DE2700845A1 - Injektionsverfahren und einrichtung zur durchfuehrung des verfahrens - Google Patents

Injektionsverfahren und einrichtung zur durchfuehrung des verfahrens

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DE2700845A1
DE2700845A1 DE19772700845 DE2700845A DE2700845A1 DE 2700845 A1 DE2700845 A1 DE 2700845A1 DE 19772700845 DE19772700845 DE 19772700845 DE 2700845 A DE2700845 A DE 2700845A DE 2700845 A1 DE2700845 A1 DE 2700845A1
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Koch and Sterzel AG
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Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung und Festlegung eines zur Inj-Lzierung in eine Blutbahn bestimmten Volumens eines geeigneten Mediums, wobei durch einen aus zumindest einem Zylinder/Kolben-System mit zwei sich in Abhängigkeit vom Koloenweg volumenmäßig verändernden Kammern bestehenden Steuermechanismus aufgrund einerin eine Kammer unter Druck eingebrachte Hydraulik— FLüssigkelt auf eine Injektionsvorrichtung eingewirkt wird, und eine Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens.
In einer großen Anzahl von Fällen erfordert die Injektion oder Rejekt.Lon eines Mediums z.B. medikamentöse Substanzen in oder aus Blutbahnen ein konstantes vorbestimmtes Volumen, und zwar unabhängig von Einflüssen, z.B. vom Widerstand des Injektionskreises, der Viskosität des
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Mediums oder einer von den Funktionsplmsen bestimmter Organe abhängigen Zeit.
Es sind Injektionsvorrichtungen bekannt, die durch ein Zylinder/Kolben-System gesteuert werden, dem ein einfaches Prinzip zugrundeliegt, und zwar wird über eine Hydraulik-Flüssigkeit Druck auf eine Oberfläche von einem Kolben ausgeübt, wodurch der InjektionsVorgang eingeleitet wird. Das Zurückholen des Kolbens, womit eventuell, die neuerliche Füllung der In j ektions vorr-ichtung verbunden ist, wird durch die Wirkung von einer Feder hervorgerufen, welche mit der anderen Seite dieses Kolbens Ln Eingriff steht.
Bei einer solchen Einrichtung ist die von der Feder ausgeübte Kraft proportional zu ihrer Kompression und hängt dadurch von der Position des Kolbens ab.
Der bekannte Mechanismus erlaubt somit nicht, einen konstanten Druck entlang des gesanten Kolbenweges zu erzielen, so daß es nicht gewährleistet ist, daß stets ein gleiches Volumen des Mediums verabreicht wird.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und die zur Durchführung des Verfahrens notwendigen Mittel anzugeben, wodurch gewährleistet ist, daß stets ein gleiches, vorwählbares Volumen eines Me-
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diums in eine Blutbahn oder dgl. injiziert wird.
ErfLndungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß das Volumen des zu injizierenden Mediums durch Vorwahl des in die erste Kammer eingebrachte Volumen der Hydraulik-Flüssigkeit bestimmt wird, und daß in der zweiten Kammer durch ein darin enthaltenes verflüssigbares, auf einer unterhalb der kritischen Temperatur liegenden Betriebstemperatur d.h. im Bereich des gesättigten Dampfes befindliche Gas ein konstanter Druck über den ganzen Volumenbereich erzeugt wird.
Zur Durchführung des Verfahrens ist es vorteilhaft, wenn der die Injektionsvorrichtung beeinflussende Steueremechamismus im wesentlichen aus zumindest einem Zylinder/ Kolben-System besteht, wenn zwei in Abhängigkeit vom Kolbenweg volumenmäßig sich verändernde Kammern vorgesehen sind, wenn in die erste Kammer über eine mit dem Steuermechanismus durch eine flexible Leitung verbünde ne Vorrichtung eine volumenmäßig bestimmte Hydraulik-Flüssigkeit unter Druck einleitbar ist, und daß sich in der zweiten Kammer ein geeignetes, verflüssigbares Gas befindet.
Weitere Vorteile sowie Maßnahmen und Merkmale der Erfindung werden anhand der Beschreibung eines mehr oder minder schematischen Ausführungsbeispieles erläutert, und zwar zeigen;
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Pig. 1, eine Schnittansicht des für das erfindungsgemäße Verfahren eingesetzten Steuermechanismus,
Fig. 2 und 3» den Steuermechanismus nach Fig. 1 in den extremen Positionen.
Fig. hy eine Einrichtung zur Durchführung dos orfIndungsgemäßen Verfahrens.
Wie aus der Zeichnung hervorgeht, ist in der Fig. 1 ein Zylinder/Kolben-System 1 dargestellt, das einen Zylinder 1a und einen Kolben 1b aufweist. Ein*; mit dem Kolben 1b verbundene Kolbenstange 1c durchquert eine Dichtpassung 1d und ist mit einer Querverbindung 2 verbunden, die mit dem Kolben von einer Injektionsvorrichtung (nicht dargestellt) gekuppelt werden kann.
Eine Kammer I, welche die Kolbenstange 1c umfaßt, weist eine Öffnung 1e auf, durch die eine unter Druck stehende Hydraulik-Flüssigknit z.B. ein unter Druck stehendes Öl eingeleitet werden kann. Die Kammer II des Zylinders 1a ist mit einer Zuleitung 3 versehen, die durjh ein Abschlußteil 1f des Zylinders 1a nach außen geführt ist.
Ein Kanal 1g, der durch den Kolben 1b and die Kolbenstange 1c verläuft, bewirkt eine Kommunizierung zwischen dem Spalt 1h, der sich zwischen den Segmenten 1i
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des Kolbens Ib befindet und einer Ausgangsöffnung 1j. Dieser Kanal ist dafür vorgesehen, um die Peripherie des Kolbens 1b auf atmosphärischem Draok zu halten. Dies ist dadurch gewährleistet, daß die Segmonte 1i das Kolbens 1b 3i^h. dicht gegazi die Innere Wand des Zylinders 1a pressen.
Mit dem anderen Abschluß teil 1k befindet sich «in Einstellg.lied k in Eingriff, welches den Weg des Kolbens 1b begrenzt tnd damit das Minrlraalvolumen von der Kam;Λαr IC bestimme.
Es ist festzustellen, daß für eine Temperatur, die unterhalb dt?x" kritischen Temperatur liegt, d:.e isothimischen Kurven von einem Mittel einen Bereich aufweisen, bei dem zwei Zustandsphasen vorhanden sind, und «war einerseits die flüssige und andererseits die gasförmige Phase. Der korrespondierende Dx'uck zu diesem Boreich wird als Druck des gesättigten Dampfes bezeichnet.
Diese als verflüssigbare Gase bekannten Mittel sind unter den kommerziellen Namen "Freon" und "Forana" erhältlich und weisen diese genannten Vorteile schon bei gewöhnlichen Temperaturen auf.
Die verflüssigbaren Gase, die zu der Familie der Kältemittel gehören, fallen unter dia Gruppe von Chlor- und Fluor- Derivato von Methan und Äthan.
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-/ι/ι.
Bei dem "Forane" herrscht im Zustand des gesättigten
ο Dampfes ein Druck, der zwischen 1,8 und 6 kg/cm bei einer Temperatur von 20° C liegt, die kritische Temperatur von Foran liegt bei 112° C.
Gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren ist die Kammer II (Fig. 1 - 3 ) mit einem verflüssigbaren Gas gefüllt, das durch die Leitung 3 eingeführt wird.
Gemäß Fig. 2 befindet sich der Kolben 1b in der Position A, welche mit dem Minimalvolumen der Kammer II korrspondiert das durch die Stelleinrichtung 4 bestimmt ist.
Gemäß Fig. 3 befindet sich der Kolben 1b in der Position B, die mit dem maximalen Volumen der Kammer II korrespondiert. Diese Position wird während der Gasphase des verflüssigbaren Gases erreicht. Die Positionen A und B korrespondieren zu den extremen Grenzen des Bereiches des gesättigten Dampfes, wobei die zwei Phasen, und zwar flüssig und gasförmig bei einer unterhalb der kritischen Temperatur
vor
liegenden Temperatur liegen.
Wenn über eine Hydraulik-Flüssigkeit ein Druck ausgeübt wird, verstellt sich der Kolben 1b in dem Zylinder 1a bis die Querverbindung 2 an das das Mini- * in der Kammer I
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malvolumen der Kammer II bestimmende Stellglied 4 anschlägt (Position A) und komprimiert das verflüssigbare Gas, so daß dieses den Bereich des gesättigten Dampfes erreicht.
Wenn dann der hydraulische Druck aufgehoben wird, entspannt sich das verflüssigte Gas, wobei der Kolben mit konstantem Druck gegen die Position B (Fig. 3) zurückgestoßen wird.
In Fig. 4 ist nunmehr eine Einrichtung dargesieLlt, bei der neben dem vorbeschriebenen Vorgang auch die Vorwahl des Volumens eines Mediums z.B0 eines Kontrastmittels möglich ist, so daß die Injizierung desselben mit Sicherheit in ein Venensystem eines Patienten bei konstantem Ausstoß vorgenommen werden kann.
Diese Einrichtung setzt sich im wesentlichen aus einem Steuermechanismus 10 mit konstantem Ausstoß für die Injektionsvorrichtung 3k und einem Vorwahlblock 12 zusammen, die über eine biegsame Leitung 11 miteinander verbunden sind. Diese Letztere ist aus einem nichtleitenden Material hergestellt, und zwar um zu gewährleisten, daß der Steuermechanismus elektrisch gegen den Vorwahlblock 12 isoliert ist. Dieser Vorwahlblock beinhaltet eine die Hydraulik-Flüssigkeit bereitstellende Versorgun^uelle 14, einen
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Vorwahlzylinder 16 und elektrische Steuerventile 18 22.
Die Versorgungsquelle 14 setzt sich aus einer mit einem Vorratsbehälter zusammenwirkenden, von einem Motor i4b angetriebenen Pumpe i4a und einem Akkumulator ikc zusammen und erzeugt einen Druck P, z.B. 80 barr in
25a
dem Verbindungspunkt ihrer Anschlußleitung 25· Die beiden Kammern i6g 16a des Zylinders 16, die einerseits und andererseits des Kolbens i6a liegen, sind einerseits (16^) direkt mit der Anschlußleitung 25 über Verbindungspunkt 25a verbunden und andererseits (log) über ein elektrisches Ventil 18 (Einlaßventil) an denselben Verbindungspunkt 25a gelegt. Die Kammer i6g kann entleert werden über den Verbindungspunkt 25b in einen Auffangbehälter 23, und zwar über ein elektrisches Ventil 19 (Auslaßventil). Der Auffangbehälter 23 steht unter atmosphärischem Druck.
Die Anschlußleitung 25 ist außerdem über den Verbindungspunkt 25a mit einer Ausgangsleitung 26 des Vorwahlblocks 12 verbunden, und zwar über ein Tarierglied 27 und ein elektrisches Ventil 20, welche zur Beeinflussung der Geschwindigkeit des Vorschubs des Steuermechanismus und damit der Injektionsvorrichtung dienen.
Die Beeinflussung der Geschwindigkeit beim Zurückholen der Injektionsvorrichtung (Position Jh in der Fig. k)
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wird durch ein elektrisches Ventil 21 bewirkt, das zwischen die Ausgangsleitung 26 und den Auffangbehälter 23 eingeschaltet ist.
Ein elektrisches Ventil 22 zur Einleitung der Injektion ist zwischen einem in der Ausgangsleitung 26 liegenden Ausstoßregler 2k und dem Verbindungspunkt 25b angeordnet .
Aufgrund dieser Verbindungen nimmt der Kolben i6a eine Position ein, welche zu der Differenz zwischen den durch die Hydraulik-Flüssigkeit auf die beiden Oberflächen des Kolbens i6a ausgeübten Kräfte korrespondiert. Mittels einem Zeiger i6c und einer Skala i6d wird das in der Kammer 16„ enthaltene Volumen der Hydraulik-Flüssigkeit angezeigt. Dies Volumen korrespondiert zu dem Volumen, das von der Injektionsvorrichtung 3^ abgegeben wird.
Der Steuermechanismus 10 für die Injektionsvorrichtung "}k besteht aus einem Zylinder/Kolben-System mit zwei Zylindern 31 und 32. Die Kolbenstangen 31b und 32b der Kolben 31a und 32a sind über eine gemeinschaftliche Querverbindung 33 miteinander verbunden. An dieser Querverbindung 33 ist außerdem eine Ankupplungsvorrichtung 33a für die Kolbenstange 3^b des Kolbens 3^a der Injektionsvorrichtung 3^ angeordnet.
Gemäß der Erfindung befinden sich in jedem Zylinder die Kammern I und II nach den Figuren 1-3· Die Kammern II
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sind mit einem verflüsigten Gas der vorerwähnten Art gefüllt, während die Kammern I eine unter Druck stehende Hydraulik-Flüssigkeit aufnehmen, die über die Eingangsverbindung 35 und die Leitungen 31c und 32c zugeführt wird.
Die Kammer 3^c der Injektionsvorrichtung ist mit einer Leitung 36 verbunden, welche dazu dient, das Medium in eine Blutbahn einzuführen.
Die Wirkungsweise der Einrichtung nach Fig. k ist folgende :
Um die Kolbenstangen 31b und 32b aus den Zylindern 3I und 32 heraus zu bewegen, ist es erforderlich, die Kammern I gegen den Auffangbehälter 23 über das elektrische Ventil 21 zu öffnen, d.h. den Druck entweichen zu lassen. Daraus resultiert die Ausdehnung mit konstantem Druck des verflüssigten Gases in den Kammern II und die Verstellung der Kolben 31a und 32a. In der erreichten
dann
Stellung ist es möglich, die Injektionsvorrichtung 3^ auszuwechseln bzw. einzubauen. Um die Kolbenstangen 31b und 32b wieder in die Zylinder hineinzuholen, bzw. um den Kolben 34a der Injektionsvorrichtung 3^ zur Vorbereitung der Aufnahme des Mediums über die Leitung 36 zu aktionieren, genügt es, das elektrische Ventil 20 zu öffnen und die anderen elektrischen Ventile zu schließen.
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Dabei wirkt der in der Verbindungsleitung 25 herrschende Druck auf die Kolben 31a und 32a ein, wodurch sich diese verstellen und das in den Kammern II enthaltene Gas komprimieren. Bei dieser Verstellung verändert sich auch die gemeinschaftliche Querverbindung 33, die auf die Kolbenstange 34b über die Einrichtung 33a einwirkt. Das elektrische Ventil 20 ist dann geschlossen, wenn die Kolben 31a und 32a die Position einnehmen, die zu dem Minimalvolumen der Kammer II korrespondiert. Der Ansaugvorgang der Injektionsvorrichtung "^h wird durch das elektrische Ventil 21 gesteuert, und zwar wie vorher beschrieben.
Um eine Vorwahl des zu injizierenden Volumens durchzuführen, genügt es, den Kolben i6a zu verschieben, wobei über den Zeiger i6c der gewählte Wert auf der Skala i6d angezeigt wird. Dieser Vorgang der Vorwahl wird durch die elektrischen Ventile 18 und 19 ermöglicht, wobei das eine den Druck P auf eine Oberfläche des Kolbens i6a überträgt, während das andere den Druck auf diese Oberfläche vermindert.
Die elektrischen Ventile 18 und 19 werden danach geschlossen und das elektrische Ventil 22 geöffnet, sowie die Reguliereinrichtung 2h betätigt, und zwar derart, daß das vorgewählte Volumen der Kammer 165 üb%r
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die Verbindung 26 infolge des in der Kammer i6^ auf den Kolben i6a einwirkenden Druckes P entweicht. Das Volumen i6g wird über die biegsame Leitung 11 und die Verbindung 35 sowie die Leitungen 31c und 32c in die Kammern I der Zylinder 31 und 32 eingeleitet. Da die Kolbenstangen 31b und 32b der Kolben 31a und 32a mit der Querverbindung 33 verbunden sind, die die Kolbenstange 3^t> des Kolbens jka. der Injektionsvorrichtung beeinflußt, sieht man daß jede Verstellung der Kolben 31a» 32a eine gleichartige Verstellung des Kolbens jha. hervorrufen. Somit ist das von der Injektionsvorrichtung 3^ ausgestoßene Volumen immer proportional zu dem Volumen der Kammer 16.
Außerdem kann noch die Geschwindigkeit während des Ansaugvorganges der Kolben 31a un<i 32a durch Betätigung eines manuell gesteuerten Ventils 38 variiert werden, das in die Eingangsverbindung 35 des Steuermechanismus 10 eingeschaltet ist.
- Patentansprüche .-.
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Claims (1)

  1. Patentansprüche
    1·)/ Verfahren zur Herstellung und Festlegung eines zur rung in eine Blutbahn bestimmten Volumens eines geeigneten Mediums, wobei durch einen aus zumindest einem Zylinder/Kolben—System mit zwei sich in Abhängigkeit vom Kolbenweg volumenmäßig verändernden Kammern bestehenden Steuermechanismus
    /einer
    aufgrund/ in eine Kammer unter Druck eingebrachte Hydraulik-Flüssigkeit auf eine Injektionsvorrichtung eingewirkt wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Volumen des zu injizierenden Mediums durch Vorwahl des in die erste Kammer eingebrachten Volumens der Hydraulik-Flüssigkeit bestimmt wir-d, und daß in der zweiten Kammer durch ein darin enthaltenes verflüssigbares, auf einer unterhalb der kritischen Temperatur liegenden Betriebstemperatur d.h. im Bereich des gesättigten Dampfes befindliches Gas ein konstanter Druck über den ganzen Volumenbereich erzeugt wird.
    2.) Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein verflüssigbares Gas aus der Familie der Kältemittel, und zwar aus der Gruppe der Chlor- und Fluor- Derivate von Methan und Äthan herangezogen wird.
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    ORIGINAL INSPECTED
    - I.
    3·) Verfahren nach Anspruch 1 oder 2 dadurch gekennzeichnet, daß ein verflüssigbares Gas herangezogen wird, bei dem der im Bereich des gesättigten Dampfes herrschende Druck zwischen 1,8 und 6 kg/cm'" bei 20 C liegt,
    k.) Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorwahl des Volumens der unter Druck stehenden Hydraulik-Flüssigkeit in einer mit der ersten Kammer verbundenen tarierten Kammer eines weiteren Zylinder/Kolben-Systems vorgenommen wird,
    5·) Verfahren nach den Ansprüchen 1 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Volumen des zu injizierenden Mediums unabhängig von der Vorwahl des Volumens der Hydx'aulik—Flüssigkeit erzeugt wird, und zwar durch die Entspannung mit konstantem Druck des in der zweiten Kammer des Steuermechanismus enthaltenen verflüssigbaren Gases.
    6.) Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der die Injektionsvorrichtung (3^) beeinflussende Steuermechanismus (1 oder 10) im wesentlichen aus zumindest einem Zylinder/Kolben-System (1 odor 31 32) besteht, daß zwei in Abhängigkeit vom Kolbenweg volumenmäßig sich verändernde Kammern (l, II) aufweist, daß in die erste Kammer (i)
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    über eine mit den Steuermechanisraus (1 bzw. 1O) durch. eine flexible Leitung (11) verbundene Vorrichtung (12) eine voluraerunüßig bestimmte Hydraulik-Flüssigkeit unter Druck einleitbar ist, und daß sich in der zweiten Kammer (ll) ein geeignetes, verflüssigbares Gas befindet,
    7·) Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, t daß die Vorrichtung (12) im wesentlichen aus einem
    Zylinder/Kolben-System (16) besteht, daß zwei in Abhängigkeit vom Kolbenweg volumenmäßig sich verändernde Kammem (i6j^, 1^b) aufweist, wobei eine unter Druck stehende Kammer (16^) direkt mit einer Versorgungsquelle (i4) für die Hydraulik-Flüssigkeit verbunden ist, daß die andere Kammer (log) einerseits über sogenannte Tariermittel (18, 1°-) ebenfalls mit der Versorgungsquelle (i*l·) und andererseits über den Injektionsvorgang einleitende und steuernde Mittel (22, 24) mit dem Steuermechanismus (10) verbunden ist, und daß die Vorrichtung (12) mit dem Steuermechanismus (1O) in seinem Gescnwindigkeitsverhalten beeinflussenden Elementen "(20, 21) versehen ist.
    8.) Einrichtung nach Anspruch 7t dadurch gekennzeichnet, daß di« Tariermittel sich im wesetlichen aus einem ersten Einlaßventil (18) zur Verbindung der Versorungs-
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    quelle (i4) mit der zwoiten Kammer (i6g) und aus einem ersten Auslaßventil (19) *» Verbindung dieser zweiten Kammer ( log) mit einem unter atmosphärischem Druck stehenden Auffangbehälter (23) zusammensetzen.
    9.) Einrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zur Beeinflussung des Gesohwindigkeitsverhaltens des Steuermechanismus (1O) ein zweites Einlaßventil (20), welches die Versorgungsquelle (1^) über ein Tarierglied (27) mit dem Ausgang der Vorrichtung (12) verbindet, und ein zweites Auslaßventil (21), welches den Ausgang der Vorrichtung (12) mit einem unter atmosphärischen Druck stehenden Auffangbehälter (23) verbindet, umfassen,
    10.) Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuermechanismus (1O) zwei parallel angeordnete Zylinder/Kolben-Systeme (3I, 32) aufweist, deren Kolbenstangen an einer gemeinsamen mit der Kolbenstange der Injektionsvorrichtung (3''+) in Eingriff stehenden Querverbindung (33) angreifen, und daß die beiden ersten Kammern (l) der Systeme (3I» 32) über eine gemeinsame Leitung an die Vorrichtung (12) angeschlossen sind.
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    /yf*
    11.) Einrichtung nach don Ansprüchen 9 und 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zur Beeinflussung des Geschwindigkeitsverhalteiis des Steuermechanismus ( 10) außerdem ein Ventil (3^) umfassen, das zur manuellen Steuerung in der Eingangsverbindung des Steuormechanismus (10) liegt.
    12.) Eini'ichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die flexible Verbindungsleitung (11) zwischen dem Steuermechanismus (10) und der Vorrichtung (12) aus einem elektrisch nicht leitendem Material besteht.
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