Infusionsgerät mit Tropfkammer und Schlauchklemme
Die Erfindung betrifft ein Infusionsgerät nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Derartige Infusionsgeräte dienen dazu, Infusionslösungen unmittelbar in die Vene eines Patienten einzuführen. Da bei vielen Patienten häufig mehrere Infusionen unmittelbar nacheinander zu verabreichen sind, besteht ein Bedürfnis, ein einmal für eine Infusion verwendetes Infusionsgerät auch bei weiteren anschließenden Infusionen verwenden zu können. Der Übergang von einer Infusion zur nächsten geht dabei so vor sich, daß nach Beendigung einer ersten Infusion die Infusionslösungsflasche vom Einstechdorn der Tropfkammer abgezogen und eine neue Flasche auf den Einstechdorn aufgesteckt wird.
Ein Problem bei diesem Wechsel besteht darin, daß nach dem Leerlaufen einer Infusionslösungsflasche und insbesondere nach deren Abziehen vom Einstechdorn Luft in den Schlauch zwischen dem Patienten und der Tropfkammer eintreten kann, welche vor Beginn einer folgenden Infusion mühsam entfernt werden muß, wenn nicht die Gefahr einer Luftembolie beim Patienten in Kauf genommen werden soll. Selbst wenn beim Leer- laufen der Infusionslösungsflasche noch gerade keine Luft in den
Schlauch eindringt, so kann dies doch bei einem nach Aufsetzen einer vollen Infusionslösungsflasche vorgenommenen Anpumpvorgang geschehen. Nachdem in den Schlauch einmal eingetretene Luft nur schwer aus
diesem zu entfernen ist, müßte eigentlich das Leerlaufen der Infusionslösungsflasche von einer Aufsichtsperson beobachtet werden, damit die vorzugsweise als Rollenklemme ausgebildete Schlauchklemme innerhalb des Schlauches geschlossen werden kann, bevor die Infusionslösung vollstän- dig aus der Tropfkammer abgeflossen ist und Luft in den Schlauch gelangt.
Nachdem mit einer derartigen Aufmerksamkeit der Aufsichtsperson angesichts des Personalmangels und des häufig hektischen Betriebes in einem Krankenhaus nicht gerechnet werden kann, hat man schon versucht, durch bestimmte Mechanismen das Eintreten von Luft in den Schlauch nach Leerlaufen der Infusionslösungsflasche zu verhindern.
Aus der WO 96/35465 ist es bereits bekannt, zu diesem Zweck ein Ventil in das Einstechteil bzw. den Einstechdorn einzubauen, welches nach dem Leerlaufen der Infusionslösungsflasche automatisch schließt und nach dem Anstechen einer neuen Infusionslösungsflasche wieder geöffnet werden kann. Hierdurch wird dafür gesorgt, daß nach dem Leerlaufen der Infusionslösungsflasche stets ein gewisser Flüssigkeitsstand in der Tropf- kammer aufrechterhalten bleibt, so daß die Gefahr eines Eintretens von Luft in den Schlauch zwischen Patienten und Tropfkammer wirksam vermieden ist.
Problematisch an der bekannten Lösung ist jedoch das Erfordernis eines Ventils mit einem beweglichen Ventilkörper, der leichter als die Infusionslösung sein muß, wodurch die Materialauswahl für das bewegliche Element erheblich eingeschränkt ist. Des weiteren sind die mit einem Ventil arbeitenden Systeme als sehr labil anzusehen, da die Auftriebs-
kräfte bei laufender Infusion im Vergleich zu den Strömungskräften sehr klein sind sowie der Ventilkörper dazu neigt, bei leergelaufener Infusionslösungsflasche hängenzubleiben (Adhäsionskräfte), so daß der bewegliche Ventilkörper hinsichtlich seiner Öffnungs- und Schließbewegung nur schwer zu kontrollieren ist. Es kommt daher immer wieder zum ungewollten Verschließen bzw. Öffnen des Ventils.
Das Ziel der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Infusionsgerät der eingangs genannten Gattung zu schaffen, bei dem ohne bewegliche Me- chanismen dafür gesorgt wird, daß nach dem Leerlaufen einer Infusionslösungsflasche und während des Vorganges des Austauschens der leeren Infusionslösungsflasche gegen eine volle stets noch so viel Flüssigkeit in der Tropfkammer verbleibt, daß das Eintreten von Luft in den Schlauch wirksam vermieden wird.
Zur Lösung dieser Aufgabe sind die Merkmale des kennzeichnenden Teils des Anspruches 1 vorgesehen.
Der Erfindungsgedanke ist also darin zu sehen, daß die in einem eine be- stimmte Porosität aufweisenden Filter vorhandene Adhäsionskräfte dazu ausgenutzt werden, eine Sperre für unter Atmosphärendruck stehende Luft zu erzeugen, die normalerweise - d.h. ohne das erfindungsgemäße Filter - auf die in der Tropfkammer befindliche Flüssigkeit einen Druck ausüben würde, der bei entsprechender Höhe der Tropfkammer oberhalb des Patienten und Leerlaufen der Infusionslösungsflasche schließlich auch Luft in den Schlauch fördert. Das an geeigneter Stelle deutlich oberhalb des Bodens der Tropfkammer angeordnete Filter gemäß der Erfindung stellt demgegenüber bis zu einer bestimmten Druckdifferenz zwi-
sehen Ober- und Unterseite des Filters eine Sperre für das Hindurchtreten von Luft von oben nach unten dar, und zwar selbst dann, wenn die Schlauchklemme offen bleibt. Erst wenn eine neue Infusionslösungsflasche aufgesetzt und gegebenenfalls angepumpt worden ist, bewirkt die auf das Filter von oben auflaufende Flüssigkeit eine Aufhebung der Sperre, indem nunmehr Flüssigkeit in das Filter ein- bzw. durch dieses Filter hindurchtritt und der normale Entleerungsvorgang der Infusionslösungsflasche stattfindet.
Ein besonders wichtiges Kriterium für die Höhe des Filters über dem Boden der Tropfkammer ist dem Anspruch 2 zu entnehmen. Da sich nach dem Leerlaufen der Infusionslösungsflasche unterhalb des Filters ein gewisses Vakuum bilden kann, muß durch geeignete Höhe des Filters oberhalb des Bodens der Tropfkammer dafür gesorgt werden, daß die erfin- dungsgemäße Sperrwirkung eintritt, bevor die Infusionslösung vollständig aus dem unteren Teil der Tropfkammer in den Schlauch eingetreten ist.
Die Entlüftung der Tropfkammer insbesondere beim Einleiten der ersten Infusion erfolgt gemäß Anspruch 3 bevorzugt durch Zusammendrücken der flexibel bzw. elastisch ausgebildeten Wand der Tropfkammer. Den Vorgang der Entlüftung durch zyklisches Zusammendrücken der Wand der Tropfkammer vor Beginn der ersten Infusion bezeichnet man auch als Anpumpen.
Eine bevorzugte Anordnung des Filters entnimmt man den Ansprüchen 4 und 5, wobei die Höhe des Filters innerhalb der Tropfkammer bevorzugt so ist, wie das in Anspruch 6 definiert wird. Auf diese Weise kann nämlich problemlos der Bereich zwischen dem Boden der Tropfkammer und dem
in dieser angeordneten Filter durch zyklisches Zusammendrücken der Tropfkammer unterhalb des Filters entlüftet und bis zu einer gewünschten Höhe mit Flüssigkeit angefüllt werden. Bevorzugt ist in Höhe der Tropfkammer, bis zu der die Flüssigkeit angepumpt werden soll, eine ge- eignete Markierung vorgesehen.
Grundsätzlich kann das Filter auch gemäß Anspruch 7 oder 8 angeordnet sein, wobei jedoch nach Möglichkeit darauf zu achten ist, daß das Filter eine möglichst große Querschnittsfläche innerhalb des Infusionslösungs- weges einnimmt, damit der Strömungswiderstand möglichst gering bleibt.
Filter am Boden einer Tropfkammer sind grundsätzlich bekannt (WO 96/35465). Sie dienen dazu, beim Einstechen des Einstechdorns in den Stopfen einer Infusionslösungsflasche vom Stopfmaterial abgelöste Latex- partikel und sonstige Verunreinigungen, die in dem Flüssigkeitskanal des Einstechdorns eintreten könnten, vom Patienten fernzuhalten. Das erfindungsgemäße Filter erfüllt diese Funktion ebenfalls, weist jedoch zusätzlich die Funktion einer das völlige Leerlaufen der Tropfkammer vermeidenden Sperre auf.
Auch bei einer derartigen bekannten Tropfkammer mit Anordnung des Filters am Boden läßt sich die Erfindung verwirklichen, indem gemäß den Ansprüchen 9 oder 10 zwischen der Tropfkammer und dem Schlauch eine Hilfstropfkammer dicht angeordnet wird. Durch den hierdurch bedingten Abstand des im Boden der Tropfkammer vorgesehenen Flüssigkeitsfilters vom Schlauch wird auch bei dieser Ausführungsform erreicht, daß beim Leerlaufen der Infusionslösungsflasche keine Luft in den Schlauch ein-
dringt, sofern zuvor die Hilfstropfkammer durch Anpumpen mit ausreichend Infusionslösung angefüllt worden war.
Die mittlere Porengröße des erfindungsgemäßen Filters kann in der gleichen Größenordnung liegen wie bei den bekannten, am Boden der Tropfkammer angeordneten Filter. Bevorzugte Bereiche sind den Ansprüchen 9 und 10 zu entnehmen. Durch Verkleinerung der Porengröße kann die Sperrwirkung des erfindungsgemäßen Filters in gewünschter Weise erhöht werden.
Bevorzugte Dimensionierungen der Poren des Flüssigkeitsfilters entnimmt man den Ansprüchen 1 1 , 12.
Die Ausführungsform nach Anspruch 13 ist zweckmäßig, um zum einen das sogenannte Anpumpen des Infusionsgerätes beim Beginn des Betriebs zu erleichtern, andererseits aber dennoch den erwünschten Effekt der Luftszurückhaltung beim Leerlaufen zu erhalten. Mittels hydrophiler Beschichtung (z. B. im Plasmabeschichtungsverfahren) kann die Filteroberfläche in der gewünschten Weise modifiziert werden. Die hydrophile Be- Schichtung erstreckt sich bevorzugt über den gesamten Querschnitt des Filters.
Die Befestigung des Filters an den umgebenden Bauteilen ist ebenfalls wichtig, damit der Effekt der Luftzurückhaltung bis zur gewünschten Hö- hendifferenz (Druckdifferenz) zwischen Infusionsflasche und Patientenniveau sicher gestellt werden kann.
Weiter vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind durch die Patentansprüche 13 bis 18 gekennzeichnet. Da beim Anpumpen (Entlüften des Systems) Luft vom Tropfkammerunterteil durch den Filter in die Infusionsflasche gedrückt werden muß und hierbei der luftdichte Flüssig- keitsfϊlm im Filter durchbrochen werden muß, ist es zweckmäßig, die
Bauteilkontur über den Filter so zu gestalten, daß dieses Anpumpen möglichst ohne erkennbare Widerstandszunahme gegenüber einem Standard- Infusionsgerät erfolgen kann. Hierzu sind der Leitkörper bzw. die Leitplatte nach den Ansprüchen 14 bis 18 vorgesehen. Beim Anpumpen legt sich der vorzugsweise blattförmige Filter von unten an die Leitplatte an, wodurch überraschenderweise der Widerstand für das Durchpumpen von Luft von unten nach oben erheblich herabgesetzt ist, ohne daß der Widerstand für den Durchgang der Luft von oben nach unten verringert wird. Beim Leerlaufen der Infusionsflasche wird also in der gewünschten Weise die Luft vom Schlauch ferngehalten, obwohl das Anpumpen wesentlich erleichtert ist.
Wesentlich ist, daß der Filter nur oben durch die Leitplatte begrenzt ist; unten muß er dagegen zumindest weitgehend frei von irgendwelchen Bau- elementen sein. Von unten greift am Filter somit nur der Haltering für die Befestigung an.
Die Erfindung wird im folgenden beispielsweise anhand der Zeichnung beschrieben; in dieser zeigt: Figur 1 eine schematische, teilweise geschnittene Ansicht einer bevorzugten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Infusionsgerätes,
Figur 2 eine Schnittansicht nur der Tropfkammer mit Einstechteil einer weiteren Ausführungsform mit Anordnung des Flüssigkeitsfilters im Einstechteil,
Figur 3 eine entsprechende Schnittansicht einer weiteren Ausführungsform mit Anordnung des Flüssigkeitsfilters im Flüssigkeitskanal des Einstechdornes,
Figur 4 eine entsprechende Schnittansicht einer vierten Ausfüh- rungsform, bei der die Tropfkammer unten durch eine
Hilfstropfkammer verlängert ist,
Fig. 5 eine Schnittansicht analog Fig. 2 einer mit einer Leitplatte versehenen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Infusi- onsgerätes und
Fig. 6 den Ausschnitt VI aus Fig. 6 in deutlich vergrößertem Maßstab.
Nach Figur 1 weist ein erfindungsgemäßes Infusionsgerät einen flexiblen und vorzugsweise auch transparenten Schlauch 13 auf, in den ein Durchflußregler 14 in Form einer Schlauchklemme eingeschaltet ist und welcher an einem Ende ein durch eine abnehmbare Kappe 28 abgedecktes Anschlußstück 27 mit Außenkonus zum Anbringen einer nicht dargestellten Kanüle und am anderen Ende auf einen unten an einer eine nachgiebig elastische Wand 21 aufweisenden Tropfkammer 1 1 vorgesehenen Anschlußstutzen 29 dicht aufgeschoben ist, um den Schlauch mit der Tropfkammer 1 1 in Strömungsverbindung zu bringen.
Auf das obere offene Ende der Tropfkammer 1 1 ist ein Einstechteil 15 dicht aufgesetzt, die einen Einstechdorn 12 aufweist, der einen Flüssigkeitskanal 16 enthält, dessen oberes Ende in der umgebenden Atmosphä- re und dessen unteres Ende im Innern der Tropfkammer 11 mündet. Parallel zum Flüssigkeitskanal 16 verläuft im Einstechdorn 12 ein Luftkanal 16, der an der oberen Spitze des Einstechdorns 12 bevorzugt oberhalb des oberen Endes des Flüssigkeitskanals 16 und im hinteren Bereich über ein Luftfilter 17 in der umgebenden Atmosphäre mündet. Nach dem Einste- chen des Einstechdorns 12 in eine nicht dargestellte Infusionslösungsflasche bzw. deren Stopfen befinden sich die oberen Enden der Kanäle 16, 18 im Innern der Infusionslösungsflasche, während das Luftfilter 17 eine Luftnachsaug- Verbindung zur äußeren Atmosphäre herstellt.
Erfindungsgemäß ist in dem oberen Bereich der Tropfkammer 11 ein
Haltering 23 dicht eingesetzt, an dem ein Flüssigkeitsfilter 19 befestigt ist, welches als dünne Platte ausgebildet ist, die sich senkrecht zur Längsachse 22 der bevorzugt einen kreiszylindrischen Querschnitt aufweisenden Tropfkammer 1 1 erstreckt. Zwischen dem Boden 20 der Tropfkammer 1 1 und dem Filter 19 befindet sich etwa in der Mitte der Höhe der Tropfkammer 11 eine Markierung 24. Die Tropfkammer 1 1 soll aus transparentem oder zumindest durchscheinendem Material bestehen, damit von außen der Flüssigkeitsstand innerhalb der Tropfkammer 11 überprüft werden kann.
Die Funktion des beschriebenen Infusionsgerätes ist wie folgt:
Nach dem Einstechen des Einstechdorns 12 von unten in den Stopfen einer über Kopf aufgehängten Infusionslösungsflasche erfolgt bei geschlossener Schlauchklemme 14 zunächst das Anpumpen dadurch, daß die Tropfkammer 11 zwischen ihrem Boden 20 und dem Flüssigkeitsfilter 19 durch zyklisches Zusammendrücken entlüftet wird. Bei jedem Zusammendrücken wird durch den Flüssigkeitskanal 16 Luft in das Innere der Infusionslösungsflasche gepumpt, worauf anschließend beim Loslassen der Tropfkammer 11 Flüssigkeit aus der Infusionslösungsflasche durch den Flüssigkeitskanal 16 in die Tropfkammer 11 angesaugt wird. Auf die- se Weise steigt der Flüssigkeitsspiegel in der Tropfkammer 1 1 stufenweise an, bis er schließlich die Markierung 24 erreicht. Sobald dies der Fall ist, muß bei geöffneter Schlauchklemme 14 durch Ablaufenlassen eines Teils der Infusionslösung der Schlauch 13 vollständig mit Flüssigkeit gefüllt werden. Jetzt wird die Schlauchklemme 14 wieder geschlossen. Nunmehr ist das Infusionsgerät betriebsfähig, d.h. daß die Kappe 28 vom Anschlußstück 27 abgezogen und das Anschlußstück 27 auf eine in die Vene des Patienten eingestochene Kanüle aufgesetzt werden kann.
Anschließend kann nach erneutem Öffnen der Schlauchklemme 14 die Infusionslösungsflasche leerlaufen, wobei durch das Luftfilter 17 und den Luftkanal 18 Luft angesaugt wird, damit in der Infusionslösungsflasche oberhalb der Infusionslösung stets zumindest im wesentlichen Atmosphärendruck herrscht.
Nach dem vollständigen Entleeren der Infusionslösungsflasche lastet auf der Oberfläche des Filters 19 der Atmosphärendruck, dessen Wirkung sich jedoch aufgrund der erfindungsgemäßen Sperrwirkung des Flüssig- keitsfϊlters 19 nur reduziert auf die im unteren Teil der Tropfkammer 1 1
befindliche Flüssigkeit auswirken kann. Daher bleibt die Flüssigkeit zumindest im wesentlichen in der vorher eingestellten Höhe in der Tropfkammer 1 1 stehen, und es kommt zu keinem Lufteintritt in den Schlauch 13.
Der gewünschte Flüssigkeitsstand in der Tropfkammer 1 1 bleibt auch bei abgezogener Infusionslösungsflasche aufrecht erhalten. Nach dem Aufsetzen einer neuen Infusionslösungsflasche und gegebenenfalls einem erneuten Anpumpen, um den Flüssigkeitsstand wieder in die gewünschte Höhe zu bringen, tritt aus der neuen und vollen Infusionslösungsflasche Infusionslösung durch den Flüssigkeitskanal 16 in den oberen Teil der Tropfkammer 1 1 , wo die Flüssigkeit auf das Filter 19 tropft. Hierdurch wird die beim Vorhandensein von Luft oberhalb des Filters 19 vorhandene Sperrwirkung aufgehoben und die Flüssigkeit aus der neuen Infusionslö- sungsflasche gelangt durch das Filter 19 hindurch in den unteren Teil der Tropfkammer 1 1 und den Schlauch 13, über den sie schließlich den Patienten erreicht.
In den folgenden Figuren bezeichnen gleiche Bezugszahlen entsprechende Bauelemente wie in Figur 1.
Nach Figur 2 ist das Flüssigkeitsfilter 19 in einem speziell hierfür im unteren Bereich des Einstechteils 15 vorgesehenen Raum 30 angeordnet, welcher einen zumindest annähernd so großen Querschnitt wie die Tropf- kammer 1 1 aufweist, was einem geringen Strömungswiderstand des Flüssigkeitsfilters 19 zugute kommt. Durch die Anordnung des Flüssigkeits- fϊlters 19 in dem Einstechteil 15 steht die gesamte Höhe der Tropfkammer 11 für die Flüssigkeitsaufnahme beim Anpumpen und anschließenden Ar-
beiten zur Verfügung. Zur Halterung des Filters 19 dient ein in den unteren Bereich des Einstechteils 15 dicht eingesetzter Haltering 23' mit Ringscheibenboden 23" und zentralem Zuführstutzen 33.
Beim Ausführungsbeispiel nach Figur 3 ist das Flüssigkeitsfilter 19 innerhalb des Flüssigkeitskanals 16 des Einstechdorne s 12 angeordnet, was zwar baulich eine besonders einfache Maßnahme darstellt, jedoch zu einem erhöhten Strömungswiderstand führt, so daß die Porengröße des Flüssigkeitsfilters 19 in diesem Fall nicht zu klein gewählt werden darf.
Das Ausführungsbeispiel nach Figur 4 zeigt, wie die Erfindung auch mit einer bekannten Tropfkammer 11 realisiert werden kann, bei der ein Flüssigkeitsfilter 19 am Boden 20 der Tropfkammer 11 angeordnet ist.
In diesem Fall kann man von unten auf den Anschlußstutzen 29 der Tropfkammer 1 1 die obere Öffnung 31 einer Hilfstropfkammer 25 dicht aufstecken, die unten einen Anschlußstutzen 29' besitzt, auf den der Schlauch 13 dicht aufgeschoben ist. Die Hilfstropfkammer 25 weist eine elastische Wand 26 auf, so daß sie beim Beginn des Betriebs in analoger Weise wie die Tropfkammer 11 selbst angepumpt werden kann, damit ein gewünschter Flüssigkeitsspiegel 32 in der Hilfstropfkammer 25 erreicht wird.
In diesem Fall bedingt das am Boden 20 der Tropfkammer 11 vorgesehene Flüssigkeitsfilter 19 eine entsprechende Sperrwirkung wie bei den vorangehenden Ausführungsbeispielen, so daß zwar die Tropfkammer 1 1 selbst, nicht aber die Hilfstropfkammer 25 vollständig leerlaufen kann und somit
trotz Anordnung des Flüssigkeitsfilters 19 am Boden 20 der Tropfkammer 1 1 das Eintreten von Luft in den Schlauch 13 verhindert ist.
Bei der Ausführungsform nach den Fig. 5 und 6 ist oberhalb des blattför- migen Flüssigkeitsfllters 19 eine im wesentlichen kreisringscheibenförmige Leitplatte 35 mit einem Zentralkanal 36 und auf ihrer Unterseite vorgesehenen Ausnehmungen 34 angeordnet. Die Ausnehmungen 34 können die Form von zum Zentralkanal 36 konzentrischen oder radialen Rillen aufweisen. Sie müssen jeweils mit dem zentralen Verbindungskanal 36 in Strömungsverbindung stehen. Wie man besonders gut aus Fig. 6 erkennt, liegt das Flüssigkeitsfilter 19 von unten durchgehend an der unteren Fläche der Leitplatte 35 an, so daß auch die nur nach unten offenen und nach oben geschlossenen Ausnehmungen 34 ebenfalls an die obere Fläche des Flüssigkeitsfilters angrenzen. Der Rand 38 des Filters 19 ist zwischen dem Haltering 23' und dem radial außen liegenden Befestigungsrand 37 der Leitplatte 35 eingespannt.
Aufgrund dieser Ausbildung wird das Durchströmen von Luft von unten nach oben beim Anpumpen wesentlich erleichtert, während andererseits die Luftzurückhaltefunktion des Flüssigkeitsfilters 19 beim Leerlaufen der Infusionslösungsflasche nicht beeinträchtigt wird. Trotz des beim Auslaufen hohen Widerstandes des Flüssigkeitsfllters 19 für durchgehende Luft ist der Luftdurchgang in umgekehrter Richtung von unten nach oben überraschenderweise erleichtert.
Um diesen Effekt noch weiter zu begünstigen, soll das Filtermaterial hydrophil sein oder eine hydrophile Beschichtung aufweisen. Diese kann
zum Beispiel nach dem Plasmabeschichtungsverfahren aufgebracht werden.
Bezugszeichenliste
Tropfkammer
Einstechdorn
Schlauch
Schlauchklemme
Einstechteil
Flüssigkeitskanal
Luftfilter
Luftkanal
Flüssigkeitsfilter
Boden
Wand
Längsachse
Haltering ' Haltering " Ringscheibenboden
Markierung
Hilfstropfkammer
Wand
Anschlußstück
Kappe
Anschlußstutzen ' Anschlußstutzen
Raum
Öffnung
Flüssigkeitsspiegel
Zuführstutzen
Ausnehmung Leitplatte Verbindungskanal Befestigungsrand Filterrand