DE3215329A1

DE3215329A1 - Einrichtung zur intravenoesen infusion

Info

Publication number: DE3215329A1
Application number: DE19823215329
Authority: DE
Inventors: Martyn Stuart 75042 Garland Tex. Abbott; Robert Louis 75074 Plano Tex. Easley; Thomas Cline 75069 Mc Kinney Tex. Thompson
Original assignee: Quest Medical Inc
Current assignee: Quest Medical Inc
Priority date: 1981-04-28
Filing date: 1982-04-24
Publication date: 1982-12-09
Also published as: JPS57183860A; FR2504682B1; FR2504682A1; US4431425A; JPH0251611B2

Description

Beschreibung

Bei der Behandlung von Patienten ist es oft erforderlich, eine intravenöse Infusion vorzunehmen. Dabei hängt die Infusionsrate von einer Anzahl verschiedener Faktoren einschließlich Gewicht, Alter, Geschlecht, körperlicher Zustand des Patienten und Art der Infusionslösung ab. Eine Einrichtung für die intravenöse Infusion sollte daher eine einstellbare Strömungsrate haben, und diese sollte meßbar sein, um sicherzustellen, daß die Infusion eine optimale Wirkung entfaltet. Erwünscht wäre eine Einrichtung, die automatisch Strömungsfehler feststellt, also Zustände, bei denen dem Patienten die Infusionslösung nicht richtig zugeführt wird.

In der parallelen deutschen Patentanmeldung P, 82

(entsprechend US-Anmeldung 258 361 vom 28. April 1981; Anwaltsakte 18627) ist eine Einrichtung zur genau gesteuerten intravenösen Infusion mittels Schwerkraft beschrieben. Dabei werden Einmal-Kassetten in Zusammenhang mit einer Vorrichtung zur Steuerung der Strömungsrate der Infusionslösung eingesetzt. Die Kassette hat eine Eingangsleitung und eine Ausgangsleitung, die mit dem Lösungsvorrat bzw. dem Patienten verbunden ist. Sie besteht _aus transparentem Kunststoff und weist verschiedene

Kanäle sowie eine eingeformte Membrankammer· auf. In dieser Kammer befindet sich eine flexible Membran, die die Kammer in eine rechte und eine linke Teilkammer unterteilt. Wenn sich das Volumen der einen Teilkammer durch Bewegung der Membran vergrößert, verringert sich •das Volumen der anderen Teilkammer entsprechend. Jede Teilkammer hat einen Einlaß- und einen Auslaßkanal. Der rechte und der linke Einlaßkanal sind mit dem Kassetteneingangskanal und der rechte und der linke Auslaßkanal "10 mit dem Kassettenausgangskanal verbunden.

Die beiden Einlaßkanäle und die beiden Auslaßkanäle werden mit unabhängig voneinander betätigbaren Ventilen geregelt. Diese Ventile werden abwechselnd betätigt, um dem Patienten periodisch Infusionslösung zuzuführen. So werden beispielsweise der Einlaßkanal der linken Teilkammer und der Auslaßkanal der rechten Teilkammer geöffnet, während die beiden anderen Ventile geschlossen sind, so daß Infusionslösung von der rechten Teilkammer zum Patienten sowie von der Vorratsquelle in die linke Teilkammer gelangt. Im Wechsel werden dann der Einlaßkanal der rechten Teilkammer und der Auslaßkanal der linken Teilkammer geöffnet sowie die anderen Ventile geschlossen, so daß Infusionslösung aus der linken Teilkammer zum Patienten und von der Vorratsquelle in die rechte Teilkammer fließt.

Zur Erzielung einer gegebenen Strömungsrate zum Patienten wird das Öffnen und Schließen der vier Ventile von einem Mikroprozessor gesteuert. In einem Anwendungsfall liegt die Strömungsrate in der Größenordnung von 1 ml/h bis 300 ml/h. Die Membrankammer hat vorzugsweise ein Volumen von 1/10 ml. Daher verlagert sich die Membran bei einer Strömungsrate von 300 ml/h alle 1,2 Sekunden von einer Seite der Kammer zur anderen Seite. Bei einer Strömungsrate von 1 ml/h erfolgt eine solche Verlagerung alle sechs

"¹O Minuten. Die Einrichtung gemäß der vorstehend erwähnten, parallelen deutschen Patentanmeldung ist vorteilhaft, weil die Kassette durch abwechselndes Verlagern einer Membran in einer Membrankammer, so daß eine Seite der Membran gefüllt wird, während sich die andere Seite leert und umgekehrt eine Messung der Flüssigkeit vornimmt. Die Strömungsrate wird unmittelbar durch den Zeitablauf des Öffnens und Schließens der der Membrankammer zugeordneten Ventile gesteuert, ohne daß Fehler im Arbeitsablauf feststellbar wären.

Es ist bereits eine gewisse Ähnlichkeiten aufweisende Einrichtung zur intravenösen Infusion bekannt (US-PS
4 204 538), bei der eine mehrteilige Kassette verwendet wird, die eine von einer flexiblen Membran unterteilte Kammer bildet. Zur Steuerung des Öffnens und Schließens

der Einlaß- und Auslaßkanäle für jede Seite der Kammer bzw. jede Teilkammer sind vier Ventile vorhanden. Dabei ist jedoch die Membran direkt an einem eisernen Stab befestigt, der sich innerhalb einer Spule bewegt, um ein die Stellung der Membran innerhalb der Kammer anzeigendes ■ Signal zu erzeugen.

Das Öffnen und Schließen der verschiedenen Ventile wird durch Ermittlung der Stellung der Membran mittels des den eisernen Stab aufweisenden Wandlers gesteuert. Wenn der Wandler anzeigt, daß die Membran ihre weiteste Auslenkung in einer Richtung erreicht hat, schalten die Ventile in die andere Stellung um, um die Bewegung der Membran in Richtung der anderen weitesten Auslenkung zu beginnen.

Die Leitung bzw. der Schlauch zum Patienten wird mittels einer stromabwärts von der Kassette angeordneten Klemme zusammengedrückt, wobei die Zusammendrückung zur Erzeugung unterschiedlicher Strömungsraten veränderbar ist. Die Anbringung des Wandlers zur Ermittlung der Membranstellung an der Membran führt zu einer erheblichen Beschränkung des Dynamikbereiches der Membran, und es ist nicht möglich, Fehler im Strömungsablauf festzustellen.

Bei einer anderen bekannten Einrichtung (US-PS 4 207 871) erfolgt eine Überwachung der Strömungsrate durch die Membrananordnung, indem ein einen eisernen Stab aufweisender, mit der Membran verbundener Wandler durch einen 5 Oszillator erregt wird, um ein Signal zu erzeugen, das sich mit der Lage der Membran ändert. Dieses Signal wird zur Bestimmung der tatsächlichen Strömungsrate integriert, und die tatsächliche Strömungsrate wird mit der gewünschten Strömungsrate verglichen, um ein Rückkopplungssignal für die stromabwärts von der Kassette vorgesehene Klemme zu erzeugen. Auf diese Weise erfolgt eine Steuerung der Strömungsrate, ohne daß eine Überwachung auf richtige Funktionsweise stattfände. Darüber hinaus bewirkt auch hier der Wandler eine erhebliche Begrenzung des Dynamikbereiches der Membran.

Bei den vorstehend beschriebenen, bekannten Einrichtungen hängt die richtige Funktion vollständig von der Hin- und Herbewegung der Membran ab. Wenn sich jedoch die Membran aus irgendeinem Grund, etwa wegen Zerreißens oder Fehlfunktion eines Ventils nicht bewegt, erfolgt eine Unterbrechung der Infusion. Für eine störungsfreie Behandlung eines Patienten ist daher ein schnelles Erkennen und Reparieren eines derartigen Fehlers erforderlich, und es ist Aufgabe der Erfindung, eine Einrichtung zur intrave-

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nösen Infusion entsprechend auszubilden.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird erfindungsgemäß die Bewegung der flexiblen Membran überwacht und ein Alarm ausgelöst, falls sich die Membran nicht in Abhängigkeit von von einem die Strömungsrate einstellenden Mikroprozessor gelieferten Befehlen bewegt. Die Einrichtung enthält einen optischen Abtaster, einen Ultraschallabtaster ο. ä., der sich benachbart zur Membrankammer befindet und ein Signal erzeugt sowie aufgrund dieses Signals von der Membran reflektierte Signale empfängt. Der Abtaster wird impulsweise von dem Mikroprozessor, der das die Bewegung der Membran innerhalb der Kammer bewirkende Öffnen und Schließen der Ventile steuert, aktiviert, um die von der Membran reflektierte Energie zu messen. Die Aktivierung erfolgt bezogen auf die vom Mikroprozessor gelieferten Befehle zur Bewegung der Membran, so daß die Reflexionssignale von der Membran in deren beiden Endstellung innerhalb der Kammer verglichen werden können. Eine Schaltungsanordnung dient zur Speicherung und zum Aufrechterhalten der Werte des reflektierten Signals, das den äußeren Stellungen der Membranbewegung entspricht. Wird, festgestellt, daß sich die Membran trotz eines Befehls nicht bewegt hat, wird ein Alarm ausgelöst. Die Überwachungsan-Ordnung benötigt keine direkte Berührung mit der Membran,

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so daß ihr Dynamikbereich nicht beeinträchtigt wird.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der Figuren näher erläutert.

Figur 1 zeigt eine Einrichtung zur intravenösen Infusion.

Figur 2 zeigt schematisch eine Membrananordnung für die intravenöse Infusion mit einer Fehleranzeigeein-"l0 richtung .

Figur 3 zeigt in vier Darstellungen (Figuren 3A bis 3D) einen Betriebszyklus der Membrananordnung.

Figur 4 zeigt eine Schaltungsanordnung, die in Zusammenhang mit der Membrananordnung verwendbar ist.

Figur 1 zeigt eine typische Einrichtung 10 zur intravenösen Infusion mit einem Ständer 12 und einer Flasche 14. Die Infusionslösung 16 kann aus unterschiedlichen Flüssigkeiten bestehen, beispielsweise Blut, Salzlösung, Lipidlösungen. Sie kann entweder transparent oder undurchsichtig sein und unterschiedliche Farben, etwa wasserklar, weiß, gelb oder rot haben. Die Flüssigkeit 16 läuft durch Schwerkraft durch die Leitung 18, die Kassette 20 und die

Leitung 22 zum Arm 24 des Patienten.

In Figur 2, in der Teile vergrößert, verkleinert oder zur Vereinfachung symbolisch dargestellt sind, ist die Kassette 20 gezeigt, die einen Gehäusekörper 30 aus transparentem Material, etwa durchsichtigem Polystyrol aufweist. In der Kassette 20 befindet sich eine Kammer 32, die durch eine Membran 38 in eine rechte Teilkammer 34 und eine linke Teilkammer 36 unterteilt ist. Die Membran 38 besteht aus dünnem, flexiblem Material, etwa Silikonkautschuk. An die Kassette ist die Leitung 18 angeschlossen und steht in Verbindung mit dem Einlaßkanal 40, der sich in einen rechten Kanal 42 und einen linken Kanal 44 aufteilt. Im rechten Kanal 42 befindet sich ein rechtes Einlaßventil 46 und im linken Kanal 44 ein linkes Einlaßventil 48. Der rechte Kanal 42 steht in Verbindung mit der rechten Teilkammer 34, und in gleicher Weise ist der linke Kanal 44 mit der linken Teilkammer 36 verbunden. Ein rechtes Auslaßventil 50 ist in einem rechten Kanal 54

und ein linkes Auslaßventil 52 in einem linken Kanal 56 angeordnet, wobei die Kanäle 54 und 56 zu einem Auslaßkanal 58 zusammengeführt sind. Benachbart zur Kassette 20 befindet sich ein Abtaster 60, der die Bewegung der Membran 38 in der nachstehend beschriebenen Weise fest-

stellt. Er erzeugt und empfängt abgestrahlte Energie-

signale, etwa Licht- oder Schallwellen. Das erfindungsgemäß verwendete Energiespektrum schließt Ultraschall und unsichtbares Licht ein, beispielsweise Infrarotlicht. Vorzugsweise ist der Abtaster 60 eine integrale optische Abtasteinheit, die einen Empfangs- und einen Senderteil aufweist, etwa das Modell Nr. S27011 der Firma SKAN-A-MATiC. Eine in dieser Einheit vorgesehene Infrarot-Diode erzeugt ein Infrarot-Lichtsignal, und eine kurze Faseroptik empfängt von einem Gegenstand benachbart zum Abtaster 60 reflektiertes Licht und leitet dieses auf eine Siliziumdiode, die als Lichtwandler dient. Der Abtaster 60 erzeugt einen elektrischen Strom, dessen Größe proportional zur Menge des empfangenen, von einem benachbarten Gegenstand reflektierten Lichts ist, wenn die Infrarot-Diode aktiviert ist.

In den Darstellungen gemäß Figuren 3A bis 3D ist ein typischer Arbeitszyklus der Kassette 20 einschließlich der Fehleranzeige gemäß der Erfindung dargestellt. Im Betriebszustand entsprechend Figur 3A sind das linke Einlaßventil 48 und das rechte Auslaßventil 50 gerade infolge eines Befehls des nicht gezeigten, steuernden Mikroprozessors geöffnet worden. Flüssigkeit strömt von der rechten Teilkammer 34 durch den rechten Kanal 54 zum Patienten, wenn dieser infolge Wirkung der Schwerkraft Flüssigkeit

aufnimmt, wie dies durch die Pfeile angedeutet ist. Gleichzeitig füllt Flüssigkeit aus der Flasche in der durch Pfeile angedeuteten Weise durch den linken Kanal 44 die linke Teilkammer 36. Werden die Ventile 48 und 50 geöffnet, so bewegt sich die Membran 38 von links nach rechts, bis sie die rechte Begrenzungswand der Kammer

erreicht, wie dies in Figur 3B angedeutet ist. In dieser Lage endet der Flüssigkeitsstrom zum Patienten, d.ie Membran kommt zur Ruhe und die linke Seitenkammer 36 ist vollständig mit Flüssigkeit gefüllt. Die Flüssigkeit aus der linken Teilkammer 36 gelangt zum Patienten, wenn die Membran beginnt, sich infolge eines Befehls vom Mikroprozessor zur Bewegung nach links zuruckzubewegen. Vor diesem Signal für die Bewegung nach links ist es jedoch erwünscht, den Abtaster 60 zu aktivieren und eine Anzeige des reflektierten Lichtes von der Membran zu erhalten. Der Abtaster 60 strahlt unmittelbar vor dem Befehl für die Bewegung nach links Lichtstrahlen 70 ab, die jedoch auch Schallwellen sein könnten, falls ein Ultraschall-Abtaster eingesetzt wird. Im Betriebszustand gemäß Figur 3C ist der Befehl für die Bewegung nach links empfangen worden, die Ventile 46 und 52 sind geöffnet und die Ventile 48 und 50 geschlossen. Flüssigkeit tritt aus der linken Seitenkammer 36 durch den linken Kanal 56 zum Patienten aus. Die Membran 38 bewegt sich mit dem Entlee-

ren der linken Seitenkammer 36 von rechts nach links, und die rechte Seitenkammer 34 wird durch den rechten Kanal 42 mit neuer Flüssigkeit aus der Flasche gefüllt. In dem in Figur 3D dargestellten Zustand ist die Membran 38 durch die gesamte Kammer 32 nach links bewegt worden.

Jetzt ist die rechte Teilkammer 34 vollständig mit Flüssigkeit gefüllt. Die Flüssigkeitszufuhr zum Patienten ist unterbrochen und beginnt erst wieder, wenn der Mikroprozessor ein Signal zur Bewegung nach rechts abgibt. Zu diesem Zeitpunkt werden die Ventile in die Stellung gemäß Figur 3A gebracht, um einen neuen Zyklus zu beginnen. In der Lage entsprechend Figur 3D ist es erforderlich, den Abtaster 60 zu betätigen, um zu ermitteln, ob die Membran sich bewegt hat, nachdem der Befehl für die Bewegung nach links erteilt wurde. Wie nachstehend beschrieben werden wird, kann der Abtaster 60 in Abhängigkeit von der Strömungsrate ggf. kurz nach dem Befehl für die Bewegung nach links oder unmittelbar vor dem nächsten Befehl für die Bewegung nach rechts aktiviert werden. In Figur 3D befindet sich die Membran 38 näher am Abtaster 60 als in der Stellung gemäß Figur 3B, so daß das in der Stellung gemäß Figur 3D von der Membran reflektierte Signal wesentlich größer ist als das Signal, das von der sich in der Stellung gemäß Figur 3B befindenden Membran empfangen wird. Somit zeigt die Differenz der reflektierten

Energie, die vom Abtaster von der Membran in der Stellung am weitesten rechts und in der Stellung am weitesten links empfangen wurde, an, daß sich die Membran bewegt

hat.
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■ Di« in Figur 4 dargestellte Schaltungsanordnung kann in dem beschriebenen Ausführungsbeispiel zur Betätigung des Abtasters und zum Vergleich der vom Abtaster aus der von der Membran in ihrer rechten und linken Stellung reflektierten Energie erzeugten Signale benutzt werden. Ein Alarm wird ausgelöst, falls sich die von der Membran vor und nach dem Befehl zur Bewegung reflektierten Signale nicht ausreichend unterscheiden.

Die gesamte Einrichtung soll mittels Batterie betrieben werden, wobei zwei Speisespannungen V. und V_? vorhanden sind. Die Eingangssignale vom steuernden Mikroprozessor sind ein Eingangssignal, das mit "Abtaster" bezeichnet ist, und den Abtaster 60 zur Erzeugung eines Reflexionssignals aktiviert, und ein Eingangssignal, das mit "rechts/links" bezeichnet ist und das anzeigt, ob sich die Membran in der linken oder rechten Stellung befinden sollte. Das mit "Alarm" bezeichnete Ausgangssignal tritt auf, wenn die Schaltungsanordnung feststellt, daß sich die Membran nach einem Befehlszyklus nicht bewegt hat. V₁

ist die Speisespannung für die Überwachungsschaltung 94, die auch den Abtaster 60 enthält, und V_ ist die Speisespannung für die verschiedenen Logik-Elemente in der Logik-Schaltung 96.
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In der Überwachungsschaltung 94 ist der Abtaster-Eingang mit den Eingängen der Analog-Schalter 100 und 102 verbunden. Die Spannung V. liegt über einen Widerstand 98 an der Überwachungsschaltung 94. Der Analog-Schalter 100 ist über Dioden 104 und 106, einen Widerstand 108 und Dioden 110 und 112 mit dem Widerstand 98 verbunden. Die Spannung V₁ ist über Dioden 110 und 112 an - die Basen von Transistoren 114 und 116 gelegt. Der Emitter des Transistors 114 ist über einen Widerstand 118 und ein Potentiometer 120 mit der Spannung V verbunden, und der Emitter des Transistors 116 liegt über einen Widerstand 122 an der Spannung V₁. Der Kollektor des Transistors 116 ist an den LED-Senderteil des Abtasters 60 angeschlossen, der im bevorzugten Ausführungsbeispiel ein optischer Abtaster ist. Der Kollektor des Transistors 114 liegt am Empfängerteil des Abtasters 60, der durch ein Transistor-Symbol angedeutet ist. Ein Kondensator ist zwischen die Spannung V₁ und Erde geschaltet. Eine Leitung 126 verbindet den Kollektor des Transistors 114 und den negativen Eingang eines Inversionsverstärkers 128, der einen Rückkopplungs-

widerstand 130 und einen Vorspannungswiderstand 132 hat. Der Ausgang des Verstärkers 128 liegt am Analog-Schalter 102.

■Wenn im Betrieb am Abtaster-Eingang ein Signal auftritt, ist der Schalter 100 geschlossen. Strom fließt durch die Dioden 104 und 106, den Widerstand 108 und die Dioden 110 und 112, wodurch die Transistoren 114 und 116 in den leitenden Zustand geschaltet werden. Leitet der Transistor 116, so fließt Strom durch die LED, und der Abtaster 160 erzeugt ein Lichtsignal. Durch den Empfängerteil des Abtaster 60 fließt Strom in einer Größe, die proportional des von der Membran empfangenen, reflektierten Lichtes ist. Der durch den Empfängerteil des Abtaster fließende Strom verringert den durch die Leitung 126 fließenden Strom, wodurch die Größe des vom Transistor 114 zur Leitung 126 fließenden Stroms umgekehrt proportional der Größe des durch den Empfängerteil des Abtasters 60 fließenden Stromes ist. Das Ausgangssignal des Inversionseingangs des Verstärker 128 ist somit proportional der von der Membran 38 reflektierten und vom Abtaster 60 empfangenen Lichtmenge. Das Potentiometer 120 dient zur Einstellung des Schwellenwertes des Stroms, der durch den Transistor 114 fließt. Der Abtaster 60 wird impulsweise

betrieben, um die die Versorgungsspannung liefernden Batterien nicht zu sehr zu belasten. Wenn die LED ausgeschaltet ist, wird der Kondensator 124 von der Spannung V₁ über den Widerstand 98 aufgeladen. Ist der Abtaster aktiviert, wird ein wesentlicher Teil der zum Betrieb der LED benötigten Leistung vom Kondensator 124 geliefert, wodurch der von der Spannungsquelle V^ bezogene Strom geglättet wird.

ist der Schalter 102 durch ein Abtaster-Eingangssignal geschlossen, so gelangt das Ausgangssignal des Verstärkers 128 über den Schalter 102 am Widerstand 134 zur Logik-Schaltung 96. Das "Rechts/Links"-Signal vom steuernden Mikroprozessor wird jedesmal eingeschaltet, wenn die Membran den Befehl zur Bewegung erhält. So kann beispielsweise ein positives Signal am "Rechts/Links"-Eingang kennzeichnen, daß sich die Membran an der rechten Seite der Kammer 132 befinden soll, während ein negatives Signal anzeigt, daß sie sich an der linken Seite der Kammer befindet. Selbstverständlich ist auch eine entsprechende Umkehr der Signalbedeutungen möglich. Das "Rechts/Links"-Signal wird dem Schalter 136 direkt und dem Schalter 138 über den Inversionsverstärker 140 zugeführt. Dieser Verstärker enthält einen Vorspannungswiderstand 142. Der Ausgang des Schalters 136 liegt an einem

Kondensator 140· und der Ausgang des Schalters 138 an einem Kondensator 142'. Die Kondensatoren 140' und 142' sind jeweils mit einem Pufferverstärker 144 bzw. 146 verbunden. Der Ausgang des Pufferverstärkers 146 liegt über einen Widerstand 150 am negativen Eingang eines ■Subtraktionsverstärkers 48 und der Ausgang des Pufferverstärkers 144 über einen Widerstand 152 am positiven Eingang dieses Verstärkers 148. Der positive Eingang des Subtraktionsverstärkers 148 ist mit der Spannung V„ verbunden und über Widerstände 154 und 156 geerdet. Für den Subtraktionsverstärker 148 ist ein Rückkopplungswiderstand 158 vorgesehen.

Der Ausgang des Subtraktionsverstärkers 148 liegt am positiven Eingang eines Vergleiches 160 und am negativen Eingang eines Vergleiches 162. Der negative Eingang des Vergleichers 160 ist an den Verbindungspunkt der Widerstände 164 und 166 und der positive Eingang des Vergleichers 162 an den Verbindungspunkt der Widerstände 166 und 168 angeschlossen. Das andere Ende des Widerstandes 164 ist mit der Spannung V₂ verbunden, und das andere Ende des Widerstandes 168 ist geerdet. Zwischen Erde und dem Verbindungspunkt der Widerstände 164 und 166 liegt ein Stabilisierkondensator 170, während ein Stabilisierkondensator 172 zwischen Erde und den Verbindungspunkt der Wider-

stände 166 und 168 geschaltet ist. Die Ausgänge der Vergleicher 160 und 162 liegen an den Eingängen eines NOR-Gatters 172, dessen Ausgang das Alarm-Signal der Schaltung liefert. Zwischen der Spannung V„ und Erde ist ein Stabilisierungskondensator 174 vorgesehen.

Im Betrieb werden in Abhängigkeit vom an die Schalter 136 und 138 gelegten "Rechts/Links"-Signal von der Überwachungsschaltung 94 Signale entweder an den Kondensator 140' oder an den Kondensator 141* gelegt. Ist das "Rechts/Links"- Signal positiv, wird der Kondensator 140' durch den Strom von der Überwachungsschaltung 94 aufgeladen, und ist das "Rechts/Links"-Signal negativ, so erfolgt eine Aufladung des Kondensators 142. Die Ladung auf dem Kondensator 140' stellt somit die Energiemenge dar, die je nach gewählter Zuordnung von der Membran 38 in der linken bzw. der rechten Stellung reflektiert wird, während die Ladung auf dem Kondensator 142' die Energiemenge darstellt, die von der Membran 138 in der anderen Stellung reflektiert wird. Die Impulse der Überwachungsschaltung 94 sind zeitlich derart gesteuert, daß die Ladung auf den Kondensatoren 140* und 142' die Energiemenge darstellt, die von der Membran 38 vor und nach ihrer Bewegung von einer Stellung in die andere reflektiert wird. Ist daher eine ausreichend große Differenz zwischen

den Ladungen auf den beiden Kondensatoren vorhanden, so ist dies ein Anzeichen dafür, daß sich die Membran tatsächlich bewegt hat und daß die Einrichtung korrekt arbeitet. Die Ladungswerte der Kondensatoren 14O¹ und 142* werden im Vergleicher 148 subtrahiert, und die Differenz •wird zu einer Bezugsspannung addiert (oder von dieser subtrahiert), die dem positiven Eingang des Vergleiches 148 über Widerstände 152, 154 und 156. zugeführt wird. Positive und negative bzw. hohe und niedrige Bezugsspannungen werden den Vergleichern 160 und 162 über Widerstände 164, 166 und 168 zugeführt, so daß ein Fenster für den Vergleich des Ausgangssignals des Vergleiches 148 entsteht. Solange das Ausgangssignal des Vergleichers 148 entweder oberhalb der positiven bzw. hohen Bezugsspannung oder unterhalb der negativen bzw. niedrigen Bezugsspännung liegt und dadurch anzeigt, daß ausreichend große Differenzen zwischen den Ladungen auf den Kondensatoren 140' und 142' vorhanden sind, ist das Ausgangssignal des NOR-Gatters 172 niedrig. Liegt jedoch das Ausgangssignal des Vergleichers 148 innerhalb des Spannungsfensters, wodurch angezeigt wird, daß eine geringe oder gar keine Differenz zwischen den Ladungen auf den Kondensatoren 142' und 140' vorhanden, gibt das NOR-Gatter 152 ein Alarmsignal ab und zeigt dadurch dem steuernden Mikroprozessor einen Strömungsfehler an. Man erkennt, daß eine

Alarmauslösung erfolgt, wenn festgestellt wird, daß eine an sich vorgesehene Bewegung der Membran nicht stattgefunden hat. Dies erfolgt durch Auswertung der von der Membran sowohl vor als auch nach Zufuhr des Bewegungsbefehls reflektierten Energie sowie Speicherung der ermittelten Werte in den Kondensatoren 140' und 142'. Sind die reflektierten Energiemengen gleich oder nur geringfügig verschieden, bevor und nachdem die Membran den Bewegungsbefehl erhalten hat, so zeigt dies an, daß die Membran sich tatsächlich nicht bewegt hat, und es wind ein Signal ausgelöst. Sind jedoch die vor und nach dem Befehlssignal reflektierten Energiemengen ausreichend unterschiedlich, so erfolgt keine Alarmauslösung, weil die festgestellte Differenz der Energiemengen anzeigt, daß sich die Membran bewegt hat und die Einrichtung richtig arbeitet.

Die zeitliche Steuerung der Abtastimpulse kann für den Betrieb der erfindungsgemäßen Einrichtung wichtig sein. In dem bevorzugten Ausführungsbexspiel hat die Kammer 32 ein Volumen von 1/10 ml. Bei Strömungsraten größer als 50 ml/h bewegt sich die Membran in zeitlichen Perioden von weniger als 10 Sekunden von einer Seite der Kammer zur anderen Seite. Wird die Einrichtung so eingestellt, daß sie Flüssigkeit mit einer Strömungsrate von mehr als 50 ml/h abgibt, wird der Abtaster derart betätigt, daß er

unmittelbar vor dem Bewegungsbefehl für die Membran eine Ablesung vornimmt. So wird beispielsweise der Abtaster unmittelbar vor Zufuhr des Befehls zur Bewegung der Membran nach links aktiviert, um die von der Membran in der' rechten Stellung reflektierte Energiemenge festzustellen. •Nach Bewegung der Membran in die linke Stellung und unmittelbar vor Zufuhr des Befehls für die Bewegung nach rechts wird der Abtaster aktiviert, so daß er die Reflexion der Membran in der linken Lage feststellt. Die ermittelten Werte werden in einer Schaltungsanordnung, wie sie beispielsweise in Figur 4 gezeigt ist, verglichen, um festzustellen, ob sich die Membran tatsächlich nach dem letzten Bewegungsbefehl bewegt hat. Die Ladung auf den Kondensatoren 140* und 142' wird zum Vergleich unmittelbar bis vor Zufuhr des nächsten Bewegungsbefehls aufrechterhalten. Wie vorstehend bereits erwähnt, beträgt die Zeitspanne, während der die Ladung erhalten bleiben muß, bei Strömungsraten von mehr als 50 ml/h bis zu 10 Sekunden.

In dem bevorzugte Ausführungsbeispiel, bei dem ein optischer Abtaster benutzt wird, stört bei Strömungsraten von weniger als 50 ml/h der Leckstrom von den Kondensatoren 140' und 142' den Betrieb der Einrichtung, falls der Abtaster nur unmittelbar vor dem Bewegungsbefehl

aktiviert wind, wie dies vorstehend beschrieben wurde. Bei diesen Stromungsbedingungen wird die Membranstellung unmittelbar vor dem Bewegungsbefehl und wiederum etwa eine 1/2 Sekunde nach dem Bewegungsbefehl ermittelt. Diese Werte werden dann verglichen, um festzustellen, ob sich die Membran bewegt hat. Bevor die Membran das nächste Mal bewegt wird, wird diese Folge von Aktivierungsimpulsen wiederholt, also ein Impuls unmittelbar vor dem Bewegungsbefehl und ein Impuls eine 1/2 Sekunde nach dem "¹^ Bewegungsbefehl. Auf diese Weise werden die Schwierigkeiten infolge Leckströmen bei Strömungsraten von weniger als 50 ml/h vermieden.

Änderungen im Reflexionsverhalten der Flüssigkeiten zwisehen dem Abtaster und der Membran werden durch Vergleich der von der Membran reflektierten Energiemengen berücksichtigt. Eine weiße, lichtundurchlässige Flüssigkeit, etwa eine Lipidlösung, reflektiert Licht stärker als dunkle, lichtundurchlässige Flüssigkeiten, wie etwa Blut. ^^w Somit kann sich beispielsweise der Strom auf der Leitung 126 der Überwachungsschaltung zwischen der rechten und der linken Stellung der Membran zwischen 14 Mikro-Ampere und 16 Mikro-Ampere ändern, während sich bei Blut, einer verhältnismäßig wenig reflektierenden Flüssigkeit, diese Ströme zwischen 2 Mikro-Ampere und 4 Mikro-Ampere ändern

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können. Da die Schaltungsanordnung gemäß Figur 4 die Differenz zwischen den Abtastsignalen feststellt und nicht das Verhältnis oder einen Absolutwert der Signale, werden Änderungen im Reflexionsverhalten unterschiedlieher Flüssigkeiten berücksichtigt. Durch den Vergleich . der von der Membran reflektierten Energiemengen wird auch das Absinken der Batteriespannungen infolge Alterung berücksichtigt .

Die Farbe der Membran ist für die richtige Betriebsweise von Bedeutung. So ergeben beispielsweise rote und rosafarbende Membranmaterialien die besten Ergebnisse, während gelbe Membranmaterialien eher ungeeignet sind.

Claims

Patentansprüche

1.; Einrichtung zur intravenösen Infusion, gekennzeichnet durch eine in Abhängigkeit von der Strömung der Infusionslösung (16) bewegte Membran (38), durch einen Abtaster (60) zur Erzeugung von die Stellung der Membran 38 bezeichnenden Signalen aus reflektierter Energie und durch eine Anordnung zur Verarbeitung der Signale zur Feststellung der Membranbewegung in Abhängigkeit von einem Bewegungsbefehl.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Abtaster (60) ein optischer Abtaster ist, der von der Membran 38 reflektiertes Licht auswertet.

3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Anordnung zur Verarbeitung von Signalen einen Vergleicher zum Vergleich der Signale aufweist.

4. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Abtaster (60) zur Erzeugung eines ersten Signals vor dem Bewegungsbefehl für die Membran (38) und eines zweiten Signals nach dem Bewegungsbefehl für die Membran (38) aktivierbar ist und daß die Differenz des ersten und des zweiten Signals gebildet wird.