NO784430L

NO784430L - APPLIANCE FOR MICRO-ADJUSTMENT OF A LIQUID CURRENT

Info

Publication number: NO784430L
Application number: NO784430A
Authority: NO
Inventors: Francesco Di Salvo
Original assignee: Sis Ter Spa
Priority date: 1978-01-12
Filing date: 1978-12-29
Publication date: 1979-07-13
Also published as: FR2414748A1; ES476563A1; GB2012393B; IT7819206A0; GB2012393A; JPS54103286A; SE7813358L; DE2900699A1; IT1091963B

Description

Denne oppfinnelse angår et apparat for mikro-regulering av strømning og for stabilisering av den strømnings-■hastighet eller -mengde med hvilken en væske som skal doseres, blir fremført, spesielt, men ikke utelukkende, i apparatur for perfusjpn og transfusjon. This invention relates to an apparatus for micro-regulation of flow and for stabilizing the flow rate or quantity with which a liquid to be dosed is advanced, particularly, but not exclusively, in apparatus for perfusion and transfusion.

Regulering av væskestrømmen i ledninger eller rør som er. utsatt for eri forskjell i piezometriske belastninger (defi-nert som summen av trykkdifferansen og.av høydedifferansen) representerer et problem av meget generell interesse og har derfor funnet mange forskjellige løsninger som ikke alltid er til-fredsstillende, i de forskjellige anvendelsesområder. Regulation of the liquid flow in lines or pipes that are exposed to a difference in piezometric loads (defined as the sum of the pressure difference and the height difference) represents a problem of very general interest and has therefore found many different solutions which are not always satisfactory, in the different areas of application.

Spesielt opptrer slike problemer i tilfelle av phle-boclysis, nemlig ved perfusjon i en pasients vene av oppløs-ninger av legemidler av forskjellige typer. I slike tilfeller blir en fleksibel slange, vanligvis av plast, ved den ene ende forbundet med en beholder for en oppløsning av legemiddelet, mens den ved sin annen ende er forsynt med en nål som innsettes i pasientens vene eller åre. Væsken tillates å strømme under tyng-dekraftens innvirkning, ved opphengning av beholderen i passende høyde, og régulering av strømmen skjer ved hjelp av hvilken som helst innretning som er i stand til å utøve et trykk av variabel størrelse på slangen selv, slik at det frembringes en innsnevring eller hals med variable dimensjoner. In particular, such problems occur in the case of phleboclysis, namely by perfusion in a patient's vein of solutions of drugs of various types. In such cases, a flexible tube, usually made of plastic, is connected at one end to a container for a solution of the drug, while at its other end it is equipped with a needle that is inserted into the patient's vein or vein. The liquid is allowed to flow under the action of gravity, by suspending the container at a suitable height, and the regulation of the flow is by means of any device capable of exerting a variable amount of pressure on the hose itself, so as to produce a constriction or neck of variable dimensions.

De hittil vanligvis anvendte innretninger til å variere strømningsmengden i rør eller slanger med fleksibel vegg, spesielt transfusjons- eller perfusjonsvæsker, er overordentlig rudimentære og de kan heller ikke garantere at det under hele perfusjonsoperasjonen blir opprettholdt konstante strømnings-. mengder eller -hastigheter. Videre tillater ikke de nevnte innretninger som fremdeles anvendes (som typisk eksempel kan nevnes de såkalte MOHR-klemmer, ikke en finregiilering av den nevnte strøm, da samtidig den sammenpresninar-virkning som utøves av klemmen på den rørformede vegg, bevirker en hindring i de fysikalske strukturegenskaper i den seksjon av rør som er utsatt for virk-ningen av klemmen, med et gradvis tap av elastisitet og en gradvis ødeleggelse som kan resultere i oppsprekking og endelig brudd i selve røret eller slangen. Naturligvis kan slike ulemper vise seg å være spesielt alvorlige når det er nødvendig å utføre en perfusjon eller transfusjon hvor verdien av strømningsmengden må velges med stor omhu og nøyaktighet, og dé tilfeller hvor den forut valgte verdi må holdes konstant over et lengre tidsrom. Også mer alvorlige ulemper kan oppstå når strømningsmengden på grunn av for sterk sammentrykningsvirkning av klemmen og resul-terende slitasje av slangen, kan variere enten ved for sterk øk-ning eller reduseres nesten til det punkt hvor strømningen stop-per. The devices usually used up to now to vary the amount of flow in tubes or hoses with a flexible wall, especially transfusion or perfusion fluids, are extremely rudimentary and they also cannot guarantee that during the entire perfusion operation a constant flow is maintained. quantities or rates. Furthermore, the aforementioned devices that are still used (as a typical example can be mentioned the so-called MOHR clamps) do not allow a fine regulation of the mentioned current, since at the same time the compression effect exerted by the clamp on the tubular wall causes an obstacle in the physical structural properties of the section of pipe exposed to the action of the clamp, with a gradual loss of elasticity and a gradual destruction which may result in cracking and eventual rupture of the pipe or hose itself. Naturally, such disadvantages may prove particularly serious when it is necessary to perform a perfusion or transfusion where the value of the flow rate must be chosen with great care and accuracy, and those cases where the preselected value must be kept constant over a longer period of time. Also more serious disadvantages can occur when the flow rate due to strong compression effect of the clamp and resulting wear of the hose, can vary either with too strong an increase or is reduced almost to the point where the flow stops.

Riktignok har det i noen tid vært tatt i bruk visse elektroniske innretninger som automatisk utfører styring av strøm-ningsmengden av transfusjons- eller perfusjonsvæsken. Anvendelsen Admittedly, certain electronic devices have been used for some time which automatically control the flow rate of the transfusion or perfusion fluid. The application

■av slike innretninger er imidlertid på grunn av omkostningene begrenset til slike tilfeller hvor det er absolutt nødvendig å ■ of such devices is, however, due to the costs limited to such cases where it is absolutely necessary to

ha en omhyggelig dosering av spesielle aktive medisinske substan-ser, dvs. i slike tilfeller hvor en overdose av medisinsk sub-stans til pasienten som behandles, kunne resultere i alvorlig skade på denne. have a careful dosage of special active medical substances, i.e. in such cases where an overdose of a medical substance to the patient being treated could result in serious damage to him.

Det er derved klart at det i noen tid har foreligget et behov for noe som kan erstatte de primitive innretninger som tidligere er nevnt for regulering av strømmen i fleksible slanger, nemlig et apparat som ikke har de forannevnte ulemper, som tillater en firiregulering av strømmen og opprettholdelse av strøm-ningshastigheten eller -mengden på en forut valgt verdi under lengre tidsperioder, uten at det er nødvendig å bruke kostbare elektroniske innretninger. It is therefore clear that for some time there has been a need for something that can replace the primitive devices previously mentioned for regulating the flow in flexible hoses, namely an apparatus which does not have the aforementioned disadvantages, which allows a four-way regulation of the flow and maintaining the flow rate or quantity at a pre-selected value for longer periods of time, without the need to use expensive electronic devices.

Det er derfor, et formål med denne oppfinnelse å tilveiebringe et apparat for mikro-regulering av strømning og.stabilisering av strømningsmengden, slik at det tillates fin-regulering av væskestrømmen, spesielt transfusjons- eller perfusjonsvæske som strømmer gjennom en fleksibel, rørformet ledning, og som gjør det mulig å opprettholde den forut valgte strømningsmengde på en forutbestemt verdi under lengre tidsperioder, uten å bevirke sli-tasje på den fleksible slange. It is therefore an object of this invention to provide an apparatus for micro-regulation of flow and stabilization of the flow quantity, so that fine regulation of the fluid flow is permitted, especially transfusion or perfusion fluid flowing through a flexible, tubular conduit, and which makes it possible to maintain the pre-selected flow rate at a predetermined value for longer periods of time, without causing wear on the flexible hose.

Et annet formål med oppfinnelsen er å tilveiebringeAnother object of the invention is to provide

et apparat for mikro-regulering av en strømning og for stabilisering av strømningsmengden, hvor reguleringen av strømningsmengden foretas uten at det er nødvendig å bruke kompliserte og kostbare elektroniske innretninger, hvilket apparat opprettholder .en konstant strømningsmengde av væske gjennom den fleksible slange, an apparatus for micro-regulating a flow and for stabilizing the flow quantity, where the regulation of the flow quantity is carried out without the need to use complicated and expensive electronic devices, which apparatus maintains a constant flow quantity of liquid through the flexible hose,

uten at det er behov for ytterligere operasjoner eller styringer fra' brukerens side. without the need for further operations or controls on the part of the user.

De nevnte formål blir oppnådd i et apparat for mikro-regulering av væskestrøm og stabilisering av strømningsmengden av væsken, i henhold til denne oppfinnelse,karakterisert vedat-.det .omfatter: (1) en boksformet beholder som danner et hulrom i hvilket det etableres et trykk (eller referansetrykk), (2) en første rørformet passasje med kapillære dimensjoner i beholderen og som ved den ene ende kommuniserer med hulrommet og ved den motsatte ende med den boks-lignende beholder, og en anordning for tilførsel av væske fra en væskekilde gjennom den første passasje inn i beholder-?-hulrommet, (3) en annen rørformet passasje i beholderen og som ved den ene ende kommuniserer med utsiden av beholderen og en anordning for tilførsel av væske som strømmer gjennom den annen passasje til en anordning for anvendelse av væsken, og (4) en fleksibel membran-anordning i hulrommet og plassert slik at den fjernbart dekker åpningen av den rørformede passasje som fører inn i hulrommet. The aforementioned purposes are achieved in an apparatus for micro-regulation of liquid flow and stabilization of the flow amount of the liquid, according to this invention, characterized in that it comprises: (1) a box-shaped container which forms a cavity in which a pressure (or reference pressure), (2) a first tubular passage of capillary dimensions in the container and communicating at one end with the cavity and at the opposite end with the box-like container, and a device for supplying liquid from a liquid source through the first passage into the container?cavity, (3) another tubular passage in the container and communicating at one end with the outside of the container and a device for supplying liquid flowing through the second passage to a device for applying the fluid, and (4) a flexible membrane device in the cavity and positioned so as to removably cover the opening of the tubular passage leading into the cavity.

I henhold til en foretrukken praktisk utførelsesformAccording to a preferred practical embodiment

av apparatet ifølge oppfinnelsen har en vegg i beholderen en åpning som setter hulrommet i forbindelse med omgivelsene slik at referansetrykket er lik atmosfæretrykket. of the device according to the invention, a wall in the container has an opening which connects the cavity to the surroundings so that the reference pressure is equal to the atmospheric pressure.

Som det lettere vil fremgå av beskrivelsen av en foretrukken praktisk utførelsesform av apparatet ifølge denne oppfinnelse, er virkemåten av apparatet basert på anvendelse av en kontrollert differanse i piezometrisk belastning på en rørformet passasje med liten (kapillær) diameter, som utgjør en kjent hydrau-lisk motstand mot væskestrømmen. En variasjon av denne differanse i belastning vil derfor ha til virkning å variere strømnings-mengden i overensstemmelse med en velkjent regel, og med en stabilitet som utelukkende avhenger av stabiliteten av belastningsdifferansen og av den hydrauliske motstand i kapillærpassasjen. As will be more readily apparent from the description of a preferred practical embodiment of the apparatus according to this invention, the operation of the apparatus is based on the application of a controlled difference in piezometric load on a tubular passage of small (capillary) diameter, which constitutes a known hydraulic resistance to the fluid flow. A variation of this difference in load will therefore have the effect of varying the amount of flow in accordance with a well-known rule, and with a stability that depends exclusively on the stability of the load difference and on the hydraulic resistance in the capillary passage.

Nøyaktigheten og stabiliteten av den sistnevnte kan lett bli oppnådd for hver bestemt væske, ved hjelp av en passende kontroll eller styring av diameteren og lengden av kapillærpassasjen, hvilken styring lett kan foretas av fagfolk på området. The accuracy and stability of the latter can be easily achieved for each particular liquid, by means of a suitable control or control of the diameter and length of the capillary passage, which control can be easily carried out by those skilled in the art.

De forskjellige måter apparatet opptrer på ved brukThe different ways in which the device behaves during use

i forbindelse med forskjellige væsker, kan så tas i betraktning ved å sikre relasjonen mellom differansen i belastning og strømningsmengde i kapillærpassasjen for hver bestemt væske som anvendes. in connection with different liquids, can then be taken into account by ensuring the relationship between the difference in load and flow rate in the capillary passage for each specific liquid used.

Når det gjelder styringen av belastningsdifferansen, kan det antas at trykket og høyden oppstrøms for kapillærpassasjen er nøyaktig kjent og stabile slik det vanligvis vil være tilfelle, f.eks. ved transfusjonsflasker hvor atmosfæretrykket blir etablert på høyde med hullet for luftinnløp og følgelig uavhengig av den mengde væske som er tilstede i flasken, eller eventuelle andre parametre. As regards the control of the load difference, it can be assumed that the pressure and head upstream of the capillary passage are accurately known and stable as would normally be the case, e.g. in the case of transfusion bottles where the atmospheric pressure is established at the level of the hole for air inlet and consequently independent of the amount of liquid present in the bottle, or any other parameters.

'Når det derimot gjelder den piezometriske belastning nedstrøms for kapillærpassasjen, kan denne gjøres lik en referansebelastning som ligger mellom innløps- og utløpsbelast-ningene, ved hjelp av den forannevnte membrananordning. When, on the other hand, it concerns the piezometric load downstream of the capillary passage, this can be made equal to a reference load that lies between the inlet and outlet loads, using the aforementioned membrane device.

Andre spesielle trekk og fordeler ved denne oppfinnelse vil fremgå av den følgende beskrivelse under henvisning til den skjematiske tegning som illustrerer et ikke begrensende eksempel, og hvor: Figur 1 er et sterk skjematisert snitt gjennom et apparat for mikro-regulering og .stabilisering av strømningsmengden av en væske, til illustrasjon av virkemåten av. apparatet, og Other special features and advantages of this invention will be apparent from the following description with reference to the schematic drawing which illustrates a non-limiting example, and where: Figure 1 is a strongly schematic section through an apparatus for micro-regulation and stabilization of the flow quantity of a liquid, to illustrate the action of. the appliance, and

figur 2. er et snitt gjennom en foretrukken praktisk utførelse av apparatet ifølge denne oppfinnelse. figure 2 is a section through a preferred practical embodiment of the apparatus according to this invention.

Som det spesielt fremgår av figur 1, har apparatet en boks-lignende beholder C som danner et lukket hulrom C uten forbindelse med omgivelsene og i hvilket det etableres et første trykk eller referansetrykk hvis verdi ligger mellom tilførsels-trykket for væsken til hulrommet og leveringstrykket for væsken fra hulrommet. As can be seen in particular from Figure 1, the device has a box-like container C which forms a closed cavity C without connection to the surroundings and in which a first pressure or reference pressure is established whose value lies between the supply pressure for the liquid to the cavity and the delivery pressure for the fluid from the cavity.

I dette apparat vil trykket ved innløpsåpningen søke å bøye den viste membran slik at væskepassasje mot utløpsåpningen blir lettet, mens det undertrykk som opptrer ved den sistnevnte åpning, trekker membranen mot denne ved sugevirkning, slik at det.oppstår en tendens til å hindre passasjen. In this apparatus, the pressure at the inlet opening will try to bend the membrane shown so that the passage of liquid towards the outlet opening is facilitated, while the negative pressure that occurs at the latter opening, pulls the membrane towards it by a suction effect, so that there is a tendency to obstruct the passage.

Da imidlertid trykket ved innløpsrøret strekker seg til nesten hele overflaten av membranen, mens undertrykket ved utløpsrøret har én virkning begrenset til den overflate av membranen som dekker utløpshullet, som har en passende liten diameter, avhenger åpningsgraden- ved utløpshullet i praksis utelukkende av differansen mellom innløpstrykket og referansetrykket som utøves på den side av membranen som vender mot innsiden av hulrommet. However, since the pressure at the inlet pipe extends to almost the entire surface of the membrane, while the negative pressure at the outlet pipe has one effect limited to the surface of the membrane covering the outlet hole, which has a suitably small diameter, the degree of opening at the outlet hole in practice depends exclusively on the difference between the inlet pressure and the reference pressure exerted on the side of the membrane facing the inside of the cavity.

Da endelig de krefter som er nødvendige for å åpne eller lukke utløpshullet, er overordentlig små, hvilket også skyldes membranens fleksibilitet, vil innløpstrykket automatisk nå en verdi som bare er litt forskjellig fra referansetrykket. Finally, since the forces necessary to open or close the outlet hole are extremely small, which is also due to the membrane's flexibility, the inlet pressure will automatically reach a value that is only slightly different from the reference pressure.

Reguleringen av den piezometriske belastning ned-strøms for kapillærpassasjen kan så finne sted ved variasjoner i referansetrykket og/eller høyden av membranapparatet i forhold til beholderen for den væske som skal administreres eller doseres. The regulation of the piezometric load downstream of the capillary passage can then take place by variations in the reference pressure and/or the height of the membrane device in relation to the container for the liquid to be administered or dosed.

Under henvisning til det apparat ifølge oppfinnelsen som er vist på figur.2, fremgår det at dette omfatter en boks-lignende beholder C dannet av et legeme 4 med en første rør-formet passasje 2 av kapillære dimensjoner og en annen rørformet passasje 7,'samt et klemelement 5 festet til legemet 4. Den øvre flate av legemet 4 er utformet med et ringformet fremspring . With reference to the apparatus according to the invention shown in Figure 2, it appears that this comprises a box-like container C formed by a body 4 with a first tubular passage 2 of capillary dimensions and a second tubular passage 7,' as well as a clamping element 5 attached to the body 4. The upper surface of the body 4 is designed with an annular projection.

9 og et sentralt fremspring 10. På disse fremspring 9 og 10 er 9 and a central projection 10. On these projections 9 and 10 are

det anbragt en membran 3 dannet av hvilket som helst egnet flek-sibelt materiale som er.kjemisk inert i forhold til den væske som skal behandles. Klemelementet 5 er fast forankret i legemet 4 og låser membranen 5 langs en sirkulær sone mellom det ring-formede fremspring 9 og de tilsvarende motstående soner av klem-, elementet 5. a membrane 3 formed from any suitable flexible material which is chemically inert in relation to the liquid to be treated is placed. The clamping element 5 is firmly anchored in the body 4 and locks the membrane 5 along a circular zone between the ring-shaped projection 9 and the corresponding opposite zones of the clamping element 5.

Det skal bemerkes at membranen 3 på den annen side ganske enkelt hviler på det sentrale fremspring 10. Klemelementet 5 har en sentral åpning 6 som derfor setter det sentrale hulrom C' i forbindelse med omgivelsene slik at i dette tilfelle referansetrykket er lik atmosfæretrykket. Den nedre flate av membranen 3 og den del av den øvre side av legemet C som er inn-befattet mellom fremspringet 9 og fremspringet 10, danner et ringformet kammer 11 som den øvre ende av kapillærpassasjen 2 kommuniserer med, mens den øvre ende av den rørformede passasje 7 fører inn i den sentrale sone innenfor fremspringet 10, i be-røring med membranen. De motsatte ender av kapillærpassasjen 2 og den rørformede passasje 7 fører til respektive tilkoblings-, stykker 1 og 8 til hvilke det er koblet (ikke viste) rør eller ledninger- som forbinder legemet 7 med en væskekilde, og en ledning som er forsynt med en nål på sin motsatte ende for å set-te apparatet i forbindelse med den pasient som væsken skal ad-minstreres til. It should be noted that the membrane 3, on the other hand, simply rests on the central projection 10. The clamping element 5 has a central opening 6 which therefore puts the central cavity C' in connection with the surroundings so that in this case the reference pressure is equal to the atmospheric pressure. The lower surface of the membrane 3 and the part of the upper side of the body C which is contained between the projection 9 and the projection 10 form an annular chamber 11 with which the upper end of the capillary passage 2 communicates, while the upper end of the tubular passage 7 leads into the central zone within the projection 10, in contact with the membrane. The opposite ends of the capillary passage 2 and the tubular passage 7 lead to respective connecting pieces 1 and 8 to which are connected (not shown) pipes or lines connecting the body 7 to a source of liquid, and a line provided with a needle on its opposite end to connect the device to the patient to whom the liquid is to be administered.

Virkemåten av apparatet er som følger: Væsken kommer til apparatet gjennom tilkoblingsstykket 1 og kapillærpassasjen 2 slik at den kommer i berøring med membranen 3. Membranen 3 vil være tilbøyelig til å bøye seg oppad og skyve luften ovenfor ut gjennom åpningen 6 i klemelementet 5. Væsken kan således tre inn i utløpspassasjen 7 og gjennom tilkoblingsstykket 8, leveres til en utløpsledning (ikke vist) som er forbundet med pasienten. The operation of the device is as follows: The liquid enters the device through the connection piece 1 and the capillary passage 2 so that it comes into contact with the membrane 3. The membrane 3 will tend to bend upwards and push the air above out through the opening 6 in the clamping element 5. The liquid can thus enter the outlet passage 7 and through the connection piece 8, be delivered to an outlet line (not shown) which is connected to the patient.

Da referansetrykket i dette tilfelle er det samme som atmosfæretrykket, vil høydedifferansen mellom membranen og innløpshullet for luft i beholderen, sammen med den kjente hydrauliske motstand i kapillærpassasjen>bestemme væskens strømnings-hastighet eller -mengde. Reguleringen av strømningsmengden kan så ganske enkelt foretas ved variasjoner i høyden av trykk-reguleringsinnretningen. For å oppnå dette kan apparatet ifølge oppfinnelsen være forsynt med en anordning (ikke vist) som for-skyvbart forbinder dette med en gradert stang (ikke vist) slik at det på justerbar måte blir mulig å variere avstanden mellom apparatet og beholderen for den væske som skal administreres. As the reference pressure in this case is the same as the atmospheric pressure, the difference in height between the membrane and the inlet hole for air in the container, together with the known hydraulic resistance in the capillary passage, will determine the flow rate or quantity of the liquid. The regulation of the flow quantity can then be simply carried out by variations in the height of the pressure regulation device. In order to achieve this, the device according to the invention can be provided with a device (not shown) which displaceably connects this with a graduated rod (not shown) so that it becomes possible to vary the distance between the device and the container for the liquid which must be administered.

De materialer som egner seg ved praktisk utførelseThe materials that are suitable for practical execution

av apparatet ifølge denne oppfinnelse, vil., være nærliggende for fagfolk på området, som har til disposisjon et stort utvalg i materialer, spesielt plastmaterialer, som både har den nødven:-dige kjemiske motstandsevne overfor perfusjons- og transfusjons-oppløsninger, og passende stivhet og eftergivenhet. Uten å være begrensende kan det som eksempel på slike materialer for frem-stilling av det boks-lignende legeme, nevnes polypropylen, poly- of the apparatus according to this invention, will be obvious to professionals in the field, who have at their disposal a large selection of materials, especially plastic materials, which both have the necessary chemical resistance to perfusion and transfusion solutions, and suitable stiffness and indulgence. Without being limiting, examples of such materials for making the box-like body include polypropylene, poly-

etylen med høy tetthet, polykarbonater og lignende. high density ethylene, polycarbonates and the like.

Claims

1. Apparatus for micro-regulation of a liquid flow and stabilization of the liquid's flow rate, characterized by: a) a box-like container forming a cavity in which a reference pressure is established, b) a first tubular passage with capillary dimensions in the container, which passage at one end communicates with the cavity and at the other end with the exterior or surroundings of the container, c) a device for supplying liquid from a liquid source through the first passage to the cavity of the container, d) another tubular passage in the container, which passage communicates at one end with the cavity and at the other end with the outside of the container, e) a device for supplying the liquid flowing through the second passage to a liquid dispensing device, and f) eh flexible membrane in the cavity, which membrane is positioned so that it movably covers the opening of the second tubular passage leading into the cavity.

2. Apparatus according to claim 1, characterized in that the cavity communicates with the atmosphere.

3. Apparatus for micro-regulation of a liquid flow and stabilization of the flow quantity of the liquid, characterized by: a) a box-like container comprising a body and a clamping element on the body, which in combination forms a cavity, which clamping element is provided with an opening which communicates the cavity to the atmosphere, b) a first tubular passage of capillary dimensions in the container, which passage at one end communicates with the cavity and at the other end with a first connecting piece outside the container, c) a device for supplying liquid from a liquid source through the first passage into the cavity of the container, d) another tubular passage in the container, which passage communicates at one end with the cavity and at the other end with another connecting piece on the outside of the container, é) a device for supplying liquid flowing through the second passage to a liquid delivery device, and f) a flexible membrane in the cavity positioned so as to movably cover the opening of the second tubular passage leading into the cavity.