DE68915953T2 - Infusionsgerät für intravenöse Verabreichung. - Google Patents

Infusionsgerät für intravenöse Verabreichung.

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DE68915953T2
DE68915953T2 DE1989615953 DE68915953T DE68915953T2 DE 68915953 T2 DE68915953 T2 DE 68915953T2 DE 1989615953 DE1989615953 DE 1989615953 DE 68915953 T DE68915953 T DE 68915953T DE 68915953 T2 DE68915953 T2 DE 68915953T2
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Description

    Gebiet der Erfindung
  • Die Erfindung betrifft allgemein Systeme zum Steuern der Durchflußraten von Fluiden. Insbesondere betrifft die Erfindung das Aufrechterhalten von genauen und stabilen Fluiddurchflußraten in medizinischen Fluidabgabesystemen.
  • Hintergrund der Erfindung
  • Bei vielen Fluidabgabesystemen ist es wichtig, daß man die Fluiddurchflußraten sorgfältig steuern kann. Bei Systemen, die zur Verwendung bei der intravenösen Verabreichung von Fluiden vorgesehen sind, ist die genaue Steuerung von Fluiddurchflußraten gewöhnlich ein ausschlaggebender Teil der Therapie, die der Patient erhält. Im medizinischen Bereich ist Genauigkeit also ein wichtiges Merkmal eines Durchflußsteuersystems. Außerdem kann die intravenöse Verabreichung von Fluiden mit ungesteuerten hohen Fluiddurchflußraten für den Patienten schädlich sein.
  • Ein weiteres wünschenswertes Merkmal eines Durchflußsteuersystems ist Beständigkeit über die Zeit. Im medizinischen Bereich ist es nicht praktikabel zu erwarten, daß medizinisches Personal während des gesamten Behandlungszeitraums anwesend ist, um die Fluiddurchflußrate zu überwachen. Ein Durchflußratensteuersystem muß daher fähig sein, ein stabile Durchflußrate aufrechtzuerhalten, während es gleichzeitig über längere Zeiträume unbeaufsichtigt ist.
  • Ferner ist im medizinischem Bereich sowie auf anderen Gebieten ein weiteres wünschenswertes Merkmal eines Durchflußsteuersystems Einfachheit, um einen Bedienerfehler zu vermeiden, der mit zunehmender Komplexität einer Einrichtung wahrscheinlicher wird. Die Einfachheit eines Durchflußsteuersystems wirkt sich auch auf die Gesamtkosten des Systems aus, die natürlich weitestgehend minimiert werden sollen, ohne die Qualität des Betriebsverhaltens zu beeinträchtigen.
  • Viele herkömmliche intravenöse Fluidverabreichungssets weisen manuelle Klemmeinrichtungen wie etwa Rollenklemmen auf, die für den Bediener ein Mittel darstellen, um die Fluiddurchflußraten manuell zu steuern. Rollenklemmen haben lange Zeit gute Dienste für diesen Zweck geleistet. Da medizinische Behandlungen jedoch immer mehr verfeinert und immer präziser werden, sollte dies auch für die Vorrichtung gelten, mit der diese Behandlungen vorgenommen werden. Da beispielsweise Rollenklemmen zwischen einer vollständig geöffneten und einer vollständig geschlossenen Position praktisch stufenlos regelbar sind, muß sich der Bediener Zeit lassen, um die Klemme sorgfältig einzustellen, um die gewünschte Durchflußrate zu erzielen. Häufig kann eine gewünschte Durchflußrate nicht genau erzielt werden. Außerdem kann sich die Durchflußrate ändern, nachdem sie erzielt ist, und zwar aufgrund der Tendenz der bei intravenösen Verabreichungssystemen verwendeten flexiblen Schläuche, unter der Druckkraft der Klemme zu "kriechen". Die ursprünglich bei Beginn des Behandlungszeitraums eingestellte Durchflußrate kann sich im Verlauf der Behandlung unerwartet und unvorhersehbar ändern.
  • Bei tragbaren Arzneimittelverabreichungssystemen (wie etwa dem in der internationalen PCT-Veröffentlichung Nr. WO 86103978 gezeigten mit dem Titel "Infusion Having a Distal Flow Regulator") werden hin und wieder extrudierte Glaskapillarrohre verwendet, um dem Durchfluß einen unveränderlichen Widerstand entgegenzusetzen. Dieses Steuerverfahren ist zwar relativ direkt in seiner Vorgehensweise, es ist jedoch teuer, ein Kapillarrohr zu extrudieren, das den gewünschten genauen Durchflußwiderstand hat.
  • EP-A-0189940 beschreibt einen Infusor zur Abgabe einer Flüssigkeit unter Druck mit einer vorbestimmten Durchflußrate. Der Infusor kann nur zur Abgabe mit einer einzigen Durchflußrate verwendet werden.
  • US-A-4275767 beschreibt einen Begrenzer mit veränderlichem Fluiddurchfluß, der eine Durchflußbegrenzungsscheibe aufweist. Bei einer Ausführungsform wird die Fluiddurchflußrate durch den Begrenzer nach Maßgabe der Orientierung, mit der die Begrenzungsscheibe in den Begrenzer eingesetzt ist, geändert.
  • EP-A-0270500 stellt Stand der Technik im Sinn von Artikel 54(3) EPÜ dar.
  • US-A-3785378 beschreibt eine intravenöse Fluidverabreichungsvorrichtung, die eine In-Line-Fluiddurchflußsteuereinrichtung aufweist. Die Einrichtung weist eine Basis, auf der Durchflußbegrenzungsbahnen gebildet sind, und ein Wählelement auf, das eine einzige Öffnung hat und drehbar ist, um die Öffnung mit dem Auslaß der gewählten Durchflußbegrenzungsbahn auszufluchten. Die Durchflußbegrenzungsbahnen sind nicht auf einer Scheibe vorgesehen.
  • Der Oberbegriff von Anspruch 1 beruht auf US-A-3785378, und die Unterscheidungsmerkmale der Erfindung sind in dem kennzeichnenden Teil von Anspruch 1 angegeben.
  • Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden aus den beigefügten Zeichnungen, der Beschreibung und den Ansprüchen ersichtlich.
  • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • Fig. 1 ist ein Fluidverabreichungssystem mit einer Durchflußratenschutzeinrichtung, die nicht gemäß der Erfindung ist;
  • Fig. 2 ist eine vergrößerte Draufsicht auf die in Fig. 1 gezeigte Durchflußratenscheibe;
  • Fig. 3 ist eine seitliche Schnittansicht der Scheibe entlang der Linie 3-3 von Fig. 2;
  • Fig. 4 ist ein Arzneimittelinfusionssystem mit einer Steuereinrichtung für eine unveränderliche Durchflußrate, die nicht gemäß der Erfindung ist;
  • Fig. 5 ist eine vergrößerte Schnittansicht der Steuereinrichtung von Fig. 4;
  • Fig. 6 ist ein Fluidabgabesystem mit einer Steuereinrichtung für eine veränderliche Durchflußrate, die Merkmale der Erfindung aufweist;
  • Fig. 7 ist eine perspektivische Explosionsansicht der in Fig. 6 gezeigten Steuereinrichtung für eine veränderliche Rate;
  • Fig. 8 ist eine vergrößerte Draufsicht auf die in Fig. 7 gezeigte Durchflußratensteuerscheibe;
  • Fig. 9 ist eine Draufsicht auf die Durchflußratensteuereinrichtung von Fig. 6;
  • Fig. 10a bis 10d sind eine Folge von Ansichten, die die veränderlichen Steuermerkmale der Einrichtung von Fig. 6 zeigen; und
  • Fig. 11 ist eine alternative Ausführungsform einer veränderlichen Durchflußratensteuerscheibe.
  • Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
  • Ein Fluidabgabesystem 10 ist in Fig. 1 gezeigt. Das System weist ein Schlauchstück 12 mit einem Einlaßende 14 und einem Auslaßende 16 auf. Das Einlaßende 14 weist einen Verbinder 18 auf, um das System an eine Fluidquelle 20 anzuschließen. Das Auslaßende 16 weist einen weiteren Verbinder 22 auf, um das System 10 an die vorgesehene Fluidabgabestelle anzuschließen.
  • Das soeben beschriebene System 10 ist zur Verwendung auf verschiedenen Gebieten geeignet. Bei der gezeigten Ausführungsform ist das System 10 zur Verwendung im medizinischen Bereich vorgesehen, um Fluid zur intravenösen Verabreichung an einen Patienten abzugeben.
  • In diesem Anwendungsfall bildet der Schlauch 12 einen flexiblen Schlauch aus Kunststoff medizinischer Güte wie Polyvinylchlorid. Der Verbinder 18 weist einen herkömmlichen Spikeverbinder zum Anschluß an die Öffnung eines Behälters 21 mit intravenöser Lösung auf. Der andere Verbinder 22 weist eine herkömmliche Luerkupplung zum Anschluß an einen intravenösen Katheter herkömmlicher Ausführung (nicht gezeigt) auf, der mit dem Kreislaufsystem des Patienten in Verbindung steht.
  • Bei dieser Anordnung weist das System 10 ferner bevorzugt eine In-Line-Tropfkammer 24 und einen Filter 26 auf.
  • Das System 10 weist ferner eine primäre Durchflußsteuereinrichtung 28 auf, die zwischen dem Einlaß- und dem Auslaßende 14 und 16 angeordnet ist, um den Fluiddurchfluß durch den Schlauch 12 zu dosieren. Bei der gezeigten Ausführungsform kann die primäre Durchflußsteuereinrichtung 28 als eine herkömmliche Rollenklemme 28 ausgebildet sein. Durch Betätigen der Rollenklemme 28 kann der Bediener die Fluidbahn durch den Schlauch 12 öffnen und schließen. Der Bediener kann außerdem die Rollenklemme 28 zwischen ihrer vollständig geöffneten und vollständig geschlossenen Position einstellen, um einen Bereich von gewünschten Durchflußraten für das Fluid zu erhalten.
  • Das System 10 weist eine Durchgeh-Schutzeinrichtung 30 auf, um die maximale Durchflußrate durch den Schlauch 12 unabhängig von dem Betrieb der primären Durchflußsteuereinrichtung 28 zu begrenzen. Die Einrichtung 30 ist wirksam, wenn die primäre Durchflußsteuereinrichtung 28 falsch betätigt wird, gestört ist oder anderweitig nicht ordnungsgemäß arbeitet, um Fluid automatisch daran zu hindern, durch das Auslaßende 16 des Systems 10 über einer vorgegebenen maximalen Rate zu fließen. Der Patient wird somit vor plötzlichen "Durchgeh"-Durchflußraten geschützt, die vom medizinischen Standpunkt als gefährlich zu betrachten wären.
  • Die Durchgeh-Schutzeinrichtung 30 ist als ein In-Line-Steuerelement 32 mit unveränderlicher Durchflußrate ausgebildet. Dieses Element 32 weist ein Gehäuse 34 auf, in dem eine vorgeformte Durchflußbegrenzungsscheibe 36 verkapselt ist.
  • Die Scheibe weist ein Grundsubstrat 38 auf, in dem ein oder mehr Durchflußbegrenzungsbahnen 40 gebildet sind. Diese Bahnen können unterschiedliche Geometrie haben, beispielsweise V-förmig, bogenförmig oder viereckig sein, je nach der Beschaffenheit des Substrats und der angewandten Ätztechnik. Bei der gezeigten Ausführungsform (Fig. 2), die nicht gemäß der Erfindung ist, ist eine einzige Hauptdurchflußbegrenzungsbahn 40 gebildet, die einen vorgewählten diskreten Widerstand gegenüber Fluiddurchfluß hat. Die Durchflußbegrenzungsbahn 40 ist umschlossen. Die Bahn 40 kann von verschiedenen Einrichtungen umschlossen sein; bei der gezeigten Ausführungsform bedeckt jedoch eine Deckschicht 42 das Grundsubstrat 38, wodurch die Begrenzungsbahn 40 umschlossen ist. Die Scheibe 36 weist ferner einen Einlaß 44 und einen Auslaß 46 in dem Grundsubstrat 38 auf, die an entgegengesetzten Enden der Durchflußbegrenzungsbahn 40 angeschlossen sind, um dadurch Fluid in die und aus der Durchflußbegrenzungsbahn 40 zu leiten.
  • Bevorzugt sind auch Verteilerbereiche 48 in dem Grundsubstrat 38 an den entgegengesetzten Enden 44 und 46 der Durchflußbegrenzungsbahn 40 vorgeformt, um einen nicht begrenzten Durchfluß auf der Scheibe 36 sicherzustellen.
  • Bei der gezeigten Ausführungsform ist ferner eine Vielzahl von Durchflußbegrenzungsbahnen 50, die jeweils kleiner als die Hauptdurchflußbegrenzungsbahn 40 sind, vorgesehen, um kleine teilchenförmige Stoffe während ihrer Passage über die Scheibe 36 auszufiltern.
  • Das Material des Grundsubstrats 38 kann unter den Materialien ausgewählt werden, auf denen diskrete Fluiddurchflußbahnstrukturen gebildet werden können. Solche Materialien können von metallischer, keramischer oder polymerer Beschaffenheit sein. Kristalline Strukturen ermöglichen aufgrund ihrer Beschaffenheit größere Präzision bei der Bildung von Durchflußstrukturen. Aus diesem Grund ist bei der gezeigten und bevorzugten Ausführungsform das Grundsubstrat 38 aus einem Halbleitermaterial wie etwa kristallinem Silizium gebildet. Bei dieser Anordnung sind die Hauptdurchflußbegrenzungsbahn 40, die kleineren Durchflußbegrenzungsbahnen 50 und die Verteiler 48 mit herkömmlichen Ätztechniken gebildet, wie sie beispielsweise in der US-PS 4 537 680 von Barth beschrieben sind. Bei dieser Anordnung können die Durchflußbegrenzungsbahnen mit einer genauen V-förmigen Geometrie gebildet sein. Die Deckschicht 42 kann Glas sein, oder sie kann wie das Substrat selbst ein Halbleitermaterial aufweisen. Die Deckschicht 42 kann zweckmäßig mit dem Grundsubstrat 38 verbunden sein, beispielsweise durch Anwendung eines anodischen Verbindungsverfahrens.
  • Wie Fig. 2 zeigt, hat das Gehäuse 34, in dem die Scheibe 36 verkapselt ist, einen Einlaßkanal 51, der mit dem Scheibeneinlaß 44 in Verbindung steht, und einen Auslaßkanal 54, der mit dem Scheibenauslaß 46 in Verbindung steht. Diese Kanäle 52 und 54 sind ihrerseits an den Schlauch 12 des Fluidabgabesystems 10 angeschlossen.
  • Die innere Querschnittsfläche und die Länge der Durchflußbegrenzungsbahn 40 können genau vorgewählt werden, um die gewünschte unveränderliche Durchflußrate durch die Scheibe 36 zu erhalten. Die Fluiddurchflußrate durch eine gegebene Durchflußbegrenzungsbahn ist von verschiedenen bekannten Gleichungen bestimmt, beispielsweise der Hagen- Pouiseuilleschen Gleichung. Diese Gleichung wird wie folgt geschrieben:
  • Q = A²/π8u [ΔP/L - pg sin R]
  • wobei
  • Q = volumetrische Durchflußrate
  • A = Querschnittsfläche der Durchflußbegrenzungsbahn
  • u = Fluidviskosität
  • ΔP = Druckabfall durch die Durchflußbegrenzungsbahn
  • L = Begrenzungsbahnlänge
  • p = Fluiddichte
  • g = Erdbeschleunigung
  • R = Orientierungswinkel der Durchflußbegrenzungsbahn relativ zur Schwerkraft
  • Im gezeigten Anwendungsfall sind Auswirkungen der Schwerkraft vernachlässigbar. Aus der Gleichung ist also ersichtlich, daß der Durchfluß durch eine gegebene Durchflußbegrenzungsbahn primär gesteuert wird durch: (1) die Druckhöhe oder den Druck, der auf die Fluidquelle aufgebracht wird, im Vergleich zu dem Druck (d. h. ΔP), der auf den Auslaß des Systems aufgebracht wird; (2) das A²/L- Verhältnis; und die Viskosität (u) des Fluids. Von diesen ist das A²/L-Verhältnis die kritische Steuervariable. Durch Verwendung eines kristallinen Substrats kann dieses Verhältnis präzise gesteuert werden, um eine genaue und unveränderliche Durchflußbegrenzungsbahn zu erhalten.
  • Der vor stehend beschriebene Begrenzer mit unveränderlicher Durchflußrate ist in anderen Fluidverabreichungssystemen im medizinischen Bereich anwendbar. Beispielsweise ist in Fig. 4 der Begrenzer Teil eines tragbaren Arzneimittelinfusionssystems 58.
  • Das in Fig. 4 gezeigte System 58 weist einen herkömmlichen Infusor 60 vom Blasentyp auf, wie er in der US-PS 4 386 929 von Peery et al. beschrieben ist. Dieser Infusor 60 soll vom Patienten getragen werden, während gleichzeitig Medikation intravenös mit einer unveränderlichen, gesteuerten Rate abgegeben wird.
  • Der Infusor 60 weist ein rohrförmiges Gehäuse 62 mit einem Auslaßende 64 auf. Ein Schwimmkolben 66 ist bewegbar in dem Gehäuse 62 angebracht. Eine elastomere Blase 68 ist an dem Kolben 66 befestigt. Im Gebrauch wird das flüssige Arzneimittel oder sonstige Medikament, das verabreicht werden soll, durch eine Spritze oder dergleichen in die Blase 68 eingebracht. Flüssigkeit wird aus der erweiterten Blase 68 durch das Auslaßende 64 ausgedrückt. Der Kolben 66 bewegt sich entsprechend in Richtung zum Auslaßende 64 des Gehäuses 62.
  • Ein Schlauch 70 steht mit dem Inneren der Blase 68 in Verbindung und leitet die Flüssigkeit von der Blase 68 zu dem Patienten. Wie in Fig. 1 stellt im Gebrauch eine am Ende des Schlauchs 70 getragene herkömmliche Luerkupplung 72 eine Verbindung mit einem herkömmlichen intravenösen Katheter 74 her.
  • Das System 58 weist ein In-Line-Steuerelement 76 für eine unveränderliche Durchflußrate mit einer Scheibe 36 oder einem Chip auf, der nicht gemäß der Erfindung ist und die gleiche allgemeine Konfiguration und Ausbildung wie in Fig. 2 hat (weshalb er mit dem gleichen Bezugszeichen versehen ist). Wie vorstehend beschrieben, halten der Innendurchmesser und die Länge der Durchflußbegrenzungsbahn 40 durch die Scheibe 36 die gewünschte Medikationsdurchflußrate zum Patienten aufrecht.
  • Die Scheibe 36 kann in einem Gehäuse 34 angeordnet sein, wie in Fig. 2 gezeigt ist, und kann an jeder Stelle entlang der Fluidbahn, die mit dem Inneren der Blase 68 in Verbindung steht, angeordnet sein. Bei der gezeigten Ausführungsform (s. Fig. 5) ist die Scheibe 36 jedoch in der Luerkupplung 72 selbst untergebracht
  • Bei dieser Speziellen Anordnung weist die Luerkupplung 72 einen Einlaßkanal 78, der mit der Blase 68 in Verbindung steht, und einen Auslaßkanal 80 auf, der mit dem Katheter 74 in Verbindung steht. Ein Dichtelement 82 ist zwischen dem Einlaß- und dem Auslaßkanal 78 und 80 angeordnet. Die Scheibe 36 wird in dem Dichtelement 82 getragen, wobei der Scheibeneinlaß 44 mit dem Einlaßkanal 78 und der Scheibenauslaß 46 mit dem Auslaßkanal 80 in Verbindung steht. Jedes die Kupplung 72 durchfließende Fluid muß somit durch die Durchflußbegrenzungsbahn 40 der Scheibe 36 gehen. Die Scheibe 36 dient also dazu, die Durchflußrate des Fluids zu kegeln.
  • Ein weiteres Fluidverabreichungssystem 84 ist in Fig. 6 gezeigt. Dieses System 84 hat viele Elemente mit dem in Fig. 1 gezeigten System gemeinsam, und diese gemeinsamen Elemente haben die gleichen Bezugszeichen.
  • Wie aus Fig. 6 ersichtlich ist, weist das System 84 jedoch keine Rollenklemme 28 auf. Vielmehr weist das System 86 anstelle dieses Elements ein einziges In-Line-Steuerelement für eine veränderliche Durchflußrate auf, das die Merkmale der Erfindung verkörpert.
  • Wie am besten aus Fig. 7 ersichtlich ist, weist das In-Line- Steuerelement 86 für eine veränderliche Durchflußrate ein Basiselement 88 und ein Wählelement 90 auf, das auf dem Basiselement 88 bewegbar getragen wird. Wie nachstehend ausführlicher beschrieben wird, dient die Bewegung des Wählelements 90 (wie durch Pfeile in Fig. 6 gezeigt) dazu, die Durchflußrate von das System 84 durchfließendem Fluid selektiv zu ändern. Die Bewegung des Wählelements 90 kann auch dazu dienen, Fluiddurchfluß durch das System 84 insgesamt zu verhindern.
  • Wie Fig. 7 zeigt, weist das Basiselement eine Vertiefung 92 auf. Ein Einlaßkanal 94 steht über eine Einlaßöffnung 96 mit der Vertiefung 92 in Verbindung. Ein Auslaßkanal 98 steht über eine Auslaßöffnung 100 ebenfalls mit der Vertiefung 92 in Verbindung. Die entgegengesetzten Enden des Einlaß- und des Auslaßkanals 102 bzw. 104 sind in-Line mit dem Fluidschlauch 12 des Systems 84 angebracht (s. Fig. 6).
  • Wie aus Fig. 7 ersichtlich ist, ist die Einlaßöffnung 96 allgemein entlang der Mittellinie 106 der Vertiefung 92 angeordnet, die bei der gezeigten Ausführungsform zylindrische Konfiguration hat. Die Auslaßöffnung 100 in dieser Anordnung ist in Radialrichtung um einen gewählten Abstand von der Einlaßöffnung 96 beabstandet.
  • Es versteht sich, daß die Position der Einlaß- und der Auslaßöffnung 96 und 100 umgekehrt sein könnte und daß die Vertiefung 92 eine andere als die in den Zeichnungen gezeigte zylindrische Konfiguration haben könnte.
  • Ein elastomeres Dichtelement 108 befindet sich in der Vertiefung. Das Dichtelement 108 weist eine erste und eine zweite Öffnung 110 und 112 auf, die sich durch den Körper des Elements 108 erstrecken. Die erste Öffnung 110 ist mit der Einlaßöffnung 96 ausgefluchtet, wenn das Dichtelement 108 in der Vertiefung 92 ordnungsgemäß positioniert ist. Wenn es so positioniert ist, ist die zweite Öffnung 112 mit der Auslaßöffnung 100 ausgefluchtet.
  • Ein Paar von Festlegestiften 114 ist in der Vertiefung 92 positioniert. Diese Stifte 114 passen in ein Paar von Festlegelöchern 116 in dem Dichtelement 108, um das Dichtelement 108 in der gewünschten Position in der Vertiefung 92 auszufluchten und zu halten.
  • Bei der gezeigten Ausführungsform ist das Wählelement 90 auf dem Basiselement 88 um eine Achse drehbar, die mit der Mittellinie 106 der Vertiefung 92 allgemein ausgefluchtet ist, d. h. in Axialrichtung mit der Einlaßöffnung 96 ausgefluchtet ist.
  • Das Wählelement 90 kann zwar durch verschiedene Mittel drehbar an dem Basiselement 88 angebracht werden; bei der gezeigten Ausführungsform (s. Fig. 7) ist das Wählelement 90 durch Schnappeingriff zwischen einem Umfangsflansch 118 an dem Wählelement 90 und einer passenden Umfangsrippe 120 an dem Basiselement 88 drehbar an der Basis 88 befestigt.
  • Eine Durchflußbegrenzungsscheibe 122 oder ein solcher Chip wird von dem Wählelement 90 getragen. Insbesondere definieren vorspringende Rippen 124, die in der Innenwand des Wählelements 90 gebildet sind, einen Raum 126, der der Gestalt der Scheibe 122 allgemein entspricht. Die Scheibe 122 wird in diesem Raum 126 getragen, wobei die Rippen 124 mit den Umfangsrändern der Scheibe 122 in Kontakt sind und eine seitliche Bewegung davon verhindern. Die Scheibe 122 wird also zur gemeinsamen Bewegung mit dem Wählelement 90 getragen.
  • Die Scheibe 122 ist, wie vorstehend beschrieben und in Fig. 2 und 3 gezeigt, mit einem Grundsubstrat 38 und einer Deckschicht 42 ausgebildet. Im Gegensatz zu den vorstehend gezeigten und beschriebenen Scheiben (es wird nunmehr auf Fig. 8 Bezug genommen) weist die Scheibe 122 mindestens zwei unabhängige Durchflußbegrenzungsbahnen auf, die in dem Grundsubstrat gebildet sind. Bei der gezeigten Ausführungsform sind vier Durchflußbegrenzungsbahnen 128, 130, 132, 134 gebildet.
  • Wenn das Wählelement 90 drehbar an dem Basiselement 88 befestigt ist, ist die Scheibe 122 sandwichartig in dem Raum 126 zwischen der Innenwand des Wählelements 90 und dem Dichtelement 108 angeordnet. In dieser Orientierung ist der Mittelpunkt 136 der Scheibe 122 mit der Drehachse 106 des Wählelements 90 allgemein ausgefluchtet und daher mit der Einlaßöffnung 96 selbst ausgefluchtet.
  • Ein Drehen des Wählelements 90 dient also dazu, die Scheibe 122 um diese Achse 106 zu drehen, wobei das Dichtelement 108 eine gleitende Dichtfläche angrenzend an die Scheibe 122 bildet.
  • Bei dieser Anordnung weist die Scheibe 122 an ihrem Mittelpunkt einen Einlaß 138 auf (s. Fig. 8). In Radialrichtung von dem Einlaß 138 beabstandet sind mindestens zwei Auslässe. Bei der gezeigten Ausführungsform sind vier Auslässe 140, 142, 144 und 146 gezeigt. Jeder Auslaß 140, 142, 144 und 146 ist in Radialrichtung von dem Einlaß 138 beabstandet, und zwar um den gleichen Abstand, um den die Auslaßöffnung 100 von der Einlaßöffnung 96 beabstandet ist.
  • Wenn die Scheibe 122 sandwichartig zwischen dem Wählelement 90 und dem Dichtelement 108 angeordnet ist, ist also der Einlaß 138 der Scheibe mit der Einlaßöffnung 96 des Basiselements 88 (über die Öffnung 110 in dem Dichtelement 108) ausgefluchtet. Eine gemeinsame Drehung der Scheibe 122 mit dem Wählelement 90 dient somit dazu, den Einlaß 138 der Scheibe 122 (über die ausfluchtende Öffnung 110 in dem Dichtelement 108) in Ausfluchtung mit der Einlaßöffnung 96 des Basiselements 88 zu halten. Die Drehung dient ferner dazu, die verschiedenen Auslässe 140, 142, 144 und 146 der Scheibe 122 (über die ausfluchtende Öffnung 112 in dem Dichtelement 108) in und außer Ausfluchtung mit der Auslaßöffnung 100 des Basiselements 88 zu halten, je nach der Position des Wählelements 90 in seiner kreisförmigen Bahn (wie durch Pfeile in Fig. 6 gezeigt).
  • Wie aus Fig. 8 ersichtlich ist, sind die erste, zweite, dritte und vierte Bahn 128, 130, 132 und 134 in dem Substrat 38 der Scheibe 122 zwischen dem Scheibeneinlaß 138 und dem ersten, zweiten, dritten und vierten Scheibenauslaß 140, 142, 144 bzw. 146 gebildet. Jede Bahn 128, 130, 132 und 134 ist mit einer vorgewählten Querschnittsfläche und Länge gebildet, um einen unterschiedlichen Durchflußwiderstand zu bieten. Fluid, das jede Durchflußbegrenzungsbahn durchfließt, fließt daher mit einer unterschiedlichen Rate.
  • Eine eingeritzte Markierung 148 an der Innenwand des Wählelements 90 (s. Fig. 7) ist mit einer entsprechenden eingeritzten Markierung 150 an der Scheibe 122 ausgefluchtet, um die Scheibe 122 in der gewünschten Orientierung in dem Raum 126 festzulegen. In dieser Orientierung zeigen erläuternde Markierungen 160 an der Außenseite des Wählelements 90 (s. Fig. 9) an, wenn die verschiedenen Scheibenauslässe in oder außer Ausfluchtung mit der Auslaßöffnung 100 sind.
  • Wie Fig. 10a bis 10d zeigen, kann der Benutzer also die Scheibe 122 durch Drehen des Wählelements 90 innerhalb eines Bereichs von Positionen (die als Positionen A, B, C und D beschrieben sind) selektiv orientieren, um den Fluiddurchfluß durch die Durchflußbegrenzungsbahnen 140, 142, 144 und 146 zu leiten, um die gewünschte Durchflußrate zu erhalten. Durch Positionieren des Wählelements 90 zwischen irgendwelchen dieser Betriebspositionen dient die Scheibe 122 dazu, den gesamten Fluiddurchfluß durch das System zu blockieren.
  • Wie Fig. 8 zeigt, sind Fluidverteiler 162 bevorzugt in Zuordnung mit jeder Durchflußbegrenzungsbahn gebildet. Gewünschtenfalls können auch Filtrationsbereiche 164, wie sie vorstehend beschrieben sind, gebildet sein.
  • Bei der gezeigten Ausführungsform dosiert die erste Durchflußbegrenzungsbahn 128 (Position A) Fluiddurchfluß mit einer Rate von 0,5 ml/h, die zweite Durchflußbegrenzungsbahn 130 (Position B) mit 2,0 ml/h, die dritte Durchflußbegrenzungsbahn 132 (Position C) mit 5,0 ml/h und die vierte Durchflußbegrenzungsbahn 134 (Position D) mit 100 ml/h, wenn das System 84 unter seinen normalen Betriebsbedingungen betrieben wird.
  • Bei der gezeigten Ausführungsform sind sämtliche Durchflußbegrenzungsbahnen 128, 130, 132 und 134 V-förmig mit einem in dem V eingeschlossenen Winkel von 70 1/2º. Die erste Bahn 128 hat eine Breite, gemessen am Oberende des V, von 22 um (microns) und eine Länge von 330 um (microns). Die zweite Bahn 130 hat eine vergleichbare Breite von 48 um (microns) und eine Länge von 1980 um (microns). Die dritte Bahn 132 hat eine Breite von 66 um (microns) und eine Länge von 2760 um (microns). Die vierte Bahn 134 weist zehn (10) parallele Bahnen auf, die jeweils eine Breite von 76 um (microns) und eine Länge von 2390 um (microns) haben. Der hier verwendete Begriff "Bahn" kann wie bei der vierten Bahn 134 mehr als einen einzigen Fluidkanal und kann eine Struktur von Fluidkanälen aufweisen.
  • Die vorgesehenen Durchflußraten sind diskret und präzise. Der Benutzer braucht anfangs keine stufenlos einstellbare Rollenklemme einzustellen, um eine gewünschte Durchflußrate zu erhalten. Außerdem ist die durch die Scheibe eingestellte Durchflußrate, wenn sie einmal gewählt ist, fest und unveränderlich, solange die Betriebsbedingungen (wie etwa die wirksame Druckhöhe ΔP) konstant bleiben. Sie unterliegt keiner Änderung aufgrund eines "Kriechens" in dem Schlauch, wie das mit einer herkömmlichen Rollenklemme der Fall ist.
  • Die Anordnung der Durchflußbegrenzungsbahnen auf dem Grundsubstrat zum Erzielen eines Bereichs von diskreten Durchflußraten kann sich von der in Fig. 8 gezeigten unterscheiden.
  • Eine repräsentative alternative Anordnung ist in Fig. 11 gezeigt. Darin weist eine Scheibe 166 (die, wie in Fig. 2 und 3 gezeigt, ausgebildet ist) eine kontinuierliche konzentrische Durchflußbegrenzungsbahn 168 auf, die sich von einer zentralen Öffnung 170 in Gestalt einer Helix nach außen erstreckt. Mehrere Öffnungen 172, 174, 176, 178 sind entlang der Bahn 168 angeordnet. Dadurch werden vier Durchflußbegrenzungsbahnen definiert, die sich zwischen der Öffnung 170 und der Öffnung 172, der Öffnung 170 und der Öffnung 174, der Öffnung 170 und der Öffnung 176 sowie der Öffnung 170 und der Öffnung 178 erstrecken. Jede Durchflußbegrenzungsbahn hat aufgrund ihrer Länge und Querschnittsfläche einen anderen Durchflußwiderstand, wodurch ein Bereich von diskreten Durchflußraten geschaffen wird.
  • Bei dieser Anordnung (wie sie in Fig. 11 gezeigt ist) kann die zentrale Öffnung 170 mit einer Einlaßöffnung 178' ausgefluchtet sein, die in einem zugeordneten Gehäuse angeordnet ist. Eine Auslaßöffnung 180 kann angrenzend an die Einlaßöffnung 178' an dem Gehäuse angeordnet sein. Drehen der Scheibe 166 um die Einlaßöffnung 178' bringt die Auslässe 172, 174, 176 und 178 in und außer Ausfluchtung mit der Auslaßöffnung 180, um die veränderliche Durchflußratensteuerung zu erzielen, die unter Bezugnahme auf Fig. 8 beschrieben wurde.

Claims (5)

1. Intravenöse Flüssigkeitsverabreichungsvorrichtung, die einen Schlauch mit einer In-Line-Durchflußsteuereinrichtung (88, 90) hat, wobei die Einrichtung folgendes hat: eine umschlossene Durchflußbegrenzungsbahn (128, 130, 132, 134, 168), ein Wählelement (90) und eine Basis (88), die das Wählelement (90) trägt, wobei das Wählelement (90) und die Basis (88) relativ zueinander bewegbar sind, um die Fluiddurchflußrate durch die Einrichtung zu wählen, dadurch gekennzeichnet, daß die Basis (88) im Abstand voneinander eine Einlaß- und eine Auslaßöffnung (96, 100) aufweist, die jeweils mit einem Einlaß- und einem Auslaßkanal (94, 98) in-Line in dem Schlauch in Verbindung stehen, eine Durchflußbegrenzungsscheibe (122), die mit dem Wählelement (90) zur Bewegung damit verbunden ist, wobei die Scheibe ein Substrat (38) aufweist, das hat entweder : -(i) die Durchflußbegrenzungsbahn (168) mit mindestens zwei Abschnitten, wobei jeder Abschnitt einen anderen Widerstand gegenüber Fluiddurchfluß bietet und wobei das Wählelement (90) bewegbar ist, um einen gewählten der Abschnitte in Fluidverbindung zwischen der Einlaß- und der Auslaßöffnung (96, 100) zu verbinden, oder
(ii) eine Vielzahl der Durchflußbegrenzungsbahnen (128, 130, 132, 134), wobei jede Bahn (128, 130, 132, 134) einen anderen Widerstand gegenüber Fluiddurchfluß bietet und wobei das Wählelement (90) bewegbar ist, um eine gewählte der Bahnen (128, 130, 132, 134) in Fluidverbindung zwischen der Einlaß- und der Auslaßöffnung (96, 100) zu verbinden, um Fluid von der Einlaßöffnung entlang der gewählten Bahn zu der Auslaßöffnung zu leiten, ohne Fluid entlang irgendeiner anderen Bahn zu leiten.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei das Substrat (38) aus einem kristallinen Material gebildet ist und wobei die Fluidbegrenzungsbahn oder -bahnen (40, 128, 130) in das Substrat geätzt ist/sind.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, die ferner ein Abdichtelement (108) aufweist, das von dem Basiselement (88) getragen ist, und wobei die Scheibe (122, 166) in dem Wählelement (90) zwischen dem Abdichtelement (108) und dem Inneren des Wählelements (90) getragen ist.
4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Scheibe (122) eine erste, eine zweite und eine dritte Öffnung (138, 140, 142, 144, 146) aufweist, eine der Vielzahl von Durchflußbegrenzungsbahnen zwischen der ersten Öffnung (138) und der zweiten Öffnung (140, 142, 144, 146) verläuft und eine andere der Durchflußbegrenzungsbahnen zwischen der ersten Öffnung (138) und der dritten Öffnung (140, 142, 144, 146) verläuft.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Scheibe (166) eine erste, eine zweite und eine dritte Öffnung (170, 172, 174, 176, 178) aufweist, einer der Abschnitte zwischen der ersten Öffnung (170) und der zweiten Öffnung verläuft und der andere der Abschnitte zwischen der ersten Öffnung (170) und der dritten Öffnung verläuft.
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