DE3150623A1 - "druckinfusionsapparat fuer medizinische anwendungen" - Google Patents

"druckinfusionsapparat fuer medizinische anwendungen"

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DE3150623A1 DE19813150623 DE3150623A DE3150623A1 DE 3150623 A1 DE3150623 A1 DE 3150623A1 DE 19813150623 DE19813150623 DE 19813150623 DE 3150623 A DE3150623 A DE 3150623A DE 3150623 A1 DE3150623 A1 DE 3150623A1
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Description

VON KREISLER SCHÖNWALD EISHOLD FUES VON KREISLER: KELLER SELTING WERNER
-5-
PATENTANWÄLTE Dr.-Ing. von Kreisler 11973
Firma Dn-InQ1K-SChOnWaIcJjKoIn
Dr.-Ing. K. W. Eishold, Bad Soden
B. Braun Melsungen AG Dr. J. F. Fues, Köln
Dipl.-Chem. Alek von Kreisler, Köln
Carl-Braun-Straße Dipl.-Chem. Carola Keller, Köln
Dipl.-Ing. G. Selting, Köln Dr. H.-K. Werner, Köln
3508 Melsungen
DEICHMANNHAUS AM HAUPTBAHNHOF
D-5000 KÖLN 1
18. Dezember 1981
Sg-fz Druckinfusionsapparat für medizinische Anwendungen
Die Erfindung betrifft einen Druckinfusionsapparat für medizinische Anwendungen, mit einem einen Spindeltrieb enthaltenden Gehäuse, das einen ersten Halter zum Befestigen des einen Teiles einer Spritze aufweist, mit einem relativ zu dem Gehäuse linear bewegbaren und über den Spindeltrieb von einem Motor angetriebenen Schieber, der einen zweiten Halter zum Befestigen des.anderen Teils der Spritze aufweist, und mit einer^'f islöseeinrichtung, die bei Betätigung ο den Kraftfluß vom Motor zum Bewegen des Schiebers unterbricht.
Derartige Druckinfusionsapparate werden für die Durchführung von Dauerinfusionen benutzt. Sie sind geeignet, eine Spritze langsam und kontinuierlich zu betätigen, so daß einem an den Auslaß der Spritze angeschlossenen Patienten der Inhalt der Spritze über z.B. 24 Stunden gleichmäßig verteilt eingegeben wird. Die Druckinfusionsapparate müssen daher kleinste Flüssigkeits-
mengen in einer Rate von 0,06 bis 6 ml/h mit hoher zeitlicher Konstanz liefern, wobei die Geschwindigkeitsabweichung in der Regel auf maximal 1% begrenzt ist*
Bekannt sind Druckinfusionsapparate, bei denen die Spritze über einen Zahnstangenantrieb, der über einen Synchronmotor mit Umschaltgetriebe angetrieben ist, ausgedrückt wird. Das vordere Ende des Spritzenzylinders wird in einem Halter festgehalten, während ein mit der Kolbenstange der Spritze verbundener zweiter Halter ο langsam in Richtung auf den ersten Halter bewegt wird.
Die neueren Druckinfusionsapparate sind anstelle einer Zahnstange mit einem Spindelantrieb ausgestattet. Dieser Spindelantrieb wird von einem Schrittmotor oder über ein Getriebe von einem Gleichstrommotor angetrieben. Der Spindeltrieb ist über eine Auslöseeinrichtung ausrastbar, um eine Voreinstellung der Kolbenstange von Hand vornehmen zu .können. Dabei ergeben sich jedoch die folgenden Probleme: Bei der Benutzung des Druckinfusionsapparates wird die Spritze zunächst mit einer Aufziehkanüle aus ■ einer Medikamentenflasche gefüllt. Dann wird die Kanüle entfernt und eine aus einer sterilen Verpackung entnommene leere Schlauchleitung an den Spritzenauslaß angeschlossen. Aus Gründen der Sterilität, Sauberkeit und Sparsamkeit ist es wünschenswert, die Leitung genau nur bis zu ihrem freien Ende zu füllen, bevor an dieses eine Kanüle oder ein Katheter angeschlossen wird. Dieses Füllen der Schlauchleitung erfolgt bei den bekannten Apparaten dadurch, daß der Schieber bei betätigter Auslöseeinrichtung vorgeschoben wird, bis die Flüssigkeit 0 gerade das vordere Ende der Schlauchleitung erreicht.
Wird die Betätigung der Auslöseeinrichtung dann beendet,
so erfolgt entweder ein Einrasten im Teilungsmaß der Spindel oder Zahnstange oder die Einrastung unterbleibt. Wenn nach Beenden der Betätigung der Auslöseeinrichtung eine Einrastung in die Spindel oder Zahnstange erfolgt, kann an dem Schieber eine Stoßbewegung nach vorne oder hinten eintreten, wodurch in die Schlauchleitung Luft eindringt oder Flüssigkeit austritt. Erfolgt dagegen bei Beendigung der Betätigung der Auslöseeinrichtung keine Einrastung, dann erfolgt die Einrastung später mit
IQ einer gewissen Verzögerung, nämlich dann, wenn sich die Spindel oder Zahnstange so weit bewegt hat, daß eine Einrastung möglich ist. Bei einer Förderrate von 1 ml/h, einem Kolbenweg von 80 mm in 50 Stunden und einer Geschwindigkeit am Abtrieb von 1,6 mm/h kann es unter der Voraussetzung, daß die Spindelsteigung 1 mm beträgt, bis zu 4 0 Minuten· dauern, bis die Einrastung erfolgt. In dieser Zeit unterbleibt die Infusion, obwohl der Patient an den Druckinfusionsapparat angeschlossen ist. Dies kann zur Thrombenbildung und schließlich zu einer Embolie führen. Aus diesem Grund wird meist eine zwangsweise Einrastung hervorgerufen.
Wird die Einrastung erzwungen, nachdem die Schlauchleitung an den Patienten angeschlossen worden ist, gibt es zwei unerwünschte und medizinisch bedenkliche Effekte. Die Einrastung führt entweder zu einer kurzzeitigen Umkehr der Förderrichtung, wodurch Blut angesaugt wird und die Gefahr von Thrombenbildung und Embolie hervorruft, oder zu einem konzentrierten Medikamentenstoß zum Patienten.
Ein weiterer Nachteil der bekannten Druckinfusionsapparate besteht darin, daß bei Betätigung der Aus-
<o:
löseeinrichtung unter Last die Vorspannungen plötzlich freigesetzt werden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Druckinfusionsapparat zu schaffen, dessen Schieber bei betätigter Auslöseeinrichtung frei bewegbar ist, wobei in jeder Stellung des Schiebers stufenlos und ohne eine Rastwirkung der Kraftfluß zu dem Antrieb herstellbar ist.
Zur Lösung dieser Aufgabe ist erfindungsgemäß vorgesehen, ο daß der Spindelantrieb ein Kugelumlaufgetriebe mit einer Spindel und einer auf der Spindel angeordneten und mit deren Gewinde über Kugeln in Eingriff stehenden Mutter aufweist und daß die Auslöseeinrichtung eine Kupplungseinrichtung ist, die entweder die Spindel oder die Mutter in mindestens einer Drehrichtung drehfest mit dem .Schieber kuppelt.
Bei einem Kugelumlaufgetriebe handelt es sich um einen Spindeltrieb, der nicht-selbsthemmend ist. Dies bedeutet, daß nicht nur durch Drehung der Mutter relativ zu der Spindel eine Längsbewegung zwischen Mutter und Spindel erreicht werden kann, sondern auch durch lineares Verschieben der Spindel relativ zu der Mutter eine Drehung dieser beiden Teile relativ zueinander. Derartige Kugelumlaufgetriebe sind beispielsweise aus der DE-OS 14 25 bekannt. Sie weisen eine Mutter auf, die entsprechend den Gewindegängen der Spindel verlaufende Gewindegänge aufweist. Die Gewindegänge von Mutter und Spindel greifen aber nicht ineinander, sondern sie bilden schraubenförmige Kanäle, in denen Kugeln angeordnet sind. Diese Kugeln wandern bei einer Relativbewegung zwischen
Spindel und Mutter im Innern der Mutter und wenn sie das Ende der Mutter erreicht haben, werden sie durch axiale Rücklaufkanäle zu dem entgegengesetzten Ende der Mutter zurückgeführt. Infolge der extrem geringen Reibung des Kugelumlaufgetriebes ergibt sich die Wirkung, daß bei rotierender Mutter die Spindel relativ zu der Mutter linear bewegt wird, daß aber andererseits auch die Spindel innerhalb der Mutter linear verschoben werden kann, wobei sie dann allerdings rotiert. Es handelt sich somit um einen nicht-selbsthemmenden Spindelantrieb.
Infolge der Verwendung des Kugelumlaufgetriebes kann der Schieber linear in jede beliebige Stellung gebracht werden, wenn die Spindel frei rotieren kann. Wird anschließend durch die Kupplungseinrichtung die Spindel drehfest mit dem Schieber verbunden, dann ist der Kraftfluß zwischen Motor und Schieber sofort hergestellt, ohne daß es einer Einrastung im Teilungsmaß der Spindel bedürfte. Der Schieber mit dem zweiten Halter, an dem die Kolbenstange der Spritze befestigt wird, kann also auf die jeweilige Spritze genau eingestellt werden. Es ist auch möglich, durch manuelles Bewegen des Schiebers, den an die Spritze angeschlossenen Schlauch aus der Spritze heraus zu füllen, wobei die Spindel frei rotiert.
Wenn die Flüssigkeit am vorderen Ende des Schlauches angelangtist, wird die Spindel an den Schieber angekuppelt, so daß die weitere Bewegung des Schiebers über den Spindelantrieb von dem Motor erfolgt. Dies ermöglicht eine genaue Feineinstellung der Spritze zu Beginn des Infusionsvorganges.
■2
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, daß die mit dem Schieber gekoppelte Spindel bzw. Mutter mit einem Drehknopf verbunden ist und daß die Kupplungseinrichtung ein ausrastbarer Freilauf ist, der im Kupplungszustand die Drehung der Spindel bzw. Mutter. durch den Drehknopf nur in derjenigen Richtung zu1· läßt, die einer gegenseitigen Annäherung der beiden Halter entspricht.
■]0 Auf diese Weise wird erreicht, daß die Spindel bzw. die Mutter durch den Drehknopf von Hand gedreht werden kann, so daß durch Drehen des Drehknopfs eine Feinverschiebung der beiden Halter aufeinander zu erfolgt.£ Während dieser Feinverschiebung wird die an die Spritze angeschlossene Schlauchleitung genau bis zu ihrem vorderen Ende mit Flüssigkeit gefüllt. Ein Wiedereinsaugen der Flüssigkeit in den Schlauch ist nicht möglich, da eine Rückdrehung des Drehknopfes durch den Freilauf verhindert wird. Auf diese Weise wird vermieden, das Kontaminationen von der
Außenluft in die Schlauchleitung eingesaugt werden. Die Feinverschiebung ist auch unter Last bei laufendem Motor möglich.
Grundsätzlich kann entweder die Spindel oder die Mutter über die Kupplungseinrichtung mit dem Schieber verbunden sein. Wichtig ist nur, daß eines dieser beiden Teile von dem Motor angetrieben wird und daß das jeweils andere Teil in dem Schieber gelagert ist und über die Kupplungseinrichtung mit diesem drehfest verbunden werden kann.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist der Spindelantrieb ein von dem Motor angetriebenes und mit der Mutter festverbundenes Rohr auf, in dem die
Spindel angeordnet ist. Dies hat den Vorteil einer günstigen Konstruktion, weil der Drehknopf direkt mit dem Ende der Spindel fest verbunden sein kann. Zweckmäßigerweise ist der 'Schieber mit einer das Rohr übergreifenden Hülse in einem Rohransatz des Gehäuses drehfest geführt. Der gesamte Spindeltrieb ist in dem Rohransatz gekapselt untergebracht und somit gegen schädliche Einwirkungen von außen geschützt.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist der Freilauf einen Nadeln enthaltenden Ring auf, der von einem Auslöseknopf drehbar ist. Die Nadeln liegen an einem mit der Spindel verbundenen Wellenabschnitt außen an und sie sind zwischen tangentialen Wandteilen des Schiebers geführt. Ein derartiger Nadelfreilauf, wie er im Prinzip auch bei Fahrrädern bekannt ist, hat den Vorteil, daß er eine Rückdrehung sofort verhindert, während er Vorwärtsdrehungen ungehindert zuläßt. Bei einer Rückdrehung verkeilen sich die Nadeln zwischen dem Wellenabschnitt und den tangentialen Wandteilen.
Im Folgenden wird unter Bezugnahme auf die Zeichnungen ein Ausführungsbeispiel der Erfindung näher erläutert.
Es zeigen:
Fig. 1 eine Seitenansicht des Druckinfusionsapparates,
Fig. 2 einen Längsschnitt entlang der Linie II-II der Fig. 1, und
Fig. 3 einen Querschnitt entlang der Linie III-III der Fig. 2.
Der dargestellte Druckinfusionsapparat weist ein langgestrecktes rohrförmiges Gehäuse 10 auf, an dessen Unterseite ein L-förmiger erster Halter 11 befestigt ist, dessen freier Schenkel nach unten absteht. In dem Gehäuse 10 ist ein Schieber 12 geführt, der aus dem freien Ende des Gehäuse herausragt und einen nach unten weisenden zweiten Halter 13 aufweist. Der senkrechte Schenkel des
-j Q ersten Halters 11 ist mit einer seitlichen Ausnehmung versehen, in die der Hals des Zylinders einer Spritze 14 eingesetzt wird. Aus dem rückwärtigen Ende des Zylinders ragt die Kolbenstange 15 heraus, deren Ende in eine Ausnehmung des zweiten Halters 13 eingesetzt ist.
Wird nun der zweite Halter 13 in Richtung auf den ersten Halter 11 bewegt, dann wird der Inhalt der Spritze aus dem Spritzenauslaß 16 ausgedrückt. An den Spritzenauslaß wird eine (nicht dargestellte) sterile Schlauchleitung angeschlossen.
In dem rohrförmigen Gehäuse -10 ist die mit dem Schieber 12 fest verbundene Hülse 17 längsverschiebbar geführt. Die Hülse 17 weist an ihrem dem Schieber 12 abgewandten Ende einen radial abstehenden Ansatz 18 auf, der in einer Längsnut 19 an den Innenseite des Gehäuses 10 gleitet und bei voll ausgefahrenem Schieber 12 gegen eine Anschlagschraube 20 stößt, die durch die Wand des Gehäuses 10 hindurchgeschraubt ist. Der Ansatz 18 dient gleichzeitig als Drehsicherung zur Verhinderung von Drehungen des Schiebers 12 relativ zu dem Gehäuse 10.
Das antrxebssextige (linke) Ende 21 des Gehäuses 10 dient zur Anbringung eines (nicht dargestellten) Motors. In diesem Ende 21 ist ein Zahnrad 22 gelagert, das von dem Motor über ein Ritzel 23 angetrieben wird. Das Zahnrad ist über ein in einem Kugellager 25 gelagertes Wellens'tück 24 mit einem Rohr 26 verbunden. Das Rohr 26 verläuft koaxial im Innern des rohrförmigen Gehäuses 10 und im Innern der Hülse 17. An dem freien Ende des Rohres 26 befindet sich die Mutter 27 des Kugelumlaufgetriebes. Diese Mutter 27 wirkt mit der Spindel 28 zusammen, die sich von der Seite des Schiebers 12 her koaxial in das Innere des Rohres 26 hinein erstreckt. Das Zusammenwirken der Mutter 27 mit der Spindel 28 ist nicht im einzelnen dargestellt. Diese Konstruktion ist beispielsweise der DE-OS 14 25 787 zu entnehmen.
Das Ende der Spindel 28 ist mit einem Kugellager 29 ', in dem Schieber 12 gelagert. An dem Ende der Spindel 28 ist ein Drehknopf 30 fest angebracht, der zusammen mit dem Schieber 12 verschiebbar ist und über den die Spindel 28 manuell gedreht werden kann. Das Spindelende ist an dem Schieber 12 gegen axiale Verschiebungen gesichert.
Im Innern des Schiebers 12 ist ein mit dem Spindelende Verbundes Wellenstück 32 von einem Schaltring 33 umgeben, der in Grenzen gedreht werden kann. Der Schaltring 33 weist eine radial abstehende Nase 34 auf, die in eine Querkerbe eines Druckstiftes 35 hineinragt. Der Druckstift 35 verläuft in dem Schieber 12 oberhalb des Wellenstückes 32 und quer zu diesem. Er ist in einer Sackbohrung geführt und wird von einer Feder 36 seitlich nach
außen gedrückt gehalten.
Der Schaltring 33 ist als Käfig für zwei Nadeln 37 ausgebildet. Diese Nadeln liegen außen an der Umfangswand des Wellenstückes 33 an. Andererseits liegen die Nadeln 37 an der tangentialen Innenfläche von Druckstücken 38 an. Die Druckstücke 38 bilden zusammen mit dem Wellenstück 32 (im Querschnitt gesehen) keilförmige Kanäle für die Kugeln 37. Hiedurch entsteht eine Freilaufwirkung, weil das Wellenstück 32, das mit der Spindel 28 verbunden ist, sich gemäß Fig. 3 nur im Gegenuhrzeigersinn frei drehen kann. Bei einer Drehung des Wellenstückes 32 im Uhrzeigersinn werden die Nadeln 3 7 an den Druckstücken 38 verkeilt, so daß eine derartige Drehung sofort blockiert wird.
Wird der Druckstift 35 entgegen der Wirkung der Feder eingedrückt, dann wird der Schaltring 33 im Gegenuhrzeigersinn verschwenkt, so daß die Nadeln 3 7 zwangsweise in ihre Freigabeposition gebracht werden und dabei Drehungen des Wellenstückes 32 in beiden Richtungen zulassen.
Zwischen dem Schieber 12 und,dem ihm zugewandten Ende des Gehäuses 10 befindet sich ein Faltenbalg 40, der die Hülse 17 des Schiebers 12 überdeckt und das Gehäuse 10 verschließt.
Die Handhabung des Druckinfusionsapparates geschieht wie folgt: Um eine gefüllte Spritze einzusetzen, wird, beginnend aus der in Fig. 2 dargestellten Position, der
Schieber 12 aus dem Gehäuse 10 herausgezogen. Dies geschieht, indem der Druckstift 35 eingedrückt wird. Wird bei eingedrücktem Druckstift an dem Schieber 12 (nach rechts) gezogen, dann bewegt sich die Hülse 17 in dem Gehäuse 10 nach rechts, wobei sich gleichzeitig die Spindel 28 frei dreht, während die Mutter 27 von dem noch abgeschalteten Motor festgehalten wird. Nachdem der Schieber 12 so weit herausgezogen worden ist, wie es die gefüllte Spritze erfordert, wird die Spritze 14 in die beiden Halter 11,13 eingesetzt. Der Druckstift 35 ist nun losgelassen. Der Drehknopf 30 kann in diesem Zustand nur in derjenigen Drehrichtung gedreht werden, die einer Bewegung des zweiten Halters 13 in Richtung auf den ersten Halter 11 entspricht, nicht aber in Gegenrichtung.
Der Drehknopf 30 wird solange gedreht, bis sich die an den Spritzenauslaß 16 angeschlossene Schlauchleitung mit Flüssigkeit aus der Spritze gefüllt hat. Da sich die Spindel 28 an der zunächst noch feststehenden Mutter 27 abstützt (der Motor ist noch nicht eingeschaltet),wird durch die Betätigung des Drehknopfes 30 auch das Getriebespiel durch Vorspannung in Arbeitsrichtung eliminiert.
Nachdem die Schlauchleitung an den Patienten angeschlossen ist, kann der Motor eingeschaltet werden. Infolge der Spielfreiheit beginnt die Flüssigkeitsförderung auch bei kleinsten Infusionsraten sofort.
Aus Gründen der Übersichtlichkeit wurden der Motor für den Antrieb des Rohres 26 und der Mutter 27 fortgelassen. Ferner ist der Endschalter, der den Motor abschaltet wenn der Schieber 12 seine maximale Einzugsstellung relativ zu dem Gehäuse 10 erreicht hat bzw. wenn ein Überlastfall auftritt, nicht dargestellt.

Claims (1)

  1. Ansprüche
    .J Druckinfusionsapparat für medizinische Anwendungen, mit einem einen Spindeltrieb enthaltenden Gehäuse, das einen ersten Halter zum Befestigen des einen Teiles einer Spritze aufweist, mit einem relativ zu dem Gehäuse'linear bewegbaren und über den Spindeltrieb von einem Motor angetriebenen Schieber, der einen zweiter Halter zum Befestigen des anderen Teiles der Spritze aufweist und mit einer Auslöseeinrichtung, die bei Betätigung den Kraftfluß vom Motor zum Bewegen des Schiebers unterbricht, dadurch gekennzeichnet, daß der Spindeltrieb ein Kugelumlaufgetriebe (27,28) mit einer Spindel (28) und einer auf der Spindel angeordneten und mit deren Gewinde über Kugeln in Eingriff stehenden Mutter (27) aufweist und daß die Auslöseeinrichtung eine. Kupplungseinrichtung (33,37) ist, die entweder die Spindel (28) oder die Mutter (27) in mindestens einer Drehrichtung drehfest mit dem Schieber (12) kuppelt.
    2". Druckinfusionsapparat nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß die mit dem Schieber (12) gekuppelte Spindel (28) bzw. Mutter (27) mit einem Drehknopf (30) verbunden ist und daß die Kupplungseinrichtung (33,37) ein ausrastbarer Freilauf ist, der im Kupplungszustand die Drehung der Spindel (28) bzw. Mutter (27) durch den Drehknopf (30) nur in derjenigen Richtung zuläßt, die einer gegenseitigen Annäherung der beiden Halter (11,13) entspricht.
    ■ι
    3. Druckinfusionsapparat nach Anspruch. 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Spindelantrieb ein von dem Motor angetriebenes und mit der Mutter (27) fest verbundenes Rohr (26) aufweist, in dem die Spindel (28) angeordnet ist.
    4. Druckinfusionsapparat.nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Schieber (12) mit einer das Rohr (26) übergreifenden Hülse (17) in dem Gehäuse (10) drehfest geführt ist.
    5. Druckinfusionsapparat nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Freilauf einen Nadeln (37) enthaltenden Schaltring (33) aufweist, der von einem Auslöseknopf (35) drehbar ist und daß die Nadeln (3 7) an einem mit der Spindel (28) verbundenen Wellenabschnitt (32) außen anliegen und zwischen tangentialen Druckstücken (38) geführt sind.
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