WO2018036875A1 - Spritzenpumpe mit verbesserter einlegeprozedur von spritzen zur vermeidung ungewollter bolusgaben - Google Patents

Spritzenpumpe mit verbesserter einlegeprozedur von spritzen zur vermeidung ungewollter bolusgaben Download PDF

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WO2018036875A1
WO2018036875A1 PCT/EP2017/070713 EP2017070713W WO2018036875A1 WO 2018036875 A1 WO2018036875 A1 WO 2018036875A1 EP 2017070713 W EP2017070713 W EP 2017070713W WO 2018036875 A1 WO2018036875 A1 WO 2018036875A1
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WO
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drive
drive head
coupling
clutch
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French (fr)
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Rolf Heitmeier
Josef GERLACH
René Wildner
Dirk ALJETS
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B Braun Melsungen AG
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B Braun Melsungen AG
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    • A61M5/14—Infusion devices, e.g. infusing by gravity; Blood infusion; Accessories therefor
    • A61M5/142—Pressure infusion, e.g. using pumps
    • A61M5/145—Pressure infusion, e.g. using pumps using pressurised reservoirs, e.g. pressurised by means of pistons
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    • A61M5/1456—Pressure infusion, e.g. using pumps using pressurised reservoirs, e.g. pressurised by means of pistons pressurised by means of pistons with a replaceable reservoir comprising a piston rod to be moved into the reservoir, e.g. the piston rod is part of the removable reservoir
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    • A61M5/1458—Means for capture of the plunger flange
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    • A61M5/00—Devices for bringing media into the body in a subcutaneous, intra-vascular or intramuscular way; Accessories therefor, e.g. filling or cleaning devices, arm-rests
    • A61M5/14—Infusion devices, e.g. infusing by gravity; Blood infusion; Accessories therefor
    • A61M5/168—Means for controlling media flow to the body or for metering media to the body, e.g. drip meters, counters ; Monitoring media flow to the body
    • A61M5/16831—Monitoring, detecting, signalling or eliminating infusion flow anomalies

Definitions

  • the present invention relates to a Sphtzenpumpe for automated
  • Drug with a largely defined volume flow over a long period is possible and ensured.
  • highly effective drugs are applied by means of infusion syringe pumps.
  • a filled with a corresponding drug syringe is inserted and fixed in the device.
  • a promotion of the drug from the syringe ensures a drive over which the inserted into the device syringe is actuated.
  • Infusion syringes usually consist of plastic and one by one
  • Piston rod in a syringe barrel slidable piston made of an elastomer. These materials are reversibly deformable within certain force / pressure ranges, so that it can lead to changes in the volume enclosed by the syringe plunger with pressure variations in the syringe barrel.
  • patient blood may be aspirated or an undefined amount of medication delivered to the patient.
  • a change or insertion of a syringe can basically either after a manual or after an automatic
  • the syringe plunger When manually inserting or changing, the syringe plunger is to be manually coupled with the syringe pump and its drive. This is usually the case Insert the syringe into a syringe holder of the pump whose drive head is decoupled from the drive by a lever mechanism.
  • the drive head is positioned in the sequence relative to the syringe by hand and is delivered after inserting the syringe in the syringe pump by an operator by hand in the direction of the syringe plunger. If the drive head touches a piston plate of the syringe plunger, the user adjusts the feed motion of the drive head and couples it back to the drive by actuating the lever mechanism.
  • the piston plate is automatically mechanically or firmly connected by manual operation of the operator with the drive head. This can lead to unnoticed pressure variations in the syringe, which balance when connected to the patient, so that it can come to the above-described aspiration of patient's blood or to a dose of uncontrolled amounts of medication during a short period.
  • Piston plate must be performed simultaneously. In particular, if rapid start-up of the pump, e.g. in acute circulatory problems one
  • Piston plate can lead to an unwanted medication bolus, which may even not be detected. Lack of axial fixation of the syringe barrel may result in unwanted drug flow.
  • Syringe plunger before.
  • a sensor immediately stops the motor movement when the drive head touches the piston plate. This is followed by a mechanical coupling of the piston plate with the drive head.
  • a pressure build-up in the syringe can be avoided by the sensor-controlled movement of the drive head and the so controlled acting forces.
  • Syringe change by the user can not be influenced, but is determined by the automatic processes.
  • the device is relatively complex and expensive, since a multi-stage apron sensor for initiating the
  • Electromagnets are required.
  • syringe pumps with automatic syringe change may be that the time required for a syringe change from the maximum travel speed of the drive head to the end position and back and is determined by their position relative to the piston plate. This can be problematic in some applications, especially if a rapid onset of drug administration is required. In these cases, the traversing speed of the drive head dictates the time until infusion start and can not be shortened by the user.
  • the piston plate is connected as part of the syringe directly to the drive of the syringe pump. Forces from the drive in the direction of movement of the syringe plunger are exerted on the syringe via the piston plate and cause a controlled emptying of the syringe.
  • different syringes usually have different piston plates, which vary in diameter and thickness differ. This can cause the piston plate is not sufficiently fixed to the drive head and dissolves in vibration or a negative pressure in the syringe barrel. There may be an uncontrolled flow of medication to the patient.
  • There are known Kolbenplattenfix isten in which a braking device for the piston rod is provided to achieve a safe and the patient not endangering function. This prevents it during the fixing of the piston plate on the drive head to a displacement of the piston rod can come in the axial direction.
  • the syringe is held over its cylinder in the syringe pump and fixed. Different syringes usually have different
  • Syringe barrel diameters and lengths The result is that the syringe cylinder as well as the piston plate of the syringe piston in the radial direction relative to the contact surface of the syringe holder have different distances, so that the drive head contacts this at different points. This can lead to tilting of the piston rod.
  • Piston plate produce a force component that acts in the radial direction of the piston rod of the syringe. As a result, there may be a tilting of the piston rod, so that they jammed in the syringe barrel and the
  • the invention has for its object to provide a medical syringe pump, which does not have the aforementioned disadvantages of known pumps.
  • the pump should be user-friendly and easy to use, with a view to a syringe change rapid availability of the drug should be given to the patient, without this being compromised by inaccurate or deviant drug administration, for example due to an unwanted pressure buildup in the syringe barrel.
  • the coupling of the syringe plunger of a syringe with the drive of the syringe pump always a solid, safe and correct coupling should be ensured.
  • the drive head in the decoupled state can be positioned manually relative to the cylinder receptacle.
  • the inventive design of the syringe pump causes an immediate and only with a slight delay automatic re-coupling. As a result, the drive head can not be moved in the coupled state without adjustment of the drive.
  • the drive head is fixed in the coupled state due to its coupling with the drive relative to the cylinder receptacle and a relative positioning of the drive head with respect to the cylinder receptacle and a syringe therein is not possible. Unintentional medication is thus without an adjustment of the drive, which is preferably controlled and braked by a control of the pump or im Standstill is fixed, not possible.
  • the invention can allow a bolus-free insertion of the syringe in the syringe pump, but unlike in known pumps that allow such, yet a particularly fast and effective disassembly and assembly of a syringe by manually adjusting the syringe pump is possible. Further, by the invention, travel paths in which the Spntzenkolbenplatte and the drive head (yet) are not yet engaged or in contact with each other, particularly fast and independent of the maximum
  • Traversing speed of the drive can be moved manually.
  • Syringe plunger could be done in the syringe barrel.
  • the object underlying the invention is achieved by a method for inserting a syringe in a syringe pump, in particular in a syringe pump according to the invention, the present
  • Cylinder receptacle for a syringe barrel of the syringe one opposite the
  • Cylinder seat relatively positionable drive head for contacting
  • a drive for their relative positioning and operable by an operator coupling unit for coupling and decoupling the drive with the drive head, wherein the coupling unit is actuated by an operator, whereby the drive and the drive head decoupled, in particular mechanically decoupled,
  • the drive head is subsequently positioned manually relative to the cylinder receptacle in a change position enabling insertion of a syringe
  • a syringe is inserted into the cylinder receptacle and subsequently positioned the drive head in the direction of cylinder mount, in particular manually positioned, and is brought into contact with the Spntzenkolbenplatte, wherein when Intakingschreib of Spentzenkolbenplatte and drive head of the drive is automatically coupled to the drive head.
  • this automatic coupling of the drive head and the cylinder receiving each other are relatively positioned and fixed (a manual positioning of the drive head is no longer possible), so that their relative position to each other and thus also the position of the syringe plunger in the syringe barrel is determined and maintained.
  • axial direction refers to a direction parallel to the central longitudinal axis of a syringe intentionally received in the syringe pump
  • radial direction refers to a direction orthogonal thereto.
  • the invention is not limited to a positioning of the drive head relative to the cylinder receptacle, but also includes embodiments in which the cylinder receptacle is positioned relative to the drive head or can be positioned.
  • the coupling unit can be fixed relative to the drive head. It may in particular be connected in the axial direction fixed to the drive head, for example via a push rod or guide rod or other, in particular thrust forces in the axial direction between the coupling unit and drive head transmitting unit. In this way, the coupling unit and the drive head can be positioned together in the axial direction relative to the cylinder receptacle. Is the
  • the coupling unit can be freely positioned together with the drive head by a manual operator-side operation relative to the cylinder and the drive.
  • Syringe cylinder is designed and held.
  • An embodiment of the invention is characterized in that the coupling unit has a first clutch interacting directly or indirectly with the drive and a second clutch interacting directly or indirectly with the drive head.
  • the first clutch can be used in particular as a mechanical Clutch may be formed, while the second clutch may be formed in particular as an electromagnetic clutch.
  • the first coupling preferably causes a coupling or decoupling of the drive head together with the coupling unit with the drive or from the drive. If the first clutch is decoupled, the drive head can be manually positioned with the coupling unit. If the first clutch is coupled, a drive torque can be transmitted from the drive to the coupling unit and the drive head and so a motor-driven positioning of the drive head can be effected and a manual positioning of the drive head is not possible.
  • Task and effect of the second clutch is, in the case of a
  • the second clutch is automatically decoupled in the case of a contact and transferred to its decoupled position, wherein it entrains the first clutch and transferred to the coupled state.
  • the automatic decoupling can be done for example by applying a bias, for example by a spring, to the second clutch.
  • the first clutch can be decoupled by a user-side actuation of the coupling unit, in particular when the second clutch is coupled. For example, via the coupled second clutch, a displacement exerted on the coupling unit by an operator can be transmitted in the axial direction to the first clutch. As a result of such a displacement in the axial direction, the first clutch can be transferred from the coupled state to the uncoupled state.
  • first clutch is biased in its coupled position, in particular by means of a spring / compression spring. This promotes re-engagement of the first clutch and thereby coupling the drive and drive head in the event of mutual contacting of syringe plunger plate and drive head.
  • the coupling unit may have an operatively connected to the second clutch actuator for decoupling the first clutch.
  • This can cooperate with at least one coupling element of the first clutch, preferably in such a way that the coupling element (coupled) in a the drive with the drive head coupling position (coupled) and in a drive from the drive head uncoupled position (decoupled) can be positioned.
  • the coupling element may be a pivotably arranged on the coupling unit coupling arm, which is operatively connected via an inclined plane or sliding bevel with the actuator.
  • the actuator may in particular be formed as a sleeve, on the one hand with the second clutch and on the other hand with the coupling element or the coupling elements of the first
  • Coupling is operatively connected. It can in particular be positioned, for example displaced, by actuation of the second clutch relative to the first clutch and thus the coupling element.
  • the first clutch is actuated and in particular coupled or decoupled.
  • the coupling element may be operatively connected in its coupled position directly or indirectly via a transmission unit with the drive. In the coupled position, the coupling unit can be positioned by the action of the drive relative to the cylinder receptacle, in particular positionable in the axial direction.
  • the actuator is biased by a compression spring, which is supported on the one hand on the actuator and on the other hand on the coupling element and biases the first clutch in its coupled position.
  • An embodiment of the invention is characterized in that the second clutch comprises an electromagnet.
  • the second clutch may be actuated by a user-side actuation of the coupling unit in its uncoupling position and by energizing the electromagnet in its coupling position
  • the second clutch can in particular by the
  • Electromagnet be held in its coupled position. If the energization of the electromagnet is set, the second clutch is decoupled or can be transferred due to a bias voltage in its uncoupled state, preferably automatically transferred. Preferably, the second clutch is decoupled into it Position biased. This can be effected according to the invention, in particular by means of a spring or compression spring.
  • Cylinder holder is relatively positionable. You can especially with a
  • Linear guide for example in the form of a guide rod, relative to
  • Cylinder receiving be positioned positioned in the axial direction.
  • the coupling unit may in particular be designed in the manner or in the form of a carriage.
  • the coupling unit can carry or store the first clutch and the second clutch as well as the possibly existing actuator between the first and the second clutch.
  • the coupling unit can bear or form a bearing, for example in the form of a bearing journal or bearing pin, which serves for a bearing, in particular pivotable mounting, of the coupling element of the first coupling.
  • Swivel lever mechanism operatively connected to the operator-side actuation of the syringe pump. It is in particular positionable by its operator-side operation.
  • the second clutch with the
  • Swing lever mechanism be operatively connected and by the
  • operator-side actuation be positioned in their uncoupling position.
  • An embodiment is characterized in that the drive head has two pivotable clamping elements. These are for clamping the syringe piston and / or the syringe plunger plate provided thereon formed and determined from opposite sides therebetween.
  • the clamping elements are each formed such that one of the respective clamping element on the syringe piston or the
  • Syringe plunger plate exerted clamping force radially to the central longitudinal axis of the
  • the clamping elements may each have a clamping contour whose shape is formed such that contact areas of the clamping elements with the syringes piston or the syringe plunger plate depending on the diameter of the syringe plunger or the syringe plunger plate and the position in the cylinder receiving on diametrically opposite sides of
  • a further embodiment of the invention is characterized in that the cylinder receptacle has a radial fixation for fixing the syringe, in particular the syringe barrel, in the radial direction in the cylinder receptacle.
  • Radial fixing is preferably designed as a radially in the cylinder receiving positionable and in the direction of the cylinder receiving (in a clamping position) biased locking element. It can be positioned in a loading position, that is to say in a position remote from the cylinder receptacle, and in a clamping position, ie in a position close to the cylinder receptacle, and serves in the latter for a syringe located in the cylinder receptacle, in particular by contacting and clamping to fix the syringe barrel.
  • the cylinder receptacle may further comprise a position sensor which detects a proper position and fixation and clamping of the syringe in the cylinder receptacle.
  • a receptacle for syringe wings of the syringe may be formed in the cylinder receptacle, resulting in an additional fixation and securing the position of the syringe in the
  • the drive head to a sensor which detects a contacting of the syringe plunger and the syringe plunger plate with the drive head.
  • the sensor outputs a sensor signal which is used for an immediate, at least as immediate as possible coupling of the drive head to the drive, so that further manual positioning of the drive head relative to the syringe is no longer possible and unintentional bolus administration.
  • the drive head has a pressure plate which is movable relative to the drive head in the axial direction and serves for contacting the syringe plunger plate.
  • the pressure plate can in particular be designed to be elastic, for example as a diaphragm plate.
  • the mobility and / or the elasticity of the pressure plate serves two purposes, on the one hand a contact of pressure plate and syringe plunger plate can be detected simply by a displacement or deformation of the pressure plate, on the other hand, the displaceability and / or elasticity can be designed such that even at a initial light contact, movement of the syringe plunger in the syringe barrel is avoided.
  • the drive unit of the syringe pump consists of a drive, which is preferably formed by an electric motor, and of a gear unit for converting the drive torque of the drive into a drive
  • the transmission unit can be designed in particular as a band transmission in the broadest sense, for example with a toothed belt, a V-belt, a chain drive or a cable, or as a spindle drive with a threaded spindle and a spindle nut.
  • the coupling elements of the first coupling may be formed with particular advantage with a kind of half-shell spindle nut and contact the spindle directly.
  • a coupling or decoupling of the drive and the drive head according to the invention can be effected by direct or indirect action of the coupling unit on the drive.
  • the coupling unit can contact the drive unit formed from drive and gear unit at any point, in particular, a contact can be made for coupling / decoupling of the gear unit.
  • the coupling elements of the coupling unit with the gear unit for example with a toothed belt or a threaded spindle, are engaged and disengaged and lock their movement or release.
  • Syringe plunger plate comes into contact and there is a possibility that the piston relative to the syringe barrel could be relatively positioned, according to the invention is a coupling and thus locking and fixing the position of drive and drive head and thus of syringe plunger and syringe barrel, so that a possible, unwanted drug flow can be safely avoided by the invention.
  • a secure, automatic fixing of the piston plate on the drive head is in particular without causing tilting of the position of the syringe in the
  • Syringe pump which is set up and designed for a basically manual syringe change. After inserting a syringe in the
  • Syringe pump is monitored according to the invention, the forward movement of the drive head and interrupted as soon as a piston plate of the syringe is detected by the drive head.
  • the syringe pump according to the invention further allows an automatic fixation of the piston plate without tilting the piston rod.
  • the manual loading operation can be improved by monitoring the position of the syringe barrel. This ultimately improves safe and quick handling of the infusion syringe pump.
  • FIG. 2 is a schematic enlarged detail view of the coupling unit of the syringe pump
  • FIG. 5 is a schematic plan view of a known fixation for the syringe on a drive head
  • FIG. 6 is a schematic plan view of a fixation for the syringe on a drive head according to the invention
  • Fig. 8 is a schematic representation of a cylinder receptacle and a
  • FIG. 9 is a schematic representation of a cylinder receptacle and a
  • FIG. 10 is a schematic, perspective view of the syringe pump according to the invention without inserted syringe and without housing cover,
  • 1 1 is an enlarged detail view of the actuator unit of Figure 10 without cover
  • 12 is a sectional view of the drive head to illustrate the function of a sensor for detecting a contact of the syringe
  • FIG. 13 is a perspective view of the drive unit, actuator unit and coupling unit
  • Fig. 14 is a perspective view of the drive head
  • Figure 1 shows a schematic representation of an embodiment of
  • the pump 1 comprises a drive unit 3 formed essentially of a drive 4 in the form of an electric motor and a spindle drive 5 with spindle 6 and spindle bearings 7a, 7b. It further comprises a base plate 8, which is a syringe holder or
  • Syringe cylinder receptacle the spindle bearings 7a, 7b and a linear guide 10 carries.
  • the syringe holder 9, the spindle bearings 7a, 7b and the linear guide 10 are each fixed and fixed to each other.
  • the spindle 6 is rotationally driven by the drive 4 and rotatably, but axially fixed by means of the bearing 7 a, 7 b stored.
  • the syringe pump 1 also comprises a coupling unit 1 1, which is guided positionable on the linear guide 10 in the axial direction, and an integrated drive unit 12 in a drive head 13.
  • the drive head 13 is connected via a torque tube or drive tube 14 fixed to the coupling unit 1 1.
  • Drive tube 14 is an actuating or unlocking rod 15 is arranged, via which the actuating unit 12 in a manner described in more detail below with the coupling unit 1 1 is operatively connected.
  • a control 51 for controlling the syringe pump 1 and its components is indicated in FIG.
  • the coupling unit 1 1 is shown schematically and in detail in FIG. It comprises a carriage 16, a first clutch 17, a second clutch 18 and an actuator 19.
  • the second clutch 18 has an electromagnet 20 and is connected to the Actuating or unlocking rod 15 connected / operatively connected.
  • the electromagnet 20 forms a first part of the second clutch 18, which is connected to the
  • Actuator 19 as the second part of the second clutch 18 can be coupled and uncoupled.
  • the first clutch 17 has two coupling elements 21 designed as lever arms 21, which are each mounted rotatably on the carriage 16 by means of a bearing pin 22. At its end opposite to the bearing pin 22 each lever arm 21 is provided with an engagement portion 23. This is in each case by type and form of half
  • Threaded nut or spindle nut 23 is formed for engagement with the threaded spindle 6.
  • the lever arms 21 are each provided with a stop arm 24.
  • the compression spring 25 is with its stop arms 24 opposite end to a sleeve 26 of the actuator 19 in abutment.
  • the compression spring 25 causes the stop arms 24 and the sleeve 26 of the actuator 19 are pressed apart.
  • the compression spring 25 biases the first clutch 17 in its coupled position, in which the spindle half-nuts 23 of the coupling arms 21 with the
  • Threaded spindle 6 are engaged (see Figures 2 and 4).
  • the syringe 2 may be a conventional disposable syringe and consists essentially of a syringe barrel 28 and a syringe plunger 29 displaceable therein in the axial direction, which is provided with a syringe plunger plate 30 on its side opposite the syringe barrel 28.
  • the syringe 2 is more accurate as shown in FIG is shown inserted into the (syringe) cylinder receptacle 9 of the pump 1.
  • the cylinder receptacle 9 is formed with a radial fixation 31 and an axial fixation 32.
  • the syringe barrel 28 is not on its entire length at the
  • Cylinder receiving 9 and the syringe wings 33 are not in the gap 34, so that the sensor 35 indicates no correct position.
  • FIGS. 10 to 14 show, inter alia, the actuating unit 12.
  • This has a housing 36 in which an actuating lever 37 is pivotably mounted about an axis of rotation 38.
  • an actuating lever 37 is pivotably mounted about an axis of rotation 38.
  • the actuating lever 37 is a lever arm 39 or driver 39 formed with an inclined plane
  • Sliding slope 40 of the driver 39 is connected to the actuating or
  • Unlocking rod 15 in Appendix If the driver 39 is in the rest position shown in FIG. 11, the actuating or unlocking rod 15 is displaced in the direction of the driver 39 (see FIG. 1, there to the right). As a result, the electromagnet 20 is also shifted to the left and the second clutch 18 is in its coupled state (state according to FIG. 2). The actuator is located in its end position remote from the bearing pins 22, the compression spring 25 is relaxed and the first clutch 17 engaged, so that the coupling elements 21 are in engagement with the spindle 6, a torque from the drive 4 is transmitted to the drive head 13 and a manual adjustment is not possible.
  • the operating lever 37 can be moved by the user by about 30 ° down (with reference to Figure 1 1). This rotational movement is transmitted via the driver 39 on the actuating or unlocking rod 15 and in such a way
  • the drive head 13 has a sensor 42 which serves to make contact between the drive head 13 and a Spntzenkolbenplatte 30 one in the
  • Cylinder receiving 9 intended to recognize arranged syringe 2.
  • the sensor 42 is shown schematically in FIG. 12 and comprises a fork light barrier 43 with a light source (not shown) and an opposite light sensor (not shown).
  • the drive head 13 further comprises a pressure plate 46, which may be formed as a diaphragm plate 46, for engagement and actuation of the Spntzenkolbenplatte 30, in the axial direction relative to the housing 36 of the
  • Drive head 13 and the actuator unit 12 is movable, e.g. is stored.
  • the pressure plate 46 changes its position in relation to the housing connection in contact with the Spntzenkolbenplatte 30.
  • the drive head still includes a connected via a pin 47 to the pressure plate 46 switching lug 48. This is between
  • Light source and light sensor of the fork light barrier 43 arranged and interrupts the beam path.
  • the beam path is released by the switching flag 48.
  • the light barrier 43 generates a signal as soon as the drive head 13, in this case the pressure plate 46, comes into contact with the Spntzenkolbenplatte.
  • FIG. 15 shows a detail of the cylinder receptacle 9 enlarged in one
  • Cylinder receiving 9 which forms a support surface for the syringe barrel 28. Furthermore, the axial fixation 32 as well as the radial fixation 31 can be seen.
  • Figure 13 shows parts of the drive of Figure 1 in their actual
  • the drive 4 in the form of the electric motor 4 is connected via a gear transmission 50 with the spindle 6 and arranged outside of the axis of the spindle 6. In this way, the axial length of the pump 1 can be made short.
  • the first clutch 17 is shown without the compression spring 25.
  • the drive head 13 is shown in Figure 14 in a perspective view. There, in addition to the pressure plate 46, the housing 36, the drive tube 14 and the unlocking rod 15 two pivotally mounted on the drive head 13 and mounted therein clamping elements 48 are shown.
  • FIG. 4 shows prior art clamping elements 48 and illustrates the formation of a radially acting force F upon clamping a large diameter syringe plunger plate 30a to a small diameter syringe plunger plate 30b.
  • FIG. 6 shows a solution according to the invention with arcuate clamping surfaces 52 of the clamping elements, wherein no radial force is generated independently of the diameter of the respective piston plate 30a, 30b.
  • FIG. 7 shows a flowchart for the process of inserting the syringe 2 into the pump 1.
  • Electromagnet 20 pulls the actuator 19 toward him. At the same time, by the
  • the actuating lever 37 Operation of the actuating lever 37, the actuating rod 15 is displaced in the direction of the drive 4. Since the second clutch 18 is energized, the actuator 19 is displaced against the bias of the compression spring 25 in the direction of the drive 4. The compression spring 25 acts on the actuator 19 side facing away from the
  • a syringe 2 is inserted into the cylinder receptacle 9 so that syringe blades 33 are inserted in the gap 34 between the cylinder receptacle 9 and the axial fixation 32 (see FIG. 8).
  • the position sensor 35 checks the intended location of the syringe 2 in the receptacle 9. In this way it is ensured that the syringe barrel 28 is inserted properly and the syringe axis
  • Syringe plunger plate 30 contacted and the sensor 42 acts in the drive head 13 in the manner described above and gives a signal.
  • the solenoid 20 is de-energized by the control of the pump 1.
  • the second clutch 18 is opened immediately, so that the actuator 19 as a result of the action of the compression spring 25 from the drive 4 moves (in the figures 1 to 4 to the right) and thereby by sliding over the sliding slopes 40 of the coupling arms these from the of the Spindle 6 decoupled position in the coupled with the spindle 6 position urges.
  • the actuator 19 as a result of the action of the compression spring 25 from the drive 4 moves (in the figures 1 to 4 to the right) and thereby by sliding over the sliding slopes 40 of the coupling arms these from the of the Spindle 6 decoupled position in the coupled with the spindle 6 position urges.
  • Drive head 13 is again connected to the drive 4 and can not be moved manually. Another relative displacement of the pressure plate 46 in the direction of the cylinder receptacle 9 and thus a movement of the syringe plunger 29 in
  • the method of Figure 7 includes a special feature that the drive 4 at a signal from the sensor 42 and after coupling with the spindle 6 by a certain distance "backwards" runs and the drive head 13 of the
  • Syringe plunger plate 30 continues to move.
  • the sensor 42 detects a release of the
  • Pressure plate 46 of the syringe plunger plate 30 and then again gives a signal.
  • Drive 4 is then stopped by the pump control and advances by a fixed distance, so that the drive head 13 is moved by this fixed distance in the direction of the syringe plunger plate 30.
  • the clamping arms 48 are closed, so that the syringe plunger plate 30 is fixed to the pressure plate 46.
  • the syringe pump 1 is then ready for application of the medicament contained in the syringe 2.
  • Coupling elements 21 coupled to the threaded spindle 6.
  • the spring 25 is relaxed and the second clutch 18 is open, so uncoupled. This condition of

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betriffteine Spritzenpumpe(1) zur automatisierten Applikation von Medikamenten aus einer Spritze (2) an einen Patienten, mit einer Zylinderaufnahme (9) für einen Spritzenzylinder (28) der Spritze (2), einem gegenüber der Zylinderaufnahme (9) relativpositionierbaren Antriebskopf (13) zur Kontaktierung und Betätigung einer Spritzenkolbenplatte (30) der Spritze (2), einem Antrieb (4) zu deren Relativpositionierung und einer durch eine Bedienperson zu betätigenden Koppeleinheit (11) zum Koppeln und Entkoppeln des Antriebs (4) mit dem Antriebskopf (13), wobei die Koppeleinheit (11) den Antrieb (4) und Antriebskopf (13) infolge einer bedienpersonseitigen Betätigung entkoppelt, so dass der Antriebskopf (13) manuell relativ zur Zylinderaufnahme (9) positionierbar ist,und bei einer Kontaktierung der Spritzenkolbenplatte (30) durch den Antriebskopf (13, 46) automatisch koppelt. Sie betrifft des Weiteren ein Verfahren zum Einlegen einer Spritze (2) in eine Spritzenpumpe(1), insbesondere in eine Spritzenpumpe(1) nach der Erfindung.

Description

Spritzenpumpe mit verbesserter Einlegeprozedur von Spritzen zur Vermeidung ungewollter Bolusgaben
Beschreibung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Sphtzenpumpe zur automatisierten
Applikation von Medikamenten oder eines Medikaments aus einer Spritze an einen Patienten, mit einer Zylinderaufnahme für einen Spritzenzylinder der Spritze, einem gegenüber der Zylinderaufnahme relativpositionierbaren Antriebskopf zur Kontaktierung und Betätigung eines Spritzen kolbens bzw. einer Spritzenkolbenplatte der Spritze, einem Antrieb zu deren Relativpositionierung und einer durch eine Bedienperson zu betätigenden Koppeleinheit zum Koppeln und Entkoppeln des Antriebs mit dem
Antriebskopf. Sie betrifft des Weiteren ein Verfahren zum Einlegen einer Spritze in eine Spritzenpumpe, insbesondere in eine Spritzenpumpe nach der Erfindung.
In der Medizin, insbesondere bei einer intensivmedizinischen Behandlung von Patienten, ist oftmals eine kontinuierliche Zufuhr von Flüssigkeiten bzw. Medikamenten über einen längeren Zeitraum erforderlich. Üblicherweise werden zu diesem Zweck automatische Spritzenpumpen verwendet, mit denen eine stetige Zufuhr eines
Medikaments mit weitgehend definiertem Volumenstrom über einen langen Zeitraum möglich und sichergestellt ist. Insbesondere hochwirksame Medikamente werden derart mittels Infusionsspritzenpumpen appliziert. Bei derartigen Pumpen wird eine mit einem entsprechenden Medikament gefüllte Spritze in die Vorrichtung eingelegt und fixiert. Eine Förderung des Medikaments aus der Spritze gewährleistet ein Antrieb, über den die in die Vorrichtung eingelegte Spritze betätigt wird.
Es ist bei einer automatisierten Gabe von Medikamenten, insbesondere von hochwirksamen Medikamenten, wesentlich und ungemein wichtig, dass eine Applikation des Medikaments in der jeweils gewünschten und erforderlichen Weise, also mit entsprechendem Volumenstrom, Konstanz und Menge, erfolgt und sichergestellt ist. Abweichungen der Medikamentengabe davon können für den Patienten weitreichende Risiken beinhalten. Zum Beispiel kann bei hochwirksamen Medikamenten mit niedrigen Infusionsgeschwindigkeiten (also einem geringen Medikamentenvolumen pro Zeiteinheit) eine verspätete oder überhöhte Medikamentengabe (Medikamentenbolus) entstehen. Insbesondere der letztere Fall ist medizinisch unerwünscht, da es zu ungewollten Reaktionen des Patienten, wie z.B. Blutdruckänderungen, kommen kann, die ein kritisches Therapierisiko darstellen können.
Mit dem Einlegen und Wechseln von Spritzen in bekannte Spritzenpumpen sind Nachteile verbunden. Insbesondere beim manuellen Einlegen einer Spritze in eine dafür vorgesehene Aufnahmevorrichtungen und nachfolgenden Inbetriebnehmen kann es zu Druckvariationen und/oder zu einem nicht oder nur unzureichend kontrollierbaren Druck in der Spritze kommen. Dies kann insbesondere der Fall sein, wenn ein Ablauf des Medikaments aus der Spritze unterbrochen ist. Dabei ist ungünstig, dass
Infusionsspritzen üblicherweise aus Kunststoff bestehen und einen durch eine
Kolbenstange in einem Spritzenzylinder verschiebbaren Kolben aus einem Elastomer besitzen. Diese Materialien sind innerhalb bestimmter Kraft-/Druckbereiche reversibel verformbar, so dass es bei Druckvariationen im Spritzenzylinder zu Veränderungen des durch den Spritzenkolben eingeschlossenen Volumens kommen kann.
Wird nach Einlegen einer Spritze und Vorliegen einer wie vorstehend
beschriebenen Verformung ein Ablaufen des Medikaments aus der Spritze ermöglicht, zum Beispiel wenn mit einer beabsichtigten Medikamentengabe begonnen wird, stellen sich der Spritzenzylinder und -kolben aufgrund ihrer elastischen Eigenschaften in ihre Ausgangsform zurück, was eine Volumenvariation des von Zylinder und Kolben bestimmten Volumens bewirkt. Ist der Patient bereits mit der Infusionsspritze
verbunden, so kann es je nach in der Spritze aufgebautem Druck zu einem Ansaugen von Patientenblut oder einer Abgabe einer Undefinierten Medikamentenmenge an den Patienten kommen.
Nach dem Stand der Technik kann ein Wechsel oder ein Einlegen einer Spritze grundsätzlich entweder nach einem manuellen oder nach einem automatischen
Verfahren erfolgen:
Bei einem manuellen Einlegen oder Wechsel ist der Spritzenkolben manuell mit der Spritzenpumpe und deren Antrieb zu koppeln. Hierbei wird üblicherweise beim Einlegen der Spritze in eine Spritzenaufnahme der Pumpe deren Antriebskopf durch einen Hebelmechanismus vom Antrieb entkoppelt. Der Antriebskopf ist in der Folge relativ zur Spritze von Hand positionierbar und wird nach Einlegen der Spritze in die Spritzenpumpe durch eine Bedienperson von Hand in Richtung des Spritzenkolbens zugestellt. Berührt der Antriebskopf eine Kolbenplatte des Spritzenkolbens, stellt der Anwender die Zustellbewegung des Antriebskopfs ein und koppelt diesen wieder durch Betätigung des Hebelmechanismus mit dem Antrieb. Zeitgleich wird die Kolbenplatte automatisch oder durch manuelle Betätigung der Bedienperson mit dem Antriebskopf mechanisch fest verbunden. Hierbei kann es zu unbemerkten Druckvariationen in der Spritze kommen, die sich bei Konnektion mit dem Patienten ausgleichen, so dass es zu dem vorstehend beschriebenen Ansaugen von Patientenblut oder zu einer Gabe unkontrollierter Medikamentenmengen während eines kurzen Zeitraums kommen kann.
Ein weiterer Nachteil von Spritzenpumpen mit manuellen Spritzenwechsel besteht darin, dass die Positionierung der Spritzenflügel in der Axialfixierung des
Spritzenzylinders, die Ausrichtung der Kolbenstange in radialer Richtung und die Kopplung des Antriebskopfs mit der Spritzenkolbenplatte und die Fixierung der
Kolbenplatte gleichzeitig durchgeführt werden müssen. Insbesondere wenn eine schnelle Inbetriebnahme der Pumpe, z.B. bei akuten Kreislaufproblemen eines
Patienten, erforderlich ist, ist es problematisch, alle diese Handlungen sicher, korrekt und vollständig durchzuführen, so dass dabei leicht Fehler unterlaufen können. Es kann zum Beispiel zum Verkanten der Kolbenstange mit Folge einer späteren
Infusionsunterbrechung kommen. Beim Einpassen der Kolbenstange in die dazu vorgesehene Aufnahmevorrichtung oder beim manuellen Heranfahren an die
Kolbenplatte kann es zu einem ungewollten Medikamentenbolus kommen, der ggf. sogar nicht erkannt wird. Bei fehlender Axialfixierung des Spritzenzylinders kann es zu einem ungewollten Medikamentenfluss kommen.
Bei einem automatischen Spritzenwechsel wird der Antriebskopf der
Spritzenpumpe vor einem Einlegen einer Spritze zunächst motorisch in eine
Endposition gefahren. Diese ist durch den maximalen Hub des Spritzenkolbens definiert und auf die größte verwendbare Spritze ausgelegt. Ist die Endposition erreicht, kann eine Bedienperson die Spritze in die Spritzenaufnahme einlegen. Nachfolgend fährt der Antriebskopf automatisch aus der Endposition in Richtung der Kolbenplatte des
Spritzenkolbens vor. Ein Sensor stoppt bei einer Berührung des Antriebskopfs mit der Kolbenplatte sofort die motorische Bewegung. Es folgt eine mechanische Kopplung der Kolbenplatte mit dem Antriebskopf. Ein Druckaufbau in der Spritze kann durch die sensorgesteuerte Bewegung des Antriebskopfs und der so kontrolliert wirkenden Kräfte vermieden werden. Es ist jedoch von Nachteil, dass die Geschwindigkeit des
Spritzenwechsels vom Anwender nicht beeinflussbar, sondern durch die automatischen Abläufe bestimmt ist.
Aus dem Patent EP 2 599 51 1 B1 ist eine Antriebsvorrichtung für einen
teilautomatisierten Spritzenwechsel beschrieben. Die Vorrichtung ist relativ komplex und aufwändig, da eine mehrstufige Vorfeldsensorik zur Einleitung des
Kopplungsvorgangs des Antriebskopfes mit dem Antrieb und eine Reihe von
Elektromagneten erforderlich sind.
Ein weiterer Nachteil von Spritzenpumpen mit automatischem Spritzenwechsel kann darin bestehen, dass die für einen Spritzenwechsel erforderliche Zeitdauer von der maximalen Verfahrgeschwindigkeit des Antriebskopfs zur Endposition und zurück sowie von deren Lage relativ zur Kolbenplatte bestimmt ist. Dies kann bei einigen Anwendungen problematisch sein, insbesondere wenn ein schneller Beginn einer Medikamentengabe erforderlich ist. In diesen Fällen gibt die Verfahrgeschwindigkeit des Antriebskopfs die Zeit bis zum Infusionsbeginn zwingend vor und kann durch den Anwender nicht verkürzt werden.
Unerwünschte Schwankungen der Medikamentengabe können nicht nur durch Einlegen und Wechsel der Spritze, sondern auch infolge einer unzulänglichen Fixierung der Spritze in der Spritzenpumpe bewirkt sein:
Einerseits ist die Kolbenplatte als Bestandteil der Spritze direkt mit dem Antrieb der Spritzenpumpe verbunden. Über die Kolbenplatte werden Kräfte vom Antrieb in Bewegungsrichtung des Spritzenkolbens auf die Spritze ausgeübt und bewirken ein kontrolliertes Entleeren der Spritze. Nun verfügen unterschiedliche Spritzen in der Regel über unterschiedliche Kolbenplatten, die sich in Durchmesser und Dicke unterscheiden. Dies kann dazu führen, dass die Kolbenplatte nicht ausreichend mit dem Antriebskopf fixiert ist und sich bei Erschütterungen oder bei einem Unterdruck im Spritzenzylinder löst. Es kann zu unkontrolliertem Medikamentenfluss zum Patienten kommen. Es sind Kolbenplattenfixierungen bekannt, bei denen zum Erzielen einer sicheren und den Patienten nicht gefährdenden Funktion eine Bremseinrichtung für die Kolbenstange vorgesehen ist. Diese verhindert, dass es während des Fixiervorgangs der Kolbenplatte an dem Antriebskopf zu einem Verschieben der Kolbenstange in axialer Richtung kommen kann.
Andererseits ist die Spritze über ihren Zylinder in der Spritzenpumpe gehalten und fixiert. Unterschiedliche Spritzen besitzen in der Regel unterschiedliche
Spritzenzylinderdurchmesser und -längen. Folge ist, dass der Spritzenzylinder wie auch die Kolbenplatte des Spritzenkolbens in radialer Richtung gegenüber der Anlagefläche der Spritzenaufnahme unterschiedliche Abstände haben, so dass der Antriebskopf diesen an unterschiedlichen Punkten kontaktiert. Hierdurch kann es zum Verkanten der Kolbenstange kommen.
Neben einer ausreichenden Fixierung der Kolbenplatte ist außerdem der
Spritzenzylinder in axialer Richtung zu fixieren. Nach dem Stand der Technik erfolgt dies über Aufnahmevorrichtungen für Spritzenflügel, die bei üblichen Spritzen endseitig am Spritzenzylinder vorgesehen sind. Werden die Aufnahmevorrichtungen von einem Anwender versehentlich nicht oder falsch genutzt, kann es zu ungewollten
Schwankungen bei der Medikamentengabe kommen, bis hin zur Selbstentleerung.
Es sind Fixierungen bekannt, die bei kleinen Spritzen mit kleinen
Kolbenplattenteller eine Kraftkomponente erzeugen, die in radialer Richtung auf die Kolbenstange der Spritze wirkt. Infolge dessen kann es zu einem Verkannten der Kolbenstange kommen, so dass diese im Spritzenzylinder verklemmt und die
Medikamentengabe unterbrochen oder verzögert wird. Zur Vermeidung ist bekannt, z.B. eine zusätzliche Bremseinrichtung der Kolbenstange einzusetzen. Dies stellt einen erhöhten technischen Aufwand dar. Vor dem vorstehend beschriebenen Hintergrund liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine medizintechnische Spritzenpumpe zu schaffen, die die vorgenannten Nachteile bekannter Pumpen nicht aufweist. Die Pumpe soll nutzerfreundlich und einfach zu bedienen sein, wobei im Hinblick auf einen Spritzenwechsel eine schnelle Verfügbarkeit des Medikaments für den Patienten gegeben sein soll, ohne dass dieser durch ungenaue oder abweichende Medikamentengaben zum Beispiel infolge eines ungewollten Druckaufbaus im Spritzenzylinder gefährdet wird. Im Hinblick auf die Kopplung des Spritzenkolbens einer Spritze mit dem Antrieb der Spritzenpumpe soll stets eine feste, sichere und korrekte Kopplung gewährleistet sein. Des Weiteren soll eine feste, sichere und korrekte Fixierung des Spritzenzylinders in der Pumpe gewährleistet sein. Die bei einem Einlegen einer Spritze erforderliche Zeitspanne bis zum Infusionsbeginn ist den Bedürfnissen entsprechend zu minimieren. Insbesondere soll ein unkontrollierter Medikamentenfluss beim Spritzenwechsel vermieden werden. Schließlich soll der Aufwand an technischen Komponenten für einen automatisierten Spritzenwechsel gering und gegenüber dem Stand der Technik reduziert sein.
Diese Aufgabe wird nach der vorliegenden Erfindung vorrichtungsseitig gelöst durch eine medizintechnische Spritzenpumpe nach dem Oberbegriff von Anspruch 1 , die dadurch gekennzeichnet ist, dass die Koppeleinheit infolge einer
bedienpersonseitigen Betätigung Antrieb und Antriebskopf voneinander entkoppelt, insbesondere mechanisch entkoppelt, und im Falle einer gegenseitigen Kontaktierung von Spntzenkolbenplatte und Antriebskopf automatisch Antrieb und Antriebskopf miteinander koppelt. Erfindungsgemäß ist der Antriebskopf im entkoppelten Zustand manuell relativ zur Zylinderaufnahme positionierbar. Im Falle einer Kontaktierung des Antriebskopfs durch die Spntzenkolbenplatte bewirkt die erfindungsgemäße Ausbildung der Spritzenpumpe eine sofortige und nur mit geringer Verzögerung erfolgende automatische Wiederkopplung. In der Folge kann der Antriebskopf im gekoppelten Zustand nicht ohne Verstellung des Antriebs bewegt werden. Man kann auch sagen, dass der Antriebskopf im gekoppelten Zustand infolge seiner Kopplung mit dem Antrieb relativ zur Zylinderaufnahme fixiert ist und eine Relativpositionierung des Antriebskopfs hinsichtlich der Zylinderaufnahme und einer darin befindlichen Spritze nicht möglich ist. Unbeabsichtigte Medikamentengaben sind somit ohne eine Verstellung des Antriebs, der vorzugsweise von einer Steuerung der Pumpe kontrolliert und gebremst oder im Stillstand fixiert ist, nicht möglich. Auf diese Weise kann die Erfindung ein bolusfreies Einlegen der Spritze in die Spritzenpumpe ermöglichen, wobei aber anders als bei bekannten Pumpen, die solches ermöglichen, dennoch eine besonders schnelle und effektive Demontage und Montage einer Spritze durch manuelles Verstellen der Spritzenpumpe möglich ist. Des Weiteren können durch die Erfindung Verfahrwege, bei denen die Spntzenkolbenplatte und der Antriebskopf (noch) nicht miteinander in Eingriff oder Kontakt stehen, besonders schnell und unabhängig von der maximalen
Verfahrgeschwindigkeit des Antriebs manuell verfahren werden. Ein manuelles
Verfahren wird erst und sofort unterbunden, sobald die Spntzenkolbenplatte und der Antriebskopf miteinander in Kontakt stehen und eine Relativpositionierung des
Spritzenkolbens im Spritzenzylinder erfolgen könnte.
Im Hinblick auf ein Verfahren wird die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe gelöst durch ein Verfahren zum Einlegen einer Spritze in eine Spritzenpumpe, insbesondere in eine Spritzenpumpe nach der Erfindung, der vorliegenden
Beschreibung oder nach einem der vorstehenden Ansprüche, mit einer
Zylinderaufnahme für einen Spritzenzylinder der Spritze, einem gegenüber der
Zylinderaufnahme relativpositionierbaren Antriebskopf zur Kontaktierung und
Betätigung eines Spritzenkolbens/einer Spntzenkolbenplatte der Spritze, einem Antrieb zu deren Relativpositionierung und einer durch eine Bedienperson zu betätigenden Koppeleinheit zum Koppeln und Entkoppeln des Antriebs mit dem Antriebskopf, wobei die Koppeleinheit durch eine Bedienperson betätigt wird, wodurch der Antrieb und der Antriebskopf entkoppelt, insbesondere mechanisch entkoppelt, werden,
der Antriebskopf nachfolgend manuell relativ zur Zylinderaufnahme in eine ein Einlegen einer Spritze ermöglichende Wechselposition positioniert wird,
nachfolgend eine Spritze in die Zylinderaufnahme eingelegt wird und nachfolgend der Antriebskopf in Richtung der Zylinderaufnahme positioniert, insbesondere manuell positioniert, und mit der Spntzenkolbenplatte in Kontakt gebracht wird, wobei bei Inkontaktgelangen von Spntzenkolbenplatte und Antriebskopf der Antrieb mit dem Antriebskopf automatisch gekoppelt wird. Infolge dieser automatischen Kopplung sind der Antriebskopf und die Zylinderaufnahme zueinander relativpositioniert und fixiert (ein manuelles Positionieren des Antriebskopf ist nicht mehr möglich), so dass ihre relative Lage zueinander und damit auch die Lage des Spritzenkolbens im Spritzenzylinder bestimmt und gehalten ist.
Bei der vorliegenden Beschreibung der Erfindung bezieht sich die Bezeichnung „axiale Richtung" auf eine zur Mittellängsachse einer bestimmungsgemäß in der Spritzenpumpe aufgenommenen Spritze parallele Richtung. Die Bezeichnung„radiale Richtung" bezeichnet eine Richtung orthogonal dazu. Die Erfindung ist nicht auf eine Positionierung des Antriebskopfs relativ zur Zylinderaufnahme beschränkt, sondern umfasst außerdem Ausführungsformen, bei denen die Zylinderaufnahme relativ zum Antriebskopf positioniert wird bzw. positionierbar ist.
Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beansprucht und werden nachfolgend näher erläutert.
Bei einer Ausführungsform kann die Koppeleinheit relativ zum Antriebskopf fixiert sein. Sie kann insbesondere in axialer Richtung fest mit dem Antriebskopf verbunden sein, zum Beispiel über eine Schubstange oder Führungsstange oder eine andere, insbesondere Schubkräfte in axialer Richtung zwischen Koppeleinheit und Antriebskopf übertragende Einheit. Auf diese Weise sind die Koppeleinheit und der Antriebskopf in axialer Richtung zusammen relativ zur Zylinderaufnahme positionierbar. Ist die
Koppeleinheit vom Antrieb entkoppelt, liegt also eine Entkopplung von Antrieb und Antriebskopf vor, kann die Koppeleinheit zusammen mit dem Antriebskopf durch eine manuelle bedienpersonseitige Betätigung relativ zur Zylinderaufnahme und zum Antrieb frei positioniert werden. Nach erfolgter automatischer Kopplung sind der Antriebskopf und die an oder mit diesem fixierte Koppeleinheit einerseits und die Zylinderaufnahme und der Antrieb andererseits zueinander relativpositioniert und fixiert, so dass ihre relative Lage zueinander und damit auch die Lage des Spritzenkolbens im
Spritzenzylinder bestimmt und gehalten ist.
Eine Ausführungsform der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Koppeleinheit eine mit dem Antrieb mittelbar oder unmittelbar zusammenwirkende erste Kupplung und eine mit dem Antriebskopf mittelbar oder unmittelbar zusammenwirkende zweite Kupplung aufweist. Die erste Kupplung kann insbesondere als mechanische Kupplung ausgebildet sein, während die zweite Kupplung insbesondere als elektromagnetische Kupplung ausgebildet sein kann. Die erste Kupplung bewirkt vorzugsweise eine Kopplung bzw. Entkopplung des Antriebskopfs zusammen mit der Koppeleinheit mit dem Antrieb bzw. vom Antrieb. Ist die erste Kupplung entkoppelt, kann der Antriebskopf mit der Koppeleinheit manuell positioniert werden. Ist die erste Kupplung gekoppelt, kann ein Antriebsmoment vom Antrieb auf die Koppeleinheit und den Antriebskopf übertragen und so eine motorisch angetriebene Positionierung des Antriebskopfs bewirkt werden und eine manuelle Positionierung des Antriebskopfs ist nicht möglich. Aufgabe und Wirkung der zweiten Kupplung ist, im Falle einer
Kontaktierung von Antriebskopf und Spritzenkolbenplatte eine schnellstmöglich und weitgehend sofortige Wiederkopplung von Antrieb und Antriebskopf zu bewirken. Dies erfolgt vorzugsweise, indem die zweite Kupplung im Falle einer Kontaktierung automatisch entkoppelt wird und in ihre entkoppelte Position übertritt, wobei sie die erste Kupplung mitnimmt und in den gekoppelten Zustand überführt. Das automatische Entkoppeln kann beispielsweise durch Aufbringen einer Vorspannung, zum Beispiel durch eine Feder, auf die zweite Kupplung erfolgen.
Die erste Kupplung kann insbesondere bei gekuppelter zweiter Kupplung durch eine bedienpersonseitige Betätigung der Koppeleinheit entkuppelbar sein. Zum Beispiel kann über die gekuppelte zweite Kupplung eine durch eine Bedienperson auf die Koppeleinheit ausgeübte Verschiebung in axialer Richtung auf die erste Kupplung übertragen werden. Infolge einer solchen Verschiebung in axialer Richtung kann die erste Kupplung vom gekuppelten Zustand in den entkuppelten Zustand überführt werden.
Es ist besonders vorteilhaft, wenn die erste Kupplung in ihre gekuppelte Position vorgespannt ist, insbesondere mittels einer Feder/ Druckfeder. Dies begünstigt ein Wiedereinkuppeln der ersten Kupplung und ein dadurch bewirktes Koppeln von Antrieb und Antriebskopf im Falle einer gegenseitigen Kontaktierung von Spritzenkolbenplatte und Antriebskopf.
Bei einer Ausführungsform kann die Koppeleinheit ein mit der zweiten Kupplung wirkverbundenes Stellglied zum Entkuppeln der ersten Kupplung aufweisen. Dieses kann mit zumindest einem Koppelelement der ersten Kupplung zusammenwirken, vorzugsweise derart, dass das Koppelelement in eine den Antrieb mit dem Antriebskopf kuppelnde Position (gekoppelt) und in eine den Antrieb vom Antriebskopf entkuppelnde Position (entkoppelt) positionierbar ist. Insbesondere kann das Koppelelement ein schwenkbar an der Koppeleinheit angeordneter Koppelarm sein, der über eine schiefe Ebene oder Gleitschräge mit dem Stellglied wirkverbunden ist. Durch eine
Verschiebung des Stellglieds in axialer Richtung gegenüber dem Koppelelement kann ein Verschwenken des Koppelelements bewirkt werden, wodurch dieses zwischen seiner gekuppelten und seiner entkuppelten Stellung verschwenkt wird. Das Stellglied kann insbesondere als Hülse ausgebildet sein, die einerseits mit der zweiten Kupplung und andererseits mit dem Koppelelement oder den Koppelelementen der ersten
Kupplung wirkverbunden ist. Es kann insbesondere durch Betätigung der zweiten Kupplung relativ zur ersten Kupplung und damit dem Koppelelement positioniert, zum Beispiel verschoben, werden. Durch eine solche Relativpositionierung des Stellglieds wird die erste Kupplung betätigt und insbesondere gekuppelt bzw. entkuppelt. Das Koppelelement kann in seiner gekoppelten Position unmittelbar oder mittelbar über eine Übertragungseinheit mit dem Antrieb wirkverbunden sein. In der gekoppelten Position ist die Koppeleinheit durch Wirkung des Antriebs relativ zur Zylinderaufnahme positionierbar, insbesondere in axialer Richtung positionierbar. Bei einer besonders vorteilhaften Ausführungsform ist das Stellglied mit einer Druckfeder vorgespannt, die einerseits am Stellglied und andererseits am Koppelelement abgestützt ist und die erste Kupplung in ihre gekuppelte Stellung vorspannt.
Eine Ausführungsform der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Kupplung einen Elektromagneten aufweist. Die zweite Kupplung kann durch eine bedienpersonseitige Betätigung der Kopplungseinheit in ihrer Entkupplungsposition und durch Strombeaufschlagung des Elektromagneten in ihrer Kupplungsposition
positionierbar sein. Die zweite Kupplung kann insbesondere durch den
Elektromagneten in ihrer gekuppelten Stellung gehalten sein. Wird die Energetisierung des Elektromagneten eingestellt, ist die zweite Kupplung entkuppelt oder kann infolge einer Vorspannung in ihren entkuppelten Zustand überführt werden, vorzugsweise automatisch überführt werden. Vorzugsweise ist die zweite Kupplung in ihre entkuppelte Position vorgespannt. Dies kann nach der Erfindung insbesondere mittels einer Feder oder Druckfeder bewirkt sein.
Es ist besonders vorteilhaft, wenn die Koppeleinheit gegenüber der
Zylinderaufnahme relativpositionierbar ist. Sie kann insbesondere mit einer
Linearführung, zum Beispiel in Form einer Führungsstange, relativ zur
Zylinderaufnahme in axialer Richtung positionierbar geführt sein. Die Koppeleinheit kann insbesondere nach Art oder in Form eines Schlittens ausgebildet sein.
Insbesondere kann die Koppeleinheit die erste Kupplung und die zweite Kupplung sowie das ggf. vorhandene Stellglied zwischen der ersten und der zweiten Kupplung tragen oder lagern. Des Weiteren kann die Koppeleinheit eine Lagerung, zum Beispiel in Form eines Lagerzapfens oder Lagerstifts, tragen oder ausbilden, die einer Lagerung, insbesondere schwenkbaren Lagerung, des Koppelelements der ersten Kupplung dient.
Nach einer Ausführungsform ist die Koppeleinheit mit einem
Schwenkhebelmechanismus zur bedienpersonseitigen Betätigung der Spritzenpumpe wirkverbunden. Sie ist insbesondere durch dessen bedienpersonseitige Betätigung positionierbar. Vorzugsweise kann die zweite Kupplung mit dem
Schwenkhebelmechanismus wirkverbunden sein und durch dessen
bedienpersonseitige Betätigung in ihre Entkupplungsposition positionierbar sein.
Eine Ausführungsform ist dadurch gekennzeichnet, dass der Antriebskopf zwei schwenkbare Klemmelemente aufweist. Diese sind zum Klemmen des Spritzen kolbens und/oder der daran vorgesehenen Spritzenkolbenplatte von gegenüberliegenden Seiten dazwischen ausgebildet und bestimmt. Die Klemmelemente sind jeweils derart geformt, dass eine vom jeweiligen Klemmelement auf den Spritzen kolben bzw. die
Spritzenkolbenplatte ausgeübte Klemmkraft radial zur Mittel längsachse des
Spritzenkolbens ausgerichtet ist. Insbesondere können die Klemmelemente jeweils eine Klemmkontur aufweisen, deren Form derart ausgebildet ist, dass Kontaktbereiche der Klemmelemente mit dem Spritzen kolben bzw. der Spritzenkolbenplatte in Abhängigkeit vom Durchmesser des Spritzenkolbens bzw. der Spritzenkolbenplatte und der Lage in der Zylinderaufnahme auf einander diametral gegenüberliegenden Seiten der
Mittellängsachse des Spritzenkolbens ausgebildet sind. Des Weiteren können die Kontaktbereiche der Klemmelemente konkav bogenförmig ausgebildet sein. Auf diese Weise kann der Spritzenkolben bzw. die Spritzenkolbenplatte teilweise bogenförmig umgriffen werden, so dass eine Stützwirkung in mehrere Richtungen vorliegt und ein Verschieben oder Verkanten des Spritzenkolbens infolge von tangential wirkenden Haltekräften vermieden werden kann.
Eine weitere Ausführungsform der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Zylinderaufnahme eine Radialfixierung zum Fixieren der Spritze, insbesondere des Spritzenzylinders, in radialer Richtung in der Zylinderaufnahme aufweist. Die
Radialfixierung ist vorzugsweise als ein in radialer Richtung der Zylinderaufnahme positionierbarer und in Richtung der Zylinderaufnahme (in eine Klemmstellung) vorgespanntes Riegelelement ausgebildet. Sie kann in eine Einlegeposition, also in eine von der Zylinderaufnahme entfernte Position, sowie in eine Klemmposition, also in eine nah an der Zylinderaufnahme liegende Position, positioniert werden und dient in der Letzteren dazu, eine in der Zylinderaufnahme befindliche Spritze insbesondere durch Kontaktierung und Klemmung des Spritzenzylinders zu fixieren. Die Zylinderaufnahme kann des Weiteren einen Lagesensor aufweisen, der eine bestimmungsgemäße Lage und Fixierung und Klemmung der Spritze in der Zylinderaufnahme erfasst. Außerdem kann in der Zylinderaufnahme eine Aufnahme für Spritzenflügel der Spritze ausgebildet sein, was eine zusätzliche Fixierung und Lagesicherung der Spritze in der
Spritzenpumpe ermöglicht.
Nach einer Ausführungsform der Erfindung weist der Antriebskopf einen Sensor auf, der eine Kontaktierung des Spritzenkolbens bzw. der Spritzenkolbenplatte mit dem Antriebskopf erfasst. Sobald zwischen dem Antriebskopf und der Spritze ein Kontakt besteht, gibt der Sensor ein Sensorsignal aus, das für eine sofortige, zumindest möglichst sofortige Kopplung des Antriebskopfs mit dem Antrieb genutzt wird, so dass eine weitere manuelle Positionierung des Antriebskopf relativ zur Spritze nicht weiter möglich ist und unbeabsichtigte Bolusgaben verhindert werden.
Nach einer weiteren Ausführungsform weist der Antriebskopf einen Druckteller auf, der gegenüber dem Antriebskopf in der axialen Richtung beweglich ist und einer Kontaktierung der Spritzenkolbenplatte dient. Der Druckteller kann insbesondere elastisch ausgebildet sein, zum Beispiel als Membranteller. Die Beweglichkeit und/oder die Elastizität des Drucktellers dient zwei Zwecken, zum einen kann ein Kontakt von Druckteller und Spritzenkolbenplatte einfach durch eine Verschiebung oder Verformung des Drucktellers erfasst werden, zum anderen kann die Verschieblichkeit und/oder Elastizität derart ausgebildet sein, dass auch bei einem anfänglichen leichten Kontakt eine Bewegung des Spritzenkolbens im Spritzenzylinder vermieden wird.
Die Antriebseinheit der Spritzenpumpe besteht nach einer Ausführungsform aus einem Antrieb, der vorzugsweise durch einen Elektromotor gebildet ist, sowie aus einer Getriebeeinheit zur Wandlung des Antriebsmoments des Antriebs in eine
entsprechende gewünschte Linearbewegung. Die Getriebeeinheit kann insbesondere als Bandgetriebe im weitesten Sinne, zum Beispiel mit einem Zahnriemen, einem Keilriemen, einem Kettentrieb oder einem Seilzug, oder als Spindeltrieb mit einer Gewindespindel und einer Spindelmutter ausgebildet sein. Im Falle eines Spindeltriebs können die Koppelelemente der ersten Kupplung mit besonderem Vorteil mit einer Art halbschaligen Spindelmutter ausgebildet sein und die Spindel direkt kontaktieren.
Einer Kopplung bzw. Entkopplung des Antriebs und des Antriebskopfs im Sinne der Erfindung kann durch direkte oder indirekte Wirkung der Koppeleinheit auf den Antrieb bewirkt werden. Die Koppeleinheit kann die aus Antrieb und Getriebeeinheit gebildete Antriebseinheit an beliebiger Stelle kontaktieren, insbesondere kann eine Kontaktierung zum Koppeln/Entkoppeln der Getriebeeinheit erfolgen. Zum Beispiel können die Koppelelemente der Koppeleinheit mit der Getriebeeinheit, beispielsweise mit einem Zahnriemen oder einer Gewindespindel, in Eingriff bzw. außer Eingriff gebracht werden und deren Bewegung sperren bzw. freigeben.
Durch die Erfindung können insbesondere die folgenden Vorteile erzielt werden:
- Ein schnelles, bolusfreies und manuelles Einlegen der Spritze in die Pumpe ist möglich. Der Anwender kann den Antriebskopf manuell mit der für ihn sinnvollen Geschwindigkeit verschieben, um eine gefüllte Spritze in die Spritzenaufnahme einzulegen und mit dem Antriebskopf koppeln zu können.
- Sobald der Antriebskopf mit der Spritze, dem Spritzenkolben oder der
Spritzenkolbenplatte in Kontakt gelangt und eine Möglichkeit besteht, dass der Kolben gegenüber dem Spritzenzylinder relativpositioniert werden könnte, erfolgt erfindungsgemäß eine Kopplung und damit Verriegelung und Lagefixierung von Antrieb und Antriebskopf und damit von Spritzenkolben und Spritzenzylinder, so dass durch die Erfindung ein möglicher, ungewollter Medikamentenfluss sicher vermieden werden kann.
- Ein sicheres, automatisches Fixieren der Kolbenplatte am Antriebskopf ist insbesondere ohne Verursachen von Verkantungen der Lage der Spritze in der
Spritzenaufnahme möglich. Der Anwender muss diese Fixierung nicht manuell auslösen oder durchführen. Es können alle bekannten Kolbenplattengeometrien sicher fixiert werden.
- Eine Überwachung, ob der Spritzenzylinder plan, also bestimmungsgemäß, in der Spritzenzylinderaufnahme aufliegt, ist möglich, um ein falsches Einlegen der Spritzenflügel durch den Anwender in die dafür ggf. vorgesehene Axialfixierung zu signalisieren.
Zusammenfassend kann man auch sagen, dass die Erfindung eine
Spritzenpumpe umfasst, die für einen grundsätzlich manuellen Spritzenwechsel eingerichtet und ausgebildet ist. Nach einem Einlegen einer Spritze in die
Spritzenpumpe wird nach der Erfindung die Vorwärtsbewegung des Antriebskopfs überwacht und unterbrochen, sobald eine Kolbenplatte der Spritze vom Antriebskopf erkannt wird. Die erfindungsgemäße Spritzenpumpe ermöglicht des Weiteren eine automatische Fixierung der Kolbenplatte ohne Verkanten der Kolbenstange. Zusätzlich kann erfindungsgemäß der manuelle Einlegevorgang durch eine Lageüberwachung des Spritzenzylinders verbessert werden. Dies verbessert letztendlich eine sichere und schnelle Handhabung der Infusionsspritzenpumpe.
Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der folgenden beispielhaften und nicht beschränkenden Beschreibung der Erfindung anhand von Figuren. Diese sind lediglich schematischer Natur und dienen nur dem Verständnis der Erfindung. Dabei zeigen: Fig. 1 eine Ausführungsform der Spritzenpumpe nach der Erfindung in einer schematischen Ansicht, wobei einzelne Komponenten für ein besseres Verständnis in einer Zeichenebene angeordnet sind,
Fig. 2 eine schematische vergrößerte Einzeldarstellung der Koppeleinheit der Spritzenpumpe,
Fig. 3 die Darstellung der Figur 2 im entkoppelten Zustand,
Fig. 4 die Darstellung der Figur 2 im gekoppelten Zustand,
Fig. 5 eine schematische Aufsicht auf eine bekannte Fixierung für die Spritze an einem Antriebskopf,
Fig. 6 eine schematische Aufsicht auf eine Fixierung für die Spritze an einem Antriebskopf nach der Erfindung,
Fig. 7 ein Flussdiagramm für eine beispielhafte Ausführungsform des Verfahrens nach der Erfindung,
Fig. 8 eine schematische Darstellung einer Zylinderaufnahme und eines
Antriebskopfs mit einer bestimmungsgemäß eingelegten Spritze,
Fig. 9 eine schematische Darstellung einer Zylinderaufnahme und eines
Antriebskopfs mit einer nicht bestimmungsgemäß eingelegten Spritze,
Fig. 10 eine schematische, perspektivische Darstellung der Spritzenpumpe nach der Erfindung ohne eingelegte Spritze und ohne Gehäuseabdeckung,
Fig. 1 1 eine vergrößerte Detailansicht der Betätigungseinheit der Figur 10 ohne Abdeckung, Fig. 12 eine Schnittansicht des Antriebskopfs zur Verdeutlichung der Funktion eines Sensors zur Erfassung einer Kontaktierung der Spritze,
Fig. 13 eine perspektivische Darstellung von Antriebseinheit, Betätigungseinheit und Koppeleinheit,
Fig. 14 eine perspektivische Darstellung des Antriebskopfs und
Fig. 15 einen Ausschnitt der Zylinderaufnahme in einer perspektivischen
Darstellung.
Figur 1 zeigt eine schematische Darstellung einer Ausführungsform der
Spritzen pumpe 1 nach der Erfindung mit einer darin eingelegten Spritze 2. Die Pumpe 1 umfasst eine Antriebseinheit 3 gebildet im Wesentlichen aus einem Antrieb 4 in Form eines Elektromotors und einem Spindeltrieb 5 mit Spindel 6 und Spindellagern 7a, 7b. Sie umfasst des Weiteren eine Grundplatte 8, die eine Spritzenaufnahme oder
Spritzenzylinderaufnahme, die Spindellager 7a, 7b und eine Linearführung 10 trägt. Die Spritzenaufnahme 9, die Spindellager 7a, 7b und die Linearführung 10 sind jeweils ortsfest und zueinander fixiert angeordnet. Die Spindel 6 ist durch den Antrieb 4 drehangetrieben und drehbar, aber axialfest mittels der Lagerung 7a, 7b gelagert.
Die Spritzenpumpe 1 umfasst außerdem eine Koppeleinheit 1 1 , die auf der Linearführung 10 in axialer Richtung positionierbar geführt ist, und einen in einer Betätigungseinheit 12 integrierten Antriebskopf 13. Der Antriebskopf 13 ist über ein Schubrohr oder Antriebsrohr 14 fix mit der Koppeleinheit 1 1 verbunden. In dem
Antriebsrohr 14 ist eine Betätigungs- oder Entriegelungsstange 15 angeordnet, über die die Betätigungseinheit 12 in einer nachfolgend genauer beschriebenen Weise mit der Koppeleinheit 1 1 wirkverbunden ist. Schließlich ist in Figur 1 eine Steuerung 51 zur Steuerung der Spritzenpumpe 1 und deren Komponenten angedeutet.
Die Koppeleinheit 1 1 ist schematisch und detailliert in Figur 2 gezeigt. Sie umfasst einen Schlitten 16, eine erste Kupplung 17, eine zweite Kupplung 18 und ein Stellglied 19. Die zweite Kupplung 18 weist einen Elektromagneten 20 auf und ist mit der Betätigungs- oder Entriegelungsstange 15 verbunden/wirkverbunden. Der Elektromagnet 20 bildet einen ersten Teil der zweiten Kupplung 18, der mit dem
Stellglied 19 als zweitem Teil der zweiten Kupplung 18 kuppelbar und entkuppelbar ist. Die erste Kupplung 17 weist zwei als Hebelarme 21 ausgebildete Koppelelemente 21 auf, die jeweils mittels eines Lagerstifts 22 drehbar am Schlitten 16 gelagert sind. An seinem dem Lagerstift 22 gegenüberliegenden Ende ist jeder Hebelarm 21 mit einem Eingriffsbereich 23 versehen. Dieser ist jeweils nach Art und Form einer halben
Gewindemutter oder Spindelmutter 23 für einen Eingriff mit der Gewindespindel 6 ausgebildet. An ihrem lagerstiftseitigen Ende sind die Hebelarme 21 jeweils mit einem Anschlagarm 24 versehen. Dieser bildet einen Anschlag für eine Druckfeder 25 aus, die die erste Kupplung 17 in ihre Schließstellung (gezeigt in den Figuren 2 und 4), die auch als gekoppelte oder eingekuppelte Stellung bezeichnet werden kann, vorspannt. Die Druckfeder 25 steht mit ihrem den Anschlagarmen 24 gegenüberliegenden Ende an einer Hülse 26 des Stellglieds 19 in Anschlag. Die Druckfeder 25 bewirkt, dass die Anschlagarme 24 und die Hülse 26 des Stellglieds 19 auseinander gedrückt werden. Infolgedessen spannt die Druckfeder 25 die erste Kupplung 17 in ihre gekuppelte Stellung vor, in der die Spindelhalbmuttern 23 der Koppelarme 21 mit der
Gewindespindel 6 in Eingriff stehen (siehe Figuren 2 und 4).
In der entkuppelten Stellung der ersten Kupplung 17, die in Figur 3 dargestellt ist, ist die Druckfeder 25 durch Wirkung der Hülse 26 des Stellglieds 19 in Richtung der Anschlagarme 24 zusammengepresst. Infolge des radialen Abstands des Kontakts der Druckfeder 25 mit den Anschlagarmen 24 und der Druckwirkung der Druckfeder 25 sind die Koppelarme 21 um ihren jeweiligen Lagerstift 22 gedreht, so dass die
Spindelhalbmuttern 23 nicht mehr mit der Spindel 6 in Gewindeeingriff stehen. Wie in Figur 3 mit Feldlinien 27 eines Magnetfelds angedeutet ist, ist der Elektromagnet 20 bestromt, so dass er das Stellglied 19 in seine Richtung in eine gegenseitige Anlage zieht.
Die Spritze 2 kann eine übliche Einmalspritze sein und besteht im Wesentlichen aus einem Spritzenzylinder 28 und einem darin in axialer Richtung verschiebbaren Spritzenkolben 29, der auf seiner dem Spritzenzylinder 28 gegenüberliegenden Seite mit einer Spritzenkolbenplatte 30 versehen ist. Die Spritze 2 ist, wie in Figur 8 genauer dargestellt ist, in die (Spritzen-)Zylinderaufnahme 9 der Pumpe 1 eingelegt. Um eine bestimmungsgemäße Lage und Positionierung der Spritze 2 sicherzustellen, ist die Zylinderaufnahme 9 mit einer Radialfixierung 31 und einer Axialfixierung 32 ausgebildet. Bei bestimmungsgemäß eingelegter Spritze 2 liegen deren Spritzenflügel 33 in einem Spalt 34 der Axialfixierung 32. Der Spritzenzylinder 28 liegt dann auf seiner gesamten Länge an einer Innenwand 49 der Spritzenzylinderaufnahme 9 an. Diese Anlage wird nach der Erfindung mit einem Lagesensor 35 erfasst. Figur 9 zeigt eine nicht
bestimmungsgemäße Lage oder Positionierung der Spritze 2 in der Zylinderaufnahme 9. Der Spritzenzylinder 28 liegt nicht auf seiner gesamten Länge an der
Zylinderaufnahme 9 an und die Spritzenflügel 33 liegen nicht im Spalt 34, so dass der Sensor 35 keine korrekte Lage anzeigt.
Die Figuren 10 bis 14 zeigen unter anderem die Betätigungseinheit 12. Diese weist ein Gehäuse 36 auf, in dem ein Betätigungshebel 37 um eine Drehachse 38 herum schwenkbar gelagert ist. Mit der Drehachse 38 und dem Betätigungshebel 37 ist ein Hebelarm 39 oder Mitnehmer 39 mit einer als schiefe Ebene ausgebildeten
Gleitschräge 40 gekoppelt. Drehachse 38, Betätigungshebel 37 und Mitnehmer 39 sind mittels einer Zugfeder 41 in die in Figur 1 1 gezeigte Ruhelage vorgespannt. Die
Gleitschräge 40 des Mitnehmers 39 steht mit der Betätigungs- oder
Entriegelungsstange 15 in Anlage. Befindet sich der Mitnehmer 39 in der in Figur 1 1 gezeigten Ruhelage, ist die Betätigungs- oder Entriegelungsstange 15 in Richtung des Mitnehmers 39 verschoben (vgl. Figur 1 , dort nach rechts). Infolgedessen ist auch der Elektromagnet 20 nach links verschoben und die zweite Kupplung 18 befindet sich in ihrem gekuppelten Zustand (Zustand gemäß Figur 2). Das Stellglied befindet sich in seiner von den Lagerstiften 22 entfernten Endlage, die Druckfeder 25 ist entspannt und die erste Kupplung 17 eingekuppelt, so dass die Koppelelemente 21 mit der Spindel 6 in Eingriff stehen, ein Drehmoment vom Antrieb 4 auf den Antriebskopf 13 übertragen wird und eine manuelle Verstellung nicht möglich ist.
Der Betätigungshebel 37 kann vom Anwender um ca. 30° nach unten (mit Bezug auf Figur 1 1 ) bewegt werden. Diese Rotationsbewegung wird über den Mitnehmer 39 auf die Betätigungs- oder Entriegelungsstange 15 übertragen und derart in eine
Linearbewegung umgesetzt. Diese Linearbewegung in axiale Richtung wird durch die Betätigungs- oder Entriegelungsstange 15 an die zweite Kupplung 18 geleitet. Die Feder 41 stellt den Betätigungshebel 37 in seine Ausgangsposition (siehe Figur 1 1 ) zurück, sobald der Anwender ihn loslässt.
Der Antriebskopf 13 weist einen Sensor 42 auf, der dazu dient, einen Kontakt zwischen dem Antriebskopf 13 und einer Spntzenkolbenplatte 30 einer in der
Zylinderaufnahme 9 bestimmungsgemäß angeordneten Spritze 2 zu erkennen. Der Sensor 42 ist schematisch in Figur 12 gezeigt und umfasst eine Gabellichtschranke 43 mit einer (nicht dargestellten) Lichtquelle und einem gegenüberliegenden (nicht dargestellten) Lichtsensor. Der Antriebskopf 13 umfasst des Weiteren einen Druckteller 46, der als Membranteller 46 ausgebildet sein kann, zur Anlage und Betätigung der Spntzenkolbenplatte 30, der in axialer Richtung relativ zum Gehäuse 36 des
Antriebskopfs 13 und der Betätigungseinheit 12 beweglich ist, z.B. gelagert ist. Der Druckteller 46 verändert seine Position in Relation zur Gehäuseanbindung bei einem Kontakt mit der Spntzenkolbenplatte 30. Der Antriebskopf umfasst noch eine über einen Stift 47 mit dem Druckteller 46 verbundene Schaltfahne 48. Diese ist zwischen
Lichtquelle und Lichtsensor der Gabellichtschranke 43 angeordnet und unterbricht den Strahlengang. Wenn sich die relative Lage des Drucktellers 46 zum Gehäuse 36 ändert, wird der Strahlengang von der Schaltfahne 48 freigegeben. Zusammenfassend kann man feststellen, dass die Lichtschranke 43 ein Signal erzeugt, sobald der Antriebskopf 13, hier der Druckteller 46, mit der Spntzenkolbenplatte in Anlage gelangt.
Figur 15 zeigt ein Detail der Zylinderaufnahme 9 vergrößert in einer
perspektivischen Darstellung. Gezeigt ist ein Teil der Innenwand 49 der
Zylinderaufnahme 9, die eine Stützfläche für den Spritzenzylinder 28 ausbildet. Des Weiteren ist erkennbar die Axialfixierung 32 wie auch die Radialfixierung 31 .
Figur 13 zeigt Teile des Antriebs der Figur 1 in ihrer tatsächlichen
perspektivischen Anordnung. Der Antrieb 4 in Form des Elektromotors 4 ist über ein Zahnradgetriebe 50 mit der Spindel 6 verbunden und derart außerhalb der Achse der Spindel 6 angeordnet. Auf diese Weise kann die axiale Baulänge der Pumpe 1 kurz ausgebildet sein. In der vergrößerten Detailansicht der Figur 13 ist die erste Kupplung 17 ohne die Druckfeder 25 dargestellt. Der Antriebskopf 13 ist in Figur 14 in einer perspektivischen Ansicht gezeigt. Dort sind neben dem Druckteller 46, dem Gehäuse 36, dem Antriebsrohr 14 und der Entriegelungsstange 15 zwei schwenkbar am Antriebskopf 13 angeordnete und darin gelagerte Klemmelemente 48 gezeigt. Figur 4 zeigt Klemmelemente 48 nach dem Stand der Technik und verdeutlicht die Entstehung einer in radialer Richtung wirkenden Kraft F bei Klemmung einer Spritzenkolbenplatte 30a mit großem Durchmesser gegenüber einer Spritzenkolbenplatte 30b mit geringem Durchmesser. Figur 6 zeigt demgegenüber eine Lösung nach der Erfindung, mit bogenförmigen Klemmflächen 52 der Klemmelemente, wobei unabhängig vom Durchmesser der jeweiligen Kolbenplatte 30a, 30b keine Radialkraft erzeugt wird.
Figur 7 zeigt ein Flussdiagramm für den Vorgang eines Einsetzens der Spritze 2 in die Pumpe 1 . Nach Beginn des Vorgangs (Spritzenwechsel START), der durch eine bedienpersonseitige Betätigung des Betätigungshebels 37 eingeleitet wird, wird zunächst der Elektromagnet 20 energetisiert. Er erzeugt ein magnetisches Feld, angedeutet in Figur 3, so dass die zweite Kupplung 18 gekoppelt ist und der
Elektromagnet 20 das Stellglied 19 zu sich hin zieht. Gleichzeitig wird durch die
Betätigung des Betätigungshebels 37 die Betätigungsstange 15 in Richtung zum Antrieb 4 verschoben. Da die zweite Kupplung 18 bestromt ist, wird das Stellglied 19 gegen die Vorspannung der Druckfeder 25 in Richtung des Antriebs 4 deplatziert. Die Druckfeder 25 wirkt auf der dem Stellglied 19 abgewandten Seite gegen die
Anschlagarme 24 der Koppelarme 21 . Durch die vorstehend bereits beschriebene Konfiguration der ersten Kupplung 17 verschwenken die Koppelarme 21 um ihren jeweiligen Lagerstift 22 und entkuppeln von der Gewindespindel 6. Der Antriebskopf 13 kann nun durch eine Bedienperson manuell verschoben werden.
Es wird eine Spritze 2 in die Zylinderaufnahme 9 eingelegt, so dass Spritzenflügel 33 in dem Spalt 34 zwischen die Zylinderaufnahme 9 und die Axialfixierung 32 eingefügt sind (siehe Fig. 8). Dabei prüft der Lagesensor 35 die bestimmungsgemäße Lage der Spritze 2 in der Aufnahme 9. Auf diese Weise ist sichergestellt, dass der Spritzenzylinder 28 ordnungsgemäß eingelegt ist und die Spritzenachse
deckungsgleich mit der Bewegungsrichtung des Antriebskopfs 13 ist. Im Falle eines fehlerhaften Einlegens der Spritze (siehe Fig. 9) befinden sich die Spritzenflügel 33 in Richtung des Antriebskopfs 13 hinter der Axialfixierung 32. Durch deren Kontur wird der Spritzenzylinder 28 angehoben, liegt nicht an der Innenwand 49 an und ist nicht parallel zur Längsachse der Pumpe 1 ausgerichtet. Dies wird vom Lagesensor 35 erkannt und kann durch die Steuerung 51 der Pumpe ausgewertet werden. Erfindungsgemäß wird ein Hinweis oder Alarm ausgelöst und ein Start des Antriebs 4 blockiert, bis dass die Spritzenflügel 33 korrekt in der Axialfixierung 32 platziert sind.
Ist die Spritze 2 bestimmungsgemäß in der Zylinderaufnahme 9 angeordnet, kann der Antriebskopf 13 durch die Bedienperson manuell in Richtung der Spritzenaufnahme 9 (in Figur 1 nach links) verschoben werden, bis der Druckteller 46 die
Spritzenkolbenplatte 30 kontaktiert und der Sensor 42 im Antriebskopf 13 in der vorstehend beschriebenen Weise agiert und ein Signal gibt. Nach der Ablaufsteuerung der Figur 7 wird permanent überprüft, ob der Sensor 42 ein solches Signal gibt. Sobald dies der Fall ist, wird der Elektromagnet 20 durch die Steuerung der Pumpe 1 stromlos geschaltet. Dadurch wird die zweite Kupplung 18 sofort geöffnet, so dass sich das Stellglied 19 infolge der Wirkung der Druckfeder 25 vom Antrieb 4 fortbewegt (in den Figuren 1 bis 4 nach rechts) und dabei durch Gleiten über die Gleitschrägen 40 der Koppelarme diese aus der von der Spindel 6 entkoppelten Stellung in die mit der Spindel 6 gekoppelte Stellung drängt. Durch diese sofortige Kopplung ist der
Antriebskopf 13 wieder mit dem Antrieb 4 verbunden und kann nicht weiter manuell verschoben werden. Eine weitere Relativverschiebung des Drucktellers 46 in Richtung der Zylinderaufnahme 9 und damit eine Bewegung des Spritzenkolbens 29 im
Spritzenzylinder 28 ist damit nicht möglich und ungewollte Bolusgaben werden vermieden.
Das Verfahren der Figur 7 beinhaltet als Besonderheit, dass der Antrieb 4 bei einem Signal des Sensors 42 und nach erfolgter Kopplung mit der Spindel 6 um eine bestimmte Strecke„rückwärts" läuft und den Antriebskopf 13 von der
Spritzenkolbenplatte 30 fort bewegt. Der Sensor 42 detektiert ein Lösen des
Drucktellers 46 von der Spritzenkolbenplatte 30 und gibt dann abermals ein Signal. Der Antrieb 4 wird daraufhin durch die Pumpensteuerung angehalten und fährt um eine feste Strecke vor, so dass der Antriebskopf 13 um diese feste Strecke in Richtung der Spritzenkolbenplatte 30 verschoben wird. Ist das Ende dieser festen Strecke erreicht, werden die Klemmarme 48 geschlossen, so dass die Spritzenkolbenplatte 30 am Druckteller 46 fixiert ist. Die Spritzenpumpe 1 ist dann bereit für eine Applikation des in der Spritze 2 enthaltenen Medikaments.
Während einer Medikamentengabe durch die Spritzenpumpe 1 sind die
Koppelelemente 21 mit der Gewindespindel 6 gekoppelt. Die Feder 25 ist entspannt und die zweite Kupplung 18 ist geöffnet, also entkuppelt. Dieser Zustand der
Medikamentengabe ist in Figur 4 gezeigt. Der Schlitten 16 ist mit der Gewindespindel 6 gekoppelt und in Folge über das Antriebsrohr 14 auch mit dem Antriebskopf 13. Man kann also sagen, dass in diesem Zustand der Antriebskopf 13 mit dem Antrieb 4 gekoppelt ist. Eine Drehbewegung des Antriebs 4 wird über die Gewindespindel 6 verzögerungsfrei in eine Linearbewegung des Schlittens 16 gewandelt und über das Antriebsrohr 14 auf den Antriebskopf 13 übertragen. Ein manuelles Verschieben des Antriebskopfs 13 durch eine Bedienperson ist nicht möglich.
Bezugszeichenliste
1 Spritzenpumpe
2 Spritze
3 Antriebseinheit
4 Antrieb
5 Spindeltrieb
6 Spindel
7a,b Spindellager, Lagerung
8 Grundplatte
9 Spritzenzylinderaufnahme, Spritzenaufnahme
10 Linearführung
1 1 Koppeleinheit
12 Betätigungseinheit
13 Antriebskopf
14 Antriebsrohr, Schubrohr
15 Betätigungsstange, Entriegelungsstange
16 Schlitten
17 erste Kupplung
18 zweite Kupplung
19 Stellglied
20 Elektromagnet
21 Hebelarm, Koppelelement
22 Lagerstift
23 Eingriffsbereich, Gewindemutter, Spindelmutter
24 Anschlagarm
25 Druckfeder
26 Hülse
27 Feldlinien
28 Spritzenzylinder
29 Spritzenkolben
30 Spritzenkolbenplatte
31 Radialfixierung Axialfixierung
Spritzenflügel
Spalt
Lagesensor
Gehäuse
Betätigungshebel
Drehachse
Hebelarm, Mitnehmer Gleitschräge
Zugfeder
Sensor
Lichtschranke
Druckteller, Membranteller Stift
Klemmelement, Klemmarm Innenwand
Zahnradgetriebe
Steuerung
Klemmfläche
Radial kraft

Claims

Patentansprüche
1 . Spritzenpumpe (1 ) zur automatisierten Applikation von Medikamenten aus einer Spritze (2) an einen Patienten, mit:
einer Zylinderaufnahme (9) für einen Spritzenzylinder (28) der Spritze (2), einem gegenüber der Zylinderaufnahme (9) relativpositionierbaren Antriebskopf (13) zur Kontaktierung und Betätigung einer Spritzenkolbenplatte (30) der Spritze (2), einem Antrieb (4) zu deren Relativpositionierung; und
einer durch eine Bedienperson zu betätigenden Koppeleinheit (1 1 ) zum Koppeln und Entkoppeln des Antriebs (4) mit dem Antriebskopf (13), wobei
die Koppeleinheit (1 1 ) konfiguriert ist, den Antrieb (4) und Antriebskopf (13) infolge einer bedienpersonseitigen Betätigung zu entkoppeln, so dass der Antriebskopf (13) manuell relativ zur Zylinderaufnahme (9) positionierbar ist,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Koppeleinheit (1 1 ) konfiguriert ist, den vom Antrieb (4) entkoppelten und relativ zur Zylinderaufnahme (9) positionierbaren Antriebskopf (13) bei einer Kontaktierung der Spritzenkolbenplatte (30) durch den Antriebskopf (13) automatisch mit dem Antrieb (4) zu koppeln.
2. Spritzenpumpe (1 ) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die
Koppeleinheit (1 1 ) eine mit dem Antrieb (4) zusammenwirkende erste Kupplung (17) und eine mit dem Antriebskopf (13) zusammenwirkende zweite Kupplung (18) aufweist.
3. Spritzenpumpe (1 ) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Kupplung (17) bei gekuppelter zweiter Kupplung (18) durch eine
bedienpersonseitige Betätigung der Koppeleinheit (1 1 ) entkuppelbar ist.
4. Spritzenpumpe (1 ) nach einem der vorstehenden Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Kupplung (17) in ihre gekuppelte Position vorgespannt ist, insbesondere mittels einer Feder (15) oder Druckfeder (25).
5. Spritzenpumpe (1 ) nach einem der vorstehenden Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Koppeleinheit (1 1 ) ein mit der zweiten Kupplung (18) wirkverbundenes Stellglied (19) zum Entkuppeln der ersten Kupplung (17) aufweist, das mit zumindest einem Koppelelement (21 ) der ersten Kupplung (17) zusammenwirkt, derart, dass das Koppelelement (21 ) in eine den Antrieb (4) mit dem Antriebskopf (13) kuppelnde Position und in eine den Antrieb (4) vom Antriebskopf (13) entkuppelnde Position positionierbar ist.
6. Spritzenpumpe (1 ) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das
Koppelelement (21 ) ein schwenkbar an der Koppeleinheit (1 1 ) angeordneter Arm (21 ) ist, der über eine schiefe Ebene (40) mit dem Stellglied (19) wirkverbunden ist.
7. Spritzenpumpe (1 ) nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Kupplung (18) einen Elektromagneten (20) aufweist und durch bedienpersonseitige Betätigung der Kopplungseinheit (1 1 ) in ihre entkuppelnde Position und durch Strombeaufschlagung des Elektromagneten (20) in ihre kuppelnde Position positionierbar ist.
8. Spritzenpumpe (1 ) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Kupplung (18) in ihre entkuppelnde Position vorgespannt ist, insbesondere mittels einer Feder (25) oder Druckfeder (25).
9. Spritzenpumpe (1 ) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Koppeleinheit (1 1 ) gegenüber der Zylinderaufnahme (9) relativpositionierbar ist.
10. Spritzenpumpe (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Koppeleinheit (1 1 ) mit einer Betätigungseinheit (12), die insbesondere als Schwenkhebelmechanismus ausgebildet sein kann, wirkverbunden ist und durch deren bedienpersonseitige Betätigung positionierbar ist.
1 1 . Spritzenpumpe (1 ) nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Kupplung (18) mit der Betätigungseinheit (12), insbesondere mit dem
Schwenkhebelmechanismus (12) wirkverbunden ist und durch deren bzw. dessen bedienpersonseitige Betätigung in ihre entkuppelnde Position positionierbar ist.
12. Spritzenpumpe (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Antriebskopf (13) zwei schwenkbare Klemmelemente (48) aufweist, zum Klemmen des Spritzenkolbens (29) oder der daran vorgesehenen Spritzenkolbenplatte (30) von gegenüberliegenden Seiten dazwischen aufweist, wobei die Klemmelemente (48) jeweils derart geformt sind, dass eine vom jeweiligen
Klemmelement (48) auf den Spritzenkolben (29) bzw. die Spritzenkolbenplatte (30) ausgeübte Klemmkraft radial zur Mittellängsachse des Spritzenkolbens (28)
ausgerichtet ist.
13. Spritzenpumpe (1 ) nach Anspruch 1 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Klemmelemente (48) jeweils eine Klemmkontur aufweisen, deren Form derart ausgebildet ist, dass Kontaktbereiche der Klemmelemente (48) mit dem Spritzenkolben (29) bzw. der Spritzenkolbenplatte (30) in Abhängigkeit vom Durchmesser des
Spritzenkolbens (29) bzw. der Spritzenkolbenplatte (30) und der Lage in der
Zylinderaufnahme (9) auf einander diametral gegenüberliegenden Seiten der
Mittellängsachse des Spritzenkolbens (29) ausgebildet sind.
14. Spritzenpumpe (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Zylinderaufnahme (9) eine Radialfixierung (31 ) zum Fixieren der Spritze (2) in radialer Richtung in der Zylinderaufnahme (9) und einen Lagesensor (35) aufweist, der eine bestimmungsgemäße Lage der Spritze (2) in der
Zylinderaufnahme (9) erfasst.
15. Spritzenpumpe (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Antriebskopf (13) einen Lagesensor (42) aufweist, der insbesondere als Lichtschranke (43) ausgebildet sein kann, und der eine Kontaktierung des Spritzenkolbens (29) oder der Spritzenkolbenplatte (30) mit dem Antriebskopf (13) erfasst.
16. Verfahren zum Einlegen einer Spritze (2) in eine Spritzenpumpe (1 ), insbesondere in eine Spritzenpumpe (1 ) nach einem der vorstehenden Ansprüche, mit einer Zylinderaufnahme (9) für einen Spritzenzylinder (28) der Spritze (2), einem gegenüber der Zylinderaufnahme (9) relativpositionierbaren Antriebskopf (13) zur Kontaktierung und Betätigung eines Spritzenkolbens (29) oder einer
Spritzenkolbenplatte (30) der Spritze (2), einem Antrieb (4) zu deren
Relativpositionierung und einer durch eine Bedienperson zu betätigenden Koppeleinheit (1 1 ) zum Koppeln und Entkoppeln des Antriebs (4) mit dem Antriebskopf (13), wobei das Verfahren die Schritte aufweist:
- Entkoppeln von Antrieb (4) und Antriebskopf (13) durch Betätigen der
Koppeleinheit (1 1 ),
- Manuelles Positionieren des Antriebskopfs (13) relativ zur Zylinderaufnahme (9) in eine ein Einlegen der Spritze (2) ermöglichende Wechselposition,
- Einlegen der Spritze (2) in die Zylinderaufnahme (9),
- Positionieren des Antriebskopfs (13) in Richtung der Zylinderaufnahme (9), und
- Automatisches Koppeln von Antrieb (4) und Antriebskopf (13), wenn die
Spritzenkolbenplatte (30) und der Antriebskopf (13) in Kontakt gelangen.
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