DE2504792A1

DE2504792A1 - Vorrichtung zum zufuehren fliessender medien

Info

Publication number: DE2504792A1
Application number: DE19752504792
Authority: DE
Inventors: Francis Henry Townsend
Original assignee: GD Searle LLC
Current assignee: GD Searle LLC
Priority date: 1974-02-06
Filing date: 1975-02-05
Publication date: 1975-08-07
Also published as: GB1499875A; JPS50108791A

Description

HOFFMAN ST <t B)IIE · PA ΓΙ-N TANWAtTB

D-8000 MÖNCHEN 81 · ARABELLASTRASSE 4 (STERNHAUS) · TELEFON (089) 9Π087 · TELEX 05-29619 (PATHE)

G. D. Searle & Co., Limited High Wycombe, Buckinghamshire/England

Vorrichtung zum Zuführen fließender Medien

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Zuführen kleiner Flüssigkeitsmengen in einer gesteuerten Geschwindigkeit, und betrifft insbesondere eine Vorrichtung, um einem Patienten in vorbestimmter Geschwindigkeit Flüssigkeiten intravenös zuzuführen.

Häufig ist es notwendig, einem Patienten therapeutische Lösungen intravenös zuzuführen. Beim Durchführen dieser Maßnahme ist es oft wichtig, daß die Zuführgeschwindigkeit der Flüssigkeit bekannt und steuerbar ist. Herkömmlicherwexse wir<l die

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Flüssigkeit durch die Schwerkraft zugeführt.. Die Zuführgeschwindigkeit wird durch Zählen der in einer gegebenen Zeit zugeführten Tropfenanzahl gemessen. Die Pließgeschwindigkeit wird dann geregelt, bis die erforderliche 'Zuführgeschwindigkeit erreicht ist.

Das Zuführen der Flüssigkeit kann auch durch mechanische Einrichtungen erreicht werden, die so einstellbar sind, daß eine vorbestimmte Zuführgeschwindigkeit erzielt wird. Jedoch ergeben sich in solchen Vorrichtungen häufig beträchtliche Schwankungen der Tropfgeschwindigkeit, obwohl die durchschnittliche Zuführungsgeschwindigkeit für die Flüssigkeit über eine Zeitspanne genau vorbestimmt werden kann. Eine solche Anordnung ist natürlich nicht zufriedenstellend, da zu gewissen Zeiten die tatsächliche Zuführgeschwindigkeit der Flüssigkeit bedeutend größer ist als die gewählte. Wenn ein physiologisch wirksames Mittel verabreicht wird, kann eine erhöhte Verabreichungsgeschwindigkeit gefährlich sein.

Ziel der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Vorrichtung vorzusehen, die in der Lage ist; eine Flüssigkeit mit konstanter vorbestimmter Geschwindigkeit zu verabreichen.

Erfindungsgemäß wird dies erreicht durch eine Tropfkammer, durch die von einer Vorratsquelle kommende Flüssigkeitstropfen geführt werden, ein bei Feststellen eines Tropfens in der Tropfkammer, zum Erzeugen eines Signals betätigbarer Detektor, eine einem Patienten fortlaufend Flüssigkeitstropfen aus der Tropfkammer zuführende Pumpe, die für Zeitperioden vorbestimmter Länge intermittierend betätigbar ist,und eine auf vom Detektor abgegebene Signale ansprechende Steuereinrichtung zum Betätigen einer Alarmvorrichtung und Verhindern der Tätigkeit der Pumpe, wenn kein Tropfen, oder eine eine vorbe-

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stimmte Anzahl von Tropfen übersteigende Tropfenanzahl in der ersten vorbestimmten Zeitperiode festgestellt wird, oder wenn mehr als eine vorbestimmte Tropfenanzahl in einer zwei-: ten, die erste vorbestimmte Zeitperiode einschließenden vorbestimmten Zeitperiode festgestellt wird.

■Mit anderen Worten: In der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind elektromechanische Einrichtungen vorgesehen, um z.B. einem Patienten fortlaufend eine Flüssigkeit zuzuführen, und zwar . bei Fließen der Flüssigkeit in einer Geschwindigkeit, die durch die Geschwindigkeit bestimmt wird, in der die Tropfen durch eine Tropfkammer fallen. Das Vorhandensein eines Tropfens wird durch eine fotoelektrische Vorrichtung festgestellt. Diese Anzeige eines vorhandenen Tropfens dient zum Steuern der Zuführgeschwindigkeit der Flüssigkeit.

Die Flüssigkeit wird durch eine Pumpe zugeführt, die über Zeitperioden vorbestimmter Länge (bezeichnet als erste vorbestimmte Zeit) intermittierend betätigbar ist. Eine Alarmeinrichtung ist vorgesehen für den Fall, daß während der ersten vorbestimmten Zeit (d.h. während die Pumpe läuft) kein Tropfen oder mehr Tropfen als eine vorbestimmte-Anzahl von Tropfen

oder
festgestellt werden,/oaß mehr als eine vorbestimmte Anzahl von Tropfen während einer zweiten, die erste vorbestimmte Zeit einschließenden Zeit festgestellt werden. ·

Zu Beginn der ersten vorbestimmten Zeit beginnt die Pumpe mit der Zuführung von Flüssigkeit. Durch das Zuführen von Flüssigkeit bildet sich ein fallender Tropfen, der über einen Fotodetektor sofort bewirkt, daß die Pumpe anhält. Die Pumpe verbleibt untätig bis zum Ende der zweiten vorbestimmten Zeit und wird dann wieder in Bewegung gesetzt.

Auf diese Weise wird bei betätigter Vorrichtung nur ein Tropfen

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oder eine vorbestimmte Anzahl von Tropfen während einer Zeitperiode (der'zweiten vorbestimmten Zeit) zugeführt, und die Wahl dieser Zeitperiode ermöglicht die Wahl einer gegebenen Tropfgeschwindigkeit. Die Vorrichtung kann jedoch auch- so konstruiert sein, daß in der ersten vorbestimmten Zeitperiode zwei Tropfen fallen, dann aber während der verbleibenden Zeit der zweiten vorbestimmten Zeitperiode die Zuführung eines weiteren Tropfens verhindert wird. Die Vorrichtung kann herkömmliche wegwerfbare Tropfenzuführungseinheiten aufnehmen, wie sie für die intravenöse Verabreichung von Flüssigkeiten verwendet werden. Diese Einheiten bestehen aus einer Zusatzeinrichtung zu einem Vorratsbehälter, einer Tropfkammer, in der das ungefähre Volumen jeden Tropfens bekannt ist, und einem zu einer intravenösen Verbindung fürenden flexiblen Rohr. Ein fotoelektrischer Detektor mit einer kleinen Lichtquelle und einem lichtempfindlichen Transistor kann an der Tropfkammer entfernbar angebracht werden. Eine Pumpe kann an dem flexiblen Rohr angebracht werden, ohne daß es dabsi nötig ist, das Rohr zu zerschneiden oder abzutrennen. Jede Pumpe,die auf die Außenfläche eines peristaltischen flexiblen Rohres einzuwirken vermag, z.B. eine Walzenpumpe oder eine "Fingerpumpe" ist geeignet.

Das Instrument kann so konstruiert serin-, daß es bei unkorrekter oder unterbrochener Tätigkeit verschiedene Alarmsignale abgibt, z.B. visuelle oder Audiosignale in Verbindung mit dem Instrument, oder auch in einer Entfernung von der Vorrichtung, z.B. im Raum für das Pflegepersonal abgegebene Signale, die jedoch durch die Vorrichtung selbst ausgelöst werden.

Weitere Einzelheiten der Erfindung sollen anhand von AusfUhrungs· beispielen näher erläutert und beschrieben werden, wobei auf die beigefügten Zeichnungen Bezug genommen ist:

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Figur 1 zeigt ein schematisches Diagramm einer Vorrichtung" zum intravenösen Zuführen von Flüssigkeit in einen Patienten, Figuren 2, j5 und 4 sind Diagramme von zur Vorrichtung gehörenden Logikschaltungen.

Es wird Bezug auf Figur 1 genommen, in der eine Vorrichtung zum Zuführen physiologischer Lösungen in Patienten gezeigt ist, mit einer herkömmlichen Tropfanlage 19, die an eine eine physiologische Lösung 20 enthaltende Flasche angeschlossen ist. An der Tropfkammer 21 ist ein fotoelektrischer Tropfendetektor 22 mit einer Birne und einem lichtempfindlichen Transistor entfernbar angebracht. Ein von der Tropfkammer ausgehendes flexibles Rohr ist an einem Patienten angebracht und bildet einen Teil einer peristaltischen oder "Fingerpumpe" 24, die durch in Figur 2, j5 und 4 dargestellte elektronische Logikschaltungen gesteuert wird und dem Patienten in vorbestimmten Geschwindigkeit Flüssigkeit zuführt.

Ein Schrittschaltmotor 1 steuert die auf das flexible Rohr einwirkende "Fingerpumpe" . Der Motor wird durch den Ausgang der Mo.torlogik gemäß Figur 5 gesteuert. Die Motorlogik enthält zwei bistabile Schalter 2 mit zusätzlichen Eingangsgitterfunktionen j5. Durch die Querverbindung der bistabilen Schalter ist ein Vierphasenausgang vorgesehen, der verstärkt wird und zum Antreiben des Schrittschaltmotors dient.

Die Motorlogik wiederum wird durch den Ausgang eines Und-Gatters 16 mit drei Eingängen gesteuert. Ein Eingang zum Und-Gatter wird von einem Fortschaltoszillator 4 vorgesehen, der für eine konstante Impulsgeschwindigkeit zum Steuern der Motorlogik : sorgt. Die zweite Verbindung zu dem Und-Gatter 1β kommt vom bistabilen Steuerschalter 5, und die dritte Verbindung vom Gegenphasenausgang des bistabilen Alarmschalters 6. Durch diese

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Anordnung wird ein Impulszug für die Motorlogik geschaffen, und zwar nur wenn der bistabile Steuerschalter gesetzt und der bistabile Alarmschalter rückgestellt ist.

Der bistabile Steuerschalter wird durch einen Impuls eines Taktgebers gesetzt. Der Taktgeber ist in Verbindung mit einem Widerstand und gewählten Kondensatoren verschiedener Werte in der Lage, Impulse in einer durch einen Schalter mit Flügelrad vorgewählten Frequenz vorzusehen.

Auf diese Weise können Impulsfrequenzen zwischen 1 und 60 Impulsen pro Minute gewählt werden. Der Taktgeberimpuls wirkt durch einen mit einer Zeitkonstanten von durchschnittlich 0,9 Sekunden rückgestellten monostabilen Schalter J.

In ähnlicher Weise wird durch von einem fallenden Tropfen im Fotosensor 8 erzeugten Impulse ein mit einer Zeitkonstanten von 0,04 Sekunden rückgestellter monostabiler Schalter 9 gesetzt. Der Impuls des monostabilen Schalters des Fotosensors stellt den bistabilen Steuerschalter zurück und hält so über Verbindung 10 den Schrittschaltmotor an. Die Impulse des Fotosensors können auch über den monostabilen Schalter 9 eine Lampe 11 betätigen, als visuelle Anzeige der Tropfgeschwindigkeit.

Es ist möglich, z.B. bei leerem Flüssigkeitsbehälter, daß trotz des Laufens des Motors in der Tropfkammer kein Tropfen, oder auch ein Tropfen außerhalb der maximal festgesetzten Zeitdauer von 0,9 Sekunden erscheint. In einem solchen Fall werden die beiden Verbindungen 12 positiv. Diese positive "Ladung" wird daher durch das Und-Gatter 15 über die Verbindungen 15 und durch das Oder-Gatter l4 geführt und setzt den bistabilen Alarm-· schalter 6. Der Ausgang aus dem bistabilen Alarmschalter steuert die Alarmsehaltungen inklusive eines hörbaren Alarmsignals, eines Blitzlichtes und Kontakte zum Vorsehen der gleichen Alarmzeichen an einer von der Vorrichtung entfernten Stelle. Der Gegenphasenausgang des bistabilen Alarmschalters wird durch das

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Signal von der Verbindung 15 auf Null gesetzt".- Dadurch wird die Steuerung des Motors unterbrochen und die Pumpe angehalten. Es ist aber auch möglich, daß innerhalb der durch den Taktgeber gesetzten verstellbaren Zeitperiode zwei Tropfen zugeführt werden. Das Erscheinen des ersten Tropfens bewirkt, daß der Gegenphasenausgang des bistabilen Steuerschalters positiv wird. Auf diese Weise wird der erste Eingang des Und-Gatters l8 positiv, und durch einen zweiten vorhandenen Tropfen wird ein positiver Impuls am zweiten Eingang des Und-Gatters l8 vorgesehen. Durch das gleichzeitige Auftreten positiver Potentiale am Und-Gatter 18 über die Verbindungen 17 ergibt sich ein positiver Impuls am Oder-Gatter Ik und das Setzen des bistabilen Alarmschalters 6. Auf diese Weise wird durch das Auftreten von ■ einer Vielzahl von Tropfen innerhalb einer einzigen gewählten Zeitperiode eine Alarmsituation geschaffen und die Pumpe angehalten.

Die Alarmschaltungen werden durch eine herkömmliche oder aufladbare Trockenelementbatterie gesteuert. Folglich werden die Alarmschaltungen angeschaltet und durch die Batterie gespeist, ' wenn der elektrische Strom aus der Hauptleitung ausfällt.

In Figur 4 ist mittels eines Blockdiagramms eine andere Schaltungsanordnung dargestellt, die speziell dazu dient, innerhalb einer einzigen Taktgeber-Zeitperiode zwei Tropfen auf einmal zuzuführen und auf diese Weise die Zuführung eines Tropfens in der nachfolgenden Periode zu verhindern. Diese Anordnung ist besonders vorteilhaft, in bestimmten Tropfeinrichtungen;, in denen die Steuerung der Tropfenbildung schwierig ist.

Ein vom Taktgeber ausgehender Impuls gelangt in den monostabilen Schalter 7, der ein positives Signal für das NAND-Gatter 25 vorsieht. Wenn-an der Verbindung 26 ein vom Flip-Flop 27 kommendes positives Signal vorhanden 1st, fällt der Ausgang des NAND-Gatters 25 auf Null und setzt den Flip-Flop 5 der Haup'tsteuerung·. Der positive Ausgang 28 aktiviert über Verbindung 29 die Motor-

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steuerung, wodurch der Pumpenmotor in Bewegung gesetzt wird. Wie gehabt, fällt, falls innerhalb der eingestellten Zeitperiode von 0,9 Sekunden kein Tropfen fallen sollte, der Ausgang des monostabilen Schalters 7 auf Null und bewirkt auf diese Weise ein positives Signal vom NAND-Gatter 25, das wiederum über das NAND-Gatter 30 die Alarmschaltungen aktiviert.

Fällt dagegen ein Tropfen innerhalb der vorbestimmten Zeitper.iode, wird das Signal des Potosensors der mit einer Zeitperiode von 0,04 Sekunden rückgestellte monostabile Schalter 31 gesetzt. Der positive Impuls dieses monostabilen Schalters wird durch ein sichtbares Anzeigelicht registriert und stellt auch den Flip-Flop 5 der Hauptsteuerung zurück, wodurch die Motorpumpe angehalten wird. Der positive Impuls des monostabilen Schalters 31 erreicht das NAND-Gatter 32 über die Verbindung 33 zu einer Zeit, wenn der Q-Ausgang des Flip-Flop 5 über Verbindung 3^ Null beträgt. Folglich verändert sich der Ausgang des NAND-Gatters 32 nicht. Durch einen innerhalb der vom Bedienungsmann gesetzten Zeitperiode fallenden zweiten Tropfen wird ein über den monostabilen Schalter 31 und die Verbindung 33 gehender zweiter positiver Impuls im NAND-Gatter 32 vorgesehen. Das Q-Signal aus dem Flip-Flop 5- über Verbindung 34 ist jetzt ebenfalls positiv und dadurch fällt der Ausgang des NAND-Gatters 32 sofort auf Null. Der Inverter 35 sieht einen entsprechenden positiven Impuls über Verbindung 36 sowohl für das NAND-Gatter 37 als auch den Flip-Flop 27 vor, wodurch der letztere gesetzt wird. Jedoch verhindert das Vorhandensein eines positiven Impulses über Verbindung 36 zum .NAND-Gatter 37 zu einer Zeit,. _wenn der Q-Ausgang vom Flip-Flop 27 negativ ist, jede Veränderung des Ausgangs dieses NAND-Gatters. Folglich wird über das Oder-Gatter 38 kein Signal zu den Alarmschaltungen übertragen. Nach Setzen des Flip-Flop 27, fällt der Q-Ausgang auf Null, und der über Verbindung 26 laufende Eingang zum NAND-Gatter 25 fällt ebenfalls auf Null, wodurch verhindert wird, daß der Taktgeber anschließend den Flip-Flop 5 setzt. Durch ei-

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nen dritten Tropfen wiederum wird ein positiver Impuls über " den monostabilen Schalter J>1, das NAND-Gatter 32, den Inverter 35,- Verbindung 36 zum NAND-Gatter 37 vorgesehen. In Ver- ' bindung mit diesem, dem anderen Eingang des NAND-Gatters 37 vom Q-Ausgang des Flip-Flop 27 eingegebenen positiven Signal wird der erstere positive Impuls zum Oder-Gatter 38 geführt und aktiviert dadurch die Alarmschaltungen. Wenn der Flip-Flop 27 durch einen von einem zweiten Tropfen erzeugten Impuls gesetzt ist, fällt der Q-Ausgang auf Null und setzt über die Verbindung 39 den Flip-Flop 4o. Der Q-Ausgang des Flip-Flop 4o wird über die Verbindung 4l dem NAND-Gatter 42 zugeführt und verbleibt dadurch auf Null, solange der Flip-Flop 40 gesetzt ist. Folglich wird ein bei Rückstellung des monostabilen Schalters ¹J nach 9 Sekunden vom Schalter erzeugtes negatives Signal über Verbindung 43 geführt und erzeugt keine Veränderung im Ausgang des NAND-Gatters 42. Jedoch wird durch ein solches negatives Signal der Flip-Flop 40 rückgestellt, der dadurch dem NAND-Gatter 42 ein positives Signal vom Q-Ausgang des Flip-Flop 40 zuführt. Ein nachfolgendes, wie vorher erzeugtes positives Signal aus dem Q-Ausgang des monostabilen Schalters bewirkt.jetzt eine Reduzierung des Ausgangs aus dem NAND-Gatter 42 auf Null, wodurch der Flip-Flop 27 rückgestellt wird. Dadurch wird wiederum ein positives Signal über Verbindung 39 zum NAND-Gatter 25 vorgesehen, welches' dann wieder für positive Signale des monostabilen Schalters offen ist. Mit dieser Kombination der Mittel wird durch das Vorhandensein zweier Tropfen in einer gewählten Zeitperiode die Bildung eines Tropfens in · der folgenden Zeitperiode verhindert und hierauf das System zu normalem Betrieb zurückgeführt. Das Vorhandensein eines dritten Tropfens innerhalb der beiden Zeitperioden bewirkt jedoch eine Aktivierung der Alarmschaltungen und ein Abschalten der Pumpe.

Zusammenfassend ist zu sagen, daß vorstehend eine Vorrichtung zum Zuführen fließender Medien beschrieben ist, die die Zuführung einer vorbestimmten Anzahl von Flüssigkeltstropfen in einer vor-

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bestimmten Zeitperiode ermöglicht. Die Vorrichtung besteht aus einer Pumpe, die so angeordnet ist, daß sie auf ein an einem herkömmlichen Tropfenerzeuger angebrachtes flexibles Rohr einwirkt, wie für die intravenöse Zuführung von Flüssigkeit zu einen Patienten verwendet, einem ^fotoelektrischen Tropfendetektor, und einem Elektromotor, der in Übereinstimmung mit einer elektronischen Logik betrieben wird, die auf vom Tropfendetektor empfangene Signale anspricht und die Pumpe steuert. Ebenfalls vorgesehene zugeordnete Alarmvorrichtungen werden ansprechend auf den jeweiligen Zustand des Systems durch die elektronische Logik betätigt.

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Claims

-11-Patentansprüche

Π-)) Vorrichtung zum Zuführen kleiner Flüssigkeitsmengen in gesteuerter Geschwindigkeit, gekennzeichnet durch eine Tropfkammer (21), durch die von einer Vorratsquelle kommende Flüssigkeitstropfen geführt werden, ein bei Feststellen eines Tropfens in der Tropfkammer, zum Erzeugen eines Signals betätigbarer Detektor (22), eine einem Patienten fortlaufend Flüssigkeitstropfen aus der Tropfkammer zuführende Pumpe (24), die für Zeitperioden vorbestimmter Länge intermittierend betätigbar ist, und eine auf vom Detektor abgegebene Signale ansprechende Steuereinrichtung (5) zum Betätigen einer Alarmvorrichtung (11) und Verhindern der Tätigkeit der Pumpe, wenn kein Tropfen, oder eine eine vorbesfcimmte Anzahl von Tropfen übersteigende Tropfenanzahl in der ersten vorbestimmten Zeitperiode festgestellt wird, oder wenn mehr als eine vorbestimmte Tropfenanzahl in einer zweiten, die erste vorbestimmte Zeitperiode einschließenden vorbestimmten Zeitperiode festgestellt wird.

2.) Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuervorrichtung (5) betätigbar ist, um während der ersten Zeitperiode eine vorbestimmte Tropfenzahl, aber während der restlichen zweiten Zeitperiode keine Tropfen aus der Tropfkammer zu führen.

5.) Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch ein aus der Tropfkammer (21) führendes flexibles Rohr, eine peristaltische Pumpe (24), die so angeordnet ist, daß .sie auf das flexible Rohr einwirkt, daß fortlaufend Tropfen aus der Tropfkammer (21) einem Patienten zugeführt werden, einen fotoelektrischen Tropfendetektor (22) mit einer Lichtquelle, die so angeordnet ist, daß Licht durch die Tropfkammer (21) auf einen fotoelektrischen

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Empfänger fällt, einen Elektromotor (1), der so angeordnet ist, daß er die peristaltische Pumpe (24) betätigt, und eine auf vom Detektor (22) empfangene Signale zum Steuern des Motors und der Alarmvorrichtungen ansprechende elektronische Logik.

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