DE2606914A1 - Verfahren und vorrichtung zur regelung der perfusions-durchflussleistung - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zur regelung der perfusions-durchflussleistung

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DE2606914A1 DE19762606914 DE2606914A DE2606914A1 DE 2606914 A1 DE2606914 A1 DE 2606914A1 DE 19762606914 DE19762606914 DE 19762606914 DE 2606914 A DE2606914 A DE 2606914A DE 2606914 A1 DE2606914 A1 DE 2606914A1
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Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Regelung der Perfusions-Durchflußleistung,, insbesondere der schnellen Perfusions-Durchflußleistung und eine Vorrichtung zur Regelung der Perfusions-Durchflußleistung,
Wie es bekannt ist, befindet sich die zur Perfusion bestimmte Flüssigkeit in einem Behälter und fließt durch ein Rohrleitungssystem bis in die Vene des Kranken, in den eine Perfusions· nadel eingeführt ist.
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Die bekannten Einrichtungen zur Kontrolle der Perfusions-Durchflußleistung sind gewöhnlich peristaltische Pumpen, die die Durchflußleistung im wesentlichen durch Rollensysteme kontrollieren.
Jedoch besitzen diese peristaltischen Pumpen eine Vielzahl von Unzulänglichkeiten: wenn die Durchflußleistung kontrolliert wird, wird sie in diesen bekannten Einrichtungen nicht gesteuert; mehr noch, die peristaltischen Pumpen können die Abschlappung des Perfusionsreservoirs bewirken; andererseits wird die ' peristaltische Kraft konstant auf den selben Ort und auf die selbe Entfernung ausgeübt, so daß das Rohrleitungssystem, daß gewöhnlich aus Polyvinylchlorid besteht, seine Elastizität verliert, was dessen frühzeitige Abnützung zur Folge hat, auf Grund dessen der Benützung von peristaltischen Pumpen zur Kontrolle der Perfusions-Durchflußleistung die Benützung von speziellen Rohrleitungssystemen erforderlich macht, was einen außerordentlichen Widerstand darstellt.
Andererseits ist die Durchflußleistung nicht direkt meßbar: sie ist gleich der Geschwindigkeit der Pumpe, wobei die Geschwindigkeit von der Eichung der Pumpe abhängt und in Folge dessen von Fehlern oder Näherungen einer solchen Eichung.
Der vorliegenden Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zu Grunde,
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ein Verfahren zur Regelung der Perfusions-Durchflußleistung zu schaffen, daß nicht allein lontrolliert, sondern ebenso die Perfusions-Durchf lußleistung steuert und eine Beschleunigung der Durchflußleistung in allen dringenden Fällen erlaubt, wo eine schnelle Perfusion erforderlich ist, desweiteren liegt der Erfindung die Aufgabe zu Grunde, eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens zu schaffen, die in Verbindung mit einem klassischen Perfusions-Röhrensystem benützt werden kann.
Die Lösung dieser Aufgabe besteht darin, daß erfindungsgemäß der Druck innerhalb des Perfusions-Reservoirs geregelt wird, in dem mittels eines KorapressrohrS ein Druck innerhalb des Perfusions-Reservoirs aufgebracht und dadurch die Perfusions-Durchflußleistung innerhalb des Röhrensystems erhöht wird, wobei der Druck innerhalb des Perfusions-Reservoirs gleich dem Atmosphärendruck ist, wenn keinerlei Druck vom Kompressor angeliefert wird.
Eine Vorrichtung zur Regelung der Perfusions-Durchflußleistung, insbesondere einer schnellen Perfusions-Durchflußleistung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist gekennzeichnet durch die Kombination aus einem Perfusions-Reservoir und einem Kompressor zur Erzeugung verschiedener Drücke innerhalb des Perfusions-Reservoirs, wobei die aus dem selben herrührende Durchflußleistung der Perfusions-Flüssfekeit innerhalb des Perfusionsrohrleitungssystems unter dem Einfluß einer differentiellen
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Spannung, die mittels eines an sich bekannten elektrischen Schaltkreises durch Vergleich des herrschenden Wertes der Durchflußleistung innerhalb des Rohrleitungssystemes mit dem gewünschten Wert ermittelbar ist und die auf den Kompressor aufgebbar ist, wobei dieser komprimierte Luft in das Perfusions-Reservoir abzugeben im Stande ist.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform vorliegender Erfindung ist die differentielle Spannung erhalten durch Vergleich der der gewünschten Durchflußleistung entsprechenden Spannung mit einer experimentell ermittelten Eichspannung.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist die Differenzspannung durch Vergleich der Ausgangsspannung, die der Durchflußleistung der Perfusions-Flüssigkeit innerhalb des Perfusions-Röhrensystetns proportional ist und die durch einen Durchflußleistungsmesser gemessen wird, erhalten mit der Spannung, die dem gewünschten Durchflußleistungswert entspricht.
Gemäß vorliegender Erfindung ist zur Steuerung des Druckes innerhalb des Perfusions-Reservoirs ein Luftanschluß vorhanden, der gewöhnlich mit dem Reservoir und dem Perfusions-Rohrleitungssystem verbunden ist, wobei dieser Lufteinschluß einerseits mit dem Kompressor und andererseits mit einem Hohlkörper, wie zum Beispiel eine Nadel, verbunden ist, der sich innerhalb des
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Reservoirs befindet um dort die aus dem Kompressor stammende Druckluft einzuführen.
Gemäß vorliegender Erfindung ist ein Durchflußleistungs-Meßfühler vorhanden, der mit den Perfusions-Rohrleitungssystera verbunden ist und mit dem Durchflußleistungsmesser zur Messung der Durchflußleistung innerhalb des Rohrsystems zusammenarbeitet.
Gemäß vorliegender Erfindung ist zur Verbindung zwischen dem Kompressor und dem Reservoir ein Magnetventil angeordnet.
Gemäß einer höchst vorteilhaften Ausführungsform vorliegender Erfindung weist diese ein Luft-Sterilisationsfilter zwischen dem Kompressor und dem Reservoir auf.
Gemäß einer weiteren, besonderen Ausführungsform vorliegender Erfindung mündet der Hohlkörper zum Einblasen der Luft in das Reservoir oberhalb des Flüssigkeitsspiegels der Perfusions-Flüssigkeit, die innerhalb des Perfusions-Reservoirs enthalten ist.
Außer den vorstehend genannten Ausführungsformen umfaßt die Erfindung noch weitere Ausführungen, die aus der folgenden Beschreibung hervorgehen.
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Die Erfindung ist im besonderen auf die Verfahren und Vorrichtungen zur Regelung der Perfusion-Durchflußleistung gerichtet, die den vorgehend besprochenen Vorrichtungen entsprechen, ebenso wie die Erfindung auf die geeigneten Mittel zur Verwirklichung dieser Verfahren und zur Verwirklichung dieser Vorrichtungen und Apparate gerichtet ist, die in diesen Verfahren oder Vorrichtungen enthalten sind«
Beispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt, die im folgenden beschrieben wird. Dabei zeigt:
Fig. 1. ein Prinzipschema einer Vorrichtung zur Regelung der Perfusions-Durchflußleistung gemäß vorliegender Erfindung und
Pig. 2 einen Apparat, der ein weiteres Beispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung enthält.
Es ist jedoch selbstverständlich, daß diese Zeichnungen und die dazugehörigen Beschreibungen nur beispielsweise zur Erklärung vorliegender Erfindung gegeben sind, wobei diese Beispiele keine Begrenzung darstellen.
Gemäß dem Prinzipschema nach Figur 1 ist die Perfusions-Flüssigkeit 1 in einem Reservoir 2 enthalten und fließt durch ein Rohrleitungssystem 3 in die Vene des Kranken. Das Rohrleitungssystem
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3 ist ein für· die Perfusion gewöhnlich benutztes und besteht zum Beispiel aus Weich-Polyvinylchlorid.
Die Durchflußleistung der Flüssigkeit innerhalb des Rohrleitungssystems 3 wird durch einen Durchflußleistungsmesser k gemessen, dessen der Durchflußleistung proportionale Ausgangsspannung mit einem Komparator 5 verglichen wird, der eine der gewünschten Spannung entsprechende Spannung enthält, die durch einen Spannungsgenerator 6 geliefert wird.
Es ist vorteilhaft, innerhalb der erfindungsgemäßen Vorrichtung einen Laufzeit-Durchflußleistungsmesser zu verwenden, da nicht alle gelieferten Flüssigkeiten obligatorisch leitfähig sind, sie enthalten keine Partikel in Suspension und sie zirkulieren innerhalb einer Röhre; darüberhinaus senden die Laufzeit-Durchflußleistungsmesser ein Signal aus, im Falle daß eine Luftblase innerhalb der Röhre passiert, so daß es vorteilhaft ist, diese mit einer Alarmgabe-Einrichtung zu versehen, die die Regelungsvorrichtung gemäß vorliegender Erfindung anhält.
Aus ökonomischen Gründen oder da man keine extreme Meßgenauigkeit der Durchflußleistung anstrebt, kann man auf einen Durchflußleistungsmesser verzeichten und diesen durch eine Spannung ersetzen, die kontinuierlich experimentell geeicht ist.
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Welche gewählte Meßmethode der Spannung auch immer angewendet wird, die der Durchflußleistung innerhalb des Röhrensystetns 3 entspricht, die Spannung, die der Abweichung zwischen dem reellen Durchflußleistungswert und dem gewünschten Durchflußleistungswert entspricht, wird durch einen Verstärker 7 verstärkt und einem Klein-Kompressor 8 zugeführt, wodurch dessen Rotationsgeschwindigkeit gesteuert wird; unter dem Einfluß der Spannung, dLe ihm zugeführt wird, liefert der Kompressor Druckluft in das Reservoir 2, wodurch die in dem Reservoir enthaltene Flüssigkeit in das Röhrensystem 3 gepreßt wird.
Die aus dem Kompressor 8 hersta-ramende Druckluft gelangt in diesen folgendermaßen:
Ein Luftanschluß 9 der gewöhnlich das Perfusions-Reservoir 2 trägt, ist in Höhe eines Stopfens 1o des Reservoirs 2 mit einem Hohlkörper 11, zum Beispiel einer Nadel, verbunden, der genügend lang ist, damit sein freies Ende über dem Flüssigkeitsspiegel der in dem Reservoir enthaltenen Flüssigkeit 1 liegt, um so die Entstehung von Luftblasen innerhalb der PerfusiOns-Flüssigkedfc zu vermeiden. An seinem unteren Ende ist der Luftanschluß 9 mit einer Röhre 12 verbunden, in der komprimierte Luft zirkuliert, die vom Kompressor 8 herrührt.
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Es ist vorteilhaft, aber nicht unbedingt notwendig, zwischen dem Luftanschluß 9 und der die komprimierte luftführenden Röhre 12 ein Dreiwegventil vorzusehen, wie zum Beispiel ein Magnetventil 13» daß die Verbindung des Luftanschlusses 9 mit der komprimierten Druckluft innerhalb der Röhre 12 oder die Verbindung des Luftanschlusses 9 mit der Atmosphäre durch die Zwischenschaltung einer Abblasleitung Ik bewirkt.
Bevorzugtermaßen, aber nicht ausschließlich, kann ein Kompressor mit Klappenventil verwendet werden, der im Stande ist, einen Druck der Größenordnung von 2o bis 5oo mm Hg, vorteilhafterweise einen Druck der Größenordnung zwischen 7° bis 3oo mm Hg, innerhalb des Perfusions-Reservoir zu erzeugen.
Es ist außerdem vorteilhaft zwischen der die komprimierte luftführende Röhre 12 und dem Luftanschluß 9 einen Bakterienfilter 15 anzuordnen, dessen Aufgabe es ist, die vom Kompressor 8 herrührende Druckluft zu sterilisieren, bevor sie in die Perfusions-Flüssigkeit 1 eingeführt wird.
Ein Durchflußleistungs-Meßfühler 16, der mit dem Perfusions-Röhrenleitungssystem 3 verbunden ist, arbeitet mit dem Durchflußleistungsmesser k zusammen, um die tatsächliche Durchflußleistung innerhalb des Röhrensystems 3 zu messen.
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Es ist vorteilhaft, einen durch Ultraschall-Durchflußleistungsmeßfühler zu verwenden, der die Röhre 3 umkreist.
Die Vorrichtung, die oben im Bezug auf Figur 1 beschrieben worden ist, unterscheidet sich von jenen, die zur Regelung von geringen Perfusions-Durchflußleistungen verwendet werden, normalerweise Durchflußlexstungen zwischen 1 und 18ο Tropfen/Minute: in der Tat erlaubt die erfindungsgemäße Vorrichtung die Regelung von Durchflußlexstungen von 5 bis 2oo ml/Minute, die sich als notwendig erweisen können, um dringenden Fällen zu genügen, in denen eine schnelle Perfusion erforderlich ist.
Die Vorrichtung gemäß vorliegender Erfindung, die oben bezüglich Figur 1 beschrieben worden ist, kann allein benützt werden, wobei es in diesem Falle vorteilhaft ist, diese in einem Behälter anzuordnen, der vom unteren Teil eines Armes befestigt ist, der gewöhnlich das Perfusions-Reservoir trägt.
Es ist aber besonders vorteilhaft, die Vorrichtung gemäß vorliegender Erfindung in Verbindung mit einem Regler für geringe Perfusions-Durchflußleistungen zu benützen, was in einer einzigen Apparatur die Anordnung von Einrichtungen zur Regelung von schwachen Perfusions-Durchflußleistungen und von größeren Durchflußlexstungen erlaubt, die in dringenden Fällen notwendig sind.
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Die Kopplung der beiden Regelungseinrichtungen innerhalb desselben Behälters, wobei die Regelungseinrichtungen die im hier beschriebenen Typ und dem in der französischen Patentanmeldung Nr. 7k 27531 vom 8. August 197*» beschriebenen Typ derselben Anmelderin entsprechen, ist in schematischer Ausführung beispielsweise, aber ohne Beschränkung auf dieses Beispiel, in der Figur 2 dargestellt.
Der Durchflußleistungs-Meßfühler 16 ist in einer Klemme angeordnet, die am unteren Teil 17 des Blocks befestigt ist, der das Reservoirs 2 der Perfusions-Flüssigkeit enthält.
Ein Unterbrecher 18 der Regelvorrichtung der rapiden Perfusions· Durchflußleistungen gemäß vorliegender Erfindung, wird MNotunterbrecher" genannt. Wenn dieser betätigt ist, öffnet sich die Klemme des Reglers für schwache Durchflußleistung (nicht dargestellt), der zum Beispiel dem in der vorher genannten, französischen Patentanmeldung entspricht, der Regler für schwache Durchflußmengen stoppt, der Luftanschluß 9 wird mit dem Kompressor 8 verbunden, dieser letzt genannte schickt Druckluft in das Perfusions-Reservoir 2, wie oben beschrieben. Die Regulierung von großen Durchflußleistungen wird nun durch den Durchflußleistungs-Meßfühler 16, der innerhalb der Klemme angeordnet ist und durch die Gemeinsamkeit der Vorrichtung gemäß vorliegender Erfindung sichergestellt.
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Der Behälter 17 enthält die elektronischen Schaltungen der Vorrichtung zur Regelung von schwachen Durchflußleistungen gemäß des Standes der Technik und der Vorrichtung zur Regelung von starken Perfusions-Durchflußleistungenj er trägt eine Steuer- und Signaltafel, die einen Ein-Aus Schalter 19, eine Anzeige k9 der Zahl der gewünschten, voreingestellten Tropfen, eine Anzeige 5o der Zahl der Tropfen, eine Leuchtanzeige 51, die bei jedem Tropfendurchgang aufleuchtet, eine weitere Anzeige 2o der gewünschten, vorgewählten Durchflußleistung in cm /Minute für große Durchflußleistungen, eine weitere Anzeige 21 des Perfusions-Volumens in cm für große Durchflußleistungen, eine weitere Leuchtanzeige 22, die im Falle einer großen Durchflußleistung auf Dauer aufleuchtet, umfaßt«
Aus der vorhergehenden Beschreibung der angenommenen Realisations- und Anwendungsbeispiele, erhält man Verfahren und Vorrichtungen zur Regelung der Perfusions-Durchflußleistung die, in Bezug auf bekannte Verfahren und Vorrichtungen, bedeutende Vorteile aufweisen, unter die man jenen der Möglichkeit der Regelung und nicht nur der Steuerung zählt, jene der rapiden Perfusions-DurchflußMstungen, und die Möglichkeit, Vorrichtungen zur Regelung von schwachen Durchflußleistungen mit Vorrichtungen zur Regelung von starken Durchflußleistungen von Perfusionen zu koppeln.
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So wie die Erfindung durch die beschriebenen Ausführungsbeispiele nicht begrenzt wird, umfaßt sie im Gegenteil alle Variationen, die innerhalb des Rahmens vorliegender Erfindung liegen, namentlich die Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens und der Vorrichtung zur Regelung von rapiden Durchflußleistungen in anderen Bereichen als dem medizinischen und medizinisch-chirurgischen Bereich, nämlich in technischen Bereichen von Chemie-, Biochemie-, Biologie- Laboratorien usw.
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Claims (9)

Patentansprüche
1. Verfahren zur Regelung einer Perfusions-Durchflußleistung, insbesondere von großen Durchflußleistungen, dadurch gekennzeichnet, daß der Druck innerhalb eines Perfusions-Reservoirs gex'egelt wird, in dem mittels eines Kompressors ein Druck innerhalb des Perfusions-Reservoirs aufgebracht und dadurch die Perfusions-Durchflußleistung innerhalb eines angeschlossenen Röhrensystems erhöht wird, wobei der Druck innerhalb des Perfusions-Reservoirs gleich dem Atmosphärendruck ist, wenn keinerlei Druck vom Kompressor angeliefert wird.
2.yVorrichtung zur Regelung einer Perfusions-Durchflußleistung, insbesondere einer großen Perfusions-Durchflußleistung zur Durchführung des Verfahrens gemäß Anspruch 1, gekennzeichnet durch die Kombination aus einem Perfusions-Reservoir ( 2 ) und einem Kompressor ( 8 ) zur Erzeugung verschiedener Drücke innerhalb des Perfusions-Reservoirs, wobei die aus demselben herrührende Durchflußleistung der Perfusions-Flüssigkeit innerhalb eines Perfusions-Rohrleitungssystems ( 3 ) unter dem Einfluß einer Differenzspannung steuerbar ist, die mittels eines an sich bekannten elektronischen Schaltkreises ( *i, 5» 6, 7 ) durch Vergleich des herrschenden
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Wertes der Durchflußleistung innerhalb des Rohrleitungssystems mit dem gewünschten Wert ermittelbar ist und die auf den Kompressor aufgebbar istt wobei dieser komprimierte Luft in das Perfusions-Reservoir abzugeben im Stande ist.
3. Vorrichtung gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Differenζspannung durch Vergleich der der gewünschten Durchflußleistung entsprechenden Spannung mit einer experimentell ermittelten Eichspannung erhalten ist.
h. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Differenzspannung durch Vergleich der Ausgangsspannung, die proportional der Durchflußleistung der Perfusi/ons-Flüssigkeit innerhalb des Perfusions-Röhrenleitungssystems ist, gemessen mittels eines Durchflußleistungsmessers ( 16 ), mit der Spannung, die dem gewünschten Durchflußleistungswert entspricht.
5. Vorrichtung gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Regelung des Druckes innerhalb des Perfusions-Reservoirs ein Luftanschluß ( 9 ) zwischengeschaltet ist, der gewöhnlich mit dem Reservoir und dem Perfusions-Rohrleitungssystem verbunden ist, wobei die Luftleitung einerseits mit dem Kompressor und andererseits mit einem Hohlkörper, zum Beispiel einer Nadel (11 ) verbunden ist, der in das Reservoir eingeführt ist, um dort vom Kompressor stammende Druckluft
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einzuführen.
6. Vorrichtung nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch einen Durchflußleistungs-Meßfühler ( 16 ), der mit dem Perfusions-Rohrleitungssystem ( 3 ) verbunden ist und mit dem Durchflußleistungsmesser zusammenarbeitet zur Messung der Durchflußleistung innerhalb des Rohrleitungssystems.
7» Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Verbindung zwischen dem Kompressor und dem Reservoir ein Magnetventil angeordnet ist.
8. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Kompressor und dem Reservoir ein Sterilisationsfilter zur Sterilisierung der komprimierten Luft angeordnet ist.
9. Vorrichtung nach einem der vorherigen Patentansprüche 2 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß eine Vorrichtung zur Regelung von großen Durchflußleistungen gemäß den Ansprüchen 2 bis 8 mit einer Vorrichtung zur Regelung einer schwachen Perfusions-Durchflußleistung in demselben Apparat gekoppelt sind.
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