DE3212558A1

DE3212558A1 - Tropfengeber, insbesondere fuer die tropfenzaehlvorrichtung einer infusionseinrichtung

Info

Publication number: DE3212558A1
Application number: DE19823212558
Authority: DE
Inventors: Erfinder Wird Nachtraeglich Benannt Der
Original assignee: Anatros Corp
Current assignee: Anatros Corp
Priority date: 1981-05-01
Filing date: 1982-04-03
Publication date: 1982-12-09
Also published as: FR2504805B1; US4380235A; GB2097679A; JPS57185868A; GB2097679B; CA1162168A; FR2504805A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Tropfengeber für die Tropfenzählvorrichtung einer Einrichtung zur einstellbaren geregelten Zuführung von Flüssigkeit aus einem Vorratsbehälter unter Bildung nacheinander durch eine Tropfenkammer hindurchfall ender Tropfen zu einer Verwendungsstelle, insbesondere in einer Infusionseinrichtung für die intravenöse oder enterale Infusion genau abgemessener FTüssigkeitsmengen, wie z.B. Medikamenten oder Nährlösungen, in den Körper eines Patienten.

Bei einer solchen intravenösen oder enteralen Infusion von Flüssigkeiten ist es häufig erwünscht und manchmal absolut notwendig, die zugeführte Menge an Flüssigkeit sowie auch die Zuführungsgeschwindigkeit zu überwachen, so daß eine genaue Dosierung möglich ist. Daher ist es bei solchen Zuführungseinrichtungen üblich, eine besondere Tropfkammer oder Tropfenzähl kammer in der Zuführungsleitung zwischen dem Vorratsbehälter und der Verwendungsstelle, beispielsweise dem Patienten, als visuelle Stellungsanzeige vorzusehen. Die Bestimmung der Dosierung erfolgt gewöhnlich durch einen Tropfenbildner oder Tropfengeber am oberen Ende der Tropfenzähl kammer und durch Zählung der zum Boden dieser Kammer fallenden Tropfen, aus der die Flüssigkeit dem Patienten oder der sonstigen Verwendungsstelle zugeführt wird.

Die Dosierung wird gewöhnlich durch Eichung der Tropfenzahl pro Zeiteinheit, multipliziert mit dem Volumen der in jedem Tropfen enthaltenen Flüssigkeit, bestimmt. Die Tropfengröße wird bestimmt durch die körperliche Gestaltung des Tropfengebers. Sie wird gewöhnlich für jeden Tropfengeber festgelegt, und die Tropfgeschwindigkeit wird bestimmt durch eine Klemmvorrichtung an der Flüssigkeitsleitung, welche die Flüssigkeitsströmung durch die Leitung unterbindet und beschränkt.

Da die gesamte Einrichtung zur Flüssigkeitszufuhr, auch als Infu-

sionsgerät oder IV (intravenöses) Gerät bezeichnet, vollkommen steril bleiben muß, ist sie im allgemeinen nur einmal verwendbar und muß nach Gebrauch weggeworfen werden. Dies macht eine billige Herstellung erforderlich, und da eine genaue Dosierung Tropfen von gleichem Volumen für jedes Gerät erfordert, muß der Tropfengeber für jedes Gerät derselbe sein.

Der übliche Trop'fengeber für ein disponibles IV-Gerät ist ein Formteil aus Kunststoff, wie z.B. ein Stopfen nach dem U.S.-Patent 3,311,268, der das obere Ende der Tropfenzähl kammer verschließt und dessen Durchgangsweite bzw. Durchmesser so vorbestimmt wird, daß die Tropfen eine bestimmte Größe haben. Bekanntlich ist die Größe der aus einem solchen Durchgang abgegebenen Tropfen eine Funktion des Durchmessers des Durchganges. Solche Tropfengeberstopfen werden im allgemeinen mit Hilfe eines Formspritzwerkzeugs, zu dem eine Formmatrize mit einem leicht verjüngten Formkern gehört, hergestellt, wobei der Formkern den zur Tropfenbildung dienenden Flüssigkeitsdurchgang bestimmt. Eines der bei der Massenherstellung solcher Tropfengeber auftretenden Probleme besteht darin, daß die Formwerkzeuge sich durch Gleitreibung zwischen dem Kern des Formwerkzeugs und dem Formkörper abnutzen mit der Folge, daß nach dem Formen einer größeren Zahl von Tropfengebern bekannter Art der ständige Verschleiß des verjüngten Formkörpers des Formspritzwerkzeuges diesen verkleinert und dadurch den Durchmesser des tropfenbildenden Durchgangs, also auch das Volumen der davon gebildeten Tropfen, verringert.

Da die disponible Tropfkammer im allgemeinen in eine dauerhafte Meßeinrichtung eingesetzt wird, welche die Tropfengeschwindigkeit bestimmt und eine Geschwindigkeitssteuervorrichtung betätigt, um die Tropfgeschwindigkeit der gewünschten Dosierung entsprechend einzustel-

len, wird es äußerst wichtig, daß das Volumen der gebildeten Tropfen von Tropfengeber zu Tropfengeber stets gleich bleibt, da es sonst notwendig wird, jede disponible Flüssigkeitszuführungseinrichtung vor ihrem Gebrauch zu eichen.

In dem U.S.-Patent 3,276,639 ist eine Form eines Tropfengebers zur Abgabe von FVüssigkeitstropfen mit gleichmäßigem und genau vorbestimmtem Volumen angegeben. Danach wird ein besonderes Tropfenformungselement am Ende eines zur Bildung von Tropfen dienenden Durchganges in Form eines Rohrs vorgesehen, das eine sich erweiterende Abgabeöffnung aufweist. Eine solche Verlängerung mag zwar ihren Zwecken genügen und Tropfen von einem gewünschten Volumen bilden; wenn sie aber ebenfalls ein durch Formspritzen hergestelltes Teil ist, unterliegen die dieses Teil herstellenden Formwerkzeuge einem Verschleiß, der nach oftmaligem Gebrauch eine leichte und ständige Veränderung der Abmessungen des Teils zur Folge hat, so daß dieser Tropfengeber ebenfalls den Mangel aufweist, daß nicht jeder einzelne Tropfengeber Tropfen von dem genau gleichen und gleichbleibenden Volumen abgibt, weil die zur Herstellung dieser Verlängerungsstücke dienenden Formwerkzeuge zu verschleißen 'beginnen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Tropfengeber der zur Rede stehenden Gattung zu schaffen, der so gestaltet ist, daß er stets Tropfen von gleichem einheitlichem genau vorbestimmtem Volumen abgibt, einfach und wirtschaftlich auch als Massenerzeugnis herstellbar ist, ohne daß seine kritischen Dimensionen durch Werkzeugverschleiß eine sich auf das Tropfenvolumen auswirkende Änderung erfahren und bei dem die genaue Geometrie der Abmessungen der tropfenbildenden Elemente, die das Tropfenvolumen bestimmen, stets gleichbleibend eingehalten werden kann.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst. Möglichkeiten zur vorteilhaften weiteren Ausgestaltung eines solchen Tropfengebers sind in den Ansprüchen 2 bis 9 angegeben. Die Ansprüche 10 und 11 sind auf ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Tropfengebers gerichtet.

Das Wesentliche eines Tropfengebers gemäß der Erfindung, der in eine Einrichtung zur Zuführung von Flüssigkeit einsetzbar und austauschbar ist, besteht darin, daß seine tropfenbildenden Elemente aus einem Paar etwa plattenförmiger Teile mit einander zugewandten und in einem Abstand voneinander befindlichen parallelen ebenen Grenzflächen bestehen, deren gegenseitiger Abstand sich auf einer Teilstrecke im Bereich ihres äußeren Endes stetig erweitert.

Im folgenden ist die Erfindung anhand der Zeichnungen beispielsweise näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 das Schema einer Einrichtung zur einstellbaren geregelten Zuführung von Flüssigkeit aus einem Vorratsbehälter zu einer Verwendungsstelle mit einer Tropfenzähl vorrichtung, in die ein Tropfengeber gemäß der Erfindung einsetzbar ist;

Fig. 2 eine perspektivische, vergrößerte Darstellung des Tropfengebers, eingesetzt in das.obere Ende der Tropfenzähl kammer einer Einrichtung nach Fig. 1;

Fig. 3 eine etwas verkleinerte Seitenansicht des Tropfengebers von Fig. 2;

Fig. 4 einen Querschnitt des Tropfengebers, gesehen mit Blickrichtung auf die Ebene 4-4 von Fig. 3;

Fig. 5 einen Querschnitt, gesehen mit Blickrichtung auf die Ebene 5-5 von Fig. 3 und

Fig. 6 eine Seitenansicht, gesehen von rechts in der Zeichenebene auf Fig. 3.

Bei der in Fig. 1 dargestellten intravenösen Infusionseinrichtung enthält ein Flüssigkeitsbehälter 10 eine Flüssigkeit 12, die einem Patienten zugeführt werden soll,dessen Hand und Unterarm in der Zeichnung angedeutet und mit 14 bezeichnet ist. Der Behälter ist mit dem Patienten über eine Flüssigkeitszuführungsleitung 16 verbunden, bestehend aus einem oberen Abschnitt 16a und einem unteren Abschnitt 16b. Ein Steuerventil 19 ist mit dem oberen Abschnitt 16a und eine Tropfen- oder Tropfenzähl kammer 20 zwischen dem Ventil 19 und dem unteren Abschnitt 16b mit der Zuführungsleitung verbunden. Die Kammer 20 trägt den Tropfengeber 21 in ihrem Inneren. Sie hat durchsichtige Wandungen, so daß die Tropfen, von denen einer mit bezeichnet ist, gezählt werden können, wenn sie beim Herabfallen einen Lichtstrahl unterbrechen, der von einer Lichtquelle 24 durch die Kammer 20 zu einer Photodiode 26 verläuft. Die Ausgangsleitung 28 aus der Photodiode 26 ist mit einem Vergleicher verbunden, der ein elektrisches Steuersignal auf der Ausgangsleitung 32 hervorbringt, das zur Steuerung eines Schrittmotors 34 dient. Auf der Abtriebswelle des Motors sitzt eine Leitspindel 35 für die Steuerung des Ventils 19, das ein Verteilerventil sein kann, wie es in der Patentanmeldung P 32 01 061.3 vom 15.1.1982 derselben Anmelderin beschrieben ist. Am unteren Ende der Tropfenkammer 20 sammeln sich die Tropfen bei 22' und von da fließt die Flüssigkeit in den unteren Abschnitt 16b der Zuführuncsleituno.

Die FVüssigkeitszuführungseinrichtung und das Tropfenzählverfahren, bei dem ein der tatsächlichen Tropfenzahl entsprechendes Signal entwickelt wird, das mit einer Soll-Tropfenzahl in einem Vergleicher 30 verglichen wird, worauf ein der Differenz zwischen Sollwert und Istwert der Tropfenzahl auf der Leitung 32 gebildet wird, sind nicht

Gegenstand dieser Erfindung. Es gibt bereits mehrere bekannte Einrichtungen zur Bildung eines geeigneten Steuersignals.

Ein Tropfengeber gemäß der Erfindung läßt sich mit jeder Tropfenzählvorrichtung verwenden, die sich zur Feststellung der tatsächlichen TropfenzahTj deren Vergleich mit einem Sollwert und zur Bildung eines Steuersignals für den Fall, daß Soll- und Istwert nicht übereinstimmen, eignet. Ferner kann der Tropfengeber 21 nach der Erfindung in gleicher Weise auch bei einer enteralen Infusionseinrichtung verwendet werden, bei der ein Behälter, wie der Speicherbehälter 10, mit einer enteralen

2Q statt mit einer intravenösen Infusionsflüssigkeit 12 gefüllt ist und bei der der Leitungsabschnitt 16b in einen Körperhohlraum oder einen gastrischen Kanal statt in eine Vene geführt wird. Außerdem kann der Tropfengeber 21 bei jeder Art von Anwendung benutzt werden, welche die Bildung der Tropfen eines vorbestimmten genauen Volumens durch einen in Massenherstellung gefertigten Tropfengeber erfordert.

Die Fig. 2 bis 6 zeigen im einzelnen einen Tropfengeber 21 gemäß der Erfindung, der sich gut für Massenherstellung mit vernachlässigbarem Verschleiß der Formwerkzeuge eignet und Tropfen mit von Stück zu Stück des Tropfengebers genau gleichem Volumen liefert. Der.Tropfengeber 21 ist ein Formteil, das zwei parallele ebene, in einem Abstand voneinander angeordnete Grenzflächen etwa plattenförmiger Teile 40 und 42, ein Paar senkrechter kreisrunder Säulen 44 und 46 und einen Ring 48 am oberen und einen Ring 50 am unteren Ende aufweist. Die Platten 40 und 42 haben zwei in einem Abstand voneinander befindliche, sich gegenüberstehende ebene Grenzflächen 41 und 43, die einen Strömungskanal 45 bilden, der nur zwei geschlossene Seiten, nämlich die sich gegenüberstehenden Flächen 41 und 43, und zwei offene Seiten aufweist.

Die plattenförmigen Teile, die senkrechten Säulen und die Ringe werden hier von einem einzigen Formkörper gebildet. Sie können aber auch gestanzt oder sonstwie getrennt voneinander hergestellt und danach durch ein Klebemittel oder auf andere Weise zusammengebaut werden,so daß die sechs Teile miteinander ein Stück bilden.

Der obere Ring 48 hat eine Umfangsfläche, die mit Schiebesitz in die Tropfenkammer 20 paßt und eine obere sich nach außen erstreckende Schulter 49 aufweist, die auf dem oberen Rand der Tropfenkammer ruht und den Tropfengeber 21 trägt. Der obere Ring 48 hat ferner eine IQ zentrale Öffnung 52, die sich im allgemeinen bündig mit der öffnung in dem Ventil 19 erstreckt, und wenn kein Ventil direkt über der Tropfenkammer 20 angeordnet wird, erstreckt sich diese öffnung bündig mit dem Leitungsabschnitt 16a. Vorzugsweise ist der Ring 48 direkt mit dem Steuerventil 19 gekuppelt, wobei die Flüssigkeit durch die öffnung 52 in den Raum zwischen den Platten 40 und 42 einläuft. An dem unteren Ring 50,der gleichfalls eine zentrale öffnung 54 aufweist, die die gleiche Weite wie die öffnung' 52 hat, ist ein Spritzschutz 56 angebracht, der aus einem Stück diagonal oder schräg abgeschnittenen Rohres bestehen kann, so daß eine schräge längliche öffnung gebildet wird. Der Spritzschutz 56 in Verbindung mit dem unteren Ring 50 verhindert es, daß Flüssigkeit in denjenigen Teil der Kammer 20 gespritzt wird, durch welchen der Lichtstrahl hindurchgeht, so daß er auch einen Schutz gegen Zähl fehl er bildet.

Das Volumen der von dem Tropfengeber 21 gebildeten Tropfen ist allgemein gesprochen eine Funktion vier physikalischer Größen, nämlich des Trennabstandes zwischen den sich gegenüberstehenden Endwänden 41 und 43 der plattenförmigen Teile 40.und 42, der mit "D" bezeich-

net ist, der Dicke der plattenförmigen Teile 40 und 42, die mit "T" bezeichnet ist, des Erweiterungswinkelsam Austrittsende des Kanals 45 zwischen den plattenförmigen Teilen 40 und 42, der mit "Θ" bezeichnet ist und der senkrecht vorspringenden Länge des erweiterten Austrittsendes des Kanals 45, die mit "H" bezeichnet ist. Sorgfältige Versuche haben die folgenden Werte des Tropfenvolumens in Milliliter für einen Tropfengeber 21 mit einer Dicke "T" der Platten 40 und 42 gleich 0,762 mm und einem Austrittswinkel "Θ" gleich 40° ergeben:

H in mm	D	in mm	Volumen	in ml
2,4130	1,	1684	0,059
2,4130	1,	1176	0,057
1,6510	I₅	1684	0,050

Es wurde ferner gefunden, daß das Tropfenvolumen im wesentlichen eine Funktion der Dicke der plattenförmigen Teile, ihres Abstandes sowie des Grades und der Länge der Verjüngung ist, daß es aber praktisch unabhängig von der Länge der Plattengrenzflächen 41 und 43 ist. Mit anderen Worten: Solange die Länge des Kanals 45 mindestens das Zweifache des Abstandes der plattenförmigen Teile beträgt, ändert sich die Tropfengröße nicht erheblich mit der Kanallänge.

Bei der Herstellung des Tropfengebers 21 ist zu beachten, daß die Formwerkzeuge bedeutend weniger dem Reibungsverschleiß durch Gleitreibung zwischen Formwerkzeug und Formstück unterliegt, wenn es verglichen wird mit den bereits bekannten Formwerkzeugen mit der langen Verjüngung zur Bildung des Flüssigkeitsdurchgangskanals. Demgemäß sind

die Dicke der plattenförmigen Teile als auch der Abstand zwischen den Flächen 41 und 43 keinem erheblichen Verschleiß der Formwerkzeuge unterworfen. Das gleiche gilt für den Winkel und die Länge des verjüngten Abschnitts am Kanalausgang. Da keine der übrigen Dimensionen kritisch sind, läßt sich ein Tropfengeber gemäß der Erfindung in Massenherstellung mit ausreichender Sicherheit dafür erzeugen, daß der erste Tropfengeber sowie auch der millionste genau die gleichen Abmessungen haben und daher genau das gleiche Tropfenvolumen ergeben.

Es kann davon ausgegangen werden, daß die Gleichmässigkeit des Tropfenvolumens von Tropfengeber zu Tropfengeber weitgehend abhängt von der Fähigkeit des Formwerkzeugs zur Einhaltung einer besser konstanten Abmessungstreue - wegen des vernachlässigbaren Verschleisses beim Gebrauch - es können aber auch andere Erklärungen für die auf diese Weise gewonnene Gleichmäßigkeit des Tropfengebers angenommen werden. Eine Theorie besteht darin, daß der offene Kanal eine Tropfenformung aufgrund der Oberflächenspannung der Flüssigkeit, ohne Einfluß eines Vakuums oberhalb des Tropfens erlaubt, wie sie bei den früheren rohrförmigen Tropfengebern vorhanden war.

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Leerseite

Claims

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DIPL.-ING. F. WERDERMANN

ZÜGEL VERTRETER BEIM EPA · PROFESSIONAL REPRESENTATIVES BEFORE EPO MANDATAIRES AGREES PRES LOEB

2OOO HAMBURG 36 2. APR.

WALl 1O

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TELEGRAMME: INVENTIUS HAMBURG

TELEX 2163S51 INTU D

UNSER ZEICHEN/OUR FILE /\ , 32 003

Anmelder:

ANATROS CORPORATION,

1922 Junction Avenue, Suite 4C, San Jose, Kalif. 94 304 (V.St.A.)

Tropfencieber, insbesondere für die Tropfenzähl vorrichtung einer Infusionseinrichtung.

Patentansprüche :

( 1.) Tropfengeber für die Tropfenzähl vorrichtung einer Einrichtung zur einstellbaren, geregelten Zuführung von Flüssigkeit aus einem Vorratsbehälter unter Bildung nacheinander durch eine Tropfenkammer - hindurchfallender Tropfen zu einer Verbindungsstelle, insbesondere in einer Infusionseinrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß er zwei Körper etwa in Form von Platten mit parallelen, ebenen, sich in einem Abstand voneinander gegenüberstehenden Grenzflächen aufweist, zwischen denen die aus dem Vorratsbehälter kommende Flüssigkeit unter Bildung der aufeinanderfolgenden Tropfen hindurchtritt.
2. Tropfengeber nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß "" die beiden Körper Platten von gleichmäßiger Dicke sind.
3. Tropfencieber nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden plattenförmigen Körper dieselbe Dicke haben.
4. Tropfengeber nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die sich gegenüberstehenden Grenzflächen der beiden Platten einen vorbestimmten Abstand voneinander aufweisen.
5. Tropfengeber nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die sich gegenüberstehenden Wandflächen der beiden Körper einen länglichen, an zwei Seiten offenen Kanal von annähernd rechteckigem Querschnitt bilden.
6. Tropfengeber nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die freien Enden der sich gegenüberstehenden Grenzflächen der beiden etwa plattenförmigen Körper auseinanderstrebende Teilflachen aufweisen.
7. Tropfengeber nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicken der etwa plattenförmigen Körper, der trennende Abstand der sich gegenüberstehenden Grenzflächen, der Erweiterungswinkel der auseinanderstrebenden Teil flächen und deren Länge so gewählt sind, daß Tropfen von einem vorbestimmten Volumen gebildet werden.
8. Tropfengeber nach einem der Ansprüche 1 bis 7, der dazu dient, aus einer Strömung von Flüssigkeit nacheinander Tropfen von einem genau vorbestimmten, gleichen Volumen zu bilden, gekennzeichnet durch zwei in gleicher Ebene liegende, etwa plattenförmige Körper mit sich gegenüberstehenden parallelen Grenzflächen, die sich in einem vorbestimmten Abstand voneinander befinden und einen Kanal mit zwei Seitenwänden zwischen sich bilden, deren untere Teile auseinanderstreben, so daß ein sich erweiternder Ausgang des Kanals gebildet wird.
9. Tropfengeber nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Begrenzungswandflächen ebene Flächen sind.
10. Verfahren zur Bildung gleichgroßer, aufeinanderfolgender Tropfen aus einer strömenden Flüssigkeit in einem Tropfengeber nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die strömende Flüssigkeit von oben nach unten durch einen länglichen, senkrechten Kanal mit nur zwei sich in einem bestimmten Abstand, der dem gewünschten Tropfenvoiümen entspricht, gegenüberstehenden festen Begrenzungswänden geleitet wird.
11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der untere Teil des Kanals einen sich unter einem bestimmten Winkel erweiternden Abstand, der in diesem Bereich auseinanderstrebenden, sich gegenüberstehenden festen Wände begrenzt ist, wobei der Erweiterungswinkel und der sich erweiternde Wandabstand einem gewünschten Tropfenvolumen entspricht.