DE4121351A1 - Gasbetriebene foerdervorrichtung mit kolbenstop, insbesondere infusionsspritze - Google Patents

Description

Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist eine gasbetriebene För­ dervorrichtung für fließfähige Medien, insbesondere eine Infusi­ onsspritze zur Infusion von pharmazeutischen Lösungen in mensch­ liche und tierische Körper mit einer Vorrichtung zum Stop des Förderkolbens in oder kurz vor der Endstellung im Förderzylinder.

Es ist bekannt, daß man gasentwickelnde Zellen zum Transport von flüssigen und pastenförmigen Medien benutzen kann. Eine derartige Vorrichtung ist in den Abbildungen dargestellt; sie besteht im allgemeinen aus einem zylinderförmigen Körper, der durch einen beweglichen Kolben in zwei Räume unterteilt ist. In dem einen Teilraum (1) befindet sich die zu transportierende Lösung, im zweiten Raum (2) befindet sich das Treibgas aus der gasent­ wickelnden Zelle (GZ). Durch das entstehende Gas wird ein Druck erzeugt, der den Kolben (3) vorwärts schiebt. Dadurch wird die Flüssigkeit oder die Paste im Raum (1) unter Druck gesetzt, so daß sie aus der diesen Raum begrenzenden Spritzdüse oder Spritz­ nadel (4) herausgedrückt wird. Besonders einfach gestalten sich derartige Vorrichtungen, wenn man als gasentwickelnde Zelle eine Wasserstoff-Generatorzelle benutzt, die im deutschen Patent DE-PS 35 32 335 beschrieben ist. Im Falle der auf Zink als Anodenmetall basierenden Wasserstoff-Generatorzelle genügt ein fester Außenwi­ derstand, um bei konstanter Entwicklungsrate eine pharmazeutische Flüssigkeit mit konstanter Förderrate in den menschlichen Körper zu Spritzen. Dieses kann auch vorteilhaft nach der deutschen Of­ fenlegungsschrift DE-OS 36 21 846.4 über eine Druckschleuse ge­ schehen, die den Flüssigkeitsstrom in einen Tropfenstrom auflöst und auf diese Weise mit einem konstanten Förderdruck arbeitet.

Es ist die Regel, daß die Gaszelle eine größere Wasserstoffent­ wicklungskapazität hat als für den Spritzvorgang notwendig ist. Das führt dazu, daß in der Endstellung des Förderkolbens der Druck im Gasraum ansteigt und die Gefahr besteht, daß Gas am Kol­ ben vorbei durch die Spritzkanüle in den Körper gedrückt wird. Um dieses zu verhindern, kann man mit einem Überdruckventil im Gas­ raum (2) arbeiten, das nach außen hin öffnet, um einen zu hohen Gasdruck in die freie Atmosphäre abzubauen. Durch ein derartiges Ventil wird jedoch die Angst geschürt, dieses Ventil könne auch während des Fördervorganges kurz öffnen und nicht wieder schlie­ ßen. Es entsteht also dadurch eine zusätzliche Unsicherheit, die weniger realistisch als vielmehr psychologisch bestimmt ist.

Im Gegensatz dazu bewirkt die Erfindung einen absoluten Kolben­ stop und erhöht die Sicherheit beim Einsatz des Gerätes. Das ge­ schieht dann, wenn oder kurz bevor der Kolben (3) seine Endstel­ lung im Zylinder erreicht. Wesentlich ist dabei, daß die Stellung des Kolbens selbst den Stop bewirkt. Zwei Methoden sind dafür entwickelt worden:

Im ersten Fall wird der Kolbenstop durch eine plötzliche Kraft­ übertragung des Förderkolbens (3) auf ein Ablaßventil (5) mittels eines linearen Kraftübertragungselementes bewirkt, das das aus der Gasentwicklungszelle (GZ) entwickelte Gas aus Raum (2) in die umgebende Atmosphäre entweichen läßt. Die Kraft des vortreibenden Kolbens kann aber auch benutzt werden, einen elektrischen Schal­ ter (50) zu öffnen, mit dem der Stromfluß in der Gasentwicklungs­ zelle unterbrochen wird.

Die Erfindung wird an der Abb. 1 erläutert. Wesentliches Kennzei­ chen ist, daß die Kraftwirkung des Kolbens (3) in einer vorgege­ benen Stopstellung zur Unterbrechung des Injektionsvorganges aus­ genutzt wird. Diese Stopstellung liegt kurz vor der Endstellung des Kolbens (3) im Zylinderraum (1). In Abb. 1 bzw. 2 geschieht dieses mit Hilfe eines zwischen dem Kolben (3) und dem Unterbre­ cherventil (5) bzw. dem Kolben und dem Unterbrecherschalter (50) gespannten Fadens (6), der in der Stopstellung des Kolbens ge­ spannt ist und die volle Schubkraft über den Zug des Fadens (6) auf das Unterbrecherventil (5) oder den Unterbrecherschalter (50) wirken läßt. In allen Stellungen vorher ist der Faden ungespannt, so daß die Kolbenbewegung ungehemmt verläuft. Dann kann überhaupt keine Kraft übertragen werden; der Faden kann sich während dieser Zeit von einer Aufwicklung abwickeln.

In Abb. 3 erfolgt die Kraftübertragung durch ein ausfahrbares Te­ leskop 7, dessen eines Ende im Gaszellenbereich der Spritzvor­ richtung an dem zu öffnenden Schalter (50) oder Ventil (5) befe­ stigt ist, während das andere Ende im sich vorwärts bewegenden Kolben verankert ist. Die Kolbenbewegung fährt das Teleskop (7) aus, das dann in seiner Endstellung die volle Kraft des sich vor­ wärts bewegenden Kolbens auf den Öffnungsvorgang des Ventils oder Schalters übertragen kann. Dabei stehen die Begriffe "Faden" und "Teleskop" stellvertretend für alle linearen Zugkraftübertra­ gungsvorrichtungen, die nach Durchfahren eines gewissen Weges plötzlich wie ein starres Element ohne Federwirkung die Zugkraft des Kolbens übertragen.

Die zweite Gruppe von Vorrichtungen wirkt genau so präzise. Das Ventil wird in diesem Fall aus einem Faden, Draht oder einer zy­ lindrischen, biegsamen oder starren Stange (26) gebildet, die sich in einer Bohrung eines elastischen Materials (27) bewegt. Stange und Kolben sind auf Zug fest miteinander verbunden, wo­ durch die Stange (26) sich in der Bohrung (25) gleitend mitbe­ wegt. Eine entsprechende Fassung oder auch eine Dichtlippe ver­ hindern den Gasaustritt aus dem Raum (2) durch die Bohrung (25) hindurch ins Freie. Der Kolbenvortrieb ist beendet, wenn der Fa­ den (26) in seiner ganzen Länge die Bohrung passiert hat; dann wird die Bohrung für den Druckausgleich freigegeben und der Kol­ benvortrieb beendet. Dabei schadet eine leichte Federwirkung bei der Längung des linearen Zugelementes (26) nicht.

Die gleiche Wirkung wie der Faden (26) in Abb. 3 hat auch die Ku­ gelkette (36) in Abb. 4. Ein elastisches Schlauchelement (35) im Gaszellengehäuse (7) ist so lang, daß immer zwei der Verdickungen (Kugeln) des linearen Zugelementes im Innern sind und als Ventil wirken. Erst wenn die letzte Kugel den Schlauch passiert hat, ist die Verbindung zur Außenwelt hergestellt, der Gasdruck kann ent­ weichen und der Fördervorgang ist beendet.

Diese zweite Möglichkeit der Ventilbildung durch ein lineares Zugelement in einer elastischen Bohrung hat den Vorteil, daß man zur Vorbereitung der Spritze bei noch nicht gasdicht verschlosse­ nem Raum (2) und noch nicht aktivierter Gaszelle im Gehäuse (7) die Förderflüssigkeit (Injektionslösung) aufziehen kann. Dazu taucht man die Spritze (4) in die Lösung und bewegt den Kolben aus der Endstellung in umgekehrter Richtung. Es leuchtet unmit­ telbar ein, daß man diese Prozedur ohne Probleme bei der Kugel­ kette durchführen kann, wenn der die Kugeln verbindende Faden entsprechend länger als das mit Kugeln besetzte Stück ist, dessen Länge allein die Stopposition des Kolbens bestimmt. Bei Verwen­ dung eines Drahtes oder Fadens erreicht man dieselbe Wirkung, wenn man den Faden nach dem Aufziehen der Lösung ablängt oder wenn der Faden sich ab einer bestimmten Länge derart verjüngt, daß die Schließwirkung des Ventils nicht mehr gegeben ist. Selbst bei einer starren Stange kann man diese Wirkung durch eine Dickenabstufung oder mit Hilfe einer Schraubverlängerung der Zugstange erreichen, die man nach dem Aufziehen der Flüssigkeit und vor Beginn des Fördervorganges entfernt. In allen diesen Fäl­ len ist es sehr hilfreich, wenn das über den Dichtungsbereich hinausreichende lineare Kraftübertragungselement am Ende einen Handgriff zum Beispiel in Form einer Fingerschlaufe besitzt.

Die Anwendung der Erfindung ist nicht nur auf Medizinspritzen be­ schränkt, sondern ist bei allen Fördervorrichtungen dieser Art nützlich. Besonders in der zuletzt geschilderten Variante ermög­ licht sie die Wiederverwendbarkeit, wozu nur die Auswechselbar­ keit der Gaszelle im Gaszellengehäuse (7) gewährleistet sein muß. Schließlich sei erwähnt, daß über das mitbewegte lineare Zugele­ ment eine Kontrolle und Steuerung des ablaufenden Fördervorganges durch Vergleich mit einem Sollweggeber möglich ist.

Claims (5)

1. Fördervorrichtung für fließfähige Medien, insbesondere zur In­ jektion pharmazeutischer Lösungen in menschlische oder tieri­ sche Körper mit Hilfe einer Gasentwicklungszelle, die Sauer­ stoff oder insbesondere Wasserstoff mit einer zeitlichen Menge (Rate) liefert, der durch den die Gaszelle durchfließenden elektrischen Strom bestimmt ist, wobei die Fördervorrichtung im wesentlichen aus einem zylinderförmigen Raum und einem Kol­ ben (3) besteht, der den Zylinder in einen Raum (1) zur Auf­ nahme des zu fördernden Mediums und dem Raum (2) aufteilt, in den die Gasentwicklungszelle das Treibgas abgibt, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Raum (2) nach außen über ein Ventil (5) kommuniziert, dessen Öffnungsmechanismus mittels eines linea­ ren Kraftübertragungselementes (6) durch die Schubkraft des treibenden Kolbens vor seiner Endstellung betätigt wird.

2. Fördervorrichtung für fließfähige Medien, insbesondere zur In­ jektion pharmazeutischer Lösungen in menschlische oder tieri­ sche Körper mit Hilfe einer Gasentwicklungszelle, die Sauer­ stoff oder insbesondere Wasserstoff mit einer zeitlichen Menge (Rate) liefert, der durch den die Gaszelle durchfließenden elektrischen Strom bestimmt ist, wobei die Fördervorrichtung im wesentlichen aus einem zylinderförmigen Raum und einem Kol­ ben (3) besteht, der den Zylinder in einen Raum (1) zur Auf­ nahme des zu fördernden Mediums und dem Raum (2) aufteilt, in den die Gasentwicklungszelle das Treibgas abgibt, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der elektrische Versorgungskreis der Gasent­ wicklungszelle einen Schalter (50) enthält, der im Raum (2) des Treibgases gelegen ist und dessen Öffnungsmechanismus mit­ tels eines linearen Kraftübertragungselementes (6) durch die Schubkraft des treibenden Kolbens vor seiner Endstellung betä­ tigt wird.

3. Fördervorrichtung für fließfähige Medien, insbesondere zur Injektion pharmazeutischer Lösungen in menschlische oder tieri­ sche Körper mit Hilfe einer Gasentwicklungszelle, die Sauer­ stoff oder insbesondere Wasserstoff mit einer zeitlichen Menge (Rate) liefert, der durch den die Gaszelle durchfließenden elektrischen Strom bestimmt ist, wobei die Fördervorrichtung im wesentlichen aus einem zylinderförmigen Raum und einem Kol­ ben (3) besteht, der den Zylinder in einen Raum (1) zur Auf­ nahme des zu fördernden Mediums und den Raum (2) aufteilt, in den die Gasentwicklungszelle das Treibgas abgibt, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Raum (2) nach außen über ein Ventil (5) kommuniziert, das aus einem elastischen Dichtungselement und einem darin bewegten linearen Kraftübertragungselement (6) ge­ bildet wird, das mit dem treibenden Kolben (3) fest verbunden und in seiner Länge oder Querschnittsgestaltung so bemessen ist, das es die Ventilöffnung vor Erreichen der Endstellung des Kolbens freigibt.

4. Fördervorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventil aus einem Schlauch und einer darin bewegten Kugel­ kette als linearem Kraftübertragungselement gebildet wird, dessen mit Kugeln besetzter Teil kürzer ist als der maximale Kolbenhub bis zur Endstellung.

5. Fördervorrichtung nach Anspruch 3 und 4, dadurch gekennzeich­ net, daß das lineare Kraftübertragungselement (6) über den Dichtungsbereich des Ventils mit verringertem Querschnitt so weit nach außen reicht, daß der Kolben zum Aufziehen des För­ dermediums bewegt werden kann, und daß am Ende ein Handgriff in Form einer Fingerschlaufe vorhanden ist.