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Die
vorliegende Erfindung betrifft allgemein Antriebsmechanismen für medizinische
Infusionspumpen, insbesondere ein System und ein Verfahren zum Eintreiben
der Kolbenstange einer Spitze in einer Spritzenpumpe.
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Die
Infusion von medizinischen Infusaten, nämlich parenteral zu applizierenden
Infusaten in den menschlichen Körpers,
wird in vielen Fällen
mittels einer Spritzenpumpe durchgeführt, in die eine Spritze, die
das parenterale Infusat beinhaltet, montiert ist. Spritzenpumpen
sichern typischerweise den Spritzenzylinder in einer fixierten Position
und drückt oder „treibt" die Kolbenstange
der Spritze mit einer kontrollierten Rate in den Zylinder zum Ausdrücken des
parenteralen Infusats. Das Infusionsgeschirr führt das ausgedrückte parenterale
Infusat von dem Spritzenzylinder zu dem Patienten. Viele Spritzenpumpen
haben eine längliche
Führungsschraube,
die von einem Motor angetrieben wird und einen Schraubenantriebsmechanismus,
die eine gespaltene Mutter, die die Drehbewegung der Führungsschraube
in eine lineare Bewegung wandelt, hat. Ein Spritzenkolbenstangentreiber
ist mit dem Spindelantriebsmechanismus und mit der Spritzenkolbenstange
verbunden, um die Spritzenkolbenstange und den Spritzenzylinder
in Übereinstimmung
mit der Bewegung der Gewindespindel zum Ausdrucken des parenteralen
Infusats anzutreiben.
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Da
Spritzen oft unterschiedlich groß sind und sie mit unterschiedlichen
Beträgen
mit Infusaten gefüllt
sind, unterscheidet sich die Erstreckung der Kolbenstange aus dem
Spritzenzylinder von Spritze zu Spritze. Um derartige Variationen
der Ausgangspositionen der Spritzenkolbenstange zu entsprechen, weist
der Spindelantriebsmechanismus typischerweise einen Lösemechanismus
auf, den der Operator verwendet, um den Spindelantriebsmechanismus von
dem Gewinde der Spindel zu lösen.
Nach dem Lösen
kann der Operator den Kolbenstangentreiber entlang der Spindel in
die Position der sich erstreckenden Spritzenkolbenstange bewegen
und sodann die Spritzenkolbenstange mit dem Spritzenkolbenantrieb
und das Gewinde der Spindel mit dem Spindelantriebsmechanismus in
Eingriff zu bringen. Es ist jedoch erwünscht, dass der Lösemechanismus
und der Kolbenstangenantriebsmechanismus einfach verwendet werden
können
und vorzugsweise in derselben Position angeordnet sind, so dass
eine Betätigung
mit einer Hand möglich
ist.
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Auch
variieren, wie allgemein bekannt ist, Spritzen in ihrer Größe unter
verschiedenen Herstellern. Auch Spritzen, die ausgebildet sind,
um dieselbe Menge eines Infusats zu beinhalten, können in
ihren Außendimensionen
sowohl bezüglich
der Länge als
auch des Durchmessers von Hersteller zu Hersteller erheblich variieren.
Bei einigen bekannten Pumpen können
nur eine sehr begrenzte Anzahl von Spritzengrößen aufgenommen werden. Sie
können zur
Verwendung nur mit Spritzen eines bestimmten Herstellers ausgebildet
sein und nur in einem sehr engen Größenbereich. Diese Begrenzung
beschränkt
erheblich die Verwendbarkeit der Pumpen. Wenn eine Spritze von dem
Hersteller oder eine mit einem bestimmten Größenbereich nicht verfügbar war,
konnte die Pumpe nicht verwendet werden und eine andere Pumpe, die
die Spritzengröße aufnehmen
kann, musste gefunden werden und die medizinische Einheit musste
den Lieferanten des medizinischen Dienstes überzeugen, dass er die Spritzen wechselt
oder eine neue Produktlinie vorsieht, in der die erforderlichen
Spritzen verwendet wurden. Es ist erwünscht, die medizinischen Kosten
so gering wie möglich
zu halten. Das Erfordernis, das die medizinischen Einheiten verschiedene
Spritzenpumpen zur Verfügung
haben, die unterschiedliche Spritzengrößen aufnehmen können, ist
weniger effizient und weniger kostenintensiv als eine einzige Spritzenpumpe, die
in einem großen
Bereich von Spritzengrößen verwenden
kann.
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Viele
Spritzenkolbentreiber schließen
einen Kolbenstangenrückhalter
auf mit einem Paar von Armen, die den Spritzenkolbenstangenflansch
ergreifen, um diesen in der Position des Kolbenstangentreibers zu
halten. Diese Kolbenstangenhaltearme sind nach innen aufeinander
zu vorgespannt, um den Flansch zu schließen und geeignet in Bezug auf
eine Druckfläche
zu lokalisieren, die einen Teil des Kolbenstangentreibers bildet.
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Die
Druckfläche
berührt
den Kolbenstangenflansch und bringt eine Kraft zum Bewegen der Kolbenstange
in den Spritzenzylinder auf, um den Inhalt der Spritze auszudrücken. Einige
Kolbenstangentreiber weisen ein Saugschutz-Merkmal an dem Kolbenstangenrückhalter,
etwa Saugschutzleisten an den Kolbenstangenrückhaltearmen auf, um die Kolbenstange
daran zu hindern, sich in den Zylinder zu bewegen und die Spritze
mit einer Rate oberhalb der programmierten Bewegungsrate der Druckfläche zu entleeren
bei einem Unterdruckzustand stromabwärts. Es ist erwünscht, einen
Saugzustand zu vermeiden, da die Rate der Administration eines Infusats von
der Spritze typischerweise für
einen Patienten vorgeschrieben ist und eine darüber hinausgehende Rate den
Anforderungen der Verschreibung nicht entspricht. Es ist insbesondere
der Fall, wenn das Medikament dem Patienten mit einer sehr langsamen
Flussrate zu geben ist. Auch eine kleine Menge eines angesaugten
Infusats kann die verschriebene Rate übersteigen.
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Zusätzlich hat
es sich gezeigt, dass es für den
Kolbenstangentreiber oder einige andere Elemente der Spritzenpumpe
nützlich
ist sicherzustellen, dass die Spritze zuverlässig in der Spritzenpumpe montiert
ist, bevor die Pumpe aktiviert werden kann. Wenn die Spritze nicht
in der richtigen Position ist und der Pumpenstangenflansch sich
während
des Pumpenbetriebs von dem Pumpenstangenantrieb löst, kann
ein gewisser Zeitraum verstreichen, bevor ein Alarm gegeben wird,
insbesondere bei einer geringen Strömungsrate. Es ist weiter nützlich,
wenn der Kolbenstangenantrieb dazu in der Lage ist, das Vorhandensein
eines Verschlusses in der Flüssigkeitsleitung
zu erkennen. Ein solches Erkennen kann durchgeführt werden durch Beobachten
der Kraft, die zwischen der Kolbenstange durch die Druckfläche des
Kolbenantriebs ausgeführt
wird. Bei solchen Systemen sollten die großen Variationen in der Form der
Spritzenkolbenstangenflansche, mit denen der Kolbenstangenantrieb
in Eingriff ist, beachtet werden. Viele Flansche sind nicht flach,
sondern geriffelt oder anders verformt. Anders als unter einem Winkel von
90° zu der
Kolbenstange sind viele Flansche unter anderen Winkeln an angeordnet,
was zu Schwierigkeiten führen
kann, wenn die Spritzenpumpe nicht für eine solche Ausbildung konzipiert
ist.
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Das
Ausführen
aller oben genannten Funktionen für einen weiten Bereich von
Spritzengrößen und
-formen wäre
von Nutzen für
die medizinischen Pflegeeinheiten insofern, dass nur eine Pumpe
erforderlich ist. Eine Spritzenpumpe, die ausgebildet ist, um Spritzen
im Bereich von einem Kubikzentimeter („cm2") bis 60 cm2 unabhängig
vom Hersteller und unabhängig
von der Form des Spritzenflansches von Wert sein für medizinische
Pflegeeinheiten insoweit, als dieser Spritzenbereich die meisten
Spritzen, wie sie gemeinhin heute verwendet werden, entspricht.
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Der
Fachmann hat daher Bedarf für
ein Spritzenkolbenstangenantriebssystem und ein Verfahren, das dazu
in der Lage ist, Spritzen mit weit variierenden Größen und
Formen aufzunehmen bei Beibehaltung eines relativ einfachen Systems
zur Verwendung des Betriebs der Pumpe. Ein solches System und eine
solches Verfahren sollten einen Mechanismus zum Ausrichten, festen
Ergreifen, Erkennen des Vorhandenseins der Kolbenstange jeder der
Spritzen, die für
die Pumpe bestimmt sind und das Erkennen eines Überdrucks in der Flüssigkeitsleitung
haben. Weiter sollte ein solches System und ein solches Verfahren
dazu in der Lage sein, ein Ansaugen des Spritzeninhalts von der
Spritze aller Größen, die von
der Pumpe verwendet werden können,
zu verhindern. Die Erfindung erfüllt
diese und weitere Erfordernisse.
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Die
EP 0916353 offenbart einen
Flüssigkeitstransportapparat
mit einem inkrementellen Linearencoder, der entlang der Speiseschaftrichtung
der Vorrichtung angeordnet ist, um die Bewegung und die Position
eines Schlittens zu erkennen, der einen Druck auf eine Spritzenkolbenstange über den
Spritzenkolbenstangenflansch aufbringt. Eine Druckeinrichtung ist
zum Drücken
des Spritzenkolbenflansches gegen den Kolbenstangenaufnahmeabschnitt eines
Gleiters vorgesehen, um den Kolbenstangenflansch sicher zu halten.
Die Druckeinrichtung weist ein Paar von symmetrischen Haltearmen
auf, die in eine Position benachbart der Kolbenstange gedreht werden
kann, die symmetrischen Haltearme sind in Richtung auf den Gleiter
vorgespannt, um den Kolbenstangenflansch gegen den Gleiter zu verriegeln.
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Die
EP 1110569 offenbart eine
Spritzenpumpe die ausgebildet ist um zu erkennen, ob der Flansch
der Daumenstütze
der Spritze auf die Gleiteranordnung der Spritzenpumpe eingesetzt
ist unabhängig
davon, ob die Pumpe in Betrieb ist oder nicht. Der Flansch der Spritzendaumenstütze ist
an der Gleiteranordnung mittels eines Paares von symmetrischen Haken
fixiert, die in Eingriff mit dem Flansch der Daumenstütze rotiert
werden kann.
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ZUSAMMENFASSUNG
DER ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung ist auf ein System und ein Verfahren zum Ergreifen
von Spritzenpumpen von breit variierenden Größen mit einem einzigen Kolbenstangenantrieb
entsprechend den Ansprüchen
1 bzw. 18 und insbesondere zum Ergreifen von Spritzenkolbenstangen,
die Spritzen entsprechen, die 1 cm2 bis
60 cm2 reichen, gerichtet.
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Nach
einem ersten Aspekt der Erfindung wird ein Vortriebssystem für eine Spritzenkolbenstange
zum Ergreifen von Spritzenkolbenstangen unterschiedlicher Größe geschaffen,
wobei jede Kolbenstange einen Kolben, einen Kolbenflansch und einen Kolbenschaft,
der den Kolben mit dem Flansch verbindet, und jede Kolbenstange
einen Teil einer Spritze bildet, wobei jede Spritze einen Zylinder
hat, in dem sich die Kolbenstange bewegt, jeder Kolbenflansch eine
Innenseite, die zu dem Spritzenzylinder weist und eine äußere Seite
und das Vortriebssystem einen Kolbenstangevortrieb hat, der dazu
eingerichtet ist, bei Betätigung
die Kolbenstange in den Spritzenzylinder zu bewegen, und das Vortriebssystem aufweist:
eine Druckfläche,
die an dem Kolbenvortrieb angeordnet ist und zum Drücken gegen
die Außenfläche des
Kolbenflansches zum Bewegen des Flansches bei Betätigung in
Richtung auf den Zylinder eingerichtet ist; einen Kolbenhalter,
der an dem Kolbenvortrieb angeordnet ist und zum Aufnehmen des Kolbenflansches
der Spritze eingerichtet ist, wobei der Kolbenhalter aufweist: einen
ersten Arm, der an dem Kolbenvortrieb angeordnet ist; einen zweiten Arm,
der an dem Kolbenvortrieb an einem Ort mit Abstand von dem ersten
Arm angeordnet ist; und eine Vorspanneinrichtung, die mit dem ersten
und zweiten Arm verbunden ist, um die Arme aufeinander zu vorzuspannen,
wobei der erste Arm und der zweite Arm derart asymmetrisch sind,
und die Arme Kolbenflansche unterschiedlicher Durchmesser aufnehmen können.
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Nach
einem zweiten Aspekt der Erfindung haben der erste und der zweite
Arm Innenkanten, die zueinander weisen und der erste Arm eine Kerbe
auf seiner inneren Kante zum Aufnehmen der Spitze des zweiten Arms.
Die Arme sind verschwenkbar an dem Kolbenvortrieb an ausgewählten Orten
derart montiert, dass die Vorspanneinrichtung die Spitze des zweiten
Arms in die Kerbe der ersten Arms bewegt, wenn kein Flansch zwischen
dem ersten und dem zweiten Arm vorhanden ist.
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Der
erste Arm hat eine erste Länge
und der zweite Arm hat eine zweite Länge, wobei die zweite Länge kürzer ist
als die erste Länge
und wobei der erste Arm und der zweite Arm verschwenkbar an dem
Kolbenvortrieb derart montiert sind, dass dann, wenn ein Flansch
richtig in dem Kolbenvortrieb für
die Vorbereitung des Betriebs positioniert ist, die Arme mit gleichem
Abstand von dem Flansch auf jeder Seite des Flansches angeordnet
sind. Die Innenkanten des ersten Arms und des zweiten Arms haben
eine Anti-Saugleiste, die zum Ergreifen der Innenseite des Kolbenflansches
ausgebildet ist, um den Kolbenflansch an einer Bewegung in Richtung
auf den Kolbenzylinder zu hindern. Nach einem eingehenderen Aspekt
sind der erste Arm und der zweite Arm nach Innen gekrümmt ausgebildet,
wobei der erste und der zweite Arm dazu eingerichtet sind, Kolbenflansche unterschiedlicher
Größe aufzunehmen.
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Nach
anderen Aspekten der Erfindung hat der Kolbenvortrieb eine hintere
Fläche,
die an einer Führungseinrichtung
montiert ist, die die Bewegung des Kolbenantriebs parallel zu der
Kolbenstange steuert, wobei der Kolbenvortrieb eine vordere Fläche, die
der hinteren Fläche
gegenüberliegt
und eine Länge
des Kolbenantriebs zwischen der vorderen und der hinteren Fläche definiert
und zwei seitliche Flächen
zwischen der vorderen und der hinteren Fläche angeordnet sind, die die
Breite des Kolbenvortriebs definieren, wobei die Länge des
Kolbenvortriebs länger
ist als die Breite. Insbesondere weit das Vortriebssystem weiter
eine Steuereinrichtung auf, die an der vorderen Fläche des
Kolbenantriebs montiert ist und mit dem ersten Arm und dem zweiten
Arm verbunden ist, wobei die Steuereinrichtung eine erste Position
hat, in der sie den ersten Arm und den zweiten Arm nach außen in eine
einen Spritzenkolben nicht ergreifende Position entgegen der Vorspanneinrichtung
bewegt, um ein einfaches Einführen
des Spritzenkolbenflansches in die Vortriebsvorrichtung zu erlauben
und einer zweiten Position, in der die Steuereinrichtung es dem
ersten und dem zweiten Arm erlaubt, den Spritzenkolbenflansch zu
ergreifen. Weiter weist die Steuereinrichtung einen Drehknopf auf,
der eine erste Drehposition, in der er den ersten und den zweiten
Arm nach außen
in eine den Spritzenkolben nicht ergreifende Position gegen die
erste Vorspanneinrichtung bewegt, und eine zweite Drehposition,
in der der Rotationsknopf den ersten und den zweiten Arm nicht daran
hindert, den Spritzenkolbenflansch zu ergreifen, hat.
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Nach
anderen Aspekten weist die Vorspanneinrichtung eine Feder auf, die
mit dem Kolbenhalter verbunden ist, die die Arme nach innen schwenkend auf
einander zu vorspannt, wobei die Feder ausreichend Kraft hat, um
einen Kolbenflansch während des
Betriebs festzuhalten. Das Vortriebssystem weist weiter einen Kraftdetektor
auf, der in dem Kolbenvortrieb angeordnet ist und dazu eingerichtet
ist, die Kraft zu messen, die von der Druckfläche gegen den Kolbenflansch
ausgeübt
wird, wobei der Detektor ein Kraftsignal ausgibt, das der Kraft
entspricht, die auf den Kolbenflansch ausgeübt wird. Insbesondere ist der
Kraftdetektor in Kontakt mit der Druckfläche, wobei die Druckfläche eine
bewegliche Flanschberührungsplatte
aufweist und die bewegliche Flanschberührungsplatte verschwenkbar
montiert ist. Das Vortriebssystem weist weiter einen Prozessor auf,
der in Kommunikation mit dem Kraftsignalsignal ist und der das Kraftsignal
mit einem Schwellenwert vergleicht und ein Alarmsignal abgibt, wenn
das Kraftsignal den Schwellenwert übersteigt. Bei einem Ausführungsbeispiel
weist das Vortriebssystem einen Kraftkonzentrator auf, der die Druckfläche begrenzt,
wodurch die Kraft, die gegen die Kolbenstange ausgeübt wird, auf
der Druckfläche
des Kraftkonzentrators konzentriert, so dass der Kraftdetektor genau
die ausgeübte Kraft
misst.
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Nach
einem anderen, den Gegenstand des Anspruchs 18 bildenden Aspekt
wird ein Verfahren zum Aufnehmen von Spritzenkolbenstangen unterschiedlicher
Größe an einem
Kolbenantrieb geschaffen, wobei jede Kolbenstange einen Kolbenkörper, einen
Kolbenflansch und einen Kolbenschaft hat, die den Kolbenkörper mit
dem Flansch verbindet, jede Kolbenstange einen Teil einer Spritze
bildet, jede Spritze einen Zylinder, in dem sich der Kolben bewegt,
hat, jeder Kolbenflansch eine Innenseite, die zu dem Kolbenzylinder
weist und eine Außenfläche aufweist,
wobei der Kolbenvortrieb dazu eingerichtet ist, den Spritzenkolben
in den Spritzenzylinder bei Betätigung
einzuführen,
wobei das Verfahren die folgenden Schritte aufweist: Öffnen eines
asymmetrischen ersten Arms und zweiten Arms, die auf dem Kolbenvortrieb
ausreichend weg voneinander montiert sind, um ein einfaches Laden
des Spritzenkolbens an dem Kolbenvortrieb zu erlauben und Schließen der
asymmetrischen ersten und zweiten Arme nach innen in Richtung zueinander
zum Einfangen des Spritzenkolbenflansches zwischen dem ersten Arm
und dem zweiten Arm, nachdem der Spritzenkolben geeignet in Bezug
auf den Kolbenantrieb montiert ist. Insbesondere weist der Schritt
des Schließens
der Arme den Schritt des Schließens
des ersten und des zweiten Armes nach innen aufeinander zu derart,
dass eine Spitze eines der Arme sich in eine Kerbe an der Innenkante
des anderen Armes bewegt, auf, so dass ein Spritzenkolbenflansch
relativ kleiner Größe von dem
ersten und dem zweiten Arm eingefangen werden kann. Nach einem anderen
Aspekt weist der Schritt des Öffnens
des asymmetrischen ersten und des zweiten Arms weiter den Schritt
des Drehens eines Drehknopfes auf, der mit dem ersten und dem zweiten
Arm verbunden ist, in eine erste Rotationsposition, in der der Drehknopf
den ersten und den zweiten Arm nach außen in einen Spritzenkolben
nicht ergreifende Position bewegt, wobei ein einfaches Laden eines
Spritzenkolbens in Bezug auf den Vortrieb ermöglicht wird, der Schritt des
Schließens
des ersten und des zweiten Arms nach innen in Richtung aufeinander
zu weist die folgenden Schritte auf: Aufbringen einer Vorspannkraft
in Richtung auf den ersten und den zweiten Arm, um diese nach innen
aufeinander zu vorzuspannen und Bewegen des Drehknopfs in eine zweite
Drehposition, in der der Drehknopf keine Kraft gegen die Vorspanneinrichtung
auf den ersten und zweiten Arm aufbringt, so dass die Arme in Richtung
aufeinander zu bewegt werden können,
um einen Spritzenkolben einzufangen.
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Weitere
Merkmale und Vorteile ergeben sich aus der nachfolgenden eingehenden
Beschreibung und den beiliegenden Zeichnungen, die beispielhaft die
Merkmale der Erfindung verdeutlichen.
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KURZE BESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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1 ist
eine perspektivische Ansicht einer Spritzenpumpe mit einem Spritzenpumpenantriebssystem
in Übereinstimmung
mit den Prinzipien der Erfindung und eine typische Spritze mit einem
Spritzenzylinder, einem Zylinderflansch, einer Spritzenkolbenstange,
einem Spritzenkolben, einer Spritzenkolbenstange und einem Spritzenkolbenstangenflansch,
wobei der Zylinder der Spritze mit einem Flüssigkeitsgabegeschirr versehen
ist, das sich stromabwärts
erstreckt zur Flüssigkeitskommunikation
mit einem (nicht gezeigten) Patienten, der Pfeil zeigt den Ort,
an dem der Spritzenzylinder an der Spritzenpumpe montiert ist;
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2 ist
eine vergrößerte perspektivische Ansicht
eines Kolbenstangentreibers, der in 1 gezeigt
ist, mit einem Drehknopf, der in eine erste Drehposition verdreht
wird und einem ersten und einem zweiten asymmetrischen Kolbenstangenrückhaltearmen,
die in einer keine Spritzenkolbenstange gehaltenen Position gezeigt
sind, so dass eine bewegliche Flanschkontaktplatte, ein Kraftkonzentrator und
ein Kolbenstangendetektor gesehen werden können;
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3 ist
eine Teilquerschnittsseitenansicht eines Kolbenstangentreibers von 2,
die den Kraftdetektor und einen Kolbenstangendetektor zeigt, wenn
die Arme in der die Spritzenkolbenstange nicht in der gehaltenen
Position, die in 2 wiedergegeben ist, zeigt.
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4 ist
eine Ansicht der beiden asymmetrischen Kolbenstangerückhaltearme
des Kolbenstangentreibers, der in den vorangehenden Fig. gezeigt ist,
der den Kolbenstangenflansch einer großen 60 cm2 Spritze
ergreift in Übereinstimmung
mit Aspekten der Erfindung, wobei der Drehknopf in einer um 90° gegenüber der
in 2 gezeigten gedrehten Position in einer zweiten
Drehposition zeigt ist;
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5 ist
eine Ansicht der beiden asymmetrischen Kolbenrückhaltearme von 4,
die einen Kolbenstangenflansch einer kleinen 1 cm2 Spritze
in Übereinstimmung
mit Aspekten der vorliegenden Erfindung zeigt;
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6 ist
eine Frontansicht, die die beiden asymmetrischen Kolbenstangehaltearme
von 4 zeigt, wie sie den Kolbenstangenflansch in einer
radial nach innen weisenden Richtung ergreift mit einer deutlicheren
Darstellung des Zusammenwirkens der Saugschutzleiste der Arme, die
die Bewegung des Kolbenstangenflansches in einer vertikalen Richtung zeigt;
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7 ist
eine teilweise Querschnittsseitenansicht des Kolbenstangenantriebs
von 2, die den Kraftdetektor und den Kolbenstangendetektor zeigt,
wenn die Arme der geschlossenen Position, in der sie den Kolbenstangenflansch
ergreifen in Übereinstimmung
mit Aspekten der vorliegenden Erfindung;
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8 ist
ein Blockdiagramm, das einen Prozessor zeigt, der mit dem Kraftdetektor
und einem Kolbenstangendetektor verbunden ist, die in den vorangehenden
Fig. gezeigt sind, und das Kraftdetektorsignal und das Kolbenstangendetektorsignal
verarbeitet, um zu bestimmen, ob ein Alarm ausgegeben werden sollte,
als auch die Motorsteuerung bewirkt;
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9 ist
eine Explosionsdarstellung eines Ausführungsbeispiels eines Kolbenstangenantriebs, das
die Prinzipien der vorliegenden Erfindung verwirklicht, das die
asymmetrischen Kolbenstangenhaltearme, den Drehknopf und das Vorstellmittel
für die Arme
wiedergibt;
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10 zeigt
eine perspektivische Ansicht in montiertem Zustand des Kolbenstangenantriebs,
der in 9 gezeigt ist, wobei das obere Gehäuseteil entfernt
ist und bestimmte Komponenten des Kolbenstangentreibers sichtbar
sind;
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11 zeigt
eine Ansicht einer Kolbenstange in Übereinstimmung mit Aspekten
der vorliegenden Erfindung, die an einem Programmiermodul montiert
sind, das das Programmieren der Spritzenpumpe als auch das Durchführen von
Kommunikation und andere Funktionen ermöglicht; und
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12 zeigt
die Ansicht von 11, jedoch mit einem zweiten
Spritzenpumpenmodul, das an dem ersten montiert ist und in gestrichelten
Linien die Winkelbewegung zeigt, die erforderlich ist, um das äußere Spritzenmodul
von dem ersten zu entfernen.
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EINGEHENDE BESCHREIBUNG
DER BEVORZUGTEN
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AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
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Es
wird jetzt auf die Zeichnungen Bezug genommen, wobei übereinstimmende
Bezugszeichen gleiche oder einander entsprechende Elemente und die
verschiedenen Ansichten zeigen. 1 zeigt
in einer perspektivischen Ansicht eine Spritzenpumpe 30 mit
einem Spritzenkolbenstangenantriebssystem in Übereinstimmung mit den Prinzipien
der vorliegenden Erfindung. Eine Spritze 32 ist nahe der
Pumpe aber nicht in der Pumpe montiert gezeigt, zur Verdeutlichung
der Darstellung mit einem Pfeil, der den Montageort angibt. Die
Spritzenpumpe 30 weist eine Spritzenaufnahme 34 auf,
in der der Spritzenzylinder 36 ruht, wenn er geeignet in
die Pumpe eingelegt wird. Die Aufnahme weist eine Spritzenzylinderklemme 38 auf,
um den Spritzenzylinder 36 in der fixierten Position, in
der Aufnahme zu halten derart, dass eine laterale Bewegung verhindert
wird. Die Spritzenzylinderklemme 38 ist bei diesem Ausführungsbeispiel gelenkig
ausgebildet, so dass es in eine offene Position gebracht werden
kann, um das Laden oder Entfernen der Spritze zu erlauben und eine
geschlossene Position, in der sie über die Aufnahme 34 sich
erstreckt, um einen montierten Spritzenzylinder 36 zu halten.
Weiter wird der Spritzenzylinderflansch 40 in einer Zylinderflanschkerbe 42 in
der Pumpe 30 angeordnet sein, um den Spritzenzylinder 36 während einer
Bewegung der Spritzenkolbenstange 44 an einer vertikalen
Bewegung in dem Zylinder zu hindern.
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Ein
Spritzenkolbenstangenflansch 46, der eine Innenseite 48 aufweist,
ist mit einem Spritzenkolben 50 über einen Spritzenkolbenstangenschaft 42 verbunden.
Bei einer geeigneten Montage in der Spritzenpumpe 30 wird
der Spritzenkolbenstangenflansch 46 von einem Kolbenstangenantrieb 54 mit einem
Kolbenstangenhalter, der ein Paar von schwenbar montierten, asymmetrischen
Armen, einen ersten Arm 56 und einen zweiten Arm 58,
die in 1 in der geschlossenen Position gezeigt sind, gehalten.
Diese Kolbenstangehaltearm 56 und 58 sind nach
innen aufeinander zu gebogen, um einen Kolbenstangenflansch 46,
der in der Pumpe montiert ist, zu ergreifen. Der erste Arm 56 ist
weiter als der zweite Arm 58 derart, dass in der geschlossenen
Position die Spitze des zweiten Arms 58 im Inneren einer
Kerbe entlang der Innenkante 62 des ersten Arms 56 ruht.
Eine Steuereinrichtung weist einen Drehknopf 64 auf, der
zum Lösen
des Kolbenstangenantriebs 54 von dem Gewinde einer (nicht
gezeigten) Gewindespindel, als auch zum Steuern der Positionen des
ersten Arms 56 und des zweiten Arms 58, um ein
Entfernen und ein Einsetzen eines Spritzenkolbenstangenflansches 46 zu
erlauben, verwendet wird. Das Lösen
des Kolbenstangenantriebs 56 von dem Gewinde der Gewindespindel
erlaubt es dem Operator, den Antrieb 54 entlang der Gewindespindel
in die richtige Position zu bringen, um den Kolbenstangenflansch
einer neuen Spritze 42 zu ergreifen. Wie bekannt, können Spritzen,
die zur Verwendung mit einer Spritzenpumpe vorgesehen sind, unterschiedliche
Mengen an Flüssigkeit
haben, die Kolbenstange kann an unterschiedliche Position in Beziehung
zu dem Zylinder angeordnet sein. Die Möglichkeit, den Antrieb 54 manuell
zu bewegen, erlaubt das Aufnehmen von Spritzen mit unterschiedlichen
Ausgangspositionen der Kolbenstange. Eine Führungsseinrichtung 65 erstreckt
sich in einem Stück
von dem Treiber 54 zu einem Punkt in dem Körper der
Pumpe 30. Diese Erstreckung dient dazu, ausgetretene Flüssigkeit
daran zu hindern, die Gewindespindel zu erreichen.
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Der
Kolbenstangenantrieb 54 bei diesem Ausführungsbeispiel hat eine Frontfläche 66,
auf der der Drehknopf 64 angeordnet ist, eine (nicht gezeigte)
Rückfläche, die
der Frontfläche 66 gegenüberliegt und
zwei Seitenflächen 68.
Die Länge
des Antriebs 54 zwischen der Frontfläche 66 und der Rückfläche ist
länger
als die Breite des Antriebs 54 zwischen den Seitenflächen 68.
Dies schafft einen schmalen Antrieb 54 mit einem geringen
Profil, das benachbart Steuermodulen und anderen Betätigungsmodulen montiert
werden kann. Die Begriffe „Front" und „rückseitig" als auch die anderen
Begriffe wie „oben", „unten", „vertikal" und „longitudinal" sind mit der typischen
Ausrichtung der Spritzenpumpe nach der vorliegenden Erfindung, wie
sie in den 11 und 12 gezeigt
ist, konsistent. Diese Begriffe dienen jedoch lediglich als Bezug.
Der Kolbenstangentreiber 54 weist weiter eine bewegliche
Flanschkontaktplatte 70 auf, die eine Druckfläche 71 (gezeigt
in 2) hat, die die Außenseite 72 des Kolbenstangenflansches 46 berührt, wenn
der Treiber 54 sich nach vorne in Richtung auf den Spritzenzylinder 46 bewegt
unter Drücken
der Kolbenstange 46 in den Zylinder 36 der Spritze
zum Ausdrücken
des Inhalts der Spritze durch ein röhrenförmiges Geschirr 74 zu
dem Patienten, wenn eine Spritze montiert ist. Die bewegliche Flanschkontaktplatte 70 ist
mit einem Kraftdetektor 75 (gezeigt in den 3 und 7)
verbunden, um Verschlüsse
in der Flüssigkeitsleitung
zu erkennen. Wenn die bewegliche Flanschkontaktplatte 70 eine Kraft
gegen den Kolbenflansch 46 ausübt, meldet ein Kraftsensor
die erkannte Kraft einem Prozessor, der einen Alarm aktiviert und
optional den Betrieb der Pumpe stoppt, wenn die Kraft einen Schwellenwert übersteigt,
der angibt, dass eine Verstopfung in dem Flüssigkeitsweg vorhanden ist
(siehe 8).
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Die
Pumpe 30 weist weiter eine Steuertafel 76 auf
mit einer Mehrzahl von Knöpfen 78 zum
Steuern der Pumpe 30 als auch einem Display 80,
das verwendet wird, um gegenwärtige
pumpenspezifische Information dem Operator zu geben. Die Knöpfe 78 können es
dem Operator erlauben, die Pumpe 30 bezüglich der Flussrate des zu
infudierenden Volumens und anderen Pumpenparametern zu programmieren.
Das Display 80 kann die programmierte Flussrate, die Menge
des noch zu infundierenden Infusats als auch Alarme und andere Informationen darstellen.
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Eine
Spritze, die in die Aufnahme 34 eingelegt ist, wird mit
dem Kolbenstangenantrieb 54 innerhalb eines vorgegebenen
longitudinalen Bereichs ausgerichtet sein. Die Punkte, in denen
die lateralen Mittellinien der Spritzen den Kolbenantrieb schneiden,
werden sich entsprechend der Größe der Spritze ändern, aber
nur in eine Richtung 82 entlang des Antriebs 54.
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Es
wird jetzt auf 2 Bezug genommen. Die Arme 56 und 58 sind
in der die Spritzenkolbenstange nicht ergreifenden Position gezeigt,
in der der erste Arm 56 und der zweite Arm 58 nach
außen
bewegt sind (weg voneinander verschwenkt sind). In dieser Position
ist der Antrieb 54 bereit, eine Spritzenkolbenstange aufzunehmen.
In dieser Ansicht ist der Drehknopf 64 gezeigt, der in
eine erste Drehposition gezeigt ist, in der der erste und der zweite
Arm 56 und 58 gezeigt sind, wie sie in der die
Spritzenkolbenstange nicht ergreifenden Position sind. Der Drehknopf 64 wird
auch als Handgriff für
den Operator zum Halten bei einem Bewegen des Antriebs 54 nach
vorne in Richtung auf den Spritzenzylinder in die Position des Kolbenstangenflansches,
wenn eine Spritze montiert wird, verwendet. Bei einem Ausführungsbeispiel
ist der Drehknopf 64 mit einem Drehknopfpositionsdetektor 83 (gezeigt
in den 8 und 10) verbunden, um einem Prozessor
anzugeben, wenn der Drehknopf in seiner ersten Position ist, so
dass der Betrieb des Pumpenmotors verhindert werden kann.
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Die
bewegliche Flanschkontaktplatte 70 ist deutlicher in 2 gezeigt.
Bei diesem Ausführungsbeispiel
hat die bewegliche Flanschkontaktplatte 70 einen Kraftkonzentrator 84,
der von seiner Fläche vorragt,
die die Druckfläche 71 definiert.
Es wird weiter unten eingehend beschrieben, dass die Druckfläche 71 des
Kraftkonzentrators 84 die äußere Seite des Kolbenstangenflansches 46 kontaktieren
wird (siehe 1), wenn der Antrieb 54 gegen
die Kolbenstange drückt,
wobei eine Konzentration der Kraft, die auf die bewegliche Flanschkontaktplatte 70 ausgeübt wird,
für eine
genauere Messung der Kraft.
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Bei
diesem Ausführungsbeispiel
eines Kolbenstangenantriebs ist weiter ein Spritzenkolbenstangendetektor 85 mit
einer Detektortaste 18 verwendet, um das Vorhandenseite
einer Spritze zu erkennen. Wenn die Taste 86 durch eine
geeignet montierte Spritze niedergedrückt wird, zeigt der Kolbenstangendetektor 85 einem
(nicht gezeigten) Pumpenprozessor an, dass eine Spritze vorhanden
ist, wodurch der Betrieb der Pumpe zugelassen wird. Bei einem Ausführungsbeispiel
wird die Pumpe nicht arbeiten, wenn die Detektortaste 86 nicht
niedergedrückt ist,
wie es bei einer unbeladenen Spritze geschehen kann oder einer Spritze,
die verschoben ist oder in dem Fall, wo überhaupt keine Spritze eingesetzt
ist.
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3 zeigt
eine teilweise weggeschnittene seitliche Querschnittsansicht von 2,
wobei die Arme 56 und 58 entfernt sind und zeigt
weiter den Kraftdetektor 75 und den Kolbenstangendetektor 85. Eine
Ausnehmung 88 ist in dem Kolbenstangenantrieb 54 vorgesehen,
um die bewegliche Flanschkontaktplatte 70 aufzunehmen.
Die bewegliche Flanschkontaktplatte 70 ist an dem Kolbenstangenantrieb 54 im
Inneren der Ausnehmung 88 an einem Schwenkpunkt 90 angebracht.
Die bewegliche Flanschkontaktplatte 70 ist gezwungen, leicht
nach außen
in der vertikalen Richtung von der Fläche des Antriebs 54 in Richtung
auf einen Kolbenstangenflansch einer montierten Spritze aufgrund
der Vorspannung, die gegen die Flanschkontaktplatte 70 an
einem Endstück 52, das
an einem Kraftsensor 54, der im Inneren des Antriebs 54 gekoppelt
ist, vorzuragen. In 3 ist die Position der beweglichen
Flanschkontaktplatte 70, die über die Fläche des Antriebs 54 vorragt,
vergrößert dargestellt,
um seinen Betrieb deutlicher wiederzugeben. Entsprechend sind die
Längen
der Detektortaste 86 und des Erstreckungsstücks 92 zum
Zwecke der Darstellung vergrößert. Wenn
die Druckfläche 71 des
Kraftkonzentrators 84 der beweglichen Flanschkontaktplatte 70 Kraft
gegen den Kolbenstangenflansch ausübt, erkennt der Kraftsensor 94 die Kraft
durch das Extensionsstück 92 und überträgt die gemessene
Kraft auf einen Prozessor zum Darstellen (beschrieben unten unter
Bezug auf 8). Bei einem Ausführungsbeispiel
sind der Kraftsensor 94 und das Extensionsstück 92 miteinander
einstückig und
werden als eine einzige Einheit verkauft. Zum Beispiel stellt JP
Technologies, 1430 Cooley Court, San Bernadino, CA 92508, einen
Kraftsensor her, der gut arbeitet. Der Kraftdetektor 75 bei
einem Ausführungsbeispiel
hat einen kleinen Weg zwischen den Extremen des Ausübens keiner
Kraft gegen die Spritzenkolbenstange, um den Kraftsensor „leer laufen
zu lassen". Z. B.
wurde ein Weg von 0,076 mm (0,003 inch) als bei einem Ausführungsbeispiel
als bevorzugt erkannt.
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Der
Kolbenstangenflansch 46 einer geeignet beladenen Spritze
kontaktiert die bewegliche Flanschkontaktplatte 70 nur
an der Druckfläche 71 des
Kraftkonzentrators 84, wodurch die Kraft, die auf den Kolbenstangenflansch
von dem Antrieb 54 an einem definierten Ort konzentriert
wird. Die Kolbenstangenflansche haben manchmal unregelmäßige Außenseiten 27 (1).
Die Außenseite 72 kann
beispielsweise eine geriffelte Oberfläche haben. Weiter kann der
gesamte Kolbenstangenflansch nicht senkrecht zu dem Kolbenstangenschaft 52 sein,
sondern stattdessen unter einem Winkel anders als 90° zu dem Schaft
liegen. Ohne den Kraftkonzentrator 64 würden solche Unregelmäßigkeiten
verursachen, dass der Kolbenflansch die bewegliche Flanschkontaktplatte 70 an
unterschiedlichen Orten entlang der Platte 50 kontaktiert,
was die Druckkraft, die von der Platte gegen den Kolbenstangenflansch
aufgebracht wird, veranlasst wird, an unterschiedlichen Orten entlang
der Platte angeordnet zu sein. Solche unterschiedliche Orte können näher oder
weiter entfernt von dem Ort des Kraftdetektors 75 sein.
Da die Platte 70 verschwenkbar an einem Ende 95 aufgebracht
ist, kann das Aufbringen der Kraft der Platte die Spritzenkolbenstange
an unterschiedlichen Abständen
von dem Ende 95 zu unterschiedlichen Kraftanzeigen von
dem Kraftdetektor 75 führen.
Der Kraftdetektor 84 dient zum Fixieren des Kontaktbereichs
der beweglichen Flanschkontaktplatte 70 unabhängig von der
Größe des Kolbenstangenflansches
und unabhängig
von etwaigen Unregelmäßigkeiten
an oder des Kolbenstangenflansches. Der Kraftdetektor 75 kann
daher genauere Messungen der Kraft erreichen, die auf die Kolbenstange
aufgebracht wird, was die Möglichkeit
des Erkennens eines Verschlusses in der Flüssigkeitsleitung verbessert.
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In 3 ist
die Detektortaste 86, die einen Teil des Kolbenstangendetektors 85 bildet,
in einer erstreckten Position gezeigt. Eine Feder 96 (gezeigt in
den 9 und 10) ist im Inneren des Antriebs 54 montiert
und besteht in diesem Ausführungsbeispiel
aus einer flachen Feder, die gegen die Detektortaste 86 drückt. Sie
wird verwendet, um die Detektortaste 86 nach außen vorzuspannen
(in der vertikalen Richtung zu einem geeignet montierten Spritzenkolbenstangenflansch
weisend). Ein optisches Sensorsystem 97 stellt das Vorhandensein
oder das Fehlen eines Spritzenkolbenflansches an dem Antrieb 94 durch
Feststellen der Position der Taste 86. Das optische Sensorsystem 97 nach
dem Ausführungsbeispiel
weist einen optischen Strahltransmitter 98 und einen optischen
Strahlempfänger 99 auf.
Ein Lichtstrahl 100, der durch den Transmitter 98 erkannt
wird, wird zu dem Empfänger 99 erkannt,
wenn der Detektorknopf 86 in seiner vorderen Position ist,
wie in 3 gezeigt, was angibt, dass keine Spritze in der Spritzenpumpe
vorhanden ist. Wenn jedoch kein Lichtstrahl 100 von dem
Empfänger 99 erkannt
wird, wird die Unterbrechung des Strahls von der Detektortaste 86 angegeben
und ein Detektionssignal wird vorgesehen, dass das Vorhandensein
eines richtig montierten Spritzenkolbenstangenflansches angibt. Die
Situation wird weiter in Beziehung auf 7 weiter
unten beschrieben.
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Für weitere
Einzelheiten betreffend eines Spitzenkolbendetektorsystems ähnlivh dm
hier gezeigten und beschriebenen und das in dem hier beschriebenden
akzeptabel arbeitet, siehe das US-Patent 5 545 140 das Conero erteilt
worden ist, das hier durch Bezugnahme aufgenommen wird.
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Ein
weiteres in den 2 und 3 gezeigtes
Merkmal ist eine Schräge 87,
die um die Spitze der Taste 86 ausgebildet ist. Die Schräge 7 hilft
bei dem Einsetzen der Spritze in die Pumpe 30 durch das
Zulassen einer Längsbewegung
während
der Installation. Der Spritzenkolbenstangenflansch würde gegen
die Neigung 87 stoßen
unter Verursachen eines Niederdrückens
der Taste 86, während
die Spritze eingeführt
wird. Ohne die geneigte Fläche,
die auf der Taste 86 ausgebildet ist, würde die Spritze horizontaler
in den Antrieb einzuführen
sein. Mit der Schräge 87 kann
die Spritze entweder horizontal oder in Längsrichtung eingeführt werden,
was es dem Operator einfacher macht, die Pumpe zu verwenden.
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Es
wird jetzt auf die 4 bis 7 Bezug genommen,
in denen die geschlossene Position des ersten Arms 56 und
des zweiten Arms 58 gezeigt ist. Bei dieser Ausbildung
sind der erste Arm 56 und der zweite Arm 58 nach
Innen aufeinander zu verschwenkt, um den Kolbenflansch zwischen
sich aufzunehmen (4 und 5). Der
erste Arm 56 und der zweite Arm 58 sind nach innen
federbelastet, um eine erhebliche Klemmkraft gegen den Kolbenstangenflansch
auszuüben.
Um diese Position zu erreichen, ist der Drehknopf 64 in
eine zweite Drehposition, die in 6 gezeigt
ist, bewegt. Wie in den 4 und 5 gezeigt
ist, die Endansichten des Betriebs der Arme zeigen, sind der erste
Arm 56 und der zweite Arm 58 asymmetrisch und
selbstjustierend auf die Größe des Kolbenstangenflansches,
der in der Pumpe montiert ist. In 4 ergreifen
der erste Arm und der zweite Arm einen großen Kolbenstangenflansch 102,
der einer 60 cm2 Spritze zugehörig ist.
In 5 ergreifen der erste und der zweite Arm 56 und 58 einen
kleinen Kolbenstangenflansch 103, der einer 1 cm2 Spritze zugehörig ist. Der erste Arm 56 und
der zweite Arm 58 sind angeordnet und verschwenkt um eine
Achse 104 derart, dass die Arme 56 und 58 einen
gleichen Abstand von dem Ort, an dem ein richtig montierter Spritzenkolbenstangenflansch 102 oder 103 durch
den Antrieb bei dem Betrieb kontaktiert wird. Da die Arme nach innen
schließen,
um den Kolbenstangenflansch 102 oder 103 zu ergreifen,
neigen sie dazu, diesen in der lateralen Richtung zu berühren und
so den Kolbenstangenflansch 102 oder 103 mit dem
Antrieb 54 auszurichten.
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In 5 sind
der erste Arm 56 und der zweite Arm 58 gezeigt,
wie sie einen 1 cm2 Spritzenkolbenflansch 103 ergreifen.
Es ergibt sich, dass bei dem Ergreifen des kleinen Kolbenstangenflansches 103 der
Vorteil der asymmetrischen Natur der Arme 56 und 58 deutlicher
ist. Der erste Arm 56 nimmt den zweiten Arm 58 derart
auf, dass die Spitze des zweiten Arms in einer Kerbe 50 ruht,
die entlang des Innenrandes 62 des ersten Arms 56 aufgenommen wird
und der kleine Spritzenkolben wird dadurch von dem Antrieb 54 aufgenommen.
Diese Ausbildung kann mit derjenigen von 4 verglichen
werden. In 4 haben die asymmetrischen Arme 56 und 58 einen
Spritzenkolbenflansch 102 einer großen 60 cm2 Spritze
ergriffen. Der Kolbenstangenflansch 102 ist verhältnismäßig groß, nichtsdestoweniger
haben die Arme 56 und 58 diesen wirksam ergriffen
und richtig in einer lateralen (zentrierten) Beziehung zu dem Antrieb 54 angeordnet.
Die einzigartige Ausbildung der asymmetrischen Arme 56 und 58 erlaubt
es somit dem Antrieb, eine sehr kleine Spritze als auch eine sehr
große
Spritze zu ergreifen. In den meisten Fällen werden die medizinischen
Einrichtungen kein Bedarf an Spritzen außerhalb des Bereichs von Größen haben
und daher wird nur eine Spritzenpumpe erforderlich sein für alle Infusionen
von Spritzen.
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Es
wird jetzt auf 6 Bezug genommen, die eine Frontansicht
des Eingriffs des ersten Arms 56 und des zweiten Arms 58 mit
dem Kolbenstangenflansch 46 zeigt. Der erste Arm 56 und
der zweite Arm 58 weisen weiter Ansaugschutzkanten 106 auf, die
an ihren Innenseiten 62 angeordnet sind, die die Innenseiten 48 des
Kolbenstangenflansches 46 berühren, um einem Ansaugen entgegenzuwirken.
Bei einer Montage in der Spritzenpumpe ist der Kolbenstangenflansch
zwischen den Anti-Ansaugkanten 106 des
ersten und des zweiten Armes 56 und 58 angeordnet
und die bewegliche Flanschkontaktplatte 70 ist an dem Treiber 54 angeordnet.
Der erste Arm 56 und der zweite Arm 58 berühren den
Flansch in einer lateralen Richtung. Wenn die Spritze einem Ansaugen
unterworfen ist, das dazu neigt, den Kolben in die Spritze mit einer
schnelleren Rate als in der Pumpe 30 programmiert einzuziehen,
werden die Ansaugschutzkanten 106 des ersten Arms 56 und des
zweiten Arms 58, die Kolbenstangen 46 an einer solchen
Bewegung hindern und das Ausleeren der Pumpe in einer unkontrollierten
Weise verhindern. Bei dem Betrieb in der normalen Weise wird sich
der Antrieb 54 nach vorne bewegen, bis die bewegliche Flanschkontaktplatte 70 die
Kolbenstange berührt und
wird sodann die Kolbenstange in die Spritze eindrücken, um
den Inhalt der Spritze in der programmierten Rate auszudrücken. Der
Zylinder der Spritze wird ortsfest durch Anordnen des Zylinderflansches 40 in
der Flanschkerbe 42, wie in 1 gezeigt,
die Kolbenstange kann sich sodann relativ zu dem Zylinder bewegen.
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7 zeigt
die Position der beweglichen Flanschkontaktplatte 70 und
die Detektortaste 86, wenn eine Spritze eingeführt ist.
eine Kraft, die auf die Druckfläche 71 des
Kraftkonzentrators 84 der beweglichen Kontaktplatte bei
einem Antrieb der Kolbenstange verursacht, dass das Extensionsstück 92 die
Antriebskraft auf den Kraftsensor 94 überträgt. In dem Fall eines Verstopfens
des Flüssigkeitswegs 74 (1)
wird die Kraft, die auf den Kraftkonzentrator 84 ausgeübt wird,
zunehmen und wird durch den Kraftsensor 94 erkannt. Der
Kraftdetektor ist allgemein durch das Bezugszeichen 75 angegeben
und schließt
einen Kraftsensor 94 und das Extensionsstück 92 ein.
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In 7 ist
weiter die Detektortaste 86 gezeigt, die von der montierten
Spritze niedergedrückt ist.
Wenn die Detektortaste 8 niedergedrückt ist, unterbricht sie den
optischen Strahl 100, der von dem optischen Transmitter 86 ausgesendet
wird. Der Ausgang des optischen Empfängers 99 ändert sich
daher und diese Änderung
kann zum Erkennen des Vorhandenseins einer in der Pumpe montierten
Spritze verwendet werden. Zur Bezugnahme zeigt 7 weiter
die Richtung, die hier als „longitudinal" beschrieben wird.
Die Longitudinalrichtung ist die Richtung, die man verfolgt, um
einen Spritzenzylindern in der Aufnahme der Spritzenpumpe zu befestigen
(siehe 1). In 8 weist ein optisches Sensorsystem 7,
das eine Fahne 107 aufweist, die mit der Detektortaste 86 gekoppelt
ist. Bei diesem Ausführungsbeispiel
unterbricht die Fahne 107 den optischen Strahl 100,
wenn die Taste 86 niedergedrückt ist. Ein Ausführungsbeispiel
mit einer Fahne 107 ist weiter in 9 gezeigt.
Bei einem Ausführungsbeispiel
weist der Drehknopfpositionsdetektor 83 ein optisches Sensorsystem 108 auf,
das dem optischen Sensorsystem 97 ähnlich ist, das unter Bezugnahme auf
den Kolbenstangendetektor 85 zu beschreiben ist, der ebenfalls
eine Fahne 109 verwendet (siehe 8 und 10).
Wie in 10 gezeigt ist, unterbricht
die Fahne 109 einen Strahl von dem optischen Sensorsystem 108,
wenn der Drehknopf in eine erste Position gedrückt ist, was angibt, dass die
Arme in der Spritzenkolbenstange in einer Nichteingriffsposition
geöffnet
ist. Derartige Fahnen werden bei optischen Sensorsystemen allgemein
verwendet, eine weitere Beschreibung ist daher hier nicht vorgesehen.
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Die
Spritzenpumpe 30 weist einen Prozessor 110 auf,
der in 8 gezeigt ist und verschiedene Aspekte des Betriebs
steuert. In 8 ist weiter gezeigt, dass der
Prozessor 110 entweder direkt oder indirekt mit dem Kraftsensor 94 und
den optischen Sensorsystemen 97 und 108 verbunden
ist. Basierend auf den Signalen, die von diesen Einrichtungen empfangen
worden sind sowie anderen Signalen steuert der Prozessor 110 die
Bewegung des Antriebs 554. Wenn, beispielsweise, der Prozessor 110 nicht
das richtige Signal von dem optischen Sensorsystem 108,
das die Dreheinrichtung in der zweiten Drehposition ist (Arme geschlossen)
empfängt und/oder
das optische Sensorsystem 97, das angibt, dass eine Spritzenkolbenstange
erkannt worden ist, wird der Prozessor 110 ein Steuersignal
an die Motorsteuerung 112 übermitteln, dass eine Motorbewegung
verhindert. In einem solchen Fall kann der Antrieb 54 nicht
von dem Motor bewegt werden. Auf ähnliche Weise wird der Prozessor 110 einen
Alarm 110 als auch ein Signal an die Motorsteuerung 112, um
die Motorbewegung zu stoppen ausgeben, wenn die Pumpe in Betrieb
ist und ein Signal angibt, dass die Kolbenstange nicht vorhanden
ist oder, wie es auftritt, wenn die Spritze entfernt worden ist.
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Der
Drucksensor 94 erkennt eine Kraft von dem Extensionsstück 92 und
gibt ein Kraftsignal an den Prozessor 110 aus, wie in 8 gezeigt,
was einen Alarm 111 aktiviert, wenn die Kraft einen Schwellenwert übersteigt.
Zusätzlich
kann, wie in 5 gezeigt, der Prozessor 110 ein
Signal an die Motorsteuerung 112 vornehmen, um den Motor
zu stoppen.
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Es
wird jetzt auf 9 Bezug genommen, in der eine
Explosionsansicht der Teile des Antriebs 54 dargestellt
ist. Zusätzlich
zeigt 10 die Anordnung der Teile des
Antriebs 54, die in 9 gezeigt
sind, mit der Abweichung, dass das obere Gehäuse 113 nicht installiert
ist, so dass die innere Befestigung der verschiedenen Teile erkennbar
ist. Es wurde bereits beschrieben, dass erste und zweite Anne 56 und 58, die
verwendet werden, um den Kolbenstangenflansch 46 der eingesetzten
Spritze (nicht gezeigt) zu ergreifen. Der erste Arm 56 und
der zweite Arm 58 sind einzeln verschwenkbar gelagert und
sind aufeinander zu federbelastet. Jeder Arm 56 und 58 ist
mit einem Verankerungsstift 114 verbunden, der sich in das
Innere des Gehäuses
erstreckt und ist durch einen „C" Klip 118 gesichert.
Die Arme 56 und 58 sind mit inneren gekröpften Armen 120 gekoppelt,
die mit einer Gleitplatte 124 verbunden sind. Eine Bewegung der
Gleitplatte 124 besagt, dass die inneren gekröpften Arme 120 drehen
und infolgedessen die Anne 56 und 58, um verschwenkbar
um ihre Achse 104 zu öffnen
und zu schließen
(4 und 5). Die Gleitplatte 124 ist
federbelastet 126 in eine Richtung, die dazu neigt zu verursachen,
dass sich die Arme 56 und 58 aufeinander zu in
die geschlossene Position bewegen (1).
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Der
Drehknopf 64 ist mit der Gleitplatte 64 verbunden,
um dessen Bewegung zu steuern und dadurch die Position der Anne 56 und 58 zu
steuern. Wenn der Knopf 64 in eine vorgegebene Richtung gedreht
wird, wird er veranlassen, dass sich die Arme gegen die vorspannende
Feder 124 bewegen und damit ein Beschicken mit einer Spritze
erlauben. Der Drehknopf 64, der auf der Vorderseite des
Antriebs 54 positioniert ist, ist mit einer Welle 128 gekoppelt, die
sich in das Innere des Antriebs erstrecken. Die Welle 128 hat
eine Bohrung 132, die sich senkrecht zu der Längsachse
der Welle 128 erstreckt. Ein Lagerschaft 134 ist
in dem Inneren durch die Bohrung 132 eingesetzt und hat
auf jedem Endstück
zwei Lager 136.
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Wenn
der Drehknopf 64 in die erste Drehposition rotiert wird,
werden der Schaft 128 und der Lagerschaft 134 entsprechend
gedreht. Die Lager 136 sind benachbart einem Rampenabschnitt 138 der Gleitplatte 124 angeordnet
und ergreifen diese, wenn sie gedreht werden. Der Rampenabschnitt 138 ist derart
ausgebildet, dass bei einem Drehen des Lagerschafts 134 und
der Lager 136 gemeinsam mit dem Drehknopf 164 in
die erste Position die Lager 136 eine Kraft gegen den Rampenabschnitt 138 ausüben, der
die Gleitplatte 124 veranlasst, sich in Längsrichtung
unter Zusammendrücken
der Feder 126 zu bewegen. Die Bewegung der Gleitplatte 124 verursacht,
dass die Arme 56 und 58 sich zu der die Spritzenkolbenstange
nicht ergreifende Position, die in 2 gezeigt
ist, bewegen.
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Wenn
der Drehknopf in die zweite Drehposition gedreht wird, neigt die
Feder 128 dazu, in ihre nicht zusammengedrückte Position
zurückzukehren, was
die Gleitplatte 124 zurück
in Richtung auf den Drehknopf 64 bewegt. Dies veranlasst
die Arme 56 und 58 über die inneren gekröpften Arme 120 sich
in die geschlossene Position zu bewegen. Wenn eine Spritze in der
Pumpe geladen ist, werden die Arme 56 und 58 die
Kolbenstange ergreifen, wenn sie nach innen aufeinander zu schließen, wodurch
verschieden große
Kolbenstangenflansche aufgenommen werden. Da eine einzige Gleitplatte 124 und
eine einzige Vorspannfeder 126 beide Arme miteinander verbinden,
werden die Arme dazu neigen, sich um denselben Betrag aufeinander
zu und zur gleichen Zeit bewegen und dadurch jeden Spritzenflansch,
der zwischen ihnen angeordnet ist, zu zentrieren.
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Der
Drehknopf ist weiter mit einem Schraubenantriebsmechanismus (nicht
gezeigt) verbunden, um einen Eingriff und ein Lösen aus dem Eingriff mit der
Führungsspindel
zu erlauben. Wenn der Drehknopf in seine erste Drehposition gedreht
wird, treibt die Welle 128 einen Nocken 144 an,
der in Position auf dem Schaft 128 durch ein Schaftextensionsstück 154 verriegelt
ist, der bei Betätigung
die gesplittete Mutter an der Führungsschraube
entkoppelt (beide sind nicht gezeigt). Ein Stift (nicht gezeigt)
der in einer Öffnung 148 in
einer Mutterkontrollstange 147 gefangen ist, zwingt die
Muttersteuerstange 147, sich nach unten zu bewegen, wenn
der Nocken 144 angetrieben wird. Diese Aktion gibt die
Schlitzmutter von einer Führungsspindel
frei und der Kolbenantrieb kann entlang der Führungsspindel in eine Position der
erstreckten Spritzenkolbenstange bewegt werden. Wenn der Drehknopf
in seine zweite Position bewegt wird, wird die Stange 147 nach
oben gezwungen und der Spindelantriebmechanismus wird wieder mit
dem Gewinde der Führungsspindel
in der neuen Position in Eingriff kommen. Ein Federvorspannmechanismus
(nicht gezeigt) betreibt das Vorspannen der geschlossenen Schlitzmutter
und in Eingriff mit der Führungsspindel.
Derartige Mechanismen sind allgemein bekannt und es erfolgt hier
daher keine eingehende Beschreibung.
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Die 9 und 10 zeigen
weitere Einzelheiten des Kraftdetektors 75 und des Kolbenstangendetektors 85.
Die bewegliche Flanschkontaktplatte 70 ist mit dem unteren
Gehäuse 116 mit
einem Anbringungsstück 148 verbunden.
Das Anbringungsstück 148 erlaubt
der beweglichen Flanschkontaktplatte 70 ein kleines Maß an Bewegung,
so dass es leicht gegen den Schwenkpunkt 90 drücken wird (7),
wenn sie durch eine montierte Spritze gedrückt wird und eine Kraft gegen
das Extensionsstück
des Kraftsensors 94 ausübt.
Der Kraftsensor 94 ist weiter mit einer Schaltkarte 150 verbunden,
die Signale von dem Drucksensor 94 aufnimmt. Die Schaltkarte 150 nimmt
Signale von dem optischen Sensorsystemen 97 und 108 auf.
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Bei
Betrieb wird der Drehknopf 64 von seiner Vorspannposition
(1) in eine erste Drehposition (2)
gedreht, wobei der erste Arm 56 und der zweite Arm 58 nach
außen
bewegt werden (2) zum leichten Bestücken des
Antriebs 54 mit einer Spritzenkolbenstange. In dieser Position
wird der Spindelantriebsmechanismus (nicht gezeigt) gelöst, so dass
der Antrieb 54 in die richtige Position zum Ergreifen des
Kolbenstangenflansches bewegt werden kann. Wenn der Antrieb 54 richtig
positioniert ist, wird der Drehknopf 64 in eine zweite
Drehposition, seine Vorspannposition, gedreht, in der er den Schraubenantriebsmechanismus
ergreift und den ersten Arm 56 und den zweiten Arm 58 nach
innen aufeinander zu schließt,
um den Kolbenstangenflansch 102 oder 103 zu ergreifen
(4 und 5). Wenn eine kleine Spritze
ergriffen wird, schließen
der erste Arm 56 und der zweite Arm 58 derart,
dass die Spitze des zweiten Arms 58 sich in eine Kerbe 60 an
den Innenrand 62 des zweiten Arms 56 bewegt, wie
in 5 gezeigt. Wenn der erste Arm 56 und
der zweite Arm 58 den Kolbenstangenflansch 102 oder 103 zuverlässig ergreifen,
kann der Betrieb der Pumpe 30 beginnen.
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11 zeigt
eine perspektivische Ansicht der Spritzenpumpe 30 montiert
an einem Programmiermodul 152, die gemeinsam ein modulares
Patientenversorgungssystem bilden. Systeme dieser Art sind in dem
US-Patent 5,713,856 mit der Bezeichnung „Modulares Patientenversorgungssystem", das Eggers u. a.
erteilt worden ist, dem US-Patent 5,941,846
mit dem Titel „Verfahren
und Vorrichtung für
eine Leistungsverbindung in einem modularen Patientenversorgungssystem", das Duffy u. a.
erteilt worden ist und dem US-Patent 5,836,910 „Verfahren und Vorrichtung
für ein
logisches Adressieren in einem modularen Patientenversorgungssystem", das Duffy u. a.
erteilt worden ist, beschreiben ist, deren Beschreibung hier durch
Bezugnahme aufgenommen wird. Das Programmiermodul 152 von 11 führt verschiedene
Funktionen für
die Pumpe wie das Programmieren und Kommunikationen aus. Zusätzlich zu
der Spritzenpumpe 30, die an dem Programmiermodul 152 montiert
ist, können
auch andere Module, etwa solche, die den Patienten überwachen oder
therapieren, einen Teil des Patientenversorgungssystems bilden.
Das Programmiermodul 152 schafft eine zentralisierte Schnittstelle
zu verschiedenen zugehörigen
Modulen. Bei einem Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung schafft der Antrieb 54, wie
oben beschrieben, ein geringes Profil, so dass es benachbart zu
anderen Modulen montiert werden kann. Aufgrund dieses geringen Profils
kann es in Richtung auf das programmierbare Modul 152 gekippt
werden in dem Fall, in der es von den mechanischen und elektrischen
Verbindungen, die etwa bei dem Bezugszeichen 104 in 11 angeordnet
sind. Der Vorteil eines solchen geringen Profils kann deutlicher
erkannt werden, wenn zwei Spritzenpumpenmodule 30 aneinander
montiert sind und wenn eines entfernt werden muss, wie in den gestrichelten
Linien in 12 gezeigt ist.
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Aus
dem Vorangehenden ergibt sich, dass das Kolbenstangenantriebssystem
in Übereinstimmung
mit den Prinzipien der Erfindung ein vielseitiges System zum Aufnehmen
eines großen
Bereichs von Spritzen schafft.
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Obwohl
bestimmte Ausführungsbeispiele
der Erfindung beschrieben und dargestellt worden sind, ist es klar,
dass die Erfindung in einer Vielzahl von Abwandlungen im Ausführungsbeispiel
innerhalb der Fähigkeit
des Durchschnittsfachmanns verwirklicht werden kann, ohne erfinderisch
tätig zu
werden. Es versteht sich daher, dass verschiedene Änderungen in
der Form, Einzelheiten und Anwendungen der vorliegenden Erfindung
durchgeführt
werden können, ohne
sich von dem Schutzbereich der Erfindung zu lösen.