellung eines fehlerhaften Gefäßzugangs die Blutbehandlung unterbrochen und/oder ein Alarm gegeben wird.
Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass zur Unterbrechung der Blutbehandlung eine im extrakorporalen Blutkreislauf angeordnete Blutpumpe angehalten und/oder ein im extrakorporalen Blutkreislauf angeordnetes Absperrorgan geschlossen wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass zur Bestimmung der Resonanzfrequenz des magneto-elastischen Sensors mit einer Erregerspule an der Punktionsstelle ein magnetisches Wechselfeld erzeugt und die Antwort des magneto-elastischen Sensors auf das magnetische Wechselfeld mit einer Detektorspule empfangen wird.