DE2314336C2 - Kathetersonde zum Messen der Blutdurchflußgescheindigkeit u.dgl. - Google Patents

Description

2. Kathetersonde nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schleife (70) einen elastischen, isolierten Leiter (L_x) aufweist, bei dem ein Teil der Isolierung entfernt ist, um einen freigelegten Leiter zu erhalten und um die erste Elektrode (E_x) zu bilden, und die Isolierung eines zweiten Leiters (Li) auf einem Teil der wideren ieite der Schleife (70) entfernt ist, um die zw site Elektrode (E2) zu bilden (F ig. 9,9 A, 9B). _§

3. Kathetersonde nach Anspruch 1,' dadurch gekennzeichnet, daß die Schleife (17, 56, 70) einen elastischen, isolierten Leiter (L\) aufweist, bei dem ein Teil der Isolierung entfernt ist, um einen freigelegten Leiter zu erhalten und um die erste Elektrode (E_x) zu bilden, und die zweite Elektrode (E7) einen dünnen, isolierten Leiter (La) aufweist, der sich parallel zur Schleife und neben dieser erstreckt und in Abstand von der ersten Elektrode (E_x) angeordnet ist, wobei ein Teil der Isolierung des dünnen Leiters (Li) entfernt ist, um die zweite Elektrode (Ei) zu bilden.

4. Kathetersonde nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Schleife (17, 56, 70) und die Elektroden (E_x, Ei) aus einem Paar von isolierten Zweifadenleitern gebildet sind.

5. Kathetersonde nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch eine Spule (16), die außerhalb des Blutgefäßes (10) angeordnet ist und die elektrischen Strom zur Erzeugung eines Magnetfeldes (B) innerhalb des Blutgefäßes (10) führt, das sich im Bereich der Elektroden (E_x, E{) erstreckt.

6. Kathetersonde nach einem der Ansprüche 1 bis

5, gekennzeichnet durch eine dritte und eine vierte Elektrode E_x", E₂"), die an der Schleife (17) angeordnet sind und sich entlang der Schleife in Abstand von der ersten bzw. der zweiten Elektrode (E_x, Ei) zum Ausgleich von Quadraturfehlersignalen befinden und durch eine elektrische Schaltung, die mit der ersten, zweiten, dritten und vierten Elektrode verbunden ist.

7. Kathetersande nach einem der Ansprüche 1 bis

6, dadurch gekennzeichnet, daß die Schleife (17, 56, 70) eine im wesentlichen rhombische Form hat (F ig, 8).

8, Kathetersonde nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Schleife (17,56, 70) eine im wesentlichen sechseckige Form hat (F ig. 9).

9. Kathetersonde nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Schlei,¹".? (17, 56, 70) vieleckig ist

Die Erfindung geht aus von einer Kathetersonde zum Messen der Blutdurchlaufgeschwindigkeit und dgl.

Die Durchlaufgeschwindigkeit in einem Glutgefäß kann durch einen elektromagnetischen, katheterartigen Mengen- bzw. Durchflußgeschwindigkeitsmesser quantitativ bestimmt werden, der einen elektromagnetischen Grundwandler aufweist welcher in ein dünnes, katheterartiges Rohr aufgenommen ist und in ein Zweigblutgefäß, wie z. B. in die Oberschenkelschlagader oder in die Jugularvene eingesetzt und von dort in eine Hauptarterie, wie z. B. die Aorta oder die Lungenarterie, bzw. in eine Vene, wie z. B. die große Hohlvene, umgeleitet werden kann. Die hier verwendete Bezeichnung Katheter bedeutet, daß das Instrument gewöhnlich durch einen Katheter in das Gefäßsystem eingesetzt wird.

Die katheteranigen Mengenmesser nach dem Stand der Technik sind jedoch noch eher groß und weisen typischerweise einen Durchmesser von 3 bis 4 mm auf, so daß größere öffnungen im Blutgefäß erforderlich sind, als jene, die normalerweise als sicher betrachtet werden, wobei sie praktisch durch eine kleine öffnung durch die Haut des Patienten hindurch eingeführt werden müssen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine gattungsgemäße Kathetersonde zu schaffen, deren Katheter aufgrund der Ausbildung des Sondenteils im Querschnitt kleiner gestaltet werden kann.

Diese Aufgabe wird durch eine Kathetersonde gemäß Anspruch 1 gelöst. Das erfindungsgemäße Sondeninstrument bzw. der Katheter nach der vorliegenden Erfindung weist eine elastische, einen Rahmen aus Berylliumkupfer bildende Schleife auf. die in der Querrichtung zu ihrem perkutanen Einsetzen in ein Blutgefäß eines Fatienten oder eines Tieres zu einem sehr kleinen Durchmesser zusammenfallen kann. Die Sonde kann dann von einem schmalen Zweigblutgefäß zum Hauptblutgefäß oder zur Arterie umgeleitet werden, in denen sie sich in der Querrichtung ausdehnt, um die Innenwände derselben zu berühren. Die Schleife der Sonde paßt sich somit selbst an den Innendurchmesser des jeweiligen Blutgefäßes, in welchem sie sich befindet, wie z. B. einer Arterie oder Vene, an, sodaß mit dieser Schleife die gesamte Durchflußmenge in dem Gefäß gemessen werden kann. Diese Sonde kann auch zum Messen des Durchmessers des Gefäßes und/oder zum Messen der Durehlaufgesehwindigkeit des Blutes durch den Herzvorhof, zur Aufzeichnung von Pulsveränderungen des Arteriendurchmessers und zum Schrittmachen verwendet werden. Das zum Messen der Durchlaufgeschwindigkeit verwendete Magnetfeld wird erfindungsgemäß durch eine Spule erzeugt, die sich außerhalb des Patienten oder des Tieres befindet und somit von dem Kalheterteil des Instrumentes abgeson-

dert ist. Da keine Magnete mit dem Katheter eingeführt werden müssen, der ledilgich Elektroden zum Empfang des Signals enthält, kann der Katheter gegenüber den bekannten Kathetersonden mit außerordentlich kleinen Querdimensionen lusgebildet sein.

Vorzugsweise weist die Kathetersonde eine einfache und zweckmäßige Schaltungsanordnung zum Ausgleich von Nullströmungsfehlei'signalen und zum Ausgleich von Veränderungen der effektiven Magnetfeldstärke, sowie der Veränderungen des Zwischenelektrodenab- ι ο Standes auf.

Der Rahmen der Kathetersonde und der zum Abfühlen der Quadraturspannung in Form einer Schleife um sie herum verlaufende Draht kann eine im wesentliche linsenförmige, rhombische, sechseckige oder vieleckige Ausbildung aufweisen, wobei der Zwischenelektrodenabstand durch die kürzere Achse des Rshmens dargestellt ist. Solange wie die kürzere Querachse kleiner wie die halbe Länge der Längsachse ist, stellt der Ausgang der Schleife ein ziemlich genaues Maß des Arteriendurchmessers innerhalb eines weiten Bereiches von Arteriengrößen bei einem Wechscimagnetfeld mit konstanter Amplitude und Orientierung in bezug auf die Ebene der Schleife dar.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert

Es zeigt

F i g. 1 eine schematische Ansicht einer nach dem Erfindungsgedanken der vorliegenden Erfindung ausgebildeten elektromagnetischen katheterartigen Meßfühlersonde;

Fig. IA eine Teilansicht einer möglichen Form füdie Elektroden der Meß- bzw. Probiereinrichtung;

Fig. IB eine Abwandlung der in Fig. 1 gezeigten Sonde zum Ausgleich der Quadraturspannung bzw. Rechtwinkelspannung, wobei auch gezeigt wird, daß sich der Erfindungsgegenstand zum Einsetzen durch ein Zweigblutgefäß hindurch in ein größeres Blutgefäß eignet;

F i g. 2 einen Querschnitt des Blutgefäßes nach F i g. 1 im vergrößerten Maßstab, wobei das Magnetfeld gezeigt wird, das durch die Außenspule der vorliegenden Erfindung aufgebaut wird und das Blutgefäß durchquert;

F i g. 3 eine schematische Darstellung einer Ausführungsform der erfindungsgemäßer, verbesserten elektromagnetischen Meßfühlersonde, wobei gewisse elektrische Komponenten, die damit verbunden sind, als Blockschaltbild gezeigt sind;

Fig. 3A eine persprktivische Ansicht einer Ausführungsform einer Außenspule, die in der Anordnung nach der vorliegenden Erfindung verwendet wird;

F i g. 4 eine schematische Darstellung des Meßfühlerteiles einer erfindungsgemäßen Ausführungsform, wobei die Art und Weise veranschaulicht wird, in welcher ein elektrisches System zum Ausgleich von Unterschieden bei den Zwischenelektrodenentfernungen der Sonde und für Veränderungen der örtlichen Intensität und/oder Richtung des Magnetfeldes verwendet werden kann, wie z. B. der Relativstellung der Außenspule und der Innenmeßfühlerveränderungen, während sieh das Blutgefäß ausdehnt oder zusammenzieht;

Fig,5 eine schematische Darstellung eines katheterartigen Durchflußmengenfühlers zur Veranschaulichung des Erfindungsgedankens, wobei einer Einrichhing zum Ausgleich von durch die Sonde erzeugten Quadraturfehierspanni 1 ngen;

F i g. 6 und 7 weitere mögliche Ausgleichsysteme und Schaltungen zur LJnterdrückuntg der Quadraturfehlerspannung;

F i g. 8 eine Teilansicht einer anderen Ausführur.gsform der Sonde, die Verwendung finden kann;

F i g. 9 eine schematische Darstellung einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen verbesserten Sonde zum Messen der Durchflußmenge bzw. des Durchmessers der Blutgefäße;

F i g. 9A eine Abwandlung der Ausführungsform nach Fig.9;

Fig.9B eine Schaltung die in Verbindung mit der Sonde nach F i g. 9A verwendbar ist.

Die Fig.9, 9A und 9B zeigen die bevorzugte Ausführungsform.

In der Darstellung der F i g. 1 ist der Meßfühlerteil einer elektromagnetischen katheterartigen Sonde zum Messen der Durchflußmenge bzw. des Durchmessers der Blutgefäße nach der vorliegenden Erfindung dargestellt, die in eine Leitung wie z. B. in das Blutgefäß 10 eingesetzt ist. Die Kathetereinheit weist ein Rohr oder einen Isolierüberzug auf 18. durch welchen sich zwei Drähte U und La hindurch erstrcken wobei diese Drähte mit Elektroden E\ und £2 auf eine Weise verbunden sind, die nachfolgend und insbesondere in Verbindung beispielsweise mit den F i g. 1B, 6,9,9A und 9B zu beschreiben sein wird. Die Elektroden E\ und £2 sind auf einem elastischen Rahmen 17 angeordnet, der an den Anschlüssen geschlossen und in Form einer Schleife ausgebildet ist und beispielsweise aus einem Berylliumkupferdraht besteht, wobei die Enden der Schleife zweckmäßig am Rohr 18 befestigt sind oder sich durch das Rohr oder den Mantel 18 hindurch mit den Elektrodenzuleitungen L\ und Li in Richtung auf den Stecker des V/andlers erstrecken können. Der mit dem Rahmen 17 verbundene Draht ist durch einen Mantel aus Teflon oder Polyurethan oder einem anderen zweckmäßigen Material, welches nicht dazu neigt, das Blut zu gerinnen, elektrisch isoliert Die Elektrodenzuleitungen L\ und Li sind ebenso durch einen ähnlichen Mantel isoliert Somit befinden sich nur die Elektroden E\ und £2 praktisch in elektrischem Kontakt mit dem Blut im Blutgefäß 10. Mit dem Bezugszeichen 14 ist die Spitze eines Katheter für Röntgen-Vasographie angedeutet, der in das Blutgefäß 10 durch einen seiner Zweige nach der üblichen perkutanen Methode eingeführt und durch welchen der Rahmen 17 in das Blutgefäß 10 eingeleitet wird.

Die Elektroden £1 und/oder £2 können beispielsweise, wie in Fig. IA gezeigt, gebildet werden indem einfach einige Windungen eines nackten Drahtes an den Enden der isolierten Zuleitungen L\ oder Li um den isolierten Draht 17 herum gewickelt wird, wodurch der Rahmen der Sonde gebildet wird

E, iit ersichtlich, daß der Katheterteil des Mengenmessers, der aus den flexiblen Drähten innerhalb des Gehäuses 18 und dem Rahmen 17 bestjht in eine verengte Quer- oder Seitendimension zusammenfallen kann, um in das Blutgefäß 10 durch den Katheter 14 und das Zweiggefäß 12 hindurch eingeführt zu werden, nachdem er durch eine kleine öffnung in der Haut durchgeführt worden ist, durch welche der Katheter 14 für Röntgen^Vasographie eingeführt wird. Sobald sich die Meßfühlersonde in dem Blutgefäß 10 befindet, dehnen sich die Seiten des Rahmens elastisch aus, um die in F i g. 1 gezeigte Stellung einzunehmen, wobei die Seiten mit der Innenwand des Blutgefäßes 10 in Anlage kommen und die Elektroden E\ und Bi so auseinander gestreckt werden, daß sie sich an entgegengesetzten

Seiten des Stromes der Flüssigkeit befinden, die durch das Blutgefäß läuft. Der Sondenabschnitt kann sogar auch dann verwendet werden, wenn er nicht bis zum vollen Durchmesser des Gefäßes 10 ausgedehnt ist, wobei er in diesem Fall viel mehr als Geschwindigkeitsmesser, und nicht als Durchflußmengenmesser wirkt.

Ein Magnetfeld wird in dem Blutgefäß in dem Raum zwischen den Elektroden E\ und E₂ mittels beispielsweise einer Außenspule 16 erzeugt, durch welche eine das Magnetfeld erzeugender Strom (vorzugsweise Gleichstrom) durch die Leitungen VVi und W₂ geleitet wird. Die Außenspule 16 kann zweckmäßig ausgebildet sein, um das gewünschte Magnetfeld in der Leitung 10 zu erzeugen. Die Außenspule 16 kann beispielsweise in Form einer Wiege ausgebildet sein, so daß der Patient innerhalb der Spule liegen kann. Wechselweise können auch kleinere Spulen 16 vorgesehen werden, die auch eine wiegeförmige Ausbildung haben, so daß in diese Wiege ein Arm oder Schenkel des Patienten gelegt werden kann. Die Spule kanu äüCn füüd Und ffäch äciii, wie in Fig. 1 gezeigt, wobei sich der Patient oberhalb, neben oder unterhalb der Spule befinden kann. Wechselweise können zwei oder mehrere Spulen verwendet werden, wobei der Patient zwischen diesen Spulen eingepreßt wird.

Die Spule 16 kann jede beliebige Anzahl von Windungen haben, um somit das gewünschte Magnetfeld B in der Leitung 10 zu erzeugen, wie in Fig.2 gezeigt. In Fig. 2 ist das Blutgefäß 10 in vergrößertem Maßstab im Querschnitt gezeigt. Die (in F i g. 2 nicht gezeigte) Wechselstromspule 16 erzeugt ein Wechselmagnetfeld mit einer Komponente in der gezeigten Richtung nach F i g. 2 (die durch die Vektoren B angedeutet ist) in Blutgefäß 10, so daß die durch das Blutgefäß strömende Flüssigkeit quer durch das Magnetfeld läuft und eine Wechselspannung erzeugt, die durch die Elektroden £1 und £2 aufgenommen wird. Die Elektroden E\ und E₂ sind vorzugsweise mit Platin überzogen oder auf andere Weise behandelt, um nichtpolarisierbare Eigenschaften zu haben.

Der elastische Rahmen 17 kann beispielsweise aus einem einzigen Draht aus Berylhumkupfer mit einer Dicke von 229 μΐη bestehen, der in Form einer Haarnadel am rechten (geschlossen) Ende gebogen ist, wobei das Gehäuse oder der Mantel 18 beispielsweise aus Teflon oder Polyurethan oder einem anderen geeigneten Isoliermaterial bestehen kann, wie oben erwähnt wurde. Der Drahtrahmen 17. wie ebenso schon erwähnt kann mit einem ähnlichen Isoliermaterial überzogen werden. Die Drähte Li und L₂ können Kupferdrähte sein, die mit Polyurethan oder Teflon oder einem arderen zweckmäßigen Isoliermaterial isoliert sind.

Die Spule 16 kann auch jede beliebige Querschnittsform haben, wie oben erwähnt. Sie erzeugt ein Wechselmagnetfeld in rechten Winkeln zu seiner Ebene. Dieses Magnetfeld dringt durch den Patienten und das Blutgefäß hindurch, in welchem der Katheterrahmen mit seinen Elektroden £1 und E₂ eingesetzt ist, so daß die mit den Elektroden verbundene Leitung vorzugsweise senkrecht zum Magnetfeld Hegt Das Magnetfeld muß nicht sein, ist jedoch vorzugsweise gleichmäßig. In den F i g. 1 und 3 ist das Magnetfeld senkrecht zum Zeichnungsblatt

Es wird angenommen, daß ein Blutstrom dem Querschnitt des in Fig.2 gezeigten Blutgefäßes 10 in rechten Winkeln zur Ebene des Zeichnungsblattes durchquert Infolgedessen wird eine elektromotorische Wechselkraft V in die leitende Flüssigkeit eingeführt und durch einen Spannungsunterschied zwischen den Elektroden E\ und E₂ ermittelt. Die durch die Flüssigkeil induzierte elektromotorische Spitzenkraft Vi kann aus der Gleichung

K₀ = 10"^s B₀-d-v

berechnet werden, worin Bg die Spitzenmagnetkomponente, die sich senkrecht zur Zwischenelektrödenachse in F i g. 2 und in der Ebene des Rahmens erstreckt, c/die ZwischeheleklrödenerilfefnUng Und vdie durchschnittliche FlUssigkeitsge5chwindigkeit bedeutet.
Der Durchlaufgeschwindigkeitsmesser mißt die durchschnittliche Durchflußgeschwindigkeit der Flüssigkeit durch die Arterie. Er kann auch die Volumgeschwindigkeit bzw. die Durchflußmenge messen, da sie durch das Produkt des Arterienquerschnitt »A« mal die durchschnittliche Flüssigkeitsgeschwindigkeit »V« ge·

ίο geber, ist. Der Qucrscbr.ilisbsrsich A -[x/4)d> kann süs dem Wert des Arteriendurchmessers c/erhalten werden, der durch ein Radiogram der der ausgedehnten Sondenschleife in der Arterie ermittelt ist

Infolge der Biegsamkeit und Verformbarkeit der oben beschriebenen Durchlaufgeschwindigkeitsmeßsonde, die im wesentlichen ein gespaltener Schnittkatheter ist, kann sie in Seitenzweige der Arterien gemäß der üblichen Praxis für Röntgen-Vasographie eingeh.hrt werden, so daß die Blutdurchflußgeschwindigkeit durch Organe gemessen werden kann, die durch den ausgewählten Blutzweig gespeist werden. Der Durchmesser der Arterie, deren Durchflußgeschwindigkeit des Biutes gemessen wird, muß auch bekannt sein. Um die Empfindlichkeit des Wandlers hinsichtlich der Durchflußmenge zu ermitteln. Dieser Durchmesser kann mit Röntgenstrahlen ermittelt werden, wobei der Rahmen des Durchflußmessers als Schatten in dem Röntgenbild erscheint und seine Querdimension den innendurchmesser der Arterie zeigt, wenn der Rahmen so orientiert ist, daß eine maximale Breite oder Weite des Rahmens in Projektion auf dem Röntgenfilm erhalten wird.

Fig. IB zeigt eine Abwandlung der in Fig. 1 gezeigten Sonde, bei welcher die Zuleitung L\ mit der Elektrode Ei verbunden ist anstatt bei £Ί zu enden, wobei sie neben dem Rahmen 17 herumläuft und durch das Gehäuse oder den Mantel 18 als Leitung Li" eintritt Zwecks Identifizierung in F i g. 1B ist die kürzere der beiden Leitungen Li, die mit E\ verbunden sind mit dem Bezugszeichen L\ versehen. Die beiden Teile LC und Li" der Schleife, die dabei gebildet wird, ergeben eine Phasenfühlerschleife, die durch zweckmäßige ""erbindung mit L\ und Li" eine Anzeige des Signals geben, das in die Schleife durch das Wechselmagnetfeld induziert ist, welches in der Schleife 16 erzeugt worden ist Dieses Schleifensignal kann überwacht und entweder durch manuelle Steuerung oder automatisch durch eine automatische Verstärkungsregelung verwendet werden, um die Detektor- und Verstärkerschaltung einzustellen bzw. zu verstellen mit welcher die Elektroden E\ und E₂ verbunden sind, wie nachfolgend näher erläutert Eine weitere wichtige Verwendung der in die Schleife induzierten Spannung ist, den phasenempfindlichen Detektor so einzustellen, daß er diese Spannung nicht fühlt Dann fühlt der Verstärker das Durchflußsignal optimal ab und ist unempfindlich auf die von der Stönnung unabhängige Quadrataräpannong. Fig.2B zeigt auch die Art und Weise, in welcher

Katheter in das Gefäß 10 durch ein Zweiggefäß 12 eingesetzt werden kann.

Das in Fig.3 gezeigte System erläutert die Art und Weise, in welcher die Außenspule 16 von einer geigneten Wechselstromquelle 50 mit Strom versorgt werden kann, mit weicher die Leitungen W\ und W₂ verbunden sind, so daß ein Wechselmagnetfeld innerhalb des Blutgefäßes erzeugt werden kann, wie z, B. in der Äi/rta des Patienten. Die Leitungen L\ und Li aus den Elektroden E\ und Ei leiten die induzierten Wechselspannungssignale einem geeigneten Detektor-Verstärker 52 zu. wobei das erhaltene versYärkte Signal an eine Aufzeichnungseinrichtung 54 eingelegt wird, so daß eine Aufzeichnung der Blutströmung gemacht werden kann. Die Wechselstromquelle 50 sowie der Detektor·Verstärker 52 und die Aufzeichnungseinrichtung 54 sind allgemein bekannte elektrische Einheiten und brauchen nicht näher beschrieben werden.

Ein Problem bei der Verwendung der in den Fig. 1.2 und 3 gezeigten AuBenspuienanordnung besiehi in den Veränderungen der Orientierung des Elektrodenrahmens in bezug auf die feststehende Magnetspule 16 und den Veränderungen der Stellung der Elektroden Li und La innerhalb des Magnetfeldes der Außenmagnetspule 16. Auch für Leitungen mit verschiedenen Größen ändert sich der Abstand d zwischen den Elektroden Ei und Ei. Ein System zum Überwachen bzw., zur Steuerung und/oder zum Abgleich der Veränderungen der Empfindlichkeit der Durchlaufgeschwindigkeitsmeßsonde infolge der Wirkung von Veränderungen der Zwischenelektrodenentfernung sowie für Veränderungen .n der örtlichen Intensität des Magnetfeldes und für Veränderungen des Winkels zwischen der Ebene des Rahmens 17 und dem Magnetfeld ist in F i g. 4 gezeigt.

In der Darstellung der Fig.4 erstreckt sich eine isolierte Schleife eines Drahtes 56 um den elastischen Rahmen 17, (der in Fig.4 klarheitshalber weggelassen ist) herum. Die isolierte Drahtschleife ist beispielsweise durch Leitungen Wi' und Wj mit einem Kontrollgerät SO für die Quadraturspannung oder für das Schleifensignal verbunden, das mit einer automatischen oder manuellen Vprstärkungssteuerung (oder einem anderen Kontrollgerät für die Empfindlichkeit) kombiniert sein kann. Das selbsttätige oder manuelle Verstärkungssteuerungsüberwachungsgerät 60 dient zum Oberwachen und Steuern der Verstärkung des verstärkten Teiles des Detektors-Verstärkers 52 entsprechend den Veränderungen des Abstandes zwischen den Elektroden £1 und Ei und der Magnetfeldstärkekkomponente senkrecht zur Ebene des Rahmens, die durch Veränderungen der Ausrichtung oder Orientierung und Stellung der Sonde verursacht sind.

Die induzierte Quadraturspannung ist:

V* = 1(Γ⁸ Α dB/dt

worin A der Schleifenbereich ist

Es besteht eine funktionelle Korrelation zwischen dem Bereich A und dem Zwischenelektrodenabstand »d«. Sie wird durch ein Linearverhältnis für Veränderungen des »da in grober Annäherung ermittelt, weiche 50% nicht übersteigen. Für eins genaue Eichung soll jedoch eine Korrelationskurve zwischen »d« und »A« verwendet werden. Hierbei ist jedoch zu beachten, daß im Falle, in welchem der Rahmen 17 sowie die Schleife 56 rhombisch sind, wie in Fi g. 8 gezeigt oder in Form eines Sechseckes ausgebildet sind, wie in F i g. S gezeigt, anstelle der Kurvenform nach Fig.1, das Verhältnis

zwischen A und d bis innerhalb einiger 2% in einem weiten Bereich einer Kompression des Zwischenelektroden-abstandes auf etwa 50% dieses ursprünglichen Wertes in dem voll ausgedehnten Rahmen linear ist.
Bei dem Durchlaufgeschwindigkeitsmeßfühler der hier betrachteten Art bleibt der Spitzenwert »Β« des Magnetfeldes im wesentlichen konstant, Wogegen sich der Zwischenelektrodenabstand »d« bei Leitungen mit verschiedenen Durchmessern ändert, in welchen der

ίο Durchflußgeschwindigkeitsmeßfühler verwendet wird. Darüberhirtaus ändert sich die Komponente des Magnetfeldes, die zum Induzieren einer Strömungssignalspannung wirksam ist, mit den Änderungen der Orientierung der Meßfühlerschleife und ebenso mit den

Änderungen der Stellung des Schleifenrahmens innerhalb des nichtgleichmäßigen Magnetfeldes der Spule 16. Daher wird ein Ausgleich gemacht, indem der sich ändernde Wert von BxA durch die zusätzliche Ausgleichschleife gemessen wird, die durch den Draht

2& 56 gebildet isi. (Die von den Sehieiienäräftien L,' und Li" in der Abwandlungsform nach den Fig.9 und 9A abgeleitete Spannung kann auf dieselbe Art und Weise verwendet werden).
Für ein sinusförmiges Feld haben wir:

B = B₀ · sin ω t (3)

Daher:

dB tut = -B_a ■ ω · cos ω t

und die in die Schleife induzierte Quadraturspannung V* ist:

V* = 1(T⁸ · A ■ dB/dl = - 1(T⁸ · A · B₀ · ω · cos ω ι

wobei der Spitzenwert wie folgt ist:

V₀* = 1(T⁸ · ω ■ A ■ B₀ = ΙΟ'⁸ · ω (fd) B₀ (6)

worin (df)= A, wobei /ein Faktor ist, der dem Verhältnis des Schleifenbereiches zum Schleifendurchmesser (d. h.

dem Durchmesser der Leitung, in welcher sich die Schleife befindet) gleich ist.

Die gesamte Empfindlichkeit »S« des Durchlaufgeschwindigkeitmeßfühlers umfaßt die Verstärkung »a« des Verstärkers, so daß sie bei einer gegebenen

so Gleichstromfrequenz durch das Spitzenquadratursignal So gemessen werden kann.

= V₀* α = !(Γ* ω fad B₀

Die aus der Ausgleichschleife 56 aufgenommene Spitzenquadraturspannung Vb* ist sowohl dem Schleifenbereich A und der Komponente der Magnetfeldstärke B proportional, die zum Rahmen 17 senkrecht verläuft Infolge des Verhältnisses A = fd können wir auch sagen, daß Vo* das Produkt der Magnetfeldkomponente Bund des Leitungsdurchmessers c/mißt, wenn der Faktor /bekannt is. Die Werte von /werden durch eine Eichkurve von A gegenüber {/ermittelt

Wenn der rhombische Rahmen und die Ausgleiches schleife 56 nach Fig.8 oder die sechseckige Schleife nach F i g. 9, wie oben erwähnt, verwendet werden, wird f« im nutzbaren Kompressionsbereich praktisch konstant, wobei für die meisten Zwecke ein ausreichend

rigoroses lineares Verhältnis zwischen A und d angenommen werden kann. Durch die zusätzliche Schleife 56 (nach Fig.4) oder die Schleife 70 (nach Fig.9 und 9A) entwickelte Spannung wir dann das Produkt dB gemessen und kann an eine typische automatische Verstärkungssteuerschaltung 60 (oder eine andere Anzeigeeinrichtung für die Empfindlichkeit, wie schon festgestellt) angelegt, welche eine interne Verbindungsschaltungsanordnung aufweist, die den veränderbaren Faktor / erzeugt. Die manuelle oder selbsttätige Verstärkungssteuerschaltung 60 steuert die Verstärkung des Verstärkers 52, so daß das Produkt »Bad in der Gleichung (7) konstant gehalten wird, und zwar ungeachtet von Veränderungen der Stellung, der Orientierung oder der seitlichen Abmessungen des Rahmens 17 oder der Schleife 60. Dies bedeutet, daß die Anzeige des Durchlaufgeschwindigkeitsmeßgerätes nur von der Geschwindigkeit der Flüssigkeit abhängt, die durch die Katheter- bzw. Sondeneinrichtung läuft, wobei es auch vuii Vciäfidcrüügcü des Abäiäiidcä zwischen den Elektroden Ei und Ei und der Rahmenorientierung in dem Magnetfeld und von Veränderungen der Magnetfeldstärke in der Ebene des Rahmens 17 unabhängig ist, wenn der Kathetersondenabschnitt in Leitungen mit verschiedenen Durchmessern gebracht und/oder in verschiedene Stellungen innerhalb eines nichtgleichmäßigen Magnetfeldes bewegt wird und/ oder von Veränderungen seiner Orientierung innerhalb des Magnefeldes. Zur Bestimmung der Durchflußmengegeschwindigkeit ist gesonderte Kenntnis des Durchmessers d der Leitung erforderlich. Der letztere kann beispielsweise durch Röntgenstrahlen ermittelt werden, wie durch den Schatten des Rahmens 17 in einem Röntgenbild gezeigt.

Statt eine automatische Verstärkungssteuerung 60 zu verwenden, kann ein Messer V(Fig.6) anstattdessen verwendet werden, um die elektromotorische Kraft zu messen, die in die Schleife 56 oder zwischen die Anschlußklemmen der Schleifenabschnitte Li und Li" in den F i g. 1B, 7,9 und 9A induziert ist zunächst wenn sich die Schleife in einer Bezugsstellung und in einer optimalen Orientierung in dem Magnetfeld befindet Dann wird durch die Veränderung der Anzeige des Meßfühlers, wenn die Schleife andere Stellungen und Orientierungen im Laufe der Messungen der Durchlaufgeschwindigkeit einnimmt, der Empfindlichkeitsfaktor bzw. werden die Empfindlichkeitsfaktoren angezeigt welche an Anzeigen am Aufeichnungsgerät 54 für solche praktisch ermittelte Stellungen und Orientierungen der Durchlaufgeschwindigkeitsmeßfühlerschleife angelegt werden müssen. Wechselfeld-Durchlaufgeschwindigkeitmeßfühlern ist die Erscheinung eines Fehlersignals in der Phasenquadratur in bezug auf das tatsächliche Strömungssignal, das unabhängig von der Durchflußmenge der Flüssigkeit ist Dieses »Quadraturfehler«-Bindesignal ist derselben Art wie das Signal, das von der Schleife 56 in F i g. 4 aufgenommen wird, und kann in einer Größenordnung oberhalb des Durchflußsignals liegen und muß unterwirkt werden, und zwar auch dann, wenn eine phasenempfindliche Ermittlung verwendet wird. Die nachfolgende Betrachtung ergibt den Gedanken, durch welchen ein einfaches und sehr wirksames Ausgleichsystem zum Beseitigen des Nullfehlers empfohlen wird.

Der von den isolierten elastischen Drähten bestehende Rahmen 17, wie in Fig.5 gezeigt ist mit zwei Elektrodenpaaren Ei und Ei bzw. Ei', E," versehen, wobei Leitungen L/ und Li mit den Elektroden des ersten Paares und Leitungen Li" und Li' mit den Elektroden des zweiten Paares verbunden sind. Wird angenommen, daß die Leitungen Li und L₁' durch den Widerstand R" überbrückt sind, so wird durch die elektromotorische Kraft, die in die Schleife induziert ist, die durch Li', Li, E\' und Ei dargestellt ist, durch ein Wechselmagnetfeld senkrecht zur Ebene der F i g. 2, ein Strom /'erzeugt, der zwischen den Elektroden Ei' und Ei in der in Fig.5 gezeigten Richtung strömt, wobei

10' eine Spannung zwischen den Elektroden erzeugt wird. Dasselbe Magnetfeld wird eine elektromotorische Kraft in demselben Sinn in der Schleife L₁". L₂". E₁", Ei' induziert, wobei ein entsprechender Strom i" in einer Richtung fließt, die dem /'entgegengesetzt ist, wodurch eine Spannung an den Elektroden Ei" und Ei' der entgegengesetzten Polarität in bezug auf die Spannung an den Elektroden Ei und £2' erzeugt wird.

Ist nun die Elektroden E₁ mit der Elektrode £2" und die Elektrode Ei mit der Elektrode Ei" verbunden und

sehen den Elektrodenpaaren in bezug auf ihre Größe gleich, so wird der Spannungsunterschied zwischen den verbundenen Elektroden gleich Null sein. Auf diese Weise kann die Quadraturspannung die bei Nullströmung der Flüssigkeit induziert wird und unabhängig von der Strömung der Flüssigkeit ist, beseitigt werden. Es gibt aber keine Beseitigung oder Aufhebung bzw. eine Schwächung der durch die Strömung induzierten Spannung, so daß während das Quadraturfehlersignal löscht, das tatsächliche Strömungssignal tut das nicht.

Es ist offensichtlich, daß dieselbe Löschung bei den zweiten Elektroden Ei und E2 vorliegen wird, wie z. B. bei dem System nach Fig.6 gezeigt, wenn die in der Schleife richtig zentriert sind, da zwei miteinander verbundene benachbarte Elektroden Ei, Ei' oder Ei, Ei' einer einzigen Elektrode £1 oder E₁ paarweise äquivalent sind. Es ist deswegen möglich, ein vollkommenes Nullsignal bei Nullströmung zu erhalten, indem zwei Elektroden Ei und E₂ verwendet und eine von diesen Elektroden oder beide Elektroden hinauf und herunter bewegt werden, bis ein Nullquadratursignal bei Nullströmung registriert wird. Eine derartige mechanische Verstellung ist jedoch kritisch und umständlich. Es ist deswegen erwünscht, die mechanische Einstellung oder Verstellung durch eine elektrische Ausgleichmethode zu ersetzen, wie z. B. die in F i g. 6 gezeigte.

Die Elektroden Ei und E₁ in F i g. 6 sind am isolierten elastischen Rahmen 17, wie bei der vorherigen Ausführungsform angeordnet In der Schaltung nach Fig.6 sind beide Leitungen Li und Li" mit der Elektrode Ei verbunden, wobei sich diese Leitungen halbwegs um den Rahmen 17 herum erstrecken und mit entgegengesetzten Anschlußklemmen eines Potentiometers P verbunden sind. Auf ähnliche Weise sind die beiden Leitungen L₁ und Lz" mit der Elektrode Ei, wobei sich diese letztgenannten Leitungen um die andere Hälfte des Rahmens herum erstrecken. Die Leitungen L₂' und Li' sind miteinander verbunden, wobei diese Leitungen und der Kontaktarm oder der Schleifer des Potentiometers P am Eingang des Detektor-Verstärker 52 angeschlossen sind, der wiederum mit der Aufzeichnungseinrichtung 54 verbunden ist Der Eingang zur (selbsttätigen) Verstärkerregelungsüberwachungseinrichtung 60 ist am Potentiometer P angeschlossen. Parallel zum Detektor-Verstärker 52 befindet sich ein Quadraturphasendetektor-Verstärker 53. Der Verstärker 52 kann nur auf das durch die Strömung bestimmte Signal aus den Elektroden Ei und

Ai₂ ries Strömungsmeßfühlers ansprechend gemacht werden, das mit dem Magnetfeld in Phase ist, wogegen der Detektor 53 sowie die von Hand oder selbsttätig betätigba:'e Verstärkungsregelungsschaltung 60 nur auf das Fehlersignal aus den Elektroden und der in die Drahtschleife 56 induzierten elektromotorischen Kraft tnsprechen, die sich in bezug auf das Magnetfeld in Phasenquadratur befinden. Um die Ansprechbarkeit des Strömungsdetektors 52 nur auf das Strömungs- bzw. Durchlaufgeschwindigkeitssignal zu gewährleisten, wird das Datum dieses phasenempfindlichen Detektors durch eine Bezugsspannung gesteuert die aus dem Signal abgeleitet wird, das aus der Schleife 56 oder dem Potentiometer Pin die Verstärkungsregelungsschaltung •0 eingeführt und zum Durchlaufgeschwindigkeitsdelektor 52 abgezweigt wird. Das Tor ist so eingestellt, daß ein Nullausgang aus dem Verstärker 52 abgeleitet wird, wenn der Schleifenausgang, der normalerweise mit 60 verbunden ist, an den Eingang von 52 angelegt wird 'siehe Glasserr M^d'ca' Physics, Vn ?_f η 141 Yearbook Pdbl. Co. 1960). Umden Nullfehler infolge der Assymmetiie der Sonde zu unterdrücken, wird der Schleifer am Potentiometer Pverstellt, bis der Anzeiger 55, der mit dem Ausgang des Quadraturphasendetektor-Verstärkers verbunden ist, Null anzeigt, obwohl durch die Quadraturspannung ohne mechanische Verstellung beseitigt wird.

Das oben erwähnte Eichungssignal »V*« nach F i g. 6 irscheint am Potentiometer P und kann an die tutomatische Verstärkungsregelung 60, sowie an den Durchlaufgeschwindigkeitsdetektor 52 angelegt werden, um die Bezugsspannung für den phasenempfindlichen Detektor zu erhalten, wie gezeigt. Statt drei getrennte elektronische Kanäle zu verwenden, wie durch die Blöcke 52, 53 und 60 dargestellt, kann ein tinziger phasenempfindlicher elektronischer Kanal mit Phasensteuerung zum Oberwachen bzw. Steuern des DurchfluDgeschwindigkeitssignals, des Quadraturspannungs- und Eichungssignals V* in einer Reihenfolge itatt gleichzeitig verwendet werden, wie in Fig.6 gezeigt Die Bezgusspannung für diesen elektronischen Kanal kann durch die Magnetstromzufuhr erhalten werden, wie es oft bei den üblichen elektromagnetischen Blutmeßfühlern bzw. ihren elektronischen Kanälen geschieht wie in F i g. 3 gezeigt

Es ist ersichtlich, daß sowohl die Detektoren und Verstärker 52 bzw. 53 phasenempfindlich sind, wobei der Detektor-Verstärker 52 nur auf das durch die in Phase befindliche Strömung bestimmte Signal aus den Elektroden Ei, E₂ anspricht wobei der Quadraturphaiendetektor-Verstärker 53 sowie die automatische Verstärkungsregelungsschaltung 60 nur auf die Quadra-•urphasenspannung ansprechen, die sich 90° in bezug tuf das Magnetfeld phasenverschoben befindet Bei einer derartigen Anordnung ist sehr vorteilhaft das System nach F i g. 6 oder F i g. 7 zu verwenden, um den Strömungsdetektor 52 unempfindlich auf die Quadraturspannung und das Quadratursignal zu halten, das an den Detektor 53 bei Null-Amplitude angelegt wird, um einen Ausgang aus dem Strömungsdetektor-Verstärker 52 von einem Nullwert bei Nullströmung zu gewährleisten. Eine Zweckmäßige Grundleitung kann durch Kurzschließen des Ausgangs des Detekiors 52 erzielt werden, da die Grundleitung die durch Kurzschließen des Verstärkerausganges dann dieselbe ist, wie die Grundleitung, die durch Stoppen der Strömung der Flüssigkeit erhalten "wird.

Es ist klar, daß die Drahtleitungen L₂' und L₂", welche die Elektrode E₂ mit dem Verstärkereingarig npoh Fig.6 verbinden, durch eine einzige Leitung L₂ ersetzt werden können, wie in F i g. 7 gezeigt. Das System nach Fig.7 mit der Sonde nach Fig. IB ist nun die bevorzugte Ausführungsform und ist genauso wirksam, wie die Schaltung nach F i g. 6. Die Schaltung nach F i g. 7 hat jedoch den Vorteil einer größeren Einfachheit der Konstruktion. Wie bei der Schaltung nach F i g. 6 kann der Quadraturspannungsabfail V* und Potentiometer PaIs Maß des Produktes des Zwischet elektrodenabstandes el multipliziert mit der Komponente des Magnetfeldes B verwendet werden, das zur Ebene des Rahmens 17 senkrecht verläuft und zwar in der oben in Verbindung mit dem Ausgleichsystem nach

Ij F i g. 4 beschriebenen Art und Weise. Wie bei F i g. 6, ist der Quadraturphasendetektor-Verstärker 53 mit dem Strömungsdetektor-Verstärker 52 parallel gesch?ltet, wie gezeigt, wobei der letztere seine Bezugsspannung aus dem Potentiometer oder der Schleife ableitet, die am Pntpntiometer über die Schaltung 60 verbunden ist Um die Mengendurchflußgeschwindigkeit zu erhalten, kann der innendurchmesser der Arterie beispielsweise wie oben vorgeschlagen durch den Röntgenschatten des Umrisses des Rahmens 17 in dem Röntgenbild bestimmt werden. Der gemessene durchschnittliche Strömungsgeschwindigkeitswert multipliziert mit dem Arterienquerschnitt ergibt Mengendurchlaufgeschwindigkeit.

Bezugnehmend auf Fig.9 zeigt diese Figur einen Kathetersondenmeßfühler, der im allgemeinen mit dem Bezugszeichen 70 bezeichnet ist und zum Messen des Blutstromes auf ähnliche Weise wie bei den vorher beschriebenen Ausführungsformen dient. Der Kathetersondenmeßfühler 70 besteht aus einer Schleife, die z. B. aus einem mit Teflon isolierten Berylliumkupferdraht mit einem Durchmesser von 0,2 mm bestehen kann. Ein Teil Ei der Schleife 70, von welchem die Isolierung beseitigt ist wirkt als eine der Elektroden und somit reduziert weitgehend die seitlichen Dimensionen der Kathetersonde. Ein dünner mit Teflon isolierter Kupferdraht 66 (beispielsweise mit einer Dicke von 76 μπι), der mit der Schleife 70 verbunden ist hat gegenüber der Elektrode E\ keine Isolierung, die entfernt worden ist, wodurch die Elektrode E₂ gebildet wird. Der Draht 66 braucht nicht am Ende der Elektrode E₂ enden, wie gezeigt Der kann über dassei«^ hinaus fortgesetzt werden, wobei seine Isolierung intakt bleibt und er mit der Schleife 70 verbunden sein kann (siehe Fig.9A). Die beiden Elektroden Ei und E₂ werden hergestellt indem die Teflonisolierung von den Leitern

so (Berylliumkupfer- und dann Kupferdrähte) entlang ihren entsprechenden Abschnitten entfernt wird, die mit E\ und E₂ bezeichnet sind. Diese Elektrodenbereiche werden vor ihrer Verwendung mit Platin überzogen. Wie oben erwähnt kann sich der zu der Elektrode E₂ führende dünne isolierte Kupferdraht um den Rahmen herum weiter erstrecken und über die Elektrode Ei hinaus verlaufen und enden, ohne mit irgendetwas verbunden zu sein (siehe F i g. 9A). Um den Elektrodenbereich zu vergrößern ist es vorteilhaft Silberfarbe um die Elektroden und die benachbarten isolierten Drähte herum zu streichen. Nachdem die Silberfarbe getrocknet ist wird sie beispielsweise elektrolytisch mit einer dünnen Schicht aus Gold überzogen und nachfolgend mit Platin bedeckt Man kann den Silberanstrich mit Platin überziehen, auch ohne eine vorherige Goldplatierung. Drähte die mit Polyurethan isoliert sind, können ebenso verwendet werden, wobei sie den zusetzlichen Vorteil der leichteren Methode zum Verbinden der

Drähte miteinander aufweisen.

Die Anschlußklemmenenden Li' mvi L\" des Rahmens oder der endständig geschlossenen Schleife 71 sind am Obergang 65 miteinander verbunden, um die Leitung L\ zu bilden, die mit einer Anschlußklemme des Detektor-Verstärkers 52 verbunden ist Das Anschlußende 67 des Kupferdrahtes 66 ist mit der Leitung Li verbunden, die mit der anderen Anschlußklemme des Detektor-Verstärkers 52 gekoppelt ist Versuchsweise wurde gefunden, daß der Rahmen oder die Schleife 71, wie in F i g. 9 gezeigt, vorzugsweise sechseckige Form hat, wobei die Elektroden E\ und E₂ an entgegengesetzten Seiten liegen, wie dargestellt Auch andere Vieleckformen können vorteiihafterweise statt der zuvor gezeigten linsenförmigen Schleifen verwendet werden.

Der Kathetermeßfühler 70 kann gegebenenfalls aireine Metseinrichtung zum Messen des Arteriendurchmessers in einem Wechselmagnetfeld mit konstanter Amplitude verwendet werden, um den Durchmesser der Leitung bzw. des Gefäßes (und insbesondere der Veränderungen seiner Pulsierung) zu messen. Wird also das Anschlußende 67 des Kupferdrahtes 66 von der Leitung Li abgetrennt und das Anschlußende von L\ mit der Leitung L₂ anstatt mit dem Draht 66 verbunden, so wirkt die Schleife als ein Sekundärteil eines Transformators und ergibt ein Signal, das sich in Phasenquadratur relativ zum Strömungssignal und dem Magnetfeld der Außenspule 16 befindet. Die darin induzierte Spannung ist proportional zum Bereich A der Schleife.

Bei der linsenförmigen Ausbildung der Schleife, wie in F i g. 1 gezeigt, und insbesondere bei der sechseckigen Form nach Fig.9, ist der Schleifenbereich dem Zwischenelektrodenabstand zwischen £Ί und Ei bis zu einem praktisch ausreichenden Grad einer Annäherung innerhalb eines weiten Bereiches proportional. Die Veränderungen des Signalausganges, der aus den Leitungen W und U" der Schleife abgeleitet ist. ergeben eine Information über die relativen Veränderungen des Arteriendurchmessers in einem Wechselmagnetfeld mit konstaner Amplitude. Somit sind die Pulsierungen des Ateriendurchmessers als Prozentsatz des maximalen Durchmessers gegeben. Bei einem bekannten Magnetfeld erlaubt eine Schleife 70 die so orientiert ist. daß ihre Ebene senkrecht zum Feld verläuft eine absolute Messung des Arteriendurchmessers. Durch Veränderung der Orientierung und der Distanz der Schleife von der Magnetspule 16 kann ein veränderliches Transformatorsignal erhalten werden, das eine Information über Veränderungen der Größe der Magnetfeldkomponente senkrecht zum Schleifenbereich und somit der Empfindlichkeit des Strömungsmeßfühlers für eine Leitung mit einem konstanten Durchmesser ergibt. Das aus dem Transformatorsekundärteil erhaltene Signal ist dem Produkt BA proportional (worin A der Schleifenbereich und B die Magnetfeldkomponente senkrecht zu diesem Bereich und die einzige Feldkomponente ist, die für die Induzierung der elektromotorischen Kraft des Transformators sowie des Strömungssignals verantwortlich ist) und da ihr Bereich A mit einem guten Annäherungs^ grad zum Durchmesser d der umgrenzenden Leitung bzw. des Blutgefäßes proportional ist, ist das in die Schleife 70 induzierte Signal dem Bd annähernd proportional und ein Maß für die Empfindlichkeit des Meßfühlers nicht nur in einer Leitung bzw, einem Gefäß mit einem konstanten Durchmesser, sondern auch in Leitungen bzw. Gefäßen mit verschiedenen Durchmessern.

Somit kann das Empfindlichkeitsverhältnis für zwei Rohre oder Leitungen mit beliebigen Durchmessern in Magnetfeldern mit verschiedener Stärke und verschiedener Orientierung durch das Verhältnis der Transformatorsignale gegeben, die aus den Leitungen L\' und L\" der Schleife 70 abgeleitet sind. Darüberhinaus kann das aus der Schleife 70, wenn sie mit dem Detektor-Verstärker 52 verbunden ist, abgeleitete Transformatorsignal zum Verstellen der Phaseneinstellung des phasenempfindlichen Detektors verwendet werden, indem die Einstellung so lange verstellt wird, bis das Transformatorsignal verschwindet, wodurch die Phaseneinstellung für die Strömungsmessungen optimal wird, um somit das Quadraturfehlersignal zu ignorieren, das sich in Phasenquadratur in bezug auf das Magnetfeld befindet und um nur das Strömungssignal zu messen, das in Phase mit dem Magnetfeld ist

Hierbei ist zu beachten, daß die Leitungen L\, L]" und 66 gegebenenfalls in einem Teflonmantel eingeschlossen oder miteinander verbunden sein kennen, um sine doppelfädige Leitung zu bilden. Wenn mit Polyurethan isolierte Drähte verwendet werden, kann die doppelfädige Leitung gebildet werden, indem sie mit einem Polyurethanklebstoff (Uralan) verklebt werden. Durch diese Methode wird der dünnste Kathederzuleitungsdrahtrluß erreicht Es ist sehr vorteilhaft einen vorfabrizierten doppelfädigen Draht zu verwenden, der beispielsweise aus einem mit Teflon isolierten 229 μπι dicken Berylliumkupferdraht L besteht, der mit einem mit Teflon isolierten 76 μπι dicken Kupferdraht La verklebt ist, um durch entsprechendes Biegen und Verkleben, die in den F i g. 9, 9A und 9B dargestellten Schleifenmeßfühler herzustellen.

Die in F i g. 9 gezeigte Ausführungsform kann genau wie die Ausführungsform nach F i g. 7 verwendet und mit elektronischen Schaltungen verbunden werden. Sie hat den Vorteil gegenüber der in Fig. 7 gezeigten Ausführungsform, daß der Rahmen 17 beseitigt ist und nur einer der Zuleitungsdrähte als Rahmen dient, wodurch der Meßfühler weitgehend vereinfacht und verkleinert wird.

F i g. 9A zeigt schematisch ein System, welches dem in F i g. 9 gezeigten ähnlich ist jedoch gewisse Veränderungen aufweist Wie im Falle der F i g. 9 besteht zwecks mechanischer Erleichterung bei der Herstellung L\ und Li aus einem doppelfädigen Draht, wobei L\ aus Berylliumkupfer und Li aus einem dünneren Kupferdraht besteht, der den zweiten der beiden Fäden in dem doppelfädigen Leiter bildet. Die beiden Drähte sind physikalisch verbunden und mit Teflon insoliert, wobei die Elektrode Ei gebildet wird, indem ein Teil der Isolierung von L\ entfernt wird, während die Elektrode Ei gebildet wird, indem ein Teil der Isolierung von Li entfernt wird. Li könnte bei Ei enden, wird jedoch aus Zweckmäßigkeitsgründen wie z. B. aus Gründen der mechanischen Festigkeit in Stellung und nur als unbenutztes Ende in der Nähe des Steckers gelassen, wobei die Elektrode Ei wie oben erwähnt, gebildet wird indem einfach die Isolierung an dieser Stelle beseitigt wird-

Ein Torverstärker 72 kann verwendet werden, um sowohl das Schleifensignal als auch das Strömungssigna! 6ä bei jeder parallel arbeitenden Anordnung zu messen Somit dient der Verstärker 72 in Verbindung mit den-Zweipötigen Umschalter 74 sowohl als automatische! Verstärkungsregelungsverstärker 60 und Strömüngsdc

tektor-Verstärker 52 nach Fig.7. Wenn sich der Schalter 74 in der in F i g. 9A gezeigten linien Stellung befindet, wird die in der Schleife 70 erzeugte und durch die Verbindung mit den beiden Leitungen L\ und L\" abgelesene Schleifenspannung gemessea Wenn sich der Schalter 74 in der rechten Stellung befindet, so werden die beiden Enden der Leitungen L\ und Lj" von außen miteinander kurzgeschlossen und als ein Eingang zum Verstärker 72 verbunden. Der andere Eingang zum Verstärker 72 wird dann mit L₂ und somit mit E₂ verbunden. Dadurch wird dann das Strömungssignal gemessen.

Die Arbeitsweise des Meßfühlers und der Schaltung, die in F i g. 9B gezeigt sind, ist wie folgt.

1. Der Schalter 74 befindet sich in der linken Stellung und der Schalter 75 befindet sich in der rechten Stellung. Somit ist die Schleife 70 mit dem Detektor-Verstärker 72 verbunden, der zwecks richtiger Arbeitsweise auf die Quadraturspannungsphase unempfindlich sein sollte, d. h. er soll nur Strömungssignale abfühlen, die in Phase mit dem Magnetfeld sind. Dies wird bewerkstelligt durch eine richtige Bezugsspannung, die den Verstärker 72 aus dem Magnetstromquelle 50 nach der bekannten Praxis zugeführt wird (Glasser. Medical Physicx. 2, 141. Yearbook Publishing Co., 1960), und zwar über ein Doppelphasenverschiebungsnetzwerk (76 und 77). Die Schaltung 76 ermöglicht eine kontinuierliche Veränderung der Phase der Bezugsspannung, die aus der Magnetstromquelle 50 abgeleitet wird. Die in Phase verschobene Bezugsspannung, die durch das Netzwerk 76 ausgegeben wird, kann um 90° abrupt in Phase verschoben werden, nachdem sie durch die Schaltung 77 gelaufen worden ist, oder ihre Phase kann unverändert verbleiben. Das ist durch die beiden Stellungen des Schaters 75 symbolisch gezeigt, welche die Wahl zwischen zwei Phasen der Bezugsspannung anzeigen, die aus der Schaltung 77 ableitbar ist und um 90° variieren. Die Nullgrad-Stellung des Schalters 75 entspricht einer Torsteuerung des Verstärkers 72, so daß nur Signale, die sich in Phase mit dem Magnetfeld befinden, abgefühlt werden und die 90°-Einstellung des Schalters 75 der Verstärkertorsteuerungseinstellung entspricht, um nur Signale in Phasenquadratur mit Bezug auf das Magnetfeld abzutasten, das durch die Spule 16 erzeugt wird (wie z. B. die in die Schleife 70 induzierte elektromotorische Transformatorkraft).

Wie oben erwähnt, befindet sich der Schalter 74 in der linken Stellung und der Schalter 75 in der rechten

Stellung am Anfang, so daß die Schleife 70 mit dem Eingang des Detektor-Verstärkers 72 verbunden ist. Bei dieser Einstellung sollte der Verstärker unempfindlich auf die Quadraturspannung sein, die auf der Schleife 70 abgeleitet wird. Zeigt die Aufzeichnungseinrichtung 54 einen Ausgang aus dem Verstärker 72 an, so wird die kontinuierliche Phasensteuerung 76 verstellt, bis dieser Ausgang Null wird.

Das elektronische System ist auf das Nullfehlersignal unempfindlich und auf das Strömungssignal, das in Phase mit dem Magnetfeld ist, optimal empfindlich.

2. Wird nun der Schalter 74 in die rechte Stellung gedreht (wobei der Schalter 75 unverändert bleibt), so werden Strömungssignale mit den beiden Schaltern (74 und 75) in der rechten Stellung aufgezeichnet

3. Sobald die beiden Schalter (74 und 75) in die linke Stellung gebracht werden, wird die Schleife mit dem Eingang des Verstärkers 72 verbunden, wobei jedoch diesmal sein Tor durch die 90°-Bezugsspdnnung eingestellt ist, so daß der Verstärker auf Strömungssignale unempfindlich ist und nur die in die Schleife 70 induzierte elektromotorische Transformatorkraft abfühlt. Wie wir vorher sahen, ist dieses Signal mit einer ziemlichen Annäherung dem Produkt des Durchmessers der Leitung (Arterie oder Vene) proportional, in welcher die Schleife 70 liegt und die Magnetfeldkomponente senkrecht zur Ebene der Schleife verläuft. Dieser Ausgang ist somit ein Maß der Strömungsempfindlichkeit des Gesamtsystems. Er kann entweder zur Eichung durch einen Vergleich zwischen dem Ausgang bei einem bestimmten Versuch und dem Ausgang, der in einer Standardbezugskonfiguration gemessen ist oder durch Verstellung dieses Ausganges immer auf einen konstanten Standardwert verwendet werden, wodurch stets eine konstante Strömungsempfindlichkeit ungeachtet dessen, wie sich die Stärke und Orientierung des Magnetfeldes im Laufe einer Versuchsfolge ändern kann, aufrechterhalten wird.

Die obigen Schalt- und Verstellungsvorgänge können entweder von Hand oder selbsttätig und periodisch mit mechanischen oder elektronischen Servosteuerungen durchgeführt werden, die in einer zweckmäßigen Zeiteinteilungsfolge programmiert sind. Als eine Alternative kann die dem Kasten 76 zugeführte Bezugsspannung aus der Schleife 70 über einen geeigneten Verstärker 81 anstelle aus der Magnetwechselstromquelle abgeleitet werden. Dies ist in Fig.9B durch die gestrichelten Linien schematisch gezeigt.

Hierzu 4 Blatl Zeichnungen

IW 217/Ϊ58

Claims (1)

Patentansprüche:

1. Kathetersonde zum Messen der Blutdurchlaufgeschwindigkeit und dergleichen gekennzeichnet

— durch eine elastisch verformbare, einen Rahmen bildende Schleife (17, 56, 70), die zu einer länglichen schmalen Form zusammenfallen kann, um das Einsetzen in ein Blutgefäß (10) durch eine kleine Öffnung zu ermöglichen und die sich zu einer großen Konfiguration ausdehnt, sobald sie in diesem Blutgefäß (10) ist,

— durch eine erste Elektrode (E₁), die mit einer Seite der Schleife (17, 56, 70) verbunden und durch diese Seite gestützt ist, wobei diese erste Elektrode (E_x) durch eines oder beide Enden der Schleife elektrisch zugänglich ist,

— durch eine zweite Elektrode (E2), die durch die andere Seite der Schleife (17, 56, 70) gestützt und von ihr elektrisch isoliert ist, und

— durch eine Zuleitung (Lz), die einen Zugang und einen Anschluß für die zweite Elektrode (E₂) bildet