Verfahren zur Bestimmung des Höhenunterschiedes zwischen Patient (Operationshöhe) und einer Fluid-Förderpumpe

Erfindungsgegenstand

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ermittlung der Höhendifferenz zwischen einer medizinischen Fluidpumpe und der Körperhöhle eines Patienten zur Korrektur des am Auslaufende vorhandenen Fluiddruckes.

Stand der Technik

Es ist bekannt, im Rahmen der minimal-invasiven Chirurgie (MIC) Fluide (z.B.

wässrige Spüllösungen) in Körperhöhlen zu pumpen, um die Körperhöhle

aufzudehnen. Hierfür muss der Druck groß genug sein, um das Gewebe zu dehnen, darf aber nicht zu groß werden, um das Gewebe nicht zu schädigen. Die Messung des Druckes in der Körperhöhle ist somit von hoher Bedeutung. Dabei wird aus verschiedenen Gründen (z.B. Platzbedarf und Kontaminationsgefahr) kein

Drucksensor in der Körperhöhle platziert. Es muss daher auf das Ergebnis der Druckmessung in der Pumpe zurückgegriffen werden. Der in der Pumpe gemessene Druck ist jedoch nur dann gleich dem Druck in der Körperhöhle, wenn der

Drucksensor der Pumpe auf der gleichen Höhe ist, wie die Körperhöhle. Wenn es eine Höhendifferenz zwischen Drucksensor und Körperhöhle gibt, dann weicht der vom Drucksensor gemessene Wert vom tatsächlichen Druckwert in der Körperhöhle ab, wobei die Abweichung proportional zur Höhendifferenz ist. Diese eventuelle

Messabweichung in Folge der Positionierung von Pumpe relativ zum Patienten bleibt bei Pumpen des Standes der Technik unberücksichtigt. Es besteht daher Bedarf an einem Verfahren welches die Höhendifferenz zwischen Pumpe und Körperhöhle des Patienten vor Operationsbeginn ermittelt und die gemessenen Druckwerte bei Bedarf korrigiert.

Die Druckschrift US 2015/0290387A1 offenbart eine Vorrichtung zur Insufflation mit einer blutdruckabhängigen Drucksteuerung. Die Druckschrift US 2008/0243054A1 offenbart eine Vorrichtung zur Durchspülung einer Körperhöhle, wobei der Druck und Fluss der Spülflüssigkeit in Abhängigkeit vom Druck in der durchspülten Körperhöhle geregelt wird. Eine Ermittlung der Höhendifferenz zwischen Pumpe und Körperhöhle des Patienten vor Operationsbeginn wird in beiden Druckschriften nicht

vorgenommen.

Als Voraussetzungen für die Anwendung der erfindungsgemäßen Methode zur Höhenermittlung, die für eine bestimmte Situation im medizinischen Behandlungs- umfeld vorgesehen ist, jedoch keine Behandlungsmethode des menschlichen Körpers an sich darstellt, sind Randbedingungen zu erfüllen, die im Folgenden beschrieben werden. Die Situation in der die erfindungsgemäße Methode zum Einsatz kommt, ist wie folgt: An einer Fluid-Förderpumpe (5) (im Folgenden nur Pumpe genannt) wird ein gewünschter Solldruck vorgegeben, welcher beispielsweise mittels Fluid zur Auf- dehnung in einer Kavität eines Patienten (10) aufgebaut werden soll. Eine solche Kavität kann eine natürliche Kavität wie z.B. ein Gelenkzwischenraum oder der Bauchraum sein oder eine künstlich geschaffene Körperhöhle, die zu diagnostischen und/oder therapeutischen Zwecken aufgedehnt wird. Die Aufdehnung geschieht mit einem vorbestimmten Solldruck, der durch Förderung des Fluides in die Kavität erreicht und aufrechterhalten wird. Zur Förderung eines solchen Fluids aus einem Vorratsbehälter (1) in die Kavität wird erfindungsgemäß als Pumpe (5) eine

Peristaltikpumpe genutzt.

Als Messvorrichtung zur Druckmessung befindet sich an der Pumpe (5) mindestens ein Drucksensor (6), der den Förderdruck Pdrv ermittelt. Im Falle, dass das Auslauf- ende der Fluidleitung (7) bzw. der Operationsbereich (gleichbedeutend mit der durch Fluid aufgedehnten Kavität) nicht in derselben Höhenlage wie die Pumpe (5) ist, ändert der hydrostatische Druck (Phyd) des Fluids im Schlauchabschnitt (7) den Kavitätsdruck Pcav bzw. wirkt auf den vom Drucksensor gemessenen Wert Pdrv. Der Wert des Drucksensors kann somit nicht ohne weitere Kompensation zur Regelung des Kavitätsdruckes Pcav benutzt werden. Der Kavitätsdruck Pcav ist die zu regelnde Zielgröße, die auf einem vorgegebenen Solldruck gehalten werden soll.

Die Ausgangslage, in der die erfindungsgemäße Methode angewendet werden soll, kann in verschiedenen Szenarien erfolgen, betreffend den Höhenunterschied zwischen Fördervorrichtung und Auslaufende sowie betreffend die Situation am Auslaufende. Es wird davon ausgegangen, dass sich die Szenarien in Bezug auf die Höhen nicht ändern über die Anwendungsdauer, d.h. von der ersten Anwendung der erfindungsgemäßen Methode bis die Fluidverbindung zum Vorratsbehälter verworfen wird und ein neuer Schlauch (3, 7) in die Fluid-Förderpumpe (5) eingelegt wird.

Ziel der erfindungsgemäßen Lösung ist die Ermittlung der Patientenhöhe h _pat

(Patient (10) kann höher oder tiefer als die Pumpe (5) gelagert sein), wodurch der durch Einsatz des Drucksensors (6) geregelte Sollwert entsprechend den konkreten Gegebenheiten kompensiert werden kann. Ohne diese Kompensation kann der Druck Pcav in der Kavität des Patienten (10) nicht korrekt auf den Sollwert eingeregelt werden.

Im Falle, dass der Patient (10) höher als die Pumpe (5) gelagert wird (Figur 1), wirkt sich der hydrostatische Druck (Phyd) des Fluides im Schlauchabschnitt (7) auf den Sensor (6) als Offsetfehler aus und kann gemäß Stand der Technik abgezogen werden. Es wird erfindungsgemäß für die Druck- bzw. Höhenermittlung eine alternative Lösung beschrieben. Hierbei ist der Druck in cm Wassersäule in den zu ermittelnden Höhenunterschied in cm überführbar.

Im Falle, dass der Patient (10) tiefer als die Pumpe (5) gelagert ist (Figur 2), wirkt sich der hydrostatische Druck (Phyd) des Fluides im Schlauchabschnitt (7) als Offset auf den Kavitätsdruck Pcav im Patienten (10) aus. Dieser Fall kann ebenfalls mit einem Drucksensor (6) erfasst werden, solange dieser Drucksensor (6) in Bezug auf den Umgebungsdruck negative Druckwerte ermitteln kann. Wird ein Drucksensor (6) genutzt, der nur positive Druckwerte ermitteln kann, kann der obige genannte Fall nicht direkt messtechnisch ermittelt werden. Es wird erfindungsgemäß für die Druck- bzw. Höhenermittlung eine alternative Lösung beschrieben.

In Fluid-Förderpumpen entsprechend dem Stand der Technik wird eine

Höhendifferenzkorrektur durch Vorgabe/Eingabe eines Wertes (h _pat ) in die

Systemeinstellungen der Fluid-Förderpumpe (5) angeboten. Bei dieser

Höheneinstellung können entsprechend dem Stand der Technik nur positive Höhen eingegeben werden. Dies deckt nur den Fall ab, dass der Operationsbereich/Patient (10) höher liegt als die Pumpe (5). Auf Grundlage dieses Wertes, wird der

hydrostatische Druck (Phyd) am Sensor (6) kompensiert (Offsettkompensation), also vom gemessenen Wert Pdrv abgezogen. Dieses Verfahren wird auch in den

Patentanmeldungen WO 2005/089832 A2 und WO 2005/042065 A2 ausgeführt. Ein Verfahren welches auf Basis einer oder mehrerer Messungen eine Patientenhöhe hpat ermittelt ist soweit nicht bekannt.

Erfindungsgemäße Lösung

Da im Kontext der Geräteanwendung zwar dem Anwender ein bestimmtes Verhalten auferlegt werden kann, dieses aber nicht vom Hersteller überprüfbar ist und der Hersteller für die sichere Anwendung verantwortlich ist, wird im Folgenden ein für alle denkbaren Szenarien wirksames, erfindungsgemäßes technisches Verfahren ausgeführt. Zunächst sind die Varianten der Szenarien beschrieben:

Grundsätzlich ist die Lage des Patienten (10) - damit ist die auszudehnende

Körperhöhle gemeint - oberhalb oder unterhalb des Förderrollenrades (4) zu unterscheiden.

Als zusätzlicher Fall muss ermittelt werden, ob die Verbindung vom Sensor (6) über Schlauchabschnitt (7), Konnektor mit Auslaufventil (8) und ein Instrument (9) offen zur Raumatmosphäre ist. Im Fall, dass das Instrument (9) in einer geschlossenen Kavität des Patienten (10) eingeführt wurde, muss der hydraulische Druck (Phyd) vom Druck in der Kavität Pcav unterschieden werden.

Zur Ermittlung des hydraulischen Drucks bzw. Patientenhöhe (h _pat ), kann

erfindungsgemäß ein Verfahren auf Basis der Messung von Druckwerten genutzt werden.

Hierzu muss zunächst geprüft werden wie viele Drucksensoren welcher Art in der Pumpe verbaut sind. In der Regel ist ein Drucksensor in Förderrichtung nach der

Pumpe vorhanden. Dieser kann uni- oder bidirektionale Messungen ermöglichen, also entweder nur positive Druckwerte anzeigen oder positive und negative. Manche Pumpenmodelle weisen einen zusätzlichen Drucksensor zwischen dem Vorrats- behälter (1) und der Pumpe (5) auf.

Die erfindungsgemäße Lösung für die Ermittlung der Patientenhöhe h _pat , die einen hydrostatischen Druck (Phyd) bewirkt, muss zwischen zwei Anwendungsfällen unterscheiden:

I) Der Patient (Operationsbereich) (10) liegt höher als der Drucksensor (6) der Pumpe (5) (h _pat >0).

II) Der Patient (Operationsbereich) (10) liegt tiefer als der Drucksensor (6) der Pumpe (5) (h _pat <0). Hierbei wird davon ausgegangen, dass zwischen Drucksensor (6) und hydraulisch wirksamer Höhe des Förderrollenrades (4) keine relevante Höhendifferenz ist. Ein Wert für‘keine relevante Höhendifferenz ist ^ 3 cm Wassersäule.

Ferner gibt es unterschiedliche Prozedurfälle: a) Ein genutztes Instrument (9) ist außerhalb des Patienten (10) bzw. der Kavität des Operationsbereichs und das Auslaufende offen zur Raumatmosphäre bzw. zum Umgebungsdruck. b) Das genutzte Instrument (9) wurde bereits in die Kavität des

Operationsbereichs eingeführt und am Auslaufende liegt ein (erhöhter und unbekannter) Kavitätsdruck Pcav an. c) Das in der Fluidverbindung vorhandene Auslaufventil (8) ist verschlossen bzw. der Schlauchabschnitt (7) ist abgeklemmt.

Zur Lösung dieses Problems lehrt die vorliegende Patentanmeldung die

Verfahre ns Varianten gemäß der unabhängigen Ansprüche 1 - 4. Erfindungsgemäße Weiterentwicklungen werden durch die abhängigen Ansprüche 5-7 gelehrt.

Ein zentrales Element der vorliegenden Erfindung ist die Ermittlung des Druckes in den Schlauchsystemen durch Bestimmung des Drehmomentes der Pumpe wobei das Drehmoment durch die Messung des Stromes bestimmt wird. Diese Ausführungsform der Erfindung wird im unabhängigen Anspruch 9 gelehrt.

Variante 1 : Die einfachste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist in Figur 2 dargestellt: Ein Vorratsbehälter (1) ist über eine Schlauchverbindung (3) verbunden mit einer erfindungsgemäßen Rollradpumpe (5). Die Förderpumpe ist über den

Schlauch (7) mit einem medizinischen Instrument (9) verbunden, welches in die Körperhöhle eines Patienten (10) eingeführt ist. Bestimmt werden soll der

hydrostatische Druck der Wassersäule in der Körperhöhle (10) des Patienten. Der Druck PCAV setzt sich zusammen aus den Teildrucken der Wassersäule vor der Förderpumpe PWAT und dem Druck der Wassersäule nach der Förderpumpe PHYD. Der Druck PWAT hängt ab von der Höhe des Vorratsbehälters über der Pumpe, der

Druckanteil PHYD hängt von der Höhe des Patienten IΊRAT über- oder unterhalb des Förderrades der Pumpe (5) ab. Ist die Patientenhöhe unterhalb des Förderrades, dann addieren sich die Drucke PWAT und PHYD zum Gesamtdruck in der Körperhöhle PCAV. Liegt der Patient oberhalb der Ebene des Förderrades, dann reduziert sich der Druck PWAT um den Druck PHYD. Die Ermittlung der Patientenhöhe hpAT ist daher durch Messung der Drucke PWAT und PHYD grundsätzlich möglich.

Im einfachsten Fall (siehe Figur 2) weist die Pumpe zwei Drucksensoren auf, nämlich einen Drucksensor (11) vor der Förderpumpe (5) und einen Drucksensor (6) nach der Förderpumpe (5). Falls es sich bei dem Drucksensor (6) um einen bi-direktionalen Drucksensor handelt, dann können beide Drücke direkt von den Drucksensoren (11) und (6) abgelesen werden. Aus diesen Druckwerten lässt sich die Patientenhöhe unmittelbar ermitteln.

In diesem Fall ist lediglich zu prüfen, ob der Förderschlauch (7) mit dem

medizinischen Instrument 9 in die Körperhöhle eingeführt ist, und ob das Ventil (8) geöffnet ist. Der Teilprozess zu Feststellung, ob das medizinische Instrument in die Körperhöhle eingeführt ist, und ob das Ventil geöffnet ist, ist wie folgt durchführbar:

Entscheidend für die Feststellung ist die Kenntnis des Schlauchvolumens des

Förderschlauches (7). Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, dieses Volumen vor Inbetriebnahme der Pumpe zu ermitteln und in der Pumpe zu speichern. Im klinischen Regelfall werden immer gleichartige Schlauchsets verwendet, sodass das

Schlauchvolumen nur einmal bestimmt werden muss. In einer bevorzugten

Ausführungsform der Erfindung wird das Schlauchvolumen in einem Speicher abgelegt, der an dem Schlauchset befestigt ist, z. B. einem RFID-Transponder. Bei Einlegen des Schlauchsets in die Pumpe wird der RFID-Transponder ausgelesen und das Schlauchvolumen der Pumpe zur Verfügung gestellt. Alternativ kann die

Übermittlung auch über andere elektrische/elektronische, magnetische oder optische (z. B. Barcode) Übertragungselemente erfolgen.

Nach Ablage des Schlauchvolumens in einem Speicher der Pumpe kann die

Förderung beginnen. Durch Anzeige eines von null abweichenden Druckwertes des Drucksensors (6) wird der Pumpe angezeigt, dass die Schlauchbefüllung des

Förderschlauches (7) beginnt. Da die geförderte Flüssigkeitsmenge proportional zu den Drehungen der Pumpe ist, kann das in den Förderschlauch (7) geförderte Flüssigkeitsvolumen präzise ermittelt werden.

Für den gewünschten Fall, dass das medizinische Instrument bereits in die

Körperhöhle eingefüllt ist und das Ventil (8) geöffnet ist, zeigt der Drucksensor (6) einen praktisch konstanten Druck an, bis der Schlauch komplett gefüllt ist, d. h. das geförderte Volumen dem Schlauchvolumen entspricht. In der Praxis oszilliert der Druck durch die Peristaltik der Pumpe geringfügig um einen konstanten Wert (z.B.

± 3cm Wassersäule). Eine derartige geringfügige Oszillation um einen konstanten Wert wird für die hier beschriebenen Zwecke als konstant angesehen. Sobald die Flüssigkeit in die Körperhöhle gelangt, baut sich in Folge der gewünschten

Aufdehnung der Körperhöhle langsam ein höherer Druck auf. Der gesuchte hydrostatische Druck PHYD ist in diesem Fall der Druck der gemessen wird, nachdem das Fördervolumen dem Schlauchvolumen entspricht.

Für den Fall, dass das Ventil geschlossen ist, ist die Förderpumpe (5) nicht in der Lage den gesamten Schlauch zu befüllen, weil die im Schlauch befindliche Luft nicht entweichen kann und daher komprimiert wird. Dieser Zustand des Systems zeigt sich dadurch, dass bereits vor Förderung eines Flüssigkeitsvolumens, welches dem Schlauchvolumen entspricht, ein signifikanter Druckanstieg erfolgt. In diesem Fall ist eine Messung der Patientenhöhe nicht möglich. Die Pumpe gibt in diesem Fall ein Warnsignal aus. Wenn das Ventil geöffnet wird, entspricht die Situation dem oben beschriebenen Fall.

Sollte das Ende des Förderschlauches bzw. des medizinischen Instrumentes sich nicht in der Körperhöhle des Patienten befinden, dann hängt der vom Drucksensor (6) gemessene Druck davon ab, auf welcher Höhe sich das Schlauchende befindet. Der Drucksensor zeigt nach Förderung eines Flüssigkeitsvolumens, welches dem

Schlauchvolumen entspricht einen Druck, der sich bei weiterer Förderung nicht erhöht. Auch in diesem Fall wird von der Pumpe ein Alarmsignal ausgelöst. Nach Anschluss des Förderschlauches an medizinische Instrument bzw. nach Einführung des medizinischen Instrumentes in die Körperhöhle des Patienten stellt sich wieder der oben genannte Zustand ein, der wie ob messtechnisch erfasst werden kann.

Variante 2: Im Fall einer Pumpe, die nur einen einzigen Drucksensor (6) nach dem Förderrad aufweist (siehe Figur 1), ist der oben beschriebene Prozess wie folgt zu modifizieren:

Zur Bestimmung des Druckes PWAT wird bei angeschlossenem Vorratsbeh älter zunächst Flüssigkeit gefördert bis der Drucksensor (6) einen Druck anzeigt. Diese Druckanzeige dient als Hinweis dafür, dass der Schlauch zumindest bis zur Position des Drucksensors (6) gefüllt ist. Zu diesem Zeitpunkt wird die Förderung gestoppt, das Förderrad (4) kommt zum Stillstand. Dann wird eine„Rückwärtsförderung“ eingeleitet, d. h. das Rollenrad dreht sich in die entgegengesetzte Richtung. Bei dieser

Rückwärtsförderung wird das Drehmoment des Motors ermittelt. Hierzu dienen

Stromsensoren (12), die den Stromfluss bei der Rückwärtsförderung messen. Der Stromfluss ist dabei proportional zum Drehmoment. Das Drehmoment setzt sich dabei zusammen aus einem konstanten und einem variablen Anteil. Diese Konstante wird gebildet durch den Rollwiderstand der Pumpe (5) in Kombination mit den

Materialeigenschaften des Schlauches (3,7). Bei konstanten Schlauchmaterialien, wie sie im klinischen Betrieb verwendet werden, kann hier von einer Konstanz ausgegangen werden. Die zweite Komponente des Drehmomentes besteht aus dem hydrostatischen Druck PWAT gegen die Pumpe (5) fördern muss. Bei bekannten Pumpen und Schlauchmaterialien kann daher der Druck PWAT durch Messung des Stromflusses mittels der Stromsensoren (12) bestimmt werden. Nach dieser Bestimmung des Druckanteiles PWAT kann das Verfahren wie weiter oben (Variante 1) beschrieben durchgeführt werden, sofern der Drucksensor (6) wie eingangs beschrieben ein bidirektionaler Drucksensor ist.

Variante 3: Für den Fall, dass der Drucksensor (6) ein unidirektionaler Drucksensor ist, der daher nur positive Drucke, nicht aber negative Drücke messen kann, müssen die oben dargestellten Verfahren wie folgt modifiziert werden:

Zunächst wird der Druck PWAT wie in Variante 1 oder Variante 2 bestimmt.

Anschließend wird durch das Rollenrad (4) ein Flüssigkeitsvolumen gefördert, welches dem Schlauchvolumen entspricht. Wie in Variante 1 beschrieben, wird dabei festgestellt, ob das medizinische Instrument sich in der Körperhöhle befindet, und ob das Ventil (8) geöffnet ist. Wenn das Ventil (8) geöffnet ist und sich das medizinische Instrument (9) in der Körperhöhle (10) befindet, ein Volumen gefördert wurde, welches dem Schlauchvolumen entspricht und der Drucksensor einen positiven Druckwert anzeigt, dann entspricht dieser Druckwert dem Druck PHYD. Die Körperhöhle liegt somit oberhalb des Förderrades und aus dem gemessenen Druck kann die

Patientenhöhe oberhalb des Förderrades unmittelbar bestimmt werden. Zeigt der Drucksensor (6) jedoch keinen Druck an (Druck gleich Null), dann liegt der Patient entweder genau auf Höhe der Förderpumpe oder darunter. In diesem Fall kann der Druckwert PHYD wie folgt ermittelt werden: Nach Förderung eines Flüssigkeitsvolumens, welches dem Schlauchvolumen entspricht, wird die Förderpumpe gestoppt und es erfolgt eine„Rückwärtsförderung“ durch Rückwärtsdrehung des Förderrades. Analog zur oben beschriebenen Variante 2 wird mittels der Stromsensoren (12) der Stromfluss gemessen. Der Stromfluss wiederum ist proportional zum Drehmoment (zuzüglich der oben beschriebenen Konstante), welches proportional zum Gesamtdruck ist. In diesem Fall zeigt das Drehmoment den Druck der gesamten Flüssigkeitssäule, d. h. PWAT + PHYD, an. Durch Subtraktion des bereits bekannten Druckes PWAT vom Gesamtdruck kann der Druck PHYD ermittelt werden, der wiederum die Höhe der Körperhöhle des Patienten unterhalb der Förderpumpe angibt.

Der besondere Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, dass die zur präzisen Messung der Patientenhöhe erforderlichen Daten schnell und präzise ermittelt werden können. Es können dabei auf einfache Weise ermittelt werden, ob das Förderrad der Pumpe in gleicher Höhe liegt, wie die Körperhöhle des Patienten, oder ob signifikante Abweichungen von der Wunschposition gegeben sind.

Gleichzeitig werden Warnhinweise ausgegeben, falls Fehlbedienungen vorliegen (z.B. Ventil geschlossen oder Schlauch nicht an das medizinische Instrument

angeschlossen).

Detaillierte Ausführung der Erfindung Die erfindungsgemäße Lösung für die Ermittlung der Patientenhöhe h _pat , die einen hydrostatischen Druck (Phyd) bewirkt, muss zwischen zwei Anwendungsfällen unterscheiden:

I) Der Patient (Operationsbereich) (10) liegt höher als der Drucksensor (6) der Pumpe (5) (hpat>0). II) Der Patient (Operationsbereich) (10) liegt tiefer als der Drucksensor (6) der Pumpe (5) (hpat<0).

Hierbei wird davon ausgegangen, dass zwischen Drucksensor (6) und hydraulisch wirksamer Höhe des Förderrollenrades (4) keine relevante Höhendifferenz ist. Ein Wert für‘keine relevante Höhendifferenz' ist < 3 cm Wassersäule. Ferner gibt es unterschiedliche Prozedurfälle: a) Ein genutztes Instrument (9) ist außerhalb des Patienten (10) bzw. der Kavität des Operationsbereichs und das Auslaufende offen zur Raumatmosphäre bzw. zum Umgebungsdruck. b) Das genutzte Instrument (9) wurde bereits in die Kavität des Operationsbereichs eingeführt und am Auslaufende liegt ein (erhöhter und unbekannter) Kavitätsdruck Pcav an. c) Das in der Fluidverbindung vorhandene Auslaufventil (8) ist verschlossen bzw. der Schlauchabschnitt (7) ist abgeklemmt.

Im Fall I), a) wird ein Fluid von der Pumpe (5) aus dem Vorratsbehälter (1) gefördert um den Schlauch (3, 7) und das Instrument (9) mit dem Fluid zu füllen. Der Druck am Sensor (6) erreicht einen stationären Wert, d.h. er ändert sich im Mittelwert nur im unteren einstelligen Prozentbereich, wenn der Schlauch (3, 7) und das Instrument (9) gefüllt sind. In diesem Fall wird die Pumpe (5) gestoppt. Der nach dem Stopp der Pumpe (5) gemessene stationäre Druckwert (Pdrv) entspricht dem hydrostatischen Druck (Phyd). Durch den statischen Abzug des Wertes Phyd vom Sensorwert Pdrv wird der hydrostatische Druck (Phyd) somit kompensiert.

Im Fall II), a) wird ein Fluid von der Pumpe (5) aus dem Vorratsbehälter (1 ) gefördert um den Schlauch (3, 7) und das Instrument (9) zu füllen. Der Druck am Sensor (6) erreicht einen stationären Wert, wenn der Schlauch (3, 7) und das Instrument (9) gefüllt sind. In diesem Fall wird die Pumpe (5) gestoppt. Der gemessene stationäre Druckwert (Pdrv) entspricht dem hydrostatischen Druck (Phyd), wenn ein

bidirektionaler Drucksensor genutzt wird, der relativ zum Umgebungsdruck positive und negative Drücke messen kann. In diesem Fall kann der statische Wert P _hyd zum Sensorwert Pdrv addiert werden um den hydrostatische Druck (Phyd) in der Kavität zu bestimmen und den Messfehler zu kompensieren.

Um im Fall II), a) den hydrostatischen Druck (Phyd) mittels unidirektionalem Sensor zu ermitteln, muss das Verfahren erweitert werden. Ein unidirektionaler Sensor kann nur über dem Umgebungsdruck liegende, also positive Werte messen. Nachdem der Schlauch (3, 7) und das Instrument (9) mit einer Flüssigkeit gefüllt sind und der Drucksensor (6) einen stationären Messwert ermittelt, wird die Pumpe (5) gestoppt. Im Anschluss wird die Pumpe (5) in der entgegengesetzten Förderrichtung betrieben und das Fluid im Schlauchabschnitt (7) ansaugt. Mittels Drehmomentenmessung des Pumpenmotors kann auf die notwendige Kraft bzw. unter Berücksichtigung des Schlauchinnendurchmessers den Ansaugdruck (Pm) an der Pumpe (5) geschlossen werden. Hierbei gilt Drehmoment ~ Kraft ~ Druck. Die Ermittlung des Drehmomentes kann über die Strommessung des Motors vom Förderrollenrad (4) der Pumpe (5) erfolgen. Wenn der notwendige Ansaugdruck bekannt ist, bei dem das Fluid aus dem Schlauch (3, 7) und Instrument (9) zurückgefördert wird, kann damit der

hydrostatische Druck (Phyd) berechnet werden. Hierbei bedarf es dem Vorwissen, wie hoch der hydrostatische Druck Pwat vom Vorratsbehälter (1) zu Pumpenhöhe ist. Die Berechnung ergibt sich zu:

Pm - Pwat— Phyd.

Wenn der hydrostatische Druck Pwat des Vorratsbehälters (1 ) messtechnisch bestimmt werden soll, gibt es zwei Möglichkeiten: Zum einem die Nutzung eines zweiten

Drucksensors (11 ) zwischen Förderrollenrad (4) und Vorratsbehälter (1 ). Zum anderen eine messtechnische Ermittlung des Drucks Pwat über Drehmomentmessung der Fluid-Förderpumpe (5). Im zweiten Fall bedarf es einem initialen Messablauf, bevor der hydrostatische Druck (Phyd) im Schlauchabschnitt (7) und Instrument (9) ermittelt werden kann. Die Pumpe (5) wird mit Fluid-entleerten Schläuchen gestartet, um das Fluid aus dem Vorratsbehälter (1 ) in den Schlauchabschnitt (3) zu fördern. In dem Moment, wo das Fluid das Förderrollenrad (4) bzw. den Ort des Drucksensors (6) erreicht und Wasser in den Schlauchabschnitt (7) zwischen Pumpe (5) und Patient (10) fördert, wird am Drucksensor (6) ein Druckanstieg ermittelt. Die Pumpe (5) wird gestoppt und die Förderrichtung geändert (Pumpe (5) fördert das Fluid zurück zum Vorratsbehälter (1 ), im Schlauchabschnitt (7) zwischen Pumpe (5) und Patient (10) ist keine signifikante Menge an Fluid). Das notwendige Motormoment der Pumpe (5), um das Fluid aus dem Schlauchabschnitt (7) in den Schlauchabschnitt (3) zwischen Vorratsbehälter (1 ) und Pumpe (5) zu fördern, ist proportional dem Druck Pwat und der Proportionalitätsfaktor kann vorab durch Messung für den eingesetzten Schlauch- innendurchmesser des Schlauchabschnittes (3) ermittelt werden. Das Vorgehen dazu wäre eine vorherige Vermessung der Zusammenhänge und bei Inbetriebnahme der Pumpe (5) eine Zuordnung des Proportionalitätsfaktors je nach erkanntem Schlauchset. Die Erkennung und Datenübermittelung kann dabei z.B. mittels eines RFID-Chips im Schlauchset erfolgen.

In einer alternativen Ausführungsform kann aus Schlauchinnendurchmesser bzw. der daraus berechneten Schlauchquerschnittfläche des Schlauchabschnittes (3) und Motordrehmoment der Druck Pwat und damit die Höhe zwischen Förderrollenrad (4) und dem Fluidspiegel im Vorratsbehälter (1) mathematisch bestimmt werden: p ₌ _ Motordrehmoment

w ^at Radius des Förderrollenrades (4) · Schlauchquerschnittsf lache im Schlauchabschnitt (3)

Im Fall I) b) und Fall II) b) können die Methoden aus Fall I) a) und Fall II) a)

modifiziert genutzt werden. Zunächst wird der Schlauchabschnitt (7) zwischen

Pumpe (5) und Patient (10) und das Instrument (9) über die Pumpe (5) mit einem Fluid gefüllt, bis der Druck am Sensor (6) stationär wird. Wird das Instrument (9) in eine geschlossene Kavität im Patienten (10) eingeführt (siehe Figur 4, Zeitpunkt to), steigt der Druck weiter an und wird nicht auf einen stationären Wert einlaufen, solange die Pumpe (5) ein Fluid fördert (Figur 4, Kurve mit Flow (Volumenstrom) q = konstant). Aus diesem detektierten Drucksignalverlauf lässt sich schlussfolgern, dass Fall I) b) und Fall II) b) vorliegt. In diesem Fall wird als hydrostatischer Druck Pwat der

Druckwert am Sensor (6) zum Zeitpunkt to zugewiesen.

Sollte ein unidirektionaler Drucksensor genutzt werden, muss die Pumpe am

Zeitpunkt to gestoppt werden und das oben unter Fall II), a) beschriebene Verfahren durchgeführt werden, um den hydrostatischen Druck Pwat zu berechnen.

Im Fall I) c) und Fall II) c) können erstmal keine Werte ermittelt werden. Vor dem Einsatz des Gerätes und damit vor der Notwendigkeit eine Höhenermittlung zur Kompensation zu nutzen, wird eine Situation nach dem Fall a) auftreten, weil der Anwender sich vergewissert, dass der Schlauch gefüllt ist und entsprechend die

Höhenermittlung erfolgt. Es wird davon ausgegangen, dass der Fall b) im Nachgang eines Fall c) bei normaler Verwendung nicht auftreten kann. Tritt dieser dennoch auf, wird als Höhendifferenz h _pat der Startwert bei einem Druckabfall genutzt. Ausführungsbeispiele

Das erfindungsgemäße Verfahren zur Bestimmung der Höhendifferenz h _pat zwischen Patient (10) und Fluid-Förderpumpe (5) ist wie folgt:

Ausgangssituation ist die Bereitstellung der Fluid-Förderpumpe (5) mit einem darüber angeordneten Vorratsbehälter (1), wobei die fluidischen Verbindungswege in den Vorrichtungen entsprechend zur Anwendung platziert sind, jedoch noch ungefüllt sind. Die Pump-Vorrichtung wurde eingeschaltet und ist betriebsbereit, der Selbsttest ist abgeschlossen.

In einem ersten Schritt fördert die Fluid-Förderpumpe (5) über die durchgängige fluidische Verbindung von dem Vorratsbehälter (1) das Fluid und stoppt die

Förderung, sobald der Drucksensor (6) eine Druckänderung bemerkt, welche in dieser Situation durch die geförderte Wassersäule hervorgerufen wird. Damit ist durch den Drucksensor-Messwert unter der Voraussetzung eines leeren Schlauches (3, 7) die Situation bestimmbar, dass die Fluidsäule vom Vorratsbehälter (1) zur Fluid- Förderpumpe (5) reicht und der Rest mit Luft gefüllt ist.

Der erwähnte Stopp der Förderung besteht - sofern ein Drucksensor (11) hydraulisch kurz vor bzw. oberhalb dem Förderrollenrad (4) angebracht ist - darin, den an diesem optionalen Drucksensor (11) gemessenen Wert für die weitere Verarbeitung

festzuhalten und muss nicht einen Stillstand des Förderrollenrades (4) bedeuten.

Ist kein weiterer, als der in den Figuren 1 bis 3 eingezeichnete Drucksensor (6) verfügbar, so wird das Förderrollenrad (4) rückwärts gedreht. Über eine Messung des zur Förderung aus dem Schlauchabschnitt (3) zum Vorratsbehälter (1) (also zur Rückwärtsförderung) benötigten Motorstromes wird auf das erzeugte Drehmoment geschlossen. Das Drehmoment wird verrechnet mit dem Förderrollenrad- Durchmesser als Kraft und zusammen mit der vorbekannten wirksamen

Schlauchquerschnittfläche als Druckwert (Kraft / Fläche) berechnet woraus sich die Höhe zwischen dem Fluidspiegel im Vorratsbehälter (1) und der hydraulisch

wirksamen Höhe des Förderrollenrades (4) ergibt. Zwischen der hydraulisch wirksamen Höhe am Förderrollenrades (4) hin zum

Vorratsbehälter (1) und der hydraulisch wirksamen Höhe am Förderrollenrades (4) hin zum Patient (10) besteht ggf. ein Unterschied, der vorab zu ermitteln ist.

Nachdem der Druck Pwat bzw. der Höhenwert zwischen Fluidspiegel im

Vorratsbehälter (1) und Fluid-Förderpumpe (5) ermittelt ist, wird die Schlauch- und Instrumentenfüllung fortgesetzt, d.h. die Pumpe (5) fördert weiter Fluid in Richtung zum Patienten (10). Die Förderung läuft bis zur kompletten Füllung des Schlauch- abschnittes (7). Wenn das Fluid aus dem offenen Ende des Schlauchabschnittes (7) bzw. Instrument (9) austritt, was erkannt wird am oben beschriebenen Nachlassen des Druckanstieges (Ausführungsform) oder dadurch, dass das geförderte Volumen größer ist als das Schlauchvolumen des Schlauchabschnittes (7) zwischen

Fördersegment und Auslaufende (alternative Ausführungsform), wird die

Füllphase/Förderung beendet. Konkret bedeutet dies, die Pumpe fördert ab diesem Zeitpunkt mit konstantem Volumenstrom, woraufhin sich ein konstanter Druckwert am Drucksensor (6) einstellt und der Druckverlauf in Relation zum geförderten Volumen ausgewertet wird. In einer alternativen Ausführungsform wird das geförderte Volumen ausgewertet und das geförderte Volumen wird bestimmt aus der Umdrehung des Förderrollenrades (4) und dem vorbekannten Fördervolumen je Umdrehung.

Die Fluid-Förderpumpe (5) wird gestoppt und der Druckwert des Drucksensors (6) ausgewertet. Ist der Druckwert positiv, wird dieser Druckwert benutzt um die Höhe zwischen Förderrollenrad (4) und Patient (10) zu bestimmen und dadurch wird davon ausgegangen der Fall liegt vor, dass die Pumpe (5) unterhalb der Höhe des Patienten (10) steht.

Ist der Druckwert negativ, wird der gemessene Druckwert als Phyd benutzt bzw. daraus die Höhendifferenz h _pat ermittelt und dadurch wird davon ausgegangen der Fall liegt vor, dass die Pumpe (5) oberhalb der Höhe des Patienten (10) ist.

Ist der Druckwert 0 (null), so wird davon ausgegangen der Fall liegt vor, dass der Drucksensor (6) keine negativen Werte messen kann und die Pumpe (5) oberhalb der Höhe des Patienten (10) ist. Ist dies der Fall wird das Förderrollenrad (4) solange rückwärts gedreht und der zur Förderung aus dem Schlauchabschnitt (7) zum Vorratsbehälter (1 ) (also zur Rückwärtsförderung) benötigte Motorstrom gemessen und daraus auf das erzeugte Drehmoment geschlossen. Das Drehmoment wird verrechnet mit dem Förderrollenrad-Durchmesser als Kraft und zusammen mit der vorbekannten wirksamen Schlauchquerschnittfläche als Druckwert (Kraft / Fläche) berechnet woraus sich die Höhe zwischen Förderrollenrad (4) und der Höhe des Patienten (10) ergibt.

Läuft der Druckwert nach einer vorbestimmten Zeit nicht auf einen stationären Wert ein, so wird davon ausgegangen der Fall liegt vor, dass das Auslaufende in der Kavität platziert ist. Die vorbestimmte Zeit ergibt sich aus der durch die Förderrate und Schlauchquerschnittsfläche bestimmten Schlauchfüllungsdauer plus optional einem kleinen Zuschlag für das Ausspülen von Luftblasen. Im Falle das Auslaufende ist bereits in der Kavität, so ist erfindungsgemäß der Druckanstieg auszuwerten um die Patientenhöhe h _pa t zu ermitteln. Die Auswertung besteht darin, den Verlauf wie beispielhaft in Figur 4 dargestellt zu erkennen und den Wert zum Zeitpunkt to für den hydrostatischen Druck Pwat zu übernehmen bzw. daraus abgeleitet die Höhe h _pa t zwischen Pumpe (5) und Patient (10) zu bestimmen. Hierbei ist es notwendig, dass ein konstanter Volumenstrom des Fluids erzeugt wird.

Erfindungsgemäß ist ebenfalls ein Test, ob es ein offenes Ende des

Schlauchabschnittes (7) bzw. Instrumentes (9) gibt, da ein Konnektor mit

Auslaufventil (8) vorhanden ist, der geschlossen sein kann, sowie Klemmen am Schlauch angebracht werden können. Dieses Verfahren betrachtet den Druckverlauf zusammen mit dem geförderten Fluidvolumen. Wird ein Volumenstrom gefördert und der Druck läuft auf einen konstanten Wert am Drucksensor (6) ein, so wird davon ausgegangen der Fall liegt vor, dass der Schlauchabschnitt (7) offen zum

Umgebungsdruck ist. Wird die Förderung gestoppt, baut sich der Druck ab und am Drucksensor (6) sinkt der Messwert. Sind diese Messwerte bei Flow- und Druck- Verlauf vorhanden, so wird davon ausgegangen der Fall liegt vor, dass das Ende des Schlauchabschnittes (7) offen zum Umgebungsdruck ist.

Sind die Flowwerte Null und der Druck bleibt stabil bzw. sinkt nur sehr gering, so wird davon ausgegangen der Fall liegt vor, dass das Ende des Schlauchabschnittes (7) verschlossen zum Umgebungsdruck ist. Im Fall, dass die Schlauchfüllung gerade beendet ist, wird davon ausgegangen der Fall liegt vor, dass das Auslaufventil am Konnektor (8) geschlossen ist oder eine Klemme den Schlauchabschnitt (7)

abklemmt. Ist dieser Fall gegeben, wird im weiteren Verlauf der Nutzung der

Pumpe (5) ein Anwender die Schlauchfüllung prüfen, was bedeutet, das Auslaufventil des Konnektors (8) wird kurz auf und zu gemacht und etwas Fluid auslaufen gelassen. Der Drucksensor (6) erfasst den Druckabfall durch das Öffnen des Auslaufventiles am Konnektor (8), woraufhin bestimmungsgemäß die Förderung der Fluid- Förderpumpe (5) startet, um den voreingestellten Druck aufrechtzuerhalten. Da die Fluid-Förderpumpe (5) die Situation erkannt hat, wird der Druckwert des

hydrostatischen Druckes wie bereits beschrieben durch den Drucksensor (6) oder das Rückwärtsfördern ermittelt und quasi rückwirkend der Druckwert zu Start der

Förderung bzw. bei noch geschlossenem Ventil (8) als Wert Pwat übernommen bzw. daraus die Patientenhöhe h _pa t ermittelt.

Bezugszeichenliste

Auslaufende bezeichnet den Übergang der nach dem Förderrollenrad (4)

vorhandenen Fluidleitung zum Umgebungsdruck oder zur Kavität. Dies kann das Ende des Schlauchabschnittes (7) oder das Ende des Auslaufventils (8) oder das Ende des Instrumentes (9) sein, je nachdem wo der Umgebungsdruck bei der Anwendung der

erfindungsgemäßen Methode anliegt. hpat- Patientenhöhe = hydraulisch wirksame Höhe zwischen

Förderrollenrad (4) und Patient (10)

P - Druck

Pm- Ansaugdruck cav - Kavitätsdruck

Pdrv - Förderdruck Phyd - hydrostatischer Druck des Fluides im Schlauch

(1 ) Vorratsbehälter, Reservoir des Fluides

(2) Spikes, die eine Verbindung zwischen Vorratsbehälter und Schlauch

(3) bilden. Üblicherweise können hier Klemmvorrichtungen für einen Behälterwechsel angebracht sein.

(3) Schlauchabschnitt des Schlauchsets zwischen Vorratsbehälter (1 ) bzw. Spikes (2) und Förderrollenrad (4), auch Fluidleitung

(4) Förderrollenrad

(5) Fluid-Förderpumpe bzw. Pumpvorrichtung oder Pumpe (6) Drucksensor - Ausführung bidirektional (misst Druck auch negativ zum Umgebungsdruck) oder unidirektional (misst nur über dem Umgebungsdruck liegende Druckwerte)

(7) Schlauchabschnitt zwischen Fluid-Förderpumpe (5) und Anschluss an

Konnektor (8) bzw. Instrument (9), auch Fluidleitung

(8) Konnektor mit Auslaufventil, optional vorhanden

0) Instrument welches in die auszudehnende Kavität eingeführt wird und aus dessen Ende das geförderte Fluid in die Kavität austritt. Häufig eine Kombination aus Hülse (= Trokar) und Endoskop oder Shaver.

(10) Patient = Operationsgebiet = Operationsbereich = Kavität =

Körperhöhle

(1 1 ) optionaler Drucksensor, hydraulisch kurz oberhalb der

Förderrollenrades (4)

(12) Stromsensor an dem Motor, der das Förderrollenrad (4) der Fluid- Förderpumpe (5) bewegt (nicht in den Figuren dargestellt)