DE3686558T2

DE3686558T2 - Intravenoese infusionsvorrichtung mit zwei anwendungsmoeglichkeiten.

Info

Publication number: DE3686558T2
Application number: DE8686309194T
Authority: DE
Inventors: Ted C Bloomquist; Raymond E Cannon
Original assignee: Imed Corp
Current assignee: CareFusion 303 Inc
Priority date: 1985-11-26
Filing date: 1986-11-25
Publication date: 1993-01-28
Anticipated expiration: 2006-11-26
Also published as: DK565286D0; AU6450486A; EP0225158B1; DK565286A; CA1258212A; AU586594B2; DE3686558D1; ATE79771T1; EP0225158A2; US4690673A; EP0225158A3

Description

Die Erfindung bezieht sich allgemein auf eine Vorrichtung für die Infusion medizinischer Lösungen bei einem Patienten. Insbesondere betrifft die Erfindung eine zwei Anwendungsmöglichkeiten bietende bzw. Doppelmodus- Vorrichtung, die entweder als Infusionspumpe oder als Steuereinheit zu wirken vermag. Die Erfindung ist insbesondere, aber nicht ausschließlich, nützlich für die intravenöse Infusion medizinischer Lösungen bei einem Patienten unter Bedingungen, unter denen die Flexibilität der doppelten Anwendungsmöglichkeit oder der Doppelmodus- Einsatzfähigkeit gewünscht wird.
Für die Verabreichung von medizinischen Lösungen an einen Patienten durch Infusion sind bereits zahlreiche Vorrichtungen vorgeschlagen worden. Tatsächlich haben solche Vorrichtungen in den letzten Jahren weitverbreitet Annahme gefunden. Demzufolge wurde eine große Vielfalt von Vorrichtungen zur Infusion medizinischer Lösungen für den Einsatz auf zahlreichen medizinischen und chirurgischen Anwendungsgebieten vorgeschlagen. Typischerweise lassen sich diese Vorrichtungen in eine von zwei Kategorien einteilen. Die erste Gruppe wird mit dem Oberbegriff Regel- oder Steuereinheit (controller), die zweite Gruppe als Pumpen bezeichnet. Beispiele für medizinische Vorrichtungen jeder Kategorie sind so zahlreich, daß es nicht aufschlußreich erscheint, sie hier (im einzelnen) aufzuführen.
Aufschlußreich ist jedoch das Verständnis des grundsätzlichen Unterschieds zwischen einer Pumpe und einer Steuereinheit (oder auch Steuergerät). Grundsätzlich sind Steuereinheiten medizinische Vorrichtungen oder Geräte, die mit einer Schwerkraftspeisung-I.V.(Intravenös)- Verabreichungsleitung zum Steuern oder Regeln der Fluidströmungsmenge durch die Leitung verbunden sind. Bei Intravenös- oder I.V.-Verabreichungssystemen unter Verwendung von Steuereinheiten hängt der Fluiddruck für die Förderung von Fluid oder Flüssigkeit zum Patienten ausschließlich von der Staudruck- oder Säulenhöhe des Systems ab. Mit anderen Worten: der Fluiddruck im System hängt von der Höhe(nlage) einer Flasche als Fluidquelle oder -vorrat über dem Patienten ("Flaschenhöhe") ab. Bei einem solchen System besteht die Funktion (Aufgabe) der Steuereinheit in einer Verengung oder Einschnürung des Schlauches des Verabreichungsgeräts zwecks Regulierung der Fluidströmungsmenge oder -geschwindigkeit durch den Schlauch. Die Steuereinheit (selbst) trägt nicht zum Fluiddruck bei.
Durch die Verwendung von Steuereinheiten werden verschiedene Vorteile erzielt. Erstens stellen sie - wie erwähnt - eine Einrichtung zum Steuern oder Regeln der Fluidströmungsmenge durch ein auf Schwerkraft beruhendes System dar. Zum zweiten sind Steuereinheiten vom Klinikpersonal allgemein als sicher anerkannt, weil sie mit niedrigen Fluiddrücken arbeiten und daher nicht dazu neigen, am Patienten Gewebeschäden an der Injektionsstelle herbeizuführen. Zudem sind sie leicht verständlich und ziemlich einfach zu benutzen. Ein Beispiel für ein(e) derzeit verbreitet auf dem medizinischen Gebiet benutzte(s) Steuereinheit oder -gerät ist in der auf den gleichen Zessionar wie bei der vorliegenden Erfindung übertragenen US-PS 4 300 552 (Cannon) beschrieben.
Im Gegensatz zu Steuereinheiten üben medizinische Vorrichtungen der zweiten Gruppe, d.h. Pumpen, eine mechanische Wirkung auf das Fluid (die Flüssigkeit) im System aus, um für dieses einen künstlichen Fluiddruck bereitzustellen. Die zweckmäßig dieser Kategorie zugeordneten medizinischen Vorrichtungen umfassen zahlreiche Typen oder Arten, und zwar u.a., jedoch nicht unbedingt ausschließlich, Kassettentyppumpen, Spritzenpumpen, Membranpumpen und Peristaltikpumpen. Wie zu erwarten ist, bietet die Verwendung der Pumpen für die Infusion medizinischer Lösungen bestimmte Vorteile, die mit einer Steuereinheit nicht erzielbar sind. Besonders wichtig ist, daß diese Vorteile in einem bestimmten medizinischen Anwendungsfall sehr notwendig sein können. Beispielsweise eignet sich eine I.V.-Pumpe besser als eine Steuereinheit für a) die Überwindung des durch Katheter und I.V.-Schläuche kleinen Durchmessers der Fluidströmung entgegengesetzten Widerstands, b) für die Infusion viskoserer Fluide, c) für die Überwindung des in vivo-Widerstands, d) für die Erzielung höherer Fluidströmungsmengen (oder auch -geschwindigkeiten) und e) für die Gewährleistung eines eindeutig höheren Grads an volumetrischer (Dosier-) Genauigkeit. Diese Vorteile beruhen zum großen Teil darauf, daß Pumpen einen mechanischen Druck auf das Fluid vor dessen Infusion in den Patienten ausüben, während sich die Steuereinheiten auf Schwerkrafteinfluß für die Förderung des Fluids durch das System stützen. Ein Beispiel für eine I.V.- Pumpe ist in der auf den gleichen Zessionar wie bei der vorliegenden Erfindung übertragenen US-PS 3 985 133 (Jenkins) beschrieben.
Unabhängig von der Art des eingesetzten Intravenös- bzw. I.V.-Infusionssystems ist es eine allgemein anerkannte Tatsache, daß die Möglichkeit der Überwachung des Fluiddrucks in der Fluidleitung einen deutlichen Vorteil für den sicheren Betrieb eines jeden I.V.-Verabreichungssystems darstellt. Insbesondere, aber unabhängig, ob eine Pumpe oder eine Steuereinheit im Spiel ist, kann dann, wenn elektromechanische medizinische Vorrichtungen verwendet werden und der Fluiddruck in der Leitung bestimmt werden kann, die medizinische Vorrichtung programmiert werden, um auf Änderungen im Fluiddruck zu reagieren. Wenn z.B. bei einem Pumpen(förder)system der erfaßte Fluiddruck (in) der Leitung über einen gegebenen vorbestimmten Wert ansteigt, kann dadurch ein Verschluß im System angezeigt werden, wobei es vorteilhaft wäre, wenn die medizinische Vorrichtung dann ihren Betrieb beenden würde. Ebenso kann im Fall einer Steuereinheit dann, wenn der erfaßte Fluiddruck über einen vorbestimmten Wert ansteigt, dadurch ein Verschluß angezeigt werden (sein), und die Infusion sollte in diesem Fall beendet werden.
Die Wichtigkeit, den Fluiddruck in einem I.V.- Verabreichungssystem zu kennen, wird durch die Tatsache unterstrichen, daß bereits verschiedene Vorrichtungen vorgeschlagen wurden, welche die physikalischen Charakteristika der Fluidströmungsleitungen überwachen und Änderungen in diesen Charakteristika zu Änderungen im Fluiddruck in Beziehung setzen (korrelieren). Für ein solches System, wie es in der US-PS 4 526 574 (Pekkarinen) beschrieben ist, ist ein differentielles Meßgerät vorgesehen, welches die Lage eines Abschnitts des Intravenös- bzw. I.V.-Schlauches überwacht und Änderungen der Lagenmessung von der Grundlage in eine Fluiddruckanzeige umsetzt. Bei einem anderen System, wie es in der US-PS RE 31 315 (Jenkins et al. - gleicher Zessionar) beschrieben ist, werden die Auslenkungen einer mit der Fluidströmung in Fluidverbindung stehenden Membran als Anzeige für den Fluiddruckpegel überwacht.
Die US-PS 4 278 085 offenbart eine Vorrichtung für die dosierte Infusion von Fluiden mit den Merkmalen nach dem Oberbegriff von Anspruch 1. Der Fluiddruck wird sowohl stromauf als auch stromab einer Dosierpumpe durch eine Peristaltik(typ)-Druckpumpe bzw. einen federbelasteten Tauchkolben aufrechterhalten.
Ersichtlicherweise können im klinischen Bereich die Umstände diktieren, ob eine Pumpe oder eine Steuereinheit benötigt wird. Derzeit muß je nach Fall das Klinikpersonal eine Pumpe für Fälle, in denen eine Pumpe benötigt wird, oder eine Steuereinheit für die eine solche Steuereinheit erfordernden Fälle beschaffen. Dies erfordert nicht nur die Verfügbarkeit zweier getrennter medizinischer Geräte, sondern auch Wissen und Können für ihre(n) getrennte(n) Installation und Betrieb. Bis zur vorliegenden Erfindung gab es keine einzelne einheitliche medizinische Vorrichtung, welche den angestrebten Vorteil entweder einer Pumpe oder einer Steuereinheit zu bieten vermochte.
Im Hinblick auf die oben geschilderten Gegebenheiten werden erfindungsgemäß die jeweiligen und eindeutigen, mittels Pumpen oder Steuereinheiten erzielbaren Vorteile sowie die bei I.V.-Verabreichungssystemen mit Fluiddruck- Überwachungsmöglichkeiten erreichbaren Vorzüge erkannt bzw. berücksichtigt. Insbesondere erkennt bzw. berücksichtigt die vorliegende Erfindung die Zweckmäßigkeit der Erzielung der kombinierten Vorteile einer Pumpe und einer Steuereinheit mittels eines einzigen universellen Geräts, das je nach Wunsch der Bedienungsperson entweder als I.V.-Pumpe oder wie eine Steuereinheit arbeiten kann und dabei jeweils den angestrebten Vorteil der betreffenden Betriebsart bietet. Erfindungsgemäß wird diese Doppelmodusfähigkeit durch Ausstattung des Systems mit einem Fluiddrucksensor ermöglicht, der einen Modusbetrieb in Übereinstimmung mit erfaßbaren (meßbaren) Druckbegrenzungen zuläßt. Ebenso kann mit elektronischen Steuerungen zur Beendigung des Betriebs des Systems, sooft ein erhöhter Fluiddruck einen Verschluß anzeigt, die medizinische Doppelmodus-Vorrichtung gemäß der (vorliegenden) Erfindung unabhängig von ihrem (ihrer) jeweils gewählten Betriebsmodus oder -art sicher betrieben werden. Insbesondere bei Verwendung einer Peristaltikpumpe wird erfindungsgemäß erkannt bzw. berücksichtigt, daß die nötige Fluiddruckinformation für eine Doppelmodus- Vorrichtung durch abwechselnde Überwachung des Fluiddrucks im Patienten-I.V.-Schlauch stromauf und stromab der sich bewegenden Verschlußzone erhalten werden kann.
Eine Aufgabe der Erfindung ist damit die Schaffung einer einzigen medizinischen Vorrichtung, die für Betrieb entweder als Peristaltikpumpe oder nach Art einer Steuereinheit umschaltbar ist. Eine andere Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung einer Doppelmodus-Vorrichtung, die unmittelbar an einem I.V.-Schlauch für die Infusion medizinischer Lösungen in einen Patienten betreibbar ist und daher die Fluidleitung nicht beeinträchtigt bzw. nicht in diese eingreift. Noch eine andere Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung einer kosteneffektiven oder -günstigen, vergleichsweise genauen und einfach zu benutzenden medizinischen Vorrichtung für die Infusion medizinischer Lösungen in einen Patienten.
Gegenstand der Erfindung ist eine Vorrichtung zum Verabreichen von medizinischen Intravenös- bzw. I.V.-Fluiden oder -Flüssigkeiten von einem Fluidvorrat durch Infusion an einen Patienten über einen I.V.-Schlauch mit einem kompressiblen Pumpabschnitt, umfassend:
ein Gehäuse,
eine Einrichtung zum Halten eines Teils des kompressiblen Pumpabschnitts am Gehäuse,
eine am Gehäuse montierte und mit dem Schlauch in Wirkeingriff stehende Einrichtung zum Erzeugen mindestens einer sich bewegenden Okklusions- oder Verschlußzone längs des Pumpabschnitts zum Fördern von Infusionsfluiden zum Patienten, (und)
eine fest am Gehäuse montierte Meßeinrichtung,
die dadurch gekennzeichnet ist, daß die Meßeinrichtung mit dem Pumpabschnitt an einer vorbestimmten Stelle daran wirkungsmäßig gekoppelt ist, daß die Einrichtung zum Erzeugen einer sich bewegenden Verschlußzone ein stromaufseitiges Ende und ein stromabseitiges Ende aufweist und die Meßeinrichtung angeordnet ist zum Angreifen am Pumpabschnitt zwischen dem stromaufseitigen und dem stromabseitigen Ende zwecks Messung des Fluiddrucks im Pumpabschnitt an der genannten Stelle zu einem ersten Zeitpunkt, zu dem sich der Verschluß stromab der Meßeinrichtung befindet, und zu einem zweiten Zeitpunkt, wenn sich der Verschluß stromauf der Meßeinrichtung befindet,
mit einer Einrichtung zum Bestimmen eines Differenz- oder Wirkdrucks zwischen dem ersten Zeitpunkt und dem zweiten Zeitpunkt und mit einer Einrichtung zum Auslösen eines Alarms und zum Beenden des Betriebs der Vorrichtung, wenn der Wirkdruck eine vorbestimmte Größe erreicht.
Die bevorzugte Ausführungsform der Erfindung umfaßt eine medizinische Vorrichtung zur Infusion bzw. Verabreichung von intravenösen oder I.V.-Fluiden (-Flüssigkeiten) in bzw. an einen Patienten über einen I.V.-Schlauch, wobei die Vorrichtung wirkungsmäßig mit einem Abschnitt des I.V.- Schlauches in An- oder Eingriff bringbar ist. Nach Herstellung des Eingriffs der Vorrichtung mit dem I.V.- Schlauch wird eine peristaltische Einheit in der Vorrichtung an einem Abschnitt des I.V.-Schlauches positioniert, um diesen fortlaufend zusammenzudrücken und (damit) eine sich bewegende Verschlußzone längs des Schlauches zum Hindurchpumpen von Fluid durch ihn gemäß der Peristaltikwirkung zu erzeugen. Die Vorrichtung enthält ferner eine Dehnungsmeßstreifenanordnung, die am (gegen den) I.V.-Schlauch positioniert und der peristaltischen Pumpeinheit wirkungsmäßig zugeordnet ist, so daß sie den Fluiddruck stromauf und stromab des Verschlusses (der Okklusion) jeweils vor bzw. nach dem Vorbeilauf des Verschlusses an dem Punkt, an welchem die Dehnungsmeßstreifenanordnung oder Meßeinrichtung dem I.V.- Schlauch wirkungsmäßig zugeordnet ist, überwachen kann. Bei der verbesserten Ausführungsform der Erfindung ist die Dehnungsmeßstreifenanordnung nahe dem distalen Ende der peristaltischen Einheit angeordnet, um die Überwachungszeit der Fluiddrucks stromab des Verschlusses durch diese Anordnung zu maximieren. Diese verbesserte Ausführungsform umfaßt auch zwei feststehende Finger, von denen der eine stromauf und neben der Dehnungsmeßstreifenanordnung, der andere stromab und neben der Dehnungsmeßstreifenanordnung angeordnet ist, um die Dehnungsmeßstreifenanordnung von der Wirkung der peristaltischen Einheit zu trennen oder zu isolieren. Die Erfindung sieht ferner eine Einrichtung zum Umschalten der Vorrichtung zwischen einer Betriebsart, in welcher die Dehnungsmeßstreifenanordnung nur den Fluiddruck stromab des Verschlusses überwacht (Pumpmodus), und einer anderen Betriebsart, in welcher die Dehnungsmeßstreifenanordnung den Fluiddruck in der I.V.- Leitung abwechselnd stromauf und stromab des Verschlusses zu überwachen vermag (Steuereinheitmodus), vor.
Im (in der) ersten oder Pumpmodus bzw. -betriebsart ist die erfindungsgemäße Vorrichtung mit einer mikroprozessorprogrammierten Einrichtung zur Alarmauslösung und Beendigung des Betriebs der Pumpe ausgestattet, sooft die Dehnungsmeßstreifenanordnung anzeigt, daß der Fluiddruck stromab des Verschlusses (der Okklusion) eine vorgewählte Größe erreicht hat. Im Steuereinheitsmodus ist die Vorrichtung mikroprozessorprogrammiert für Alarmauslösung und/oder Betriebsbeendigung, wenn die Differenz (der Wirkdruck) zwischen den Fluiddrücken stromab und stromauf des peristaltischen Verschlusses gleich Null ist.
Im folgenden wird auf die beigefügten Zeichnungen Bezug genommen, in denen zeigen:
Fig. 1 eine Darstellung der Vorrichtung in ihrem Anwendungsbereich für Verabreichung medizinischer Lösungen aus einem Fluidvorrat an einen Patienten durch Infusion,
Fig. 2 einen in stark vergrößertem Maßstab gehaltenen Schnitt längs der Linie 2-2 in Fig. 1 durch die peristaltische Anordnung oder Peristaltikanordnung, zur Verdeutlichung in die dargestellte Stellung verdreht,
Fig. 3 einen Abschnitt der Peristaltikanordnung nach Fig. 2, wobei die peristaltische Wirkung an einer anderen Stelle stattfindet,
Fig. 4 einen Schnitt längs der Linie 4-4 in Fig. 2 durch einen Abschnitt der Peristaltikanordnung,
Fig. 5 einen Schnitt längs der Linie 5-5 in Fig. 2 durch einen Abschnitt der Peristaltikanordnung,
Fig. 6 einen Schnitt längs der Linie 6-6 in Fig. 2 durch die Dehnungsmeßstreifenanordnung der Peristaltikanordnung,
Fig. 7 eine graphische Darstellung der periodischen Änderung des Fluiddrucks als Funktion der peristaltischen Wirkung(sweise) der Vorrichtung,
Fig. 8 ein Blockschaltbild der elektronischen Bauteile bei der Erfindung,
Fig. 9 einen (Längs-)Schnitt durch einen Abschnitt der Peristaltikanordnung bei der verbesserten Ausführungsform der Erfindung und
Fig. 10 eine graphische Darstellung der periodischen Änderung des Fluiddrucks als Funktion der peristaltischen Wirkung(sweise) der verbesserten Ausführungsform der Vorrichtung.
In Fig. 1 ist eine allgemein mit 10 bezeichnete Steuereinheit/Pumpe in ihrem vorgesehenen Anwendungs(umfeld)bereich dargestellt. Die Steuereinheit/Pumpe 10 ist in an sich bekannter Weise an einer (sog.) Intravenös- oder I.V.-Säule 12 montiert, an der ein I.V.-Fluid- oder -Flüssigkeitsvorrat 14 auf die in Fig. 1 gezeigte Weise aufgehängt ist, wobei ein I.V.-Schlauch 16 in Strömungsverbindung mit dem Fluidvorrat 14 an diesen angeschlossen und auf die in Fig. 1 allgemein gezeigte Weise wirkungsmäßig mit der Steuereinheit/Pumpe 10 verbunden ist. Stromab seines Anschlußpunkts an die Steuereinheit/Pumpe 10 ist der I.V.-Schlauch 16 mit einem Patienten 20 gekoppelt, um medizinische Lösungen dem Patienten 20 durch Infusion zu verabreichen.
Fig. 2 zeigt im (Längs-)Schnitt die allgemein mit 22 bezeichnete Peristaltikanordnung, die vorliegend der besseren Übersichtlichkeit halber von der Steuereinheit/Pumpe 10 getrennt dargestellt ist. Gemäß Fig. 2 weist die Peristaltikanordnung 22 einen Motor 24 auf, der vorzugsweise ein Schrittmotor ist, aber auch von einer beliebigen anderen, auf diesem Fachgebiet bekannten Art sein kann. Eine durch den Schrittmotor 24 in Drehung versetzbare Antriebswelle 26 ist mittels beliebiger, an sich bekannter Mittel in einer Weise an einem Anschluß 28 so befestigt, daß eine Drehung des Anschlusses 28 für den Antrieb einer Antriebsscheibe 30 möglich ist, die ihrerseits in Wirkverbindung mit einem Anschluß 32 steht, der wiederum mit Hilfe beliebiger, an sich bekannter Mittel an einer Nockenwelle 34 befestigt ist. Die Nockenwelle 34 ist an bzw. in der Peristaltikanordnung 22 mittels je eines Lagers 36 bzw. 38 gelagert. An der Nockenwelle 34 sind in vorbestimmten Positionen längs ihrer Achse eine Reihe von Nockenbuckeln 40 angebracht. Wie für den zuständigen Fachmann ersichtlich sein dürfte, sind die Nockenbuckel 40 auf der Nockenwelle 34 in einem wendel- oder schraubenförmigen Muster längs der Nockenwelle 34 in der Weise montiert, daß durch Bewegung von (Nocken-)Fingern 42 eine peristaltische Wirkung hervorgebracht wird. Die Bewegung der einzelnen Finger 42 geht am besten aus Fig. 4 hervor.
Aus Fig. 4 geht hervor, daß jeder der einzelnen Finger 42 mit einer Bohrung oder Öffnung 58 zur Aufnahme je eines einzelnen Kurvenbuckels 40 versehen ist. Jeder Finger 42 ist in einem Gehäuse 48 der Peristaltikanordnung 22 in der Weise montiert oder geführt, daß eine Verschiebung des jeweiligen Fingers 42 in einer Richtung im wesentlichen senkrecht zur Längsachse der Nockenwelle 34 möglich ist. Aus Fig. 4 geht auch hervor, daß das Gehäuse 48 eine Seite 50a und eine Seite 50b aufweist, die mit Leitplatten bzw. Stegen 52a bzw. 52b zur Bildung von Nuten 54a bzw. 54b zur Aufrechterhaltung der Ausrichtung des Fingers 42 relativ zur Nockenwelle 34 geformt sind. Ein Vergleich von Fig. 4 mit Fig. 5 zeigt, daß eine Drehung der Nockenwelle 34 eine entsprechende Drehung des (jeweiligen) exzentrisch montierten Nockenbuckels 40 zur Folge hat, der seinerseits dabei an die betreffenden Abschnitte der Öffnung 58 andrückt und dabei eine hin- und hergehende lotrechte Bewegung oder Verschiebung des Fingers 42 im Gehäuse 48 hervorbringt. Aus Fig. 2 oder 3 ist es für den Fachmann ersichtlich, daß die Nockenbuckel 40 schraubenförmig aufeinanderfolgend längs der Nockenwelle 34 angeordnet sein können. Aufgrund dieser Anordnung der Nockenbuckel 40 bewirkt eine Drehung der Nockenwelle 34 eine Verschiebung der Finger 42 in einer Richtung praktisch senkrecht zur Achse der Nockenwelle 34 und in solcher Weise, daß durch die gemeinsame Verschiebung der verschiedenen Finger 42 eine peristaltische Wirkung hervorgebracht wird.
Gemäß Fig. 2 kann der I.V.-Schlauch 16 durch Einsetzen jeweiliger Aufsätze 60 und 62 in eine Basis 84 der Peristaltikanordnung 22 in betrieblichen bzw. wirkungsmäßigen Kontakt mit der Peristaltikanordnung 22 gebracht werden. Gemäß Fig. 2 kann ein Pump- oder Förderabschnitt 18 des I.V.-Schlauchs 16 zwischen den Aufsätzen 60 und 62 festgelegt sein. Dieser spezielle Pumpabschnitt 18 kann aus dem gleichen Werkstoff wie der I.V.-Schlauch 16 bestehen. In bevorzugter Ausführungsform besteht jedoch der Pumpabschnitt 18 aus einem sehr flexiblen und kompressiblen bzw. zusammendrückbaren elastomeren Material. Ein solches Elastomeres kann ein Silikongummi der unter der Bezeichnung RX 50 von der Firma Dow Corning erhältlichen Art sein. Aus Fig. 2 oder Fig. 3 geht auch hervor, daß nach dem Anbringen des I.V.-Schlauchs 16 und seines zugeordneten Pumpabschnitts 18 an der Peristaltikanordnung 22 eine Tür bzw. Klappe 82 geschlossen werden kann, um eine (Gegendruck-)Platte 46 zu bilden, die auf die dargestellte Weise gegen den Pumpabschnitt 18 angelegt ist und einen Widerstand gegen die Verschiebung der Finger 42 bei deren Druckbeaufschlagung am Pumpabschnitt 18 bietet. Gemäß den Fig. 2 und 3 ist weiterhin zwischen den Enden 94 der Finger 42 und dem Pumpabschnitt 18 eine Membran 56 angeordnet, um die Finger 42 vom Pumpabschnitt 18 zu trennen und eine Isolierung oder Trennung des I.V.-Schlauchs 16 und des Pumpabschnitts 18 von der Peristaltikanordnung 22 zu erreichen. Ebenso ist es für den Fachmann ersichtlich, daß in Abhängigkeit von einer Drehung Θ der Nockenwelle und aufgrund der schraubenförmigen Anordnung der Nockenbuckel 40 längs der Nockenwelle 34 jeweils ein bestimmter Finger 42 gegen den Pumpabschnitt 18 andrücken kann. Weiterhin ist ersichtlich, daß bei jeweils einer vollständigen Umdrehung der Nockenwelle 34 die Finger 42 in einer fortlaufenden Folge gegen den Pumpabschnitt 18 andrücken und an diesem eine peristaltische Wirkung erzeugen. Die spezielle Wirkung der Finger 42 am Pumpabschnitt 18 geht am besten aus einem Vergleich von Fig. 4 mit Fig. 5 hervor. Diese Figuren veranschaulichen jeweils die Wirkung eines Fingers, die einmal einen Verschluß bzw. eine Okklusion und zum anderen einen Durchgängigkeitszustand am Pumpabschnitt 18 hervorruft. Für den Fachmann ist ersichtlich, daß auf diese Weise eine sich bewegende Verschlußzone entsteht, wenn sich die Nockenwelle 34 dreht, um die Finger 42 sequentiell oder fortlaufend gegen den Pumpabschnitt 18 anzudrücken.
Die bevorzugte Ausführungsform der Erfindung umfaßt auch eine Meßeinrichtung 44, die der Peristaltikanordnung 22 zugeordnet und gegenüber deren Fingern 42 auf die allgemein in Fig. 2 und Fig. 3 gezeigte Weise montiert ist. In verbesserter Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist die Meßeinrichtung 44 der Peristaltikanordnung 22 nahe dem distalen oder stromabseitigen Ende der Peristaltikanordnung 22 zugeordnet, wie dies allgemein in Fig. 9 dargestellt ist. Die Meßeinrichtung 44 ist im folgenden anhand von Fig. 6 näher erläutert.
In Fig. 6 ist die Meßeinrichtung 44 im Schnitt dargestellt; daraus geht hervor, daß sie einen Trag- oder Montageblock 70 aufweist, an welchem ein auskragender Dehnungsmeßbalken 68 fest montiert ist. An der Oberfläche des auskragenden Dehnungsmeßbalkens 68 ist ein in Fig. 6 nicht dargestellter Dehnungsmeßstreifen angeordnet. Die Gesamtanordnung aus dem Block 70, dem Dehnungsmeßbalken 68 und dem Dehnungsmeßstreifen (108) ist ähnlich dem Gerät Modell Nr. X1680 der Fa. Transducers, Inc., 14030 Bolsa Lane, Cerritos, CA 90701. Gemäß Fig. 6 geht vom Tragblock 70 ein Wegbegrenzer 72 ab. An der dem Wegbegrenzer 72 gegenüberliegenden Seite des auskragenden Dehnungsmeßbalkens 68 ist eine Schutzverlängerung 74 montiert. An dem von seiner Verbindung mit dem Tragblock 70 abgewandten Ende des auskragenden Dehnungsmeßbalkens 68 ist ein Druckübertragungselement 76 befestigt, das zur physikalischen oder körperlichen Verbindung des Endes des auskragenden Dehnungsmeßbalkens 68 mit dem Pumpabschnitt 18 positioniert ist, wenn der I.V.-Schlauch 16 wirkungsmäßig in die Steuereinheit/Pumpe 10 eingelegt ist. Außerdem ist mit dem auskragenden Dehnungsmeßbalken 68 ein elektrischer Anschlußblock 78 verbunden, der einen Anschluß für die nicht dargestellte elektrische Schaltung vom Dehnungsmeßstreifen darstellt. Eine elektrische Verdrahtung 80 stellt eine weitere Verbindung zwischen dem auskragenden Dehnungsmeßbalken 68 und den erfindungsgemäß benutzten elektronischen Bauteilen für einen noch näher zu erläuternden Zweck her.
Wenn gemäß Fig. 6 der I.V.-Schlauch 16 in die Steuereinheit/Pumpe 10 eingesetzt ist, befindet sich ein Teil des Pumpabschnitts 18 zwischen der Platte 46 der Klappe 82 und dem Druckübertragungselement 76, das unmittelbar und physikalisch mit dem auskragenden Dehnungsmeßbalken 68 verbunden ist. Wie auch aus Fig. 6 hervorgeht und vorher erwähnt wurde, kann eine Membran 56 zwischen das Druckübertragungselement 76 und den Pumpabschnitt 18 eingefügt sein, um den peristaltischen Mechanismus gegenüber dem funktionellen I.V.-Verabreichungsgerät, das in Verbindung mit der Steuereinheit/Pumpe 10 benutzt wird, zu isolieren und das Innere der Steuereinheit/Pumpe 10 vor Eingriff und Verunreinigung zu schützen.
In Fig. 8 ist die elektronische Anordnung der Steuereinheit/Pumpe 10 in einem Blockschaltbild dargestellt. Gemäß Fig. 8 umfaßt diese Bauteil-Anordnung einen Mikroprozessor 100, der von beliebiger, an sich bekannter Art sein kann. Beispielsweise kann für die Zwecke der vorliegenden Erfindung ein Mikroprozessor verwendet werden, wie er unter der Bezeichnung Modell Nr. 8032 von der Fa. Intel Corporation hergestellt wird. An den Mikroprozessor 100 ist ein EPROM 102 elektrisch angeschlossen, welcher Codeinformation für den Betrieb des Mikroprozessor 100 liefert. Weiterhin ist mit dem Mikroprozessor 100 ein RAM 104 elektrisch verbunden, der eine Kapazität zum Speichern und Sichern verschiedener Systemparameter in einem stromlosen Zustand oder Abschaltzustand besitzt. Für den Fachmann ist ersichtlich, daß der EPROM 102 und der RAM 104 auf dem betreffenden Fachgebiet gängige Bauteile sind. Beispiele für diese Bauteile, welche den Anforderungen gemäß der Erfindung genügen, sind einmal ein Erzeugnis Modell Nr. D27512 der Fa. Intel und zum anderen ein Erzeugnis Modell Nr. HM6116 der Fa. Hitachi. An den Mikroprozessor 100 ist auch eine Überwachungsschaltung 106 zur Gewährleistung von Systemintegrität elektrisch angeschlossen. Insbesondere gewährleistet die Überwachungsschaltung 106, daß der Schrittmotor 24 und Mikroprozessor 100 einwandfrei arbeiten. Außerdem bietet die Überwachungsschaltung 106 eine Rücksetzfähigkeit für das System, und sie stellt auch eine Einrichtung zum Anhalten oder Beendigen des Betriebs des Systems dar.
In Fig. 8 ist auch ein Dehnungsmeßstreifen (bzw. eine -brücke) 108 dargestellt. Wie erinnerlich, wurde der Dehnungsmeßstreifen 108 in der vorhergehenden Beschreibung der Meßeinrichtung oder auch Meßgerätanordnung 44 nicht behandelt. Wie vorliegend ersichtlich sein dürfte, ist dieser Dehnungsmeßstreifen 108 elektrisch am auskragenden Dehnungsmeßbalken 68 angebracht bzw. mit diesem verbunden. Aufgrund dieser Anbringung oder Verbindung werden die Auslenkungen des auskragenden Dehnungsmeßbalkens 68, die durch die Bewegung des Druckübertragungselements 76 in Abhängigkeit von Änderungen im Außendurchmesser des Pumpabschnitts 18 hervorgerufen werden, durch den Dehnungsmeßstreifen 108 gemessen. Elektronisch gesehen ist ersichtlich, daß die vom Dehnungsmeßstreifen 108 gelieferten Analogspannungsmessungen eine Spannung darstellen, die durch einen A/D-Wandler 110 umgewandelt werden muß, bevor sie mit dem Mikroprozessor 100 elektrisch kompatibel ist. Gemäß Fig. 8 ist auch die Schaltung für diese elektrische Verbindung vorgesehen.
Fig. 8 veranschaulicht auch die elektrische Beziehung des Schrittmotors 24 zum Mikroprozessor 100. Gemäß Fig. 8 muß der Schrittmotor 24 unmittelbar mit einer Motorsteuereinheit 112 verbunden sein. Ein Motorsensor 114 (auch allgemein als Wellen-Drehstellungsgeber bekannt) ist ebenfalls unmittelbar mit der Motorsteuereinheit 112 verbunden und erzeugt elektronische Signale, welche den Lauf der Motorsteuereinheit 112 zu der durch die Nockenwellen- Drehstellung Θ angegebenen Stellung der Nockenwelle 34 in Beziehung setzen. Eine Tastenfeld/Anzeigeeinheit 116 ermöglicht einer Bedienungsperson bzw. einem Operator einen Zugriff zur elektronischen Bauteil-Anordnung der Steuereinheit/Pumpe 10. Über die Tastenfeld/Anzeigeeinheit 116 kann ein Operator die verschiedenen Systemparameter eintasten, die für den Betrieb der Steuereinheit/Pumpe 10 nötig sind. Mittels dieser Tastenfeld/Anzeigeeinheit 116 wählt ein Operator die Betriebsart bzw. den Betriebsmodus für die Steuereinheit/Pumpe 10, und er stellt vorgewählte Größen für Fluiddruckbegrenzungen in der jeweils gewählten Betriebsart auf. In Abhängigkeit von einer Eingabe über die Tastenfeld/Anzeigeeinheit 116 arbeitet der Mikroprozessor 100 in Übereinstimmung mit einem vom EPROM 102 gelieferten und vom RAM 104 eingegebenen Code. Ein mit dieser Anordnung erreichtes Ergebnis besteht darin, daß eine Anzeige am Dehnungsmeßstreifen 108 durch den Mikroprozessor 100 in Übereinstimmung mit einem vorgegebenen Programm ausgelesen werden kann.
Bei der erfindungsgemäßen Anordnung überwacht der Motorsensor 114 die Nockenwellenstellung Θ. Auf der Grundlage der vom Motorsensor 114 eingegebenen Nockenwellenstellung Θ liefert die Motorsteuereinheit 112 zum Mikroprozessor 100 Signale, die verglichen und nach einem vorbereiteten Programm zeit- oder taktgesteuert (timed) werden. Der Mikroprozessor 100 nimmt auch vom A/D- Wandler 110 Signale ab, die durch den Dehnungsmeßstreifen 108 in Abhängigkeit von Bewegungen bzw. Auslenkungen des auskragenden Dehnungsmeßbalkens 68 erzeugt worden sind. Wie erwähnt, werden die Anzeigen von der Meßeinrichtung 64 zu den Fluiddruckanzeigen- oder -werten im I.V.-Schlauch 16 in Beziehung gesetzt. Der Mikroprozessor 100 ist vorprogrammiert zum Abnehmen von Fluiddruckanzeigen vom Dehnungsmeßstreifen 108 zu gewählten Zeitpunkten, die von der durch den Motorsensor 114 angezeigten Nockenwellenstellung Θ abhängen. Weiterhin ist der Mikroprozessor 100 vorprogrammiert zum Vergleichen der vom Dehnungsmeßstreifen 108 gelieferten Fluiddruckanzeigen mit den durch den Operator aufgestellten Modus-Fluiddruckbegrenzungen. Der Schrittmotor 24 wird sodann entsprechend den programmierten Signalen vom Mikroprozessor 100 in Betrieb gesetzt, um die Anordnung der Steuereinheit/Pumpe 10 auf an anderer Stelle beschriebene Weise zu betreiben.
Aus Fig. 8 geht weiterhin hervor, daß der Steuereinheit/Pumpe 10 verschiedene periphere elektrische Bauelemente oder -teile zur Erweiterung ihrer Fähigkeiten hinzugefügt werden können. Beispiele für periphere Ausrüstung, die in einem System für die Steuereinheit/Pumpe 10 enthalten sein kann, sind in Fig. 8 dargestellt; Verbindungen zwischen diesen peripheren Bauteilen und dem Mikroprozessor 100 werden über einen Eingabe/Ausgabe- bzw. I/O-Dehner 118 herstellt. Gemäß Fig. 8 sind ein Detektor 120 für "Luft in Leitung" (AIL), ein Detektor 122 für leere Flasche (EBD) und ein Tür- oder Klappensensor 128 Beispiele für periphere Ausrüstung, die im System der Steuereinheit/Pumpe 10 vorgesehen sein kann. Gemäß Fig. 8 sind weiterhin eine Alarmeinheit 124 und ein Stromabschalter 126 elektrisch an den I/O-Dehner 118 angeschlossen. Die elektronische Bauteileanordnung gemäß der Erfindung wird oder ist in jeder Hinsicht aus elektronischen Bauelementen zusammengesetzt, die auf dem betreffenden Fachgebiet an sich bekannt und im Handel erhältlich sind. Es ist darauf hinzuweisen und auch ersichtlich, daß das in Fig. 8 dargestellte elektronische Bauteilesystem lediglich beispielhaft dargestellt ist und sein Zweck darin besteht, einen Hintergrund zu vermitteln, der elektronisch mit der strukturellen Integrität oder Einheitlichkeit und dem Zusammenwirken der Konstruktion aus der Steuereinheit/Pumpe 10 gemäß der Erfindung kompatibel ist.
Fig. 9 veranschaulicht eine verbesserte Ausführungsform der Erfindung, bei welcher eine einzige Meßeinrichtung 44 in der Nähe des distalen oder stromabseitigen Endes der Peristaltikanordnung angeordnet ist. Mit dieser Anordnung werden zwei Zwecke erfüllt. Zum ersten wirkt die nahe des distalen Endes der Peristaltikanordnung 22 angeordnete Meßeinrichtung 44 als Sensor, der während eines größeren Teils des Zyklus oder der Periode der Drehung Θ der Nockenwelle 34 stromab des Verschlusses bleibt. Die Meßeinrichtung 44 überwacht oder mißt somit den kritischeren Fluiddruck in der I.V.-Leitung zwischen dem Verschluß und dem Patienten über eine längere Zeitspanne hinweg. Zum zweiten wird durch diese Positionierung die Meßeinrichtung 44 veranlaßt, den stromabseitigen Druck zu einem Zeitpunkt, zu dem nur ein geringer Teilstrom stromabseitig von der Steuereinheit/Pumpe 10 zum Patienten vorliegt, nicht zu überwachen. Durch diese distale Positionierung der Meßeinrichtung 44 werden somit sowohl die Zeit als auch die Größe des unüberwachten Druckfluidstroms von der Steuereinheit/Pumpe 10 zum Patienten minimiert.
Die verbesserte Ausführungsform umfaßt außerdem feststehende Finger 130 und 132, die neben der Meßeinrichtung 44 und jeweils stromauf bzw. stromab derselben angeordnet sind. Wie am besten aus Fig. 9 hervorgeht, drücken die feststehenden Finger 130 und 132 gegen den Pumpabschnitt 18 an, ohne jedoch einen Verschluß am Pumpabschnitt 18 zu bewirken. Vielmehr verbleiben die Finger 130 und 132 in einem vorbestimmten festen Abstand von der Platte 46, um einen Fluidstrom durch den Pumpabschnitt 18 zuzulassen, dabei aber die Meßeinrichtung 44 gegenüber den Auswirkungen der peristaltischen Wirkung der Finger 42 zu isolieren. Die feststehenden Finger 130 und 132 können auf beliebige, an sich bekannte Weise an der Peristaltikanordnung 22 angebracht werden.

Arbeitsweise

Für ihren Betrieb wird die Steuereinheit/Pumpe 10 in betriebliche oder wirkungsmäßige Eingriffverbindung mit einem I.V.-Schlauch 16 gebracht. Dies erfolgt durch Anordnen des I.V.-Schlauchs 16 an der Basis 84 der Peristaltikanordnung 22, wie in Fig. 2 gezeigt. Wenn der Schlauch 16 in dieser Stellung liegt, werden die Aufsätze 60 und 62 in Wirkeingriff mit der Basis 84 gebracht. Wie vorher erwähnt, ist der an der Membran 56 anliegende und in Wirkeingriff mit der Steuereinheit/Pumpe 10 stehende Abschnitt des I.V.- Schlauchs 16 bevorzugt ein flexibler und zusammendrückbarer Pumpabschnitt 18.
Sobald der I.V.-Schlauch 16 mit seinem Pumpabschnitt 18 in Angriffbeziehung zur Steuereinheit/Pumpe 10 gebracht worden ist, wird die Klappe 82 geschlossen. Beim Schließen der Klappe 82 kommt die Platte 46 in Anlage gegen den Pumpabschnitt 18, so daß dieser zwischen der Platte 46 und der Membran 56 eingeschlossen ist.
Bei Betätigung des Schrittmotors 24 wird die Antriebswelle 26 in Drehung versetzt, so daß über die Antriebsscheibe 30 die Nockenwelle 34 in Drehung versetzt wird. Die tatsächliche Stellung der Nockenwelle 34 wird durch die Nockenwellendrehung (d.h. den -drehwinkel) Θ repräsentiert. Wie für den Fachmann ersichtlich ist, werden bei einer vollständigen Umdrehung der Nockenwelle 34 durch die Nockenbuckel 40 die Finger 42 Praktisch senkrecht zur Achse des Pumpabschnitts 18 in Hin- und Herbewegung versetzt. Aufgrund der schraubenförmigen Anordnung der Nockenbuckel 40 auf der Nockenwelle 34 drücken die Finger 42 gegen den Pumpabschnitt 18 so an, daß sie bei jeder Umdrehung der Nockenwelle 34 eine sich bewegende Verschluß- oder Einschlußzone längs der Länge des Pumpabschnitts 18 erzeugen. Dabei wird beispielsweise ein in Fig. 2 bei A angedeuteter Verschluß veranlaßt, sich über die Länge des Pumpabschnitts 18 zu bewegen und dabei eine peristaltische Pump- oder Förderwirkung hervorzubringen.
Aus Fig. 6 geht hervor, daß im Betrieb der Peristaltikanordnung 22 die Meßeinrichtung 44 so positioniert sein kann, daß sie Dimensionsunterschiede im Außendurchmesser des Pumpabschnitts 18 bestimmt oder feststellt. Gemäß Fig. 6 befindet sich der Pumpabschnitt 18 unmittelbar zwischen der Platte 46 und der Membran 56. Während der Förderung des Fluids durch den Pumpabschnitt 18 ändert sich dessen Außendurchmesser in Abhängigkeit von dem im Pumpabschnitt 18 herrschenden Fluiddruck. Diese Druckänderung bewirkt eine entsprechende Änderung des Abstands zwischen der Membran 56 und der Platte 46 auf den jeweiligen gegenüberliegenden Seiten des zentralen Teils des Pumpabschnitts 18. Für den Fachmann ist ersichtlich, daß diese Maß- oder Dimensionsänderung zu Änderungen im Fluiddruck innerhalb des Pumpabschnitts 18 in Beziehung gesetzt werden kann. Weiterhin ist für den Fachmann ersichtlich, daß eine Änderung des Außendurchmessers des Pumpabschnitts 18 und eine davon herrührende Änderung des Abstands zwischen Membran 56 und Platte 46 eine Bewegung des Druckübertragungselements 76 im wesentlichen in Aufwärts- und Abwärtsrichtung, wie durch einen Pfeil 96 angedeutet, zur Folge hat. Weiterhin ist ersichtlich, daß die Bewegung des Druckübertragungselements 76 in der durch den Pfeil 96 angedeuteten Richtung sich als Schwingung oder Auslenkung des auskragenden Dehnungsmeßbalkens 68 ausdrückt. Wenn am auskragenden Dehnungsmeßbalken 68 ein Dehnungsmeßstreifen oder (in Fig. 6 nicht dargestellte) mehrere Dehnungsmeßstreifen montiert ist bzw. sind, können die Auslenkungen des auskragenden Dehnungsmeßbalkens 68 elektronisch gemessen und zum Mikroprozessor 100 übertragen werden.
Es ist zu beachten, daß die Bewegung des Druckübertragungselements 76 in Richtung des Pfeils 96 durch den Wegbegrenzer 72 begrenzt wird. Dies stellt ein Sicherheitsmerkmal bei der Steuereinheit/Pumpe 10 dar, weil der Wegbegrenzer 72 eine Bewegung des Druckübertragungselements 76 über eine solche Strecke ausschließt oder verhindert, daß ein Bruch oder eine dauerhafte Verbiegung des auskragenden Dehnungsmeßbalkens 68 auftreten könnte. Dieses Sicherheitsmerkmal ist von besonderer Bedeutung, weil es jede ungewollte Betätigung des Druckübertragungselements 76, welche eine Beschädigung des auskragenden Dehnungsmeßbalkens 68 herbeiführen könnte, verhindert.
Wie erwähnt, kann die Steuereinheit/Pumpe 10 jeweils in einer von zwei Betriebsarten betrieben werden. Ein Betrieb in einer einer Steuereinheit entsprechenden Betriebsart erfordert den Betrieb bzw. die Betätigung der Bauteile auf die im folgenden beschriebene Weise. Es hat sich herausgestellt, daß der Fluiddruck im I.V.-Schlauch 16 im allgemeinen gemäß den periodischen Zyklen der Grafik bzw. Kurve 86 gemäß Fig. 7 variiert. Die Kurve 86 gemäß Fig. 7 veranschaulicht Änderungen im Fluiddruck P an einem gegebenen Punkt oder Sollpunkt P im I.V.-Schlauch 16 als Funktion der Nockenwellendrehung Θ. In anderen Worten gesagt: bei aufeinanderfolgenden Umdrehungen der Nockenwelle 34 variiert die Änderung des Fluiddruck P an einer bestimmten Stelle in der durch die Kurve 86 wiedergegebenen Weise. Es hat sich jedoch gezeigt, daß dann, wenn die Meßeinrichtung 44 durch die feststehenden Finger 130 und 132 getrennt oder isoliert und zu einer distalen Stellung relativ zur Peristaltikanordnung 22 verlegt ist, wie dies im wesentlichen in Fig. 9 gezeigt ist, die Meßeinrichtung 44 eine periodische Schwankung des Fluiddrucks erfaßt, wie sie allgemein auf der Grafik bzw. Kurve 134 gemäß Fig. 11 aufgetragen ist.
Bezüglich des Aufbaus der Steuereinheit/Pumpe 10 ist aus Fig. 2 ersichtlich, daß die Peristaltikanordnung 22 bis zu dem Punkt betätigt oder aktiviert worden ist, an welchem ein peristaltischer Finger 42 aufgrund der Nockenwellendrehung Θ den Pumpabschnitt 18 an einer Stelle A verschließt. Es wurde festgestellt, daß im Betrieb, wenn die Peristaltikanordnung 22 diesen Zustand erreicht hat, der Fluiddruck in dem die Meßeinrichtung 44 kontaktierenden Teil des Pumpabschnitts 18 Punkten 88 auf der Kurve 86 gemäß Fig. 7 entspricht. Wenn sich die Peristaltikanordnung 22 auf die in Fig. 3 gezeigt Weise weiterbewegt hat, so daß der Pumpabschnitt 18 an einer Stelle B verschlossen ist, entspricht der Fluiddruck in dem mit der Meßeinrichtung 44 in Berührung stehenden Teil des Pumpabschnitts 18 den Punkten 90 auf der Grafik bzw. Kurve 86 gemäß Fig. 7. Die Punkte 92 auf der Kurve 86 gemäß Fig. 7 geben den Druck in dem mit der Meßeinrichtung 44 in Berührung stehenden Teil des Pumpabschnitts 18 während des Übergangs des Verschlusses von der Stelle A (Fig. 2) zur Stelle B (Fig. 3) an.
Für den Fachmann ist weiterhin ersichtlich, daß im Normalbetrieb der Steuereinheit/Pumpe 10 im simulierten Steuereinheitsmodus der durch die Peristaltikanordnung 22 erzeugte Fluiddruck stromauf des Verschlusses von der Höhe bzw. Höhenlage des Fluidvorrats 14 abhängt. Aufgrund des durch die Peristaltikanordnung 22 am Pumpabschnitt 18 bewirkten Verschlusses entspricht der stromabseitige Druck während dieser Operation einem Wert, der kleiner ist als der des stromabseitigen Fluiddrucks. Insbesondere kann eine stromaufseitige Fluiddruckanzeige durch die Meßeinrichtung 44 geliefert werden, wenn sich der Verschluß an der Stelle B gemäß Fig. 3 befindet, während die Meßeinrichtung 44 eine Anzeige für den stromabseitigen Fluiddruck liefern kann, wenn sich der Verschluß an der Stelle A gemäß Fig. 2 befindet. Darüber hinaus hat es sich gezeigt, daß der in der grafischen Darstellung von Fig. 7 auf der Kurve 86 mit 98 angegebene Differenz- oder Wirkdruck zwischen dem am Punkt 88 angezeigten stromaufseitigen Druck und dem am Punkt 90 angezeigten stromabseitigen Druck im Normalbetrieb der Steuereinheit/Pumpe 10 vergleichsweise konstant ist. Aufgrund dieser Gegebenheiten wird die Steuereinheit/Pumpe 10 zum Drehen der Nockenwelle 34 mit einer Winkelgeschwindigkeit programmiert, welche die durch den Operator vorgewählte Fluidströmungsmenge oder -geschwindigkeit liefert.
Da der Fluiddruck in einer Steuereinheit normalerweise durch die Flaschen-Höhenlage, d.h. die Höhe des Fluidvorrats 14 über dem Patienten 20, bestimmt wird, muß die Steuereinheit/Pumpe 10 auf diesen Parameter ansprechen können. Für den Normalbetrieb der Steuereinheit/Pumpe 10 im simulierten Steuereinheitsmodus würde daher jede Änderung des Wirkdrucks 98 anzeigen, daß der stromaufseitige Druck (am Punkt 88 angegeben) ebenfalls erhöht werden sollte, um einen Wirkdruck 98 aufrechtzuerhalten. Dies kann durch den Operator in einfacher Weise durch Höherlegung des Fluidvorrats 14 zwecks Erhöhung des hydrostatischen Drucks im I.V.-Schlauch 16 stromauf des durch die Peristaltikanordnung 22 hervorgebrachten Verschlusses bewerkstelligt werden. Es ist jedoch zu berücksichtigen, daß eine Grenze für die Höhe besteht, bis zu welcher ein Operator bzw. eine Bedienungsperson bereit ist, den Fluidvorrat 14 höherzulegen. Wenn der Fluidvorrat 14 bis auf eine vom Operator als sicher erachtete Höhe verlegt worden ist und der Wirkdruck 98 weiterhin abnimmt oder Null erreicht, sollte infolgedessen ein Alarmzustand bestimmt werden. Bei Umschaltung in den Steuereinheitsmodus sollte daher die Steuereinheit/Pumpe 10 über eine zweckmäßige, in Fig. 8 gezeigte Schaltung programmiert werden bzw. programmierbar sein, um einen Alarm auszulösen und den Betrieb zu beenden, wenn kein Wirkdruck 98 mehr vorliegt.
In jeder wesentlichen funktionellen Hinsicht arbeitet die in Fig. 9 gezeigte verbesserte Ausführungsform der Steuereinheit/Pumpe 10 auf dieselbe Weise, wie sie oben für die Ausführungsform gemäß Fig. 2 und 3 beschrieben ist. Die verbesserte Ausführungsform gewährleistet jedoch eine gleichmäßigere Anzeige der Fluiddruckschwankungen im I.V.- Schlauch. Diese Tatsache geht besser aus Fig. 11 hervor, in welcher die Fluiddruckänderungen oder -schwankungen im Pumpabschnitt 18 an der Stelle der Meßeinrichtung 44 bei der verbesserten Ausführungsform für mehrere Umdrehungen Θ der Nockenwelle 34 dargestellt sind. Wie durch eine Grafik bzw. Kurve 134 in Fig. 19 gezeigt, entspricht ein Bereich 136 dem Abschnitt einer Umdrehung der Nockenwellendrehung Θ, während welcher die Meßeinrichtung 44 den Fluiddruck stromab des Verschlusses (d.h. den Fluiddruck an der Seite des Patienten) überwacht. Ersichtlicherweise wird dieser stromabseitige Druck durch die peristaltische Wirkung der Steuereinheit/Pumpe 10 erzeugt. Andererseits entspricht ein Bereich 138 dem Abschnitt oder Teil einer Umdrehung der Nockenwellendrehung Θ, während welcher die Meßeinrichtung 44 den Fluiddruck stromauf des Verschlusses überwacht (d.h. den Fluiddruck aufgrund der Höhenlage des Fluidvorrats 14 über dem Verschluß). Dieser Druck wird häufig auch als "Flaschenhöhe" bezeichnet. Fig. 11 veranschaulicht auch die folgenden Zyklen der Nockenwellenumdrehungen und ähnliche, entsprechende Bereiche der Überwachung der stromaufseitigen und stromabseitigen Drücke durch die Meßeinrichtung 44.
Bezüglich des Betriebs der Steuereinheit/Pumpe 10 im Steuereinheitsmodus ist die Differenz bzw. der Unterschied zwischen den stromaufseitigen und stromabseitigen Fluiddrücken von Wichtigkeit. Normalerweise muß der stromaufseitige Fluiddruck (Bereich 138) größer sein als der stromabseitige Fluiddruck (Bereich 136). Durch diese Beziehung wird sichergestellt, daß der Patient keinem größeren Druck unterworfen wird, als er durch lediglich die sogenannte "Flaschenhöhe" erzeugt wird. Der Differenz- oder Wirkdruck 140 kann jedoch ohne Beeinträchtigung des Betriebs in gewissem Maße variieren. Wenn beispielsweise der stromabseitige Druck nur geringfügig ansteigt, was durch die Änderung verdeutlicht wird, die sich aus einem Vergleich des Bereichs 142 mit dem Bereich 136 ergibt, kann dies ein Grund zur Sorge sein. Ein solcher Druckanstieg kann etwa auf ein unzulässiges Stauchen bzw. Quetschen des I.V.-Schlauchs 16 oder eine Änderung der Lage des Patienten zurückzuführen sein. Zur Vermeidung einer solchen Situation kann die Bedienungsperson den Fluidvorrat 14 höherlegen und damit den stromaufseitigen Druck erhöhen. Das Ergebnis einer Höherlegung des Fluidvorrats 14 ist eine Änderung des stromaufseitigen Drucks auf eine im Bereich 144 angegebene Höhe. Selbstverständlich besteht eine Grenze für die sogenannte "Flaschenhöhe". Wenn somit der Wirkdruck 140 unabhängig von Versuchen, einen tatsächlichen Wirkdruck 140 durch Höherlegung des Fluidvorrats 14 zwecks Vergrößerung der "Flaschenhöhe" aufrechtzuerhalten, auf der Größe Null bleibt, wird (hierdurch) eine möglicherweise für den Patienten gefährliche Situation angezeigt, und die Steuereinheit/Pumpe 10 beendet auf oben angegebene Weise ihren Betrieb.
Ersichtlicherweise ist die Erfindung nicht notwendigerweise auf das medizinische Gebiet für den Einsatz zum Verabreichen von medizinischen Lösungen an den Patienten durch Infusion beschränkt. Tatsächlich kann die erfindungsgemäße Steuereinheit/Pumpe für gegebene Anwendungsfälle zweckmäßig sein, in denen eine unter Druck erfolgende Strömung von Fluiden bei vergleichsweise niedrigen Strömungsmengen oder -geschwindigkeiten gewünscht wird.
Wenn die Steuereinheit/Pumpe 10 im Pumpmodus benutzt werden soll, ist der stromaufseitige Fluiddruck im I.V.-Schlauch 16 von wesentlich geringerer Bedeutung. In dieser Betriebsart wird die Nockenwelle 34 mit einer Winkelgeschwindigkeit in Drehung versetzt, bei welcher eine peristaltische Wirkung durch die Peristaltikanordnung derart gewährleistet wird, daß die gewünschte Fluidströmungsmenge oder -geschwindigkeit zur Verfügung gestellt wird. Der wesentliche Überlegungspunkt in dieser Betriebsart ist der stromabseitige Fluiddruck im I.V.-Schlauch 16, der auf eine Größe ansteigen kann, welcher einen Verschluß oder eine Okklusion stromab der Steuereinheit/Pumpe 10 anzeigt. Durch Überwachung des stromabseitigen Drucks im I.V.-Schlauch 16 mittels der elektrischen Bauteile der Steuereinheit/Pumpe 10 kann somit ein Zustand erfaßt werden, in welchem der stromabseitige Druck einen gewissen vorher gewählten Höchstwert übersteigt. Ein solcher vorgewählter Höchstwert kann so festgelegt sein oder werden, daß dadurch entweder ein möglicher Verschluß oder ein anderweitig für den Patienten 20 schädlicher Zustand angezeigt wird. Im Betrieb der Steuereinheit/Pumpe 10 im Pumpmodus wird daher der stromabseitige Druck im I.V.- Schlauch 16 überwacht, und wenn ein vorgewählter Höchstwert erreicht wird, ist oder wird die elektronische Schaltung programmiert, um einen Alarm für die Steuereinheit/Pumpe 10 auszulösen und ihren Betrieb zu beenden.
Obgleich mit der speziellen, vorstehend dargestellten und beschriebenen Steuereinheit/Pumpe (die genannten) Aufgaben voll und ganz gelöst und die angegebenen Vorteile erzielt werden können, ist zu berücksichtigen, daß die dargestellte und beschriebene Anordnung lediglich als Beispiel für eine derzeit bevorzugte Ausführungsform der Erfindung steht und dadurch den vorliegend offenbarten Konstruktions- oder Auslegungseinzelheiten, mit Ausnahme der in den beigefügten Ansprüche definierten, keinerlei Beschränkungen auferlegt werden sollen.

Claims

1. Vorrichtung zum Verabreichen von medizinischen Intravenös- bzw. I.V.-Fluiden oder -Flüssigkeiten von einem Fluidvorrat (14) durch Infusion an einen Patienten (20) über einen I.V.-Schlauch (16) mit einem kompressiblen Pumpabschnitt (18), umfassend:

ein Gehäuse,

eine Einrichtung zum Halten eines Teils des kompressiblen Pumpabschnitts (18) am Gehäuse,

eine am Gehäuse montierte und mit dem Schlauch (16) in Wirkeingriff stehende Einrichtung (22) zum Erzeugen mindestens einer sich bewegenden Okklusions- oder Verschlußzone längs des Pumpabschnitts zum Fördern von Infusionsfluiden zum Patienten (20), (und)

eine fest am Gehäuse montierte Meßeinrichtung (44),

dadurch gekennzeichnet, daß die Meßeinrichtung (44) mit dem Pumpabschnitt an einer vorbestimmten Stelle daran wirkungsmäßig gekoppelt ist, daß die Einrichtung (22) zum Erzeugen einer sich bewegenden Verschlußzone ein stromaufseitiges Ende und ein stromabseitiges Ende aufweist und die Meßeinrichtung (44) angeordnet ist zum Angreifen am Pumpabschnitt (18) zwischen dem stromaufseitigen und dem stromabseitigen Ende zwecks Messung des Fluiddrucks im Pumpabschnitt an der genannten Stelle zu einem ersten Zeitpunkt, zu dem sich der Verschluß stromab der Meßeinrichtung (44) befindet, und zu einem zweiten Zeitpunkt, wenn sich der Verschluß stromauf der Meßeinrichtung befindet,

mit einer Einrichtung zum Bestimmen eines Differenz - oder Wirkdrucks zwischen dem ersten Zeitpunkt und dem zweiten Zeitpunkt und mit einer Einrichtung zum Auslösen eines Alarms und zum Beenden des Betriebs der Vorrichtung, wenn der Wirkdruck eine vorbestimmte Größe erreicht.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei ein erster feststehender Finger (130) stromauf der Meßeinrichtung (44) und neben dieser angeordnet ist und ein zweiter feststehender Finger (132) stromab der Meßeinrichtung (44) und neben dieser angeordnet ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Einrichtung zum Erzeugen der sich bewegenden Verschlußzone eine peristaltische Einrichtung (22) ist, die zum sequentiellen oder fortlaufenden Zusammenquetschen des Pumpabschnitts (18) angeordnet ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die peristaltische Einrichtung (22) eine lineare peristaltische Pumpe ist.

5. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Pumpabschnitt (18) aus einem elastomeren Material hergestellt ist.

6. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßeinrichtung ein der peristaltischen Einrichtung (22) zugeordneter Dehnungsmeßstreifen (108) ist.

7. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßeinrichtung (44) in der Nähe des stromabseitigen Endes der peristaltischen Einrichtung (22) angeordnet ist.

8. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, ferner gekennzeichnet durch eine Einrichtung (100) zum selektiven Veranlassen der Vorrichtung zur Auslösung eines Alarms und einer Beendigung des Betriebs, wenn der Differenz- oder Wirkdruck einen vorbestimmten Mindestwert erreicht.

9. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßeinrichtung (44) nicht in den Schlauch (16) eindringt bzw. diesen nicht beeinträchtigt.

10. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Angreifeinrichtung mit einem Umfangsabschnitt ausgebildet ist, der eine den Schlauch (16) von der Pumpeinrichtung (22) trennende flexible Membran (56) aufweist.

11. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Schlauch (16) ferner einen ersten Aufsatz (Bund) (60) und einen zweiten Aufsatz (62) zur Festlegung des genannten (Pump-) Abschnitts des Schlauches aufweist und das Gehäuse ferner ein erstes Anschlußmittel und ein zweites Anschlußmittel zum jeweiligen eingreifenden Aufnehmen des ersten bzw. zweiten Aufsatzes für das eingreifende oder einrastende Aufnehmen des Schlauches aufweist.

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, ferner gekennzeichnet durch eine Einrichtung zum selektiven Vernachlässigen des Fluiddrucks im Pumpabschnitt zum zweiten Zeitpunkt und eine Einrichtung zur Alarmauslösung und zum Beendigen des Betriebs der Vorrichtung, wenn der Fluiddruck zum ersten Zeitpunkt eine vorbestimmte Größe erreicht.

13. Verfahren zum Pumpen (Fördern) und Steuern der Strömung von medizinischen Intravenös- oder I.V.-Fluiden bzw. -Flüssigkeiten aus einem Fluidvorrat (14) über einen Intravenös- oder I.V.-Schlauch (16) mit einem kompressiblen Pumpabschnitt (18), umfassend die folgenden Schritte:

A: Ineingriffbringen des Pumpabschnitts (18) mit einer Vorrichtung mit: einem Gehäuse, einer Einrichtung zum Halten eines Teils des kompressiblen Pumpabschnitts (18) am Gehäuse und einer am Gehäuse montierten und mit dem Schlauch (16) in Wirkeingriff stehenden peristaltischen Einrichtung (22) zum sequentiellen oder fortlaufenden Zusammenquetschen des Pumpabschnitts (18) und zum Erzeugen mindestens einer sich bewegenden Okklusions - oder Verschlußzone längs des Pumpabschnitts (18);

B. Überwachen des Fluiddrucks an einer festen Stelle des Pumpabschnitts (18) mittels einer Meßeinrichtung (44), die zwischen dem stromaufseitigen Ende und dem stromabseitigen Ende der sich bewegenden Verschlußzone längs des Pumpabschnitts (18) angeordnet ist, der einen stromauf und neben der Meßeinrichtung (44) angeordneten ersten feststehenden Finger (130) und einen stromab und neben der Meßeinrichtung (44) angeordneten zweiten feststehenden Finger (132) aufweist, wobei die Meßeinrichtung (44) wirkungsmäßig mit dem Pumpabschnitt (18) gekoppelt ist, um den Fluiddruck im Pumpabschnitt (18) an der genannten Stelle zu einem ersten Zeitpunkt, zu dem der I.V.-Schlauch (16) stromab der genannten Stelle durchgängig ist (is patent), und zu einem zweiten Zeitpunkt, zu dem der I.V.-Schlauch (16) stromauf der genannten Stelle durchgängig ist (is patent), zu messen,

C. Bestimmen des Differenz- oder Wirkdrucks zwischen erstem und zweitem Zeitpunkt und

D. Beendigen der Fluidströmung, wenn der Differenz- oder Wirkdruck eine vorbestimmte Mindestgröße erreicht.

14. Verfahren nach Anspruch 13, ferner gekennzeichnet durch folgende Schritte:

E. selektives Vernachlässigen oder Nichtbeachten der Fluiddruck-Überwachung zum zweiten Zeitpunkt und der Bestimmung des Differenz- oder Wirkdrucks und

F. Beendigen der Fluidströmung, wenn der Fluiddruck zum ersten Zeitpunkt eine vorbestimmte Größe erreicht.