DE3104874C2

DE3104874C2 - Verfahren zum Erfassen von Okklusionen in einem Fluid-Infusionsrohr einer peristaltischen Fluid-Infusionspumpe und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens

Info

Publication number: DE3104874C2
Application number: DE3104874A
Authority: DE
Inventors: Susumu Fujinomiya Shizuoka Kobayashi
Original assignee: Terumo Corp
Current assignee: Terumo Corp
Priority date: 1980-02-12
Filing date: 1981-02-11
Publication date: 1986-09-18
Also published as: FR2475646B1; JPS6155393B2; IT8119675A0; IT1135426B; JPS56113083A; DE3104874A1; FR2475646A1; US4373525A

Abstract

Eine Änderung in dem Innendruck des Fluid-Infusionsrohrs (16, 39) einer peristaltischen Fluid-Infusionspumpe (11) aufgrund einer Okklusion (Verstopfung) in dem Fluid-Infusionsrohr (16, 39) wird über eine Änderung des Durchmessers des Fluid-Infusionsrohrs (16, 39) erfaßt. Die Okklusion wird durch Erfassen der Änderung des Abstandes zwischen den sich gegenüberliegenden Wandabschnitten des Rohrs (16, 39) erfaßt.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Erfassen von Okklusionen (Verstopfungen) in einem Fluid-Infusionsrohr und auf eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.

Bei einer mittels einer Fluid-infusionspumpe durchgeführten Infusion werden beim Auftreten einer Okklusion im Infusionsrohr nicht nur eine sanfte Infusion gestört, sondern es wird auch die Dosierung der Infusion verändert, und darüber hinaus sind auch Beschädigungen der Fluid-infusionspumpe dann nicht auszuschließen, wenn Okklusionen an der Auslaßseite der Infusionspumpe auftreten, weil in einem solchen Fall der Druck im Infusionsrohr aufgrund des Förderdrucks der Infusionspumpe steigt und eine solche Höhe annehmen kann, bei der das Infusionsrohr gedehnt wird oder auch platzt.

Man ist deshalb dazu übergegangen, die Infusionsströmung zu überwachen. Bei einem in der DE-OS 27 03 163 beschriebenen Infusionsverfahren und einer in dieser Druckschrift ebenfalls beschriebenen und dargestellten Vorrichtung zur Durchführung einer Infusion wird die Infusionsströ/nung in einem transparenten Infusionsrohr mittels einer Fotozelle zum Zweck der Feststellung von Gasblasen in der Infusionsströmung überwacht.

Diese bekannten Maßnahmen sind deshalb unbefriedigend, weil sie zum einen auf optischer Überwachung beruhen und deshalb entweder auf transparente Infusionsrohre und/oder transparente lnfusionsflüssigkciten beschränkt sind, und zum anderen Okkiusionen im Sinne von Verstopfungen des Infusionsrohrs kaum feststellbar sind.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Erfassen von Okklusionen in einem Fluidfnfusionsrohr einer peristaltischen Fluid-Infusionspumpe zu finden, mit dem Okklusionen in einem Infusionsstrom unabhängig von der optischen Beschaffenheil des infusionsrohrs und der Infusionsflüssigkeit auf einfache Weise und sichel ermittelt werden können.

Darüber hinaus liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine preiswerte und funktionssichere Vorrich-

timg zur Durchführung des Verfahrens zu schaffen.

Die der Erfindung jeweils zugrunde liegende Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 bzw. 2 gelöst

Beim erfindungsgemäßen Verfahren wird eine Okklusion im Infusionsrohr aufgrund der Druckveränderung ermittelt, die sich beim Vorhandensein einer Okklusion automatisch einstellt. Erfindungsgemäß wird an Wandabschnitten des Infusionsrohrs an der Einlaßseite und der Auslaßseite der Infusionspumpe ein vorbestimmbarer Referenzdruck ausgeübt, dessen Summenwert mit dem Summenwert des Gegendrucks des geförderten Fluids verglichen wird, wobei bei einem vorbestimmten Differenzwert, der beim Vorhandensein einer Okklusion auftritt, eine Meldung über das Vorliegen der Okklusion abgegeben wird.

Das erfindungsgemäße Verfahren erweist sich als einfach und funktionssicher, weil die bei einer Okklusion auftretenden Druckveränderungen im Infusionsrohr zum einen sichere Kriterien des Vorhandenseins einer Okklusion vorgeben und zum anderen eine einfache und genaue Erfassung dieser Anzeige gestatten. Beim erfindungsgemäßen Verfahren werden die Druckverhältnisse im Infusionsrohr an der Einlaßseite und an der Auslaßseite der Infusionspumpe fortlaufend ermittelt. Hierdurch können auf einfache Weise nicht nur Okklusionen festgestellt werden, die an der Auslaßseite der Infusionspumpe entstehen und aufgrund des Förderdrucks in der Infusionspumpe zu einer Druckerhöhung führen, sondern auch Okklusionen, die an der Einlaßseite der Infusionspumpe auftreten und im Bereich der Infusionspumpe zu einer Druckverminderung führen.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung weist ein quer zum Infusionsrohr bewegliches Glied auf, das an der Einlaßscite und an der Auslaßseite der Infusionspumpe mit Druckstempeln den bestimmten Referenzdruck auf Wandabschnitte des Infusionsrohrs ausübt, und zwar auf Wandabschnitte, die stationären, am Infusionsrohr anliegenden Druckstempeln gegenüberliegen. Mit einer solchen Am rdnung läßt sich der Differenzwert zwischen dem Sumrnendruck des sich im Infusionsrohr aufbauenden Gegendrucks und dem Referenzdruck an Einlaß- und Auslaßseite als Verstellmaß des beweglichen Gliedes leicht ermitteln. Wenn dieser Differenzwert einen vorbestimmten Betrag überschreitet, wird die Meldung über das Vorliegen einer Okilusion abgegeben. Die erfindungsgemäße Ausgestaltung erweist sich sowohl gegenständlich als auch funktionell als sehr einfach und auch funktionsgenau. Die Funktionsgenauigkeit ist abhängig von der Kraft, mit der das bewegliche Glied verschoben wird. Diese Kraft läßt sich durch entsprechende Be-.nessung der Wandabschnitte an eine erforderliche Größe anpassen.

Vorteilhafte Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind in den weiteren Unteransprüchen beschrieben.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand in der Zeichnung dargestellter Ausführungsbeispiele näher erläutert.

Es /eigen

Fig. 1 in Seitenansicht eine peristaltische Fluid-Infusions-Pumpe mit einer Vorrichtung zum Erfassen einer Okklusion in der peristaltischen Fluid-Infusionspumpe gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung;

Fig.2 im Schnitt die peristaltische Pumpe gemäß Fig.l;

F i g. 3 den Schnitt 3-3 der Pumpe gemäß F i g. 2;

Fig.4 in Aufsicht einen exzentrischen Fluid-Infusions-Nocken der Pumpe;

Fig.5 mehrere übereinander angeordnete exzentrische Fluid-Infusions-Nocken;

F i g. 6 in Aufsicht einen exzentrischen Pulsationskorrektur-Nocken;

F i g. 7 eine Darstellung der übereinander angeordneten Beziehung der exzentrischen Fluid-Infusions-Nokken und der exzentrischen Pulsationskorrektur-Nokken;

F i g. 8 eine Darstellung des Pulsationsverlaufei, des Infusionsfluids, das durch die Fluid-Infusionsfinger gefördert wird;

F i g. 9 eine Ansicht des Pulsationsverlaufes mit Geis genphase der durch die Pulsationskorrekturfinger erreicht wird;

Fig. 10 in Seitenansicht die Vorrichtung zum Erfassen der Okklusion;

F i g. 11 ein Schaltbild der Vorrichtung zum Erfassen der Okklusion;

Fig. 12 in Aufsicht den Fluid-InL-iions-Nocken gemäß einer Weiterbildung der Erfindung;

Fig. 13 eine Darstellung zur Erläuterung des Meßverfahrens zur Bestimmung der Pulsationskorrsktur-Nocken;

Fig. 14 eine Darstellung des zusammengedrückten Zustandes des Rohrs,

F i g. 15 in Seitenansicht eine Vorrichtung zum Erfassen der Okklusionen mit einer peristaltischen Rollenpumpe.

F i g. 1 zeigt eine Vorrichtung zum Erfassen von Okklusionen, die bei einer peristaltischen Fingerpumpe 11 vorgesehen ist. Die Fingerpumpe 11 weist eine Druckplatte 14 auf, die von einer Basisplatte 12 mittels einer Feder 13 getragen ist, sowie mehrere Finger 15i —15|2. die dieser Druckplatte 14 gegenüberliegend angeordnet sind. Eine Leitung oder ein Rohr 16 aus weichem Vinylchlorid mit 2,5 mm Innendurchmesser und 4,0 mm Außendurchmesser ist zwischen diesen Fingern 15| —15|2 und der Druckplatte 14 angeordnet Ein Fluid, wie ein Ar?neimittel innerhalb des Rohrs 16 wird durch die Finger 15i —15i2 gefördert, die sequentiell das Rohr 16 drücken. Stationäre Stempel 17 und 18 gleicher Form sind symmetrisch an dem Einlaßabschnitt bz\y. der Einlaßöffnung und dem Auslaßabschnitt oder der Auslaßöffnung der peristaltischen Fingerpumpe 11 angeordnet. Ein bewegliches Glied 19, folgend mit Erfassungsglied bezeichnet, der Vorrichtung zum Erfassen der Okklusion ist zum Zusammendrücken des Rohrs 16 mit vorgegebenem Druck an der Einlaßöffnung und der Auslaßöffnung der Fingerpumpe 11 in Zusammenwirkung mit den stationären Stempeln 17 und 18 vorgesehen. Dieses bewegliche Hrfassungsglied 19 besitzt einen Drehpunkt 20 an einem Mittelpunkt zwischen den stationären Stempeln 17 und 18 derart, daß das bewegliche Erfassungsglied 19 um diesen Drehpunkt 26 schwenkbar und das Rohr 16 durch Druckstempel 19a und \9b zusammendrückbar ist, die den stationären Stempein 17 und 18 gegenüber'^regen. Ein Detektor 21 zum Erfassen einer Verschiebung des Erfassungsglieds 19 ist mit dem Erfassungsglied 19 gekoppelt.

• Wie sich aus F ig. 2 ergibt, sindrechtecIfförTnjge Nokkehöffnungen 116| — ί 16j2 in den Fingern 15j— 15|2 gebildet, die sich — wie noch beschrieben wird — in Fluid-Infüsions-Finger 15, „bis 15·ο und Pulsätiönskorrektur-Finger lün und 15|2 aufteilen. Exzentrische Nocken 117i—117|2,die sich in Fluid-Infusions-Nocken 117| bis 117io und Pulsationskorrektur-Nocken 1l7n und 1!7|₂

aufteilen, sind jeweils in diesen Nockenöffnungen 116| —116|2 aufgenommen. Fig.3 ist eine Schnittansicht längs der Linie 3-3 in Fi g. 2. Jeder der Fluid-Infusions-Nocken 117| —117₎₀ hat eine kreisförmige Nokkenfläche 117a und eine Wellenöffnung 1176 wie in F i g. 4 dargestellt und ist auf einer Welle 118 unter Verschiebung um einen vorgegebenen Winkel von beispielsweise 36° gegeneinander, vergl. F i g. 5, befestigt. Die Pulsationskorrektur-Nocken 117n und 117|2, die in den Pulsationskorrektur-Fingern 15n und 15u aufgencföhmen sind, besitzen Nockenflächen wie gemäß F i g. 6, die entsprechend einem weiter unten erläuterten Verfahren bestimmt sind, und sie sind auf der Welle 118 befestigt. Die Hübe der Pulsationskorrektur-Nocken 117ii und 117|2 sind kurzer bemessen als diejenigen der Fluid-Infusions-Nocken 117| —117|₀. Eine flache Nokkenfläche 119 ist auf der Seite des kürzesten Hubes vorgesehen. Die relativen Lagen der Fluid-Infusions-Nocken U7| bis 117io, hier des Fluid-Infusions-Nockens 117io, und der Pulsationskorrektur-Nocken 117u sowie 117|2 sind in Fig.7 dargestellt. Gemäß Fig.7 ist der Punkt des maximalen Hubes des Fluid-Infusions-Nokkens 117io mit X, der Punkt des kürzesten Hubes, d.h., der untere Totpunkt der Pulsationskorrektur-Nocken 117ii und 117i2 mit Y, der Punkt des maximalen Hubes, d. h„ der obere Totpunkt der Pulsationskorrektur-Nokken 117|, und 1 ί 7,₂ mit Zund der Mittelpunkt der Welle mit O definiert. Es ist vorteilhaft, wenn der Winkel XOY 55° und der Winkel XOZ 105,4° betragen.

Das Rohr 16 z. B, mit einem Innendurchmesser von 2,5 mm und einem Außendurchmesser von 4,0 mm, ist zwischen den Fingern 15i — 15i2 und der Druckplatte 14 eingeklemmt. Die Druckplatte 14 drückt das Rohr 16 in Richtung auf die Finger 15| —15|₂ durch die Vorspannkraft der Feder 13 derart, daß das Rohr 16 konstant von einigen der Finger 15i — 15u geschlossen wird. Wenn die Welle 118 und die Nocken 117| —117|2 simultan sich drehen, führen die Finger 15i —15i2 eine Bewegung im Sinne einer Peristaltik für das Rohr 16 aus. Daher verschieben die Fluid-Infusions-Finger 15| —15io sequentiell Schließungspunkte des Rohrs 16, und das Fluid innerhalb des Rohrs 16 wird auf diese Weise von der Einlaßöffnung 122 bis zur Auslaßöffnung 123 gefördert

Wenn das Fluid durch die Fluid-Infusions-Finger 15j — 15jo gefördert bzw. geführt wird, ändert sich die Strömungsgeschwindigkeit des Fluids für die Fluid-Infusions-Nocken 117| — 117io, wodurch Pulsationen verursacht werden (vergl. F i g. 8). Wenn Pulsationen, die diesen Pulsationen entgegengesetzt sind, d. h„ Pulsationen mit Gegenphase gebildet werden (Fig.9), löschen die Verläufe dieser Pulsationen einander aus, so daß ein konstanter Fluidinfusions-Verlauf erhalten werden kann. Gemäß der Erfindung werden die gegenphasigen Pulsationen durch die Pulsationskorrektur-Nocken 15n und 15i2 erzeugt Wenn die Strömungsgeschwindigkeit kleiner wird bei dem Fluidinfusions-Verlauf gemäß F i g. 8, der durch die Fiuid-Infusionsfinger 15i—15io erzeugt wird, drücken die Pulsationskorrektur-Finger 15 n und 15i2 das Rohr 16 zur Erhöhung der Strömungsgeschwindigkeit an der Auslaßöffnung 123 um ein Maß zusammen, das dem Volumen des zusammengedrückten bzw. zusammengequetschten Rohrs entspricht In diesem Fall drückt der obere Totpunkt Z der Pulsationskorrektur-Nocken 117n und 117i2 die Pulsationskorrektur-Fmger 15n und 15r2- Wenn die Strömungsgeschwindigkeit bei dem Fiuidinfusions-Verlauf groß wird, werden die Pulsationskorrektur-Finger 15i ι und 15i2 allmählich von dem Rohr 16 weggezogen bzw. entfernt Die Korrekturnocken 117n und 117|2 drehen sich derart, daß die Lage des oberen Totpunktes Z verschoben wird und durch den unteren Totpunkt Y ersetzt wird. Wenn die Pulsationskorrektur-Finger 15n und 15υ weggezogen bzw. entfernt sind, nimmt das Rohr 16 aufgrund seiner Elastizität die ursprüngliche Form wieder ein, wodurch die Menge des Fluids verringert wird, die von der Auslaßöffnung 123 abgegeben wird. Die Strömungsgeschwindigkeit des Infusionsfluids, das von der

ίο .Auslaßöffnung 123 abgegeben wird, wird konstant gehalten durch das Durchführen der Kompression und der Expansion des Rohrs 16 an der Auslaßöffnung J23 gemäß dem Fluidinfusions-Verlauf.
Wenn die Fluidinfusion auf diese Weise normal durchgeführt wird, erhalten die Druckstempel 19a und 196 an beiden Enden des beweglichen Erfassungsglieds 19 gleichermaßen den Summendruck des Rückstelldrucks des Rohrs 16 und des Innendrucks des Rohrs 16. Deshalb wird das bewegliche Erfassungsglied 19 in der normalen ungeneigten Lage gehalten. Wenn eine Okklusion auftritt, beispielsweise an der Auslaßöffnung 123 der Pumpe 11 bei dieser Bedingung, wird der Innendruck des Rohrs 16 an der Auslaßöffnung 123 so erhöht, daß Druckstempel 19/? an dieser Seite von dem stationären Stempel 18 weggedrückt wird. Als Ergebnis wird das bewegliche Erfassungsglied 19 im Uhrzeigersinn um den Drehpunkt 20 geschwenkt und drückt den Druckstempel 19·> an der Einlaßöffnung 122 das Rohr 16 in Richtung auf den stationären Druckstempel 17. Die Schwenkbewegung des beweglichen Erfassungsglieds 19, d. h„ die Verschiebung aus der normalen Lage, wird mittels eines Detektors 21 erfaßt. Aufgrund dieser Wegmessung wird die Bildung der Okklusion mittels einer Alarmeinrichtung, wie eines Summers, signalisiert.

Die obige Beschreibung betrifft einen Fall, bei dem die Okklusion an der Auslaßöffnung 123 gebildet wird. Da das Fluid oder das Arzneimittel nicht gefördert wird, wenn die Okklusion an der Einlaßöffnung i22 gebildet ist, wird der Innendruck des Rohrs 16 an der Einlaßöffnung 122 verringert Dann wird das Erfassungsglied 19 im Uhrzeigersinn wie bei dem obigen Fall verschwenkt, derart daß der Druckstempel 19a das Rohr 16 in Richtung auf den stationären Stempel 17 drückt. Auf diese Weise wird die Okklusion erfaßt

Die Erfassung der Okklusion kann auf diese Weise durchgeführt werden, wenn die Okklusion entweder an der Einlaßöffnung 122 oder der Auslaßöffnung 123 auftritt Als Detektor 21 kann ein Verschiebungserfassungsglied, wie ein Grenzschalter, ein Hall-Element, ein magnetisches Widerstandselement (Reluktanzelcmenl), ein Dehnungsmeßstreifen oder verschiedenartige \nnähemngsfühler an einem Ende des Erfassungsgliedes 19 angeordnet werden.

Fig. 10 zeigt ein Ausführungsbeispiel, bei dem ein magnetisches Widerstandselement als Detektorglied verwendet wird. Gemäß diesem Ausführungsbeispiel ist ein magnetisches Widerstandselement 22 an einem Ende des Erfassungsglieds 19 befestigt, und es ist ein Magnet 23 nahe dem magnetischen Widerstandselement 22 beispielsweise auf einem Grundkörper angeordnet'. Das magnetische Widerstandselement 22 ist gemäß F i g. 11 mit einer Brückenschaltung 24 der Erfassungsschaltung als eines der darin angeschlossenen Widerstandselemente verbunden. Fig. 10 zeigt einen Fail, bei dem ein magnetisches Widerstandselement 22 verwendet ist Wenn magnetische Widerstandselemente für vier Seiten der Brücke verwendet werden, ist die Erfassungsempfindlichkeit erhöht und werden nachteilige Wirkun-

gen aufgrund von Temperaturänderungen durch die sich gegenüberliegenden Seiten ausgelöscht, so daß ein stabilerer Betrieb erwartet werden kann. Der Ausgang der BrückenschalUing 24 ist mit den beiden Eingängen eines Operationsverstärkers 27 über Widerstände 25 bzw. 26 verbunden. Ein Eingang des Operationsverstärkers 27 ist mit dem Ausgang über einen Widerstand 28 verbuniisn, und der andere Eingang ist über einen Widerstand 29 geerdet! bzw. an Masse gelegt. Der Ausgang des Operationsverstärkers 27 ist mit je einem Eingang von Vergleichern 30 und 31 verbunden. Die anderen Eingänge dieser Vergleicher 30 und 31 sind mit dem Ausgang eines D/A-Umsetzers 32 (Digital/Analog-Umsetzcr) verbunden. Der Ausgang des Vergleichers 30 ist mit einem Flipflop 33 verbunden, dessen Ausgang mit einem Zähler 34 verbunden ist. Der Ausgang des Zählers 34 ist mit dem D/A-Umsetzer 32 verbunden. Bei der Schaltung gemäß F i g. 11 bilden der Vergleicher 30, das Flipflon 33. der Zähler 34 und der D/A-Umsetzer 32 eine digitale Abtastspeicherschaltung. Diese Abtastspeicherschaltung ist vorgesehen zum Speichern des Ausgangspegels des Operationsverstärkers 27, der in dem Anfangszustand erhalten wird, d. h., bei dem Zustand, bei dem keine Druckänderung in dem in der Vorrichtung zum Erfassen der Okklusion befestigten Rohrs 16 vorliegt, und dient auch zum Beseitigen von Einwirkungen aufgrund unterschiedlicher Befestigungsverfahren für das Rohr 16. Der Vergleicher 31 ist so aufgebaut, daß er bei einer Spannung invertiert wird, die höher ist als diejenige, bei der der Vergleicher 30 invertiert wird. Der P ruck zum Erfassen der Okklusion kann beliebig durch Einstellen dieses Spannungspegels eingestellt werden.

Wenn das Erfassungsglied 19 gemäß F i g. 10 verschoben wird, ändert sich der Widerstandswert des magnetischen Widerstandselementes 22 abhängig von dieser Verschiebung. Die Änderung der Reluktanz bzw. des Wertes des magnetischen Widerstandes wird durch die Brückenschaltung 24 gemäß Fig. 11 erfaßt. Das Ausgangssignal von der Brückenschaltung 24 wird durch den Operationsverstärker 27 verstärkt und dem Verglcicher 31 zugeführt, in dem es mit einem Bezugssignal von der Abtastspeicherschaltung verglichen wird. Wenn das Ausgangssignal auf einem höheren Pegel als das Bczugssignal ist, wird das Ausgangssignal des Vergleichcrs 31 invertiert. Das invertierte Ausgangssignal wird zum Betätigen bzw. Auslösen der Okklusions-Alarmeinrichtung verwendet.

Wenn sich die Welle 118 unter der Bedingung dreht, daß der Finger 15i das Rohr 16 unter Druck verschließt in Zusammenwirkung mit der Druckplatte 14 an dem äußersten Ende der Einlaßöffnung 122 in der peristaltischen Fingerpumpe 11, wie das erläutert worden ist, wird der Finger 15| entfernt und drückt anstelle dessen der Finger 152 das Rohr 16. Da die Dicke des Rohrs 16 konstant ist, bewegt sich die Druckplatte 14, wenn der erste Finger 15i weggezogen wird. Wenn der Finger 152 über das Vorderende des Fingers 15j fortschreitet, wird die Druckplatte 14 durch den Finger 152 zurückgedrückt. Wenn sich die Welle 118 weiter dreht, ersetzt der Finger 153 den Finger 152, so daß der Finger 153 das Rohr 16 durch Druck anstelle des Fingers 152 verschließt. Die Druckplatte 14 bewegt sich vorwärts/rückwärts bei jedem Hub der Fluid-Infusions-Finger 15i bis 15io- Da es aufgrund verschiedenartiger Entwurfsbedingungen für die Nocken schwierig ist, eine derartige Vorwärts/Rückwärts-Bewegung der Druckplatte 14 mittels der Pulsationskorrektur-Finger 15n und 15i2, die durch die Pulsationskorrektur-Nocken 117u und 117i2 angesteuert bzw. angetrieben werden, zu beseitigen, ist es vorzuziehen, daß die Druckplatte 14 keiner derartigen Vorwärts/Rückwärts^Bewegung unterliegt. Zu diesem Zweck weisen die Fluid-Infusions-Nocken 117| — 117io eine bogenförmige Fläche 119a entsprechend einem Bogen um die Welle 118 auf (Fig. 12). Wenn Nocken mit einer derartigen gekrümmten Fläche 119a verwendet werden, bilden die FIuid-lnfusions-Nocken 117| bis 117c, die auf der Welle 118 bei einer gegenseitigen Verschiebung um 36° befestigt sind, an ihren Umfangen einen im wesentlichen vollständigen Kreis. Deshalb erfolgt keine Hin- und Herbewegung, wenn die Fluid-Infusions-Nocken 117| — I17iodrehen.

Nachfolgend wird das Verfahren zum Erzeugen der Formen der Pulsationskorrektur-Nocken 117n und 117i2 anhand Fig. 13 erläutert, das auf Messungen beruht.
Gemäß diesem Verfahren wird die Welle 118 um eine Umdrehung gedreht, und es wird das Fluid in einer Menge zugeführt, die einer Umdrehung der Welle 118 der Pumpe entspricht. Das einem ultrafeinen Rohr 126 über einen Zylinder 125 zugeführte Fluid wird in Längeneinheiten gemessen, wobei diese Länge /in Segmente, beispielsweise π (100) Segmente unterteilt wird. Diese Länge In wird zu α definiert. Die Welle 118 wird auf den Winkel O eingestellt, und der Fluidpegel innerhalb des ultrafeinen Rohrs 126 wird auf einer Skala 127 auf 0 eingestellt. Unter dieser Bedingung wird die Welle 118 um 360°//? (100) gedreht und werden die Pulsationskorrektur-Finger 15ii und 15i2 in Vorwärts/Rückwärts-Richtung durch Einstellen eines Mikrometers 128 so verschoben, daß der Fluidpegel des ultrafeinen Rohrs 126 in eine Lage entsprechend der Länge auf der Skala 127 kommt. Der angezeigte Wert des Mikrometers 128 wird abgelesen, wenn der Fluidpegel in dem ultrafeinen Rohr 126 mit der Ablesung von λ auf der Skala 127 übereinstimmt. Der Kolben des Zylinders 525 wird anschließend bewegt, der Fluidpegel des ultrafeinen Rohrs

126 wird mit dem Wert 0 auf der Skala 127 in Übereinstimmung gebracht, und die Welle 118 wird wieder um 360° In (100) gedreht. Diese Vorgehensweise wird wiederholt, bis die Welle 118 eine vollständige Umdrehung beendet hat. Die Bewegungen der Pulsationskorrektur-Finger werden von den Mikrometermessungen erhalten, wenn die Welle 118 eine Umdrehung vollendet hat. Die Pulsationskorrektur-Finger bzw. deren Nocken werden auf der Grundlage dieser Messungen bestimmt. Das Verfahren zum Erhalten der Formen der Pulsationskorrektur-Nocken mittels Berechnung wird im Folgenden erläutert. Wenn das Rohr in einer Richtung senkrecht zu seiner Achse zusammengedrückt bzw. zusammengequetscht wird, ist der Querschnitt des zusammengedrückten Rohrs zunächst eine Ellipse, dann ein außerordentlich zusammengedrückter Kreis und schließlich erhält er eine einem Brillengestell vergleichbare Form, bevor das Rohr vollständig zusammengedrückt ist Die Form-Änderungen unterscheiden sich abhängig von dem Werkstoff des Rohrs, dem Verhältnis der Wanddicke des Rohrs zu dessen Durchmesser und dergleichen. Jedoch scheint die Grundtendenz die gleiche zu sein. Im Fall einer peristaltischen Fluid-Infusionsfingerpumpe sind Änderungen in dem Volumen innerhalb des Rohrs, die durch Änderungen der Form des Rohrs bestimmt sind, am größten, wenn der Querschnitt des Rohrs einem verlängerten Kreis entspricht. Es wird daher angenommen, daß das Volumen des Rohrs sich annähernd mit der Querschnittsfläche des verlängerten

Kreises des Rohrs ändert.

Fig. 14 zeigt den kreisförmigen Querschnitt des Rohrs, bevor es durch die Finger zusammengedrückt wird, überlagert zu dem Querschnitt eines leicht zusammengedrückten Kreises des Rohres. Die Querschnittsfläche des Rohrs vor dem Zusammendrücken ist So, nämlich:

(8)

So
Aus F i g. 14 ergibt sich:

2R = a + 2r.
Daraus folgt:

2b.

0) Die Strömungsgeschwindigkeit wird durch die Änderung im Volumen des Rohrs an der Auslaßöffnung der Pumpe erhalten. Wenn dieser Finger an dem Schließungspunkt der /7-te Finger ist, ergibt sich das Volumen des durch den Finger zusammengedrückten Rohrs zu:

10 -Σ

Af - ,;

¹ - R cos Θ Κ

■)!

(9)

(2)

(3)

wobei & die Diirchrnessp.rverringernng HgS durch die Finger zusammengedrückten Rohrs ist, und wobei b die Länge des horizontalen Teils des verlängerten Kreises ist.

Die Querschnittsfläche des Rohrs nach dem Zusammendrücken sei Snämlich:

25

S = λτ² + 2br. (4)

Durch Einsetzen der Gleichungen (2) und (3) in die Gleichung (4) ergibt sich:

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2R-a

b — — πα,

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wobei a durch den Winkel des Nockens und die Exzentrität bestimmt ist. Wenn der Hub des Fingers in Vorwärts/Rückwärts-Richtung 2R ist und angenommen wird, daß das Rohr seine kreisförmige Form zurückerhält, wenn der Finger am weitesten zurückgezogen ist, ist die. Exzentrizität des exzentrischen Nockens R. Wenn der Finger am meisten zurückgezogen ist, d. h. wenn der Winkel des exzentrischen Nockens 0° beträgt, ergibt sich:

a = R- RCOS0,

(6)

wobei θ der Winkel des exentrischen Nockens ist Bei Einsetzen der Gleichung (6) in die Gleichung (5') ergibt sich:

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(R -R cos Θ \
-π ( 1.

(7)

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Das Volumen ν des durch den Finger zusammengedrückten Rohrs wird durch Multiplizieren der Dicke t des Fingers mit diesem Wert erreicht, vorausgesetzt, daß die Querschnittsfläche des Rohrs sich nicht längs der Achse des Rohrs ändert Daraus folgt:

wobei θ — 36° beträgt, wenn zehn Finger vorgesehen sind. Wenn der Wert von V durch Ändern von n von 1 — 10 erhalten wird oder durch weiteres Teilen von 36° für einen kleineren Winkel, wird das Volumen des Rohrs für diesen Winkel erhalten. Die Strömungsgeschwindigkeit pro Winkel kann auf diese Weise erhalten wurden durch Ermittlung Her Diffprpn7 Hpr Werte für V Ohwohl die so erhaltene Strömungsgeschwindigkeit Pulsationen besitzt, sind die Bewegungen der Pulsationskorrektur-Nocken und der -Finger zur Erzeugung entgegengesetzter Pulsationen berechnet.

Durch Verwenden der Pulsationskorrektur-Nocken, die gemäß den erläuterten Messungen oder Berechnungen bestimmt sind, werden Pulsationen in der peristaltischen Fluid-Infusionsfingerpumpe verhindert, so daß eine konstante Strömung, die für die Fluid-Infusion ideal ist, erhalten werden kann. Da die Pulsationskorrektur-Nocken auch auf der Welle der Fluid-Infusions-Finger der Fingerpumpe befestigt sind, kann die Anzahl der erforderlichen Teile verringert werden. Obwohl die vorliegende Erfindung bei Anwendung auf eine peristaltische Fluid-Infusionsfingerpumpe erläutert worden ist, kann die vorliegende Erfindung auch auf eine peristaltische Fluid-Infusionsrollenpumpe gemäß Fig. 15 angewendet werden.

Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 15 ist ein Rohr 39 zwischen einem Stator 38 und einem Rotorkörper 37 mit zwei Rollen 36 angeordnet. Die Pumpwirkung wird durch Zusammendrücken des Rohrs 39 mit den Rollen 36 erreicht, wenn sich der Rotorkörper 37 in Richtung des Pfeiles dreht Das sich von der Einlaßöffnung zur Auslaßöffnung einer derartigen Rollenpumpe 40 erstreckende Rohr 39 besitzt eine Vorrichtung 41 zum Erfassen von Okklusionen. Diese Vorrichtung 41 weist zwei stationäre Stempel 42 und 43 und ein bewegliches Erfassungsglied 44 auf, das vertikal beweglich zwischen diesen stationären Stempeln 42, 43 angeordnet ist und das das Rohr 39 mit einem vorgegebenen Druck in Zusammenwirkung mit den stationären Stempeln 42, 43 drückt Bei einer solchen Anordnung wird, wenn eine Okklusion an der Einlaßöffnung gebildet wird, der Innendruck des Rohrs 39 an der Einlaßöffnung verringert Wenn die Okklusion an der Auslaßöffnung gebildet wird, wird der Innendruck des Rohrs 39 an der Auslaßöffnung erhöht Auf jeden Fall wird das Erfassungsglied 44 aus der normalen Lage nach oben verschoben. Deshalb kann, wenn ein Wegmesser an dem Erfassungsglied 44 befestigt ist die Erfassung der Okklusion in einer ähnlichen Weise durchgeführt werden, wie im Fall des vorstehend erläuterten Ausführungsbeispiels. Weiter sind gemäß der Erfindung die Lagen und die Formen der stationären Teile, das ErfassungEglied ü.id die anderen Komponenten symmetrisch. Deshalb ändert sich, selbst wenn sich die Elastizität des Rohrs 39 an einer Seite aufgrund einer Temperaturänderung ändert, die Elastizität der anderen Seite in ähnlicher Weise,

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so daß die Lage des Erfassungsgliodes 44 sich nicht verändert bzw. dieses sich nicht bewegt. Selbst wenn das Rohr 39 einer schleichenden Formänderung unterliegt, and sich die Rückstellkraft an einer Seite ändert, ändert sich diese in ähnlicher Weise an der anderen S'Jite, so daß die Lage des Erfassungsglieds 44 nicht geändert wird.

Gemäß der Erfindung wird eine Okklusion an der Einlaßöffnung oder der Auslaßöffnung durch eine Erhöhung oder Erniedrigung des Innendrucks des Rohrs 16, 39 erfaßt. Weiter bewegt sich das Erfassungsglied 19,44 in der gleichen Richtung, unabhängig, ob die Okklusion an der Einlaßöffnung oder der Auslaßöffnung gebildet wird, so daß die Erfassung mit einem Verschiebungsdetektor durchgelührt werden kann. Es besteht keine Notwendigkeit, die Glieder zum Erfassen der Okklusion innerhalb des Fluid-lnfusionssatzes für die Pumpe anzuordnen. Dies löst keine Gefahr einer Kontamination bzw. Verunreinigung des Fluides oder des Arzneimittels innerhalb des Rohrs an dem Teil für die Erfassung der Okklusion aut, da keine Berührung mit dem Fluid oder dem Arzneimittel vorliegt. Eine üblicherweise verwendete Pumpe kann ebenso verwendet werden, wodurch pumpenseitig keine zusätzlichen Kosten erforderlich sind. Weiter kann die Vorrichtung an jedem beliebigen Teil des Rohrs befestigt werden. Das Rohr kann aus einem Werkstoff bestehen, das relativ geringe Elastizität besitzt, wie Vinylchlorid. Das Fluid, das in dem Rohr einer Infusion unterworfen wird kann sowohl Blut als ai.'ch ein flüssiges Arzneimittel sein.

Hierzu 5 Blatt Zeichnungen

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Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Erfassen von Okklusionen in einem Fluid-Infusionsrohr einer peristaltischen Fluid-Infusionspumpe, dadurch gekennzeichnet,

daß an Wandabschnitten des Fluid-Infusionsrohrs (16; 39) an der Einlaßseite und der Auslaßseite der peristaltischen Infusionspumpe (Ii) jeweils ein Summendruck aus einem auf den jeweiligen Wandabscnnitt ausgeübten vorbestimmten Referenzdruck und dem jeweiligen Gegendruck des geförderten Fluids erfaßt wird,

daß die Differenz der beiden Summendrücke erfaßt wird, und daß bei Erfassen eines vorbestimmten Wertes der Differenz eine Meldung über das Vorliegen einer Okklusion abgegeben wird.

2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung zwei stationäre Stempel (17,18; 42, 43) zur Auf- bzw. Anlage am Infusionsrohr (16; 39) an der Einlaß- bzw. Auslaßseite der Pumpe,

ein quer zum Infusionsrohr (16; 39) bewegliches Glied (19; 44) mit zwei den stationären Stempeln (17, 18; 42, 43) auf der anderen Seite des Infusionsrohrs (16; 39) gegenüberliegenden Daickstempeln (19a, 196/ die einen Druck auf das Infusionsrohr (16; 39) ausüben, und

einen Detektor (21,22,23) zur Ermittlung der Bev/egung des Gliedes (19; 44) beim Auftreten einer Okklusion im Infusionsrohr (16;39) aufweist.

3. Vorrichtung nach Aj.-spruct 2, dadurch gekennzeichnet, daß das bewegliche Glied (19) einen Drehpunkt (20) besitzt, um den die bein iseits vorgesehenen Druckstempel (19a, i9b) in entgegengesetzte Richtungen verschwenkbar sind.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Infusionsrohr (16; 39) U-förmig verläuft und daß das bewegliche Glied (19; 44) zwischen den nebeneinander angeordneten Schenkeln des Infusionsrohrs (16; 39) angeordnet sowie durch ein einziges längliches starres Glied gebildet ist, von dem die Druckstempel (19a, i9b) an entgegengesetzten Enden gegen die Schenkel des Infusionsrohrs (16; 39) wegragen.

5. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckstempel durch Endabschnitte des beweglichen Glieds (44) gebildet sind.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die stationären Stempel (42, 43) den Endabschnitten des beweglichen Glieds (44) jeweils mit Abstand gegenüberliegen.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Detektor (21) an einjrn Ende des beweglichen Glieds (19; 44) befestigt ist und einen Fühler zum Erfassen einer Lageänderung des beweglichen Glieds (19; 44) aufweist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Fühler durch einen nahe dem beweglichen Glied (19; 44) angeordneten ortsfesten Annäherungsfühler gebildet ist.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Detektor ein magnetisches Widerstandselement (22), das an einem Ende des beweglichen Glieds (19; 44) befestigt ist, einen Magneten (23), der ortsfest nahe dem magnetischen Widerstandselement (22) angeordnet ist, eine das magnetische Widerstandselement (22) einschließende Brückenschaltung (24), die ein dem magnetischen Widerstand (Reluktanz) des magnetischen Widerstandselements (22) entsprechendes Ausgangssignal abgibt, eine mit der Brückenschaltung (24) gekoppelte Abtastspeicherschaltung (31,32,33, 34), die den Anfangs-Ausgangspegel der Brückenschaltung (24) als Bezugssignal speichert, und einen Vergleicher (30) aufweist, der das Bezugssignil mit dem Ist-Ausgangssignai der Brückenschaltung (24) vergleicht

10. Vorrichtung nach Anspruchs, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgang des Vergleichers (30) mit einer Alarmeinrich?ung verbunden ist

11. Verwendung der Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 10 bei einer peristaltischen Finger-Infusionspumpe mit mehreren Fingergliedern (15| bis 15io), die eine Peristaltik in dem Fluid-Infusionsrohr (16) hervorrufen.

12. Verwendung der Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 10 bei einer peristaltischen Rollen-Infusionspumpe mit einem Stator (38) und einem Rohr (37) mit zwei Rollen (36).