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Gebiet der
Erfindung
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Diese
Erfindung bezieht sich auf Spülungspumpensysteme,
insbesondere auf Vorrichtungen, die zur Spülung von Operationsstellen
während
medizinischer Prozeduren verwendet werden.
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Hintergrund
der Erfindung
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Vorrichtungen,
die ein Spülfluid
zu einer Spülstelle
liefern, sind in einer Vielzahl medizinischer und zahnmedizinischer
Prozeduren notwendig. Laparoskopische, arthroskopische und hysteroskopische
Prozeduren z. B. machen es erforderlich, dass ausreichende Volumina
eines Spülungsfluids
an die Operationsstelle geliefert werden, um eine Tamponade aufrechtzuerhalten,
Ablässe
zu isolieren und um allgemein die Operationsstelle zu reinigen.
Laparoskopische Prozeduren beinhalten Einschnitte in die Bauchhöhle und
umfassen Blinddarmentfernungen, Gallenblasenentfernung (Einschnitt
der Gallenblase) und Behandlung von ektopischen Schwangerschaften.
Hysteroskopische Prozeduren beinhalten eine Untersuchung des Gebärmutterraums
und umfassen Prozeduren, die anormales Gewebe aus der Gebärmutter
entfernen, wie z. B. eine Biopsie oder eine Myomentfernung. Arthroskopische
Prozeduren werden üblicherweise
durch einen orthopädischen
Chirurgen durchgeführt
und beinhalten Spülung,
Aufblähung und
Untersuchung der Gelenke, wie z. B. am Knie, der Schulter, dem Ellenbogen
oder Fußgelenk,
wobei derartige arthroskopische Produzieren eine Synovialentfernung,
eine Meniskusentfernung oder Wiederherstellung des vorderen Kreuzbandes
beinhalten.
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Während dieser
verschiedenen medizinischen Prozeduren ist es im allgemeinen nützlich, wenn
der Chirurg Gewebe, das die Operationsstelle umgibt, bei Seite hält, indem
Lösungen,
wie z. B. eine Salz-, Glycin- oder eine Laktat-Ringer-Lösung, in den entsprechenden
Bereich injiziert werden. Da jede Prozedur unterschiedliche Volumina
an Fluid benötigt,
die mit verschiedenen Drücken
bereitgestellt werden müssen,
wäre es
für Anbieter
einer medizinischen Versorgung nützlich, über eine
einzelne Pumpe zu verfügen,
die angepasst werden kann, um die geeignete Spülung für verschiedene Prozeduren zu liefern.
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Ein
weiterer wichtiger Aspekt medizinischer Spülungspumpen ist Sterilität. Ein Fluid,
das während
einer Operation in den Körper
gelangt, muss steril gehalten werden. Bemühungen, eine Sterilität beizubehalten,
werden jedoch kompliziert, wenn teure Hardware, wie z. B. eine Pumpe,
verwendet wird. Die Sterilität
wird einfacher und sicher bereitgestellt, wenn medizinische Vorrichtungen,
die ein Spülfluid zu
dem Körper
bringen, nach jeder Verwendung entsorgt werden können. Es ist möglich, eine
medizinische Spülungspumpe
bereitzustellen, die einen bleibenden, nichtsterilen Pumpenmotor
verwendet, der eine Pumpwirkung in einem sterilen Fluidweg erzeugen
kann, der wegwerfbar ist und von der bleibenden Motor-Hardware getrennt
werden kann.
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Das
U.S.-Patent 3,927,955 (Spinosa u. a.) offenbart eine medizinische
Kassettenpumpe, die eine peristaltische Pumpwirkung verwendet, um
ein Fluid durch einen sterilisierten Fluidweg zu pumpen. Die Pumpe
besteht aus einem nichtsterilen bleibenden Elektromotor, der Planetenrollen
dreht. Die Rollen nehmen die Außenoberfläche einer
flexiblen sterilisierten Schlauchanordnung in Eingriff, die um den kreisförmigen äußeren Rand
einer wegwerfbaren Kassette gehalten wird. Wenn die Rollen die Schlauchanordnung
gegen den Rand der Kassette komprimieren, wird eine Fluidpumpwirkung
bereitgestellt. Die Kassette und die Schlauchanordnung können von
den Rollen und dem Motor entfernt werden und können für jeden Gebrauch weggeworfen
werden und durch eine neue sterile Kassette und Schlauchanordnung
ersetzt werden.
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Das
U.S.-Patent 4,635,621 (Atkinson) offenbart ein Spülungspumpensystem,
das einen bleibenden Elektromotor verwendet, der eine sterile und wegwerfbare
Pumpeneinheit in Eingriff nimmt. Ein sich linear hin- und herbewegender
Elektromotor nimmt das Ende einer Kolbenstange, die Teil der wegwerfbaren
Kolben-/Zylinderpumpe ist, lösbar
in Eingriff. Die austauschbare sterile Spülungspumpe gleitet in ein Fach,
das benachbart zu dem Elektromotor ist, so dass der Motor und die
Kolbenstange in einer Arbeitsbeziehung behalten werden können. Es wäre sehr
wünschenswert,
eine medizinische Pumpe bereitzustellen, die eine breite Vielzahl
steriler austauschbarer Pumpmechanismen antreiben kann, um den vielen
medizinischen Prozeduren gerecht zu werden, die Anbieter einer medizinischen
Versorgung durchführen
müssen.
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Die
US 5,246,422 (Favre) zeigt
eine Pumpe zum Spülen
von Hohlräumen
oder Gewebe eines menschlichen oder tierischen Körpers. Die Pumpe weist ein
bleibendes Modul mit zwei Antriebsnaben zum Antreiben zweier entsprechender
peristaltischer Pumpen, die in einer Kassette befestigt sind, auf.
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Die
US-A-5 464 391 beschreibt ein Pumpensystem und einen wegwerfbaren
Pumpenmechanismus gemäß dem Vorwort
von Anspruch 1 bzw. Anspruch 10.
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Gemäß der Erfindung
werden ein medizinisches Mehrzweck-Spülungspumpensystem
gemäß Anspruch
1 und ein wegwerfbarer Pumpenmechanismus gemäß Anspruch 10 bereitgestellt.
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Diese
Erfindung bezieht sich auf Fluidpumpen, die in medizinischen Prozeduren
eingesetzt werden, die einen bleibenden nichtsterilen Pumpenmotor
verwenden, der schnittstellenmäßig mit
einem sterilen und wegwerfbaren Pumpmechanismus und Fluidweg verbunden
ist. Dieses Pumpensystem verwendet eine hochentwickelte Elektroniksteuerung, die
einen Drehelektromotor mit Leistung versorgt. Die Steuerung und
der Motor sind mit einer Halterung versehen, die entworfen ist,
um einen mehrerer wegwerfbarer und steriler Pumpmechanismen oder
Körper
aufzunehmen, die zusammenlaufen und Teil eines sterilen Fluidwegs
werden, durch den sich das Spülungsfluid
bewegt. Das sterile Spülungsfluid
kann aus Spülbeuteln
oder -flaschen durch eine flexible Schlauchanordnung zu dem Pumpenkörper geliefert werden.
Nachdem das Spülungsfluid
durch einen sterilen Pumpenkörper
gepumpt wurde, bewegt sich dasselbe durch die flexible Schlauchanordnung
zu einem Spülungshandgerät, das für die gerade
durchgeführte
Prozedur geeignet ist. Alle Komponenten des Fluidwegs (Spülungsbeutel,
Pumpenkörper, Handgerät und flexible
Schlauchanordnung, die dort zusammenlaufen) sind sterile wegwerfbare
Einmalgegenstände.
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Mehrere
unterschiedlich konfigurierte Pumpmechanismen oder Pumpenkörper können mit
dem Motor/Steuerungssystem verwendet werden. Eine Zentrifugalpumpe,
die ein sich drehendes Pumpenrad verwendet, um einen gesteuerten
Fluiddruck und eine Flussrate zu erzeugen, wird in laparoskopischen,
hysteroskopischen und arthroskopischen Prozeduren eingesetzt. Da
jede Prozedur jedoch einen spezifischen Fluidzufuhrdruck und eine
-rate benötigt,
werden drei unterschiedliche Pumpentypen, die entsprechend dimensionierte
Pumpenräder
einsetzen, verwendet. Andere Pumpmechanismen können ebenso mit der Steuerung
verwendet werden, wobei diese Pumpmechanismen auch konfiguriert
sein können,
um Fluidausgaben zu erzeugen, die insbesondere für eine bestimmte medizinische
Prozedur geeignet sind.
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Die
bleibende Steuerung ist in der Lage, die verschiedenen wegwerfbaren
Pumpenkörpertypen
in einer speziell geformten Halterung aufzunehmen, die an der Unterseite
der Steuerung angebracht ist. Insbesondere wird ein Rahmen, der
schwenkbar entlang der hinteres Rands der Unterseite der Steuerung
angebracht ist, geöffnet
und nach unten geneigt, um den wegwerfbaren Pumpenkörper aufzunehmen. Obwohl
jeder Pumpen körpertyp
eine unterschiedliche innere Konfiguration aufweist, die für dessen
beabsichtigte Prozedur geeignet ist, sind die Außenabmessungen aller Pumpenkörpertypen
gleich, so dass jeder Pumpenkörper
in den Steuerrahmen passt. Sobald der Pumpenkörper in dem abgesenkten Rahmen
platziert wurde, wird der Rahmen nach oben geschlossen und rastet
ein, so dass der Pumpenkörper die
Steuerung und den Antriebsmotor in Eingriff nimmt.
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Der
Pumpenkörper
ist auf mehrere Weisen schnittstellenmäßig mit der Steuerung verbunden. Erstens
nimmt der Pumpenmotor das Pumpenantriebsbauteil der wegwerfbaren
Pumpe in Eingriff. Ein Paddel, das an dem Ende der sich drehenden
Motorwelle angebracht ist, ergreift und dreht eine Pumpenantriebsstange,
die durch die Oberseite des Pumpenkörpers vorsteht. Danach bewirkt
das sich drehende Paddel, wenn sich der Elektromotor dreht, dass
der Pumpmechanismus wiederum sich dreht, was einen Fluidfluss durch
den bestimmten Pumpenkörper
erzeugt und eine Fluidausgabe mit einem gesteuerten Druck bereitstellt.
Die Fluidlieferrate und der -druck können innerhalb von Grenzen,
die durch den Pumpenkörperentwurf
bestimmt werden, verändert
werden, indem die Drehgeschwindigkeit des Motors erhöht oder
gesenkt wird.
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Der
wegwerfbare Pumpenkörper
ist auf eine zweite Weise schnittstellenmäßig mit der Steuerung verbunden,
die es der Steuerung ermöglicht,
automatisch zu identifizieren, welcher Typ von Pumpenkörper eingesetzt
wurde, und basierend auf dieser Identifizierung eine anfängliche
Vorgabemotorgeschwindigkeit und eine obere und untere Motorgeschwindigkeitsgrenze
auf die geeigneten Pegel einzustellen. Diese Identifizierung wird
durch Schalter erzielt, die sich an der Schnittstelle zwischen der Steuerung
und dem Pumpenkörper
befinden, wobei die Schalter erfassen, welcher Pumpenkörpertyp
in die Steuerung eingebaut wurde. Insbesondere nehmen kleine Höcker, die
in der Oberseite jedes Pumpenkörpers
in einem Muster geformt sind, das eindeutig für jeden Pumpenkörpertyp
ist, ein Array von Schaltern in Eingriff, das sich an der Unterseite
der Steuerung befindet. Wenn der schwenkbar gelagerte Rahmen geschlossen
wird, um den Pumpenkörper mit
der Steuerung in Eingriff zu bringen, betreiben die Höcker die
Schalter in einem vorbestimmten Muster, das eindeutig für diesen
bestimmten Pumpenkörper ist.
Das Muster niedergedrückter
Schalter wird verwendet, um Identifizierungsinformationen und Vorgabeeinstellungen
aus einer nichtflüchtigen
Speicherung, die sich in der Steuerung befindet, wiederzugewinnen.
Die wiedergewonnenen Informationen werden verwendet, um eine LED-Anzeige
zu treiben, die den Benutzer darüber
benachrichtigt, welcher Pumpenkörpertyp
eingebaut wurde, indem ein Medizinprozedurtyp angezeigt wird, der
dem eingebauten Pumpenkörpertyp
entspricht (z. B. eine laparoskopische Prozedur, eine hysteroskopische
Prozedur, eine arthroskopische Prozedur usw.). Als ein Sicherheitsmerkmal
muss der Benutzer bestätigen,
dass der angezeigte Prozedurtyp die beabsichtigte Prozedur ist, indem
ein Bestätigungsknopf
gedrückt
wird, bevor die Pumpe startet. Nach einer Bestätigung durch den Benutzer wählt die
Steuerung eine Vorgabemotorgeschwindigkeit aus, die einen geeigneten
Fluiddruck und nachfolgend eine Flussrate für die bestimmte Prozedur erzeugt.
Eine obere und eine untere Geschwindigkeitsgrenze werden ebenso
aus dem internen Speicher wiedergewonnen, um den maximalen bzw.
minimalen Fluiddruck einzustellen.
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Ein
Benutzer kann ohne weiteres die erwünschte Spülungspumpe mit einem Minimum
an Vorbereitungszeit, wenn dieses System verwendet wird, aufbauen
und betreiben. Nach einer Auswahl des geeigneten Pumpenkörpertyps
für die
erwünschte
medizinische Prozedur verbindet der Benutzer einfach ein Reservoir
an Spülungsfluid,
wie z. B. Salz-, Laktat-Ringer- oder
Glycin-Fluid, über
eine flexible Schlauchanordnung mit dem Pumpenkörper. Das Reservoir ist oberhalb
des Pumpenkörpers
befestigt, um einen Fluidfluss durch Schwerkraft in die Pumpe zu
fördern.
Der Benutzer kann auch einen geeigneten Spülungshandapparat über eine
flexible Schlauchanordnung an dem Pumpenauslass anbringen. Der flexible
Schlauch anordnungssatz kann mit einem Vorverbindungsendanschlussstück zur schnellen
Verbindung mit medizinischen Vorrichtungen, die an dem Patienten
hängen,
versehen sein. Um den Pumpenkörper
in die Steuerung einzubauen, löst
der Benutzer eine Sperre an der Vorderseite des Rahmens, die schwenkmäßig an der
gegenüberliegenden
Seite angebracht ist und vorne nach unten schwingt. Der Benutzer
fügt dann
den Pumpenkörper in
den Rahmen ein.
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Während der
Pumpenkörper
in dem geneigten offenen Rahmen aufliegt, füllt sich derselbe mit Fluid
und Luft wird automatisch aus dem Pumpenkörper abgeführt, um die Pumpe vorzubereiten.
Die gewinkelte Position des Pumpenkörpers in dem offenen Rahmen
stellt aufgrund der relativen Positionen der Fluideinlass- und Auslassleitungen
sicher, dass Luft in dem Pumpenkörper
herausgetrieben wird, wenn sich der Pumpenkörper mit Fluid füllt. Insbesondere ist
die Auslassleitung, die sich an der Unterseite des Pumpenkörpers in
einer Position nahe an dem Rahmengelenk befindet, mit einem Kanal
verbunden, der in dem Inneren des Pumpenkörpers geformt ist, was sicherstellt,
dass sich der Fluidauslass an der Oberseite des Pumpenkörpers befindet.
Deshalb füllt
ein Fluid, das durch die Einlassleitung in der Mitte des Pumpenkörpers eintritt
(durch Schwerkraft getragen), den Pumpenkörper und Luftblasen werden
zu der Oberseite des Behälters
gedrückt
und automatisch durch den Auslass abgeführt.
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Nachdem
die Vorbereitung abgeschlossen ist, schließt der Benutzer den Rahmen,
wobei hier die Pumpe mit dem Paddel, das an der Welle des Elektromotors
in der Steuerung angebracht ist, in Eingriff gebracht wird. Die
Steuerung erkennt automatisch den Typ eingebauten Pumpenkörpers, erzeugt
eine Anzeige, die die Prozedur anzeigt, für die der Pumpenkörper entworfen
wurde, und wartet, dass der Benutzer die Prozedur bestätigt. Nach
der Bestätigung registriert
die Steuerung automatisch einen maximalen, minimalen und vorgegebenen
Pumpendruck und dann kann der Benutzer mit der Prozedur beginnen, indem
ein weiterer Steuerknopf gedrückt wird,
um den Steuermotor zu starten. Sobald die Pumpe gestartet hat, kann
der Benutzer den durch die Pumpe gelieferten Fluiddruck an dem Steuerbedienfeld
der Steuerung einstellen, indem geeignet Erhöhen- und Senken-Knöpfe gedrückt werden,
oder kann den Elektromotor stoppen, indem ein Stoppknopf gedrückt wird.
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Es
ist eine allgemeine Aufgabe dieser Erfindung, ein medizinisches
Spülungspumpensystem bereitzustellen,
das eine bleibende nichtsterile Pumpenmotor-Hardware und einen austauschbaren Pumpenmechanismus,
der wie alle Komponenten, die den Fluidweg aufweisen, steril und
wegwerfbar ist, verwendet.
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Eine
weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein medizinisches Spülungspumpensystem bereitzustellen,
das zur Verwendung bei verschiedenen medizinischen Prozeduren angepasst
werden kann, die verschiedene Spülungsflüsse und
-drücke erfordern.
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Eine
weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein medizinisches Spülungspumpensystem bereitzustellen,
das eine Steuerung verwendet, die in der Lage ist, unterschiedliche
Pumpmechanismen zu erkennen und zu identifizieren, die zur Verwendung in
verschiedenen medizinischen Prozeduren eingebaut wurden.
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Eine
weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Pumpensteuerung
bereitzustellen, die auf ein Identifizieren dessen hin, welcher
Typ Pumpenmechanismus eingebaut wurde, automatisch eine geeignete
Motorgeschwindigkeit einstellt, um den Pumpenmechanismus für die beabsichtigte
Prozedur sicher anzutreiben.
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Eine
weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Pumpenmotorsteuerung
bereitzustellen, die durch den Benutzer angepasst werden kann, um den
Pumpendruck des Spülungsflu ids
zu erhöhen, indem
die Motorgeschwindigkeit reguliert wird.
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Eine
weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein medizinisches Spülungspumpensystem bereitzustellen,
das ein schnelles und leichtes Vorbereiten des eingebauten Pumpenmechanismus
erlaubt.
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Eine
weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, verschiedene Pumpenmechanismen
bereitzustellen, die für
verschiedene medizinische Prozeduren geeignet sind, und die ohne
weiteres mit herkömmlichen
Spülungsfluidreservoirs
und Spülungshandgerätanordnungen
verbindbar sind.
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Kurze Beschreibung
der Zeichnungen
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Die
vorangegangenen und weitere Aufgaben und Vorteile der Erfindung
werden aus der folgenden Beschreibung derselben Bezug nehmend auf
die beigefügten
Zeichnungen besser ersichtlich werden. Es zeigen:
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1 ein
Diagramm des Spülungspumpensystems;
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2 eine
Vorderansicht der Spülungspumpensteuerung;
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3 eine
Seitenansicht der Spülungspumpensteuerung;
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4 eine
detaillierte Ansicht des schwenkbar gelagerten Rahmens der Steuerung
in der offenen Position;
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5 eine
detaillierte Seitenansicht der Steuerung mit dem schwenkbar gelagerten
Rahmen in der offenen Position und dem wegwerfbaren Pumpenkörper an
seinem Ort;
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6 eine
Unteransicht der Steuerung (schwenkbar gelagerter Rahmen zur Klarheit
nicht gezeigt);
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7 eine
detaillierte Darstellung des S-förmigen
Paddels;
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8A bis 8F Draufsichten
der verschiedenen Pumpenkörper,
die die verschiedenen Höckersequenzen
zeigen;
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8G ein
Detail eines Höckers
auf der oberen Oberfläche
eines Pumpenkörpers;
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9A eine
Schnittdraufsicht des laparoskopischen Pumpenkörpers;
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9B eine
Seitenansicht des laparoskopischen Pumpenkörpers;
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10 eine
Unteransicht eines Pumpenkörpers
im allgemeinen;
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11 eine
Detailansicht des Auslasses des Pumpenkörpers im allgemeinen;
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12A eine Schnittdraufsicht des arthroskopischen
Pumpenkörpers;
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12B eine Seitenansicht des arthroskopischen Pumpenkörpers;
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13A eine Schnittdraufsicht des hysteroskopischen
Pumpenkörpers;
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13B eine Seitenansicht des hysteroskopischen Pumpenkörpers;
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14 ein
schematisches Blockdiagramm der Steuerelektronik;
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15 ein
schematisches Diagramm eines darstellenden Entwurfs des ROM-Speichers.
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Beschreibung
der darstellenden Ausführungsbeispiele
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1 stellt
das Spülungspumpensystem
allgemein bei 1 dar. Bei einer typischen Verwendung kann
eine Pumpensteuerung 3 mit einem angebrachten Pumpenkörper 5 an
einer IV-Stange 18 befestigt sein. Bei dieser Anordnung
können
Spülungsfluidreservoirbeutel 8 über den
Pumpenkörper 5 gehängt werden,
so dass sich Fluid durch die Schwerkraft durch die flexible Schlauchanordnung 10 bewegen kann,
um die Pumpe 5 zu füllen.
Die flexible Schlauchanordnung 10 kann mit den Spülungsfluidreservoirbeuteln 8 durch
ein Einfügen
von Beuteldornen 14 in Beutel 8 verbunden werden.
Ein Fluid unter Druck verlässt
den Pumpenkörper
durch eine flexible Schlauchanordnung 12, die an einem
Spülungshandgerät 16 angebracht
ist, mit dem der Bediener den Spülungsfluss
zu der Operationsstelle leiten kann. Das Spülungshandgerät kann auch
ein einfacher Abschnitt einer Latexschlauchanordnung sein.
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Die
Steuerung kann durch ein Drücken
von Knöpfen
an der Vorderseite der Steuerung 3 oder durch ein Verwenden
einer wegwerfbaren Fernsteuereinheit 20 betrieben werden,
die mit der Steuerung durch eine Leitung 21 verdrahtet
ist. Es ist ebenso möglich,
eine Leistung zu der Pumpe durch die Verwendung eines fernverdrahteten
An-Aus-Schalters, der sich an dem Spülungshandgerät (nicht
gezeigt) befindet, zu steuern.
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Die 2 und 3 zeigen
das Äußere der Spülungspumpensteuerung 3 detaillierter.
Ein herkömmlicher
Elektromotor mit einer sich drehenden Welle (nicht gezeigt) und
einem Logikschaltungsaufbau zum Steuern des Betriebs des Motors
befinden sich innerhalb des Gehäuses 25 der
Steuerung. Ein Steuerbedienfeld 23, das ein Membranschalter
sein kann, das sich an der Vorderseite des Gehäuses 25 befindet,
liefert dem Bediener Knöpfe 29, 31, 33, 35 und 37 zum
Betrieb des Pumpensystems. Jeder einzelne oder alle Knöpfe können mit
einem integrierten LED-Licht versehen sein, das anzeigt, dass die
Funktion für
diesen Knopf aktiv ist. Die Steuerung 3 kann durch eine
Klemme 50, die durch einen Knopf 48 angezogen
oder gelöst
werden kann, an der IV-Stange angebracht sein. Ein Hauptleistungsschalter 44 und eine
Fernsteuerungsdrahtaufnahmebuchse 46 befinden sich in einem
zurückgesetzten
Abschnitt an der Seite des Gehäuses 25,
um zu verhindern, dass unbeabsichtigt Spülungsfluid, das aus den Reservoirbeuteln 8 austritt,
die Seite des Gehäuses
herunterläuft,
in die Schalter eindringt und dadurch einen Kurzschluss oder Korrosion
bewirkt. Zusätzlich
können
diese elektrischen Komponenten mit Elastomerschuhen (nicht gezeigt)
bedeckt sein, um dieselben vor einer Fluiddurchdringung zu schützen.
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An
der Unterseite des Steuerungsgehäuses 25 befindet
sich ein U-förmiger
Rahmen 41, der mit der Steuerung durch ein Gelenk entlang
seines hinteren Rands 42 verbunden ist. 2 stellt
die Steuerung mit dem Rahmen 41 in einer „geschlossenen" oder Laufposition
dar, wohingegen 3 den Rahmen 41 in
der „offenen" oder Vorbereitungsposition darstellt
(in der Position mit gestricheltem Umriss). 4 zeigt
den Rahmen 41 in der offenen Position, der mit einem Rückgelenk 54 an
dem Steuerungsgehäuse
angebracht ist. Wie mit der gestrichelten Linie in 3 gezeigt
ist, öffnet
sich der Rahmen mit einem Winkel von etwa 45° zu der Horizontalen. In der geschlossenen
Position wird der Rahmen durch eine gefederte Löseverriegelung 39 in
einer Position gehalten, die im wesentlichen bündig mit der unteren Oberfläche des
Steuerungsgehäuses 25 ist.
Ein sich nach innen erstreckender Haken 65 der Löseverriegelung 39 sperrt
den vorderen Rand des Rahmens 60, um den Rahmen in der
geschlossenen Position zu halten. Der Rand der Verriegelung 39 ist
entworfen, um es zu ermöglichen,
dass die Tür
nach außen gewinkelt
und dann fest ergriffen werden kann, da beide Ränder der Tür gleichzeitig in Eingriff
genommen werden.
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Wie
in den 4 und 5 gezeigt ist, ist der äußere Rand 51 des
Rahmens 41 umrissen, um der Form der Unterseite des Steuerungsgehäuses zu folgen.
Der innere Rand 58 des Rahmens 41 jedoch ist umrissen,
um mit der äußeren Form
eines Anordnungsstegs an einem Schalenflansch 62 überein zu stimmen,
der allen verschiedenen wegwerfbaren Pumpenkörpern 5 gemein ist,
die mit der Steuerung verwendet werden. Angesichts eines kreisförmigen Anordnungsstegs
auf der Abdeckplatte (wobei der Anordnungssteg bei einigen Pumpenkörperentwürfen, wie
z. B. dem in 5 gezeigten, die äußere Pumpenkörperform
aufweisen könnte)
wäre auch
der Innenrand des Rahmens 41 kreisförmig mit einem etwas größeren Durchmesser,
um so den Pumpenkörper
sicher zu halten. Andere Pumpenkörperformen, Schalenflansche
und Abdeckplattenstegformen könnten
ebenso verwendet werden. Ein Stoßdämpfer 67, der innerhalb
des Steuergehäuses 25 angebracht
ist, nimmt den Rahmen 41 an dem Ort des Gelenks 54 in
Eingriff, um zu verhindern, dass sich der Rahmen abrupt öffnet, wenn
der Knopf 39 gelöst wird,
und um eine Bewegung des Rahmens auf etwa 45° von der Horizontalen einzuschränken.
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Ein
Laden eines Pumpenkörpers 5 wird
erzielt, wenn der Rahmen 41 in der offenen Position ist. Eine
Einlass- und eine Auslassleitung 10, 12, die mit dem
Pumpenkörper
verbunden sind, können
durch eine kleine Öffnung 57 in
dem Rahmen 41 laufen und der gesamte Pumpenkörper 5 kann
von oben in den Rahmen fallen. Der Rand 81 des Schalenflansches 62 um
den äußeren Rand
des Pumpenkörpers
berührt
die Oberfläche 56 des
Rahmens 41, wodurch der Pumpenkörper in einer geeigneten Tiefe
innerhalb des Rahmens gehalten wird. Flexible Auflagen 52,
die in 4 dargestellt sind, können an Punkten auf der Oberfläche 56 des
Rahmens positioniert sein, um Oberflächenungenauigkeiten auszugleichen und eine
sichere Platzierung der Schale 5 gegen die untere Oberfläche 68 des
Steuerungsgehäuses
sicherzustellen, wenn der Rahmen geschlossen wird. 5 zeigt
die Steuerung 3 mit dem Rahmen 41 in der offenen
oder Vorbereitungsposition, wobei ein wegwerfbarer Pumpenkörper 5 eingebaut
ist.
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Nach
einem Schließen
des Rahmens 41 mit dem geladenen Pumpenkörper 5 treten
mehrere wichtige Wechselwirkungen zwischen dem Pumpenkörper 5 und
der Unteroberfläche
der Steuerung 3 auf. Erstens berühren Höcker 80, die von der
Abdeckplatte 87 des Pumpenkörpers 5 vorstehen,
einen oder mehrere Schalter, die in einem Array an der Unteroberfläche der
Steuerung 3 positioniert sind, und drücken dieselben nieder. Dieses
Schalterarray ist in 6 dargestellt, die eine Ansicht
der Unteroberfläche
des Steuergehäuses
ist; das Array besteht aus Schaltern 69. Da verschiedene
Pumpenkörpertypen,
die für
unterschiedliche medizinische Prozeduren beabsichtigt sind, innerhalb
des Rahmens 41 platziert und mit der Steuerung 3 verwendet
werden können,
identifiziert die Steuerung, welcher Körpertyp geladen wurde, durch
das Muster von Schaltern 69, die niedergedrückt wurden.
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8A–8F zeigen
die verschiedenen Muster von Höckern,
die in der Oberseite der Abdeckplatte 87 geformt sein können. Sechs
repräsentative
Muster sind dargestellt. Diese Muster arbeiten mit dem Vierpositions-Quadrat-Schalterarray,
das in 6 dargestellt ist, wobei jedoch andere Anzahlen von
Schaltern verwendet werden können,
ohne von der Wesensart und dem Schutzbereich der Erfindung abzuweichen.
Die Höcker
stehen von der oberen Oberfläche
der Abdeckplatte 87 vor, wie in der in 8G dargestellten
Querschnittsansicht gezeigt ist, die eine Schnittansicht des oberen
Höckers
in 8B ist. Jedes Muster kann einem Pumpenkörpertyp
entsprechen, der für
eine bestimmte Prozedur entworfen ist. Das in 8A dargestellte
Höckermuster
z. B. kann einen Pumpenkörper
bezeichnen, der zur Verwendung in einer arthroskopischen Prozedur
entworfen ist. Das in 8B dargestellte Höckermuster
kann einen Pumpenkör per
bezeichnen, der zur Verwendung in einer laparoskopischen Prozedur entworfen
ist. Andere Höckermuster
können
anderen Prozeduren entsprechen und einige Muster können für Pumpenkörper reserviert
sein, die noch in Zukunft entworfen werden. Mehrere darstellende
Höckermuster
sind in den 8A–8F gezeigt;
andere Höckermuster
sind mit dem Vierpositions-Quadrat-Array von Schaltern möglich. Zusätzlich können andere
Schalterarrays in Kombination mit anderen Höckermustern verwendet werden,
wobei niemals von der Wesensart und dem Schutzbereich der Erfindung
abgewichen wird.
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Wenn
das Vorliegen eines Höckers
eine logische „1" darstellt und die
Abwesenheit eines Höckers eine
logische „0" darstellt, stellt
das Muster von Höckern
eine Binärzahl
dar. Eine Binärlogik
innerhalb der Steuerung entschlüsselt,
welcher Pumpenkörpertyp
eingebaut wurde, indem sie liest, welche Schalter niedergedrückt wurden.
Mit diesen Informationen zeigt die Steuerung dann auf dem LED-Bildschirm 27 den
Typ von Prozedur an, für
den der eingebaute Körper
beabsichtigt ist. Der Benutzer muss dann bestätigen, dass dies die beabsichtigte
Prozedur ist (dass der korrekte Pumpenkörper eingebaut wurde), indem
ein Bestätigungsknopf 37,
der sich auf dem Steuerbedienfeld 23 der Steuerung befindet,
gedrückt
wird. Danach wählt
die Steuerung eine Motorgeschwindigkeit aus, die einen anfänglichen
Vorgabefluiddruck erzeugt, der für
diesen Typ von Prozedur geeignet ist. Dieser Druck wird auf dem
LED-Bildschirm 27 angezeigt. Der Benutzer drückt dann
den Startknopf 33, um eine Pumpoperation einzuleiten. Der
Druck kann auch durch den Benutzer modifiziert werden, indem ein
Erhöhen-Knopf 29 oder
Senken-Knopf 31 während
des Betriebs gedrückt
wird. Um die Pumpe zu stoppen, drückt der Benutzer den Stoppknopf 35.
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Insbesondere
sind die Schalter 69 (z. B. Teil Nr. 39-701, vertrieben
durch Gray Hill, Inc.), die sich an der Unterseite der Steuerung 3 befinden,
Druckknopfschalter, die einen Kunststoffbetätigungsschaft aufweisen, der
sich mit den Identifizierungshöckern 80 auf
der Abdeckplatte 87 eines Pumpenkörpers ausrichtet, um selektiv
einige oder alle Schalter zu betätigen.
Die Schalter sind mit einer programmierbaren Logikvorrichtung verdrahtet
(im Folgenden als eine PLD bezeichnet), die das Muster geschlossener und
geöffneter
Schalter erfasst. Eine PLD, die geeignet zur Verwendung mit dem
dargestellten Ausführungsbeispiel
ist, ist eine programmierbare Logikvorrichtung XilinxTM,
vertrieben durch Xilinx, Inc., in San Jose, Kalifornien. Die PLD
und der Rest des Schaltungsaufbaus werden durch eine herkömmliche
Leistungsversorgung mit Leistung versorgt, die einen Sicherheitsmechanismus,
wie z. B. eine Überspannungsschutzschaltung,
aufweisen kann, der die Einheit in dem Fall eines Leistungsstoßes herunterfährt.
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Der
allgemeine Entwurf der Steuerungselektronik ist in 14 dargestellt.
Die Hauptelemente sind die programmierbare Logikvorrichtung 1400,
ein löschbarer,
programmierbarer Nur-Lese-Speicher (EPROM) 1402, eine Motorsteuerung 1404,
ein Motor 1406 und eine Leistungsversorgung 1408.
Es gibt ebenso eine Benutzerschnittstelle 1426, die eine LED-Anzeige 1412 und
eine Membrantastatur 1414 umfasst. Eine Fernsteuerung 1416 kann
ebenso mit der Steuerung verwendet werden. Die PLD 1400 erzeugt
Adresssignale auf einem Adressbus 1418, wobei die Adresssignale
an den EPROM 1402 angelegt werden und Daten von dem EPROM 1402 an
die PLD 1400 auf einem Datenbus 1420 zurückgegeben werden.
Die PLD kann auch den Anzeigetreiber 1412 mittels Anschlussleitungen 1422 steuern
und Daten von der Tastatur 1414 oder der Fernsteuerung 1416 mittels
Anschlussleitungen 1424 bzw. 1426 empfangen.
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Die
PLD 1400 steuert den Motor 1406 mittels einer
Motorsteuerung 1404. Die Motorsteuerung 1404 wiederum
erzeugt einen Stromantrieb, der den Motor 1406 betreibt.
Die Position des Motors 1406 wird durch Sensoren in dem
Motor 1406 bestimmt und über Anschlussleitungen 1432 an
die PLD 1400 zurückgegeben,
um eine geschlossene Motorsteuerung zu liefern.
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Die
PLD 1400 ist eine programmierbare Logikvorrichtung, die
elektronisch das Muster von Schaltern, die durch die Höcker niedergedrückt werden,
liest und ein Adresswort auf dem Adressbus 1418 erzeugt,
das eindeutig für
jedes Schaltermuster ist. Damit die PLD 1400 das Vorliegen
oder die Abwesenheit eines Pumpenkörpers erfassen kann, sind die
Pumpenkörper
so angeordnet, dass einer der Schalter immer niedergedrückt ist,
wenn ein Pumpenkörper
vorhanden ist. Ein Höcker 81 z.
B., der in 8A gezeigt ist, liegt in jedem
Höckermuster,
das in den 8A–8F dargestellt
ist, vor. Die Abwesenheit eines Pumpenkörpers in der Steuerung bewirkt,
dass die PLD 1400 den LED-Anzeigetreiber 1412 steuert,
um die Anzeige des Wortes „LADEN" auf der LED-Anzeige 27 zu
erzeugen und den „STOPP"-Knopf 35 zu
beleuchten. Dieser Schalter wird auch für eine Motorsicherheitsverriegelung
verwendet, die die Rückgabeleitung
(nicht gezeigt) von dem Motor 1406 öffnet, sollte ein Benutzer
den Rahmen 41 öffnen,
während
die Steuerung in Betrieb ist.
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Wenn
ein Schalter durch einen Höcker 81 niedergedrückt wird,
erzeugt die PLD 1400 ein Adresswort auf dem Bus 1418 basierend
auf den Positionen der anderen Schalter. Das Adresswort wiederum
wird an den EPROM 1402 angelegt und verwendet, um auf eine
einer Mehrzahl von Nachschlagtabellen zuzugreifen, die bleibend
in dem Speicher programmiert sind. Jeder Pumpenkörper weist einen zweckgebundenen
Abschnitt in dem EPROM 1402 auf, wo dessen Tabelle geladen
ist. Der EPROM 1402 wird durch das decodierte Schaltermuster
für eine
bestimmte Pumpenkörper-Nachschlagtabelle adressiert.
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Der
allgemeine Entwurf des EPROM 1402 ist in 15 gezeigt.
Der EPROM 1500 ist in acht 2.000-Hex-Byte-Blöcke 1502–1516 in
der unteren Hälfte
des EPROM unterteilt, wobei die obere Hälfte 1518 für PLD-Konfigurationsdaten reserviert
ist. Wie gezeigt ist, sind darstellende Tabellen für eine arthroskopische
Prozedur (Tabelle 1504), eine allgemeine Prozedur (Tabelle 1506),
eine laparoskopische Prozedur (Tabelle 1508), eine Prozedur,
die eine Pulsierungsausgabe erfordert (Tabelle 1510), eine
hysteroskopische Prozedur (Tabelle 1512) und zwei Tabellen dargestellt,
die für
zukünftige
Prozeduren reserviert sind (Tabellen 1514 und 1516).
Wenn die Steuerung zu Beginn eingeschaltet wird, wird die PLD 1400 programmiert,
um den Adressbus 1418 zu treiben, bestimmte Speicherorte
zu adressieren, was bewirkt, dass die Anzeige 27 das „****"-Testmuster anzeigt, gefolgt
durch das Wort „LADEN". Das Testmuster „****" und das Wort „LADEN" sind in allen Pumpenkörpertabellen 1502–1516 an
der gleichen Position innerhalb jeder Tabelle programmiert. Deshalb
werden immer, unabhängig
davon, welche Tabelle durch das Schaltermuster ausgewählt wird,
das Testmuster und das Wort „LADEN" erzeugt. Wenn aus
einem Grund eine nicht korrekte niedrige Adresse erzeugt wird, wird
das Fehlermuster „---" angezeigt, da die Vorgabetabelle 1502 blank
ist. Nachdem die Steuerstartroutine beendet ist, wird der Adressbus 1418 freigegeben,
wobei das Wort „LADEN" in der Anzeige 27 angezeigt
wird und die Steuerung darauf wartet, dass der erste Pumpenkörper geladen
wird.
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Sobald
ein Pumpenkörper
geladen wurde, wird direkt durch die Schalter auf den Adressbus 1418 durch
eine Decodierschaltung zugegriffen, die bleibend in die PLD 1400 programmiert
ist. Insbesondere bewirken ein Laden eines Pumpenkörpers und ein
Schließen
des Rahmens 41, dass eine Kombination von Schaltern 69 aktiviert
wird. Drei der vier Schalter steuern direkt Adressleitungen in dem Adressbus 1418 und
greifen auf den Beginn einer der sieben Tabellen 1504–1516 zu.
Jede Tabelle entspricht einem der Pumpenkörpertypen und umfasst Pumpenkörperparameter,
die zu einem bestimmten Pumpenkörper
gehören,
wie z. B. die chirurgische Anwendung, einen Vorgabeanfangsdruck
und eine Druckskala. Jede Tabelle wiederum ist gleich angeordnet.
Die erste Speicherstelle in jeder Tabelle enthält den Namen des ent sprechenden
Pumpenkörpers
unter Verwendung einer Vierbuchstaben-Abkürzung. Nach dem Name kommt
ein Adressversatz von Vorgabe- und maximaler Geschwindigkeit für den Pumpenkörper von
der ersten Adresse dieser Tabelle. Die Druckskalaparameter, die
in den Nachschlagtabellen gespeichert sind, können Druckeinheiten umfassen,
die für
jeden Pumpenkörper
verwendet werden sollen. Die Druckeinheiten für eine arthroskopische, laparoskopische
oder hysteroskopische Anwendung z. B. können Millimeter Quecksilbersäule sein,
wohingegen die Einheiten für
eine Pulsanwendung z. B. als „niedrig", „mittel" und „hoch" bezeichnet sein
können.
Die Druckskalaparameter können auch
einen maximalen und einen minimalen Ausgangsdruckwert für jeden
der Pumpenkörper
basierend auf der beabsichtigten medizinischen Prozedur umfassen.
Eine arthroskopische Anwendung z. B. kann Drücke in dem Bereich von 70 mm
Quecksilbersäule
bis 300 mm Quecksilbersäule
erfordern.
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Ein
Wort, das die chirurgische Prozedur darstellt, wird an LED-Anzeigetreiber
gesandt, um zu bewirken, dass eine Lichtemissionsdiodenanzeige auf der
Vorderfläche
der Einheit die Informationen, die zu dem verwendeten Pumpenkörper gehören, anzeigt. Die
LED-Anzeige könnte
z. B. das Wort „ARTH" für eine arthroskopische
Prozedur, das Wort „LAP" für eine laparoskopische
Prozedur usw. erzeugen. Die PLD wartet dann, dass der Benutzer den
Prozedur-Bestätigen-Knopf 37 (2)
auf dem Steuerbedienfeld niederdrückt. Die Einheit fährt erst
fort, wenn der Bestätigungsknopf
gedrückt
wird.
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Insbesondere
wird ein speziell programmierter Abschnitt der PLD 1400 durch
einen Taktgeber getrieben. Die PLD 1400 wiederum bewirkt,
dass in den Nachschlagtabellen gespeicherte Daten unter Verwendung
eines Schreibpulses, der innerhalb der PLD hergeleitet wird, an
den Anzeigetreiber 1412 angelegt werden. Jede Nachschlagtabelle
weist 16 Bytes an Daten auf. Der Anzeigetreiber 1412 arbeitet mit
zwei Wörtern,
einem oberen Wort und einem unteren Wort. Die ers ten 10 Bytes von
Daten in der ausgewählten
Nachschlagtabelle in dem EPROM 1402 werden unter Verwendung
des Schreibpulses an den Anzeigetreiber 1412 ausgegeben.
Zuerst wird das untere Anzeigewort ausgewählt und 5 Bytes werden ausgegeben,
wobei dann das obere Wort ausgewählt wird.
Nachdem die 10 Bytes Anzeigedaten gesendet wurden, werden 2 Bytes
für den
Vorgabespeicherort, der ein Versatz von der Anfangsposition der
Tabelle ist, das niedrige Byte zuerst, dann 2 Bytes, die die Länge der
Tabelle (höchster
Tabelleneintrag) darstellen, an die PLD 1400 ausgegeben.
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Wenn
die PLD ein Niederdrücken
des Bestätigungsknopfes
erfasst, steuert sie die LED-Anzeige, um den aus dem ROM wiedergewonnenen
Vorgabeanfangsdruckwert anzuzeigen. Insbesondere werden Daten an
dem Vorgabespeicherort geladen. 10 Bytes werden z. B. für den Vorgabedruck
an den Anzeigetreiber 1412 gesendet. Die nächsten 2
wiedergewonnenen Bytes stellen die Motorgeschwindigkeit für diesen
Druck ein. Der „STOPP"-Knopf wird dann
beleuchtet und der „START"-Knopf 33 wird
nicht beleuchtet. Die Steuerung ist nun bereit, um den internen
Elektromotor zu starten. Der Motor wird tatsächlich gestartet, wenn der
Benutzer den „START"-Knopf niederdrückt.
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Wenn
der „START"-Knopf niedergedrückt wird, überträgt die PLD
ein digitales Wort an eine Motorsteuerschaltung, die den Motor gemäß dem Vorgabeanfangsdruck
steuert, der aus der Nachschlagtabelle für den eingebauten Pumpenkörper erhalten wird.
Der Vorgabeanfangsdruck wird ebenso in einen Auf/Ab-Zähler vorgeladen.
Die Motorsteuerungsschaltung kann z. B. eine kommerziell verfügbare integrierte
Schaltung sein, die das digitale Signal in einen Gleichsignal-Motorantriebsstrom
umwandelt. Eine Motorsteuerschaltung, die geeignet zur Verwendung
mit dem dargestellten Ausführungsbeispiel
ist, ist eine bürstenlose
Gleichsignal-Motorsteuerschaltung, Teil Nr. MC3035, vertrieben durch
Motoro-la, Inc.
Der Motor ist ein bürstenloser
Dreiphasen-Gleichsignalmotor, der Hall-Effekt-Sensoren aufweist,
die eine Rotorposition erfassen. Die Ausgaben der Sensoren werden
zur geschlossenen Geschwindigkeitssteuerung an die PLD 1400 geliefert.
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Nachdem
der ausgewählte
Pumpenkörper durch
den Benutzer als korrekt bestätigt
wurde, indem der „PROZEDUR-BESTÄTIGEN"-Knopf gedrückt wird, kann der Betrieb
der Einheit entweder durch das Steuerbedienfeld auf der Fläche der
Einheit oder durch eine Fernsteuerung 20 (1)
gesteuert werden, die mit der Einheit durch ein flexibles leitfähiges Kabel 21 verbunden
ist, das in eine Steckbuchse 46 (3) führt. Ein
Tastenfeld an der Fernsteuerung kann jede bekannte Schaltvorrichtung sein,
wie z. B. ein leitfähiger
Membran-Typ-Schalter, wobei
die Fernsteuerung vorzugsweise einen Startknopf, einen Stoppknopf,
einen Druck-Erhöhen-Knopf
und einen Druck-Senken-Knopf aufweist und die Schalter an der Fernsteuerung
parallel zu den Schaltern auf dem Steuerungs-Steuerbedienfeld geschaltet sind. Optokoppler
(z. B. Teil Nr. TIL 193 von Texas Instruments in Dallas, Texas)
sind vorzugsweise auf allen elektrischen Anschlussleitungen enthalten,
die die Fernsteuerung 20 mit der Steuerung 3 verbinden,
um elektrisch die Fernsteuerung 20 von der Leistungsversorgung
in der Steuerung 3 zu trennen. Die elektrische Trennung
verhindert oder lindert die Wahrscheinlichkeiten, dass eine anwesende Person,
die unter Umständen
die Fernsteuerung 20 hält,
einen elektrischen Schlag erhält,
wenn sich ein elektrischer Kurzschluss in der Steuerung 3 entwickelt.
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Während des
Betriebs kann der Benutzer die Drehgeschwindigkeit des Motors verändern, indem entweder
der Erhöhen-Knopf 29 oder
der Senken-Knopf 31 gedrückt wird. Der Erhöhen- und
der Senken-Knopf 29 und 31 verändern direkt die U/min des
Motors, wodurch der Ausgabedruck verändert wird. Zu diesem Zweck
spricht die PLD, wenn der Senken-Knopf 31 gedrückt wird,
durch ein Dekrementieren des Auf/Ab-Zählers an, um zu bewirken, dass
ein neuer EPROM-Adressort auf dem Adressbus 1418 platziert
wird. Neu adressierte Informationen würden dann in den Anzeigetreiber 1412 und
die Motorsteuerung 1404 geladen werden. Die PLD enthält außerdem Komparatorschaltungen,
die mit dem minimalen Ausgangsdruckwert vorgeladen sind. Der dekrementierte
Auf/Ab-Zähler-Wert
wird mit dem minimalen Ausgangsdruck verglichen. Wenn der gesenkte
Wert größer oder
gleich dem minimalen Druckwert ist, wird der gesenkte Wert an die
Motorsteuerung übertragen,
um die Drehgeschwindigkeit des Motors zu reduzieren, wodurch der
Pumpenausgangsdruck gesenkt wird. Zusätzlich wird der gesenkte Wert
an den LED-Treiberschaltungsaufbau geliefert, um zu bewirken, dass
die LED-Anzeige eine Anzeige erzeugt, die dem neuen Wert entspricht.
Alternativ wird, wenn der gesenkte Wert kleiner als der minimale
Druckwert ist, der Zähler
deaktiviert. Eine ähnliche
Routine besteht in dem Fall, in dem der Benutzer den Erhöhen-Knopf 29 drückt.
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Eine
weitere wichtige Schnittstelle zwischen dem eingebauten Pumpenkörper 5 und
der Steuerung 3 ist die Verbindung einer Antriebsleistung
von dem Elektromotor innerhalb der Steuerung mit dem Pumpmechanismus
der wegwerfbaren Pumpe. Sobald der Rahmen 41 geschlossen
wurde und die Abdeckplatte 87 des Pumpenkörpers 5 gegen
die Unterseitenoberfläche 68 der
Steuerung gepresst wird, wird das vorstehende Ende der Pumpenantriebsstange 82 ausgerichtet,
um in Kontakt mit dem S-förmigen
Paddel 71 der Steuerung zu kommen. Bezug nehmend auf die 5, 6 und 7 drehen sich,
sobald der Motor 76 mit Energie versorgt wird, die Motorwelle 73 und
das S-förmige Paddel 71.
Auf eine Drehung des Paddels hin kommt das Ende der Pumpenantriebsstange 82 in
Kontakt mit einem zurückgesetzten
Rand 94 des Paddels 71. Wenn sich das Paddel unter
der Leistung des Elektromotors dreht, wird die Antriebsstange 82 des
Pumpenkörpers 5 bewegt,
um eine Pumpaktion innerhalb der Pumpe zu erzeugen.
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Eine
weitere wichtige Schnittstelle zwischen der Abdeckplatte 87 und
der Unterseite 68 der Steuerung 3 ist ein sicherer
Kontakt zwischen deren Oberflächen.
Auf ein Schließen
des Rahmens 41 durch ein Ineingriffnehmen einer Lippe 60 mit
einer Lippe 65 der Verriegelung 39 hin kommt die
Abdeckplatte 87 des Pumpenkörpers 5 in Kontakt
mit der Unterseitenoberfläche 68 des
Steuerungsgehäuses 25. Wenn
die Oberfläche 56 des
oberen Rands des Rahmens 41 eine Aufwärtskraft gegen die Unterseite
des Pumpenschalenkörper-Anordnungsstegs 83 beibehält, wird
der Pumpenkörper 5 sicher
an der Steuerung angebracht. Flexible Auflagen 52 stellen
sicher, dass eine vollständige
Schnittstelle zwischen den Oberflächen vorliegt. Der aufstehende
Steg an den Auflagen 52 soll teilweise oder vollständig brechen, um
diese Schnittstelle bereitzustellen.
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Während eines
Betriebs würde,
wenn ein Fluidaustritt aus der Abdeckplatte 87 des Pumpenkörpers 5 auftreten
würde,
eine feste Schnittstelle mit der Unterseite der Steuerung verhindern,
dass das Fluid ausreichend schnell abläuft. Ein Fluidaufbau zwischen
der Abdeckplatte 87 und der Unterseite der Steuerung könnte bewirken,
dass Fluid in die Schalter 69 und die Abdichtung (nicht
gezeigt) um die Motorwelle 73 herum gelangt und Steuerkomponenten beschädigt. Um
dieses potentielle Problem zu vermeiden, sind mehrere Kanäle 90 in
die Unterseite des Steuergehäuses 68 zurückgesetzt,
um Raum für Fluid
zum Entweichen und sicheren Ablaufen aus der Rückseite der Steuerung zu schaffen.
Zusätzlich
können
Elastomerschuhe (nicht gezeigt) über
Schaltern 69 platziert werden, um dieselben vor den potentiell schädigenden
Wirkungen eines Fluidlecks zu schützen.
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Der
wegwerfbare Pumpenkörper
zur Verwendung mit laparoskopischen Prozeduren ist in den 9A und 9B gezeigt.
Die eingehende Fluidleitung 10 vereinigt sich an einem
Einlass 112, der in Fluidkommunikation mit der Hohlwelle 115 des
T-förmigen,
sich drehenden Pumpenrads 48 steht, mit dem Pumpenkörper. Fluid
bewegt sich durch die Hohlwelle, dann radial nach außen durch
Kanäle 108,
die durch Flügel 85 laufen.
Eine zylindrische Fassung 109 ist in die untere Wand des
Pumpenkörpers
geformt und hält
die Hohlwelle 114 des Pumpenrads 84. Die Verwendung
von Kunststoffmaterialien mit geringer Reibung an den tragenden
Oberflächen der
Welle 114 und der Fassung 115 und das Vorliegen
von Flüssigkeit
zwischen den Kontaktoberflächen
verhindert, dass das Lager sich während der Verwendung festfrisst.
Der gesamte Pumpenkörper und
die Abdeckplatte sind aus dem gleichen Material wie die Lageroberflächen hergestellt.
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Flüssigkeit
verlässt
die Kanäle 108 radial
von dem sich drehenden Pumpenrad, das als eine Zentrifugalpumpe
wirkt und einen Druck innerhalb der Pumpkammer 86 entwickelt,
wobei der Druck auf die Länge
der Flüge 85 und
die Drehgeschwindigkeit des sich drehenden Pumpenrads und die zusätzliche
Beeinflussung einer Turbulenz bezogen ist. Flüssigkeit unter Druck verlässt die
Pumpkammer 86 durch den Auslass 110, der innerhalb
der Außenwand
der Pumpkammer positioniert ist. Wie unten detaillierter erläutert werden
wird, ist eine Innenwand 98 in die Pumpenkörperwand
geformt, was sicherstellt, dass der Flüssigkeitsauslass 110 nahe
der Abdeckplatte 87 der Pumpkammer 86 positioniert
ist, wenn der Pumpenkörper 5 in
der Steuerung befestigt ist. Die Position des Fluidauslasses erlaubt
es vorzugsweise, dass Luft während
der Vorbereitungsprozedur aus dem Pumpenkörper abgeführt werden kann.
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Die
Oberseite der Pumpkammer 86 ist durch eine Abdeckplatte 87 abgedichtet,
die aus dem gleichen Material wie die Pumpkammer ist und mit der Pumpenkammer
durch Ultraschallschweißen
oder durch ein Haftmittel verbunden ist.
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Der
Pumpenantriebsmechanismus muss durch die Abdeckplatte 87 laufen,
um das Pumpenrad 84 auf eine Weise zu drehen, die die flüssigkeitsdichte
Integrität
der gesamten Pumpenschale bewahrt. Eine Pumpenantriebsstange 82 läuft durch eine
flexible Membran 102, die eine Öffnung in der Mitte der Abdeckplatte 87 bedeckt.
Die Membran 102 ist über
dem Loch in der Abdeckplatte 87 positioniert und wird durch
einen Flansch 106, der mit der Oberseite der Abdeckplatte 87 durch
ein Haftmittel oder Ultraschallschweißen verbunden ist, gegen die
obere Oberfläche
der Abdeckplatte gelagert. Die Membran 102 wird zwischen
der oberen Oberfläche
der Abdeckplatte 87 und dem Flansch komprimiert.
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Die
Antriebsstange 82 läuft
durch eine zylindrische Hülse 103,
die einstückig
in die Membran geformt ist, und nimmt ein Loch 88 in dem
Pumpenrad 84 in Eingriff, wie in 9B gezeigt
ist. Eine Manschette 104 umgibt die Hülse 103 der Membran,
um die Hülse
in sicherem Kontakt zu der Oberfläche der Antriebsstange 82 zu
behalten, wodurch eine flüssigkeitsdichte
Abdichtung gebildet wird. Ein ringförmiger Steg 100 auf
der Antriebsstange grenzt nach oben gegen die Oberseite der Manschette 104 an,
um zu verhindern, dass die Manschette 104 während eines Versands
von der Hülse 103 gleitet,
und um zu verhindern, dass die Membran 102 durch den Druck,
der sich während
einer Aktivierung in dem Pumpenkörper
entwickelt, nach oben gedrängt
wird.
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Die
Antriebsstange 82 überträgt Leistung von
dem sich drehenden S-förmigen
Paddel 71 der Steuerung 3 an das sich drehende
Pumpenrad 84 innerhalb der Pumpenkammer 86. Wenn
der Pumpenkörper
an der Unteroberfläche
der Steuerung 3 befestigt ist, teilen sich das Pumpenrad 84 und
das S-förmige Paddel 71 eine
gemeinsame Rotationsachse. Die Antriebsstange verbindet sich jedoch
mit dem Pumpenrad und dem S-förmigen
Paddel an Punkten, die von der Rotationsachse versetzt sind, derart,
dass die Antriebsstange schräg über der
Rotationsachse ist. Deshalb dreht sich, wenn sich das S-förmige Paddel
unter Leistung von dem Motor dreht, die Antriebsstange, was eine
Drehung des Pumpenrads bewirkt. Da sich die Antriebsstange in einer
Nutations- bzw. Taumelbewegung bewegt, und nicht innerhalb der Hülse 103 der
Membran 102 dreht, kann die flüssigkeitsdichte Verbindung
zwischen den Oberflächen
leichter beibehalten werden, da sich die Abdichtungsoberflächen relativ
zueinander nicht bewegen. Die Membran 102 kann mit einer Querschnittswellenform
(z. B. einer S-Form) gebildet sein, um eine Belastung zu reduzieren,
wenn sich die Membran aufgrund der Nutation der Antriebsstange 82 biegt.
Die Wellenform wäre
komprimiert und entgegengesetzt gespannt, wenn eine Drehung auftritt. Eine
Reibung wird an dieser Verbindung durch die Verwendung von Materialien
mit geringer Reibung in den Komponenten, kombiniert mit dem Vorliegen
einer Flüssigkeit
in der Antriebsstange/Pumpenrad-Verbindung, wenn die Pumpkammer 86 mit
Flüssigkeit
gefüllt
wird, reduziert.
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Ein
Ausrichten der Welle 82 in einem 30°-Winkel relativ zu der Längsachse
der Motorwelle 73 hat zu zufriedenstellenden Leistungsergebnissen geführt. Folglich
ist, wie in 7 gezeigt ist, die geneigte
Wellenoberfläche 94A vorzugsweise
ebenso mit 30° geneigt,
um die Außenoberfläche der
Welle 82 zu berühren.
Ein abgestumpfter Flansch 71a kann ebenso an dem Paddel 71 enthalten
sein, um zu verhindern, dass die Welle 82 einen Kontakt
mit der geneigten Oberfläche 94A verliert.
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Bei
dem bevorzugten Ausführungsbeispiel gibt
es keine Einweg-Fluidventile, um das Rückfließen von Flüssigkeit durch das System zu
verhindern. Der Fluidweg von den Reservoirbeuteln 8 durch
die Pumpe 5, die Schlauchanordnung 12 und das
Handgerät 16 kann
deshalb als die Bildung eines ungehinderten Flüssigkeitsflusswegs betrachtet
werden, wenn das System arbeitet. Folglich senkt ein unerwünschter übermäßiger Druckaufbau
in einem Körperhohlraum
die Rate, mit der Spülflüssigkeit
in diesen Hohlraum gelangt.
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Pumpenkörper, die
insbesondere für
verschiedene andere medizinische Prozeduren entworfen sind, unter
Verwendung des Gesamtentwurfsausführungsbeispiels, sind in den 12A, 12B und 13A, 13B gezeigt.
Der in den 12A und 12B dargestellte
Pumpenkörper
ist zur Verwendung bei arthroskopischen Prozeduren entworfen. Er ähnelt in
Form, Entwurf und Abmessung dem laparoskopischen Pumpenkörper, der
Bezug nehmend auf die 9A und 9B beschrieben
ist. Der arthroskopische Pumpenkörper 119 verwendet ein
Pumpenrad 120, das kürzere
Flügel 121 aufweist als
das Pumpenrad 84, das bei dem oben beschriebenen laparoskopischen
Pumpenkörper
verwendet wird. Diese Entwurfsveränderung optimiert eine Pumpenleistung
und verwendet reduzierte Drücke, die
für eine
arthroskopische Verwendung erwünscht werden.
Da der durch die Pumpe entwickelte Fluiddruck auf die Flügellänge und
die Drehgeschwindigkeit für
einen bestimmten Pumpenkörper
bezogen ist, hängt
der durch die Pumpe entwickelte Druck von der Rotationsgeschwindigkeit
ab. Um jedoch den erwünschten
Ausgangsdruckbereich auf Drehgeschwindigkeitswerte zu optimieren,
die bequem innerhalb der Drehgeschwindigkeitsbereiche des Motors
liegen, ist es wünschenswert,
Pumpenkörper
mit unterschiedlichen Flügellängen zu
verwenden. Mit einer längeren
Flügellänge können höhere Drücke erzeugt
werden, ohne dass der Motor mit sehr hohen Drehgeschwindigkeiten
laufen muss. Obwohl der Pumpenkörper 119 für eine bestimmte
medizinische Prozedur optimiert ist, sind die Abdeckplatte 87 und der
Anordnungsschalenflanschsteg (in diesem Fall das Äußere des
Pumpenkörpers)
wie für
alle Pumpenkörper
gleich. Diese festen Abmessungen erlauben es, dass unterschiedliche
Pumpenkörper
austauschbar mit der gleichen Steuereinheit verwendet werden können.
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10 ist
eine Unteransicht des laparoskopischen und arthroskopischen Pumpenkörpers. Ein Satz
von Rippen 116 mit erhöhter
Dicke wird während
eines Formens in die Wand gebildet, um Strukturunterstützung für die Unterseite
des Pumpenkörpers
zu liefern. Die zusätzliche
Strukturunterstützung verhindert
Druckvariationen bei dem Pumpenausgangsdruck, die durch ein Biegen
der unteren Wand bewirkt werden, wenn der Pumpenkörper während des
Gebrauchs unter Druck gesetzt wird. Die zusätzliche Strukturunterstützung minimiert
ein Biegen der gesamten Anordnung, um zu verhindern, dass sich dieselbe
von dem Paddel entfernt.
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Zusätzlich können Pumpenkörper auf
andere Weisen für
bestimmte medizinische Prozeduren optimiert werden. Der Pumpenkörper 124,
der für eine
hysteroskopische Verwendung beabsichtigt ist, ist in den 13A und 13B gezeigt.
Die Pumpe 124, die für
hysteroskopische Prozeduren verwendet wird, verwendet eine Pumpenkammer 128,
die nicht nur wesentlich kleiner in ihrem Durchmesser als diejenigen
ist, die für
die zuvor beschriebenen laparoskopischen und arthroskopischen Prozeduren
verwendet werden, sondern weist außerdem eine unterschiedliche
Form auf. Insbesondere weist die kleinere Pumpenkammer 128 eine
Halbkugelform auf, die eine Reduzierung der Menge einer Luftblasenbildung unterstützt, die
anderweitig auftreten würde
(in der größeren Pumpenkammer),
wenn mit niedrigeren Drücken
gearbeitet wird, die bei einer hysteroskopischen Prozedur erforderlich
sind. Übermäßig viele Luftblasen
könnten
wesentliche Druckvariationen innerhalb der Pumpenkammer bewirken,
was möglicherweise
eine Leistung der Pumpe nachteilig beeinflusst. Die Halbkugelform
der Pumpenkammer unterstützt
außerdem
die Reduzierung einer Fluidstagnation in der Pumpenkammer und die
kleine Größe begrenzt
den maximalen Druck auf eine sichere Grenze. Die wesentlich kleinere
Größe erfordert
ein kleineres Volumen einer Vorbereitungslösung, das klinisch gesteuert
werden kann.
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Obwohl
die Pumpenkammer 128 einen kleineren Durchmesser als die
anderen oben beschriebenen Pumpenkörper aufweist, ist die Abdeckplatte 132 des
hysteroskopischen Pumpenkörpers 124 dimensioniert,
um eine Austauschbarkeit innerhalb des Rahmens 41 der Steuerung 3 beizubehalten.
Der Gesamtdurchmesser der Abdeckplatte 132 ist der gleiche
wie bei dem Deckel, der bei anderen Pumpenkörpern verwendet wird. Ferner
verwendet die Abdeckplatte 132 einen sich nach unten erstreckenden Anordnungssteg 130,
der dem Außendurchmesserflansch
der Pumpenkörper
entspricht, der bei den anderen oben beschriebenen größeren Pumpenkörpern eingesetzt
wird. Deshalb passt die Oberfläche des
Anordnungsstegs 130 sicher in den kreisförmigen Rand 58 des
Rahmens 41. Alle anderen Charakteristika des hysteroskopischen
Pumpenkörpers ähneln denjenigen,
die in Verbindung mit dem laparoskopischen Pumpenkörper beschrieben
sind.
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Gemäß einem
Aspekt der Erfindung sind alle Pumpenkörper zur automatischen Vorbereitung
entworfen. Insbesondere wird während
der Vorbereitungsprozedur Luft aus dem Pumpenkörper abgeleitet. 11 zeigt
ein Detail des erhöhten
Auslass 110, der in den Pumpenkammern des laparoskopischen und
arthroskopischen Pumpenkörpers
verwendet wird. Eine Wand 98 innen in der Pumpenkammer stellt
sicher, dass Fluid nur von ganz oben in der Kammer durch den Auslass 110 austritt.
auf die gleiche Weise verwendet der hysteroskopische Pumpenkörper auch
einen erhöhten
Auslass 136, wie in 13B gezeigt
ist. Aus der Pumpe abgegebenes Fluid bewegt sich dann durch ein
Auslasstor 134 nach unten, dann durch die Auslassleitung 12.
Die erhöhte
Auslassposition an dem Rand der Pumpenkammer der mehreren Pumpenkörper ist
besonders wirksam beim Beseitigen von Luftblasen, wenn die Pumpenkammer
während
der Ladeprozedur mit Fluid vorbereitet wird, was unten detailliert
beschrieben ist.
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Um
einen Pumpenkörper
zur Verwendung mit der Steuerung zu laden, öffnet der Benutzer zuerst den
Rahmen 41 durch ein Niederdrücken der Löseverriegelung 39,
was es erlaubt, dass der Rahmen 41 in die in 5 dargestellte
offene Position fällt. Der
Benutzer wählt
dann den geeigneten Pumpenkörper
für die
beabsichtigte Prozedur aus und fügt
die Pumpe in den Rahmen ein, indem die Einlass- und die Auslassleitung
durch die Öffnung 57 des
Rahmens 41 navigiert werden. Der Pumpenkörper kann dann
in den Rahmen abgesenkt werden, so dass die Pumpenkammer in den
runden Rand 58 des Rahmens fällt und der Körpersteg 83 des
Pumpenkörpers die
Oberfläche 56 des
Rahmens 41 berührt.
Wenn die Auslassleitung des Pumpenkörpers ordnungsgemäß eingebaut
ist, ist dieselbe in Richtung der Rückseite der Steuerung nahe
des Gelenks 54 des Rahmens ausgerichtet, wie in 5 gezeigt
ist. Die offene Position der Tür
und die entsprechende Winkelausrichtung des Pumpenkörpers positionieren
automatisch den Fluidauslass an dem höchsten Punkt der Pumpenkammer,
wie in 5 gezeigt ist. Sobald der Pumpenkörper mit
einem Spülungsreservoir
verbunden ist, das höher
als der Pumpenkör per
ist, bewegt sich Flüssigkeit
unter der Kraft der Schwerkraft zu dem Pumpenkörper und tritt durch die Einlassleitung 10 in
der Mitte der Pumpenkammer ein. Die Flüssigkeit steigt durch das Pumpenrad 84 und
füllt die
Kammer 86 beginnend bei dem niedrigsten Punkt. Wenn der
Fluidpegel innerhalb der Pumpenkammer 86 ansteigt, wird
Luft aus der Kammer heraus verschoben, wenn dieselbe durch die aufsteigende
Flüssigkeit
verschoben wird. Wenn der Auslass an dem höchsten Punkt in der Kammer
positioniert ist, weist die Luft innerhalb der Kammer einen Auslass auf,
durch den dieselbe verschoben werden kann. Alle Luftblasen werden
wirksam aus der Kammer 86 abgeleitet, so dass keine Luftblasen
in der Kammer 86 eingeschlossen bleiben, sobald die Kammer
vollständig
mit Flüssigkeit
gefüllt
ist. Dieser Vorgang bereitet automatisch und wirksam mit einer minimalen Bemühung durch
den Benutzer die Pumpenkammer mit Flüssigkeit vor.
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Sobald
die Pumpkammer vorbereitet wurde, wird der Rahmen 41 nach
oben geschlossen und nimmt die Verriegelung 39 in Eingriff.
Auf ein Schließen
hin identifiziert die mit Energie versorgte Steuerung, welcher Typ
Pumpenkörper
eingebaut wurde, indem sie die Sequenz niedergedrückter Schalter
erkennt (durch die Sequenz von Höckern
auf der Oberseite der Abdeckplatte des Pumpenkörpers in Eingriff genommen),
und ein Steuerbetrieb kann wie oben beschrieben eingeleitet werden.
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Es
wird angemerkt, dass die vorangegangene Beschreibung der Erfindung
lediglich schematisch und darstellend sein soll.
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Nach
dieser Beschreibung der Erfindung folgt nun das, was durch diese
Patenschrift geschützt werden
soll.