DE3782739T2

DE3782739T2 - System zur kalibrierung eines blutdruckwandlers.

Info

Publication number: DE3782739T2
Application number: DE8888900991T
Authority: DE
Inventors: P Frank; L Thompson
Original assignee: Medex Inc
Current assignee: Smiths Medical ASD Inc
Priority date: 1987-07-14
Filing date: 1987-12-21
Publication date: 1993-04-01
Anticipated expiration: 2007-12-22
Also published as: EP0366651A1; DE366651T1; DK7590A; WO1989000399A1; DE3782739D1; ATE82475T1; DK7590D0; ES2006002A6; EP0366651B1; US4760730A; CA1304454C

Description

Diese Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Messung eines physiologischen Druckes, insbesondere eines Blutdruckes, und im einzelnen betrifft die Erfindung ein elektrisches System zur Kalibrierung eines derartigen Gerätes zur Überwachung des Blutdruckes.
Bei Blutdrucküberwachungsgeräten, auf die die Erfindung gerichtet ist, wird ein Katheter in ein Blutgefäß eines Patienten eingesetzt, wobei der Katheter über Schläuche an einen Druckwandler angeschlossen ist. Eine Kochsalzlösung füllt normalerweise die Schläuche zwischen dem Katheter und dem Meßwertwandler. Die Flüssigkeit in dem System legt einen Druck, der in direktem Bezug zu dem Blutdruck des Patienten steht, an eine Membran in dem Meßwertwandler. Eine Wheatstone-Brücke aus vier Dehnungsmeßwiderständen ist auf einem Siliziumchip ausgebildet, der mechanisch oder über ein flüssiges Medium mit der Membran des Meßwertwandlers verbunden ist, um in Abhängigkeit von der Dehnung der Membran eine Veränderung des Widerstandes zu erzeugen.
Der Meßwertwandler ist an einen Monitor angeschlossen, der eine kontinuierliche Echtzeitanzeige der Schwankungen im Blutdruck des Patienten, wie sie von der Wandlerbrücke erfaßt werden, erstellt. Ein Teil oder die Gesamtheit des Meßwertwandlers ist ein Einwegprodukt. Eine Form ist eine Meßwertwandlereinheit als völliges Einwegprodukt, die in einem Teil die Kochsalzlösung aufnimmt und von einem anderen Teil aus das elektrische Signal erstellt. Eine andere Form besteht aus einem wiederverwendbaren Wandlerabschnitt und einer Einweg-Wandlerkuppe, die auf dem Wandlerabschnitt angeordnet ist. Die Kochsalzlösung, die verunreinigt werden kann, ist in dem wiederverwendbaren Abschnitt durch eine Membran, die auf der Einweg-Wandlerkuppe angeordnet ist, von dem Wandler isoliert.
Im wesentlichen alle Systeme sind für eine Überprüfung der Kalibrierung ausgelegt. Bei dieser Überprüfung wird ein Widerstand durch einen Schalter derartig über einen Zweig des Brückenwandlers gelegt, daß der Monitor einen Druck von 100 mm Hg (1,3 x 10&sup4; N/m²) anzeigt, wenn die elektrischen Anschlüsse stimmen. In den meisten Krankenhäusern, in denen Geräte dieser Art verwendet werden, ist es Teil der Routineprozedur des Tages oder der neuen Schicht, diesen Schalter zu schließen, um festzustellen, ob das Gerät richtig funktioniert. Ergibt sich überhaupt kein Meßwert, dann wurde ein offener Schaltkreis in das System eingeführt. Weicht der Meßwert von 100 mm Hg (1,3 x 10&sup4; N/m²) erheblich ab, dann ist etwas geschehen, das bewirkt, daß Fremdwiderstand in das System kriecht.
Viele Monitore haben einen Schalter an dem Monitor selbst, durch den der Nebenschlußwiderstand über die Brücke geschaltet wird. Das U.S.-Patent Nr. 4,603,574 offenbart einen Druckwandler, bei dem in einer Ausführungsform der Widerstand an dem Kabel angeordnet ist, das den Wandleraufbau mit dem Monitor verbindet, wobei Reihenschalter zur Erstellung der Nebenschlußverbindung vorgesehen sind. In einer zweiten Ausführungsform sind der Schalter und der Widerstand innerhalb des Wandlergehäuses vorgesehen.
Ein erfindungsgemäßes System zur Wandlung eines physiologischen Druckes umfaßt einen Monitor, einen Meßwertwandleraufbau mit einem Meßwertwandler der Brückenart mit vier Widerstandszweigen, ein Kabel zur Verbindung des Meßwertwandlers mit dem Monitor, einen mit dem Kabel verbundenen Nebenschlußtestwiderstand, einen Eich- bzw. Kalibrierwiderstand und einen Schalter auf dem Kabel zur Reihenschaltung des Kalibrierwiderstandes und des Nebenschlußwiderstandes über einen Zweig der Brücke, dadurch gekennzeichnet, daß der Kalibrierwiderstand an dem Meßwertwandleraufbau angeordnet ist und zur Kalibrierung des Wandlers im Werk eingestellt ist, daß das Kabel von dem Meßwertwandler abtrennbar ist, wodurch es wiederverwendbar ist, daß Verbindungselemente zum Verbinden des wiederverwendbaren Kabels mit den Widerstandszweigen und dem Kalibrierwiderstand vorgesehen sind, und daß der Schalter die Kalibrier- und Nebenschlußwiderstände über einen Zweig der Brücke in Reihe schaltet, um das System zu testen.
Vorzugsweise sind der Schalter und der Nebenschlußwiderstand in einem Gehäuse angeordnet, das mit dem wiederverwendbaren Kabel verbunden ist, welches direkt an den Monitor angeschlossen ist. Der Widerstand beträgt 150 000 Ohm und ist über einen Zweig des Brückenwandlers zu schalten. Widerstand zusätzlich zu den 150K ist erforderlich, um den gewünschten Meßwert von 100 mm Hg (1,3 x 10&sup4; N/m²) zu ergeben. Dieser zusätzliche Widerstand ist der Kalibrierwiderstand, der auf dem Wandler liegt und der geeigneterweise im Werk angelegt und angepaßt wird, um Schwankungen bei der Herstellung der Wandlerbrücke aufzunehmen. Dieser Aufbau ist wirtschaftlich, da der Aufbau aus Wandler und Kabel, einschließlich dem im Werk kalibrierten Widerstand Einwegprodukte sein sollen. Der teure Schalter und 150K Widerstand sind auf dem Monitorkabel angeordnet, vorzugsweise nahe an dem Monitor, und sind wiederverwendbar. Dadurch werden die Kosten eines Einweg-Schalters und -150K Widerstand bei einem Einweg-Meßwertwandlers vermieden.
Das System kann mit existierenden an dem Monitor angeordneten Kalibrierschaltern und Schaltungen verwendet werden. Daher muß das Krankenhauspersonal, das daran gewöhnt ist, zur Kalibrierung einen Schalter an dem Monitor zu drücken, keine neuen Verfahren erlernen. Andererseits ermöglicht das System, wenn der Monitor keinen Schalter hat oder wenn es praktischer ist, den Schalter an dem Kabel zu drücken, zusätzlich eine Kalibrierung über einen Schalter an dem Kabel.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Es zeigen
Fig. 1 eine schematische Ansicht eines Blutdrucküberwachungssystems gemäß der vorliegenden Erfindung;
Fig. 2 ein Schaltbild einer Ausführungsform der Erfindung; und
Fign. 3-5 Schaltbilder alternativer Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung.
Wie in Fig. 1 gezeigt weist das Gerät, bezeichnet als 10, einen Meßwertwandler 11 auf. Ein in den Arm 13 eines Patienten eingesetzter Katheter 12 ist über Schläuche 14 an die Flüssigkeits-Seite 15 des Meßwertwandlers 11 angeschlossen. Eine Kochsalzlösung von einer Quelle 16 ist über Schläuche 17 an die Flüssigkeits-Seite des Meßwertwandlers 11 angeschlossen und wird durch ein Spülventil 18 mit Absperrhahn gesteuert. Der Meßwertwandler weist eine Membran 20 auf, die das flüssige Medium von dem elektrischen System isoliert hält. Das elektrische System weist einen Siliziumchip 21 auf, der die Wheatstone-Brücke enthält. Zusätzlich sind weitere Komponenten vorgesehen, wie Temperaturkompensations-, Nullsetz-Komponenten und dergleichen, die Bestandteil des Meßwertwandlers sind.
Der Meßwertwandler ist durch eine kurze Kabel-Anschlußlitze 25 an ein Mehrkontakt-Verbindungselement 26 angeschlossen. Dieses Verbindungselement ist durch einen Verbinder 28 an ein Monitorkabel 27 und von dort an einen Monitor 30 angeschlossen. Eine in dem Monitorkabel 27 befestigte Kalibriereinheit 31 enthält den einen bzw. mehrere Nebenschlußwiderstände, je nach Ausführungsform, die parallel über einen Zweig der Meßwertwandlerbrücke geschaltet werden sollen.
In Fig. 2 ist eine Meßwertwandlerbrücke 40 mit Zweigen 41, 42, 43 und 44 dargestellt. Eingangs- oder Erregerleitungen 46 und 47 sind an gegenüberliegenden Ecken der Brücke angeschlossen. Ausgangs- oder Signalleitungen 48 und 49 sind an den übrigen Ecken der Brücke angeschlossen. Diese Leitungen bilden vier Kontakte des Verbindungselementes 26. Ein Kalibrierwiderstand 50 ist über die beiden übrigen Kontakte des Verbinders 26 geschaltet. Der Widerstand 50 ist bezüglich der Widerstände in der Brücke so getrimmt, daß bei seiner Reihenschaltung mit 150 kOhm Widerstand und den beiden über einen Zweig 41 der Brücke geschalteten (Widerständen) der Meßwertwandler einen Ables- Meßwert von 100 mmHg ( 1,3 x 10&sup4; N/m²) auf dem Monitor erstellt.
Es versteht sich, daß 150k ein elektrischer Wert für den Widerstand ist und daß jeder andere Wert verwendet werden könnte, vorausgesetzt, daß er den gewünschten Ables-Meßwert von 100 mmHG (1,3 x 10&sup4; N/m²) ergibt. (Es ist nichts bedeutendes an den 100 mmHg (1,3 x 10&sup4; N/M²). Es ist nur der Wert, an den Krankenhauspersonal gewöhnt ist.)
Die Wahl eines Widerstandes, der sich von 150k unterscheidet, erfordert natürlich eine Änderung des Widerstandes von Widerstand 50. In seiner Darstellung hat das Monitorkabel sechs Leitungen 56, 57, 58, 59, 60, 61 jeweils entsprechend den Leitungen 46-49, sowie zwei Leitungen 60 und 61, die an den Widerstand 50 angeschlossen sind. Eine Abschirmung ist mit der Bezugsziffer 62 gekennzeichnet. Die Leitung 61 ist mit einer Seite des 150k Nebenschlußwiderstandes 65 verbunden. Die andere Seite dieses Widerstandes ist an einen Schalter 66 gelegt, wobei der Schalter über eine Leitung 67 an die Leitung 56 angeschlossen ist. In Fig. 2 ist die Leitung 67 an eine der Leitungen an den Brückenzweig 41 angeschlossen.
Die andere Leitung 60, die mit dem Kalibrierwiderstand 50 verbunden ist, ist an die Leitung 58 angeschlossen. Ist daher der Schalter 66 geschlossen, dann sind die Widerstände 50 und 65 in Reihe geschaltet und diese Reihenschaltung ist über den Zweig 41 der Brücke nebengeschlossen. Wenn das System richtig arbeitet, dann ergibt diese Verbindung einen Ables-Meßwert von 100 mmHg (1,3 x 10&sup4; N/m²) auf dem Monitor.
Fig. 3 zeigt eine Ausführungsform, bei der ein Monitor mit einem Kalibrierschalter 70 versehen ist. Der Kalibrierschalter 70 ist über den Schalter 66 angeschlossen, so daß die Reihenkombination der Widerstände 50 und 65 durch Schließen entweder des Schalters 66 oder des auf dem Monitor angeordneten Schalters 70 über den Zweig 41 geschaltet werden kann.
Fig. 4 zeigt eine Ausführungsform, bei der der Monitor seinen eigenen 150 kohm Widerstand 71 enthält. Dieser Widerstand ist an einer Seite an dem Monitorschalter 70 angeschlossen und auf der anderen Seite an einen Punkt zwischen dem Kalibrierwiderstand 50 und dem Nebenschlußwiderstand 66. Mit dieser Kombination kann eine Überprüfung der Kalibrierung durchgeführt werden, indem entweder Schalter 66 oder Schalter 70 gedrückt wird. Wird Schalter 66 gedrückt, dann sind die Widerstände 50 und 65 über den Zweig 41 geschaltet. Wird der auf dem Monitor angeordnete Schalter 70 geschlossen, dann wird die Kombination aus Widerstand 50 und 71, ebenfalls 150 k, über den Zweig 41 gelegt, um die 100 mmHg zu erzeugen.
Die Ausführungsform aus Fig. 5 ist ähnlich der Ausführungsform aus Fig. 4, mit der Ausnahme, daß der Monitorwiderstand 75 130k ist. 130 k ergibt, wenn kombiniert mit dem Kalibrierwiderstand 50 und über den Zweig 41 gelegt, keinen Ableswert von 100 mmHg. Der kombinierte Nebenschlußwiderstand ist zu gering. Dementsprechend ist ein zusätzlicher 20K Widerstand 76 in dem Gehäuse 31 angeordnet und mit dem 130K Widerstand des Monitors in Reihe geschaltet. Die kombinierten Widerstände ergeben daher 150K, was bei Reihenschaltung mit dem Kalibrierwiderstand 50 und über den Zweig 41 bei Schließ des Monitorschalters 70 den Ableswert von 100 mmHg ergibt.
Im Betrieb seiner Schaltungen wird das Blutdrucküberwachungssystem an den Patienten angeschlossen, indem der Katherter in das Blutgefäß des Patieten eingesetzt wird und der Schlauch 14 auf herkömmliche Art und Weise mit einer Kochsalzlösung gefüllt wird. Der Blutdruck des Patienten wird durch die Kochsalzlösung an die Membran 20 des Meßwertwandlers übertragen. Die Membran 20 ist über flüssiges Medium oder mechanische Verbindung direkt an den Siliziumchip 21 des Meßwertwandlers angeschlossen und erzeugt ein electrisches Signal, das an den Monitor 30 übertragen wird, der einen Ableswert erstellt. Von Zeit zu Zeit wird eine Überprüfung der Kalibrierung durchgeführt, indem der Schalter 66, der die 150K mit dem Kalibrierwiderstand 50 über den Zweig 41 der Brücke schaltet, geschlossen wird. Diese Überprüfung sollte einen 100 mmHg Ableswert ergeben, so daß die Bedienungsperson weiß, daß mit dem System etwas nicht stimmt. Mit den Schaltungen aus den Fign. 3-5 kann, zusätzlich zur Möglichkeit der Überprüfung durch Schließen des Schalters 66 auf dem Gehäuse 31, die Überprüfung durch Schließen des Schalters 70 auf dem Monitor durchgeführt werden.
Die Verbindungen von Leitung 67 zu Leitung 56 und von Leitung 60 zu Leitung 58 in den Ausführungsformen der Fign. 2 und 4 sind in den in Fign. 3 und 5 gezeigten Ausführungsformen umgekehrt, in denen die Leitung 67 mit der Leitung 58 verbunden und die Leitung 60 mit der Leitung 56 verbunden ist. In jedem der zwei Fälle ist der Widerstand über den Brückenzweig 41 nebengeschlossen.
Es gibt keine elektrische Differenz. Die verschiedenen Verbindungen werden durch die Art und Weise vorgeschrieben, wie der Monitorschalter mit den Kabelleitungen verbunden ist, wie in den Fign. 3-5 dargstellt.

Claims

1. System zur Meßwertwandlung eines physiologischen Druckes, umfassend einen Monitor, einen Meßwertwandleraufbau mit einer Meßwertwertwandler-Brücke mit vier Widerstandszweigen, ein Kabel zur Verbindung des Meßwertwandlers mit dem Monitor, einen mit dem Kabel verbundenen Nebenschlußtestwiderstand, einen Eichwiderstand und einen Schalter auf dem Kabel zur Reihenschaltung des Eichwiderstandes und des Nebenschlußwiderstandes über einen Zweig der Brücke, dadurch gekennzeichnet, daß der Eichwiderstand an dem Meßwertwandleraufbau angeordnet ist und zur Eichung des Wandlers im Werk eingestellt ist, daß das Kabel von dem Meßwertwandler trennbar ist, wobei es wiederverwendbar ist, daß Verbindungselemente zum Verbinden des wiederverwendbaren Kabels mit den Widerstandszweigen und dem Eichwiderstand vorgesehen sind, und daß der Schalter die Eich- und Nebenschlußwiderstände über einen Zweig der Brücke in Reihe schaltet, um das System zu testen.

2. System nach Anspruch 1, worin der Meßwertwandleraufbau (11) ein erstes Verbindungselement (26) mit sechs Kontakten aufweist, der Meßwertwandler (40) zwei Erregerleitungen (46, 47) und zwei Signalleitungen (48, 49) hat, wobei die Leitungen (46, 47, 48, 49) an vier der Kontakte angeschlossen sind.

3. System nach Anspruch 2, worin der Eichwiderstand (50) an die zwei übrigen Kontakte des Verbindungselementes angeschlossen ist.

4. System nach Anspruch 2 oder 3, worin das Monitorkabel (27) sechs Leitungen (56 bis 62) und ein zweites Verbindungselement (28) zur Verbindung der Leitungen (56 bis 62) mit den sechs Kontakten aufweist.

5. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, worin eine Seite des Nebenschlußwiderstands (65) mit einer Seite des Eichwiderstandes (50) verbunden ist, der Schalter (66) zwischen der anderen Seite des Nebenschlußwiderstandes (65) und einer Seite eines der Brückenzweige (41) geschaltet ist und worin Vorrichtungen (60, 58, 26, 28, 48) vorgesehen sind, die die andere Seite des Eichwiderstandes (50) mit der anderen Seite des Brückenzweiges (41) verbinden.

6. System nach Anspruch 5, bei dem ein Monitor (30) einen zweiten Nebenschlußwiderstand (71, 75) und einen in Reihe geschalteten Schalter (70) aufweist, und weiterhin Vorrichtungen (56, 46) zur Verbindung einer Seite der Kombination des zweiten Nebenschlußwiderstandes und des Schalters (70, 71, 75) mit einer Seite des Brückenzweiges (41) und zur Verbindung der anderen Seite der Kombination mit einer Seite des Eichwiderstandes (65).

7. System nach Anspruch 6, weiterhin umfassend einen Zusatzwiderstand (76) sowie Vorrichtungen zur Reihenschaltung des Zusatzwiderstandes (76) mit dem zweiten Nebenschlußwiderstand (75), wobei die Größe des Widerstandes so ist, daß der Gesamtwert aus Zusatzwiderstand (76) und zweitem Nebenschlußwiderstand (75) der Größe des ersten Nebenschlußwiderstandes (65) entspricht, wobei die Eichung durch Schließen eines der beiden Schalter (66 bzw. 70) erfolgt.

8. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, worin ein zweiter Schalter (70) in dem Monitor (30) vorgesehen ist, der über den ersten Schalter (66) parallelgeschaltet ist, wobei die Eichung durch Schließen eines der beiden Schalter (66, 70) erfolgt.

9. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, worin der Nebenschlußwiderstand (65) 150.000 Ohm beträgt.

10. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, worin der Eichwiderstand und der Nebenschlußwiderstand, bei Reihenschaltung über einen Zweig der Brücke, einen Ausgang auf dem Monitor entsprechend einem Druck von 100 mm Hg (1,3 x 10&sup4; N/m²) erzeugen.