DE3026983A1 - IMPROVED CASSETTE FOR CONTROLLED FLOW OF A FLUID - Google Patents
IMPROVED CASSETTE FOR CONTROLLED FLOW OF A FLUIDInfo
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Description
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Verbesserte Kassette zur kontrollierten Strömung einesImproved cassette for the controlled flow of a
StrömungsmittelsFluid
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung, mit der eine gesteuerte Strömung eines Strömungsmittels von einer Quelle zu einem Patienten aufrechterhalten werden kann. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung eine Vorrichtung, mit der ein Strömungsmittel genau dosiert mit vorgewählter Geschwindigkeit über längere Zeiträume von einer Quelle einem Patienten zugeführt werden kann.The present invention relates to a device with which a controlled flow of fluid from a source to a patient can be sustained. In particular, the present invention relates to a Device with which a fluid is precisely dosed at a preselected speed over long periods of time a source can be supplied to a patient.
Mit dem Fortschritt des menschlichen Wissens ist auch die medizinische Behandlungsrechnik immer komplizierter geworden. Bspw. hat man in der medizinischen Behandlungstechnik eingesehen, wie wichtig es ist, einem Patienten ein Strömungsmittel intravenös in genau bemessenen Mengen mit vorgewähltem Durchsatz über längere Zeiträume zu verabfolgen. Ist die Verabfolgung zu langsam, behindert man die Genesung des Patienten, ist si3 zu hoch, können die Chemikalien im Strömungsmittel zu Verrjiftungserscheinungen führen.With the advancement of human knowledge, medical treatment technology has also become more and more complicated. For example, it has been recognized in medical treatment technology how important it is to administer a fluid intravenously to a patient in precisely measured amounts with a preselected throughput over long periods of time. If the administration is too slow, it hinders the recovery of the patient, is si3 too high, the chemicals can cause r in the fluid to United jiftungserscheinungen.
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Man hat Systeme vorgeschlagen, die dem Patienten kontrollierte Mengen eines Strömungsmittels mit vorgewählter Geschwindigkeit zuführen. Ein solches System ist bspw. in der US-PS 3.985.133 offenbart und beansprucht. Es enthält eine Kassette mit einer Kammer mit im wesentlichen konstanter Querschnittsfläche sowie einem in dieser hin- und herbewegbaren Kolben. Der Hub und die Geschwindigkeit des Kolbens werden vom System präzise gesteuert, so daß das Strömungsmittel dem Patienten mit der vorgewählten Geschwindigkeit und Menge zugeführt wird.Systems have been proposed that provide the patient with controlled amounts of a fluid with preselected Feed speed. Such a system is disclosed and claimed, for example, in US Pat. No. 3,985,133. It contains a cassette with a chamber with an essentially constant cross-sectional area and a and moveable pistons. The stroke and the speed of the piston are precisely controlled by the system, so that the fluid is delivered to the patient at the preselected rate and amount.
In dem in der US-PS 3.985.133 offenbarten und beanspruchten System weist der Kolben zwei beabstandete Ringflachen sowie eine Vertiefung zwischen diesen auf. Ein Gleitmittel ist zwischen den Ringen vorgesehen, um den Kolben bei seiner Hin- und Herbewegung zu schmieren. Indem man den Kolben schmiert, läßt sich in den meisten Fällen ein kontinuierliches und wirkungsvolles Hin- und Hergehen des Kolbens erreichen. Die Vertiefung trocknet aber unter Umständen nach einer gewissen Dauer der Hin- und Herbewegung des Kolbens aus, so daß der Kolben in der Kammer blockiert. Dieser Effekt wird verschärft durch die Ausdehnung der Ringflächen infolge der bei deren Bewegung in der Kammer ohne Schmierung entstehenden Wärme. Die Pumpe blockiert dann völlig, so daß sie die intravenösen Strömungsmittel dem Patienten nicht mehr einwandfrei zuführen kann.In the system disclosed and claimed in US Pat. No. 3,985,133, the piston has two spaced apart annular surfaces as well a depression between them. A lubricant is provided between the rings to keep the piston at its Lubricate reciprocating motion. By lubricating the piston, in most cases a continuous and achieve effective reciprocation of the piston. However, the depression may dry out a certain duration of the reciprocating movement of the piston, so that the piston is blocked in the chamber. This The effect is exacerbated by the expansion of the ring surfaces as a result of their movement in the chamber without lubrication resulting heat. The pump then blocks completely so that it no longer delivers intravenous fluids to the patient can feed properly.
Die vorliegende Erfindung verbessert eine Kassette dahingehend, daß eine einwandfreie Zufuhr eines intravenösenThe present invention improves a cassette so that proper delivery of an intravenous
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Strömungsmittels zum Patienten gewährleistet ist. Die Erfindung weist eine Kammer mit im wesentlichen konstanter Querschnittsfläche sowie einen in dieser in einer bestimmten Richtung hin- und herbewegbaren Kolben auf. Der Kolben kann aus einem elastischen Material hergestellt und mit zwei Ringflächen ausgeführt sein, die in der bestimmten Richtung voneinander beabstandet sind. Die Kammer bildet mit den Ringflächen und dem Kolben zwischen den Ringflächen einen Hohlraum. Ein Gleitmittel ist in dem Hohlraum angeordnet und übt eine Schmierwirkung aus.Fluid to the patient is guaranteed. The invention has a chamber with a substantially constant Cross-sectional area and a piston that can be reciprocated in this in a certain direction. The piston can made of an elastic material and designed with two annular surfaces facing in the specific direction are spaced from each other. The chamber forms a cavity with the annular surfaces and the piston between the annular surfaces. A lubricant is arranged in the cavity and exerts a lubricating effect.
Mit dem Kolben ist eine Einrichtung verbunden, die ihn in der Kammer hin- und herbewegt. Ein Strömungsmittel wie bspw. ein intravenöses Strömungsmittel wird in die Kammer beim Hinhub des Kolbens eingeführt und beim Rückhub des Kolbens aus der Kammer abgegeben. Eine der Ringflächen grenzt unmittelbar an dem in der Kammer befindlichen intravenösen Strömungsmittel an, die andere Ringfläche liegt vom intravenösen Strömungsmittel in der Kammer entfernt.A device is connected to the piston which moves it to and fro in the chamber. A fluid such as an intravenous fluid is introduced into the chamber on the upstroke of the piston and on the return stroke of the piston released from the chamber. One of the ring surfaces immediately adjoins the intravenous one located in the chamber Fluid, the other annulus is away from intravenous fluid in the chamber.
Eine mit dem Kolben bewegbare Einrichtung grenzt unmittelbar an eine der Ringflächen an und bildet einen Vorratsbehälter für das Gleitmittel. Ein solcher Vorratsbehälter kann an die vom Strömungsmittel in der Kammer entfernt liegende Ringfläche angrenzen und porös ausgebildet sein; das Gleitmittel befindet sich in ihren Poren. Der Vorratsbehälter kann nachgiebig sein und seine Außenabmessung kann größer als die Außenabmessung der Rincflachen sein, um die Wischwirkung zwischen dieser Einrichtung und der Kammer zu verstärken. Der Vorratsbehälter kann in Form einer verhältnismäßig dünnen porösrn Ringscheibe aus einem geeigneten Werkstoff wie Polyurethan vorliegen.A device that can be moved with the piston directly adjoins one of the annular surfaces and forms a storage container for the lubricant. Such a storage container can be attached to the one located away from the fluid in the chamber Adjoin the ring surface and be porous; the lubricant is in your pores. The reservoir can be resilient and its outer dimension can be larger than the outer dimension of the Rincflachen to the To increase the wiping effect between this device and the chamber. The reservoir can be in the form of a relatively thin porous washer made of a suitable Material such as polyurethane.
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Fig. 1 der Zeichnung ist eine perspektivische Explosionsdarstellung einer Pumpe und einer Kassette, die zusammenwirken um ein Strömungsmittel einem Patienten zuzuführen;Figure 1 of the drawings is an exploded perspective view of a pump and cassette cooperating with one another to deliver a fluid to a patient;
Fig. 2 ist ein vergrößerter Schnitt durch die in Fig. 1 gezeigte Kassette, undFig. 2 is an enlarged section through the cartridge shown in Fig. 1, and
Fig. 3 ist ein vergrößerter Schnitt durch einen Kolben in der Kassette.Figure 3 is an enlarged section through a piston in the cassette.
In einer Ausführungsform der Erfindung kann eine allgemein bei 1o gezeigte Kassette in einer allgemein bei 12 gezeigten volumetrischen Pumpe verwendet werden. Diese volumetrische bzw. Dosierpumpe 12 kann aufgebaut sein, wie es in der US-PS 3.985.133 offenbart und beschrieben ist. Es ist jedoch einzusehen, daß andere Pumpen verwendet werden können und daß jede Anordnung, die in der Lage ist, ein Strömungsmittel von einer Quelle zu einem Patienten zu übertragen, verwendet werden kann. Es ist auch einzusehen, daß andere Kassetten als die in der US-PS 3.985.133 offenbarte und beanspruchte verwendet werden können.In one embodiment of the invention, a general The cartridge shown at 10 can be used in a volumetric pump shown generally at 12. This volumetric or metering pump 12 can be constructed as disclosed and described in US Pat. No. 3,985,133. It will be understood, however, that other pumps may be used and that any arrangement capable of transferring fluid from a source to a patient can be used. It can also be seen that other cartridges than that disclosed and claimed in U.S. Patent 3,985,133 can be used.
Die Kassette 1o ist eine Wegwerfkassette. Nach der Verwendung zum überführen eines Strömungsmittels von einer Quelle an einen Patienten kann man die Kassette also wegwerfen und durch eine andere Kassette ersetzen; auf diese Weise braucht man die Kassette nicht nach jedem Einsatz zu sterilisieren. Weiterhin ist die Kassette betrieblich bezüglich der Pumpe so angeordnet, daß das Strömungsmittel nur durch die Kassette, nicht aber durch die Pumpe strömt.The cassette 1o is a disposable cassette. After using to transfer fluid from a source to a patient, the cassette can be thrown away and replace with another cartridge; this way you don't need the cassette after every use to sterilize. Furthermore, the cassette is operatively positioned with respect to the pump so that the fluid only flows through the cassette, but not through the pump.
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Auf diese Weise kann man die Kassetten in der Pumpe auswechseln, ohne daß die Pumpe sterilisiert werden muß.In this way the cassettes in the pump can be changed without having to sterilize the pump.
Die Kassette 1o weist eine Kammer 14 aus einem geeigneten Werkstoff wie Glas oder einem Kunststoff auf, der vorzugsweise durchscheinend ist. Die Kammer 14 hat eine entlang ihrer Axialausdehnung im wesentlichen konstante Querschnittsfläche und ist vorzugsweise zylindrisch ausgestaltet. Eine Leitung 16 ist an einem Ende der Pumpe vorgesehen. Die Leitung 16 verzweigt sich an einem Ende zu zwei Leitungen 18, 2o. Die Leitung 18 verläuft zu einer Quelle 22, die Leitung 2o zum Patienten 24. In der Leitung sitzt ein Drehventil 26 mit zwei Stellungen. In der einen Stellung kann das Strömungsmittel wie bspw. die intravenös zu verabfolgende Flüssigkeit von der Quelle in die Kammer strömen, während in der zweiten Stellung das Strömungsmittel aus der Kammer 14 zum Patienten übertragen wird. Das Ventil 26 wird von der Pumpe 12 betätigt.The cassette 1o has a chamber 14 made of a suitable one Material such as glass or a plastic, which is preferably translucent. The chamber 14 has one along it their axial extent is essentially constant cross-sectional area and is preferably cylindrical. One Line 16 is provided at one end of the pump. The line 16 branches off at one end to form two lines 18, 2o. The line 18 extends to a source 22 which Line 2o to the patient 24. A rotary valve 26 with two positions is seated in the line. In one position the fluid such as the intravenous liquid to be administered can flow from the source into the chamber, while in the second position the fluid is transferred from the chamber 14 to the patient. The valve 26 is actuated by the pump 12.
Ein Stößel 3o ist in der Kammer axial bewegbar angeordnet. Der Stößel 3o ist mit einem Schaltkreuz 32 ("detent") versehen, das zu einem entsprechenden Element in der Pumpe passend ausgestaltet ist, um den Stößel 3o mittels der Pumpe hin- und herzubewegen. Ein Kolben 34 befindet sich an dem der Leitung 16 zugewandten Ende des Stößels 3o und kann aus einem geeignet elastischen Material wie einem Butylgummi hergestellt sein. Der Kolben 34 ist an seiner Seitenwandung mit zwei Ringschultern bzw. Ringflächen 36,33 ausgeführt, die in Axialrichtung voneinander beabstar.det liegen und mit der Kammer 14 einen Hohlraum 4o bilden, der ein geeignetes Gleitmittel 42 wie bspw. ein Silikonöl aufnehmen kann. Das Silikonöl kann das Produkt DOW 36o seinA plunger 3o is arranged to be axially movable in the chamber. The plunger 3o is provided with a switching cross 32 ("detent"), which is designed to match a corresponding element in the pump in order to move the plunger 3o by means of the pump. and move here. A piston 34 is located at the end of the plunger 3o facing the line 16 and can extend be made of a suitably elastic material such as butyl rubber. The piston 34 is on its side wall executed with two ring shoulders or ring surfaces 36,33, which are spaced apart from one another in the axial direction and with the chamber 14 form a cavity 4o which can accommodate a suitable lubricant 42 such as, for example, a silicone oil can. The silicone oil can be the product DOW 36o
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und im Hohlraum 4o ein Volumen von etwa 25 bis 15o Mikrolitern haben.and in the cavity 4o a volume of about 25 to 15o microliters to have.
Ein Ring 46 aus einem geeigneten nachgiebigen Material wie bspw. Polyurethanschaum ist auf einem Kragen 48 des Stößels 3o angrenzend an die Ringfläche 38 angeordnet. Der Ring 46 ist porös und seine Poren sind mit einem Gleitmittel 5o gefüllt, das vorzugsweise dem Gleitmittel 42 entspricht. Der Ring 46 kann mit einer Außenabmessung ausgeführt sein, die größer als die Ringflächen 36,38 ist, so daß der Ring bei der Hin- und Herbewegung des Stößels 3o auf der Innenfläche der Kammer 14 wischt. Dieser Ring 46 dient als Vorratsbehälter für das Gleitmittel.A ring 46 made of a suitable resilient material such as polyurethane foam is on a collar 48 of the plunger 3o arranged adjacent to the annular surface 38. The ring 46 is porous and its pores are coated with a lubricant 5o filled, which preferably corresponds to the lubricant 42. The ring 46 can be designed with an external dimension which is larger than the annular surfaces 36,38, so that the ring during the reciprocating movement of the plunger 3o on the inner surface the chamber 14 wipes. This ring 46 serves as a storage container for the lubricant.
Die Dosierpumpe 1o weist einen Schrittschaltmotor (nicht gezeigt) auf, der den Kolben 34 schrittweise über gleichlange Hübe bewegt. Während der Stößel in den aufeinanderfolgenden Schritten von der Leitung 16 abgezogen wird, entsteht in der Kammer 14 ein Unterdruck, so daß Strömungsmittel von der Quelle 22 in die Kammer einströmt. Während der Kolben bzw. Stößel schrittweise auf die Leitung 16 hinzu bewegt wird, wird das intravenöse Strömungsmittel aus der Kammer 14 dem Patienten zugeführt.The dosing pump 1o has a stepper motor (not shown), which moves the piston 34 step by step over strokes of the same length. During the ram in the successive Steps is withdrawn from the line 16, creates a negative pressure in the chamber 14, so that fluid from the Source 22 flows into the chamber. While the piston or plunger is gradually moved towards the line 16, the intravenous fluid from chamber 14 is delivered to the patient.
Während der Kolben 34 schrittweise der Leitung angenähert wird, wird die Ringfläche 36 vom Strömungsmittel 42 im Hohlraum 4o und auch von dem intravenösen Strömungsmittel in der Kammer geschmiert. Die Ringfläche 36 wischt aber die Innenwand der Kammer 14 frei, sodaß während der Bewegung des Kolbens 34 zur Leitung 16 die Schmierung entfällt. Während dieser Bewegung des Kolbens 34 wird die Ringfläche 38 auchDuring the piston 34 gradually approached the line is, the annular surface 36 is by the fluid 42 in the cavity 4o and also by the intravenous fluid in the chamber lubricated. The annular surface 36 but wipes the inner wall of the chamber 14 free, so that during the movement of the Piston 34 to line 16 does not require lubrication. During this movement of the piston 34, the annular surface 38 is also
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vom Strömungsmittel im Hohlraum 4o geschmiert.lubricated by the fluid in the cavity 4o.
Während der Bewegung des Kolbens 34 von der Leitung 16 hinweg befindet die Ringfläche 38 sich an der Vorderkante des Stößels. Die Ringfläche 38 wird dabei vom Gleitmittel 42 im Hohlraum 4o geschmiert; desgl. wird bei dieser Bewegung auch die Ringfläche 36 vom Gleitmittel 42 im Hohlraum 4o geschmiert.During the movement of the piston 34 away from the line 16, the annular surface 38 is located on the leading edge of the Ram. The annular surface 38 is lubricated by the lubricant 42 in the cavity 4o; The same is true for this movement also the annular surface 36 is lubricated by the lubricant 42 in the cavity 4o.
Wie aus der vorgehenden Diskussion ersichtlich, werden bei der Hin- und Herbewegung des Kolbens 34 die Ringflächen 36, 38 vom Gleitmittel 42 im Hohlraum 4o geschmiert. Obgleich die Gleitmittelelemente im Hohlraum 4o beschränkt sind, reichen sie in den meisten Fällen, wie sich ergeben hat, aus, um die Ringflächen 36, 3 8 so lange zu schmieren, wie die Kassette 12 maximal benutzt werden kann, bevor man sie wegwirft.As can be seen from the preceding discussion, as the piston 34 reciprocates, the annular surfaces become 36, 38 lubricated by the lubricant 42 in the cavity 4o. Although the lubricant elements are restricted in the cavity 4o are, they are sufficient in most cases, as has been found, to lubricate the annular surfaces 36, 38 as long as the cassette 12 can be used to the maximum before it is thrown away.
Zuweilen erschöpft sich jedoch das Gleitmittel 42 im Hohlraum 4o, bevor eine Kassette vollständig aufgebraucht ist; dieser Umstand wirft Schwierigkeiten auf. Bspw. wird bei der Bewegung des Kolbens 34 zur Leitung 16 hin die Ringfläche 36 auch von dem intravenösen Strömungsmittel in der Kammer 14 geschmiert; die Ringfläche 36 wischt jedoch von der Kammerinnenwand ab. Diese Wischwirkung wird von der Ringfiäche 38 verstärkt, die ein Trockenbereich von der Ringfläche 36 trennt. Die Ringfläche wird also wänrend ihrer Bewegung von der Leitung Tb hinweg nicht geschmiert, so daß die Ringfläche 38 bei der Beweguny von der Leitung hinweg an der Innenfläche der Kammer 14 haftet. Dieses Haften verstärkt sich, wenn die Ringflache 38 gegen dieOccasionally, however, the lubricant 42 in the cavity 4o is exhausted before a cassette is completely used up is; this fact creates difficulties. For example, when the piston 34 moves toward the line 16, the Annular surface 36 also lubricated by intravenous fluid in chamber 14; however, the annular surface 36 wipes from the inside wall of the chamber. This wiping effect is enhanced by the annular surface 38, which has a dry area of the annular surface 36 separates. The ring surface is therefore not lubricated during its movement away from the line Tb, so that the annular surface 38 adheres to the inner surface of the chamber 14 as it moves away from the conduit. This Adhesion increases when the annular surface 38 against the
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Kammerinnenwand infolge der Wärme schwillt, die ensteht, während die Ringfläche 38 ohne Schmierung auf der Kammerinnenwand hin- und herläuft. Die Pumpe blockiert also.The inner wall of the chamber swells as a result of the heat that is generated, while the annular surface 38 runs back and forth on the inner wall of the chamber without lubrication. So the pump blocks.
Der Ring 46 verlängert die nutzbare Einsatzdauer des Kolbens 34 erheblich. Er führt die Ringflächen 36, 38 während der Kolbenbewegung von der Leitung 16 hinweg und wischt dabei auf der Innenfläche der Kammer 14 entlang, sodaß diese schon geschmiert wird, bevor die Ringflächen 36, 38 über sie laufen. Die Ringfläche 38 kann daher nicht mehr an der Kammerinnenfläche haften. Da der Ring 46 nachgiebig und mit Übermaß ausgeführt ist, wird seine Schmierwirkung verstärkt. Auf diese Weise läßt die nutzbare Lebensdauer der Kassette 12 sich erheblich verlängern. Indem man weiterhin den Ring 46 als Vorratsbehälter für das Gleitmittel ausnutzt, kann man die Gleitmittelmenge im Hohlraum 4o geringer halten und dennoch die nutzbare Lebensdauer der Kassette erhalten.The ring 46 extends the useful life of the piston 34 considerably. He leads the annular surfaces 36, 38 during the Piston movement away from the line 16 and wipes it along the inner surface of the chamber 14, so that this already is lubricated before the annular surfaces 36, 38 run over them. The annular surface 38 can therefore no longer at the Adhere to the inner surface of the chamber. Since the ring 46 is flexible and oversized, its lubricating effect is increased. In this way, the useful life of the cassette 12 can be extended considerably. By continuing using the ring 46 as a storage container for the lubricant, the amount of lubricant in the cavity 4o can be reduced and still maintain the useful life of the cartridge.
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