DE202013105496U1 - Injector for injecting a fluid - Google Patents
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Abstract
Injektor zur Injektion eines Fluids in den menschlichen oder tierischen Körper mit einer Pumpe (7) zur Förderung des Fluids mit einer Durchflussrate (flow) und einer Steuereinrichtung (9) zur Steuerung der Pumpe (7) und zum Einstellen einer gewünschten Durchflussrate (Soll-flow) des Fluids sowie einer mit der Steuereinrichtung gekoppelten Druckmesseinrichtung (8) zur Erfassung des Drucks des von der Pumpe geförderten Fluids, wobei der Steuereinrichtung (9) ein Solldruck (psoll) vorgegeben ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (9) den von der Druckmesseinrichtung (8) erfassten Druck (p) des Fluids mit dem Solldruck (psoll) vergleicht und bei Überschreiten des Solldrucks über einen Zeitraum (Δt = t2 – t1) den zeitlichen Druckverlauf (p(t)) des von der Druckmesseinrichtung (8) erfassten Drucks (p) über diesen Zeitraum (Δt) zur Ermittlung eines Druckintegrals (I) integriert und die Pumpe (7) abschaltet oder mit geringerer Pumpleistung betreibt, wenn das ermittelte Druckintegral (I) einen vorgegebenen Integralgrenzwert (Imax) überschreitet.An injector for injecting a fluid into the human or animal body with a pump (7) for delivering the fluid at a flow rate and control means (9) for controlling the pump (7) and setting a desired flow rate (target flow ) of the fluid as well as a pressure measuring device (8) coupled to the control device for detecting the pressure of the fluid delivered by the pump, wherein the control device (9) is preset at a desired pressure (psoll), characterized in that the control device (9) controls that of the Pressure measuring device (8) detected pressure (p) of the fluid with the target pressure (psoll) compares and when exceeding the target pressure over a period (.DELTA.t = t2 - t1) the temporal pressure curve (p (t)) of the of the pressure measuring device (8) detected Integrated pressure (p) over this period (.DELTA.t) for determining a pressure integral (I) and the pump (7) switches off or operates at a lower pumping power, if the ermitte lte pressure integral (I) exceeds a predetermined integral limit (Imax).
Description
Die Erfindung betrifft einen Injektor nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. The invention relates to an injector according to the preamble of
Aus der
Dieses bekannte Injektionssystem und das Verfahren zu dessen Steuerung erweisen sich jedoch als nachteilig, weil kurzzeitige Anstiege des Fluiddrucks, die beispielsweise beim Anlaufen des Injektionssystems zu Beginn des Injektionsvorgangs auftreten können, zu einer unnötigen Leistungsreduzierung der Antriebsleistung des Antriebsmechanismus oder bei sehr hohen kurzzeitigen Druckspitzen sogar zum vollständigen Abschalten des Antriebsmechanismus und damit zu einer Unterbrechung des Injektionsvorgangs führen kann. Dies führt zu einer Verlängerung der Injektionszeit, in der dem Patienten eine vorgegebene Menge (Dosierung) des zu injizierenden Fluids zugeführt werden soll. Bei einem Abbruch des Injektionsvorgangs ist eine Überprüfung des Systems durch den Bediener und ein Neustart des Injektionsvorgangs notwendig, was ebenfalls zu einer unerwünschten Verlängerung der Dauer des Injektionsvorgangs und zu einer Reduzierung des Durchsatzes bei einer Mehrzahl von mit dem Injektionssystems hintereinander auszuführenden Injektionsvorgängen führt. However, this known injection system and the method for its control prove to be disadvantageous because short-term increases in fluid pressure, which may occur, for example, when starting the injection system at the beginning of the injection process, to an unnecessary power reduction of the drive power of the drive mechanism or even at very high short-term pressure peaks complete shutdown of the drive mechanism and thus can lead to an interruption of the injection process. This leads to an extension of the injection time, in which the patient a predetermined amount (dosage) of the fluid to be injected is to be supplied. If the injection procedure is discontinued, it is necessary to check the system by the operator and to restart the injection process, which likewise leads to an undesired prolongation of the duration of the injection process and to a reduction of the throughput in the case of a plurality of injection processes to be carried out successively with the injection system.
Hiervon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen gattungsgemäßen Injektor bereit zu stellen, mit denen einerseits ein Überschreiten eines Gefährdungsdrucks in dem Injektionssystem zuverlässig verhindert werden kann, andererseits unnötige Verlängerungen des Injektionsvorgangs durch eine Leistungsreduzierung oder einer Abschaltung des Antriebsmechanismus vermieden werden können. Mit dem Injektor soll die Effizienz und der Durchsatz von mehreren, mit dem Injektor hintereinander auszuführenden Injektionsvorgängen erhöht werden, bei gleichzeitig gegebener Sicherheit, dass ein vorgegebener Grenzwert für den Druck des zu injizierenden Fluids in dem Injektionssystem nicht überschritten wird. Proceeding from this, the present invention seeks to provide a generic injector with which on the one hand exceeding a hazard pressure can be reliably prevented in the injection system, on the other hand unnecessary extensions of the injection process can be avoided by a power reduction or shutdown of the drive mechanism. The injector is intended to increase the efficiency and throughput of several injections to be carried out in succession with the injector, while at the same time ensuring that a predetermined limit for the pressure of the fluid to be injected in the injection system is not exceeded.
Diese Aufgaben werden mit dem Injektor mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Bevorzugte Ausführungsbeispiele des Injektors sind den abhängigen Ansprüchen zu entnehmen. These objects are achieved with the injector having the features of
Bei dem erfindungsgemäßen Injektor ist der Antriebsmechanismus zur Förderung eines zu injizierenden Fluids in den menschlichen oder tierischen Körper mit einer vorgegebenen Durchflussrate oder Fließgeschwindigkeit durch eine Pumpe bereitgestellt. Zum Einstellen einer gewünschten Durchflussrate (Volumen des zu injizierenden Fluids pro Zeiteinheit) oder Fließgeschwindigkeit (Geschwindigkeit des zu injizierenden Fluids im Injektionssystem, insbesondere in den Injektionsschläuchen), welche vom Bediener des Injektors vorgegeben werden kann, wird die Pumpe von einer Steuereinrichtung gesteuert. An die Steuereinrichtung ist eine Druckmesseinrichtung zur Erfassung des Drucks des von der Pumpe geförderten Fluids gekoppelt. Der Bediener des Injektors gibt der Steuereinrichtung einen Solldruck des zu injizierenden Fluids in dem Injektionssystem vor und die Druckmesseinrichtung erfasst den tatsächlichen Druck (Ist-Druck) des Fluids an einer vorgegebenen Stelle im Injektionssystem, wobei die Erfassung des Fluiddrucks entweder unmittelbar, beispielsweise durch einen Kraft- oder Druckaufnehmer, oder mittelbar durch Erfassung eines Messwerts einer Größe, die zum Druck des Fluids in dem Injektionssystem proportional ist, erfolgen kann. In the injector of the invention, the driving mechanism for delivering a fluid to be injected into the human or animal body at a predetermined flow rate or flow rate by a pump is provided. To set a desired flow rate (volume of fluid to be injected per unit time) or flow rate (velocity of the fluid to be injected in the injection system, particularly in the injection tubes), which can be set by the operator of the injector, the pump is controlled by a controller. To the control device, a pressure measuring device for detecting the pressure of the pumped by the pump fluid is coupled. The operator of the injector gives the control means a target pressure of the fluid to be injected in the injection system, and the pressure measuring means detects the Actual pressure (actual pressure) of the fluid at a predetermined location in the injection system, wherein the detection of the fluid pressure either directly, for example by a force or pressure transducer, or indirectly by detecting a measurement of a size that is proportional to the pressure of the fluid in the injection system is, can take place.
Der auf diese Weise erfasst Druck des Fluids (Ist-Druck) wird in der Steuereinrichtung mit dem vorgegebenen Solldruck verglichen. Wenn der erfasste Druck des Fluids (Ist-Druck) den vorgegebenen Solldruck während eines bestimmten Zeitraums überschreitet, wird der zeitliche Druckverlauf des von der Druckmesseinrichtung erfassten Drucks (Ist-Druck) über diesen Zeitraum zur Ermittlung eines Druckintegrals integriert und die Pumpe wird (erst) dann abgeschaltet, wenn das so ermittelte Druckintegral einen vorgegebenen Integralgrenzwert überschreitet. Der von der Druckmesseinrichtung (unmittelbar oder mittelbar) erfasste Druck des Fluids (Ist-Druck) wird also über die Zeit integriert, wenn und solange der erfasste Fluiddruck über dem vorgegebenen Solldruck liegt. Durch die Integration des zeitlichen Verlaufs des erfassten Drucks des Fluids (Ist-Druck) über den Zeitraum, in dem der erfasste Druck über dem Solldruck liegt, werden etwaig auftretende Druckspitzen unterdrückt. Eine Abschaltung der Pumpe erfolgt nur dann, wenn das von der Steuereinrichtung berechnete Druckintegral den vorgegebenen Integralgrenzwert überschreitet. Dies wird regelmäßig nur dann der Fall sein, wenn der erfasste Druck des Fluids (Ist-Druck) über einen längeren Zeitraum oberhalb des vorgegebenen Solldrucks ist, weshalb ggf. kurzzeitig auftretende Druckspitzen, welche in der Regel ungefährlich für den Patienten sind, unterdrückt werden und nicht zu einem Abschalten der Pumpe führen. Auf diese Weise kann ein unnötiges Abschalten der Pumpe oder eine Leistungsreduzierung des Antriebsmechanismus, die zu einer unnötigen Verlängerung des Injektionsvorgangs führen würden, vermieden werden. The pressure of the fluid detected in this way (actual pressure) is compared in the control device with the predetermined target pressure. If the detected pressure of the fluid (actual pressure) exceeds the predetermined target pressure during a certain period of time, the time pressure curve of the pressure detected by the pressure measuring device (actual pressure) is integrated over this period to determine a pressure integral and the pump is (first) then switched off when the pressure integral thus determined exceeds a predetermined integral limit. The pressure of the fluid (actual pressure) detected by the pressure measuring device (directly or indirectly) is thus integrated over time if and as long as the detected fluid pressure is above the predetermined target pressure. By integrating the time profile of the detected pressure of the fluid (actual pressure) over the period in which the detected pressure is above the target pressure, any occurring pressure peaks are suppressed. A shutdown of the pump takes place only when the pressure integral calculated by the control device exceeds the predetermined integral limit value. This will only be the case regularly when the detected pressure of the fluid (actual pressure) over a longer period of time above the predetermined target pressure, which is why possibly briefly occurring pressure peaks, which are generally harmless to the patient, are suppressed and Do not switch off the pump. In this way, an unnecessary shutdown of the pump or a power reduction of the drive mechanism, which would lead to an unnecessary extension of the injection process, can be avoided.
Der vorgegebene Integralgrenzwert wird zweckmäßig so berechnet und eingestellt, dass der tatsächliche Druck des Fluids in dem Injektionssystem einen möglichen Gefährdungsdruckwert nicht erreichen oder überschreiten kann. Auf die Vorgabe eines oberen Grenzwerts für den Druck des Fluids im Injektionssystem, der einem Gefährdungsdruck-Grenzwert entspricht, kann dadurch verzichtet werden. Aus Sicherheitsgründen kann jedoch ein solcher oberer Grenzwert zusätzlich vorgegebenen und die Steuerung der Pumpe so eingestellt werden, dass die Pumpe in jedem Fall abgeschaltet wird, wenn der von der Druckmesseinrichtung erfasste Druck des Fluids (Ist-Druck) den oberen Grenzwert, der einem Gefährdungsdruck entspricht, erreicht oder sogar überschreitet. The predetermined integral limit value is expediently calculated and set such that the actual pressure of the fluid in the injection system can not reach or exceed a possible hazard pressure value. This can be dispensed with the specification of an upper limit for the pressure of the fluid in the injection system, which corresponds to a hazard pressure limit. For safety reasons, however, such an upper limit value can additionally be preset and the control of the pump can be set such that the pump is switched off in any case if the pressure of the fluid (actual pressure) detected by the pressure measuring device corresponds to the upper limit value, which corresponds to a danger pressure , reached or even exceeded.
Zur Ermittlung des Druckintegrals wird zweckmäßig der Differenzdruck zwischen dem von der Druckmesseinrichtung erfassten Druck (Ist-Druck) und dem Solldruck über den Zeitraum integriert, in dem der erfasste Druck (Ist-Druck) über dem Solldruck liegt. To determine the pressure integral, the differential pressure between the pressure detected by the pressure measuring device (actual pressure) and the target pressure over the period in which the detected pressure (actual pressure) is above the target pressure is expediently integrated.
In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Injektors ist die Steuereinrichtung so eingerichtet, dass sie den von der Druckmesseinrichtung erfassten Druck des Fluids (Ist-Druck) mit dem Solldruck vergleicht und bei Überschreiten des Solldrucks die Leistung der Pumpe reduziert, bis der tatsächliche Druck des Fluids (Ist-Druck) wieder dem Solldruck entspricht. Auf diese Weise kann verhindert werden, dass der tatsächliche Druck des Fluids in dem Injektionssystem über einen längeren Zeitraum oberhalb des Solldrucks liegt, was in Abhängigkeit des vorgegebenen Integralgrenzwerts zu einem Abschalten der Pumpe führen könnte. In a preferred exemplary embodiment of the injector according to the invention, the control device is set up in such a way that it compares the pressure of the fluid (actual pressure) detected by the pressure measuring device with the desired pressure and, when the nominal pressure is exceeded, reduces the power of the pump until the actual pressure of the fluid ( Actual pressure) again corresponds to the target pressure. In this way, it is possible to prevent the actual pressure of the fluid in the injection system from being above the setpoint pressure for a longer period of time, which could lead to the pump being switched off as a function of the predetermined integral limit value.
Diese und weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus dem nachfolgend unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen näher beschriebenen Ausführungsbeispiel. Die Zeichnungen zeigen: These and other advantages and features of the invention will become apparent from the embodiment described in more detail below with reference to the accompanying drawings. The drawings show:
In
Stromabwärts zur Pumpe
Die Steuereinrichtung
Um eine korrekte Dosierung des zu injizierenden Fluids zu gewährleisten, wird die Pumpe
In
Die als Schlauchpumpe ausgebildete Pumpe
Das in dem Injektor
Die in der Steuereinrichtung
Der sich bei dieser Steuerung des Injektors ergebende zeitliche Druck- und Durchflussraten-Verlauf ist in
Durch diese Steuerung der Pumpe
Die Erfindung ist nicht auf die beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt. So ist es z. B. möglich, den Druck des Fluids in dem Injektionsschlauch
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
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