DE3877536T2

DE3877536T2 - Patientenseitiger okklusionsdetektor fuer eine medikamenteninfusionsvorrichtung.

Info

Publication number: DE3877536T2
Application number: DE8888311350T
Authority: DE
Inventors: James L Henke; John B Slate
Original assignee: Pacesetter Infusion Ltd
Current assignee: Ivac Medical Systems Inc
Priority date: 1987-12-04
Filing date: 1988-11-30
Publication date: 1993-08-12
Anticipated expiration: 2008-12-01
Also published as: JPH01308570A; JP3124766B2; EP0319275B1; EP0319275A1; US4863425A; CA1321624C; DE3877536D1

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf ein System zum Feststellen einer Okklusion in einer Fluidleitung und insbesondere auf ein System zum Feststellen von Okklusionen auf der stromabwärtigen oder Patientenseite einer Einmal-Kassette, die eine Fluidpumpe und eine Druckmembran enthält und zum Anbringen auf sowie zum Gebrauch mit einer Hauptpumpeneinheit in einem Medikamenten-Infusionssystem vorgesehen ist.
In der Vergangenheit gab es zwei Haupttechniken, die zur Verabreichung von Arzneimitteln, die einem Patienten nicht oral zugeführt werden können, eingesetzt wurden. Bei der ersten derartigen Technik erfolgt dies durch eine Injektion oder Einspritzung unter Benutzung einer Spritze und einer Nadel, womit dem Patienten eine hohe Dosierung in relativ langen Intervallen verabreicht wird. Diese Technik ist nicht immer zufriedenstellend, insbesondere wenn die verabfolgte Arznei möglicherweise letal ist, zu negativen Nebeneffekten bei Verabreichung in einer hohen Dosierung führt oder mehr oder weniger kontinuierlich verabreicht werden muß, um die gewünschte therapeutische Wirkung zu erzielen. Dieses Problem führt dazu, daß kleinere Injektionen in kürzeren Intervallen gegeben werden, eine Kompromißlösung, die nicht zu befriedigenden Ergebnissen führt.
Bei der zwieten Tecknik wird dem Patienten ein kontinuierlicher Arzneimittelfluß verabreicht, üblicherweise durch eine IV (Intravenös-) Flasche. Medikamente können auch durch ein IV (Intravenös-) System verabreicht werden, bei dem eine Injektion in ein kompliziertes Gewirr von intravenös eingeführten Rohren, Schläuchen und anderem Zubehör ausgeführt wird. Unter Benutzung von Tropfenzählern zum Abmessen der Menge an verabreichter Flüssigkeitsmasse werden viele Medikamente letztendlich in einer hohen Dosierung durch eine Injektion in die intravenös eingeführten Leitungen verabreicht, obwohl die Medikamente durch die Flüssigkeitsmasse etwas verdünnt werden können.
Als eine Alternative zu diesen zwei Techniken der Verabreichung von Medikamenten an einen Patienten führte die relativ junge Ergänzung durch Medikamenten- Infusionspumpen zu einer willkommenen Verbesserung. Medikamenten-Infusionspumpen werden benutzt, um Arzneimittel einem Patienten in kleinen, abgemessenen Dosen in kurzen Intervallen oder, alternativ im Fall einiger Geräte, mit einer niedrigen, aber im wesentlichen gleichmäßigen Geschwindigkeit einzugeben. Die Infusionspumpen-Therapie kann elektronisch gesteuert werden, um genaue, abgemessene Dosen in exakt bestimmten Intervallen zu verabfolgen, wodurch eine vorteilhafte, abgestufte Medikamenten-Infusion in den Patienten moglich ist. Auf diese Weise kann die Infusionspumpe einen natürlichen Vorgang imitieren, wodurch die chemische Ausgewogenheit genauer gehalten wird, indem auf einer kontinuierlichen Zeitbasis gearbeitet wird.
Eine der Anforderungen an ein Medikamenten-Infusionssystem wird durch den wichtigen konstruktiven Gesichtspunkt der Einmal-Benutzbarkeit vorgegeben. Da der Bereich des Gerätes, durch den das Medikament gepumpt wird, steril sein muß, werden in den meisten Einsatzfällen einer modernen Medikamenteninfusions-Apparatur einige Teile der Apparatur nur einmal benutzt und dann weggeworfen, typischerweise in regelmäßigen Zeitabständen, wie z.B. einmal täglich. Es ist daher wünschenswert, den Fluidpumpen-Teil des Infusionspumpengerätes als Wegwerfteil auszulegen, wobei die Fluidpumpe als eine anmontierbare Kassette ausgebildet ist, die preisgünstig in ihrer Konstruktion und einfach an der Hauptpumpeneinheit anbringbar ist.
Es ist natürlich wünschenswert, eine Einmal-Kassette von einfacher Bauart zur Verfügung zu haben, um die Kosten ihrer Konstruktion zu minimieren, wobei die minimale, für ihre Konstruktion notwendige Anzahl von Teilen eingesetzt wird. Die Kassettengestaltung sollte für Massenproduktion geeignet sein und außerdem zu einer einheitlichen Kassette führen, die in der Lage ist, flüssige Medikamente oder andere therapeutische Fluide mit einem hohen Genauigkeitsgrad zu verabreichen. In der Kassette sollte mehr als nur eine Fluidpumpe enthalten sein; andere Elemente, die früher in Peripheriegeräten angebracht waren, sollten ebenfalls in der Kassette enthalten sein.
Es ist ein vorrangiges Ziel der vorliegenden Erfindung, im Fall einer Okklusion im von der Pumpe in der Einweg-Kassette stromabwärts führenden Fluidweg einen Alarm auszulösen. Das Okklusions-Feststellungssystem sollte integral in der Kombination Einmal- Kassette/Hauptpumpeneinheit enthalten und nicht ein stromabwärts gelegenes Zusatzgerät sein. Der patientenseitige Okklusionsdetektor sollte eine Anzahl von Vorteilen zeigen und eine Reihe von Anforderungen erfüllen, die zur Verbesserung des Betriebssicherheit des Gesamtsystems notwendig sind. Im speziellen sollte das patientenseitige Okklusions-Feststellungssystem der vorliegenden Erfindung rasch auf "schnelle Okklusionen", wie z.B. solche, die durch eine abgeklemmte Leitung oder einen geschlossenen Absperrhahn verursacht sind, antworten. Eine schnelle Antwort ist erforderlich, um zu verhindern, daß der Fluiddruck schnell einen Maximalwert überschreitet.
Das patientenseitige Okklusions-Feststellungssystem der vorliegenden Erfindung sollte das Auftreten von Fehlalarmen während falscher "langsamer Okklusionen", wie z.B. solchen, die durch vorübergehende Schwankungen, wie etwa Gefäßdruck, Höhenlage des Kopfes oder Bewegung des Patienten, verursacht werden und tatsächlich in keine Weise Okklusionen darstellen, minimieren. Das System muß aber im Fall wahrer "langsamer Okklusionen", die dadurch verursacht werden können, daß der Druck langsam aufgrund von Gerinnseln oder Infiltraten in einer Fluidleitung auf ein hohes Niveau steigt, einen Alarm auslösen. Das System der vorliegenden Erfindung sollte auch Flexibilität beim maximal erzeugten Druck zeigen, ohne einen Alarm auszulösen, da einige Infusionsmittel mehr Druck für die Infusion als andere erfordern.
Die vielleicht wichtigste Fähigkeit eines patientenseitigen Okklusions-Feststellungssystem ist es, einen Alarm in einer minimalen Zeit ab dem Beginn einer Okklusion zu erzeugen. Das System der vorliegenden Erfindung sollte einen hohen Grad an Präzision und Genauigkeit bieten, der über die Lebensdauer der Kassette hinweg konstant bleiben muß, und es darf nicht durch andere Betriebskomponenten des Systems erheblich beeinflußt werden. Zusätzlich sollte das Okklusions-Feststellungssystem der vorliegenden Erfindung im Betrieb wenig Energie erfordern, um Energie zu sparen und die Batterielebensdauer zu verlängern.
Das Okklusions-Feststellungssystem der vorliegenden Erfindung sollte eine Ausbildung aufweisen, mit der es wirtschaftlich mit bekannten Systemen konkurrieren kann. Es sollte alle diese Ziele in einer Weise erreichen, die alle Vorteile an Einfachheit im Gebrauch, Verläßlichkeit, Haltbarkeit und Betriebssicherheit beibehält, ohne irgendwelche relativen Nachteile mit sich zu bringen.
Die EP-A-121 931 beschreibt ein patientenseitiges Okklusions-Feststellungssystem zum Gebrauch bei einem Medikamenten-Infusionssystem, mit Einrichtungen zur Beschaffung eines elektrischen Drucksignals, das den patientenseitigen Fluiddruck anzeigt, einem Differenziergerät, das aufgrund der ersten Differenz des Drucksignals ein Signal für die Druckänderungsgeschwindigkeit erzeugt, mit Druckänderungsmitteln, einer ersten Einrichtung zur Überwachung der Druckänderungsmittel immer dann, wenn das Signal für die Druckänderungsgeschwindigkeit einen ersten vorgewählten Wert erreicht oder überschreitet, wobei die erste Überwachungseinrichtung einen Alarm auslöst, wenn das Druckänderungssignal einen zweiten vorgewählten Wert überschreitet, und mit einer zweiten Einrichtung zur Überwachung des Drucksignals immer dann, wenn das Signal für die Druckänderungsgeschwindigkeit kleiner als der erste vorgewählte Wert ist, wobei die zweite Überwachungseinrichtung einen Alarm auslöst, wenn das Drucksignal einen weiteren vorgewählten Wert überschreitet. Dementsprechend wird die vorliegende Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß das System eine auf einer Hauptpumpeneinheit befestigte, mit einer Pumpe versehene Wegwerf-Kassette aufweist und die Druckänderungsmittel von einem Ein-Schritt-Vorwärts-Prädizierer gebildet werden, an dessen Eingang das Drucksignal sowie das Signal für die Druckänderungsgeschwindigkeit anliegen und an dessen Ausgang ein Signal für einen vorausbestimmten künftigen Druck abgegeben wird.
Bevorzugt umfassen die Einrichtungen, die das Drucksignal beschaffen, Mittel zur Erzeugung eines analogen elektrischen Drucksignals, das den patientenseitigen Fluiddruck anzeigt, sowie einen Analog-Digitalwandler zur Umwandlung des analogen Drucksignals in ein digitales Drucksignal. Vorzugsweise wird zur Erzeugung des auf den Druck von der Durckmembran gegen den Druckwandler ansprechenden Analogsignals dieses von einer Druckmembran in der Kassette und einem Druckwandler in der Hauptpumpeneinheit erzeugt, z.B. durch periodisches Abfragen des Membrandruckes.
Das System kann einen Verstärker zur Verstärkung des vom Druckwandler erzeugten Analogsignals und einen Filter z.B. einen Tiefpaßfilter erster Ordnung, zum Filtern des vom Verstärker erzeugten, verstärkten analogen elektrischen Drucksignals enthalten. Bevorzugt weist der Analog-Digitalwandler Mittel zum periodischen Abfragen des analogen Drucksignals sowie Mittel zum Quantisieren des abgefragten, von den Abfragemitteln stammenden Analogsignals auf, wobei das von den quantisierenden Mitteln abgegebene Ausgangssignal das digitale Drucksignal darstellt und die quantisierenden Mittel vorzugsweise einen 8-Bit-Quantisierer und die Abfragemittel vorzugsweise einen Abfrageschalter umfassen, dessen Abfragezeit T das größte, nur eine vorbestimmte Menge an Über- und an Unterschreitungen des vorausbestimmten Drucksignals im Vergleich zum Drucksignal enthaltende Intervall ist.
Bevorzugt enthält die zweite Überwachungseinrichtung folgende Einrichtungen:
Überwachungsmittel für das Durchflußsteuergerät zur Überwachung des Drucksignals immer dann, wenn das Signal für die Druckänderungsgeschwindigkeit kleiner als der erste vorgewählte Wert und das Medikamenten-Infusionssystem als ein Durchflußsteuergerät ausgebildet ist, sowie Überwachungsmittel für die Infusionspumpe zur Überwachung des Drucksignales immer dann, wenn das Signal für die Druckänderungsgeschwindigkeit kleiner als der erste vorgewählte Wert und das Medikamenten-Infusionssystem als eine Infusionspumpe anders als in Form eines Durchflußsteuergerätes ausgestaltet ist. Vorzugsweise vergleichen die Überwachungsmittel für das Durchflußsteuergerät das Drucksignal mit einem dritten vorgewählten Wert und lösen einen Alarm immer dann aus, wenn das Drucksignal den dritten vorgewählten Wert erreicht oder ihn überschreitet, wobei dieser zwischen eineinhalb und sechs Fuß (0,46 bis 1,8m) liegt, und vorzugsweise filtert ein digitaler Tiefpaßfilter erster Ordnung das Drucksignal, bevor es mit dem dritten vorgewählten Wert verglichen wird.
Bevorzugt umfassen die Überwachungsmittel für die Infusionspumpe Mittel zur Überwachung des Drucksignals ab dem Beginn des zweiten Hubes der Pumpe bis zum Beginn des dritten Hubes, ferner Einrichtungen zum Mitteln dieses überwachten Drucksignals zur Bestimmung eines Bezugsdruckes sowie Mittel, die einen Alarm auslösen, wenn das Drucksignal die Summe aus Bezugsdruck und einem vierten vorgewählten Wert überschreitet. In einer bevorzugten Ausgestaltung werden die Überwachungs- und Mittelungsschritte jedesmal ausgeführt, wenn ein Infusionszustand zum ersten Mal durch das Medikamenten-Infusionssystem eingeleitet wird, und jedesmal, wenn die Infusionsgeschwindigkeit des Medikamenten-Infusionssystems geändert wird.
Die Nachteile und Grenzen des oben diskutierten Standes der Technik werden durch die vorliegende Erfindung überwunden. Durch diese Erfindung wird eine Wegwerf-Kassette mit nur sieben Komponenten beschrieben. Die Kassette setzt eine äußerst genaue und zuverlässige Kolben-Fluidpumpe und eine aktive Ventilkonstruktion von großer Genauigkeit, Einfachheit und Betriebsgenauigkeit ein. In der Kassette ist ein Blasenabscheider enthalten, um in das System eingeführte Luftblasen zu entfernen, und ein Blasen-Detektor wird eingesetzt, um sicherzustellen, daß einem Patienten zugeführtes Fluid wirklich blasenfrei ist. Das System ist so konstruiert, daß es wie eine Reihe verschiedener Pumpen arbeitet, wie z.B. eine Infusionspumpe für allgemeine Zwecke, eine neonatale Infusionspumpe, eine Infusionspumpe für die Gesundheitspflege zu Hause, eine Pumpe zum Einsatz in einem Operationsraum, eine Pumpe für patientengesteuerte Analgesie (PCA), oder daß es den Betrieb eines Durchflußsteuergerätes (das herkömmliche System mit Flasche und Schwerkraftfluß) nachvollzieht. Für die Zwecke der vorliegenden Erfindung unterscheidet das Okklusions-Feststellungssystem nur zwischen einem Betrieb als Durchflußsteuergerät und einem Betrieb als irgendeiner der anderen Gerätetypen.
Die für den Gebrauch mit dem System der vorliegenden Erfindung bevorzugte Einmal- Kassette enthält eine Druckmembran, welche das Erfassen des Drucks der Auslaßleitung ermöglicht. Die Druckmembran ist in den Aufbau der Kassette einbezogen und enthält ein kreisförmiges, erhöhtes Druckplateau auf dem Kassettengehäuse. Der Fluidkanal auf der Auslaßseite der Fluidpumpe in der Kassette führt zu einer Seite des Druckplateaus und ein Fluidauslaß führt von der anderen Seite des Druckplateaus weg.
Eine über der Oberseite des Gehäuses angeordnete dünne elastomere Membran weist einen erhabenen, zylindrischen Abschnitt auf, der auf seiner Oberseite die Druckmembran enthält, die um das Druckplateau herum und über diesem sitzt. Der Fluidweg liegt zwischen der Oberseite des Druckplateaus und der Druckmembran, zwischen den Seiten des Druckplateaus und des zylindrischen Abschnitts der Membran, und führt durch einen Kanal, der in der Oberfläche des Druckplateaus zwischen dem Fluideinlaß und dem Fluidauslaß angebracht ist.
Die Druckmembran kann sich entsprechend frei bewegen und den unter ihr anliegenden Fluiddruck übertragen, im Gegensatz zu den meisten früher bekannten Konstruktionen. Wenn die Kassette auf einer Hauptpumpeneinheit angebracht ist, liegt die Druckmembran gegen einen in der Hauptpumpeneinheit eingebauten Druckwandler an. In der Kassette auf der Auslaßseite oder der Patientenseite der Pumpe anliegender Fluiddruck wird so durch die Druckmembran auf den Druckwandler übertragen, der ein dem Fluiddruck entsprechendes Ausgangssignal erzeugt.
Das Ausgangssignal des Druckwandlers wird verstärkt, gefiltert und in ein digitales Drucksignal umgesetzt. Die erste Differenz des Drucksignals wird auch für eine Angabe der Druckänderungsgeschwindigkeit herangezogen. Für schnelle Druckänderungsgeschwindigkeiten setzt die vorliegende Erfindung einen Ein-Schritt-Vorwärts-Prädizierer ein, um sicherzustellen, daß der Druck nicht den maximalen Grenzwert des Systems überschreitet, wobei ein Alarm ertönt, wenn das Ausgangssignal des Ein- Schritt-Vorwärts-Prädizierers den Alarm-Schwellwert erreicht. Das System ist so ausgelegt, daß es, wie oben beschrieben, arbeitet, wobei der Alarm-Schwellwert entweder für den Einsatz als Durchflußsteuergerät oder ein höherer Alarm-Schwellwert für alle anderen Gerätetypen gilt.
Bei langsameren Druckänderungsgeschwindigkeiten arbeitet das System auf zwei getrennte Arten in Abhängigkeit davon, ob es zum Emulieren eines Durchflußsteuergerätes oder als eines der anderen Gerätetypen ausgestaltet ist. Für einen Betrieb als Durchflußsteuergerät mit langsameren Druckänderungsgeschwindigkeiten wird das Drucksignal digital gefiltert und überwacht, um sicherzustellen, daß es einen absoluten Maximalwert nicht überschreitet. Wenn es diesen absoluten Maximalwert überschreitet, ertönt der Alarm.
Fur einen Betrieb als ein anderer Gerättyp als ein Durchflußsteuergerät verwendet das System eine Bezugswert-Annäherung, um auf die langsameren Druckänderungen zu antworten. Ein Bezugsdruck wird berechnet, nachdem eine Infusion beginnt, und immer dann wieder, wenn die Infusionsgeschwindigkeit geändert wird. In Abhängigkeit davon, welcher Gerätetyp anders als ein Durchflußsteuergerät eingesetzt wird, wird ein bestimmter inkrementaler Betrag über dem Bezugsdruck als Bezugsdruck-Schwellwert, bei dem ein Alarm ertönt, verwendet. Zusätzlich weist das System einen eingebauten absoluten Maximaldruck von fünfzehn PSI (10,5 g/mm²) auf, oberhalb dem der Alarm in jedem Fall ertönt.
Damit erzeugt das patientenseitige Okklusions-Feststellungssystem der vorliegenden Erfindung einen Alarm im Fall einer Okklusion im stromabwärts von der Pumpe in der Einmal-Kassette liegenden Fluidweg. Das Okklusions-Feststellungssystem ist integral in der Kombination Einmal-Kassette/Hauptpumpeneinheit enthalten und nicht ein Gerätetyp, der stromabwärts eingesetzt werden muß. Der patientenseitige Okklusionsdetektor zeigt eine Reihe von Vorteilen und erfüllt die obengenannten Anforderungen, die notwendig sind, um die Betriebssicherheit des Gesamtsystems zu steigern. Er antwortet rasch auf "schnelle Okklusionen", wie z.B. solche, die durch eine abgeklemmte Leitung oder einen geschlossenen Absperrhahn verursacht werden, um zu verhindern, daß der Fluiddruck schnell einen Maximalwert überschreitet.
Das patientenseitige Okklusions-Feststellungssystem der vorliegenden Erfindung minimiert das Auftreten von Fehlalarmen während falscher "langsamer Okklusionen", wie z.B. der, die durch vorübergehende Schwankungen, wie etwa Änderungen beim intravaskulären Druck oder bei der Höhenlage des Kopfes sowie bei einer Bewegung des Patienten, verursacht werden. Das System löst jedoch einen Alarm aus im Fall von wahren "langsamen Okklusionen", die verursacht werden, wenn der Druck aufgrund von Gerinnseln oder Infiltraten in einer Fluidleitung langsam auf einen hohen Wert ansteigt. Das System zeigt auch Flexibilität hinsichtlich des maximal erzeugbaren Drukkes, der noch keinen Alarm auslöst, und ist im speziellen dazu ausgelegt, mit einer Reihe von unterschiedlichen Pumpzuständen zu arbeiten.
Das patientenseitige Okklusions-Feststellungssystem der vorliegenden Erfindung kann in einer minimalen Zeit ab dem Beginn einer Okklusion einen Alarm abgeben. Es bietet einen hohen Grad an Präzision und Ganauigkeit, der über die Lebensdauer der Kassette hinweg konstant bleibt, und wird nicht wesentlich durch andere Betriebskomponenten des Systems beeinflußt. Es benötigt ebenfalls wenig Energie zum Betrieb, spart daher Energie und verlängert die Batterielebensdauer. Das Okklusions-Feststellungssystem der vorliegenden Erfindung weist eine Ausbildung auf, mit der es in wirtschaftlicher hinsicht mit bekannten Systemen konkurrieren kann. Es erreicht alle obengenannten Ziele in einer Art und Weise, die alle Vorteile an Einfachheit im Gebrauch, Verläßlichkeit, Haltbarkeit und Betriebssicherheit beibehält, ohne irgendeinen relativen Nachteil mit sich zu bringen, was das System zu einer äußerst wünschenswerten Alternative zu derzeit verfügbaren Systemen macht.
Die Erfindung kann auf verschiedenerlei Weise in die Praxis umgesetzt werden und einige Ausführungsbeispiele sollen nun beispielshalber mit Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben werden: In dieser Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen wird ein gleichbleibendes Richtungssystem benutzt, in dem vorne, hinten, oben, unten, links und rechts mit Bezug auf die Betriebslage der Kassette und der Hauptpumpeneinheit mit Blickrichtung von der Vorderseite der Hauptpumpeneinheit aus angegeben ist. In den beiliegenden Zeichnungen zeigen:
Figur 1 eine Draufsicht auf einen Einmal-Kassettenkörper, der die meisten der Fluidwege durch die Kassette zeigt;
Figur 2 eine Draufsicht auf einen Einmal-Kassettenkörper, wie er in Figur 1 gezeigt ist;
Figur 3 eine (umgedrehte) Rückansicht des Kassettenkörpers, der in den Figuren 1 und 2 dargestellt ist;
Figur 4 eine Untenansicht des Kassettenkörpers, der in den Figuren 1 und 3 gezeigt ist;
Figur 5 eine (umgedrehte) Ansicht der rechten Seite des Kassettenkörpers, der in den Figuren 1 bis 4 dargestellt ist;
Figur 6 eine Ansicht der linken Seite des in den Figuren 1 bis 5 gezeigten Kassettenkörpers;
Figur 7 eine teilweise weggeschnittene Ansicht von der Vorderseite des in den Figuren 1 bis 6 gezeigten Kassettenkörpers her gesehen, wobei der Blasenabscheider dargestellt ist, der zum Entfernen von Luftblasen aus dem der Kassette zugeführten Fluid dient;
Figur 8 eine teilweise weggeschnittene (umgedrehte) Ansicht von der rechten Seite des Kassettenkörpers her, der in den Figuren 1 bis 6 dargestellt ist, wobei der Zylinder der in der Kassette enthaltenen Fluidpumpe dargestellt ist;
Figur 9 eine Draufsicht auf eine Ventilmembran, die zum Abdichten der Kanäle auf der oberen Fläche des Kassettenkörpers aus Figur 1 eingesetzt ist;
Figur 10 eine Untenansicht der Ventilmembran aus Figur 9;
Figur 11 einen Vertikalschnitt durch die Ventilmembran aus den Figuren 9 und 10, von der Rückseite her gesehen;
Figur 12 eine teilweise weggeschnittene Ansicht der Ventilmembran aus den Figuren 9 und 10, von der rechten Seite her gesehen;
Figur 13 eine Draufsicht auf einen Ventilmembran-Halter, der zum Halten der Ventilmembran aus den Figuren 9 bis 12 eingesetzt ist;
Figur 14 eine Untenansicht des Ventilmembran-Halters aus Figur 13;
Figur 15 eine Rückansicht des Ventilmembran-Halters aus den Figuren 13 und 14;
Figur 16 eine Vorderansicht des Ventilmembran-Halters aus den Figuren 13 bis 15;
Figur 17 eine Ansicht der rechten Seite des Ventilmembran-Halters aus den Figuren 13 bis 16;
Figur 18 eine Ansicht der linken Seite des Ventilmembran-Halters aus den Figuren 13 bis 17;
Figur 19 einen Vertikalschnitt durch den Ventilmembran-Halter aus den Figuren 13 bis 18, von vorne gesehen;
Figur 20 eine teilweise geschnittene Ansicht des Ventilmembran-Halters aus den Figuren 13 bis 19, von der linken Seite her gesehen;
Figur 21 eine teilweise geschnittene Ansicht des Ventilmembran-Halters aus den Figuren 13 bis 20, von der rechten Seite her gesehen;
Figur 22 eine Draufsicht auf eine Blasenkammer-Kappe;
Figur 23 eine Untenansicht der in Figur 22 dargestellten Blasenkammer-Kappe;
Figur 24 eine Ansicht der linken Seite der Blasenkammer-Kappe aus den Figuren 22 und 23;
Figur 25 eine Schnittansicht der Blasenkammer-Kappe aus den Figuren 22 bis 24, von der Rückseite her gesehen;
Figur 26 eine (umgedrehte) Schnittansicht der Blasenkammer-Kappe aus den Figuren 22 bis 24, von der rechten Seite her gesehen;
Figur 27 eine Draufsicht auf eine Gleitraste, die sowohl zum Verriegeln der Kassette in ihrer Stellung auf einer Hauptpumpeneinheit, als auch zum Abklemmen der intravenös eingeführten Auslaßleitung vor dem Einsetzen auf der Hauptpumpeneinheit eingesetzt wird;
Figur 28 eine Ansicht der rechten Seite der Gleitraste aus Figur 27;
Figur 29 eine Untenansicht der Gleitraste aus den Figuren 27 und 28;
Figur 30 eine Rückansicht der Gleitraste aus den Figuren 27 bis 29;
Figur 31 eine Vorderansicht der Gleitraste aus den Figuren 27 bis 30;
Figur 32 eine (umgedrehte) Schnittansicht der Gleitraste aus den Figuren 27 bis 31, von der linken Seite her gesehen;
Figur 33 eine Seitenansicht der Kolbenkappe und der Manschettendichtung, die als ein Kolben und als eine Dichtung gegen Bakterien wirken;
Figur 34 eine Draufsicht auf die Kolbenkappe und Manschettendichtung aus Figur 33;
Figur 35 eine Untenansicht der Kolbenkappe und Manschettendichtung aus den Figuren 33 und 34;
Figur 36 einen Vertikalschnitt durch die Kolbenkappe und Manschettendichtung aus den Figuren 33 bis 35;
Figur 37 eine Rückansicht eines Kolbens zum Einführen in die Kolbenkappe und Manschettendichtung aus den Figuren 33 bis 36;
Figur 38 eine Vorderansicht des Kolbens aus Figur 37;
Figur 39 eine Draufsicht auf den Kolben aus den Figuren 37 bis 38;
Figur 40 eine Ansicht der linken Seite des Kolbens aus den Figuren 37 bis 39;
Figur 41 eine Untenansicht des Kolbens aus den Figuren 37 bis 40;
Figur 42 eine (umgedrehte) Schnittdarstellung des Kolbens aus den Figuren 37 bis 41, von der rechten Seite her gesehen;
Figur 43 eine Draufsicht auf eine unter Verwendung der Komponenten aus den Figuren 1 bis 42 zusammengesetzten Kassette, wobei sich die Gleitraste in der Schließstellung befindet;
Figur 44 eine Untenansicht der zusammengesetzten Kassette aus Figur 43;
Figur 45 eine Vorderansicht der zusammengesetzten Kassette aus den Figuren 43 und 44;
Figur 46 eine (umgedrehte) Rückansicht der zusammengesetzten Kassette aus den Figuren 43 bis 45;
Figur 47 eine Ansicht der linken Seite der zusammengesetzten Kassette aus den Figuren 43 bis 46;
Figur 48 eine Ansicht der rechten Seite der zusammengesetzten Kassette aus den Figuren 43 bis 47;
Figur 49 eine Ansicht der linken Seite des zum halten und Betätigen des Kolbens eingesetzten Rastkopfes;
Figur 50 eine Ansicht der rechten Seite des Rastkopfes aus Figur 49;
Figur 51 eine Untenansicht des Rastkopfes aus den Figuren 49 und 50;
Figur 52 eine Draufsicht auf den Rastkopf aus den Figuren 49 bis 51;
Figur 53 eine Schnittansicht des Rastkopfes aus den Figuren 49 bis 52, von der rechten Seite her gesehen;
Figur 54 eine Ansicht der rechten Seite des Feder-Halters zur Befestigung im Rastkopf aus den Figuren 49 bis 52;
Figur 55 eine Vorderansicht des Feder-Halters aus Figur 54;
Figur 56 eine Ansicht der linken Seite der Rastklaue zur Befestigung am Rastkopf aus den Figuren 49 bis 52;
Figur 57 eine Untenansicht der Rastklaue aus Figur 56;
Figur 58 eine Rückansicht der Rastklaue aus den Figuren 56 und 57;
Figur 59 eine Ansicht der linken Seite der Klauen-Baugruppe in der Offenstellung, wobei die Klauen-Baugruppe aus dem Rastkopf gemäß den Figuren 49 bis 52, dem Feder- Halter gemäß den Figuren 54 und 55, der Rastklaue gemäß den Figuren 56 bis 58, einer Rastfeder und Stiften zur Befestigung der verschiedenen Komponenten aneinander zusammengesetzt ist;
Figur 60 eine Untenansicht der Klauen-Baugruppe gemäß Figur 59, wobei die Klauen- baugruppe in der Offenstellung gezeigt ist;
Figur 61 eine Ansicht der linken Seite der Klauen-Baugruppe gemäß den Figuren 59 und 60, wobei die Klauen-Baugruppe in der Schließstellung (und in der Offenstellung strichpunktiert) dargestellt ist;
Figur 62 eine Untenansicht des Grundgestells der Hauptpumpeneinheit;
Figur 63 eine Vorderansicht des Grundgestells der Hauptpumpeneinheit gemäß Figur 62;
Figur 64 eine Draufsicht auf das Grundgestell der Hauptpumpeneinheit gemäß den Figuren 62 und 63;
Figur 65 eine (umgedrehte) Rückansicht des Grundgestells der Hauptpumpeneinheit aus den Figuren 62 bis 64;
Figur 66 eine Untenansicht der zur Positionierung der Kassette aus den Figuren 43 bis 48 auf der Hauptpumpeneinheit eingesetzten Kassettenführung;
Figur 67 eine Draufsicht auf die Kassettenführung aus Figur 66;
Figur 68 eine Vorderansicht der Kassettenführung aus den Figuren 66 und 67;
Figur 69 eine Ansicht der rechten Seite der Kassettenführung gemäß den Figuren 66 bis 68;
Figur 70 eine Seitenansicht der Pumpenstange, auf der die Klauen-Baugruppe aus den Figuren 59 bis 61 befestigt ist;
Figur 71 eine Ansicht der rechten Seite des Gleitverschlusses zum Halten der Kassette aus den Figuren 43 bis 48 in ihrer Lage auf der Hauptpumpeneinheit;
Figur 72 eine Untenansicht des Gleitverschlusses gemäß Figur 71;
Figur 73 eine (umgedrehte) Ansicht der linken Seite des Gleitverschlusses aus den Figuren 71 und 72, wobei die Schräge dargestellt ist, die zur Reflexion des Lichtstrahls aus der optischen Lichtquelle weg vom optischen Lichtsensor eingesetzt wird, wenn sich der Gleitverschluß in der Offenstellung befindet;
Figur 74 eine Draufsicht auf den Gleitverschluß aus den Figuren 71 bis 73, wobei die Reflexionsfläche dargestellt ist, die zur Reflexion des Lichtstrahls aus der optischen Lichtquelle zum optischen Lichtsensor eingesetzt wird, wenn sich der Gleitverschluß in der Schließstellung befindet;
Figur 75 eine Vorderansicht des Gleitverschlusses nach den Figuren 71 bis 74;
Figur 76 eine Rückansicht des Gleitverschlusses gemäß den Figuren 71 bis 75, wobei die geneigte Fläche dargestellt ist, die zur Reflexion des Lichtstrahls weg vom entsprechenden Sensor eingesetzt wird, wenn sich der Gleitverschluß in der Offenstellung befindet;
Figur 77 eine Seitenansicht der Antriebsmodulnocke, die sowohl zum Antrieb der Pumpe durch die Pumpenstange, die in Figur 70 dargestellt ist, wie auch zum Antrieb der Ventil-betätigungselemente eingesetzt wird;
Figur 78 eine Seitenansicht der Antriebsmodulnocke, um 90º gegenüber der Darstellung aus Figur 77 gedreht;
Figur 79 eine Untenansicht der Antriebsmodulnocke aus den Figuren 77 und 78;
Figur 80 ein Diagramm zur Darstellung der Stellungen des Einlaß- und des Auslaßventils und der Pumpenförderung, aufgetragen über der Winkelstellung der Antriebsmodulnocke, wie sie in den Figuren 77 bis 79 gezeigt ist;
Figur 81 eine Vorderansicht der Antriebs-Baugruppe mit der Motor-/Nockenhalterung, dem Motor, der Antriebsmodulnocke aus den Figuren 77 bis 79 sowie der Stellungscodierer-Baugruppe;
Figur 82 eine Draufsicht auf die Motor-/Nockenhalterung, die in der Antriebs-Baugruppe aus Figur 81 enthalten ist;
Figur 83 eine Draufsicht auf eine der Betätigungselemente-Führungen, die dazu eingesetzt werden, um die Ventil-Betätigungselemente für eine Kassette zu führen und in Position zu halten;
Figur 84 eine Seitenansicht der Betätigungselemente-Führung gemäß Figur 83;
Figur 85 eine Vorderansicht eines Ventil-Betätigungselementes;
Figur 86 eine Seitenansicht des Ventil-Betätigungselementes aus Figur 85;
Figur 87 eine Untenansicht des Ventil-Betätigungselementes aus den Figuren 85 und 86;
Figur 88 eine Draufsicht auf einen Druckwandler;
Figur 89 eine Seitenansicht des Druckwandlers, der in Figur 88 dargestellt ist;
Figur 90 eine Untenansicht des Druckwandlers aus den Figuren 88 und 89;
Figur 91 eine Vorderansicht eines optischen Sensormoduls;
Figur 92 eine Seitenansicht des optischen Sensormoduls aus Figur 91;
Figur 93 eine Draufsicht auf den optischen Sensormodul aus den Figuren 91 und 92;
Figur 94 eine Untenansicht des optischen Sensormoduls aus den Figuren 91 bis 93, wobei das Paar optische Quelle/optischer Sensor zur Feststellung der Schließstellung des Gleitverschlusses dargestellt ist;
Figur 95 einen Schnitt längs der Linie 95-95 in Figur 91, wobei die optischen Quellen zum Detektieren der Kassetten-Identifizierungsbits dargestellt sind;
Figur 96 einen Schnitt längs Linie 96-96 in Figur 91, wobei die optischen Sensoren zum Detektieren der Kassetten-Identifizierungsbits und das Paar optische Quelle/optischer Sensor zum Detektieren von Luftblasen in der Fluidleitung dargestellt sind;
Figur 97 eine Untenansicht der elastomeren Dichtung für Ventil-Betätigungselemente, die zum Vorspannen der Ventil-Betätigungselemente in eine Hochstellung eingesetzt wird;
Figur 98 einen Schnitt durch die Dichtung für Ventil-Betätigungselemente gemäß Figur 97;
Figur 99 eine Untenansicht des Grundgestells der Hauptpumpeneinheit, auf dem die verschiedenen Komponenten für eine Pumpe befestigt sind, wobei sich der Gleitverschluß in der Offenstellung befindet und zur Aufnahme einer Kassette bereit ist;
Figur 100 eine Untenansicht des Grundgestells der Hauptpumpeneinheit aus Figur 99, wobei sich der Gleitverschluß in der Schließstellung befindet, wie dies der Fall ist, wenn eine Kassette auf der Hauptpumpeneinheit angebracht und verriegelt wäre.
Figur 101 eine Draufsicht auf die Kassette aus den Figuren 43 bis 49 in deren eingesetzter Stellung in ihrer relativen Lage zum optischen Sensormodul, wobei alle anderen Teile der Übersichtlichkeit halber entfernt sind;
Figur 102 eine Seitenansicht der Kassette und des optischen Sensormoduls aus Figur 101;
Figur 103 einen Schnitt durch die Kassette und den optischen Sensormodul aus den Figuren 101 und 102, wobei ein Kassetten-Identifizierungszeichen mit einem logischen Wert Null dargestellt ist;
Figur 104 einen Schnitt durch die Kassette und den optischen Sensormodul aus den Figuren 101 und 102, wobei ein Kassetten-Identifizierungszeichen mit einem logischen Wert Eins dargestellt ist;
Figur 105 einen Schnitt längs der Linie 105-105 in Figur 99, wobei der Gleitverschluß in der Offenstellung über dem Kassette-in-Stellung-Sensor des optischen Sensormoduls dargestellt ist;
Figur 106 einen Schnitt längs der Linie 106-106 in Figur 105, wobei dargestellt ist, wie die geneigte Fläche den Lichtstrahl vom Kassette-in-Stellung-Sensor wegreflektiert;
Figur 107 einen Schnitt längs der Linie 107-107 in Figur 100, wobei der Gleitverschluß in der Schließstellung über dem Kassette-in-Stellung-Sensor des optischen Sensormoduls dargestellt ist und der Lichtstrahl zurück auf den Kassette-in-Stellung-Sensor reflektiert wird;
Figur 108 einen Schnitt durch die Kassette und den optischen Sensormodul aus den Figuren 101 und 102, wobei die Einrichtung zur Feststellung von Luft in der Leitung in der bevorzugten Ausführungsform dargestellt ist;
Figur 109 eine ähnliche Ansicht wie Figur 108, wobei aber eine erste alternative Einrichtung zur Feststellung von Luft in der Leitung dargestellt ist;
Figur 110 eine ähnliche Ansicht wie Figur 108, wobei aber eine zweite alternative Einrichtung zur Feststellung von Luft in der Leitung dargestellt ist;
Figur 111 eine ähnliche Ansicht wie Figur 108, wobei aber eine dritte alternative Einrichtung zur Feststellung von Luft in der Leitung dargestellt ist;
Figur 112 eine Seitenansicht des Grundgestells der Hauptpumpeneinheit, teilweise im Schnitt, wobei die verschiedenen Komponenten für eine Pumpe auf ihm befestigt sind und eine Kassette angebracht sowie die Pumpenantriebskette dargestellt ist;
Figur 113 einen Vertikalschnitt durch die Pumpe und Ventile, wobei der Anfang des Fülltakts dargestellt ist;
Figur 114 einen Vertikalschnitt durch die Pumpe und Ventile, wobei der Anfang des Pumptakts dargestellt ist;
Figur 115 einen Vertikalschnitt durch das Druckplateau, die Druckmembran und den Druckwandler;
Figur 116 einen zweiten Vertikalschnitt durch das Druckplateau, die Druckmembran und der Druckwandler, unter einem rechten Winkel gegenüber Figur 115;
Figur 117 ein schematisches Funktionsschaubild des Systems gemäß der vorliegenden Erfindung, das eingesetzt wird zum Beschaffen eines den patientenseitigen Druck darstellenden Drucksignals und eines die Geschwindigkeit der Änderung des patientenseitigen Drucks darstellenden Signals aus dem elektrischen Signal, das durch den Druckwandler erzeugt wird; und
Fig. 118 ein Funktionsschaubild der Techniken, die zum Erzeugen eines Okklusionsalarms aus dem Drucksignal und aus dem Druckänderungssignal, die beide durch die Schaltung aus Figur 117 erhalten wurden, eingesetzt werden.

Die Kassette

Die bevorzugte Ausführungsform der Kassette nach der vorliegenden Erfindung umfaßt alle oben beschriebenen Merkmale in einer einzigen, kompakten, aus sieben Teilen gebildeten Einmal-Kassette. Vor einer Erläuterung des Aufbaus und der Betriebsweise der Kassette ist es vorteilhaft, den Aufbau und die Anordnung der sieben in der Kassette enthaltenen Komponenten darzustellen. Die erste dieser Komponenten und diejenige, um die herum die anderen sechs Komponenten angeordnet werden, ist ein Kassettenkörper 100, der in den Figuren 1 bis 8 dargestellt ist. Der Kassettenkörper 100 umfaßt einen oberen Flächenbereich 102, der im wesentlichen flach ist und eine Reihe von an seiner Oberseite (Figur 1) angeordneten Erhebungen und Vertiefungen aufweist. Der obere Flächenbereich 102 ist genügend dick, um die oben erwähnten Vertiefungen aufzunehmen, von denen einige Strömungskanäle sind, die weiter unten dargestellt werden.
Unter allgemeiner Bezugnahme auf die Figuren 1 bis 8 ist ein Blasenabscheider 104 an der vorderen rechten Ecke des Kassettenkörpers 100 unterhalb des oberen Flächenbereiches 102 angeordnet. Der Blasenabscheider 104 weist einen im wesentlichen viereckigen Querschnitt auf (Figur 4). Er umfaßt eine Blasenkammer 106, die am unteren Ende offen und am oberen Ende durch die Unterseite des oberen Flächenbereiches 102 des Kassettenkörpers 100 verschlossen ist.
Ein Siphonrohr 108 ist in der Blasenkammer 106 angeordnet; das Siphonrohr 108 weist eine Bohrung 110 auf, die vom unteren Ende der Blasenkammer 106 auf die Oberseite des oberen Flächenbereiches 102 des Kassettenkörpers 100 führt.
Hinter dem Blasenabscheider 104 ist unter dem oberen Flächenbereich 102 des Kassettenkörpers 100 an dessen rechter Seite ein Pumpenzylinder 112 angeordnet (Figuren 2 bis 5, 8). Der Pumpenzylinder 112 erstreckt sich nicht so weit nach unten wie der Blasenabscheider 104. Der Pumpenzylinder 112 ist an seinem unteren Ende offen und zur Aufnahme eines Kolbens, der weiter unten dargestellt wird, angeordnet und ausgebildet. Die innere Ausgestaltung des Pumpenzylinders 112 weist eine Bohrung 114 mit einem Hauptdurchmesser auf, wobei eine im Durchmesser größere Bohrung 116 nahe des unteren Endes des Pumpenzylinders 112 angeordnet ist. Das Innere des unteren Endes des Pumpenzylinders 112 unter der im Durchmesser größeren Bohrung 116 und auch der Bereich unmittelbar zwischen der im Durchmesser größeren Bohrung 116 und der Bohrung 114 mit dem Hauptdurchmesser laufen beiden konisch zu, um das Einführen des Kolbens zu erleichtern. Das obere Ende der Bohrung 114 mit dem Hauptdurchmesser endet in einer kegelstumpfförmigen, im Durchmesser kleineren Öffnung 118, die zur Oberseite des oberen Flächenbereiches 102 des Kassettenkörpers 100 führt. Die im Durchmesser kleinere Öffnung 118 läuft konisch zu, wobei sich der kleinere Durchmesser an der Spitze befindet.
Von der Rückseite der Außenseite des Blasenabscheiders 104 aus und dem Pumpenzylinder 112 zugewandt erstrecken sich zwei Kolben-Haltefinger 120 und 122 (Figuren 2 und 4), die Schlitze ausbilden. Die durch die beiden Kolben-Haltefinger 120 und 122 ausgebildeten Schlitze sind einander zugewandt und am unteren Ende offen, um gleitend ein flaches Teil aufzunehmen, das zwischen die zwei Kolben-Haltefinger 120 und 122 paßt. Die zwei Kolben-Haltefinger 120 und 122 erstrecken sich von der Unterseite des oberen Flächenbereiches 102 des Kassettenkörpers 100 bis zu einer Stelle zwischen dem unteren Ende des Pumpenzylinders 112 und dem unteren Ende des Blasenabscheiders 104.
Ebenfalls von der Unterseite des oberen Flächenbereiches 102 des Kassettenkörpers 100 aus verlaufen zwei Rasten-Stützfinger 124 und 126 (Figuren 1 bis 4 und 7). Der Rasten-Stützfinger 124 erstreckt sich von der linken Seite des oberen Flächenbereiches 102 nach unten und am unteren Ende etwas nach rechts, um im Querschnitt eine L- Form auszubilden. Der Rasten-Stützfinger 124 verläuft weiter als der obere Flächenbereich 102 zur Vorderseite des Kassettenkörpers 100 und endet etwa bei zwei Dritteln der Strecke in Richtung auf die Rückseite des oberen Flächenbereichs 102 des Kassettenkörpers 100.
Der Rasten-Stützfinger 126 erstreckt sich von der Unterseite des oberen Flächenbereiches 102 des Kassettenkörpers 100 nach unten, wobei die linke Seite des Blasenabscheiders 104 einen Abschnitt des Rasten-Stützfingers 126 ausbildet. Am unteren Ende erstreckt sich der Rasten-Stützfinger 126 etwas nach links, um im Querschnitt eine nach rückwärts gerichtete L-Form auszubilden. Der Rasten-Stützfinger 126 verläuft parallel zum Rasten-Stützfinger 124 und weist eine gleiche Tiefe auf (Figur 4). Die Rasten-Stützfinger 124 und 126 werden gemeinsam die Gleitraste halten, wie dies weiter unten beschrieben wird.
Die in der Oberseite des oberen Flächenbereiches 102 des Kassettenkörpers 100 angeordneten Kanäle sollen nun mit vorrangigem Bezug auf Figur 1 beschrieben werden. Diese Kanäle sind alle an der Oberseite des oberen Flächenbereiches 102 offen und weisen einen im allgemeinen U-förmigen Querschnitt auf, da sie in die Oberseite des oberen Flächenbereiches 102 eingelassen sind. Ein erster Kanal 128 steht an einem Ende mit der Bohrung 110 im Siphonrohr 108 des Blasenabscheiders 104 in Verbindung und verläuft zur Rückseite des oberen Flächenbereiches 102 bis zu einer Stelle rechts von der im Durchmesser kleineren Öffnung 118 des Pumpenzylinders 112.
Ein zylindrisches Druckplateau 130, das bei Blickrichtung von oben im wesentlichen kreisförmig ausgebildet ist, erstreckt sich oberhalb des oberen Flächenbereiches 102 etwas links von der Mitte. Die Oberseite des Druckplateaus 130 ist flach, wobei ein Kanal 132 quer über diese flache Oberseite verläuft. Der Kanal 132 verlauft von der Fünf-Uhr-Position zur Elf-Uhr-Position, bei Blickrichtung von oben in Figur 1, wobei die Rückseite des Kassettenkörpers bei 12 Uhr liegt. Der Kanal 132 ist im Querschnitt auch in Figur 115 dargestellt und in einer Schnittdarstellung in Figur 116. Die Tiefe des Kanals 132 in der Fläche des Druckplateaus 130 ist nicht ganz so groß wie die Höhe, mit der sich das Druckplateau 130 über den oberen Flächenbereich 102 des Kassettenkörpers 100 erstreckt, wobei der kanal 132 allmählich tiefer wird mit einem weichen Übergang an den Rändern des Druckplateaus 130 zum Einlauf in den oberen Flächenbereich 102 des Kassettenkörpers 100 (Figur 116).
Ein zweiter Kanal 134 in der Oberseite des oberen Flächenbereiches 102 beginnt an einer Stelle links von der im Durchmesser kleineren Öffnung 118 des Pumpenzylinders 112 und verläuft zur Vorderseit des oberen Flächenbereiches 102 etwa oberhalb des Rasten-Stützfingers 126. Der zweite Kanal 134 verläuft dann nach links, um an das in der Fünf-Uhr-Position angeordnete Ende des kanals 132 unter Ausbildung einer Strömungsverbindung anzuschließen. Ein dritter Kanal 136 in der Oberseite es oberen Flächenbereiches 102 beginnt an dem an der Elf-Uhr-Position liegenden Ende des Kanals 132 und verläuft zur Rückseite und zur linken Seite des Kassettenkörpers 100.
Am Ende des dritten Kanals 136 ist ein eingelassener Linsenbereich 138 vorhanden, der zum Sammeln und zum Reflektieren von Licht verwendet wird, um vor ihm vorbeifließende Luftblasen zu detektieren. Der eingelassene Linsenbereich 138 ist auch in die Oberseite des oberen Flächenbereiches 102 des Kassettenkörpers 100 eingelassen, um dadurch ein Vorbeifließen von Fluid zuzulassen. Der eingelassene Linsenbereich 138 ist Teil der Vorrichtung, die den Gegenstand einer gleichzeitig anhängigen Patentanmeldung bildet. Ein vierter Kanal 140 in der Oberseite des oberen Flächenbereiches 102 beginnt an der anderen Seite des eingelassenen Linsenbereiches 138 ab dem dritten Kanal 136 und verläuft von der linken Seite und der Rückseite des Kassettenkörpers 100 nach vorne und rechts um das Druckplateau 130 herum zu einer Stelle, die bei ungefähr sieben Uhr auf dem Druckplateau 130 liegt. Es sollte beachtet werden, daß der vierte kanal 140 in einem Abstand vom Druckplateau 130 angeordnet ist, um Dichtmittel dazwischen anbringen zu können.
Das Ende des vierten Kanals 140 liegt bezüglich des Druckplateaus 130 an der Sieben- Uhr-Position in einer Öffnung 142, die durch den oberen Flächenbereich 102 hindurch verläuft (Figur 1). Unterhalb des oberen Flächenbereiches 102 konzentrisch um die Öffnung 142 herum ist ein Zylinder 144 zur Befestigung eines Auslaßschlauches angeordnet (Figuren 3 und 4), der in Strömungsverbindung mit der Öffnung 142 steht. Der Zylinder 144 zur Befestigung des Auslaßschlauches erstreckt sich von der Unterseite des oberen Flächenbereiches 102 abwärts zu einer Stelle oberhalb der parallel zum oberen Flächenbereich 102 des Kassettenkörpers 100 verlaufenden Abschnitte der Rasten-Stützfinger 124 und 126. Eine Halterippe 145 verläuft von der Vorderseite des Zylinders 144 zur Befestigung des Auslaßschlauches nach rechts.
Oben auf der oberen Fläche 102 des Kassettenkörpers 100 ist ein leicht erhöhter Rand 146 angeordnet (Figuren 1 und 2), der vollständig den ersten Kanal 129, die im Durchmesser kleinere Öffnung 188, den zweiten Kanal 134, das Druckplateau 130, den dritten Kanal 136, den eingelassenen Linsenbereich 138 sowie den vierten kanal 140 umgibt. Der leicht erhöhte Rand 146, der für Dichtzwecke dient, umschließt eng die Ränder aller dieser Teile auf dem Kassettenkörper 100 mit der Ausnahme, daß er von den Abschnitten des ersten kanals 128 und des zweiten kanals 134, die nahe der im Durchmesser kleineren Öffnung 118 liegen, und von dieser selbst mit Abstand verläuft.
Die Form des Randes 146 um die im Durchmesser kleinere Öffnung 118 herum ist im wesentlichen rechtwinklig, wobei seine längeren Seiten vorne und hinten sowie mit einem Abstand von der Ventilmembran 170 und seine kürzeren Seiten rechts vom Abschnitt des ersten Kanals 128, der nahe der im Durchmesser kleineren Öffnung 118 liegt, sowie links vom Abschnitt des zweiten kanals 134, der nahe der im Durchmesser kleineren Öffnung 118 liegt, angeordnet sind. Das Rechteck ist nur an den Stellen unterbrochen, wo der erste und der zweite Kanal 128, 134 zur Vorderseite des Kassettenkörpers 100 durchlaufen.
Der Rand 146 weist einen Abschnitt 147 auf, der zwischen dem Abschnitt des ersten Kanals 128, der nahe der im Durchmesser kleineren Öffnung 118 liegt, und dieser selbst angeordnet ist, wobei der Abschnitt 147 zwischen den zwei längeren Seiten des Rechtecks verläuft. Er weist ferner einen anderen Abschnitt 149 auf, der zwischen dem Abschnitt des zweiten Kanals 134, der nahe der im Durchmesser kleineren Öffnung 118 liegt, und dieser selbst angeordnet ist, wobei der Abschnitt 149 zwischen den zwei längeren Seiten des Rechtecks verläuft. Der Rand 146 ist ebenfalls in einem Abstand von den Rändern des Druckplateaus 130 und den unmittelbar in der Nähe des Druckplateaus 130 liegenden Abschnitten des zweiten kanals 134 sowie des dritten Kanals 136 angeordnet.
Hinten an der oberen Fläche 102 des Kassettenkörpers 100 sind drei Kassetten- Identifizierungszeichen 148, 150 und 152 angebracht. Das erste und dritte Kassetten- Identifizierungszeichen 148 und 152 sind kleine, massive Zylinder, die von der Oberseite der oberen Fläche 102 nach oben ragen (Figuren 1 und 3).
Das zweite Kassetten-Identifizierungszeichen 150 ist ein Prisma, das in die Unterseite der oberen Fläche 102 des Kassettenkörpers 100 eingeschnitten ist (Figur 4). Das erste, zweite und dritte Zeichen 148, 150 und 152 sind Gegenstand einer gleichzeitig anhängigen Patentanmeldung. Es wird darauf hignewiesen, daß die Zeichen 148, 150 und 152 beliebig angeordnet oder gestaltet sein können und für unterschiedliche Kenncodes eingesetzt werden, um bis zu acht unterschiedliche Kassetten zu identifizieren. Zusätzliche Identifizierungsbits können auch verwendet werden, wenn mehr als acht unterschiedliche Kassetten benutzt werden sollen. Falls redundante Codes gewünscht werden, ermöglichen die drei Bits natürlich die Verwendung von weniger als acht unterschiedlichen Kassetten.
Den Aufbau des Kassettenkörpers 100 vervollständigen fünf Hohlzylinder 154, 156, 158, 160 und 162, die von der Oberseite der oberen Fläche 102 des Kassettenkörpers 100 vorstehen, sowie eine Öffnung 161 und ein Schlitz 164, die in der Oberseite der oberen Fläche 102 angeordnet sind, ferner ein Schlitz 166, der in der Oberseite des Rasten-Stützfingers 124 angebracht ist. Vier der Hohlzylinder 154, 156, 158 und 160 sind um das Druckplateau 130 herum angeordnet, wobei der fünfte Hohlzylinder 162 links von der Öffnung 110 über dem Blasenabscheider 104 vorgesehen ist. Die Öffnung 161 liegt in der Oberseite der oberen Fläche 102 vor dem und rechts vom Mittelpunkt des Druckplateaus 130. Der Schlitz 164 ist auf der Oberseite der oberen Fläche 102 nahe der Rückseite und der rechten Seite angebracht. Der Schlitz 166 ist in der Oberseite des Rasten-Stützfingers 124 nahe der Vorderseite des Kassettenkörpers 100 ausgebildet.
Es wird Bezug genommen auf die Figuren 9 bis 12, in denen eine Ventilmembran 170 dargestellt ist, die so angeordnet und gestaltet ist, daß sie über die Oberseite der oberen Fläche 102 des Kassettenkörpers 100 paßt. Die Ventilmembran 170 ist aus flexiblem, elastischem Material hergestellt, wie z.B. medizinisch einsetzbarem Silikongummi. Die Härte des für die Ventilmembran 170 eingesetzten Werkstoffs würde zwischen dreißig und fünfzig, gemessen auf der Shore-A-Skala, betragen, wobei die bevorzugte Ausführungsform eine Härte von ungefähr fünfunddreißig aufweist. Die Ventilmembran 170 hat drei Hauptfunktionen, deren erste darin besteht, die Oberseiten des ersten, zweiten, dritten und vierten Kanals 128, 134, 136 bzw. 140 abzudichten. Ensprechend ist die Hauptfläche der Ventilmembran 170 flach und so bemessen, daß sie über den ersten, zweiten, dritten und vierten Kanal 128, 134, 136 bzw. 140 und auch über den gesamten leicht erhöhten Rand 146 paßt. Der flache Bereich der Ventilmembran 170 weist drei öffnungen 172, 174 und 176 sowie eine Nut 175 auf, um die Hohlzylinder 156, 160 und 162 bzw. einen in die Öffnung 161 (Figur 1) passenden Stift aufzunehmen und um die Ventilmembran 170 in richtiger Stellung über der Oberseite der oberen Fläche 102 auszurichten. Es sei darauf verwiesen, daß die Ventilmembran 170 nicht notwendigerweise die beiden anderen Hohlzylinder 154, 158 umschließt.
Die zweite Hauptfunktion der Ventilmembran 170 ist es, sowohl ein Einlaßventil zwischen dem ersten Kanal 128 und der Öffnung 118 mit dem kleinsten Durchmesser, die zum Pumpenzylinder 112 führt, sowie ein Auslaßventil zwischen der im Durchmesser kleineren Öffnung 118 und dem zweiten Kanal 134 zu schaffen. Um diese Funktion zu erfüllen, weist die Ventilmembran 170 einen im wesentlichen rechtwinkligen Kuppelbereich 178 (Figuren 9 bis 12) auf, der einen Hohlraum 180 in der Unterseite der Ventilmembran 170 ausbildet. Wenn die Ventilmembran 170 in richtiger Lage auf der Oberseite der oberen Fläche 102 des Kassettenkörpers 100 angebracht ist, befindet sich der Hohlraum 180 gerade innerhalb des rechtwinkligen Bereiches des leicht erhöhten Randes 146 um die Öffnung 118 mit dem kleineren Durchmesser herum, die zum Pumpenzylinder 112 führt.
Der Hohlraum 180 steht daher in Strömungsverbindung mit dem ersten Kanal 128, der im Durchmesser kleineren Öffnung 118 und dem zweiten Kanal 134. Vor dem Einsetzen der Kassette auf der Hauptpumpeneinheit ermöglicht es der Hohlraum 180, daß der offene Fluidweg die Inbetriebnahme der Kassette erleichtert, wobei sämtliche Luft aus dem System entfernt wird. Sobald die Kassette in Betrieb genommen ist, kann sie auf die Hauptpumpeneinheit aufgesteckt werden, und der Hohlraum 180 kommt mit Betätigungselementen für Ventile in Kontakt, um ein freies Fließen durch die Kassette hindurch zu verhindern. Durch Verwendung eines Betätigungselementes für das Einlaßventil zum Andrücken des Kuppelbereichs 178 auf den Abschnitt 147 des leicht erhöhten Randes 146 wird der Fluidstrom zwischen dem ersten Kanal 128 und der im Durchmesser kleineren Öffnung 118 blockiert, aber ein Fließen zwischen der im Durchmesser kleineren Öffnung 118 und dem zweiten kanal 134 nicht beeinflußt. In gleicher Weise wird durch Verwendung eines Betätigungselementes für das Auslaßventil zum Andrücken des Kuppelbereichs 178 auf den Abschnitt 149 des leicht erhöhten Randes 146 ein Fließen zwischen der im Durchmesser kleineren Öffnung 118 und dem zweiten Kanal 134 blockiert, aber ein Fließen zwischen dem ersten Kanal 128 und der im Durchmesser kleineren Öffnung 118 nicht beeinflußt. Um die Vorderseite und die seitlichen Teile des Kuppelbereiches 178 auf der oberseite der Ventilmembran 170 herum verläuft in einem Abstand zu diesen eine U-förmige Rippe 181, deren Schenkel zur Rückseite der Ventilmembran 170 verlaufen (Figur 9).
Die dritte Hauptfunktion der Ventilmembran 170 besteht darin, eine Druckmembran zu schaffen, die zur Überwachung des Fluid-Auslaßdruckes eingesetzt werden kann. Dementsprechend weist die Ventilmembran 170 eine Druckmembran 182 auf, die auf einem oberen zylindrischen Abschnitt 184 aufliegt, der wiederum auf einem unteren zylindrischen Abschnitt 186 sitzt, welcher sich oberhalb der Fläche der Ventilmembran 170 erstreckt. Die zylindrischen Abschnitte 184 und 186 haben denselben Innendurchmesser, aber der untere zylindrische Abschnitt 186 weist einen größeren Außendurchmesser auf. Auf diese Weise steht ein Teil der Oberseite des unteren zylindrischen Abschnites 186 um das untere Ende des oberen zylindrischen Abschnittes 184 herum über und erzeugt eine Lippe 188. In der bevorzugten Ausführungsform kann die Druckmembran 182 leicht gewölbt sein, wie in Figur 11 zu sehen ist.
Wendet man sich nun den Figuren 13 bis 23 zu, so ist dort eine Haltekappe 190 dargestellt, die über die Ventilmembran 170 paßt, nachdem diese auf der Oberseite der oberen Fläche 102 des Kassettenkörpers 100 angebracht ist. Die Haltekappe 190 deckt auf diese Weise die Oberseite des Kassettenkörpers 100 ab, wobei die Ventilmembran 170 zwischen der Haltekappe 190 und dem Kassettenkörper 100 dichtend gehalten wird. Die Haltekappe 190 weist daher denselben Hauptumriß wie der Kassettenkörper 100 auf, aus einer Blickrichtung von oben (Figur 12) gesehen. An der Unterseite der Haltekappe 190 (Figur 14) sind sechs Stifte 192, 194, 196, 198, 200 und 199 angeordnet, die durch die Hohlzylinder 154, 156, 158, 160 und 162 bzw. durch die Öffnung 161 im Kassettenkörper 100 aufgenommen werden sollen, um die Haltekappe auf dem Kassettenkörper 100 auszurichten. An der Unterseite der Haltekappe 190 sind ebenfalls ein Vorsprung 202, der vom Schlitz 164 aufgenommen werden soll, sowie ein Vorsprung 204 zur Aufnahme vom Schlitz 166 angeordnet.
Die Haltekappe 190 weist drei durch sie hindurchlaufende Öffnungen 206, 208 sowie 210 auf, die so angeordnet sind, daß sie mit der Lage des ersten, zweiten und dritten Kassetten-Identifizierungszeichens 148, 150 und 152 übereinstimmen. Die Größe der drei Öffnungen 206, 208 und 210 ist ausreichend, um die kleinen, massiven Zylinder aufzunehmen, die das erste und dritte Kassetten-Identifizierungszeichen 148, 152 darstellen.
In der Haltekappe 190 ist eine rechteckige Öffnung 212 (Figuren 13, 14, 19 und 20) zur Plazierung über dem Kuppelbereich 178 auf der Ventilmembran 170 angeordnet. Die rechteckige Öffnung 212 ist etwas größer als der Kuppelbereich 178, um jedes Verschließen des durch den Kuppelbereich 178 ausgebildeten Hohlraums 180 zu vermeiden, wenn die Haltekappe 190 über der Ventilmembran 170 und dem Kassettenkörper 100 angebracht wird. Der Kuppelbereich 178 der Ventilmembran 170 ragt deshalb durch die rechteckige Öffnung 212 in der Haltekappe 190 vor. An der Unterseite der Haltekappe 190 ist um die rechteckige Öffnung 212 herum eine U-förmige Nut 214 (Figur 14) angeordnet, die zur Aufnahme der U-förmigen erhöten Rippe 181 auf der Ventilmembran 170 ausgelegt ist.
In der Haltekappe 190 ist auch eine Kreisöffnung 216 (Figuren 13 und 14) angeordnet, deren Durchmesser etwas größer als der Außendurchmesser des oberen zylindrischen Abschnittes 184 auf der Ventilmembran 170 ist, damit der obere zylindrische Abschnitt 184 und die Druckmembran 182 von der Kreisöffnung 216 aus in die Haltekappe 190 vorragen können. Der Durchmesser der Kreisöffnung 216 ist kleiner als der Außendurchmesser des unteren zylindrischen Abschnittes 186; auf der Unterseite der Haltekappe 190 ist, konzentrisch um die Kreisöffnung 216 herum angeordnet, eine zylindrische Vertiefung 218 vorgesehen, die zur Aufnahme des unteren zylindrischen Abschnittes 186 dient. In der zylindrischen Vertiefung 218 ist ein kreisförmiger erhöhter Wulst 220 (Figuren 14, 19 und 21) angeordnet, um zum Abdichten der zusammengesetzten Kassette beizutragen.
Die Haltekappe 190 weist einen Vorderrand 222 (Figur 16), einen Rückrand 224 (Figur 15) sowie einen linken (Figur 18) und rechten (Figur 17) Seitenrand 226 bzw. 228 auf. Die Ränder 222, 224, 226 und 228 berühren die Oberseite der oberen Fläche 102, wenn die Haltekappe 190 auf den Kassettenkörper 100 aufgesetzt ist, wobei die Ventilmembran 170 dazwischen angebracht ist. Die Haltekappe 190 ist am Kassettenkörper 100 in der bevorzugten Ausführungsform durch Ultraschallschweißen befestigt, aber Klebemittel oder andere, aus dem Stand der Technik bekannte Verbindungstechniken können ebenfalls eingesetzt werden.
Zunächst sei auf die Figuren 22 bis 26 Bezug genommen, in denen eine Blasenkammer-Kappe 230 dargestellt ist, die über dem offenen unteren Ende des Blasenabscheiders 104 angebracht ist. Das untere Ende der Kappe 230 ist genauso groß wie der Außenrand des unteren Endes des Blasenabscheiders 104 und weist unten einen Vorsprung 232 (Figuren 22 bis 24) auf, der zur Rückseite der Kassette hin über den hinteren Rand des Blasenabscheiders 104 hinaus vorsteht. Die Kappe 230 hat einen rechteckigen Wandbereich 234, der vom unteren Ende unter Ausbildung eines rechteckigen Raumes verläuft und so ausgelegt ist, daß er in die Blasenkammer 106 hineinpaßt.
An der Vorderseite und an der linken Seite des rechteckigen Wandbereiches 234 ist ein Einlaßzylinder 236 mit einer Einlaßöffnung 238 angeordnet, der sich vom unteren Ende der Blasenkammer-Kappe 230 nach oben erstreckt. Die Einlaßöffnung 238 verläuft durch das untere Ende der Blasenkammer-Kappe 230 und ist zur Aufnahme eines Schlauchstückes von unten ausgelegt. Die Kappe 230 ist am unteren Ende des Blasenabscheiders 104 im Kassettenkörper 100 in der bevorzugten Ausführungsform durch Ultraschallschweißen befestigt, aber Klebemittel oder andere, aus dem Stand der Technik bekannte Verbindungstechniken können ebenfalls eingesetzt werden.
Wenn die Blasenkammer-Kappe 230 am Blasenabscheider 104 befestigt ist, ragt der Einlaßzylinder 236 wenigstens bis zur halben Höhe der Blasenkammer 106 hoch, und das Siphonrohr 108 zieht von seinem unteren, im Raum innerhalb des rechteckigen Wandbereiches 234 der Blasenkammer-Kappe 230 angebrachten Ende Fluid. Ein Fachmann erkennt sogleich, daß Fluid in die Blasenkammer 106 durch die Einlaßöffnung 238 im Einlaßzylinder 236 nahe dem oberen Ende des Siphonrohrs 108 eintritt, wobei alle Luftblasen oberhalb des Niveaus in der Nähe des Bodens der Blasenkammer 106 gehalten werden, bei dem Fluid durch das Siphonrohr 108 von der Blasenkammer 106 abgezogen wird.
Die Figuren 27 bis 32 zeigen eine Gleitraste 240, die zwei Hauptfunktionen in der Kassette erfüllt. Die Gleitraste 240 dient als erstes zum Einrasten der Kassette in richtiger lage an der Hauptpumpeneinheit. Sie dient auch zum Absperren des Fluidflusses durch die Kassette, wenn diese nicht eingesetzt ist; ein Schließen der Gleitraste 240 zum Verriegeln der Kassette in der richtigen Lage auf der Hauptpumpeneinheit ermöglicht gleichzeitig auch das Fließen von Fluid durch die Kassette. Die Gleitraste 240 gleitet von der Vorderseite des Kassettenkörpers 100 zwischen die Rasten-Stützfinger 124 und 126.
Das Gleitraste 240 weist einen im wesentlichen rechtwinkligen, flachen Vorderbereich 242 auf, dessen Höhe gleich der des Kassettenkörpers 100 ist, wenn Haltekappe 190 und Blasenkammer-Kappe 230 aufgesetzt sind, und dessen Breite gleich dem Abstand zwischen der linken Seite des Blasenabscheiders 104 und der linken Seite des Kassettenkörpers 100 ist. Aus der Rückseite des Vorderbereiches 242 an der oberen linken bzw. rechten Ecke sind zwei kleine Nuten 244 und 246 herausgearbeitet.
Von der Rückseite des Vorderbereiches 242 aus, bei etwa drei Viertal der Länge von oben, verläuft ein horizontaler unterer Abschnitt 248, dessen Ränder sich direkt unter den nächsten Rändern der kleinen Nuten 244 und 246 befinden. Ein umgedrehter, abgewinkelter oder L-förmiger Bereich 250 erstreckt sich vom Innenrand der kleinen Nut 244 an der Oberseite der Gleitraste 240 nach unten bis zum unteren Abschnitt 248. In ähnlicher Weise verläut ein umgedrehter, nach hinten abgewinkelter oder L-förmiger Bereich 252 (Figuren 27 und 28) zum Innenrand der kleinen Nut 246 an der Oberseite der Gleitraste 240 bis nach unten zum unteren Abschnitt 248.
Mit einem Abstand von der linken Seite des unteren Abschnitts 248 und der linken Seite des Schenkels des L-förmigen Bereichs 250 nach außen ist eine linke Gleitwand 254 vorgesehen. Gleicherweise mit Abstand von der rechten Seite des unteren Abschnitts 248 und der rechten Seite des Schenkels des L-förmigen Bereichs 252 nach außen ist eine rechte Gleitwand 256 angebracht (Figuren 28 und 30). Die rechte und die linke Gleitwand 254 und 256 sind etwas oberhalb der Unterseite des unteren Abschnitts 248 angordnet und weisen eine geeignete Höhe zum Eingriff mit den Rasten- Stützfingern 124 bzw. 126 auf.
Im unteren Abschnitt 248 ist eine längliche, tropfenförmige Öffnung angeordnet, deren breiterer Bereich zur Vorderseite der Gleitraste 240 und deren langgestreckter schmalerer Bereich zur Rückseite weist. Wenn die Gleitraste 240 in die Rasten-Stützfinger 124 und 126 am Kassettenkörper 100 eingesetzt ist und die Gleitraste 240 vollständig in Richtung auf die Rückseite des Kassettenkörpers 100 gedrückt wird, befindet sich der breitere Bereich der Öffnung 258 in Ausrichtung mit der Öffnung 142 im Zylinder 144 zur Befestigung des Auslaßschlauches (Figur 4), damit ein von der Öffnung 142 wegführender Schlauchabschnitt (nicht dargestellt) offen bleiben kann. Wenn die Gleitraste 240 aus der Vorderseite des Kassettenkörpers 100 herausgezogen wird, wird der Schlauchabschnitt (nicht dargestellt) durch den schmaleren Bereich der Öffnung 258 abgeklemmt.
Entscheidend ist, daß die Gestaltung und Anordnung der länglichen, tropfenförmigen Öffnung 258 sicherstellt, daß die Gleitraste 240 mit der Hauptpumpeneinheit in Eingriff kommt, bevor der Schlauch geöffnet wird und Fluid durch die Kassette fließen kann. Gleichermaßen muß der Schlauch abgeklemmt und der Fluidweg durch die Kassette geschlossen sein, bevor die Gleitraste 240 die Kassette von der Hauptpumpeneiheit freigibt. Weiterhin ist die Werkstoffauswahl für die Gleitraste 240 wichtig, wobei mit einem geschmierten Werkstoff der Abklemmvorgang ohne Beschädigung des Schlauches (nicht dargestellt) durchgeführt werden kann. Beispiele solcher Werkstoffe sind mit Silikon oder Teflon imprägnierte Azetale, wie z.B. Delren.
An der Rückseite der Gleitraste 240 ist auf der Innenseite der rechten Gleitwand 256 an deren unterem Ende ein Vorsprung 257 vorhanden (Figuren 27, 30 und 32), durch den die Hauptpumpeneinheit mit der Kassette bei geschlossener Gleitraste in Eingriff gebracht werden kann. An der Oberseite des unteren Abschnitts 248 rechts von der Öffnung 258 ist ein kleiner keilförmiger Haltevorsprung 259 angeordnet (Figuren 27, 30 und 32). Der Haltevorsprung 259 wirkt mit dem unteren Ende der Halterippe 145 zusammen, um zu verhindern, daß die Gleitraste 240 ungehindert entfernt werden kann, sobald sie im Kassettenkörper 100 eingesetzt ist. Wird die Gleitraste 240 aus der Vorderseite des Kassettenkörpers 100 heraus zurückgezogen, so daß sich der breitere Bereich der Öffnung 258 in Ausrichtung mit der Öffnung 142 im Zylinder 144 zur Befestigung des Auslaßschlauches befindet, kommt der Haltevorsprung 259 mit dem leicht erhöhten Rand 146 in Eingriff, wodurch verhindert wird, daß die Gleitraste 240 weiter herausgezogen wird.
Betrachtet man nun die Figuren 33 bis 36, so ist dort eine einstückige Kolbenkappe und Manschettendichtung 260 zum Einsatz auf dem und im Pumpenzylinder 112 (Figuren 3 und 8) dargestellt. Die Kolbenkappe und Manschettendichtung 260 ist einteilig ausgebildet und aus flexiblem, elastischem Werkstoff hergestellt, wie z.B. Silastik (Silikongummi) oder medizinisch einsetzbarem Naturgummi. Naturgummi kann zur Minimierung von Reibung eingesetzt werden, da es manchmal zu einem Festhaften der Kolbenkappe und Manschettendichtung 260 aus Silikongummi im Pumpenzylinder 112 kommen kann. Mit Teflon imprägiertes Silastik oder einige andere geschützte, weithin verfügbare Formeln können dieses Problem überwinden. Zusätzlich kann die Kolbenkappe und Manschettendihtung 260 vor dem Einbau in den Pumpenzylinder 112 mit Silikonöl geschmiert werden. Der Vorteil der Verwendung von Silastik besteht darin, daß es durch Bestrahlung sterilisiert werden kann, während Naturgummi durch den Einsatz eines Gases, wie z.B. Ethylenoxid,sterilisiert werden muß. Weiterhin weist Silastik bessere Verschleißeigenschaften als Naturgummi auf, weshalb es die bevorzugte Wahl darstellt.
Die Kolbenkappe und Manschettendichtung 260 weist einen allgemein mit 262 gekennzeichneten Kolbenkappenbereich und einen unteren Dichtbereich mit einer Halteschürze 264 und einer dünnen Rolldichtung 266 auf. Der Kolbenkappenabschnitt 262 umfaßt oben einen hohlen Zylinderabschnitt 268 mit einem erweiterten, abgerundeten Kolbenkappenkopf 270. Der Kolbenkappenkopf 270 weist einen in etwa teilelliptischen Querschnitt auf, wobei die Außenumfangsfläche der Seiten eine dynamische Dichtung in der Hauptdurchmesser-Bohrung 114 des Pumpenzylinders 112 bildet. Die annähernd elliptische Gestalt des Kolbenkappenkopfes 270 liegt satt am oberen Ende der Hauptdurchmesser-Bohrung 114 des Pumpenzylinders 112 an. Von der Spitze des Kolbenkappenkopfes 270 aus erstreckt sich in der Mitte ein kegelstumpfförmiger Abschnitt 272, dessen größerer Durchmesser am unteren Ende liegt. Der kegelstumpfförmige Abschnitt 272 sitzt satt in der im Durchmesser kleineren Öffnung des Pumpenzylinders 112.
Der hohle Zylinderabschnitt 268 und der Kolbenkappenkopf 270 bilden gemeinsam einen geschlossenen Abschluß der Kolbenkappe und Manschettendichtung 260, die einen Kolben aufnimmt, was weiter unten beschrieben wird. Der hohle Zylinderabschnitt 268 weist einen im Durchmesser kleineren Abschnitt 274 auf, der mit einem Abstand vom Ende des Kolbenkappenkopfes 270 angeordnet ist, um Haltemittel zum Halten des Kolbens im Abschnitt 268 zwischen dem Kolbenkappenkopf 270 und dem im Durchmesser kleineren Abschnitt 274 auszubilden.
Die Halteschürze 264 ist im wesentlichen zylindrisch ausgebildet und zum satten Anliegen um die Außenumfangsfläche des Pumpenzylinders 112 herum ausgebildet. Vor dem Einbau und bei entspannter Anordnung der Kolbenkappe und der Manschettendichtung 260, wie in den Figuren 33 bis 36 dargestellt, ist die Halteschürze 264 ungefähr um den hohlen Zylinderabschnitt 268 herum angeordnet. Die Halteschürze 264 weist einen genügend kleinen Innendurchmesser auf, um sie in richtiger Stellung um den Pumpenzylinder 112 herum zu halten, ohne daß sie sich bewegt, wenn sich der Kolbenkappenbereich 262 bewegt.
Um den Innenumfang der Halteschürze 264 herum ist eine gewundene Bahn 276 vorgesehen, die von einem Ende der Halteschürze 264 zum anderen führt. Die gewundene Bahn 276 ist zur Sterilisation der zusammengesetzten Kassette erforderlich, wodurch das sterilisierende Gas den Bereich zwischen der Innenseite des Pumpenzylinders 112 und der Kolbenkappe und Manschettendichtung 260 sterilisieren kann, der geschlossen sein würde und unsterilisiert bleiben könnte, wenn die gewundene Bahn 276 nicht vorhanden wäre. Zusätzlich ermöglicht die gewundene Bahn 276, da das sterilisierende Gas heiß ist und eine Abkühlung nach dem Sterilisiervorgang schnell erfolgt, einen schnellen Druckausgleich, was sonst nicht möglich wäre. In der bevorzugten Ausführungsform ist die gewundene Bahn 276 als eine Reihe von Windungen in der Innenumfangsfläche der Halteschürze 264 ausgebildet.
Der Aufbau der Kolbenkappe und Manschettendichtung 260 wird durch eine Rolldichtung 266 vervollständigt, die von einem Abschnitt gebildet wird, der als Rotationsteil um die Achse der Kolbenkappe und Manschettendichtung 260 herum ausgebildet ist, um einem U, das einen ersten Schenkel am Radius des hohlen Zylinderabschnittes 268 und einen zweiten Schenkel am Radius der Halteschürze 264 aufweist, wobei die Oberseite des ersten Schenkels des U am unteren Ende des hohlen Zylinderabschnitts 268 und das obere Ende des zweiten Schenkels des U am unteren Ende der Halteschürze 264 befestigt ist. Wenn die Kolbenkappe und Manschettendichtung 260 eingebaut ist und der Kolbenkappenbereich 262 sich in der Bohrung 114 mit dem Hauptdurchmesser im Pumpenzylinder 112 hinein- und herausbewegt, variiert die Länge der Schenkel des U, wobei ein Schenkel kürzer wird, während der andere Schenkel länger wird. In diesem Fall stellt die Rolldichtung 266 genau das dar, was ihr Name impliziert - eine Dichtung zwischen dem Kolbenkappenbereich 262 und der Halteschürze 264, die dann rollt, wenn der Kolbenkappenbereich 262 sich bewegt.
Die Figuren 37 bis 42 zeigen eine Kolben-Baugruppe 280, die den Kolbenkappenbereich 262 der Kolbenkappe und Manschettendichtung 260 im Pumpenzylinder 112 antreibt. Die Kolben-Baugruppe 280 weist eine horizontale rechteckige Grundplatte 282 auf, die direkt hinter der Blasenkammer-Kappe 230 angeordnet ist, wenn der Kolbenkappenbereich 262 vollständig in den Pumpenzylinder 112 eingesetzt ist. Die rechteckige Grundplatte 282 ist mit einer Nut 284 an ihrem Vorderrand versehen, die etwas größer als der Vorsprung 232 in der Blasenkammer-Kappe 230 (Figur 23) ist.
Vom Vorderrand der rechteckigen Grundplatte 282 erstreckt sich links von der Nut 284 ein Steg 286 und rechts von der Nut 284 ein Steg 288 nach oben. Am oberen Ende der Stege 286 und 288 ist ein sich vertikal erstreckender rechteckiger Abschnitt 290 vorhanden. Der rechteckige Abschnitt 290 und die oberen Bereich der Stege 286 und 288 dienen zur Einführung zwischen die Kolben-Haltefinger 120 und 122 im Kassettenkörper 100 (Figur 4).
Die Oberseite des rechteckigen Abschnittes 290 berührt die Unterseite der oberen Fläche 102 des Kassettenkörpers 100, um die Aufwärtsbewegung der Kolben-Baugruppe 280 zu begrenzen, wobei die rechteckige Grundplatte 282 ungefähr auf gleicher Höhe mit der am unteren Ende des Blasenabscheiders 104 des Kassettenkörpers 100 angebrachten Blasenkammer-Kappe 230 ist, wenn sich die Kolben-Baugruppe 280 in ihrer höchsten Stellung befindet. Das untere Ende des rechteckigen Abschnittes 290 berührt den Vorsprung 232 auf der Blasenkammer-Kappe 230, wenn die Kolben-Baugruppe 280, der Kolbenkopf 296 sowie der Kolbenkappenbereich 262 voll aus dem Pumpenzylinder 112 ausgefahren sind.
Eine zylindrische Kolbenstange 292 verläuft von der rechtwinkligen Grundplatte 282 aus an einer mittigen Stelle in der Nähe des hinteren Randes aufwärts. Am oberen Ende der Kolbenstange 292 ist ein zylindrischer Abschnitt 294 mit verringertem Durchmesser und oberhalb desselben ein zylindrischer Kolbenkopf 296 vorhanden. Der Durchmesser des Kolbenkopfes 296 ist größer als der Durchmesser des zylindrischen Abschnittes 294 mit verringertem Durchmesser und die Spitze des Kolbenkopfes 296 weist in der bevorzugten Ausgestaltung abgerundete Kanten auf. Der Kolbenkopf 296 ist so ausgebildet, daß er im Abschnitt des hohlen Zylinderabschnittes 268 zwischen dem im Durchmesser kleineren Abschnitt 274 und dem Kolbenkappenkopf 270 im Kolbenkappenbereich 262 (figur 36) aufgenommen werden kann. Der Zylinderabschnitt 294 mit verringertem Durchmesser ist derart ausgebildet, daß er in dem im Durchmesser kleineren Abschnitt 274 des Kolbenkappenbereiches 262 aufgenommen werden kann.
Die Spitze des Kolbenkopfes 296 liegt etwas oberhalb der Oberseite des rechtwinkligen Abschnitts 290 und wenn sich die Kolben-Baugruppe 280 in ihrer obersten Stellung befindet, hat der Kolbenkopf 296 den Kolbenkappenkopf 270 und den darauf befindlichen kegelstumpfförmigen Abschnitt 272 (Figur 36) zur Spitze des Pumpenzylinders 112 bzw. in die im Durchmesser kleinere Öffnung 118 (Figur 8) gebracht, so daß jeder freie Raum innerhalb des Pumpenzylinders 112 und innerhalb der im Durchmesser kleineren Öffnung 118 vollständig beseitigt ist.
Zwei erhabene Wülste 298 und 300 vervollständigen die Ausbildung der Kolben-Baugruppe 280, wobei der erhabene Wulst 298 auf der Oberseite der rechteckigen Grundplatte 282 auf der linken Seite der Kolbenstange 292 und der erhabene Wulst 300 in ähnlicher Weise auf der rechten Seite angeordnet ist. Beide erhabenen Wülste 298 und 300 verlaufen von der Kolbenstange 292 seitwärts zu den Seiten der rechteckigen Grundplatte 282. Die erhabenen Wülste 298 und 300 werden zur Zentrierung der Kolben-Baugruppe 280 relativ zu den Klauen der zum Antrieb der Kolben-Baugruppe 280 eingesetzten Hauptpumpeneinheit benutzt und dienen auch zum Halten der Kolben- Baugruppe 280 in den Klauen.
Der Zusammenbau und die Gestaltung der Kassette wird nun mit Bezug auf die zusammengebaute, in den Figuren 43 bis 48 dargestellte Kassette 302 und mit Bezug auf andere Figuren, die gesondert in der Beschreibung erwähnt werden, erläutert. Die Ventilmembran 170 ist über der Oberseite der oberen Fläche 102 des Kassettenkörpers 100 angebracht, wobei die Öffnungen 172, 174 und 176 über den Hohlzylindern 156, 160 bzw. 162 liegen. Die Haltekappe 190 ist dann über der Ventilmembran 170 und dem Kassettenkörper 100 angeordnet und wird durch Ultraschallschweißen in Lage befestigt. Obwohl eine Klebedichtung benutzt werden kann, ist die Gewährleistung eines dauerhaft hermetisch dichten Verschlusses, der bei der Bauweise der Kassette 302 erforderlich ist, schwieriger.
Der Schritt eines festen Anbringens der Haltekappe 190 auf dem Kassettenkörper 100 führt zum Aufbringen einer Vorspannung auf die Ventilmembran 170 (Figur 9), wodurch diese in bestimmten Bereichen zusammengedrückt wird, insbesondere über dem leicht erhöhten Rand 146 auf der oberen Fläche 102 des Kassettenkörpers 100. Dieses führt zu hervorragenden Dichteigenschaften und umschließt die verschiedenen, in der oberen Fläche 102 des Kassettenkörpers 100 angeordneten Kanäle. Der erste Kanal 128 wird durch die Ventilmembran 170 umschlossen und steht an einem Ende mit der Öffnung 110 und am anderen Ende mit dem Bereich zwischen dem Hohlraum 180 und der oberen Fläche 102 des Kassettenkörpers 100 in Verbindung. Der zweite Kanal 134 steht auch mit dem Bereich zwischen dem Hohlraum 180 und der oberen Fläche 102 des Kassettenkörpers 100 an einem Ende in Verbindung, wobei sein anderes Ende mit einem Ende des Kanals 132 im Druckplateau 130 in Verbindung steht.
Die Druckmembran 182 ist oberhalb der Fläche des Druckplateaus 130 (Figuren 115 und 116) angeordnet, wobei ein Zwischenraum zwischen den Seitenkanten des Druckplateaus 130 und den Innenumfangsflächen des oberen Zylinderabschnittes 184 und des unteren Zylinderabschnittes 186 freigelassen wird. Dadurch kann die Druckmembran 182 zeimlich flexibel sein, was ein wesentliches Konstruktionsmerkmal für den korrekten Betrieb der Drucküberwachungseinrichtung ist. Es ist daher einsehbar, daß die Strömungsfläche zwischen dem zweiten kanal 134 und dem dritten Kanal 136 nicht nr in der Fläche des Kanals 132 besteht, sondern auch in der Fläche zwischen der Druckmembran 182 und dem Druckplateau 130, wie auch in der Fläche um die Seitenkanten des Druckplateaus 130 herum, nahe dem oberen Zylinderabschnitt 184 und dem unteren Zylinderabschnitt 186.
Der dritte Kanal 136 (Figur 1) wird auch von der Ventilmembran 170 (Figur 9) umfaßt und steht an einem Ende mit dem Kanal 132 und an anderen Ende mit dem eingelassenen Linsenbereich 138 in Verbindung. Der vierte Kanal 140 wird durch die Ventilmembran 170 umschlossen und steht an einem Ende mit dem eingelassenen Linsenbereich 138 und am anderen Ende mit der Öffnung 142 in Verbindung.
Als nächstes wird die Blasenkammer-Kappe 230 auf das untere Ende der Blasenkammer 106 gesetzt, wie in Figur 44 dargestellt, und durch Ultraschallversiegelung am Kassettenkörper 100 befestigt. Der Kolbenkappenbereich 262 der Kolbenkappe und Manschettendichtung 260 (Figur 36) wird in die Hauptdurchmesser-Bohrung 114 des Pumpenzylinders 112 eingesetzt und zu deren oberen Ende gedrückt. Gleichzeitig wird die Halteschürze 264 über der Außenseite des Pumpenzylinders 112 angeordnet und ihre Außenfläche zu der in den Figuren 46 bis 48 dargestellten Lage hinaufbewegt, die nahe dem oberen Ende der Außenfläche des Pumpenzylinders 112 ist. Als nächstes wird der Kolbenkopf 296 der Kolben-Baugruppe 280 (Figuren 37 und 40) in den hohlen Zylinderabschnitt 268 der Kolbenkappe und Manschettendichtung 260 eingesetzt und über den im Durchmesser kleineren Abschnitt 274 hinaus gedrückt, bis er einschnappt, wobei er gegen die Unterseite des Kolbenkappenkopfes 270 anliegt.
Die Gleitraste 240 wird sodann in Eingriff mit dem Kassettenkörper 100 gebracht, was durch Gleiten der linken Gleitwand 254 in den Rasten-Stützfinger 124 (auf seiner rechten Seite) und durch Gleiten der rechten Gleitwand 256 in den Rasten-Stützfinger 126 (auf seiner linken Seite) bewerkstelligt wird. Die Gleitraste 240 wird dann vollständig eingeschoben, um den breiteren Bereich der länglichen tropfenförmigen Öffnung 258 mit dem Zylinder 144 zur Befestigung des Auslaßschlauches auszurichten. Ein Einlaßschlauch 304 wird durch Klebung an der Innenumfangsfläche der Einlaßöffnung 238 in der Blasenkammer-Kappe 230 befestigt und steht mit der Blasenkammer 106 in Strömungsverbindung. Ein Auslaßschlauch 306, der durch den weiteren Bereich der Öffnung 258 verläuft, wird durch Klebung an der Innenumfangsfläche des Zylinders 144 zur Befestigung des Auslaßschlauches im Kassettenkörper 100 befestigt und steht mit dem vierten Kanal 140 über die Öffnung 142 in Strömungsverbindung.
Der Einlaßschlauch 304 und der Auslaßschlauch 306 sind in den Figuren nur teilweise dargestellt; an ihren jeweiligen, nicht an die zusammengebaute Kassette 302 angeschlossenen Enden können sie Verbindungsarmaturen aufweisen, wie z.B. standardisierte Luer-Verbindungsteile (nicht dargestellt), die im Stand der Technik gut bekannt sind. Die zur Befestigung des Einlaßschlauches 304 und des Auslaßschlauches 306 an der zusammengebauten Kassette 302 eingesetzten Kleber stellen ebenfalls eine aus dem Stand der Technik gut bekannte Technologie dar. Zum Beispiel können Kleber wie Cyclohexanon, Dichlormethan oder Tetrahydrofuran (THF) verwendet werden.

Die Hauptpumpeneinheit

Die bevorzugte Ausführungsform der Hauptpumpeneinheit gemäß der vorliegenden Erfindung weist eine Reihe von Komponenten zum Halten, Einrasten und Antrieb der oben beschriebenen Kassette 302 auf. Zunächst wird auf die Figuren 49 bis 53 Bezug genommen, in denen ein Rastkopf 310 dagestellt ist, der zum Ergreifen der erhabenen Wulste 298 und 300 auf der Kolben-Baugruppe 280 (Figur 37) eingesetzt wird. Von der Vorderseite des Rastkopfes 310 aus verlaufen an dessen Oberseite eine linke Klaue 312 und eine rechte Klaue 314. Die linke und die rechte Klaue 312 und 314 weisen an ihrer Unterseite gekrümmte Vertiefungen zur Aufnahme der erhabenen Wulste 298 bzw. 300 (Figur 37) auf. Ein Zwischenraum zwischen der linken Klaue 312 und der rechten Klaue 314 ernmöglicht es, daß sie die Kolbenstange 292 aufnehmen können.
In der Oberseite des Rastkopfes 310 ist eine zylindrishe Öffnung 316 angeordnet und zur Aufnahme einer Stange eingerichtet, auf welcher der Rastkopf 310 befestig ist. Eine Gewindeöffnung 318 in der Rück seite des Rastkopfes 310 steht mit der zylindrischen Öffnung 316 in Verbindung und dient zur Aufnahme von Verriegelungsmitteln zum Verriegeln einer Stange in der zylindrischen Öffnung 316. Durch den Rastkopf 310 verläuft von rechts nach links eine Öffnung 320 in der Nähe des unteren Endes auf der Rückseite.
In der Vorderseite des Rastkopfes 310 ist am unteren Ende in der Mitte eine Nut 322 ausgebildet, die einen linken Seitenabschnitt 324 und einen rechten Seitenabschnitt 326 formt. In den Seitenabschnitten 324 bzw. 326 sind zueinander ausgerichtete Öffnungen 328 und 330 vorgesehen. Zusätzlich weist der die linke Klaue 312 enthaltende Abschnitt des Rastkopfes 310 einen erhöhten, nach oben und hinten gewandten Rand 327 und einen erhöhten, nach unten und vorne gewandten Rand 329 auf. Der die rechte Klaue 314 enthaltende Abschnitt des Rastkopfes 310 ist mit einem erhöhten, nach unten und vorne gewandten Rand 331 versehen. Die erhöhten Ränder 327, 329 und 331 werden werden zur Begrenzung der Bewegung der Rastklaue benutzt, wie dies weiter unten beschrieben wird.
In den Figuren 54 und 55 ist ein Federsitz 332 dargestellt, der so ausgebildet ist, daß er in die Nut 322 im Rastkopf 310 paßt. Der Federsitz 332 weist eine Öffnung 334 auf, die durch ihn von links nach rechts verläuft und etwas größer als die Öffnungen 328 und 330 im Rastkopf 310 ist. Der Federsitz 332 ist ferner mit einem zylindrischen Abschnitt 336 versehen, der von der Vorderseite aus verläuft.
Die Figuren 56 bis 58 zeigen eine Rastklaue 340, welche die Unterseite der rechtwinkligen Grundplatte 282 der Kolben-Baugruppe 280 (Figur 37) ergreift und die linke und rechte Klaue 312 und 314 des Rastkopfes 310 (Figur 51) in Kontakt mit den erhabenen Wülsten 298 und 300 hält. Die Rastklaue 340 weist einen vorderen Klauenabschnitt 342 auf, der etwa so breit ist wie die linke und rechte Klaue 312 und 314 des Rastkopfes 310. Der Klauenabschnitt 342 berührt die Unterseite der rechtwinkligen Grundplatte 282 der Kolben-Baugruppe 280.
Vom Klauenabschnitt 342 erstreckt sich nach hinten ein linker Arm 344 und ein rechter Arm 346. Der linke Arm 344 weist eine vom Klauenabschnitt 342 entfernt liegende Öffnung 348 (nicht dargestellt) auf, während der rechte Arm 346 mit einer vom Klauenabschnitt 342 entfernt liegenden Öffnung 350 versehen ist. Die Öffnungen 348 und 350 sind etwas kleiner im Durchmesser als die Öffnung 320 im Rastkopf 310 (Figuren 49 und 50).
Von dem vom Klauenabschnitt 342 abgewandten Ende des rechten Arms 346 verläuft unter etwa 60º ein Betätigungsarm 352 nach oben, an dessen nicht am rechten Arm 346 befestigten Ende ein Verbindungsstift 354 vorgesehen ist, der sich nach rechts erstreckt. Die Ausbildung der Rastklaue 340 vervollständigt eine zylinderische Vertiefung 356 in der Rückseite des Klauenabschnitts 342, deren Innendurchmesser größer als der Außendurchmesser des zylindrischen Abschnitts 336 des Federsitzes 332 ist (Figur 55).
Es wird nun auf die Figuren 59 und 61 Bezug genommen, in denen der Aufbau der Klauen-Baugruppe 360 aus dem Rastkopf 310, dem Federsitz 332 sowie der Rastklaue 340 dargestellt ist. Der Federsitz 332 paßt in die Nut 322 und zwischen die rechte und linke Klaue 312, 314 des Rastkopfes 310. Ein Stift 362 wird durch die Öffnung 328 im Seitenabschnitt 324, durch die Öffnung 334 im Federsitz 332 und durch die Öffnung 330 im Seitenabschnitt 326 gesteckt. Der Stift 362 ist für einen festen Sitz in den Öffnungen 328 in 330 ausgelegt, wodurch er in seiner Lage gehalten wird und sich der Federsitz 332 um ihn drehen kann.
Die Rastklaue 340 ist unter Benutzung eines Stiftes 364 auf dem Rastkopf 310 befestigt, wobei die linke und die rechte Klaue 312, 314 des Rastkopfes 310 dem Klauenabschnitt 342 der Rastklaue 340 zugewandt sind. Der Stift 364 wird durch die Öffnung 320 im Rastkopf 310 und die Öffnung 350 im rechten Arm 346 eingesetzt und ist für einen festen Sitz in den Öffnungen 348 und 350 ausgelegt, wodurch er in seiner Lage gehalten wird und sich die Rastklaue 340 um ihn drehen kann.
Eine Feder 366 ist mit einem auf dem zylindrischen Abschnitt 336 befestigten Ende am Federsitz 322 und mit ihrem anderen in der zylindrischen Vertiefung 356 befestigten Ende in der Rastklaue 340 angeordnet. Die Feder 366 spannt die Rastklaue 340 entweder in die in Figur 59 dargestellte Offenstellung, in welcher der Klauenabschnitt 342 von den Klauen 312 und 314 des Rastkopfes 310 entfernt ist, oder in die in Figur 61 dargestellte Schließstellung vor, in welcher der Klauenabschnitt 342 der Rastklaue 340 fest an die Klauen 312 und 314 herangedrückt wird. Die Bewegung der Rastklaue 340 bezüglich des Rastkopfes 310 ist in beiden Richtungen begrenzt, nämlich bis zu der in Figur 59 dargestellten Stellung, dadurch, daß der Betätigungsarm 352 den erhöhten Rand 327 berührt, und bis zu der in Figur 61 dargestellten Stellung, dadurch, daß der rechte Arm 346 den erhöhten Rand 329 und der linke Arm 344 den erhöhten Rand 331 berührt.
Wenn die zusammengesetzte Kassette 302 eingebaut ist, wird die Bewegung der Rastklaue 340 bis zur Stellung aus Figur 61 auch durch das Vorhandensein der Kolben- Baugruppe 280 begrenzt, wobei die rechteckige Grundplatte 282 durch die Klauen- Baugruppe 360 ergriffen wird. Es sei erwähnt, daß durch Bewegen des Stiftes 354 nach vorne oder nach hinten die Rastklaue 340 geöffnet bzw. geschlossen werden kann.
In den Figuren 62 bis 65 ist ein Grundgestell 370 für die Hauptpumpeneinheit dargestellt, das zur Befestigung dreier unabhängiger Pumpeneinheiten mit drei Antriebsmechanismen ausgelegt ist, in die drei zusammentgebaute Einmal- bzw. Wegwerfkassetten 302 eingebaut werden können. Die zusammengebauten Kassetten 302 werden an der Unterseite des in Figur 62 dargestellten Pumpengrundgestells 370 befestigt, wobei die Motoren und die Antriebskette eingebaut werden, indem sie an der Oberseite des Pumpengrundgestells 370 (Figur 64) in einem Gehäuse (nicht dargestellt) montiert werden.
An dem Pumpengrundgestell 370 sid drei Paare von abgewinkelten Segmenten 372 und 374, 376 und 378 sowie 380 und 382 angeordnet, wobei jedes derselben 372/374, 376/378, 380/382 zwischen sich zwei einander zugewandte Kanäle ausbildet. In der bevorzugten Ausführungsform sind die abgewinkelten Segmente von der Unterseite des Pumpengrundgestells 370 nahe der Vorderseite etwas abgewinkelt, um einen Nockeneffekt zu erzielen, wenn eine zusammengebaute Kassette 302 eingesetzt und die Gleitraste 240 geschlossen wird. Insbesondere bildet das abgewinkelte Segment 372 einen dem abgewinkelten Segment 374 zugewandten Kanal und das abgewinkelte Segment 374 einen dem abgewinkelten Segment 372 zugewandten Kanal aus. Das abgewinkelte Segment 376 bildet einen dem abgewinkelten Segment 378 zugewandten Kanal und das abgewinkelte Segment 378 einen dem abgewinkelten Segment 376 zugewandten Kanal aus. Schließlich bildet das abgewinkelte Segment 380 einen dem abgewinkelten Segment 382 zugewandten Kanal und das abgewinkelte Segment 382 einen dem abgewinkelten Segment 380 zugewandten Kanal aus.
Jedes Paar abgewinkelter Segmente 372/374, 376/378, 380,382 stellt Mittel auf der Unterseite des Pumpengrundgestells 370 dar, in die eine zusammengebaute Kassette 302 sicher eingerastet werden kann. Die Bereiche 250 und 252 in Form eines umgedrehten L in der Gleitraste 240 (Figuren 29 und 30) der zusammengebauten Kassette 302 können an einem der Paare der abgewinkelten Segmente 372/374, 376/378 und 380/382 befestigt werden. Wenn die Gleitraste 240 von der Voderseite der zusammengesetzten Kassette 302 weggezogen wird, wird eine Fläche zwischen dem Vorderbereich 242 der Gleitraste 240 und der oberen Vorderseite des Kassettenkörpers 100 und der Haltekappe 190 geöffnet, so daß die Oberseite der zusammengebauten Kassette 302 über einem der Winkelsegmente-Paare 372/374, 376/378, 380/382 angebracht werden kann.
Beispielshalber sei angenommen, daß die zusammengebaute Kassette 302 in der ersten Position (der Position am linken Ende des Pumpengrundgestells 370) auf dem ersten Winkelsegmente-Paar 372/374 befestigt werden soll. Die Oberseite der zusammengebauten Kassette 302, die von der Haltekappe 190 (Figur 43) gebildet wird, kommt mit der Unterseite des Pumpengrundgestells 370 in Berührung (Figur 62). Damit die zusammengebaute Kassette 302 eingesetzt werden kann, wird die Gleitraste 240 vollständig von der Vorderseite der zusammengebauten Kassette 302 zurückgezogen, wodurch die offene Fläche zwischen dem Vorderbereich 242 der Gleitraste 240 und dem oberen Vorderabschnitt der zusammengebauten Kassette 302 (gebildet vom Kassettenkörper 100 und der Halteplatte 190), der dem Vorderbereich 242 der Gleitraste 240 zugewandt ist, freigegeben wird.
Die Oberseite der zusammengebauten Kassette 302 wird dann gegen die Unterseite des Pumpengrundgestells 370 angelegt, wobei das erste Winkelsegmente-Paar 372/374 in den Bereich zwischen dem Vorderabschnitt 242 der Gleitraste 240 und dem oberen Vorderabschnitt der zusammengebauten Kassette 302 eingeführt wird. Die Gleitraste 240 wird dann nach vorne in den Kassettenkörper 100 gedrückt, wobei der wie ein umgedrehtes L geformte Bereich 250 der Gleitraste 240 in Eingriff mit dem abgewinkelten Segment 372 und der wie ein umgedrehtes, nach hinten gewandtes L geformte Bereich 252 der Gleitraste 240 in Eingriff mit dem abgewinkelten Segment 374 gleitet. Die zusammengebaute Kassette 302 wird so in ihrer Lage auf der Unterseite des Pumpengrundgestells 370 gehalten, bis die Gleitraste 240 wieder zurückgezogen und dadurch die zusammengebaute Kassette 302 freigegeben wird.
Von der Unterseite des Pumpengrundgestells 370 steht eine Anzahl von Teilen vor, die zur Positionierung und Ausrichtung der zusammengebauten Kassetten 302 in der ersten (linkes Ende des Pumpengrundgestells 370), zweiten (Mitte) sowie dritten (rechtes Ende) Position auf dem Pumpengrundgestell 370 verwendet werden. Drei linke seitliche Haltewände 384, 386 und 388 stehen von der Unterseite des Pumpengrundgestells 370 an solchen Stellen vor, daß sie den hinteren oberen linken Seitenbereich von zusammengebauten Kassetten 302 in richtiger Lage in der ersten bzw. zweiten bzw. dritten Position halten. Gleichermaßen stehen drei rechte seitliche Haltewände 390, 392 und 394 von der Unterseite des Pumpengrundgestells 370 an solchen Stellen vor, daß sie den hinteren oberen rechten Bereich von zusammengebauten Kassetten 302 in richtiger Lage in der ersten bzw. zweiten bzw. dritten Position halten.
Zusätzliche Halte- und Positioniermittel für das Einsetzen der zusammengebauten Kassetten 302 in die erste, zweite und dritte Position sind für die obere rechte hintere Ecke der zusammengebauten Kassetten 302 durch drei Haltewände 396, 398 bzw. 400 für rechte Ecken vorgesehen. Die drei Haltewände 396, 398, 400 für rechte Ecken sind von unten gesehen, L-förmig ausgebildet, (Figur 62), und halten und positionieren die Rückseite der zusammengebauten Kassetten 302 hinter den Pumpenzylindern 112 (Figur 4) und einen Bereich der rechten Seite der zusammengebauten Kassetten 302 in der Nähe des Pumpenzylinders 112. Es sei angemerkt, daß die drei rechten seitlichen Haltewände 390, 392 und 394 sowie die drei Haltewände 396, 398 und 400 für rechte Ecken gemeinsam eine durchgehende Halte- und Positioniereinrichtung für die zusammengebauten Kassetten 302 in der ersten, zweiten bzw. dritten Position ausbilden.
Eine mit einem Gewinde versehene Bohrung 402 ist in der Nähe der Rückseite in dem erhöhten Material ausgebildet, das die linke seitliche Haltewand 384 ausbildet. Ein einziger Abschnitt von erhöhtem Material bildet die rechte seitliche Haltewand 390, die Haltewand 396 für eine rechte Ecke sowie die linke seitliche haltewand 386 aus. In diesem Abschnitt von erhöhtem Material ist nahe der Rückseite eine mit einem Gewinde versehene Bohrung 404 auf der linken Seite in der Nähe der rechten seitlichen Haltewand 390 und eine mit einem Gewinde 406 versehene Bohrung auf der rechten Seite in der Nähe der linken seitlichen Haltewand 386 ausgebildet. In ähnlicher Weise bildet ein einziger Abschnitt von erhöhtem Material die Rechte seitliche Haltewand 392, die Haltewand 398 für eine rechte Ecke sowie die linke seitliche Haltewand 388 aus und weist entsprechende Bohrungen 408 und 410 links bzw. rechts auf. Schließlich bildet ein einziges Element von erhöhtem Material die rechte seitliche Haltewand 394 sowie die Haltewand 400 für eine rechte Ecke aus und weist eine mit einem Gewinde versehene Bohrung 412 auf der Rückseite nahe der rechten seitlichen Haltewand 394 auf.
Im Abschnitt von erhöhtem Material, das die Haltewände 390, 396 und 386 ausbildet, ist nahe der Formgebung, wo die rechte seitliche Haltewand 390 und die Haltewand 396 für eine rechte Ecke aufeinandertreffen, eine Bohrung 414 vorhanden, die durch die Dicke des Pumpengrundgestells 370 hindurch verläuft. Eine ähnliche Bohrung 416 ist in dem Abschnitt von erhöhtem Material ausgebildet, das die Haltewände 392 und 388 ausbildet. Im Abschnitt von erhöhtem Material, das die rechte seitliche Haltewand 394 und die Haltewand 400 für eine Ecke ausbildet, ist nahe der Ecke, wo diese Wände aufeinandertreffen, eine Bohrung 418 ausgebildet, die durch die Dicke des Pumpengrundgestells 370 hindurch verläuft.
Wenn eine zusammengebaute Kassette 302 in der ersten, zweiten und dritten Position eingesetzt und befestigt ist, decken sich die Öffnungen 414, 416 bzw. 418 direkt mit den Kolbenstangen 292 der zusammengebauten Kassetten 302 (Figur 46). Die Öffnungen 414, 416 und 418 werden zu Befestigung der Antriebsstangen eingesetzt, die mit den zum Antrieb der Kolben-Baugruppe 280 eingesetzten Klauen-Baugruppen 360 (Figuren 59 bis 61) verbunden sind.
Zwischen der linken seitlichen Haltewand 384 und der rechten seitlichen Haltewand 390 ist eine längliche rechteckige Vertiefung 420 in der Unterseite des Pumpengrundgestells 370 angeordnet. Ähnlich ist zwischen der linken seitlichen Haltewand 386 und der rechten seitlichen Haltewand 392 eine längliche rechteckige Vertiefung 422 und zwischen der linken seitlichen Haltewand 388 und der rechten seitlichen Haltewand 394 eine längliche rechteckige Vertiefung 424 vorgsehen. Während die rechteckigen Vertiefungen 420, 422, 424 sich nicht durch das Pumpengrundgestell 370 hindurch erstrecken, sind ovale Öffnungen 426, 428 und 430, die kleiner als die rechteckigen Vertiefungen 420, 422, 424 sind, in den rechteckigen Vertiefungen 420, 422 bzw. 424 angebracht und verlaufen durch die Oberseite des Pumpengrundgestells 370 hindurch.
Die rechteckigen Vertiefungen 420, 422 und 424 nehmen Sensormodule auf und die ovalen Öffnungen 426, 428 und 430 ermöglichen es, daß Drähte der Sensormodule durch das Pumpengrundgestell 370 verlaufen können. Wenn die zusammengebauten Kassetten 302 in der ersten, zweiten und dritten Position eingesetzt und befestigt sind, befinden sich die hintersten Teile der oberen Bereiche der zusammengebauten Kassetten 302 unter den rechteckigen Vertiefungen 420, 422 und 424.
Vor der Haltewand 396 für eine rechte Ecke ist auf der Unterseite des Pumpengrundgestells 370 eine kreisförmige Vertiefung 432 ausgebildet. Ähnliche kreisförmige Vertiefungen 434 und 436 sind in der Unterseite des Pumpengrundgestells 370 vor den Haltewänden 398 und 400 für rechte Ecken angebracht. Während die kreisförmigen Vertiefungen 432, 434 und 436 sich nicht durch das Pumpengrundgestell 370 hindurch erstrecken, sind rechteckige Öffnungen 438, 440 und 442, die kleiner als die kreisförmigen Vertiefungen 432, 434 und 436 sind, in den kreisförmigen Vertiefungen 432, 434 bzw. 436 vorgesehen und verlaufen durch die Oberseite des Pumpengrundgestells 370 hindurch.
Die kreisförmigen Vertiefungen 432, 434 und 436 werden zur Aufnahme von Führungen für Betätigungselemente von Ventilen eingesetzt, und die rechteckigen Öffnungen 438, 440 und 442 ermöglichen es, daß die Betätigungselemente für Ventile durch das Pumpengrundgestell 370 hindurch verlaufen und die Führungen der Betätigungselemente für Ventile ausgerichtet werden können. Wenn die zusammengebauten Kassetten 302 in der ersten, zweiten und dritten Position angebracht und befestigt sind, stimmen die kreisförmigen Vertiefungen 432, 434 bzw. 436 genau mit der Lage der Kuppelbereiche 178 auf der Ventilmembran 170 in den zusammengebauten Kassetten 302 (Figur 43) überein.
Links von der kreisförmigen Vertiefung 432 und vor der rechteckigen Vertiefung 420 ist eine kreisförmige Vertiefung 444 in der Unterseite des Pumpengrundgestells 370 vorhanden. Ähnlich sind links von der kreisförmigen Vertiefung 434 und vor der rechteckigen Vertiefung 422 eine kreisförmige Vertiefung 446 und links von der kreisförmigen Vertiefung 436 und vor der rechteckigen Vertiefung 424 eine kreisförmige Vertiefung 448 angeordnet. Während die kreisförmigen Vertiefungen 444, 446, 448 sich nicht durch das Pumpengrundgestell 370 hindurch erstrecken, sind zylindrische Öffnungen 450, 452 und 454 von kleinerem Durchmesser als die kreisförmigen Vertiefungen 444, 446 und 448 in den kreisförmigen Vertiefungen 444, 446 bzw. 448 vorgesehen und verlaufen durchgehend bis zur Oberseite des Pumpengrundgestells 370.
Die kreisförmigen Vertiefungen 444, 446 und 448 werden zur Aufnahme von Druckwandlern eingesetzt und die zylindrischen Öffnungen 450, 452 und 454 ermöglichen es, daß Drähte der Druckwandler durch das Pumpengrundgestell 370 hindurch verlaufen können. Wenn die zusammengebauten Kassetten 302 in der ersten, zweiten und dritten Position angeordnet und befestigt sind, stimmen die kreisförmigen Vertiefungen 444, 446 bzw. 448 mit der Lage der Druckmembranen 182 der Ventilmembranen 170 in den zuammengebauten Kassetten 302 (Figur 43) überein.
Von der Oberseite des Pumpengrundgestells 370 ragen eine Anzahl von erhöhten Elementen vor, in denen Gewindebohrungen zum Haltern der Antriebs-Baugruppe angebracht sind. Ein zylindrischer, erhöhter Abschnitt 456 ist links von der zylindrischen Öffnung 450, ein sich seitlich erstreckender, im wesentlichen ovaler erhöhter Abschnitt 458 zwischen der rechteckigen Öffnung 438 und der zylindrischen Öffnung 452 und ein zweiter, sich seitlich erstreckender, im wesentlichen ovaler erhöhter Abschnitt 460 zwischen der rechteckigen Öffnung 440 und der zylindrischen Öffnung 454 angeordnet. Weiterhin sind zwei zylindrische erhöhte Abschnitte 462 und 464 rechts von der rechteckigen Öffnung 442 angebracht und seitlich mit den hintersten bzw. vordersten Teilen der ovalen erhöhten Abschnitte 458 und 460 ausgerichtet.
Im zylindrischen erhöhten Abschnitt 456 ist eine Gewindebohrung 466 ausgebildet. Im ovalen erhöhten Abschnitt 458 sind eine Gewindebohrung 468 in der Nähe der Rückseite, eine Gewindebohrung 470 in der Nähe der Vorderseite sowie eine mittige Gewindebohrung 472 angeordnet. In ähnlicher Weise umfaßt der ovale erhöhte Abschnitt 460 eine Gewindebohrung 474 in der Nähe der Rückseite, eine Gewindebohrung 476 in der Nähe der Vorderseite sowie eine mittige Gewindebohrung 478. Die zylindrischen erhöhten Abschnitte 462 und 464 weisen Gewindebohrungen 480 bzw. 482 auf.
Die durch das Pumpengrundgestell 370 verlaufenden Öffnungen 414 und 416 und 418 enden in erhöhten Abschnitten 484, 486 bzw. 488, die aus der Oberseite des Pumpengrundgestells 370 herausragen und die jeweiligen Öffnungen umgeben. Vom erhöhten Abschnitt 484 aus erstrecken sich hinter der Öffnung 414 auf der linken Seite ein Führungsfinger 490 und auf der rechten Seite ein Führungsfiger 492 nach oben. Die Führungsfinger 490 und 492 laufen parallel und bilden zwischen sich einen Zwischenraum aus. Ähnliche Führungsfinger-Paare 494/496 und 498/500 verlaufen vom erhöhten Abschnitt 486 hinter der Öffnung 416 und vom erhöhten Abschnitt 488 hinter der Öffnung 418 nach oben.
Die Figuren 66 bis 69 zeigen eine Kassettenführung 510, die dazu benutzt wird, das Einsetzen der zusammengebauten Kassette 302 in die richtige Lage zum Einrasten am Pumpengrundgestell 370 zu führen. Auf ihrer Rückseite weist die Kassettenführung 510 rechts eine Öffnung 512 und links eine Öffnung 514 auf. Die Öffnung 512 ist zu einer der Gewindebohrungen 404, 408 oder 412 (Figur 62) ausgerichtet, während die Öffnung 514 zu einer der Gewindebohrungen 402, 406 oder 410 ausgerichtet ist, um die Kassettenführung 510 entweder in der ersten, zweiten oder dritten Position anzubringen.
Der Oberseite (Figur 66) der Kassettenführung 510 weist eine rechteckige Vertiefung 516 auf, deren Größe den rechteckigen Vertiefungen 420, 422 und 424 im Pumpengrundgestell 370 entspricht. Die Sensormodule werden zwischen den rechteckigen Vertiefungen 516 in den Kassettenführungen 510 und den rechteckigen Vertiefungen 420, 422 und 424 im Pumpengrundgestell 370 aufgenommen. Die rechte Seite dieser rechteckigen Vertiefung 516 ist über eine rechteckige Öffnung 518 in der Kassettenführung 510 offen (Figur 67).
Eine Fläche 520 unten an der Kassettenführung 510 unmittelbar vor der rechteckigen Öffnung 518 und eine Fläche 522 unmittelbar rechts und hinter der rechteckigen Öffnung 518 sind nach oben von der Unterseite 524 der Kassettenführung 510 aus abgesetzt. An der vorderen rechten Ecke der rechteckigen Öffnung 518 erstreckt sich ein quadratischer Abschnitt 428 nach unten bis zum Niveau der Bodenfläche 524 der Kassettenführung 510. Unmittelbar vor dem quadratischen Abschnitt 428 ist eine dünne rechteckige Schiene 530 angeordnet, die von der rechten Seite der Kassettenführung 510 aus verläuft. Die dünne rechteckige Schiene 530 endet mit ihrem vorderen Ende in einem Sperrabschnitt 532.
Das vordere Ende der Kassettenführung 510 weist eine abgerundete Nut 534 auf, die so angeordnet ist, daß sie den am Kassettenkörper 100 (Figur 4) befindlichen Zylinder 144 zur Befestigung des Auslaßschlauches aufnimmt, wenn die Kassettenführung 510 auf dem Pumpengrundgestell 370 angebracht ist. Wenn die Kassettenführung 510 auf dem Pumpengrundgestell 370 angebracht ist, paßt der hinterste Abschnitt der zusammengebauten Kassette 302 zwischen die Kassettenführung 510 und die Unterseite des Pumpengrundgestells 370. Dementsprechend hilft die Kassettenführung 510, zusammen mit den verschiedenen Haltewänden an der Unterseite des Pumpengrundgestells 370, beim Einsetzen der zusammengebauten Kassetten 302 in die für das Einrasten richtige Position.
Figur 70 zeigt eine Pumpenstange 540, die im wesentlichen zylindrisch ist. Nahe dem oberen Ende der Pumpenstange 540 ist an der Vorderseite ein Mitnehmerrad 542 drehbar um eine kurze Achse 544, die rechtwinklig von der Pumpenstange 540 vorragt, befestigt. Auf der Rückseite der Pumpenstange 540 ist an derselben Stelle ein Ausrichtrad 546 drehbar um eine kurze Achse 548, die senkrecht von der Pumpenstange 540 gegenüber der kurzen Achse 544 vorragt, angebracht. Nahe dem unteren Ende ist auf der Rückseite der Pumpenstange 540 eine konische Vertiefung 550 vorhanden, die zur Befestigung der Klauen-Baugruppe 360 (Figuren 59 bis 61) an der Pumpenstange 540 dient.
Die Figuren 71 bis 76 zeigen einen Gleitblockierer 560 zum Einbau auf der dünnen rechteckigen Schiene 530 der Kassettenführung 510 (Figur 67). Der Gleitblockierer 560 weist einen U-förmigen Gleitkanal 562 auf seiner Vorderseite auf, wobei der offene Bereich des U nach links gewandt ist und sich von vorne nach hinten erstreckt. Auf der anderen Seite des Gleitkanals 562 (die den Boden des U bildet) ist eine rechteckige Nut 564 nahe der Vorderseite angeordnet, die von der Ober- zur Unterseite des Gleitkanals 562 verläuft und nach rechts gewandt ist.
Von der Rückseite des Gleitkanals 562 verläuft unten ein dünner rechteckiger Verbindungsabschnitt 566 nach hinten, der deutlich vom Schenkel des U an der Unterseite des Gleitkanals 562 absteht. Am hinteren Rand des Abschnitts 566 ist ein U-förmiger Kanal 568 angebracht, wobei der offene Bereich des U nach rechts gewandt ist und von oben nach unten verläuft. Das obere Ende des vorderen Schenkels des U des U-förmigen kanals 568 ist am Abschnitt 566 befestigt. Es ist zu erkennen, daß die Oberseite des rechteckigen Verbindungsabschnitts 566 und das obere Ende des U-förmigen Kanals 568 und ebenfalls die Innenfläche des untersten Schenkels des Gleitkanals 562 in einer Ebene liegen.
Die obere linke Kante des U-förmigen Kanals 568 ist bei 570 abgeschrägt. Die Schräge 570 dient als ein Lichtreflektor, wie später in Verbindung mit der Beschreibung des Mechanismus zum Einrasten der zusammengebauten Kassette 302 deutlich wird.
Die Figuren 77 bis 79 zeigen eine im wesentlichen zylindrische Antriebsmodulnocke 580. Die Antriebsmodulnocke 580 weist eine sie durchsetzende mittige Bohrung 582 zur Befestigung der Nocke 580 an einer Welle (nicht dargestellt) auf. Die Nocke 580 umfaßt Öffnungen 584 und 586, durch die Mittel eingesetzt werden können, um sie in Position auf einer Welle zu halten. In der Nähe des unteren Endes der Nocke 580 ist eine Nut 588 um ihren Außenumfang herum angeordnet. Die Nut 588 nimmt einen Antriebsriemen auf, der die Nocke 580 rotierend antreibt.
Oberhalb und etwas von der Nut 588 entfernt ist eine allgemein mit 590 bezeichnete Haltenut vorgesehen, die in der Oberfläche der Antriebsmodulnocke 580 ausgebildet ist und um deren Umfang herum verläuft. Die Haltenut 590 weist eine im wesentlichen gleichmäßige Weite und Tiefe bezüglich der Oberfläche der Nocke 580 auf, variiert aber in ihrer Entfernung vom oberen Nockenende. Wie am besten in Figur 77 zu sehen ist, ist der Abschnitt der Haltenut 590, der dem oberen Ende der Nocke 580 am nächsten ist, ungefähr einhundertachtzig Grad zu dem Abschnitt der haltenut versetzt, der vom oberen Ende der Nocke 580 am weitesten entfernt ist. Es ist klar, daß ein nicht drehendes Teil mit einem Abschnitt, der mit der Haltenut 590 in Eingriff steht, hin- und hergehend angetrieben wird, wenn die Antriebsmodulnocke 580 verdreht wird.
Eine allgemein mit 592 gekennzeichnete Nockenfläche ist am Boden der Antriebsmodulnocke 580 um deren Außendurchmesser herum ausgebildet. Die Nockenfläche 592 verläuft in einem Abschnitt 593 tiefer als im anderen Abschnitt 595, wie dies am besten wieder in Figur 77 dargestellt ist. Es ist für Fachleute offensichtlich, daß ein oder mehrere nicht drehende, an der Nockenfläche 592 anliegende Teile hin- und hergehend angetrieben werden, wenn sich die Antriebsmodulnocke 580 dreht.
Die Anordnungen der Haltenut 590 und der Nockenfläche 592 zueinander sind graphisch in Figur 80 dargestellt, in der gezeigt wird, wie drei durch die Antriebsmodulnocke 580 angetriebene Teile arbeiten, wenn die Antriebsmodulnocke 580 eine Drehung über einen Takt von dreihundertsechzig Grad ausführt. Die Haltenut 590 wird zum Antrieb eines Pumpenteils eingesetzt, das Fluid von einer Quelle ansaugt, um die Pumpenkammer durch einen Ansaughub zu füllen, und das Fluid mit einem Pumphub hinauspumpt. Die Nockenfläche 592 wird zum Antrieb zweier Ventile eingesetzt, nämlich eines Einlaßventils und eines Auslaßventils, die durch Abschnitte der Nockenfläche 592 betätigt werden, die um ungefährt einhundertachtzig Grad versetzt sind. Es ist sofort erkennbar, daß es sich bei den angetriebenen Pumpen und den angetriebenen Ventilen um die der zusammengebauten Kassette 302 handelt.
Das Diagramm der Pumpenförderung in Figur 80 zeigt, daß es einen Fülltakt, während dem die Förderung von Null (oder nahezu Null) bis Voll ansteigt, und einen Pumptakt gibt, während dem die Förderung von Voll bis Leer (oder nahezu Leer) abnimmt. Die Haltenut 590 weist zwei ebene Abschnitte auf, die den ebenen Abschnitten des Diagramms der Pumpenförderung entsprechen. Eine der ebenen Abschnitte 594 ist der Abschnitt der Haltenut 590, der dem oberen Ende am nächsten ist, und dieser ebene Abschnitt 594 entspricht dem Abschnitt Null-Förderung des Pumpenförderungs-Diagramms.
Bei dem anderen ebenen Abschnitt 596 handelt es sich um den Abschnitt der Haltenut 590, der dem unteren Ende am nächsten liegt, und dieser ebene Abschnitt 596 entspricht dem Abschnitt für volle Förderung des Pumpenförderungs-Diagramms.
Bei den Abschnitten der Haltenut 590, die zwischen den ebenen Abschnitten 594 und 596 angeordnet sind, handelt es sich um einen positiven Abschnitt 598, der dem Abschnitt für wachsende Förderung des Pumpenförderungs-Diagramms entspricht, und einen negativen Abschnitt 600, der dem Abschnitt für abnehmende Förderung des Pumpenförderungs-Diagramms entspricht. Es sei erwähnt, daß die ebenen Abschnitte 594 und 596 weitgehend ausreichen, um eine vollständige Ventilbewegung während der ebenen Abschnitte des Pumpenförderungs-Diagramms zuzulassen. In der bevorzugten Ausführungsform spiegelt jeder der ebenen Abschnitte 594 und 596 ungefähr eine Sechzig-Grad-Drehbewegung wieder, während der positive und der negative Abschnitt 598 und 600 ungefähr einer Einhundertundzwanzig-Grad-Drehbewegung entsprechen.
Die Nockenfläche 592 der Antriebsmodulnocke 580 wird nun anhand der Diagramme des Einlaß- und des Auslaßventils in Figur 80 beschrieben. Zuerst ist zu bemerken, daß die Diagramme für das Einlaß- und das Auslaßventil identisch, aber um einhundertachtzig Grad zueinander versetzt angeordnet sind. Wie später in Verbindung mit der Beschreibung der Betätigungselemente für die Ventile und der Führung für die Betätigungselemente der Ventile deutlich wird, werden sowohl das Einlaß- als auch das Auslaßventil durch die Nockenfläche 492 angetrieben, aber durch Punkte auf der Nockenfläche, die um einhundertachtzig Grad auseinanderliegen.
Der tiefere Abschnitt 593 der Nockenfläche 592 entspricht den Schließstellungen sowohl Einlaß- wie auch des Auslaßventils, während der höhere Abschnitt 595 der Nockenfläche 592 den Offenstellungen der Ventile entspricht. Jede Ventilbewegung wird vollständig in den Zeitabschnitten durchgeführt, in denen die Pumpenförderung konstant bleibt. In der bevorzugten Ausführungsform, bei der die Pumpenförderung während zweier Sechzig-Grad-Perioden konstant ist und während zweier Einhundertzwanzig-Grad-Perioden entweder steigt oder abnimmt, wird jede Ventilbewegung während der zwei Sechzig-Grad-Perioden ausgeführt.
Zusätzlich ist zu jeder beliebigen Zeit wenigstens ein Ventil geschlossen, um ein freies Fließen durch die zusammengebaute Kassette 302 zu verhindern. Es ist daher klar, daß die Periode, während der das Einlaß- und das Auslaßventil zwischen der vollständig offenen und geschlossenen Stellung wechseln, auf dreißig Grad oder weniger in der bevorzugten Ausführungsform begrenzt ist. Während jeder der Sechzig-Grad-Perioden, während denen die Pumpenförderung konstant ist, schließt das offene Ventil und nur dann kann das andere Ventil, das geschlossen ist, öffnen.
Figur 81 zeigt eine Antreibsmodul-Baugruppe 602 mit der oben erläuterten Antriebsmodulnocke 580. Die verschiedenen in Figur 81 beschriebenen Teile werden auf einem Antriebsmodul-Grundgestell 604 befestigt, das wiederum auf einer der drei Pumppositionen auf der Oberseite des Pumpengrundgestells 370 befestigt wird. Wie in Figur 82 gezeigt, weist das Antriebsmodul-Grundgestell 604 eine Öffnung 605 auf der linken Seite und zwei Öffnungen 607 und 609 auf de rechten Seite auf. Die Öffnungen 605, 607 und 609 werden zur Befestigung der Antriebsmodul-Baugruppe 602 auf dem Pumpengrundgestell 370 eingesetzt.
Zum Antrieb des Systems wird ein Gleichstrommotor 606 mit eisenfreiem Kern eingesetzt. Der Motor 606 weist typischerweise eine eingebaute Untersetzungsgetriebeeinheit auf, um seine Abtriebsdrehzahl zu verringern. Der Motor 606 ist auf der Oberseite des Antriebsmodul-Grundgestells 604 auf einer Seite befestigt, wobei die Abtreibswelle sich durch das Antreibsmodul-Grundgestell 604 hindurch erstreckt. Auf der Abtriebswelle ist eine Antriebsrolle 608 befestigt und wird so vom Motor 606 angetrieben.
Eine Einwegkupplung 610 ist auf der Oberseite des Antriebsmodul-Grundgestells 604 auf der anderen Seite befestigt. Solche Einrichtungen sind im Handel erhältlich und als Gleichstrom-Freilaufkupplungen oder -Überholkupplungen ekannt. Die Einwegkupplung 610 trägt eine drehbare Antriebswelle 612, welche beide Enden der Antreibswelle 612 von der Einwegkupplung 610 wegragen. Die Einwegkupplung 610 ermöglicht der Antreibswelle 612 in nur eine Richtung zu drehen; in der bevorzugten Ausgestaltungsform erfolgt die Drehung von oben gesehen im Uhrzeigersinn. Die Antriebsmodulnocke 580 ist am unteren Ende der Antreibswelle 612, das aus der Einwegkupplung 610 vorragt, befestigt. Ein Antriebsriemen 613 wird auf der Antriebsrolle 608 und in der Nut 588 der Antriebsmodulnocke 580 angebracht. Der Motor 606 treibt dadurch die Antriebsmodulnocke 580 und die Antriebswelle 612 an.
Ein inkrementaler Winkelpositions-Sensor 614 ist fest oberhalb der Einwegkupplung 610 eingebaut. Eine Sensorscheibe 616 ist fest am oberen Ende der Antriebswelle 612 angebaut und dreht sich mit dieser und der Antriebsmodulnocke 580. Der Positionssensor 614 wird zur Beschaffung von Rückkopplungsinformationen über die inkrementale und absolute Winkelposition eingesetzt, um den Antriebsmechanismus und die Kassette zu steuern. In der bevorzugten Ausführungsform sollte der Positionssensor 614 auch Richtungen feststellen können.
Die Figuren 85 bis 87 zeigen ein durch die Antriebsmodulnocke 580 angetriebenes Ventil-Betätigungselement 620. Dieses Ventil-Betätigungselement 620 weist einen dünnen, im wesentlichen rechtwinkligen Abschnitt 622 mit einem kreisförmigen Lager 624 auf, das drehbar in der Nähe der Oberseite befestigt ist. Der kreisförmige Außendurchmesser des Lagers 624 steht etwas über das obere Ende des rechtwinkligen Abschnitts 622 hinaus. Beim Lager 624 handelt es sich um den Abschnitt des Ventil- Betätigungselementes 620, der mit der Nockenfläche 592 der Antreibsmodulnocke 580 in Kontakt ist.
Der rechtwinklige Abschnitt 622 des Ventil-Betätigungselementes 620 ist an seinen Kanten, wie allgemein mit 625 gekennzeichnet, abgeschrägt und weist eine kleine Nut 626, 628 in seinen beiden seitlichen Wänden an einer Stelle oberhalb des unteren Endes auf. Die kleinen Nuten 626 und 628 nehmen Mittel auf, um das Betätigungselement 620 für ein Ventil in Position zu halten, sobald das Betätigungselement eingebaut ist; dieses wird weiter unten in Verbindung mit der Beschreibung des Zusammenbaus der Hauptpumpeneinheit deutlich.
Die Figuren 83 und 84 zeigen eine Führung 630 für Ventil-Betätigungselemente, die Paare von Ventil-Betätigungselementen 620 führt und in Position hält. Der obere Abschnitt 632 der Führung 630 für Ventil-Betätigungselemente ist mit einem rechteckigen Querschnitt und der untere Abcshnitt 634 mit einem kreisförmigen Querschnitt versehen. Sowohl durch den oberen als auch durch den unteren Abschnitt 632, 634 verlaufen vertikal zwei rechteckige Öffnungen 636 und 638, die jeweils so ausgelegt sind, daß der rechtwinklige Abschnitt 622 eines Betätigungselementes 620 eines Ventils frei darin gleiten kann.
Eine Führung 630 für Ventil-Betätigungselemente wird an jeder Pumpenposition auf dem Pumpengrundgestell 370 angebracht. In der ersten Pumpenposition wird der quadratische obere Abschnitt 632 der Führung 630 für Ventil-Betätigungselemente in der quadratischen Öffnung 438 auf dem Pumpengrundgestell 370 und der kreisförmige untere Abschnitt 634 der Führung 630 für Ventil-Betätigungselemente in der kreisförmigen Vertiefung 432 auf dem Pumpengrundgestell 370 angebracht. In der zweiten Pumpenposition wird der quadratische obere Abschnitt 632 in der quadratischen Öffnung 440 und der kreisförmige untere Abschnitt 634 in der kreisförmigen Vertiefung 434 angeordnet. In der dritten Pumpenposition befindet sich der quadratische obere Abschnitt 632 in der quadratischen Öffnung 442 und der kreisförmige untere Abschnit 634 in der kreisförmigen Vertiefung 436.
Die Figuren 88 bis 90 zeigen einen Druckwandler 660, wie ein solcher auf dem Pumpengrundgestell 370 in jeder Pumpenposition in den kreisförmigen Vertiefungen 444, 446 und 448 vorgesehen wird. Der Druckwandler 660 ist im wesentlichen zylindrisch ausgebildet und mit einer umlaufenden Nut 662 versehen. Diees Nut 662 nimmt einen elastomeren O-Ring (nicht dargestellt) auf der die Druckwandler 660 in den kreisförmigen Vertiefungen 444, 446 und 448 hält und auch eine Fluiddichtung ausbildet. Oben auf dem Druckwandler 660 ist ein quadratisches Segment 664 angeordnet, in dem sich der eigentliche Wandler befindet, wobei das quadratische Segment 664 in den zylindrischen Öffnungen 450, 452 und 454 aufgenommen wird. Vom quadratischen Segment 664 aus führen einige Leitungen 666 nach oben.
Die Figuren 91 bis 96 zeigen einen optischen Sensormodul 670. Dieser optische Sensormodul 670 weist einen im wesentlichen rechtwinkligen Querschnitt mit einem breiteren rechteckigen Flansch 672 oben auf dem rechtwinkligen Abschnitt und einem im wesentlichen ovalen Abschnitts 674 oberhalb des rechteckigen Flansches 672 auf. Aus der Oberseite des ovalen Abschnitts 674 ragen eine flexible Leitung oder ein Kabel 676 heraus. Um den Umfang des ovalen Abschnitts 674 herum ist eine Nut 678 angeordnet, die den ovalen Abschnitt 674 des optischen Sensormoduls 670 in den ovalen Öffnungen 426, 428 oder 430 hält. Der rechteckige Flansch 672 des optischen Sensormoduls 670 paßt in die rechteckigen Vertiefungen 420, 422 oder 424 in der ersten, zweiten bzw. dritten Pumpenposition.
Der rechteckige Abschnitt des optischen Sensormoduls 670 weist auf seiner Vorderseite unmittelbar unter dem rechteckigen Flansch 672 eine Nut 680 auf, die den hintersten Bereich der zusammengebaute Kassette 302 aufnimmt. Die Unterseite des rechteckigen Abschnitts des optischen Sensormoduls 670 ist mit einer optischen Lichtquelle 682 und einem optischen Lichtsensor 684 an Stellen in der Nähe und gleich weit von der rechten Seite entfernt versehen. Die optische Lichtquelle 682 und der optische Lichtsensor 684 stellen fest, wann sich der Gleitblockierer 560 in seiner Schließposition befindet, wie dies weiter unten noch beschrieben wird.
In der nach unten gerichteten oberen Fläche der Nut 680 im optischen Sensormodul 670 sind drei optische Lichtquellen 686, 688 und 690 vorgesehen, die in einer Linie von links nach rechts angeordnet sind. Unmittelbar unter den drei optischen Lichtquellen 686, 688 und 690 sind auf der nach oben gerichteten unteren Fläche der Nut 680 nahe der rechten Seite drei optische Lichtsensoren 692, 694 und 696 vorhanden, die ebenfalls in einer Linie von links nach rechts angebracht sind. Die drei optischen Lichtquellen 686, 688 und 690 und die drei optischen Lichtsensoren 692, 694 und 696 werden zur Ausbildung der drei Kassetten-Identifizierungsbits eingesetzt, wie dies weiter unten noch beschrieben wird.
Ebenfalls auf der unteren Fläche der Nut 680 sind zur linken Seite hin eine optische Lichtquelle 698 und vor der optischen Lichtquelle 698 ein optischer Lichtsensor 700 angeordnet. Die optische Lichtquelle 698 und der optische Lichtsensor 700 werden dazu benutzt, das Vorhandensein (oder das Fehlen) einer Luftblase in der Fluidleitung in der Kassette zu detektieren. Die Anordnung der optischen Lichtquelle 698 und des optischen Lichtsensors 700 entspricht, wie in Figur 96 dargestellt, der bevorzugten Ausführungsform, wobei die Betriebsweise dieser bevorzugten Ausführungsform wie auch die Ausgestaltung und die Beschreibung der Betriebsweise verschiedener alternativer Ausführungsformen weiter unten beschrieben werden.
Die Figuren 97 und 98 zeigen eine Dichtung 650 für Ventil-Betätigungselemente, die eine Fluiddichtung ausbildet und, noch wichtiger, die Ventil-Betätigungselemente 620 (Figuren 85 bis 87) in einer aufgerichteten Stellung hält, wobei deren Lager 624 gegen den tieferen Abschnitt 593 der Antriebsmodulnocke 580 anliegen. Der Außenumfang der Dichtungen 650 für die Ventil-Betätigungselemente ist so groß gewählt, daß diese mit Reibsitz in den kreisförmigen Vertiefungen 432, 434 und 436 unter den Führungen 630 für die Ventil-Betätigungselemente gehalten werden können. In den Außendurchmesser der Dichtungen 650 für die Ventil-Betätigungselemente kann ein (nicht gezeigter) Metallring eingeformt sein, um deren Halt in den kreisförmigen Vertiefungen 432, 434 und 436 zu verbessern.
Zwei Öffnungen 652 und 654 mit rechteckiger Form sind in der Dichtung 650 für die Ventil-Betätigungselemente angeordnet, um die Enden des rechteckigen Abschnitts 622 der Ventil-Betätigungselemente 620 aufzunehmen. Die Längen der Öffnungen 652 und 654 sind kürzer als die Breite des rechteckigen Abschnittes 622 der Ventil- Betätigungselemente 620, wobei die kleinen Nuten 626 und 628 im rechteckigen Abschnitt 622 in jedem Fall das Ende einer der Öffnungen 652 und 654 erfassen. Es ist offensichtlich, daß die kleinen Nuten 626 und 628 der Ventil-Betätigungselemente 620 mit den Öffnungen 652 und 654 in der Dichtung 650 für die Ventil-Betätigungselemente in Eingriff kommen, wodurch die Dichtung 650 für Ventil-Betätigungselemente eine Vorspannung auf die Ventil-Betätigungselemente 620 ausüben kann. Wie weiter unten dargestellt, ist die durch die Dichtung 650 für die Ventil-Betätigungselemente auf diese ausgeübte Vorspannung nach oben gerichtet, wobei die Ventil-Betätigungselemente 620 gegen den tieferen Abschnitt 593 der Antreibsmodulnocke 580 gedrückt werden.
In den vorstehenden Abhandlungen der verschiedenen Teile der Hauptpumpeneinheit wurden die Funktion und die gegenseitigen Beziehungen zwischen den Teilen kurz dargestellt. Bevor zur Betriebsweise der Hauptpumpeneinheit und der zusammengebauten Kassette 302 übergegangen wird, ist eine kurze Darstellung des Zusammenbaus der Hauptpumpeneinheit angebracht. Diese Darstellung bezieht sich spezifisch auf die Figuren 62 bis 65 (das Pumpengrundgestell 370), Figur 99 und Figur 112 sowie auf andere Figuren, die gesondert bei der Darstellung angeführt werden.
Ein Pumpenstangenlager 640 wird sowohl auf der Oberseite wie auch auf der Unterseite jeder der Öffnungen 414, 416, 418 im Pumpengrundgestell 370 angebracht. Die Pumpenstangenlager 640 (Figur 112) sind im wesentlichen zylindrisch ausgeführt und mit einer zylindrischen Bohrung versehen. In der bevorzugten Ausführungsform haben die Lager 640 an einem Ende einen Kragen 641 und passen von oben und von unten mit einem Festsitz in die Öffnungen 414, 416 und 418, um diese in Position zu halten. Die Pumpenstangenlager 640 sind vorzugsweise aus einem Werkstoff mit geringer Reibung hergestellt, wie z.B. aus Teflon, damit sich die Pumpenstangen 540 frei bewegen können. Es ist auch offensichtlich, daß ein einziges Lager in jeder der Öffnungen 414, 416, 418 eingesetzt werden kann, das sich durch die Öffnungen 414, 416, 418 über deren gesamte Länge erstreckt.
Als nächstes werden die Führungen 630 für Ventil-Betätigungselemente (Figuren 83 und 84) von der Unterseite des Pumpengrundgestells 370 aus in die kreisförmige Vertiefung 432 und die quadratische Öffnung 438 in der ersten Pumpenposition, in die kreisförmige Vertiefung 434 und die quadratische Öffnung 440 in der zweiten Pumpenposition sowie in die kreisförmige Vertiefung 436 und die quadratische Öffnung 442 in der dritten Pumpenposition eingebaut. Wenn die Führungen 630 für die Ventil-Betätigungselemente eingebaut sind, läßt die Unterseite jeder Führung 630 für die Ventil-Betätigungselemente einen Bereich der entsprechenden kreisförmigen Vertiefung 432, 434 und 436 von der Unterseite des Pumpengrundgestells 370 aus offen. Die Dichtungen 650 für die Ventil-Betätigungselemente (Figuren 97 und 98) werden später in die kreisförmigen Vertiefungen 432, 434 und 436 unter die Führungen 630 für die Ventil-Betätigungselemente eingesetzt.
Der nächste Schritt bei diesem Zusammenbau ist der Einbau der zwei Sensormodule. Die Druckwandler 660 (Figuren 88 bis 90) werden von der Unterseite des Pumpengrundgestells 370 aus in die kreisförmigen Vertiefungen 444, 446, 448 eingebracht. Die Druckwandler 660 sind im wesentlichen zylindrisch, wobei O-Ringe in den Nuten 662 dicht in die kreisförmigen Vertiefungen 444, 446, 448 passen und die Unterseiten der Druckwandler mit der Unterseite des Pumpengrundgestells 370 um die kreisförmigen Vertiefungen 444, 446 und 448 herum in einer Ebene liegen. Die Oberseite des zylindrischen Abschnitts der Druckwandler 660 liegt gegen die zylindrischen Öffnungen 450, 452 und 454 im Pumpengrundgestell 370 an. Obwohl in den Zeichnungen nicht dargestellt, ist eine dünne Membran, vorzugsweise anhaftend, über die Unterseite des Druckwandlers 660 und den umschließenden Abschnitt der Unterseite des Pumpen-Grundgestells 370 gespannt. Diese dünne Membran schützt den Druckwandler 660 vor Fluiden, die unbeabsichtigt oder zufällig mit der Vorrichtung in Kontakt kommen können.
In die rechteckigen Vertiefungen 420, 422 und 416 des Pumpengrundgestells 370 werden optische Sensor-Baugruppen 670 (Figuren 91 bis 96) eingebaut, die in die ovalen Öffnungen 426, 428 und 430 passen. Die optischen Sensormodule 670 werden durch den Druck von O-Ringen, die sich in den Nuten 678 in den optischen Sensormodulen 670 befinden, und durch die Kassettenführungen 510 in Position gehalten.
Der nächste Schritt beim Zusammenbau der mechanischen Komponenten der Hauptpumpeneinheit auf dem Pumpengrundgestell 370 ist der Einbau der Kassettenführung 510 (Figuren 66 bis 69) und des Gleitblockierers 560 (Figuren 72 bis 76). Der Gleitblockierer 560 wird auf der Kassettenführung 510 angebracht, indem der Abschnitt des Gleitblockierers 560, in dem die Unterseite des Gleitkanals 562 vorliegt, in die rechteckige Öffnung 518 in der Kassettenführung 510 von oben eingesetzt wird, wobei der rechteckige Verbindungabschnitt 566 des Gleitblockierers 560 über den auf der Rückseite der Kassettenführung 510 liegenden Abschnitt der Fläche 522 verläuft. Dadurch wird das Innere des U-förmigen Gleitkanals 562 des Gleitblockierers 560 mit dem hinteren Ende der dünnen rechtwinkligen Schiene 530 an der Kassettenführung 510 ausgerichtet. Der Gleitblockierer 560 wird sodann bezüglich der Kassettenführung 510 nach vorne bewegt, wobei das Innere des Gleitkanals 562 auf der dünnen rechtwinkligen Schiene 530 sitzt, bis der Sperrabschnitt der Kassettenführung 510 vom Gleitblockierer 560 berührt wird.
Die Kassettenführungen 510 können dann zusammen mit den Gleitblockierern 560 in den drei Pumpenpositionen auf dem Pumpengrundgestell 370 befestigt werden, an denen bereits der optische Sensormodul 670 vorliegt, wobei zwei (nicht gezeigte) Schrauben verwendet werden. In der ersten Pumpenposition wird eine Schraube durch die Öffnung 514 in der Kassettenführung 510 in die Gewindebohrung 402 in Pumpengrundgestell 370 und eine zweite Schraube durch die Öffnung 512 in der Kassettenführung 510 in die Gewindebohrung 404 im Pumpengrundgestell 370 eingesetzt. In der zweiten Position werden Schrauben durch die Öffnungen 514 und 512 in die Gewindebohrungen 406 bzw. 408 und in der dritten Pumpenposition durch die Öffnungen 514 und 512 in die Gewindebohrungen 410 bzw. 412 eingesetzt. Als Beispiel werden in Figur 99 die Kassettenführung 510 und der Gleitblockierer 560 gezeigt, die in der ersten Pumpenposition montiert sind.
Sodann werden die Pumpenstangen 540 in die Pumpenstangenlager 640 eingesetzt, die vorher in die Öffnungen 414, 416 und 418 eingebaut wurden. Die Enden der Pumpenstangen 540, welche die konische Vertiefung 550 enthalten, werden von oben durch die Pumpenstangenlager 640 eingebracht, wobei das Ausrichtrad 546 zwischen einem der drei Führungsfinger-Paare angeordnet wird, nämlich den Führungsfingern 490 und 492 für die erste Pumpenposition, den Führungsfingern 494 und 496 für die zweite Pumpenposition und den Führungsfingern 498 und 500 für die dritte Pumpenposition. In Figur 112 ist die in der ersten Pumpenposition eingebaute Pumpenstange 540 dargestellt.
Die Ventilbetätigungselemente 620 werden als nächste eingebaut, wobei jeweils ein Paar von Ventil-Betätigungselementen 620 in jeder Pumpenposition vorgesehen wird. Die unteren Enden der Ventil-Betätigungselemente 620, welche die abgeschrägten Kanten 625 aufwiesen, werden durch die Oberseiten der Führungen 630 für die Ventil- Betätigungselemente eingeführt, wobei ein Paar von Ventil-Betätigungselementen 620 in jeder der drei Führungen 630 für die Ventil-Betätigungselemente eingebaut wird. Das Paar von Ventil-Betätigungselementen 620 wird jeweils durch die Öffnungen 636 und 638 in die Führungen 630 für die Ventil-Betätigungselemente eingesetzt, wobei die Lager 624 an jedem Betätigungselement 620 voneinander abgewendet angebracht sind.
Es ist offensichtlich, daß die rechteckigen Abschnitte 622 der Ventil-Betätigungselemente 620 durch die Öffnungen 636 und 638 in den Führungen 630 für die Ventil- Betätigungselemente nach unten verlaufen. Wie oben ausgeführt, wird in jeder der drei Pumpenpositionen eine Dichtung 650 für die Ventil-Betätigungselemente eingesetzt, die jeweils von der Unterseite des Pumpengrundgestells 370 aus in die kreisförmigen Vertiefungen 432, 434 und 436 unter die Führungen 630 für die Ventil- Betätigungselemente eingebaut wird. Der Außenumfang der Dichtungen 650 für die Ventil-Betätigungselemente hält sie mit Reibungssitz in der kreisförmigen Vertiefung 432, 434 und 436.
Die unteren Enden der rechteckigen Abschnitte 622 jedes Paares von Ventil- Betätigungselementen 620 erstrecken sich durch die Öffnungen 652 und 654 in der jeweiligen Dichtung 650 für die Ventil-Betätigungselemente nach unten. Die kleinen Nuten 626 und 628 in einem Ventil-Betätigungselement 620 werden in der Öffnung 652 in der Dichtung 650 für die Ventil-Betätigungselemente gehalten, und das andere Ventil-Betätigungselement 620 wird in ähnlicher Weise in der Öffnung 654 gehalten. Wie in den Figuren 113 und 114 dargestellt, drücken die Dichtungen 650 die Ventil- Betätigungselemente 620 in Richtung nach oben. Im bevorzugten Ausführungsbeispiel stehen die unteren Enden der Ventil-Betätigungselemente 620, welche die abgeschrägten Kanten 625 aufweisen, etwas aus der Unterseite des Pumpengrundgestells 370 um die kreisförmigen Vertiefungen 432, 434 und 436 herum hervor, sogar wenn sich die Ventil-Betätigungselemente 620 in ihrer Offenstellung befinden. Zum Beipsiel können sie in ihrer Offenstellung ungefähr dreißig Tausendstel eines Inch (0,8 mm) und in ihrer Schließstellung siebzig Tausendstel eines Inch (1,8 mm) vorstehen.
Diese nach oben gerichtete Vorspannung der Ventil-Betätigungselemente 620 ist sowohl für ein ungehindertes Einsetzen der zusammengebauten Kassetten 302 als auch für das Halten der Ventil-Betätigungselemente 620 in einer oberen Stellung wesentlich, wobei deren Lager 624 gegen den tieferen Abschnitt 593 der Abtriebsmodulnocke 580 anliegen. Die Dichtungen 650 für die Ventil-Betätigungselemente dienen dementsprechend zur Ausbildung einer Fluiddichtung wie auch zur Vorspannung der Ventil-Betätigungselemente 620 in die beschriebene obere Lage.
Der nächste Schritt beim Zusammenbau der Hauptpumpeneinheit ist der Anbau einer Antriebsmodul-Baugruppe 602 (Figur 81) bei jeder der frei Pumpenpositionen auf dem Pumpengrundgestell 370. In der ersten Pumpenposition wird die Antriebsmodul-Baugruppe 602 oberhalb der Oberseite des Pumpengrundgestells 370 durch den zylindrischen erhöhten Abschnitt 456 und durch den ovalen erhöhten Abschnitt 458 getragen. Drei (nicht gezeigte) Schrauben werden zur Befestigung der Antriebsmodul-Baugruppe 602 in der ersten Pumpenposition eingesetzt, wobei die erste Schraube durch die Öffnung 605 im Antriebsmodul-Grundgestell 604 in die Gewindebohrung 466 im Pumpengrundgestell 370, die zweite durch die Öffnung 607 im Antriebsmodul-Grundgestell 604 in die Gewindebohrung 468 im Pumpengrundgestlel 370 und eine dritte durch die Öffnung 609 im Antriebsmodul-Grundgestell 604 in die Gewindebohrung 470 im Pumpengrundgestell 370 eingebracht wird. In der ersten Pumpenposition wird die Antriebsmodulnocke 580 direkt oberhalb der rechteckigen Öffnung 438 im Pumpengrundgestell 370 gehalten, wobei die Führung 630 für die Ventil-Betätigungselemente und die beiden Ventil-Betätigungselemente 620 in der ersten Pumpenposition angeordnet sind.
In der zweiten Pumpenposition wird die Antreibsmodul-Baugruppe 602 oberhalb der Oberseite des Pumpengrundgestells 370 durch den ovalen erhöhten Abschnitt 458 und den ovalen erhöhten Abschnitt 460 getragen. Drei Schrauben (nicht dargestellt) werden zur Befestigung der Antriebsmodul-Baugruppe 602 in der zweiten Pumpenposition verwendet, wobei die erste Schraube durch die Öffnung 605 in die Gewindebohrung 472 im Pumpengrundgestell 370, die zweite durch die Öffnung 607 in die Gewindebohrung 474 und die dritte durch die Öffnung 609 in die Gewindebohrung 476 eingesetzt wird. In der zweiten Pumpenposition wird die Antriebsmodulnocke 580 direkt oberhalb der rechteckigen Öffnung 440 im Pumpengrundgestell 370 gehalten, wobei die Führung 630 für die Ventil-Betätigungselemente und die beiden Ventil-Betätigungselemente 620 in der zweiten Pumpenposition angeordnet sind.
In der dritten Pumpenlage wird die Antriebsmodul-Baugruppe 602 oberhalb der Oberseite des Pumpengrundgestells 370 durch den ovalen erhöhten Abschnitt 460, den zylindrischen erhöhten Abschnitt 462 und den zylindrisch erhöhten Abschnitt 464 getragen. Zur Befestigung der Antriebsmodul-Baugruppe 602 werden wiederum drei Schrauben (nicht dargestellt) in der dritten Pumpenlage eingesetzt, wobei die erste Schraube durch die Öffnung 605 in die Gewindebohrung 478, die zweite durch die Öffnung 607 in die Gewindebohrung 480 und die dritte durch die Öffnung 609 im Antriebsmodul-Grundgestell 604 in die Gewindebohrung 482 eingesetzt wird. In der dritten Pumpenlage wird die Antreibsmodulnocke 580 direkt oberhalb der rechteckigen Öffnung 442 im Pumpengrundgestell 370 gehalten, wobei die Führung 630 für die Ventil-Betätigungselemente und die zwei Ventil-Betätigungselemente 620 in der dritten Pumpenlage vorliegen.
Die letzte einzubauende Komponente ist die Klauen-Baugruppe 360 (Figuren 59 bis 61), wobei jeweils eine Klauen-Baugruppe 360 in jeder der drei Pumpenlagen eingesetzt wird und mit dem unteren Ende der Pumpenstangen 540, die in den Öffnungen 414, 416 und 418 angeordnet sind, in Eingriff steht. Das untere Ende der Pumpenstange 540 mit seiner konischen Vertiefung 550 wird in die zylindrische Öffnung 316 im Rastkopf 310 der Klauen-Baugruppe 360 eingeführt. In die Gewindebohrung 318 im Rastkopf 310 und in die konische Vertiefung 550 der Pumpenstange 540 wird eine (nicht gezeigte) Halteschraube eingeschraubt, um die Klauen-Baugruppe 360 am unteren Ende der Pumpenstange 540 in Position zu halten.
Die Lage der eingebauten Klauen-Baugruppe 360 ist in Figur 99 dargestellt, wobei sich der Gleitblockierer 560 und die Rastklaue 340 in iher Offenstellung befinden. Der Verbindungsstift 354 an der Rastklaue 340 ist im U-förmigen Kanal 568 des Gleitblockierers 560 angeordnet und eine Bewegung des Gleitblockierers 560 verursacht dementsprechend auch eine Bewegung der Rastklaue 340. Wenn der Gleitblockierer 560 in vorderster Stellung ist, wie dies Figur 99 zeigt, befindet sich die Rastklaue 340 in ihrer Offenstellung, wobei der Klauenabschnitt 342 der Rastklaue 340 von der rechten Klaue 314 des Rastkopfes 310 entfernt ist. Wird der Gleitblockierer 560 zur Rückseite des Pumpengrundgestells 370 gedrückt, wie dies Figur 100 zeigt, befindet sich die Rastklaue 340 in ihrer Schließstellung, wobei der Klauenabschnitt 342 der Rastklaue 340 dicht bei der rechten Klaue 314 des Rastkopfes 310 liegt.
Damit ist die Darstellung des Zusammenbaus der Hauptpumpeneinheit mit drei Pumpenpositionen abgeschlossen. Es liegt natürlich im Bereich der Erfindung, eine Hauptpumpeneinheit mit einer Abweichenden Anzahl von Pumpenpositionen einzusetzen.
Nunmehr sollen der Einbau der zusammengesetzten Kassette 302 in der ersten Pumpenposition und die Betreibsweise der Vorrichtung zum Pumpen von Fluid und zur Erfüllung der anderen zugehörigen Funktionen beschrieben werden. Die Betriebsweise der beiden anderen Pumpenpositionen ist mit der Betriebsweise der ersten, nachstehend beschreibenen Pumpenfunktion identisch.
Wenn die Gleitraste 240 vollständig von der Vorderseite der zusammengebauten Kassette 302 (Figur 43 bis 48) weg zurückgezogen wird, schließt der weitere Bereich der länglichen tropfenförmigen Öffnung 258 in der Gleitraste 240 den Auslaßschlauch 306, wodurch verhindert wird, daß Fluid durch die zusammengesetzte Kassette 302 fließen kann. Der Einlaßschlauch 304 ist mit einer Fluidquelle, wie z.B. einem Beutel (nicht dargestellt) zur intravenösen Behandlung, und der Auslaßschlauch 306 mit einer Fluidzuführungsvorrichtung, wie z.B. einem Injektionsset (nicht dargestellt), verbunden, deren Gebrauch in der Fachwelt gut bekannt ist. Die Gleitraste 240 wird zusammen mit jedem anderen Verschluß in der Leitung vom Beutel für intravenöse Behandlung geöffnet, und Fluid füllt die Leitungen, die zusammengebaute Kassette 302 und das Injektionsset. Durch Klopfen auf die zusammengebaute Kassette 302 oder durch Schütteln derselben entweichen sämtliche restlichen Luftblasen durch die Leitung. Die Gleitraste 240 wird sodann zurückgezogen und der Auslaßschlauch 306 geschlossen, wonach sich das System in einem betriebsfertigen Zustand befindet und dabei die zusammengebaute Kassette 302 fertig zum Anbringen auf der Hauptpumpeneinheit ist.
Wenn die Gleitraste 240 zurückgezogen ist, bleibt eine Öffnung zwischen dem Vorderbereich 242 der Gleitraste 240 und dem vorderen oberen Bereich der zusammengebauten Kassette 302 (die vom Kassettenkörper 100 und der Haltekappe 190 gebildet wird), der dem Vorderbereich 242 der Gleitraste 240 zugewandt ist, frei. In diesem Beispiel, bei dem die zusammengebaute Kassette 302 an der ersten Position eingebaut ist, nimmt die Öffnung zwischen dem Vorderbereich 242 der Gleitraste 240 und dem vorderen oberen Bereich der zusammengebauten Kassette 302 das erste Paar abgewinkelter Segmente 372 und 374 auf, wenn die zusammengebaute Kassette 302 eingesetzt ist. Die Oberseite der zusammengebauten Kassette 302, die von der Haltekappe 190 (Figur 43) gebildet wird, liegt an der Unterseite des Pumpengrundgestells 370 (Figur 62) an.
Vor dem Anbringen der zusammengebauten Kassette 302 an der Hauptpumpeneinheit muß der Gleitblockierer 560 in vorderster Stellung sein, wobei die Rastklaue 340 vom Rastkopf 310 weg geöffnet ist, wie dies vorstehend erläutert und in Figur 99 gezeigt ist. Weiterhin sollte sich die Klauen-Baugruppe 360 in ihrer obersten Stellung befinden, was dadurch erreicht werden kann, daß der Motor 606 zum Antrieb der Antriebsmodulnocke 580 eingesetzt wird, um die Klauen-Baugruppe 360 unter Einsatz des Positionssensors 614 in diese Stellung zu bringen.
Der hinterste Rand der zusammengebauten Kassette 302 wird nach oben gekippt, wodurch er dann an der Unterseite des Pumpengrundgestells 370 zwischen dem Druckwandler 660 (der in einer Ebene mit der Unterseite des Pumpengrundgestells 370 montiert ist) und der Oberseite der Kassettenführung 510 anliegt. Der hinterste Bereich der Oberseite der zusammengebauten Kassette 302 wird zur Rückseite des Pumpengrundgestells 370 hin in eine Position zwischen der linken seitlichen Haltewand 384 auf der linken und der rechten seitlichen Haltewand 390 auf der rechten Seite geschoben, wobei der äußerste Teil des hintersten Bereiches der Oberseite der zusammengebauten Kassette 302 in die Nut 680 im optischen Sensormodul 670 paßt. Die obere rechte hintere Ecke der zusammengebauten Kassette 302 wird durch die Haltewand 396 für eine rechte Ecke in Position gehalten, die den rückwärtigen Teil der zusammengebauten Kassette 302 hinter dem Pumpenzylyinder 112 und den Abschnitt der rechten Seite der zusammengebauten Kassette 302, der in der Nähe des Pumpenzylinders 112 liegt, berührt.
Wenn die zusammengebaute Kassette 302 vollständig nach hinten in Stellung geschoben wird, wird ihre Vorderseite nach oben gegen die Unterseite des Pumpengrundgestells 370 gekippt, wobei das erste Paar abgewinkelter Segmente 372 und 374 auf der Unterseite des Pumpengrundgestells 370 in den Bereich zwischen dem Vorderabschnitt 242 der Gleitraste 240 und dem vorderen oberen Abschnitt der zusammengebauten Kassette 302 eingreift. Die Gleitraste 240 wird sosann in den Kassettenkörper 100 geschoben, wobei der Abschnitt 250 der Gleitraste 240 in Form eines umgedrehten L gleitend mit dem abgewinkelten Segment 372 und der Abschnitt 252 der Gleitraste 240 in Form eines umgedrehten, nach hinten gewandten L gleitend mit dem abgewinkelten Segment 374 in Eingriff kommt. Die zusammengebaute Kassette 302 wird auf diese Weise an der Unterseite des Pumpengrundgestells 370 in Lage gehalten, bis die Gleitraste 240 wieder zurückgezogen und dadurch die zusammengebaute Kassette 302 freigegeben wird.
Gleichzeitig wird der Auslaßschlauch 306 geöffnet, aber Fluid fließt nicht durch den Auslaßschlauch 306, da sich wenigstens eines der Ventil-Betätigungselemente 620 zu jedem beliebigen Zeitpunkt in seiner untersten Stellung befindet, was ein freies Fließen durch die zusammengebaute Kassette 302 immer dann verhindert, wenn diese auf der Hauptpumpeneinheit angebracht ist. Es sei auch bemerkt, daß in dieser anfänglichen Einbaustellung der Kolbenkappenabschnitt 262 an der äußersten Spitze des Pumpenzylinders 112 angeordnet ist.
Es ist offensichtlich, wie oben beschrieben, daß die Antreibsmodulnocke 580 sowohl das Hin- und Hergehen der Kolben-Baugruppe 280, als auch die Bewegung der Ventil- Betätigungselemente 620A und 620B (Figur 112) bewirkt. Die Bewegung der Kolben- Baugruppe 280 und der Ventil-Betätigungselemente 620A und 620B entsprechen den Diagramm-Darstellungen aus Figur 80, wobei die anfängliche Einbaustellung grob der Null-Grad-Lage in den Diagramm-Darstellungen entspricht. In dieser Stellung befinden sich sowohl das Betuatigungselement 620A für das Einlaßventil als auch das Betätigungselement 620B für das Auslaßventil in ihren Schließstellungen.
Es sei auch erwähnt, daß die Offenstellungen des Betätigungselements 620A für das Einlaßventil und des Betätigungselements 620B für das Auslaßventil deren obersten Stellungen und die Schließstellungen deren untersten Stellungen sind. Wenn sowohl das Betätigungselement 620A für das Einlaßventil, wie auch das Betätigungselement für das Auslaßventil 620B sich nicht gleichzeitig in Stellung auf dem Kuppelbereich 178 der Ventilmembran 170 der zusammengebauten Kassette 302 befinden, würde der Bereich, der den ersten Kanal 128, die im Durchmesser kleinere Öffnung 118 zum Pumpenzylinder 112 und den zweiten Kanal 134 umfaßt, vollständig offen sein und ein unbehindertes Strömen von Fluid ermöglichen.
Wenn das Betätigungselement 620A für das Einlaßventil in seiner Schließ- oder untersten Stellung ist, wird der Teil des Kuppelbereichs 178, der zwischen dem ersten Kanal 128 und der im Durchmesser kleineren Öffnung 118 angeordnet ist, nach unten auf den Abschnit des leicht erhöhten Randes 146 zwischen dem ersten Kanal 128 und der im Durchmesser kleineren Öffnung 118 gedrückt, wodurch verhindert wird, daß Fluid zwischen dem ersten Kanal 128 und der im Durchmesser kleineren Öffnung 118 strömen kann. Diese Stellung des Betätigungselementes 620A für das Einlaßventil wird als seine Schließstellung bezeichnet. Ähnlich wird, wenn sich das Betätigungselement 620B für das Auslaßventil in seiner Schließ- oder untersten Stellung befindet, der Teil des Kuppelbereichs 178, der zwischen der im Durchmesser kleineren Öffnung 118 und dem zweiten Kanal 134 angeordnet ist, nach unten auf den Abschnit des leicht erhöhten Randes 146 zwischen der im Durchmesser kleineren Öffnung 118 und dem zweiten Kanal 134 gedrückt, wodurch verhindert wird, daß Fluid zwischen der im Durchmesser kleineren Öffnung 118 und dem zweiten Kanal 134 strömen kann. Diese Stellung des Betätigungselements 620B für das Auslaßventil wird als seine Offenstellung bezeichnet.
Der Motor 606 beginnt, die Antriebsmodulnocke 580 anzutreiben, wodurch das Betätigungselement 620A für das Einlaßventil öffnet, dabei aber das Betätigungselement 620B für das Auslaßventil geschlossen bleibt, wie dies in Figur 113 dargstellt ist. Da die Antriebsmodulnocke 580 durch den Motor 606 weiter gedreht wird, wird der Kolbenkappenabschnitt 262 nach unten in den Pumpenzylinder 112 gezogen, wodurch Fluid von der (nicht dargestellten) Fluidquelle durch den Einlaßschlauch 304, den Blasenabscheider 104 und den ersten Kanal 128 in den Pumpenzylinder 112 angesaugt wird. Sobald der Pumpenzylinder 112 gefüllt ist, wird das Betätigungselement 620A für das Einlaßventil geschlossen. Nur wenn das Betätigungselement 620A für das Einlaßventil vollständig geschlossen ist, wird das Betätigungselement 620B für das Auslaßventil geöffnet. Figur 114 zeigt das System mit geöffnetem Betätigungselement 620B für das Auslaßventil, noch bevor irgendein Fluid herausgepumpt ist. Die Hauptpumpeneinheit spricht auf ein elektronisches Steuersystem (nicht gezeigt) an, welches das System bedient. Dieses elektronische, vorzugsweise auf Mikroprozessoren basierende Steuersystem kann entweder, wie aus dem Stand der Technik bekannt, konventionell ausgeführt oder auch in unterschiedlicher Weise ausgelegt sein, um die einzigartige mechanische Konstruktion des hier beschriebenen Systems zu verbessern.
Das Pumpen des Fluids erfolgt dadurch, daß der Motor 606 die Antriebsmodulnocke 580 in Drehung versetzt, um den Kolbenkappenabschnitt 262 im Zylinder nach oben zu bewegen, wodurch Fluid aus dem Zylinder 112 und aus der zusammengebauten Kassette 302 durch den Auslaßschlauch 306, von dem aus es dem Patienten durch das Injektionsset (nicht dargestellt) zugeführt wird, herausgedrückt wird. Fachleuten ist es klar, daß das System Fluid mit jeder gewünschten Geschwindigkeit pumpen kann, indem der Motor 606 mit jeder vorgegebenen Geschwindigkeit betrieben werden kann. Zudem liegt durch den Einsatz des Positionssensors 614 ein Rückkopplungssignal vor, das die exakte Stellung der Antreibsmodulnocke 580 und der Kolben-Baugruppe 280 anzeigt, wordurch genau angezeigt wird, wieviel Fluid mit der Vorrichtung gepumpt wurde.
Wie vorstehend erwähnt, befindet sich der hinterste Bereich der zusammengebauten Kassette 302 in der Nut 680 des optischen Sensormoduls 670, wenn die Kassette an der Hauptpumpeneinheit installiert ist. Dies ist in den Figuren 101 und 102 dargestellt, die ausschließlich die zusammengebaute Kassette 302 und den optischen Sensormodul 670 zeigen. In manchen Situationen kann es wünschenswert sein, mehrere unterschiedliche Typen von zusammengebauten Kassetten 302 bei dem hier beschriebenen System einzusetzen. Zum Beispiel können unterschiedliche Kassetten unterschiedliche Hubvolumina erfordern, um unterschiedliche Strömungsbereiche vorzusehen, oder unterschiedliche Armaturen am Einlaßschlauch 304 und/oder am Auslaßschlauch 306 der Kassetten bedingen. So können Kassetten für spezielle Anwendungen, wie z.B. Kassetten mit interner Pumpe, Kassetten zur kontinuierlichen arteriovenösen Blutfiltration (CAVH), Kassetten zur kontinuierlichen Entnahme von Blutproben oder Kassetten zur Autotransfusion, hergestellt werden.
Der Einsatz einer falschen Kassette kann ein hohe Maß an Gefahr darstellen, weshalb es verständlich ist, daß es äußerst wünschenswert ist, die speziell eingesetzte Kassette zu identifizieren. Dies kann durch die Verwendung von drei Kassetten- Identifizierungszeichen 148, 150 und 152 erreicht werden. Dadurch, daß jedes dieser Zeichen als Binärbit gebildet wird, lassen sich bis zu 8 unterschiedliche Codes erzeugen. Wenn eine redundante Codierung zur Gewährleistung eines fehlerfreien Betriebs eingestzt wird, können drei unterschiedliche Kassetten identifizert werden. Weiterhin kann auch das Fehlen einer Kassette festgestellt werden. Bei dem in den Zeichnungen dargestellten Beispiel sind das erste und dritte Kassetten-Identifizierungszeichen 148 und 152 von einem ersten Typ (passend als logische EINS identifiziert), während das zweite Kassetten-Identifizierungszeichen 150 von einem zweiten Typ ist (passend als logische NULL identifiziert).
Wenn die zusammengebaute Kassette 302 eingesetzt ist, wobei ihr hinterster Bereich in der Nut 680 des optischen Sensormoduls 670 angeordnet ist, ist das erste Zeichen 148 mit dem ersten Sensorelementen-Paar ausgerichtet, nämlich mit der optischen Lichtquelle 686 und dem optischen Lichtsensor 692. Ähnlich ist das zweite Zeichen 150 mit dem zweiten Sensorelementen-Paar, nämlich der optischen Lichtquelle 688 und dem optischen Lichtsensor 694, ausgerichtet. Gleichermaßen ist auch das dritte Zeichen 152 mit dem dritten Sensorelementen-Paar, nämlich der optischen Lichtquelle 690 und dem optischen Lichtsensor 696, ausgerichtet.
Das zweite Kassetten-Identifizierungszeichen 150 (logische NULL) und das zweite Sensorelementen-Paar sind in Figur 103 dargestellt. Licht aus der optischen Lichtquelle 688 scheint durch die Öffnung 208 in der Haltekappe 190 und auf den Kassettenkörper 100, wo es durch das zweite Kassetten-Identifizierungszeichen 150, das ein umgedrehtes, in den Boden der oberen Fluache 102 des Kassettenkörpers 100 eingeformtes V umfaßt, zerstreut wird. Es können auch verschiedene Prismenausbildungen zur Steuung des Lichts eingesetzt werden, so daß es nicht den optischen Lichtsensor 694 erreicht, was zu einer vom optischen Lichtsensor 694 abgegebenen logischen Null führt. Das umgedrehte V könnte in der Oberseite der oberen Fläche 102 des Kassettenkörpers 100 eingeformt sein, während andere Alternativen die Verwendung von Farbe oder einigen anderen physikalischen Sperrmitteln anstatt einer Streulinse oder das wahlweise Ausbilden oder Nichtausbilden einer oder mehrerer der Öffnungen 206, 208 undd 210 in der Haltekappe 190 (Figuren 13 und 14) umfassen.
Das dritte Kassetten-Identifizierungszeichen 152 (eine logische EINS wie das erste, hier nicht dargestellte Kassetten-Identifizierungszeichen 148) und das dritte Sensorelementen-Paar sind in Figur 104 dargestellt. Licht aus der optischen Lichtquelle 690 scheint durch die Öffnung 210 in der Haltekappe 190 und auf das dritte Kassetten-Identifizierungszeichen 152 auf dem Kassettenkörper 100. Das dritte Kassetten- Identifizierungszeichen 152 ist ein zylinderischer Vorsprung, der von der oberen Fläche 102 des Kassettenkörpers 100 nach oben ragt und als Lichtlieter wirkt, um das Licht zum optischen Lichtsensor 696 zu leiten, wodurch dieser eine logische EINS als Ausgangssignal erzeugt. In der bevorzugten Ausführungsform ist der Kassettenkörper 100 aus einem klaren Kunststoffmaterial hergestellt, damit das erste Kassetten-Identifizierungszeichen 148 und das dritte Kassetten-Identifizierungszeichen 152 das Licht leiten können. Ebenfalls werden in der bevorzugten Ausführungsform, wenn keine Kassette 302 eingesetzt ist, alle drei Ausgangssignale logische EINSEN, und dieses Signal wird verwendet, um anzuzeigen, daß keine Kassette oder daß die Kassette 302 nicht richtig eingesetzt ist.
Es ist daher offensichtlich, daß die Verwendung der drei Kassetten-Identifizierungszeichen 148, 150 und 152 die Erzeugung von drei digitalen Kassetten-Identifizierungszeichen ermöglicht, die vom optischen Sensormodul 670 dem Mikroprozessor (nicht dargestellt) zugeleitet werden, um den speziell eingesetzten kassettentyp zu identifizieren. Durch die Verwendung dieses Kassetten-Identifizierungssystems kann der unsachgemäße Gebrauch einer eingesetzten Kassette und/oder das unkorrekte Einsetzen einer Kassette verhindert werden.
Es ist ferner wünschenswert, eine Anzeige dafür zu schaffen, daß die zusammengebaute Kassette 302 richtig auf der Hauptpumpeneinheit montiert ist, wobei der Rastmechanismus korrekt geschlossen ist. Dies ist der Fall, wenn der Gleitblockierer 560 vollständig gegen die Rückseite der Kassettenführung 510 gedrückt ist. Das wird dadurch erreicht, daß die Gleitraste 240 vollstänig in die zusammengebaute Kassette 302 eingeschoben wird, wobei der Vorsprung 257 auf der Gleitraste 240 in die Nut 564 auf dem Gleitblockierer 560 eingreift, um diesen zurückzudrücken, wodurch auch die Klauen-Baugruppe 360 auf der Kolben-Baugruppe 280 eingerastet wird.
Eine Einrastanzeige wird durch die Verwendung der optischen Lichtquelle 682 und des optischen Lichtsensors 684 an der Unterseite des optischen Sensormoduls 670 erreicht. Wenn der Gleitblockierer 560 sich in seiner Lade- oder vorderen Stellung befindet, wie dies in Figur 99 dargestellt ist, ist die Schräge 570 auf dem Gleitblockierer 560 in der Nähe der optischen Lichtquelle 682 und des optischen Lichtsensors 684 auf der Unterseite des optischen Sensormoduls 670, wie das in den Figuren 105 und 106 dargestellt ist. Die vorhandene Schräge 570 reflektiert das von der optischen Lichtquelle 682 kommende Licht nach rechts, weg vom optischen Lichtsensor 684, wodurch ein Signal verhindert wird, das eine geschlossene Raste anzeigt. Wenn der Gleitblockierer 560 vollständig in seine Schließ- oder hinterste Stellung zurückgeschoben ist, was Figur 100 zeigt, ist die Schräge 570 auf dem Gleitblockierer 560 nicht in der Nähe der optischen Lichtquelle 682 und des optischen Lichtsensors 684, wie aus Figur 107 zu ersehen ist. Vielmehr reflektiert eine reflektierende Fläche 567, die auf der flachen Unterseite des rechteckigen Verbindungsabschnitts 566 des Gleitblockierers 560 angebracht ist, Licht von der optischen Lichtquelle 682 in den optischen Lichtsensor 684, wodurch ein Signal, das eine geschlossene Raste anzeigt, erzeugt wird. Die reflektierende Fläche 567 wirkt wie ein Spiegel und kann als ein Folienabschnitt ausgebildet sein, der in den rechteckigen Verbindungsabschnitt 566 warm eingepreßt oder über Kleber an der Unterseite des rechteckigen Verbindungsabschnitts 566 befestigt ist.
Eine weitere Bestätigung, daß der Gleitblockierer 560 sich in seiner geschlossenen Stellung befindet, wenn die zusammengebaute Kassette an ihrem Platz ist, kann durch Prüfung der Kassetten-Identifizierungszeichen, wie oben beschrieben, erhalten werden. Um eine absolut positive Bestätigung dafür abzugeben, daß eine Kassette korrekt eingesetzt ist und sich der Gleitblockierer 560 in der Schließstellung befindet, sind bei der bevorzugten Ausführungsform korrekte Signale sowohl vom optischen Lichtsensor 684, als auch von den optischen Lichtsensoren 692, 694 und 696 erforderlich.
Eine der wesentlichen Funktionen des Systems ist es, die Feststellung von Luft in der Fluidleitung des Systems zu ermöglichen. Das System zur Festellung von Luft in der Leitung (AILD) der bevorzugten Ausführungsform ist in Figur 108 dargestellt und umfaßt den eingelassenen Linsenbereich 138 in der zusammengebauten Kassette 302 und ein Sensorelementen-Paar, nämlich die optische Lichtquelle 698 und den optischen Lichtsensor 700 im optischen Sensormodul 670. Der eingelassene Linsenbereich 138 ist eine optische Beobachtungsfläche im Fluidweg durch die zusammengebaute Kassette 302 und ist in der bevorzugten, in Figur 108 dargestellten Ausführungsform als ein umgedrehtes Prisma ausgeführt. Der eingelassene Linsenbereich 138 in dieser und anderen Ausführungsformen weist auch eine allgemein mit 697 gekennzeichnete Fokussierlinse auf. Die optische Lichtquelle 698 und der optische Lichtsensor 700 sind beide im optischen Sensormodul 670 unterhalb des in der eingesetzten Kassette 302 eingelassenen prismenförmigen Linsenbereiches 138 befestigt.
Die Optik des Systems aus Figur 108 macht von den Eigenschaften des Lichts beim Übertritt von einem Medium in ein weniger dichtes Medium Gebrauch und stellt eine "rückreflektierende" Anordnung dar. Wenn Luft im Fluidkanal vorhanden ist, folgt das Licht aus der optischen Lichtquelle 698 dem in Figur 108 dargestellten Weg, wobei es eine vollständige innere Reflexion an den Oberflächen des eingelassenen prismenförmigen Linsenabschnitts 138 erfährt, so daß es nach unten zum optischen Lichtsensor 700 gelenkt wird. Sogar wenn die oberen Flächen des eingelassenen prismenförmigen Linsenbereichs 138 mit einem Flüssigkeitsfilm benetzt sind, tritt immer noch eine totale innere Reflexion ein. Wenn im Kanal Flüssigkeit vorhanden ist, tritt das Licht unter einem Brechungswinkel durch den eingelassenen prismenförmigen Linsenbereich 138 hindurch in die Flüssigkeit ein. Wenn die Flüssigkeit klar ist, tritt das Licht durch die Flüssigkeit hindurch, wo es entweder von der Ventilmembran 170 oder der Haltekappe 190 absorbiert wird, oder es tritt sowohl durch die Ventilmembran 170 als auch die Haltekappe 190 hindurch. Dementsprechend kann die Ventilmembran 170 klar, lichtabsorbierend oder lichtstreuend sein, wobei nicht genug Licht zum optischen Lichtsensor 700 zurückgeleitet wird, um ein Signal als Anzeige für Luft im Fluidweg zu erzeugen. Wenn die Ventilmembran 170 klar ist, dann kann die Haltekappe 190 klar, lichtabsorbierend oder lichtstreuend sein, wodurch widerum nicht genug Licht zum optischen Lichtsensor 700 zurückgeleitet wird, um ein Signal als Anzeige für Luft im Fluidweg zu erzeugen. Wenn die Flüssigkeit trübe ist, absorbiert sie Licht. In jedem Fall kehrt kein Licht zum Fotodetektor zurück. Geringe, eventuell auftretende Lichtreflexionen sind klein, verglichen mit dem Fall, daß Luft vorhanden ist.
Die Anforderungen an den Werkstoff bei der in Figur 108 dargestellten bevorzugten Ausführungsform bestehen darin, daß der Kassettenkörper 100 aus einem durchsichtigen (klaren) Material hergestellt ist und daß die Ventilmembran 170 aus einem Werkstoff besteht, der durchsichtig, lichtabsorbierend ist oder wirksam Licht streut. Wenn die Ventilmembran 170 durchsichtig ist, muß die Haltekappe 190 aus einem Werkstoff bestehen, der durchsichtig, lichtabsorbierend oder wirksam lichtstreuend ist. Zusammenfassend ist der Fluidkanal in der zusammengebauten Kassette 302 so ausgebildet, daß bei im Fluidkanal vorhandener Luft von der optischen Lichtquelle 698 ausgesandtes Licht vom optischen Lichtsensor 700 detektiert wird. Wenn Flüssigkeit im Fluidkanal vorhanden ist, wird wenig oder kein Licht detektiert, unabhängig von der Durchsichtigkeit oder dem Grad der Trübe der Flüssigkeit. Für Fachleute ist es daher klar, daß Luftblasen in der Leitung mit der oben beschriebenen Einrichtung leicht festgestellt werden können.
Es gibt drei alternative Ausführungsformen zu der in Figur 108 dargestellten Anordnung. In einer ersten (Figur 109) wird eine reflektierende Fläche 702 auf der Wand der Nut 680 gegenüber der optischen Lichtquelle 698 und dem optischen Lichtsensor 700 angebracht. Der eingelassene Linsenbereich 138 ist bei dieser Ausführungsform V-förmig ausgebildet, wobei das Licht von der Unterseite des V ausgestrahlt wird. Die Werkstoffe des Kassettenkörpers 100, der Ventilmembran 170 und der Haltekappe 190 sind alle durchsichtig (klar). Wenn sich eine durchsichtige Flüssigkeit im Fluidweg befindet, tritt das Licht aus der optischen Lichtquelle 698 unter einem Brechungswinkel bis zur reflektierenden Fläche 702 hindurch und kehrt zum optischen Lichtsensor 700 zurück, was ein deutliches Signal ergibt. Ist Luft im Fluidweg vorhanden, wird das Licht aus der optischen Lichtquelle 698 vom eingelassenen Linsenabschnitt 138 wegreflektiert, ohne ihn zu durchqueren, wordurch es den optischen Lichtsensor 700 nicht erreicht. Wenn jedoch Lipide im Flüssigkeitsweg enthalten sind, tritt das Licht unter einem Brechungswinkel durch den eingelassenen Linsenbereich 138 hindurch und wird von den Lipiden absorbiert, wodurch ein Signal zur Anzeige von Luft im Fluidweg abgegeben wird. Es ist daher offensichtlich, daß die Anordnung gemäß Figur 109 nur zum Gebrauch bei klaren Flüssigkeiten geeignet ist.
Figur 110 zeigt eine weitere Variante mit einem V-förmigen Kanal, wobei das untere Ende des V flach ist. Licht wird von der optischen Lichtquelle 698, die in diesem Fall in der oberen Wand der Nut 680 direkt gegenüber dem optischen Lichtsensor 700 an der unteren Wand der Nut 680 befestigt ist, ausgesandt. Die Werkstoffe des Kassettenkörpers 100, der Ventilmembran 170 und der Haltekappe 190 sind wiederum durchsichtig. Es ist sogleich erkennbar, daß das vom optischen Lichtsensor 700 empfangene Signal beim Vorhandensein von Lipiden im Fluidweg schwach und bei durchsichtigen Flüssigkeiten im Fluidweg stark ist. Wenn Luft im Fluidweg vorhanden ist, wird etwas Licht von den Seiten des V wegreflektiert und erreicht den optsichen Lichtsensor 700 nicht, während etwas Licht das flache untere Ende des V durchquert und auf den optischen Lichtsensor 700 fällt. Dementsprechend wird bei Luft ein mittelstarkes Signal empfangen. Das System nach Figur 110 ist entsprechend ein Dreistufensystem und nicht digital.
Figur 111 zeigt eine dritte Variante mit einem V-förmig eingelassenen Linsenbereich 138, wobei Licht von der Oberseite des V ankommt. In dieser Ausführungsform sind die optische Lichtquelle 698 und der optische Lichtsensor 700 in der oberen Wand der Nut 680 statt in der unteren Wand eingebaut. Die Werkstoffe für Kassettenkörper 100, der Ventilmembran 170 und Haltekappe 190 sind wiederum alle durchsichtig. Das vom optischen Lichtsensor 700 empfangene Signal ist bei Luft im Fluidweg stark, da Licht von den Flächen des V reflektiert wird, und ist schwach bei durchsichtiger Flüssigkeit im Fluidweg, da Licht durch das V hindurchgeleitet wird, und ist im wesentlichen mittelstark bei im Fluidweg enthaltenen Lipiden. Das System gemäß Figur 111 ist ein Dreistufensystem ähnlich dem System aus Figur 110, wobei aber die Optik des Systems aus Figur 110 besser als die Optik des Systems aus Figur 111 ist.
Die Figuren 115 und 116 stellen die Betriebsweise des Druckwandlersystems dar. Die Druckmembran 182 berührt die flache Unterseite des Druckwandlers 660. Daneben berührt die Druckmembran 182 das Druckplateau 130 weder auf dessen Oberseite, noch an dessen Seiten, wodurch die Bewegungen der Druckmembran 182 äußerst genau und empfindlich werden.
Der Druckwandler 660 weist eine dünne Membran 710 aus rostfreiem Stahl an seinem unteren Ende auf. Diese Membran 710 wird an ihren Rändern durch ein Gehäuse 712 aus rostfreiem Stahl gehalten, das einen zum quadratischen Segment 664 führenden Kanal 714 enthält. Das quadratische Segment 664 enthält ein Sensorelement (im Detail nicht dargestellt), das mit dem Kanal 714 in Verbindung steht und als eine Einrichtung 716 vom Typ einer standardisierten piezoresistiven Silizium-Wheatstonebrücke ausgebildet ist. Der Kanal 714 ist mit Silikonöl gefüllt, um den Druck auf die Membran 710 an die piezoresistive Einrichtung 716 weiterzugeben.
Für Fachleute ist erkennbar, daß der Fluiddruck innerhalb der zusammengebauten Kassette 302 durch die Druckmembran 182 und die Membran 710 an das Silikonöl im Kanal 714 und dadurch an die piezoresistive Einrichtung 716 weitergeleitet wird, was zu einer elektrischen Anzeige des Druckes über die Leitungen 666 führt. Entsprechend kann der Druck gemessen werden, um eine Anzeige für eine nachgeschaltete Verstopfung, das Pumpen oder für den Fluiddruck usw. zu erhalten.
Es wird nun auf Figur 117 Bezug genommen, in der die Einrichtung 716 vom Typ einer standardisierten piezoresistiven Silizium-Wheatstonebrücke des Druckwandlers 660 schematisch innerhalb der strichpunktierten Linien gezeigt ist. Dargestellt sind die vier, in Figur 117 unnumerierten, Leitungen 666, die aus der piezoresistive Einrichtung 716 austreten. Eine (nicht gezeigte) 5-Volt-Energieversorgung wird zum Betreiben der Schaltung aus Figur 117 eingesetzt und ist über einen Schalter 750 an die Versorgung der piezoresistiven Einrichtung 716 angeschlossen, deren andere Seite mit Erde verbunden oder geerdet ist. Die zwei anderen Leitungen aus der piezoresistiven Einheit 716 geben ein elektrisches Signal ab, das den an der Patientenseite der Kassette gefühlten Druck anzeigt.
Diese zwei Leitungen aus der piezoresistiven Einrichtung 716 werden zu einem Verstärker 752 geführt, der das Signal mit einem Faktor K verstärkt. Der Verstärker 752 weist auch eine Einstellvorrichtung für eine Nullpunktverschiebung auf und wird durch die 5-Volt-Energieversorgung über den Schalter 750 mit Energie versorgt. Das verstärkte Signal wird an ein Analogfilter 754 angelegt, das ein Tiefpaßfilter, wie z.B. eine Schaltkondensatorkette, erster Ordnung ist. Es sollte erklärt werden, daß der Schalter 750 stroboskopisch gesteuert wird, um den Energieverbrauch zu minimieren, z.B. bei einer Rate von 46,5 Hz in der bevorzugten Ausführungsform. Diese Rate ist als die langsamste Abfragerate gewählt, die noch ausreichend schnell ist, um die Abfragekriterien nach Shannon zu erfüllen, obgleich sie arteriellen Wellenformen während einer arteriellen Infusion ausgesetzt ist. Das Analogfilter 754 scheidet die durch die stroboskopische Energiezuführung mit dem Schalter 750 eingeführten harmonischen Oberschwingungen aus und dämpft auch das hydraulische Geräusch, das sonst falsche Okklusionsalarme verursachen könnte. Ein typischer Wert für T&sub1; in der Laplace-Transformation 1/(sT&sub1; + 1) des Analogfilters 754 ist 0,44 Sekunden.
Das Ausgangssisgnal aus dem Analogfilter 754 wird zu einer Abfrageeinrichtung 756 geleitet, die schematisch als ein Schalter dargestellt ist. Die Zeitspanne T für die Abfrageeinrichtung 756 kann z.B. 0,18 Sekunden oder eine Abragefrequenz fs von 5,6 Hz sein. Als Abfragetakt wird das größte Intervall gewählt, das eine noch vernünftige Menge an Über- und Unterschreitungen des vorausbestimmten Drucksignals zeigt, was weiter unten erörtert werden wird. Das Ausgangssignal der Abfrageeinrichtung 756 wird einem 8-Bit-Quantisierer 758 zugeführt, der direkt von der 5-Volt-Energieversorgung mit Energie versorgt wird. Der Quantisierer 758 wirkt in Verbindung mit der Abfrageeinrichtung 756 wie ein Analog-Digitalwandler und gibt ein Ausgangssignal in Form eines digitalen Drucksignals Pk ab.
Das digitale Drucksignal Pk wird einem Differenziergerät 760 zugeleitet. Das Differenziergerät 760 beutzt die erste Differenz, die durch Verwendung der Übertragungsfunktion 1 - z&supmin;¹ für die Z-Transformation dargestellt werden kann. Das Ausgangssignal des Differenziergerätes 706 ist ein digitales Signal dPk für die Druckänderungsgeschwindigkeit. Das digitale Drucksignal Pk und das digitale Signal dPk für die Druckänderungsgeschwindigkeit werden durch die Schaltung von Figur 118 als Eingangssignale dem Mikroprozessor zugeleitet, dessen wesentliche Teile für die vorliegende Erfindung in Figur 118 dargestellt sind.
Aus Figur 118 ist ersichtlich, daß drei Zweige als Eingänge zu einem ODER-Glied 762 vorgesehen sind, dessen Ausgangssignal als logische EINS die Abgabe eines Okklusionsalarms bewirkt. So wird, wenn irgendeiner der drei Zweige aus Figur 118 eine logische EINS dem ODER-Glied 762 zuleitet, ein Alarm gegeben, der das Vorhandensein einer patientenseitigen Okklusion anzeigt.
Wie vorher erwähnt, kann das beschriebene Infusionssystem als eine Reihe von unterschiedlichen Systemen ausgestaltet werden. Für den Okklusions-Detektor der vorliegenden Erfindung gibt es zwei Alternativen: entweder ist das System als ein Durchflußsteuergerät oder als ein anderer Pumpentyp ausgestaltet. Dieser Unterschied rührt von der Tatsache her, daß Fluiddruck in einem Durchflußsteuergerät normalerweise wesentlich geringer ist als Fluiddruck bei irgendeinem der anders gestalteten Systeme.
Der am weitesten links liegende Zweig der Schaltung aus Figur 118 ist anwendbar für jeden der zwei Grund-Systemtypen, mit einem Unterschied, der weiter unten deutlich werden wird, in Fällen, in denen die digitale Druckänderungsgeschwindigkeit dPk größer oder gleich fünf Pounds pro Quadratinch pro Sekunde (PSI/sec) (3,5 g/mm²) ist. Sowohl das digitale Drucksignal Pk als auch das digitale Signal dPk für die Druckänderungsgeschwindigkeit werden einem Ein-Schritt-Vorwärts-Prädizierer 764 zugeführt. Ein Schritt ist gleich der Zeitspanne T, oder 0,18 Sekunden, so daß der Ein- Schritt-Voraus-Prädizierer 764 berechnet, wie groß das digitale Drucksignal Pk 0,18 Sekunden nach der augenblicklichen Zeit sein sollte. Der Ein-Schritt-Vorwärts-Prädizierer 764 benutzt die Formel P'k+1 = (T&sub1; + t) *dPk + Pk zur Berechnung eines Wertes für das vorausbestimmte Drucksignal P'k+1, wobei T&sub1; die Zeitkonstante des Analogfilters 754 und T die Zeitkonstante der Abfrageeinrichtung 756 ist.
Dieses vorausbestimmte Drucksignal P'k+1 wird einer ersten Alarm-Schwellwerteinrichtung 766 zugeleitet, die als Ausgangssignal eine logische EINS abgibt, wenn das vorausbestimmte Drucksignal P'k+1 einen vorgewählten Wert erreicht oder überschreitet. Dieser vorgewählte Wert beträgt typischerweise sechs PSI (4,2g/mm²), wenn das System als ein Durchflußsteuergerät ausgebildet ist, oder fünfzehn PSI (10,5g/mm²), wenn das System als einer der anderen Infusionspumpentypen ausgebildet ist. Das Ausgangssignal der ersten Alarm-Schwellwerteinrichtung 766 wird dem ODER-Glied 762 zugeleitet und, wenn es eine logische EINS ist, ertönt der Alarm.
Die zwei anderen Zeige werden benutzt, wenn das digitale Signal dPk für die Druckänderungsgeschwindigkeit weniger als fünf PSI/sec (3,5/mm²s) ist. Wenn dies der Fall ist und das System als ein Durchflußsteuergerät arbeitet, wird der mittlere Zweig von Figur 118 verwendet. Wenn das System als einer der anderen Pumpentypen ausgestaltet ist, wird der rechte Zweig von Figur 118 eingesetzt.
Der mittlere Zweig verwendet ein Verfahren, das als absolutes Verfahren bezeichnet wird. Zu beachten ist, daß entweder der eine oder der andere des mittleren und rechten Zweiges eingesetzt wird, wobei der andere vom System abgekoppelt wird und von ihm als Ausgangssignal eine logische NULL zum ODER-Glied 762 abgegeben wird. Das digitale Drucksignal Pk wird als Eingangssignal zu eine Digitalfilter 768 geleitet, das normalerweise ein Tiefpaßfilter erster Ordnung ist. In der bevorzugten Ausführungsform benutzt das Digitalfilter 768 mit dem Verstärkungsfaktor 1 eine Übertragungsfunktion b/(1 - a*z&supmin;¹) für eine Z-Transformation, mit einer typischen Zeitkonstante von 2,5 Sekundern oder einer Grenzfrequenz von 0,067 Hz. Die Koeffizienten a und b bestimmen die Verstärkung und die Grenzfrequenz.
Das Ausgangssignal des Digitalfilters 768 ist das digital gefilterte digitale Drucksignal Pf,k, das als Eingangssignal an eine zweite Alarm-Schwellwerteinrichtung 770 angelegt wird. Die zweite Alarm-Schwellwerteinrichtung 770 gibt als Ausgangssignal eines logische EINS ab, wenn das digital gefilterte digitale Drucksignal Pf,k einen vorgewählten Wert erreicht. Dieser vorgewählte Druckwert ist normalerweise im Bereich von eineinhalb bis sechs Fuß (0,46 m bis 1,8 m) Wassersäule eingestellt, mit einem typischen Vorgabe-Druckwert von drei Fuß (0,9 m) Wassersäule. Das Ausgangsignal der zweiten Alarm-Schwellwerteinrichtung 770 wird an das ODER-Glied 762 angelegt und, wenn es eine logische EINS ist, ertönt der Alarm.
De rechte Zweig verwendet ein Verfahren, das als Bezugswert-Verfahren bezeichnet wird. Das digitale Drucksignal Pk wird als Eingangssignal einer dritten Alarm-Schwellwerteinrichtung 772 zugeführt, die das digitale Drucksignal Pk verwendet, um einen Bezugsdruck PB für das System immer dann zu bestimmen, wenn eine Infusion begonnen wird oder eine neue Infusionsrate erfolgt.
Die dritte Alarm-Schwellwerteinrichtung 722 berechnet den Bezugsdruck PB während der Zeit ab dem Beginn des zweiten Hubes der Pumpe, wenn diese durch den Motor 606 angetrieben und durch den Positionssensor 614 zur Bestimmung der inkrementalen Winkelposition überwacht wird. Bei einem neuen Infusionsvorgang würde dies durch den Beginn des zweiten Hubes getriggert werden. Bei einer geänderten Infusionsrate würde es durch den Beginn des zweiten Hubes bei der neuen Infusionsrate getriggert werden. Der erste Hub wird nicht benutzt, da bei Beginn einer Infusion sich nach dem ersten Hub ein abweichender Druck einstellen könnte.
Die dritte Alarm-Schwellwerteinrichtung 772 überwacht das digitale Drucksignal Pk ab dem Beginn des zweiten Hubes bis zum Beginn des dritten Hubes und mittelt diesen Druck, um den Bezugsdruck PB zu erzeugen. Der Wert des Bezugsdruckes PB bleibt so lange konstant, wie die Pumpe mit der Geschwindigkeit angetreiben wird, bei der der Bezugsdruck PB gemessen wurde. Einen Wert für einen Deltadruck P wird der dritten Alarm-Schwellwerteinrichtung 772 zugeführt, wobei dieser Wert von der jeweiligen Ausbildung des Pumpentyps abhängt. Der Deltadruck P ergibt, wenn er zum Bezugsdruck PB addiert wird, einen Alarm-Schwellwert Pb, der, wenn er erreicht wird, zur Abgabe einer logischen EINS durch die dritte Alarm-Schwellwerteinrichtung 772 führt. Das Ausgangssignal der dritten Alarm-Schwellwerteinrichtung 772 wird dem ODER- Glied 762 zugeleitet und, wenn es eine logische EINS ist, ertönt der Alarm.
Es ist daher offensichtlich, daß wenn ein digitales Drucksignal Pk einen Wert erreicht, der gleich dem Bezugsdruck PB plus dem Deltadruck P ist, der Alarm ausgelöst wird. Der Wert des Deltadrucks P für eine Ausgestaltung als neonatale Pumpe ist recht niedrig, z.B. ein PSI (0,7g/mm²). Der Wert des Deltadrucks P für eine Pumpenausbildung für allgemeine Zwecke oder für eine Gesundheitspflege zu Hause ist ein mittlerer Wert, beispielsweise fünf PSI (3,5 g/mm²). Der Wert des Deltadrucks P für eine Pumpe für einen Operationsraum ist recht hoch, z.B. zehn PSI (7,0g/mm²).
Zusätzlich erlaubt es die dritte Alarm-Schwellwerteinrichtung 772 nicht, daß das digitale Drucksignal Pk über einen vorbestimmten Maximalwert hinausgeht, ohne daß ein Alarm ausgelöst wird. Typischerweise beträgt dieser Maximalwert fünfzehn PSI (10,5g/mm²). In diesem Fall, wenn beispielsweise der Bezugsdruck Pb sechs PSI (4,2g/mm²) und der Deltadruck P zehn PSI (7,0g/mm²) betragen würde, was insgesamt sechzehn PSI (11,2g/mm²) ergibt, würde der Alarm ertönen, wenn das digitale Drucksignal Pk fünfzehn PSI (10,5g/mm²) erreicht, selbst wenn dies unter dem berechneten Maximum von sechzehn PSI (11,2g/mm²) liegt.

Claims

1. Patientenseitiges Okklusions-Feststellungssystem zum gebrauch bei einem Medikamenten-Infusionssystem, mit Einrichtungen (716, 758) zur Beschaffung eines elektrischen Drucksignals, das den patientenseitigen Fluiddruck anzeigt, einem Differenziergerät (760), das aufgrund der ersten Differenz des Drucksignals ein Signal für die Druckänderungsgeschwindigkeit erzeugt, mit Druckänderungsmitteln, einer ersten Einrichtung (766) zur Überwachung der Druckänderungsmittel immer dann, wenn das Signal für die Druckänderungsgeschwindigkeit einen ersten vorgewählten Wert erreicht oder überschreitet, wobei die erste Überwachungseinrichtung einen Alarm auslöst, wenn das Druckänderungssignal einen zweiten vorgewählten Wert überschreitet, und mit einer zweiten Einrichtung (770, 772) zur Überwachung des Drucksignals immer dann, wenn das Signal für die Druckänderungsgeschwindigkeit kleiner als der erste vorgewählte Wert ist, wobei die zweite Überwachungseinrichtung einen Alarm auslöst, wenn das Drucksignal einen weiteren vorgewählten Wert überschreitet, dadurch gekennzeichnet, daß das System eine auf einer Hauptpumpeneinheit befestigte, mit einer Pumpe versehene Einmal-Kassette aufweist und die Druckänderungsmittel von einem Ein-Schritt-Vorwärts-Prädizierer (764) gebildet werden, an dessen Eingang das Drucksignal sowie das Signal für die Druckänderungsgeschwindigkeit anliegen und an dessen Ausgang ein Signal für einen vorausbestimmten künftigen Druck abgegeben wird.

2. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtungen zur Beschaffung des Drucksignals Mittel (716) zur Erzeugung eines analogen elektrischen Drucksignals, das den patientenseitigen Fluiddruck anzeigt, sowie einen Analog-Digitalwandler (758) zur Umwandlung des analogen Drucksignals in ein digitales Drucksignal umfassen.

3. System nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzeugung des auf den Druck von der Druckmembran (170) gegen den Druckwandler (660) ansprechenden Analogsignals dieses von einer Druckmembran (170) in der Kassette und einem Druckwandler (660) in der Hauptpumpeneinheit erzeugt wird, z.B. durch periodisches Abfragen des Membrandruckes.

4. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch einen Verstärker (752) zur Verstärkung des vom Druckwandler (660) erzeugten Analogsignals und durch ein Filter (754), z.B. ein Tiefpaßfilter erster Ordnung, zum Filtern des vom Verstärker (752) erzeugten verstärkten analogen elektrischen Drucksignals.

5. System nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Analog-Digitalwandler Mittel (756) zum periodischen Abfragen des analogen Drucksignals sowie Mittel (758) zum Quantisieren des abgefragten, von den Abfragemitteln (756) stammenden Analogsignals aufweist, wobei das von den quantisierenden Mitteln (758) abgegebene Ausgangssignal das besagte digitale Drucksignal darstellt und die quantisierenden Mittel vorzugsweise einen 8-Bit-Quantisierer und die Abfragemittel vorzugsweise einen Abfrageschalter umfassen, dessen Abfragezeit T das größte, nur eine vorbestimmte Menge an Über- und an Unterschreitungen des vorausbestimmten Drucksignals im Vergleich zum Drucksignal enthaltende Intervall ist.

6. System nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch ein Analogfilter (754) erster Ordnung zum Filtern des analogen elektrischen Drucksignals, bevor dieses durch die Abfragemittel (756) abgefragt wird, wobei das Analogfilter (754) eine Zeitkonstante T&sub1; aufweist, die Abfragemittel (756) eine Abfragezeit T haben und die erste Überwachungseinrichtung (766) die Formel Pk+1 = (T&sub1; + T)*.dPk + Pk zur Berechnung eines Wertes für das vorausbestimmte Drucksignal P'k+1 verwendet, worin Pk das Drucksignal, dPk die erste Differenz des Drucksignals sowie P'k+1 das vorausbestimmte Drucksignal darstellen.

7. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der erste vorgewählte Wert näherungsweise fünf PSI/sec (3,5g/mm²s) und/oder der zweite vorgewählte Wert nährungsweise sechs PSI (4,2g/mm²), wenn das Medikamenten-Infusionssystem als Durchflußsteuergerät ausgebildet ist, oder fünfzehn PSI (10,5g/mm²) beträgt, wenn das Medikamenten-Infusionssystem als eine andere Vorrichtung als ein Durchflußsteuergerät ausgestaltet ist.

8. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Überwachungseinrichtung folgende Einrichtungen enthält: Überwachungsmittel (770) für das Durchflußsteuergerät zur Überwachung des Drucksignals immer dann, wenn das Signal für die Druckänderungsgeschwindigkeit kleiner als der erste vorgewählte Wert und das Medikamenten-Infusionssystem als Durchflußsteuergerät ausgebildet ist, sowie Überwachungsmittel (772) für die Infusionspumpe zur Überwachung des Drucksignals immer dann, wenn das Signal für die Druckänderungsgeschwindigkeit kleiner als der erste vorgewählte Wert und das Medikamenten- Infusionssystem als eine Infusionspumpe anders als in Form eines Durchflußsteuergerätes ausgestaltet ist.

9. System nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Überwachungsmittel (770) für das Durchflußsteuergerät das Drucksignal mit einem dritten vorgewählten Wert vergleichen und einen Alarm immer dann auslösen, wenn das Drucksignal den dritten vorgewählten Wert erreicht oder ihn überschreitet, wobei dieser zwischen eineinhalb und sechs Fuß (0,46 bis 1,8m) liegt, und daß vorzugsweise ein digitaler Tiefpaßfilter (768) erster Ordnung das Drucksignal filtert, bevor es mit dem dritten vorgewählten Wert verglichen wird.

10. System nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Überwachungsmittel (772) für die Infusionspumpe Mittel zur Überwachung des Drucksignals ab dem Beginn des zweiten Hubes der Pumpe bis zum Beginn des dritten Hubes, ferner Einrichtungen zum Mitteln dieses überwachten Drucksignals zur Bestimmung eines Bezugsdruckes sowie Mittel umfassen, die einen Alarm auslösen, wenn das Drucksignal die Summe aus Bezugsdruck und einem vierten vorgewählten Wert überschreitet.

11. System nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Überwachungs- und Mittelungsschritte jedesmal ausgeführt werden, wenn ein Infusionszustand das erste Mal durch das Medikamenten-Infusionssystem begonnen wird, und jededsmal, wenn die Infusionsgeschwindigkeit des Medidkamenten-Infusionssystems geändert wird.

12. System nach Anspruch 10 oder Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der vierte vorgewählte Wert näherungsweise ein PSI (0,7g/mm²) beträgt, wenn das Medikamenten-Infusionssystem als neonatale Pumpe ausgebildet ist, ungefähr zehn PSI (7,0g/mm²) beträgt, wenn das Medikamenten-Infusionssystem als Pumpe für einen Operationsraum ausgebildet ist, und etwa fünf PSI (3,5g/mm²) beträgt, wenn das Medikamenten-Infusionssystem als eine Pumpe für allgemeine Zwecke ausgebildet ist.

13. System nach einem der Ansprüche 10 bis 13, gekennzeichnet durch übergeordnete Mittel zur Auslösung eines Alarms immer dann, wenn das Drucksignal einen fünften vorgewählten Wert erreicht oder diesen überschreitet, auch wenn das Drucksignal kleiner als die Summe aus Bezugsdruck und viertem vorgewähltem Wert ist, wobei der fünfte vorgewählte Wert z.B. ungefähr fünfzehn PSI (10,5g/mm²) beträgt.

14. Verfahren zur Feststellung einer patientenseitigen Okklusion in einem Medikamenten-Infusionssystem, das ein elektrisches Drucksignal zur Anzeige des patientenseitigen Fluiddrucks erzeugt, wobei die erste Differenz des Drucksignals zur Erzeugung eines Signals für die Druckänderungsgeschwindigkeit, das eine Abfragezeit T aufweist, herangezogen wird, sodann eine Druckänderung erzeugt wird, die immer dann überwacht wird, wenn das Signal für die Druckänderungsgeschwindigkeit einen ersten vorgewählten Wert erreicht oder diesen überschreitet, wobei dei erste Überwachungseinrichtung (766) einen Alarm auslöst, wenn das Druckänderungssignal einen zweiten vorgewählten Wert überschreitet, und wobei das Drucksignal immer dann, wenn das Signal für die Druckänderungsgeschwindigkeit kleiner als der erste vorgewählte Wert ist, überwacht wird und wobei die zweite Überwachungseinrichtung (770 oder 772) einen Alarm auslöst, wenn das Drucksignal einen weiteren vorgewählten Wert überschreitet, dadurch gekennzeichnet, daß das System eine auf einer Hauptpumpeneinheit befestigte Einmal-Kassette aufweist und ein Ein-Schritt-Vorwärts-Prädizierer (764) eingesetzt wird, um ein Signal für einen im voraus bestimmten Druck für eine künftige Abfragezeit T zu berechnen,wobei an den Ein-Schritt-Vorwärts-Prädizierer (764) das Drucksignal und das Signal für die Druckänderungsgeschwindigkeit als Eingangssignale angelegt werden.