DE3871721T2

DE3871721T2 - Vorrichtung und verfahren zum nachweisen einer partiellen okklusion.

Info

Publication number: DE3871721T2
Application number: DE8888308895T
Authority: DE
Inventors: David Burkett
Original assignee: Imed Corp
Current assignee: CareFusion 303 Inc
Priority date: 1987-11-02
Filing date: 1988-09-26
Publication date: 1992-12-10
Anticipated expiration: 2008-09-27
Also published as: JPH0698188B2; EP0315312A1; AU601664B2; JPH01129857A; US4836752A; EP0315312B1; CA1280647C; AU2174888A; DE3871721D1

Description

Diese Erfindung betrifft Detektoren zum Nachweisen einer teilweisen Verengung bzw. Teilverengungsdetektoren und allgemein Vorrichtungen, die für die Überwachung eines Fluiddrucks in einer Fluidleitung und zum Anzeigen, wenn Druckänderungen vorgegebene Grenzwerte überschreiten, geeignet sind. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung eine Vorrichtung, welche eine Fluidströmung durch einen elastischen Schlauch überwacht, um nachzuweisen bzw. festzustellen, wann eine teilweise Verengung (ein teilweiser Verschluß) für die Fluidströmung durch den Schlauch vorliegt. Die vorliegende Erfindung ist speziell, aber nicht ausschließlich, auf dem Gebiet des Gesundheitswesens in Kombination mit einer Intravenös- bzw. IV-Infusionspumpe für die Verabreichung medizinischer Lösungen an einen Patienten zweckmäßig.
Wie auf dem Gebiet des Gesundheitswesens bekannt ist, können unerwünschte Verengungen (Verschlüsse) oder Okklusionen in der Fluidleitung eines IV-Verabreichungssystems ernste Folgen für den Patienten haben, dem medizinische Lösungen verabreicht werden. Dementsprechend wurden große Anstrengungen darauf gerichtet, solche Zustände festzustellen, bevor sich Komplikationen ergeben. Es ist bekannt, daß die Einbeziehung einer Fluidpumpe in ein IV- Verabreichungssystem die Milderung der durch Fluidleitungsverengungen verursachten Probleme begünstigt. Mit der Verwendung einer Pumpe werden jedoch diese Probleme nicht vollständig ausgeräumt. Tatsächlich kann sie sogar noch andere Probleme hervorrufen. Der Schluß besteht darin, daß teilweise Verengungen (Verschlüsse) in einer Fluidleitung nicht ignoriert werden können.
Bisher richtete sich die Aufmerksamkeit bei mit Pumpen ausgestatteten IV-Verabreichungssystemen auf die Erkennung eines übermäßigen Fluiddrucks im System, der auf das Vorliegen einer Okklusion hindeuten würde. Beispielsweise beschreibt die US-A-4 244 365 eine für diesen Zweck nützliche Überdruckvorrichtung. Ebenso beschreibt die US-A-4 277 227 eine Vorrichtung, die zur Anzeige einer Verengung oder Okklusion aktiviert wird, sooft ein vorbestimmter Fluiddruck erreicht wird. Andererseits reagieren Vorrichtungen, wie die in US-A-4 277 226 beschriebene Vorrichtung, auf das Nichtvorhandensein von Fluiddruck in der Leitung zur Anzeige einer Okklusion. Für die vielen beschriebenen Vorrichtungen zur tatsächlichen Messung des Fluiddrucks in der Leitung ist eine in der US-A- 4 277 227 offenbarte elastische Membran typisch. Eine andere Methode zum Messen eines Fluiddrucks ist in der US-A-4 373 525 (auf welcher der Oberbegriff von Anspruch 1 basiert) beschrieben; diese verwendet eine Vorrichtung, welche Maßänderungen oder -abweichungen im Außendurchmesser eines elastischen Schlauchs mißt und diese Änderungen zu Änderungen im Fluiddruck in Beziehung setzt.
Keine dieser Vorveröffentlichungen enthält jedoch eine Lehre oder einen Hinweis, daß Ansprechparameter für Maßänderungen im Außendurchmesser einer elastischen Fluidleitung während einer stromabseitigen Okklusion periodisch aufgestellt oder vorgegeben werden können und daß anschließende Änderungen auf Übereinstimmung mit diesen Parametern geprüft werden können. Gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt Übereinstimmung mit den aufgestellten oder vorgegebenen Parametern an, daß Normalbetrieb fortgeführt werden kann. Andererseits zeigt Übertretung (violation) dieser Parameter das Vorhandensein einer Teilverengung in der stromaufseitigen Leitung an.
Eine Erfassung einer teilweisen stromaufseitigen Verengung ist wesentlich, weil zum einen der Betrieb einer Pumpe in einem System mit einer solchen Verengung zu Fluidvolumenfehlern führen kann. Dies ist besonders bei Verwendung von peristaltischen Pumpen bzw. Peristaltikpumpen der Fall. Ebenso können teilweise Verengungen in der Fluidleitung Widerstandskräfte herbeiführen, welche die Gesamtwirksamkeit des Systems herabsetzen. Beispielsweise kann die Überwindung dieser Widerstandskräfte zu einer Überlastung des Pumpenmotors führen. Weiterhin können teilweise Verengungen in einer Fluidleitung Fluidströmungs- Unterbrechungszustände im System hervorrufen, die noch weitere Probleme aufwerfen.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Schaffung einer Vorrichtung zum Nachweisen von teilweisen Verengungen in einer Fluidleitung.
Gemäß einem anderen Merkmal betrifft diese Erfindung eine Vorrichtungen zum Nachweisen von Okklusionen bzw. Verengungen in einer elastischen Fluidleitung, welche eine Fluidquelle mit einer Peristaltikpumpe verbindet, mit Mitteln zum Erzeugen einer sich bewegenden Zone einer Okklusion oder Verengung längs eines Abschnitts der Leitung, umfassend:
eine der Fluidleitung stromauf der Verengung wirkungsmäßig zugeordnete Einrichtung zur Bestimmung von Dimensionsänderungen im Außendurchmesser der Leitung, die gekennzeichnet ist durch eine Einrichtung zum Beenden des Betriebs der Pumpe für ein bestimmbares Zeitintervall und
eine Einrichtung zur Auslösung eines Alarms und zum Anzeigen einer Verengung in der Leitung, wenn der Außendurchmesser der Leitung während dieses Zeitintervalls einen vorbestimmten Schwellenwert erreicht.
In bevorzugter Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird erkannt, daß Teil-Verengungen in einer Leitung stromauf einer Pumpe nachgewiesen bzw. erfaßt werden können und daß diese(r) Nachweis bzw. Erfassung unerwünschte Folgen einer Teil-Verengung vermeidet. Insbesondere ist bzw. wird in bevorzugter Ausführungsform der vorliegenden Erfindung erkannt, daß bei mit Peristaltikpumpen ausgestatteten IV- Verabreichungssystemen Fluidvolumenfehler vom teilweisen Zusammenfallen oder -ziehen der Fluidleitung herrühren können, das herbeigeführt wird, wenn die Pumpe bestrebt ist, Fluid durch eine Verengung hindurchzuziehen bzw. -saugen.
Die bevorzugte Ausführungsform der Vorrichtung nach der vorliegenden Erfindung, die zur Erfassung von Teil- Verengungen in einer eine Fluidquelle mit einer Pumpe verbindenden elastischen Fluidleitung benutzt wird, umfaßt ein an der Pumpe für betriebliche oder wirkungsmäßige Zuordnung zur Fluidleitung montiertes Meßelement (gauge). Bei dieser Ausführungsform ist das Meßelement so positioniert, daß es an der Fluidleitung anliegt, um Dimensions- oder Maßänderungen in deren Außendurchmesser zu messen. Weiterhin setzt bei dieser Ausführungsform eine dem Meßelement zugeordnete Einrichtung diese Maßänderungen zu Änderungen im Fluiddruck in der Leitung in Korrelation bzw. Beziehung. Die bevorzugte Ausführungsform umfaßt auch eine Einrichtung zum bedingten Okkludieren der Leitung stromab des Meßelements und zum anschließenden Überwachen der Druckänderungen an der Stelle des Meßelements vor der Fluiddruckstabilisierung. Die Vorrichtung gemäß der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung enthält auch eine Einrichtung zur Aufstellung eines Schwellen(wert)drucks relativ zum Fluiddruck unmittelbar nach der Okklusion der Leitung und zum anschließenden Aufstellen eines Nachprüfdrucks relativ zum stabilisierten Druck. Zudem sind bei dieser Ausführungsform Einrichtungen für Alarmauslösung zur Vorrichtung beim jedesmaligen Erreichen des Schwellendrucks und zum Aufstellen eines neuen Schwellendrucks, wenn der Nachprüfdruck erkannt wird, vorgesehen.
Die bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann in Kombination mit entweder einer Peristaltikpumpe, bei welcher eine sich verschiebende Okklusionszone längs der Fluidleitung erzeugt wird, oder in Kombination mit einer ventilgesteuerten Pumpe angewandt werden, bei welcher das ventil periodisch die stromaufseitige Leitung okkludiert, während das Fluid in die stromabseitige Leitung gepumpt wird. Bei Verwendung einer Peristaltikpumpe umfaßt die bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ferner eine Einrichtung zum Abschalten der Pumpe für eine vorbestimmte Zeitspanne, wenn sich die Okklusion stromab des Meßelements befindet. Darüber hinaus sind bei dieser Ausführungsform Einrichtungen zum Verlängern dieser (dieses) Zeitspanne oder -intervalls um ein betrieblich zulässiges Zeitinkrement in dem Fall, daß sich der Fluiddruck in der Leitung innerhalb des ursprünglich aufgestellten bzw. vorgegebenen Intervalls nicht unter den Schwellenwert stabilisiert hat, vorgesehen.
Gemäß einem weiteren Merkmal betrifft diese Erfindung ein Verfahren zum Nachweisen einer teilweisen Okklusion bzw. Verengung in einer Fluidleitung, die eine Fluidquelle strömungsmäßig mit einer Pumpe verbindet, umfassend die folgenden Schritte:
(a) Okkludieren bzw. Verschließen der Leitung,
(b) Messen von Änderungen des Außendurchmessers der Leitung an einer Stelle stromauf der Okklusion,
(c) Aufstellen eines Grenzwerts für die gemessenen Änderungen,
(d) Bestimmen, ob die Änderung den vorbestimmten Grenzwert durchläuft, (und)
(e) Alarmauslösung zur Anzeige einer teilweisen Verengung jedesmal dann, wenn der Grenzwert durchlaufen wird, das ferner gekennzeichnet ist durch folgende Schritte:
(f) Abstellen des Betriebs der Pumpe für ein bestimmbares Zeitintervall und
(g) Abwarten für ein aufgestelltes Zeitintervall zur Bestimmung, ob die Änderung den Grenzwert durchläuft.
Ein Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht darin, daß sie Einrichtungen zum Aufstellen oder Vorgeben akzeptabler Fluiddruckparameter in der Leitung, innerhalb derer der Normalbetrieb der Pumpe fortsetzbar ist, bereitstellt. Ein anderer Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht darin, daß sie einen Teilverengungsdetektor bereitstellt, der vergleichsweise einfach herzustellen, betriebszuverlässig und kosteneffektiv ist.
Im folgenden wird auf die beigefügten Zeichnungen Bezug genommen, in denen zeigen:
Fig. 1 eine Vorderansicht eines Intravenös- bzw. IV- Systems, welches die vorliegende Erfindung beinhaltet,
Fig. 2 einen Querschnitt längs der Linie 2-2 in Fig. 1 durch einen Pumpmechanismus gemäß der vorliegenden Erfindung,
Fig. 3 einen Querschnitt längs der Linie 3-3 in Fig. 3 durch das in Fig. 1 dargestellte Meßelement gemäß der vorliegenden Erfindung,
Fig. 4 einen Querschnitt eines Abschnitts des in Fig. 2 gezeigten Peristaltikmechanismus mit einer peristaltischen Okklusion stromauf des Meßelements,
Fig. 5A und 5B Querschnittansichten des Peristaltikmechanismus gemäß Fig. 4 mit der stromab des Meßelements befindlichen peristaltischen Okklusion, welche jeweils die Ergebnisse bei einem teilweise verengten Schlauch bzw. einem unverengten Schlauch veranschaulichen,
Fig. 6 eine schematische Darstellung der vorliegenden Erfindung in Kombination mit einer ventilgesteuerten Pumpe und
Fig. 7A, 7B und 7C graphische Darstellungen von Druck- Zeitänderungen für stromaufseitigen Fluiddruck unter verschiedenen Betriebsbedingungen.
Fig. 1 zeigt ein IV-Verabreichungssystem, bei dem eine allgemein mit 10 bezeichnete IV-Pumpe verwendet wird. Zunächst ist zu beachten, daß die Erfindung, obgleich sie in erster Linie für die Verwendung mit einer Peristaltikpumpe vorgesehen ist, auch in Kombination mit anderen Arten von Pumpen angewandt werden kann. Gemäß Fig. 1 ist die Pumpe 10 eine lineare Peristaltikpumpe, die an einer Säule 12 montiert ist, an welcher auch ein(e) Fluidquelle oder -vorrat 14 aufgehängt ist. In Übereinstimmung mit üblichen Aufstellungsmaßnahmen ist die Fluidquelle 14 strömungsmäßig mit einem (einer) stromaufseitigen IV-Schlauch oder -Leitung 16 verbunden, der bzw. die dem Pumpmechanismus 18 der Pumpe 10 wirkungsmäßig zugeordnet ist. Eine stromab des Pumpmechanismus 18 angeordnete Fluidleitung 20 bildet eine Verlängerung der Leitung 16 und ist in beliebiger, auf diesem Fachgebiet bekannter Weise, welche die Infusion von Fluiden oder medizinischen Lösungen in einen Patienten 22 erlaubt, mit dem Patienten 22 verbunden.
Aus Fig. 2 geht hervor, daß der Pumpmechanismus 18 eine lineare Fingertypperistaltikpumpe ist. Genauer gesagt: wie in erster Linie für die vorliegende Erfindung vorgesehen, entsprechen Aufbau und Zusammenwirken des Mechanismus 18 einer Ausgestaltung ähnlich der Vorrichtung gemäß US-A-4 617 014 und US-A-4 690 673, die beide derzeit auf die Anmelderin vorliegender Anmeldung übertragen sind. Fig. 2 veranschaulicht, kurz gesagt, daß eine Drehung einer Kurven- oder Nockenwelle 24 und die entsprechende Drehung von an der Welle 24 montierten Kurven oder Nocken 26 zur Folge hat, daß Finger 28 sequentiell gegen die Leitung 16 andrücken und dabei längs der Leitung 16 eine sich verschiebende Okklusionszone erzeugen. Insbesondere drücken die Finger 28 die Leitung 16 zwischen den Fingern 28 und einer Platte 30 zusammen, um die sich verschiebende Okklusionszone zu erzeugen.
Aus Fig. 2 geht auch hervor, daß als Teil des Mechanismus 18 ein Meßelement 32 vorgesehen ist, das von feststehenden Fingern 34a und 34b flankiert ist. Obgleich das Meßelement 32 und die feststehenden Finger 34a und 34b voll aus US-A-4 617 014 oder US-A-4 690 673 entnehmbar sind, geht die Funktionsweise des Meßelements 32 auch aus einer Bezugnahme auf Fig. 3 hervor. Aus Fig. 3 geht hervor, daß das Meßelement 32 einen flexiblen Träger oder Balken 36 aufweist, an dem ein nicht dargestellter Dehnungsmeßstreifen auf beliebige, auf diesem Fachgebiet bekannte Weise plazierbar ist. Wie für den Fachmann auf diesem Gebiet ersichtlich, können Durchbiegungen oder Auslenkungen des Balkens 36 durch den Dehnungsmeßstreifen in Ladungen elektrischen Stroms umgewandelt werden, um die Größe der Biegung anzuzeigen, welcher der Balken 36 unterworfen ist. Aus Fig. 3 geht auch hervor, daß ein Ende des Balkens 36 mit einer Druckplatte 38 verbunden ist, während das andere Ende des Balkens 36 fest an einer Basis 40 angebracht ist. Wesentlich ist dabei, daß die Druckplatte 38 an der Leitung 16 anliegt, wobei die Leitung 16 zwischen der Druckplatte 38 und der Platte 30 angeordnet ist. Da die Basis 40 relativ zur Platte 30 in ihrer Lage festgelegt ist, führen infolgedessen Änderungen des Fluiddrucks in der Leitung 16, welche die Leitung 16 sich zwischen der Druckplatte 38 und der Platte 30 ausdehnen oder zusammenziehen lassen, zu einer Bewegung bzw. Verschiebung der Druckplatte 38 in den durch einen Pfeil 64 angedeuteten Richtungen. Dem Fachmann ist bekannt, daß diese Verschiebung der Druckplatte 38 in Auslenkungen des Balkens 36 resultiert. Wie oben vorausgesetzt, stehen diese Auslenkungen zu Änderungen im Fluiddruck innerhalb der Leitung 16 in Beziehung. Außerdem veranlassen diese Auslenkungen den nicht dargestellten, am Balken 36 angeordneten Dehnungsmeßstreifen, elektrische Signale zu erzeugen, die über elektrische Anschlüsse 44 zu einem nicht dargestellten, noch näher zu beschreibenden Zwecken dienenden Mikroprozessor übertragen werden.
Fig. 4 veranschaulicht das Meßelement 32 im Zusammenwirken mit den Fingern 28 des Mechanismus 18 in einem Zustand, in welchem eine Okklusion 42 an bzw. in der Leitung 16 stromauf des Meßelements 32 durch die Wechselwirkung des die Leitung 16 gegen die Platte 30 andrückenden Fingers 28 erzeugt wird. In diesem Fall sowie für die Bedingungen oder Zustände gemäß den Fig. 5A und 5B gibt ein Pfeil 66 die Strömungsrichtung des Betriebs-Fluids durch die Leitung 16 an.
In den Fig. 5A und 5B sind zwei verschiedene Zustände veranschaulicht, die auftreten können, wenn sich die Okklusion 42 stromab des Meßelements 32 befindet. Insbesondere veranschaulicht Fig. 5A den Zustand, in welchem die Leitung 16 auf eine Teil-Verengung in der Leitung 16 stromauf des Meßelements 32 reagiert (d.h. anspricht). Der Zustand gemäß Fig. 5A ergibt sich typischerweise unmittelbar nach dem Beenden des Betriebs der Pumpe 10, wenn sich die Okklusion 42 stromab des Meßelements 32 befindet. Dies ist deshalb der Fall, weil die Leitung 16 aufgrund des Bestrebens der Pumpe 10, das Fluid durch eine teilweise verengte oder verschlossene Leitung 16 hindurchzuziehen, teilweise zusammengezogen worden ist. Dieser Zustand ist jedoch vorübergehend. Der durch die Höhenlage der Fluidquelle 14 über dem Mechanismus 18 (d.h. die "Flaschenhöhe") in der Leitung 16 erzeugte Fluiddruck läßt die Leitung 16 sich reagierend (oder ansprechend) ausdehnen und in einer Position gemäß Fig. 5B stabilisieren.
Wenn in der Leitung 16 keine Teil-Verengung vorliegt, entspricht die Konfiguration der Leitung 16 zum Zeitpunkt des Abschaltens der Pumpe 10 mit einer Okklusion 42 stromab des Meßelements 32 weitgehend der stabilisierten Position gemäß Fig. 5B. Da die Leitung 16 unter diesen Bedingungen bzw. in diesem Zustand tatsächlich nicht zusammengezogen bzw. zusammengefallen ist, ist die zur Erzielung einer stabilisierten Konfiguration erforderliche Dimensionsänderung der Leitung 16 minimal. Dies ist unbeachtlich. Andererseits ist eine Änderung, wie sie durch den Übergang der Konfiguration der Leitung 16 aus derjenigen nach Fig. 5A in diejenige nach Fig. 5B dargestellt ist, beachtlich. Wie noch näher beschrieben werden wird, ist sowohl die Größe dieser Änderung als auch die für die schließliche Stabilisierung erforderliche Zeit von Wichtigkeit.
In einer alternativen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung können ein Meßelement 32 und seine zugeordnete Schaltung in Verbindung mit einer ventilgesteuerten Pumpe eingesetzt sein, wie sie in US-A-3 985 133 beschrieben ist. Eine Pumpe dieser Art ist in Fig. 6 schematisch dargestellt und allgemein mit 46 bezeichnet. Typischerweise enthält eine Pumpe dieser Art eine Kassette 48, in die ein drehbares Ventil 50 eingebaut ist. Wie dargestellt, weist das Ventil 50 einen Durchgang 52 auf, der einen Durchgang 54 schneidet, durch den das Fluid hindurchströmen kann. Entsprechend der Orientierung oder Stellung des Ventils 50 kann Fluid aus der Leitung 16 über das Ventil 50 in eine Pumpkammer 56 eingesaugt oder aus der Kammer 56 in die Leitung 20 über das Ventil 50 ausgetrieben werden. Die Orientierung des Ventils 50 für diese Zwecke wird durch eine nicht dargestellte Verbindung zwischen dem Ventil 50 und der Pumpe 46 bestimmt, welche das Ventil 50 in der durch einen Pfeil 62 bezeichneten Richtung bewegt. Die resultierende Bewegung des Ventils 50 erfolgt in Übereinstimmung mit der Verschiebung eines Kolbens 58 in die und aus der Kammer 56. Ebenso wie das Ventil 50 wird der Kolben 58 durch die Wirkung der Pumpe verschoben. Diese spezielle Wirkung wird jedoch durch einen Anschluß 60 hervorgebracht. Wie für den Fachmann offensichtlich ist, ist beim Fördern von Fluid aus der Kammer 56 in die Leitung 20 durch die Pumpe 46 die Leitung 16 durch das Ventil 50 verschlossen. Dieser resultierende Verschluß ist für die Zwecke der Erfindung wirksam bzw. zweckmäßig und dient daher dem gleichen Zweck wie die durch die lineare Peristaltikpumpe 10 erzeugte Okklusion 42. Im Gegensatz zum Fall mit dem peristaltischen Pumpmechanismus 18 ist jedoch bei Verwendung einer ventilgesteuerten Pumpe 46 keine Notwendigkeit gegeben, die Pumpe 46 während des noch zu erläuternden Überwachungsintervalls abzustellen. In jeder anderen Hinsicht ist die Wirkungsweise der vorliegenden Erfindung unabhängig von der Verwendung einer Peristaltikpumpe oder einer ventilgesteuerten Pumpe jeweils gleich.
Im folgenden ist das Verabreichungssystem 10 anhand seines Betriebs beschrieben.
Die Arbeitsweise der vorliegenden Erfindung läßt sich begrifflich am besten unter Bezugnahme auf die Fig. 7A, 7B und 7C verstehen, die jeweils eine graphische Darstellung von Druck (P) in Abhängigkeit von Zeit (T) zeigen. Insbesondere veranschaulicht jede dieser Figuren eine beobachtbare Druckänderung in der Fluidleitung 16, wie sie durch den Drucksensor bzw. das Meßelement 32 unter verschiedenen Bedingungen gemessen wird. Fig. 7A veranschaulicht eine zu erwartende Druckänderung 90 unmittelbar nach Beendigung des Betriebs der Pumpe 10 unter normalen Betriebsbedingungen. Die Fig. 7B und 7C veranschaulichen jeweils verschiedene Druckänderungen 82 bzw. 96, die sich dann ergeben können, wenn eine Teil- Verengung in der Fluidleitung 16 stromauf der Okklusion 42 vorliegt. In dem in Fig. 7B gezeigten Fall führt eine stromaufseitige Teil-Verengung zu einem Zusammenziehen der Leitung 16 bis zu einem Punkt, an welchem ihre Ausdehnung während des Rückstroms zur Stabilisierung einen größeren Bereich durchläuft, als normalerweise erwartet werden würde. Hierbei ist wiederum Fig. 5A mit Fig. 5B zu vergleichen. In dem in Fig. 7C dargestellten Fall verzögert eine stromaufseitige Verengung die Expansion oder Ausdehnung der Leitung 16 in einem Maße, daß sich die Leitung 16 innerhalb einer akzeptablen Zeitspanne nicht wirksam zur Stabilisierung zurückstellen bzw. "erholen" kann. In jedem Fall muß eine gewisse Korrektur getroffen werden, bevor ein Normalbetrieb vorliegen kann. Glücklicherweise zeigt jeder dieser beiden Fälle identifizierbare Abweichungen von der Norm, die erfaßt oder nachgewiesen werden können.
Zunächst muß jedoch die Norm definiert werden. Wie dies geschieht, ergibt sich am besten anhand von Fig. 7A, die eine erwartete oder zu erwartende Druckänderung 90 an der Stelle des Sensors bzw. Meßelements 32 zeigt, wenn die Pumpe 10 abgeschaltet ist oder wird und sich die peristaltische Okklusion 42 stromab des Sensors 32 befindet. Wie erwähnt, tritt die Druckänderung 90 auf, wenn keine stromaufseitige Teil-Verengung vorliegt. Fig. 7A veranschaulicht auch die für einwandfreie Funktion der vorliegenden Erfindung aufgestellten Parameter. Die Zusammenlegung der typischen Druckänderungen und der Betriebsparameter in einer einzigen Figur ist insofern instruktiv, als erfindungsgemäß erkannt ist oder wird, daß eine stromaufseitige Teil-Verengung durch Beobachtung von Abweichungen von der erwarteten Norm relativ zu den aufgestellten, akzeptablen Betriebsparametern nachgewiesen oder erfaßt werden kann. Wenn - wie in Fig. 7A gezeigt - die peristaltische Okklusion 42 stromab des Sensors 32 liegt und der Betrieb der Pumpe 10 zu einem Zeitpunkt 101 beendet wird, zeigt der Sensor 32 einen Anfangsdruck 120 in der Leitung 16 an. Während die Pumpe 10 im Intervall vom Zeitpunkt 101 bis zum Zeitpunkt 103 abgeschaltet bleibt, verursacht der in der Leitung 16 herrschende "Flaschenhöhen"-Fluiddruck ein Ausdehnen der Leitung 16. Diese Ausdehnung führt zu einer Druckänderung 90, die anzeigt, daß sich der Außendurchmesser der Leitung 16 schließlich unter dem Flaschenhöhen-Druck stabilisiert, so daß ein stabilisierter Druck 122 angegeben oder angezeigt wird. Ohne Verengungen in der Leitung 16 stromauf der Okklusion 42 ist also eine Druckänderung 90 zwischen dem Druck 120 und dem Druck 122 im Zeitintervall unmittelbar nach dem Abschalten der Pumpe 10 zu erwarten.
Die vorliegende Erfindung nutzt diese Erwartung in vorteilhafter Weise durch Aufstellung bzw. Vorgabe von Druck- und Zeitparametern, innerhalb derer die Pumpe 10 ihren Betrieb fortsetzen kann. Wie dies geschieht, ergibt sich am besten aus einer Betrachtung der Zeitfolge der Abläufe. Zunächst sei angenommen, daß die Pumpe 10 wirkungsmäßig unter Normalbedingungen arbeitet, um Fluid durch die Leitung 16 zu fördern. Wenn sich zum Zeitpunkt 101 die Okklusion 42 stromab des Sensors 32 befindet, wird die Pumpe 10 abgeschaltet. Gleichzeitig mit dem Abschalten der Pumpe 10 wird der Druck 120 der Leitung 16 gemessen, und der Sensor 32 überträgt diese Information zu einem nicht dargestellten Mikroprozessor, in welchem eine Druckdifferenz oder ein Wirkdruck 124 zur Aufstellung des Schwellendrucks 126 zum Druck 120 hinzuaddiert wird. Ersichtlicherweise kann der für diesen Zweck benutzte Mikroprozessor ein beliebiges handelsübliches, auf dem betreffenden Fachgebiet an sich bekanntes Modell sein. Nach dem Zeitpunkt 101 tritt die Leitung 16 aus der Pump- bzw. Förderoperation aus, und sie dehnt sich aus, bis sie sich zum Zeitpunkt 102 unter dem normalen Flaschenhöhen-Druck 122 stabilisiert. Sobald sich der Fluiddruck in der Leitung 16 auf dem Druck 122 stabilisiert hat, benutzt der Mikroprozessor eine vorbestimmte Druckdifferenz 128 zur Aufstellung eines Nachprüfdrucks 130. Zum Zeitpunkt 103 nimmt die Pumpe 10 ihren Förderbetrieb wieder auf.
Wie beschrieben, werden die Betriebsparameter in bezug auf die erwartete Druckänderung 90 während des vorbestimmten Intervalls 110, zwischen dem Zeitpunkt 101 und dem Zeitpunkt 103, bei abgeschalteter Pumpe 10 aufgestellt. Der Schwellendruck 126 wird zum Zeitpunkt 101 relativ zum Anfangsdruck 120 aufgestellt, während der Nachprüfdruck 130 relativ zum stabilisierten Druck 122 aufgestellt wird. Im Anschluß daran wird ein etwaiger erfaßter Druck oberhalb des Schwellendrucks 126 vor dem Zeitpunkt 103 durch den Mikroprozessor als Signal für Alarmauslösung und Beendigung des Betriebs der Pumpe 10 benutzt. Ebenso wird ein beliebiger erfaßter Druck unterhalb des Nachprüfdrucks 130 durch den Mikroprozessor als Signal benutzt, um die Pumpe 10 kurzzeitig für eine Zeitspanne bzw. ein Intervall 110 anzuhalten und eine Prüfung auf Abweichungen von der erwarteten Druckänderung 90 vorzunehmen.
Fig. 7B veranschaulicht zwei Fälle, in denen der Fluiddruck in der Leitung 16 zu einem Zeitpunkt 104 auf den Nachprüfdruck 130 gefallen ist. In Übereinstimmung mit der Logik gemäß der vorliegenden Erfindung wird beim jedesmaligen Abfallen des Drucks auf den Nachprüfdruck 130 die Pumpe 10 für das vorbestimmte Zeitintervall 110 abgeschaltet. In diesem Fall wird die Pumpe 10 zum Zeitpunkt 104 abgeschaltet, und die vorbestimmte Druckdifferenz 124 wird zur Aufstellung bzw. Vorgabe eines neuen Schwellendrucks 132 zum Nachprüfdruck 130 hinzuaddiert. In dem speziellen Fall für die Druckänderung 94 wird der neue Schwellendruck 132 nicht überschritten. Statt dessen stabilisiert sich die Druckänderung 94 zu einem Zeitpunkt 105 auf einem Druck 134 innerhalb des Intervalls 110, d.h. vor einem Zeitpunkt 106. Die Druckänderung 94 ist dabei der Druckänderung 90 sehr ähnlich. Sie besitzt jedoch unterschiedliche Werte bzw. Größen. Außerdem wird innerhalb des Intervalls 110 die Druckdifferenz 128 durch den nicht dargestellten Mikroprozessor für die Aufstellung oder Vorgabe eines neuen Nachprüfdrucks 136 benutzt. Sobald dies alles geschehen ist, nimmt die Pumpe 10 ihren Normalbetrieb wieder auf. Die logische Überlegung im Fall der Druckänderung 94 ist, daß sich der Schlauch 16 lediglich entspannt hat. Sein "Gedächtnis" bzw. Rückstellvermögen hat sich also verringert. In jeder anderen Hinsicht verhält er sich normal. Wenn andererseits eine Teil-Verengung in der Leitung 16 vorliegt, tritt der obige Fall für die Druckänderung 94 nicht ein. Statt dessen wird während des Intervalls 110, zwischen dem Zeitpunkt 104 und dem Zeitpunkt 106, eine Druckänderung 92 überwacht. Mit der Druckänderung 92 wird der Schwellendruck 132 zum Zeitpunkt 105 innerhalb des Zeitintervalls 110 überschritten. Dies deutet auf eine teilweise stromaufseitige Verengung in der Leitung 16 hin, für welche die Pumpe 10 einwandfrei programmiert werden kann, um Alarm auszulösen oder den Betrieb einzustellen.
Fig. 7C veranschaulicht noch einen anderen Fall, in welchem die Änderung des Fluiddrucks in der Leitung 16 auf eine teilweise stromaufseitige Verengung hindeutet. In diesem Fall ist der Fluiddruck im Schlauch bzw. in der Leitung 16 zu einem Zeitpunkt 107 auf den Nachprüfdruck 130 abgefallen. Wie für den Nachprüfvorgang vorgesehen, werden die Pumpe 10 abgeschaltet und das vorbestimmte Zeitintervall 110 vom Zeitpunkt 107 zu einem Zeitpunkt 108 aufgestellt bzw. vorgegeben. In diesem Fall überschreitet die Druckänderung 96 nicht den durch die Druckdifferenz oder den Wirkdruck 124 aufgestellten bzw. vorgegebenen Schwellendruck 132, und sie stabilisiert sich nicht vor dem Ende des Intervalls 110. Vielmehr zeigt zu einem Zeitpunkt 108 die Druckänderung 96 an, daß sich die Leitung 16 weiterhin unter dem Flaschenhöhen-Druck im Sinne einer Stabilisierung ausdehnt und der Schwellendruck 132 nicht erreicht worden ist. Wenn dies der Fall ist, ist oder wird der Mikroprozessor programmiert, um eine Verlängerung des Intervalls 110 um eine Zeitspanne 112 vorzusehen. Während der verlängerten Zeitspanne 112 setzt der Mikroprozessor die Überwachung auf Druckstabilisierung fort. Wenn vor dem Zeitpunkt 109 die Druckänderung 94 sich entweder nicht stabilisieren konnte oder den Schwellendruck 132 erreicht hat, veranlaßt der Mikroprozessor die Pumpe 10 zur Alarmauslösung oder zur Beendigung des Betriebs.

Claims

1. Vorrichtung zum Nachweisen von Okklusionen bzw. Verengungen in einer elastischen Fluidleitung (16), welche eine Fluidquelle (14) mit einer Peristaltikpumpe (10) verbindet, mit Mitteln zum Erzeugen einer sich bewegenden Zone einer Okklusion oder Verengung (42) längs eines Abschnitts der Leitung (16), umfassend:

eine der Fluidleitung (16) stromauf der Verengung wirkungsmäßig zugeordnete Einrichtung zur Bestimmung von Dimensionsänderungen im Außendurchmesser der Leitung (16), gekennzeichnet durch eine Einrichtung zum Beenden des Betriebs der Pumpe (10) für ein bestimmbares Zeitintervall und

eine Einrichtung zur Auslösung eines Alarms und zum Anzeigen einer Verengung in der Leitung (16), wenn der Außendurchmesser der Leitung (16) während dieses Zeitintervalls einen vorbestimmten Schwellenwert erreicht.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zum Bestimmen von Änderungen im Außendurchmesser des(der) Schlauches bzw. Leitung ein Meßelement (32) ist und ferner eine Einrichtung zur Korrelation der Durchmesseränderungen mit Druckänderungen in der Leitung (16) vorgesehen ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Pumpe (10) eine Finger-Peristaltikpumpe ist und die Einrichtung zum Erzeugen der Verengung ein Peristaltikfinger (28) der Pumpe (10) ist.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch eine Einrichtung zum Aufstellen des Schwellenwerts gleichzeitig mit der Abstelloperation der Pumpe (10).

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch eine Einrichtung zum Einleiten des Zeitintervalls jedesmal dann, wenn der Außendurchmesser der Leitung (16) (sich) auf eine vorbestimmte Größe zusammenfällt bzw. verengt.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch

eine der Pumpe (10) zugeordnete Einrichtung zum Verlängern des Zeitintervalls um eine bestimmbare Periode, wenn sich der Außendurchmesser des (der) Schlauches bzw. Leitung am Ende des Intervalls unter den Schwellenwert erweitert, und

eine Einrichtung zur Alarmauslösung und Anzeige einer Verengung in der Leitung (16), wenn sich der Außendurchmesser der Leitung (16) am Ende des verlängerten Zeitintervalls immer noch unter den Schwellenwert erweitert.

7. Verfahren zum Nachweisen einer teilweisen Okklusion bzw. Verengung in einer Fluidleitung (16), die eine Fluidquelle (14) strömungsmäßig mit einer Pumpe (10) verbindet, umfassend die folgenden Schritte:

(a) Okkludieren bzw. Verschließen der Leitung (16),

(b) Messen von Änderungen des Außendurchmessers der Leitung (16) an einer Stelle stromauf der Okklusion,

(c) Aufstellen eines Grenzwerts für die gemessenen Änderungen,

(d) Bestimmen, ob die Änderung den vorbestimmten Grenzwert durchläuft, (und)

(e) Alarmauslösung zur Anzeige einer teilweisen Verengung jedesmal dann, wenn der Grenzwert durchlaufen wird, ferner gekennzeichnet durch folgende Schritte:

(f) Abstellen des Betriebs der Pumpe für ein bestimmbares Zeitintervall und

(g) Abwarten für ein aufgestelltes Zeitintervall zur Bestimmung, ob die Änderung den Grenzwert durchläuft.

8. Verfahren nach Anspruch 7, ferner gekennzeichnet durch folgende Schritte:

(a) Abstellen der Pumpe zum Okkludieren der Leitung und

(b) Aufstellen des Grenzwerts gleichzeitig mit dem Abstellen der Pumpe.

9. Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, ferner gekennzeichnet durch den Schritt einer Überwachung der Änderungen zum Okkludieren der Leitung jedesmal dann, wenn die Leitung unter eine vorgegebene Größe zusammenfällt bzw. sich verengt.