DE2660392C2

DE2660392C2 - Kolbenpumpenanordnung für eine Infusionsapparatur

Info

Publication number: DE2660392C2
Application number: DE19762660392
Authority: DE
Inventors: Orri H. Yorba Linda Calif. Flatten; Oscar E. Encinitas Calif. Hyman; Jon A. Santa Fe Calif. Jenkins
Original assignee: IMED CORP 92131 SAN DIEGO CALIF US; Imed Corp 92131 San Diego Calif
Current assignee: Advanced Medical Technologies LLC
Priority date: 1976-03-06
Filing date: 1976-03-06
Publication date: 1983-10-20

Description

Die Erfindung betrifft eine Kolbenpumpenanordnung für eine Infusionsapparatur, die einen einstellbaren Pumpenantrieb aufweist, mit einer Kolbenpumpe, deren Zylinderinhalt wesentlich kleiner ist als die an den Patienten zu überführende Flüssigkeitsmenge, mit einem Zwei-Wege-Ventil zum Steuern der von der Kolbenpumpe erzeugten Strömung der Infusionsflüssigkeit zwischen einem Vorratsbehälter für die Infusionsflüssigkeit und dem Titienten, mit einer Steckverbindung zum lösbaren Anbringen der Anordnung an der Infusionsapparatur, mit einem ebenfalls durch eine Steckverbindung mit einem Kolbenschieber lösbar verbundenen Kolbenschaft der Kolbenpumpe, der aus der Infusionsapparatur vorsteht und durch den Pumpenantrieb hin- und herbewegbar ist.

Bei einer bekannten derartigen Kolbenpumpenanordnung (US-PS 39 01 231) ist das Zwei-Wege-Ventii als verhältnismäßig kompliziertes Rückschlagventil ausgebildet, das sich nur sehr schwer, wenn überhaupt, zu erträglichen Kosten als einmal verwendbares Massenprodukt herstellen läßt.

Bekannt ist weiterhin ein tragbares Infusionsgerät mit einem auswechselbaren Kolbenheber und einem auswechselbaren Zwei-Weg-Ventil (DE-OS 22 04 900), die von einem zweiteiligen Gehäuse lösbar gehalten sind, um sie nach Gebrauch für jeden Patienten abnehmen und durch einen neuen Kolbenheber und ein neues Zwei-Weg-Ventil auswechseln zu können, die sterilisiert sind.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Kolbenpumpenanordnung gemäß der eingangs erwähnten Art zu schaffen, die besonders gut als Massenprodukt, das jeweils nur einmal benutzt wird, geeignet ist

Diese Aufgabe wird bei einer Kolbenpumpenanordnung der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß erfindungsgemäß die Kolbenpumpe und das Zwei-Wege-Ventil als einstückige Wegwerfeinheit ausgebildet sind, daß die Steckverbindung vorstehende Paßstifte auf der Vorderseite der Infusionsapparatur und entsprechende Öffnungen in der Wegwerfeinheit umfaßt, daß das Zwei-Wege-Ventil als Drehventil

ίο ausgebildet ist, dessen Ventilglied durch eine Steckverbindung mit einer Welle eines Ventilstellmotors verbunden ist, die aus der Infusionsapparatur hervorsteht, und daß der Zylinder der Kolbenpumpe mit einer verhältnismäßig kurzen Länge in der Bewegungsrichtung des Pumpenkolbens im Vergleich zu dem Durchmesser desselben versehen ist

Die erfindungsgemäße Kolbenpumpenanordnung läßt sich einfach und schnell handhaben und ihre einmalige Benutzung beseitigt sämtliche Probleme in bezug auf eine Sterilisierung für einen weiteren Gebrauch. Die Ausbildung des Zwei-Wege-Ventils als Drehventil macht die Anwendung lediglich eines Drehschiebers als Ventilglied möglich und ein solches kreisrundes Teil läßt sich in großen Stückzahlen mit nur geringfügigem Aufwand hersteilen. Die eigentliche Verstellmechanik für das Zwei-Wege-Ventil ist Teil der immer wieder verwendbaren Infusionsapparatur, aus der die Welle eines Ventilstellmotors herausragt an die das Ventilglied durch eine Steckverbindung anschließbar ist.

Indem der Zylinder der Kolbenpumpe mit einer verhältnismäßig kurzen Länge in der Bewegungsrichtung des Kolbens im Vergleich zu dem Durchmesser desselben versehen wird, kann die Kolbenpumpenan-Ordnung klein gehalten werden. Dies wirkt sich ebenfalls vorteilhaft auf die Produktionskosten des Massenprodukts aus.

Die erfindungsgemäße Kolbenpumpenanordnung eignet sich insbesondere zum Einpumpen einer in herkömmlichen IV-Verabreichungseinheiten befindlichen IV-Flüssigkeit in den Patienten mit genau eingestelltem vorbestimmten Durchsatz, bis eine vorbestimmte Flüssigkeitsmenge eingeführt worden ist.
Das Volumen des Zylinders der Kolbenpumpenan-Ordnung ist klein im Verhältnis zu dem Flüssigkeitsvolumen, das dem Patienten normalerweise mit der Infusion zu verabreichen ist. Beispielsweise kann das Volumen des Zylinders der Kolbenpumpe 5 cm³ betragen, während dem Patienten mit der Infusion im allgemeinen ein Vielfaches davon, z.B. 500 oder 1000cm³, zu verabreichen ist.

Der Pumpenantrieb selbst kommt mit der Flüssigkeit während des Infusionsvorganges nie in Berührung und muß daher nicht nach jeder Benutzung sterilisiert werden.

Ein von der IV-Verabreichungseinheit kommender Schlauch ist an den Eingang der aus Kolbenpumpe und Zwei-Wege-Ventil gebildeten Wegwerfeinheit angeschlossen.

An die Ausgangsleitung der Wegwerfeinheit ist ein Sensor angeschlossen, der prüft, ob Luft in der Ausgangsleitung ist. Die Ausgangsleitung ist mit dem Patienten zwecks Einführung der Infusion verbunden. Der Pumpenantrieb weist voreinstellbare Skalen auf, auf denen das einzuführende Flüssigkeitsvolumen und der Durchsatz, mit dem dieses einzuführen ist, eingestellt werden. Der einstellbare Pumpenantrieb zählt automatisch das eingeführte Volumen in Teil.nen-

gen von 1 cm³ ab und stellt das noch einzuführende Restvolumen auf der Skala sichtbar ein.

Wenn das gesamte voreingestellte Flüssigkeitsvolumen in den Patienten eingeführt worden ist. zeigt die Skala Null an. Ein Alarmzeichen signalisiert dann das Ende der Infusion. Ist dies der Fall, schaltet der Pumpenantrieb nicht ab, sondern senkt die Strömungsmenge auf einen sehr niedrigen Wert von 1 cmVStd.

Die erfindungsgemäße Kolbenpumpenanordnung wird nun anhand der Zeichnungen erläutert In letzteren ist

F i g. 1 eine perspektivische Ansicht einer Infusionsapparatur mit der erfindungsgemäßen Kolbenpumpenanordnung;

Fig.2 eine auseinandergezogene Darstellung des Teils der Infusionsapparatur, der die Wegwerfeinheit aufnimmt, mit einem Pendelkolben, der an den Pumpenkolben gekoppelt wird;

F i g. 3 eine Wegwerfeinheit in ihren Einzelheiten, die bei der Infusionsapparatur verwendbar ist; und

F i g. 4 eine Rückansicht der Infusionsapparatur. F i g. 1 zeigt eine Infusionsapparatur, die unter Verwendung von zwei Klemmen 12, 14 an einem Ständer 10 befestigt ist Weiterhin ist an dem Ständer 10 eine übliche IV-Verabreichungseinheit mit einer Flasche 16 angebracht von der eine Flüssigkeit an die Kolbenpumpe über eine Leitung 20 geführt wird. Die Kolbenpumpe übt Sog aus, weshalb die Flasche 16 nicht unbedingt höher als die Kolbenpumpe angeordnet zu sein braucht Eine Klemme 22 steuert die Flüssigkeitsströmung aus der Flasche 16 zur Kolbenpumpe.

Die Kolbenpumpenanordnung weist eine Wegwerfeinheit 24 auf, die Flüssigkeit über eine an einen Einlaßstutzen 26 angeschlossene Leitung 20 aufnimmt

Die Wegwerfeinheit 24 weist einen Kolbenschaft 28 auf, dessen Endteil auf einen Pendelkolben 30 paßt, der von der Infusionsapparatur her vorsteht und dazu dient, den Kolbenschaft 28 in vertikaler Richtung zu treiben, um die Flüssigkeitsströmung in die und aus der Wegwerfeinheit zu steuern. Weiterhin erstreckt sich ein Paar Paßstifte 32 von der Infusionsapparatur, und die Wegwerfeinheit 24 weist entsprechende öffnungen 34 auf. Eine Welle 36 eines Ventilstellmotors erstreckt sich von der Infusionsapparatur in das Zwei-Wege-Ventil 38 der Wegwerfeinheit 24, um den Zu- und Ausfluß der Flüssigkeit in die bzw. aus der Wegwerfeinheit 24 zu steuern und folglich für ein abwechselndes Füllen und mindestens teilweises Entleeren des Zylinders 76 einer Kolbenpumpe der Wegwerfeinheit 24 während des Einführens der Flüssigkeit in den Patienten zu sorgen.

Die Flüssigkeit strömt über einen Auslaßstutzen 40 aus der Wegwerfeinheit 24 in einen mit dem Patienten verbundenen Verlängerungsschlauch 42. Der Verlängerungsschlauch 42 ist durch einen Luftdetektor 44 geführt der eventuelle Luftblasen im Verlängerungsschlauch 42 erfaßt

Wie aus F i g. 1 hervorgeht, sind an der Vorderseite der Infusionsapparatur eine Vielzahl Anzeigeelemente 46, 48, 50 sowie 52 zur Auslösung eines Alarms bei Auftreten von Luft im Verlängerungsschlauch 42, bei versagender Batterie, bei drohendem Verschleiß sowie bei Ende des Infusionsvorganges vorgesehen.

Die Steuerung des einzuführenden Flüssigkeitsvolumens und des Durchsatzes erfolgt mittels einstellbarer Skalenmechaniken 54 bzw. 56, wobei die der Skalenmechanik 54 zugeordnete Anzeigeelemente mit zunehmender Flüssigkeitsabgabe abwärts zählen.

Ein als Spülkopf ausgebildeter Taster 58 sorgt für das Entfernen von Luft aus den Leitungen vor dem Einführen der Flüssigkeit in den Patienten. Weiterhin sind ein Netzschalter 60 für die Infusionsapparatur sowie ein den Betrieb der Kolbenpumpe ein- und auszuschaltender Schalter 62 vorgesehen.

Wie aus F i g. 4 hervorgeht, sind an der Rückseite der Infusionsapparatur ein Element 64 für einen akustischen Alarm und ein Schalter 66 vorgesehen, mit dem das Element 64 ein- und ausgeschaltet wird. An einer Buchse 68 läßt sich ein Ausgangssignal zur Steuerung eines entfernten Anzeigeelementes abnehmen. An eine Buchse 70 kann ein Ladegerät für die Batterie der Infusionsapparatur angeschlossen werden. Ein abnehmbarer Deckel 72 deckt den das Ladegerät aufnehmenden Raum der Infusionsapparatur ab.

Die Fig.2 und 3 zeigen weitere Einzelheiten des Aufbaues der Infusionsapparatur, die die Bewegung des Kolbenschafts 28 und des Zwei-Wege-Ventils 38 der Wegwerfeinheit 24 bewirken, so daß die Strömung der Flüssigkeit durch die Wegwerfeinheit 24 vom EinJaßstutzen 26 zum Auslaßstutzen 40 gesteuert erfolgt

In der eingesetzten Stellung der Wegwerfeinheit 24 stehen die Paßstifte 32 auf der Vorderseite der Infusionsapparatur mit den entsprechenden öffnungen 34 der Wegwerfeinheit 24 in Eingriff und die Welle 36 des Ventilstellmotors ist durch eine Steckverbindung mit dem Vemilglied des als Drehventil ausgebildeten Zwei-Wege-Ventils 38 verbunden und steuert dieses entsprechend dem Betrieb eines Motors 74.

Das Zwei-Wege-Ventil 38 ermöglicht den Durchgang der Flüssigkeit von dem Einlaßstutzen 26 in den Zylinder 76 einer Kolbenpumpe der Wegwerfeinheit 24 in einer ersten Stellung, während in einer zweiten Stellung des Zwei-Wege-Ventils 38 die Flüssigkeit aus dem Zylinder 76 der Kolbenpumpe über den Auslaßstutzen 40 zum Patienten gepumpt wird. Die Wechselsteuerung der Welle 36 durch den Ventilstellmotor 74 bewirkt die entsprechende Steuerung des Zwei-Wege-Ventils 38, so daß der Zylinder 76 abwechselnd gefüllt und die Flüssigkeit zum Patienten weitergegeben wird.

Das eigentliche Füllen und Entleeren des Zylinders 76 erfolgt entsprechend der Bewegung des Pumpenkolbens 78 der Kolbenpumpe, an dessen Ende sich der Kolbenschaft 28 befindet, der mit dem Pendelkolben 30 gekoppelt ist. Der Kolbenschaft 28 schnappt auf den Pendelkolben 30 auf, wenn die Wegwerfeinheit 24 an der Infusionsapparatur in die Arbeitsstellung gebracht wird. Die Bewegung des Zwei-Wege-Ventils 38 zwischen den beiden Stellungen ist mit der Bewegung des Pumpenkolbens 78 in seinen beiden Richtungen koordiniert um das Füllen und Entleeren des Zylinders 76 der Kolbenpumpe zu erreichen.

Der Pendelkolben 30 ist mit einem Schieber 80 verbunden, der von einer Welle 82 getrieben wird. Die Welle 82 wird ihrerseits von einem Schrittmotor 84 gedreht Die Welle 82 bewegt den Schieber 80 mittels einer Gewindeschnecke und einer Schneckenmutter 86, um dem Pendelkolben 30 eine präzise Bewegung zu erteilen. Eine Scheibe 88 mit einer Vielzahl Schlitzen 90 ist ebenfalls mit der Welle 82 gekoppelt. Zwei jeweils einer Lichtquelle zugeordnete Detektoren 92 und 94 erfassen bei Drehung der Welle 82 jeweils das durch die entsprechenden Schlitze 90 der Scheibe 88 fallende Licht. 1 ritt ein Verschluß der Leitung auf, so steht der Schrittmotor 84 still, was über die Lichtschranken von den Detektoren 92 und 94 erfaßt wird.

Wie aus den F i g. 2 und 3 ablesbar ist, dreht sich beim Antrieb des Schrittmotors 84 durch SchrittschaltimDulse

die Welle 82 und erteilt dem Schieber 80 und dem Pendelkolben 30 eine vertikale Bewegung. Diese Bewegung wird über den Pendelkolben 30 auf den Pumpenkolben 78 im Zylinder 76 übertragen, wodurch entsprechend der Stellung des Zwei-Wege-Ventils 38 die Flüssigkeit bei gesteuert langsamer Geschwindigkeit des Pumpenkolbens 78 aufwärts aus dem Zylinder 76 ausgepumpt oder in der zweiten Stellung des Zwei-Wege-Ventils 38 bei sich schnell bewegendem Pumpenkolben 78 Flüssigkeit in die Zylinder 76 abwärts eingesaugt wird.

Das abwechselnde schnelle Füllen und langsame Auspumpen von Flüssigkeit in den bzw. aus dem Zylinder 76 durch die Bewegung des Pumpenkolbens 78 bewirkt eine genaue Steuerung der Geschwindigkeit und der Menge der Flüssigkeit, die dem Patienten zugeführt wird, bis eine vorbestimmte Menge die Wegwerfeinheit durchströmt hat.

Die Infusionsapparatur wird im allgemeinen von einer Krankenschwester folgendermaßen gehandhabt. Zunächst wird die Skalenmechanik 56 für den Infusionsdurchsatz auf »0« gestellt, bevor der Netzschalter 60 eingeschaltet wird. Das Anzeigeelement 46, das ein Auftreten von Luft alarmmäßig anzeigt, wird eingeschaltet und leuchtet auf, bis der Verlängerungsschlauch in den Luftdetektor 44 eingesetzt und die Luft im Verlängerungsschlauch 42 aus dem System entfernt worden ist. Der Taster 58 wird eingedrückt und in dieser Stellung gehalten, bis ein Schlitz am Ende der Welle 36 sich in der in F i g. 2 gezeigten Stellung befindet, d. h.

unter einem Winkel von 45° zur Vertikalen.

Nun wird die Wegwerfeinheit 24 auf die Paßstifte 32 geschoben und festgelegt, wobei das Zwei-Wege-Ventil 38 den Schlitz am Ende der Welle 36 versperrt. Der Kolbenschaft 28 wird dann über den Pendelkolben 30 gedrückt und schnappt in seine Sollstellung ein. Der Verlängerungsschlauch 42 wird nun in den Luftdetektor 44 eingelegt und auf den Auslaßstutzen 40 der Wegwerfeinheit 24 aufgesteckt.

ίο Die IV-Verabreichungseinheit mit der Leitung 20 wird aus der Flasche 26 gefüllt, bevor der Verlängerungsschlauch 42 auf den Einlaßstutzen 26 der Wegwerfeinheit 24 aufgesteckt wird. Die Klemme 22 wird in der Offenstellung gehalten und der Taster 58 gedrückt, um die Infusionsapparatur im Spülbetrieb arbeiten zu lassen, bis die Wegwerfeinheit 24 und der Verlängerungsschlauch 42 bis zur Spitze einer Kanüle am Ende des Verlängerungsschlauches 42 völlig luftfrei sind. Hierauf kann die Kanüle in die Vene des Patienten eingeführt werden, damit die Flüssigkeit aus der Flasche 26 unter der Steuerung der Kolben-Pumpen-Anordnung eingeführt werden kann.

Dann werden die Skalenmechanik 56 für den Infusionsdurchsatz auf den gewünschten Wert (cmVh) sowie die Skalenmechanik 54 für das zu verabreichende Volumen auf das dem Patienten zu verabfolgende Flüssigkeitsvolumen eingestellt Darauf wird der die Kolbenpumpe in Betrieb setzende Schalter 62 eingeschaltet, worauf die Verabfolgung der Flüssigkeit an den Patienten beginnt.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentanspruch:

Kolbenpumpenanordnung für eine Infusionsapparatur, die einen einstellbaren Pumpenantrieb aufweist, mit einer Kolbenpumpe, deren Zylinderinhalt wesentlich kleiner ist als die an den Patienten zu fiberfahrende Flüssigkeitsmenge, mit einem Zwei-Wege-Ventil zum Steuern der von der Kolbenpumpe erzeugten Strömung der Infusionsflüssigkeit zwischen einem Vorratsbehälter für die Infusionsflüssigkeit und dem Patienten, mit einer Steckverbindung zum lösbaren Anbringen der Anordnung an der Infusionsapparatur, mit einem ebenfalls durch eine Steckverbindung mit einem Kolbenschieber lösbar verbundenen Kolbenschaft der Kolbenpumpe, der aus der Infusionsapparatur vorsteht und durch den Pumpenantrieb hin- und herbewegbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Kolbenpumpe (76, 78) und das Zwei-Wege-Ventil (38) als einstöckige Wegwerfeinheit (24) ausgebildet sind, daß die Steckverbindung vorstehende Paßstifte (32) auf der Vorderseite der Infusionsapparatur und entsprechende Öffnungen (34) in der Wegwerfeinheit (24) umfaßt, daß das Zwei-Wege-Ventil (38) als Drehventil ausgebildet ist, dessen Ventilglied durch eine Steckverbindung mit einer Welle (36) eines Ventilstellmotors verbunden ist, die aus der Infusionsapparatur hervorsteht, und daß der Zylinder (76) der Kolbenpumpe mit einer verhältnismäßig kurzen Länge in der Bewegungsrichtung des Pumpenkolbens (78) im Vergleich zu dem Durchmesser desselben versehen ist.