CZ31949U1 - Infuzní míchací pumpa pro ultrazvukové kontrastní látky - Google Patents

Description

Oblast techniky

Předmětem technického řešení je infuzní pumpa pro ultrazvukové kontrastní látky. Takováto infuzní pumpa je využitelná pro dávkování akusticky aktivních plynem plněných mikrobublinek pro zvýšení kontrastu při vyšetření srdce echografickými metodami.

Dosavadní stav techniky

Dosud známé infuzní pumpy jsou využívány k podávání léků a umožňují automatické a přesné dávkování léků. Nejsou ale vhodné pro aplikaci kontrastních látek pro vyšetření ultrazvukem, protože takovéto kontrastní látky je nutno při podávání důkladně promíchávat, což dosud známé infuzní pumpy neumožňují.

Úkolem tohoto technického řešení tedy je vyvinout infuzní pumpu pro automatické a přesné dávkování kontrastních látek za jejich současného promíchávání.

Podstata technického řešení

Výše uvedený úkol je vyřešen infuzní pumpou pro výdej kontrastní látky pro ultrazvuková vyšetření z injekční stříkačky, přičemž tato infuzní pumpa obsahuje

- držák, který obsahuje otočně uložený ložný díl uzpůsobený pro uložení alespoň části injekční stříkačky tak, že podélná osa její pístnice odpovídá ose otáčení ložného dílu. přičemž držák je opatřený zádržným dílcem pro aretaci polohy pláště injekční stříkačky ve směru osy otáčení ložného dílu,

- sestavu pro otáčení ložným dílem, která obsahuje první motor a přenosovou trubici, která je propojená s ložným dílem držáku pro přenos pohybu z prvního motoru na ložný díl, a

- sestavu pro působení tlakem na pístnici injekční stříkačky uložené v držáku, přičemž tato sestava obsahuje druhý motor, sestavu pro převod rotačního pohybu druhého motoru na translační pohyb ve směru osy otáčení ložného dílu a axiální ložisko, které je uspořádáno tak, aby umožňovalo přenos axiálního tlaku ze sestavy pro převod rotačního pohybu druhého motoru na translační pohyb na pístnici při jejím rotačním pohybu kolem osy otáčení ložného dílu.

Ve výhodném provedení sestava pro převod rotačního pohybu druhého motoru na translační pohyb obsahuje převodový díl, který je v pohybově propojený s druhým motorem, závitovou tyč, která je upevněná v převodovém dílu, tlačnou desku, která je svým průchozím otvorem s vnitřním závitem našroubovaná na závitové tyči, a tlačnou trubici, do které je na jednom jejím konci částečně zasunutá závitová tyč, zatímco druhý konec je přivrácený k axiálnímu ložisku, přičemž tlačná deska dosedá na radiální plochu tlačné trubice odvrácenou od axiálního ložiska.

Ve zvlášť výhodném provedení je ložný díl držáku uzpůsobený pro uložení pístnicové části injekční stříkačky a držák dále zahrnuje stojan, na kterém je otočně souose s ložným dílem uspořádaná ložná část pro uložení výstupního konce injekční stříkačky, přičemž ložná část je propojená s ložným dílem alespoň jedním propojovacím dílcem pro přenos pohybu ložného dílu na ložnou část.

Rovněž je výhodné, když je přenosová trubice propojená s ložným dílem držáku pomocí

- 1 CZ 31949 U1 převlečné matice.

Infuzní pumpa podle tohoto technického řešení s výhodou obsahuje řídicí jednotku, která je propojená s prvním motorem a druhým motorem, a ovladač pro řízení činnosti řídicí jednotky. Z hlediska řízení činnosti pak infuzní pumpa s výhodou obsahuje tlakový snímač pro snímání tlaku přenášeného na pístnici a čidlo pro snímání polohy pístu injekční stříkačky uložené v držáku, přičemž tlakový snímač a čidlo jsou propojeny s řídicí jednotkou.

První motor je uzpůsobený pro otáčení přenosovou trubicí vratným rotačním pohybem v úhlovém rozsahu +/- 150 až +/- 210°.

Pumpa umožňuje automatické dávkování roztoku jednak nastavením konstantního množství za časovou jednotku a dále ručně aktivovatelným přednastaveným množstvím jednorázové dávky. Ruční aktivace lze opakovat za sebou libovolně dle potřeby. Zásadní vlastností je neustále promíchávání podávané kontrastní látky uvnitř stříkačky, ze které je látka podávána. Promíchávání látky je nezbytné pro zaručení homogenního rozložení mikrobublinek uvnitř obsahu infuzní stříkačky, a tedy stálých vlastností aplikované látky. Promíchávání látky je založeno na periodickém kolébání stříkačky s látkou ze strany na stranu okolo své podélné osy. Využití pumpy je ve všech oblastech, kde je nutné přesně dávkovat aplikovanou látku a současně zajistit homogenní rozložení všech komponent látky, jedná se zejména o kardiologii a experimentální medicínu.

Objasnění výkresů

Technické řešení je dále podrobněji popsáno pomocí příkladných provedení znázorněných na výkresech, kde na obr. 1 je řez půdorysu zvlášť výhodného provedení infůzní pumpy, na obr. 2 je detail z obr. 1 a na obr. 3 je schéma infůzní pumpy z hlediska řízení její činnosti

Příklad uskutečnění technického řešení

Infůzní míchací pumpa podle tohoto technického řešení obecně obsahuje držák pro uložení injekční stříkačky, první motor 5 pro vratný rotační pohyb držákem a druhý motor 6 pro posuv pístu 10 injekční stříkačky.

Injekční stříkačka obsahuje plášť 3 a pístnici 30, která je uložená s možností posuvu v axiálním směru pláště 3 a má na jednom konci upevněný píst 10 těsně přiléhající ke stěnám pláště 3 a na druhém konci, uloženém mimo plášť 3, kotouč 11.

Ve znázorněném příkladném provedení obsahuje držák sestavu pro uložení pístnicového konce injekční stříkačky a sestavu pro uložení výstupního konce. Sestava pro uložení výstupního konce injekční stříkačky obsahuje stojan 8 a ložnou část 9, která je upevněná na stojanu 8 přes kluzné ložisko, nejlépe teflonové kluzné ložisko, a opatřená průchozím otvorem pro uložení výstupního konce injekční stříkačky. Díky uložení přes kluzné ložisko se ložná část 9 může otáčet vůči stojanu 8.

Sestava pro uložení pístnicového konce injekční stříkačky obsahuje ložný díl 40 a převlečnou matici 4, kterou je ložný díl 40 přichycen k níže popsané přenosové trubici 45. Ložný díl 40 je jednak uzpůsobený pro uložení konce pístnice 30 (a to zahloubením, jehož tvar odpovídá tvaru kotouče 11 a jednak je opatřený průchozím otvorem pro průchod tlačné sestavy tak, aby mohla působit na kotouč 11 pístnice 30 za účelem posuvu pístu 10 v plášti 3 injekční stříkačky.

Ložný díl 40 sestavy pro uložení pístnicového konce a ložná část 8 sestavy pro uložení výstupního konce injekční stříkačky jsou navzájem spojeny propojovacími dílci 1 ve formě

-2CZ 31949 Ul dvojice tyčí. Na propojovacích dílcích 1 je upevněn zádržný díl 51 pro aretaci polohy pláště 3 injekční stříkačky v jejím axiálním směru vzhledem k držáku. Zádržný díl 51 je opatřený štěrbinou pro vsazení límce 33 pláště 3 injekční stříkačky.

Technické řešení může dále obsahovat neznázoměnou podložku, na které je infuzní pumpa upevněna. Přitom může být s výhodou sestava pro uložení výstupního konce injekční stříkačky ustavitelná a zaaretovatelná v alespoň dvou pozicích vzhledem k sestavě pro uložení pístnicového konce, aby mohla být infuzní pumpa využitelná pro vícero typů, resp. velikostí injekčních stříkaček. Ve znázorněném příkladném provedení je stojan 8 šikmý a lze ho upevnit v pozici, kdy od podložky prochází nahoru šikmo směrem k ložnému dílu 40 (pro uložení injekční stříkačky menšího objemu) nebo od ložného dílu 40 (pro uložení injekční stříkačky menšího objemu). Změna držáku za účelem uložení větší nebo menší injekční stříkačky se tak provede otočením stojanu 8 o 180° kolem osy kolmé na rovinu podložky.

Technické řešení v tomto provedení dále obsahuje přenosovou trubici 45, která je opatřená přírubou s ozubením, a tak je přes první ozubený řemínek 46 pohybově propojená s prvním motorem 5 pro pohon rotačního kolébavého pohybu převlečné matice 4 s ložným dílem 40. Přenosová trubice 45 je současně přes první dvojici radiálních ložisek 44 uložená v první nosné sestavě 43. A rovněž je přenosová trubice 45 na konci přivráceném k injekční stříkačce opatřená záchytnou přírubou 76, za kterou je přes O-kroužek 79 zachycena převlečná matice 4, která je závitem spojena s ložným dílem 4.

V přenosové trubici 45 je částečně uložená tlačná trubice 60, do které je na straně odvrácené od držáku svým prvním koncem částečně zasunutá závitová tyč 2, která je svým druhým koncem upevněná v převodovém dílu 65 s vnějším ozubením, který je přes druhý ozubený řemínek 66 pohybově propojený, s druhým motorem 6. Převodový díl 65 je přes druhou dvojici radiálních ložisek 64 uložen ve druhé nosné sestavě 63. Na závitové tyči 2 je svým otvorem s vnitřním závitem našroubovaná tlačná deska 69, která přes tlakový snímač 17 pro snímání tlaku přenášeného z tlačné trubice 60 na pístnici 30 přiléhá k radiálním stěnám tlačné trubice 60 a při otáčení závitové tyče 2 tlačí tlačnou trubici 60 směrem k držáku.

Tlačná trubice 60 je na konci přivráceném k držáku opatřená tlačnou sestavou, která obsahuje sestavu optické závory, a dále axiální ložisko 7 pro přenos suvného pohybu z axiálně se posouvající tlačné trubice 60 na kotouč 11. pohybující se vratným rotačním pohybem kolem osy přenosové trubice 45.

Sestava optické závory v tomto příkladném provedení obsahuje optickou závoru 78, která je uložená v tlačné trubici 60 mezi nosičem 80 optické závory a vedením 79 clony optické závory, přičemž ve vedení 79 je suvně částečně vložena clona 74, která je pomocí pružiny 75 odtlačována z vedení 79 ve směru k injekční stříkačce. Ve cloně 74 optické závory 78 je souose vsazen trn 71 pro kontakt s kotoučem 11 injekční stříkačky, který ve směru ke kotouči 11 rovněž prochází s možností vzájemného posuvu v axiálním směru přídržným dílcem 73, středovým otvorem axiálního ložiska 7, pouzdra 72 axiálního ložiska a zajišťovacím šroubem 70 pro zajištění pouzdra 72 axiálního ložiska.

Tlačná trubice 60 je ve znázorněném příkladném provedení uložena ve válcovém pouzdře 61, které slouží jako kryt pro přívod vodičů k optické závoře.

Trn 71 v nezatíženém stavu vyčnívá z radiální plochy zajišťovacího šroubu 70. Po dosednutí tmu 71 na kotouč 11 dojde při dalším pohybu tlačné trubice 60 ke kotouči 11 k zasunutí tmu 71 a tím i k posunutí clony 74 optické závory a k jejímu sepnutí. Tak je zjištěn počátek tlakového působení na pístnici 30, od kterého se pak z následných poloh pístu 3 automaticky počítá objem vydané látky.

Sestava optické závory tak v tomto příkladném provedení představuje čidlo 16 pro snímání

-3 CZ 31949 U1 polohy pístu 10 a poloha pístu 10 po kontaktu trnu 71 s kotoučem 11 je definována pomocí změny stavu krokového motoru tvořícího druhý motor 6.

Osa otáčení závitové tyče 2, resp. osa posuvu tlačné trubice 60, je totožná s osou otáčení přenosové trubice 45, resp. osou otáčení ložného dílu 40.

Iníůzní pumpa podle tohoto řešení obsahuje akumulátor pro pohon motorů 5, 6 a případně pro napájení dalších součástí iníůzní pumpy. Je ale zřejmé, že napájení lze realizovat také z externího zdroje.

Iníůzní pumpa podle tohoto řešení s výhodou obsahuje řídicí jednotku a ovladač 21 pro řízení její činnosti na základě zadávaných pokynů a naměřených dat. Řídicí jednotka je proto s výhodou propojena s prvním motorem 5, druhým motorem 6, s použitými senzory/čidly a s ovladačem 21. Na obr. 3 je znázorněno schéma příkladného provedení řízení infuzní pumpy:

První motor 5, s výhodou ve formě krokového motoru, je přes první řadič 12,propojený s prvním mikrokontrolérem 13, se kterým je propojené i čidlo 14 pro snímání polohy sestavy pro uložení pístnicového konce injekční stříkačky.

Druhý motor 6, s výhodou ve formě krokového motoru, je přes druhý řadič 18 propojený s druhým mikrokontrolérem 19, se kterým je propojený tlakový snímač 17 pro snímání tlaku přenášeného na kotouč 11 pístnice 30 a rovněž čidlo 16 pro snímání polohy pístu 10.

Mikrokontroléry 13, 19 jsou propojeny se sběrnicí 20, se kterou je propojené rovněž čidlo 15 polohy sestavy pro uložení výstupního konce injekční stříkačky nebo polohy ložné části 9 této sestavy.

Dále je dán ovladač 21, s výhodou ve formě dálkového ovládání, který je uzpůsobený pro komunikaci se sběrnicí 20. Ovladač 21 s výhodou obsahuje displej 22 propojený se třetím mikrokontrolérem 23, se kterým je propojená rovněž klávesnice 24.

Při používání se nejprve stojan 8 sestavy pro uložení výstupního konce injekční stříkačky ustaví do polohy, která odpovídá typu/velikosti injekční stříkačky. Tlačná tyč 60 se pomocí druhého motoru 6 uvede do polohy, co nejblíže k převodovému dílu 65. Poté se injekční stříkačka s příslušným obsahem uloží do držáku tak, že výstupní konec je uložený v ložné části 9 a límec 33 pláště 3 se usadí v zádržném dílu 51. Výstupní konec injekční stříkačky se připraví pro zavádění kontrastní látky. Na ovladači 21 se navolí rychlost podávání kontrastní látky, resp. rychlost posunu pístu 10 a případně také maximální přípustný tlak snímaný tlakovým snímačem 17, případně také rychlost promíchávání, tedy rychlost vratného rotačního pohybu přenosové trubice 45, případně rozsah vratného rotačního pohybu, s výhodou +/- 120° až +/- 210°, nejlépe +/- 180° jako úhlový posun od počáteční polohy. Rovněž lze na ovladači 21 navolit celkový rozsah posunu pístu 10, což umožňuje navolení objemu podané kontrastní látky.

Následně se spustí činnost motorů 5, 6. V důsledku spuštění prvního motoru 6 se v zadaném rozsahu tam a zpět otáčí ložný díl 40 a s ním i ložná část 9 (díky propojení propojovacími dílci 1), a tedy se otáčí v zadaném rozsahu rovněž injekční stříkačka, jejíž obsah je tak promícháván.

V důsledku spuštění druhého motoru 6 se otáčí závitová tyč 2, která zabírá do vnitřního závitu tlačné desky 69 a tím ji (a tlačnou trubici 60) posouvá směrem k pístnici 30 injekční stříkačky. Když se tlačná trubice 60 posune dostatečně, aby se tlačná sestava (v tomto příkladném provedení zajišťovací šroub 70) dostala do kontaktu s kotoučem 11 pístnice 30 injekční stříkačky, je při dalším pohybu pístnice 30 s pístem 10 posouvána a tím dochází k vytlačování obsahu injekční stříkačky. Průběžně je snímán tlak působící na kotouč 11 přičemž jeho zvýšení nad stanovenou mez indikuje ucpání injekční stříkačky.

-4CZ 31949 Ul

Vratný rotační pohyb ložného dílu 40 i suvný pohyb tlačné tyče 60 probíhají současně, takže je realizováno současně promíchávání a vydávám obsahu injekční stříkačky.

Typy motorů 5, 6, převody pohybů z motorů 5, 6 na příslušné součásti, tlačná soustava i konkrétní provedení držáku jsou dány jen jako výhodné příkladné provedení. Je zřejmé, že infuzní pumpa nebo její části mohou mít i odlišnou konstrukci, pokud umožňují současný vratný rotační pohyb injekční stříkačky při současném automatizovaném výdeji jejího obsahu.

Motory 5, 6 s výhodou umožňují výdej infuze rychlostí v rozmezí například 0,3 až 4,0 ml/min s krokem 0,1 ml/min, tedy rychlost bolusu je s výhodou 0,3 až 4,0 ml/min s krokem 0,1 ml/min, čas bolusu je s výhodou 1 až 60 sekund. Maximální objem infuze je s výhodou 20 ml. Při odvzdušnění je objem a rychlost výdeje s výhodou cca 0,35 ml rychlostí 4,0 ml/min. Míchání je s výhodou nastaveno na 30 cyklů za minutu, přičemž jeden cyklus odpovídá otočení od -180° do 180°. Maximální tlak je s výhodou nastaven na cca 80 kPa. Napájení lze realizovat například interním olověným akumulátorem ve formě 2*6 V, 7,2 Ah.

Výhody infuzní pumpy podle tohoto technického řešení zahrnují zejména:

1) Možnost promíchávám látky během aplikace infuze.

2) Možnost automaticky řízeného procesu počátečního promíchávám a odvzdušnění soustavy.

3) Možnost aplikace změny délky držáku injekční stříkačky pro různé objemy stříkačky.

4) Možnost automatické detekce velikosti objemu stříkačky z polohy stojanu 8 nebo ložné části 8.

5) Možnost použití dálkového ovládám pro snadnou obsluhu míchací infůzní pumpy z místa vyšetřování.

6) Možnost monitorování chybových stavů při promíchávám.

7) Možnost automatického dávkování aplikované dávky.

8) Možnost ručního nastavení množství a rychlosti aplikace látky, tedy tzv. bolusu.

Průmyslová využitelnost

Využití infůzní pumpy podle tohoto technického řešení je jednak v kardiologii, experimentální medicíně a všude tam, kde je potřeba současně dávkovat a míchat látku za podmínek, že musí být z jakéhokoliv důvodu uchovávána v infuzní stříkačce oddělaná od vlivu okolí.

NÁROKY NA OCHRANU

Claims (7)

1. Infůzní pumpa pro výdej kontrastní látky pro ultrazvuková vyšetření z injekční stříkačky, vyznačující se tím, že obsahuje

- držák, který obsahuje otočně uložený ložný díl (40) uzpůsobený pro uložení alespoň části injekční stříkačky tak, že podélná osa její pístnice (30) odpovídá ose otáčení ložného dílu (40), přičemž držák je opatřený zádržným dílcem (51) pro aretaci polohy pláště (30) injekční stříkačky ve směru osy otáčení ložného dílu (40),

- sestavu pro otáčení ložným dílem (40), která obsahuje první motor (5) a přenosovou trubici (45), která je propojená s ložným dílem (40) držáku pro přenos pohybu z prvního motoru (5) na ložný díl (40), a

-5 CZ 31949 U1

- sestavu pro působení tlakem na pístnici (30) injekční stříkačky uložené v držáku, přičemž tato sestava obsahuje druhý motor (6), sestavu pro převod rotačního pohybu druhého motoru (6) na translační pohyb ve směru osy otáčení ložného dílu (40) a axiální ložisko (7) pro přenos axiálního tlaku ze sestavy pro převod rotačního pohybu druhého motoru (6) na translační pohyb na pístnici (30) při jejím rotačním pohybu kolem osy otáčení ložného dílu (40).

2. Infůzní pumpa podle nároku 1, vyznačující se tím, že sestava pro převod rotačního pohybu druhého motoru (6) na translační pohyb obsahuje

- převodový díl (65), který je v pohybově propojený s druhým motorem (6),

- závitovou tyč (2), která je upevněná v převodovém dílu (65),

- tlačnou desku (69), která je svým průchozím otvorem s vnitřním závitem našroubovaná na závitové tyči (2)

- tlačnou trubici (60), do které je na jednom jejím konci částečně zasunutá závitová tyč (2), zatímco druhý konec je přivrácený k axiálnímu ložisku (7), přičemž tlačná deska (69) dosedá na radiální plochu tlačné trubice (60) odvrácenou od axiálního ložiska (7).

3. Infůzní pumpa podle nároku 1 nebo 2, vyznačující se tím, že ložný díl (40) držáku je uzpůsobený pro uložení pístnicové části injekční stříkačky a držák dále zahrnuje stojan (8), na kterém je otočně souose s ložným dílem uspořádaná ložná část (9) pro uložení výstupního konce injekční stříkačky, přičemž ložná část (9) je propojená s ložným dílem (40) alespoň jedním propojovacím dílcem (1) pro přenos pohybu ložného dílu (40) na ložnou část (9).

4. Infůzní pumpa podle kteréhokoli z předcházejících nároků, vyznačující se tím, že přenosová trubici (45) je propojená s ložným dílem (40) držáku pomocí převlečné matice (4).

5. Infůzní pumpa podle kteréhokoli z předcházejících nároků, vyznačující se tím, že obsahuje řídicí jednotku, která je propojená s prvním motorem (5) a druhým motorem (6), a ovladač (21) pro řízení činnosti řídicí jednotky.

6. Infůzní pumpa podle nároku 5, vyznačující se tím, že obsahuje tlakový snímač (17) pro snímání tlaku přenášeného na pístnici (30) a čidlo (16) pro snímání polohy pístu (10) injekční stříkačky uložené v držáku, přičemž tlakový snímač (17) a čidlo (16) jsou propojeny s řídicí jednotkou.

7. Infůzní pumpa podle kteréhokoli z předcházejících nároků, vyznačující se tím, že první motor (5) je uzpůsobený pro otáčení přenosovou trubicí (45) vratným rotačním pohybem v úhlovém rozsahu +/- 150 až +/- 210°.