DE3421536A1

DE3421536A1 - Geraet zur ueberwachung von infusionen

Info

Publication number: DE3421536A1
Application number: DE19843421536
Authority: DE
Inventors: Simcha Givatayim Borovsky; Arie Tel Aviv Hillel
Original assignee: IPCO Corp
Current assignee: IPCO Corp
Priority date: 1983-06-09
Filing date: 1984-06-08
Publication date: 1984-12-13
Also published as: SE8400664D0; GB8414071D0; US4496351A; FR2547200A1; JPS59228853A; GB2141227A; SE8400664L

Description

PRINZ, LEISER-, BUPJKJE!Sc PARTNER

PatentanwäHe " Eu-opeari Pä'.&nt Attorneys

München / Stuttgart 'O 4 Z I 0 O D

8. Juni 1984

IPCO CORPORATION

1025 Westchester Avenue

White Plains, New York 10604 /V.St.A.

Unser Zeichen: J 735

Gerät zur Überwachung von Infusionen

Die Erfindung betrifft ein Gerät zur Überwachung von Infusionen.

Die intravenöse Infusion von Flüssigkeiten wie Nahrungslösungen, Blut, Medikamenten und dergleichen ist in der
Medizin weit verbreitet. Überwachungsgeräte für Infusionen enthalten im allgemeinen einen geeigneten Behälter für die zu verabreichende Lösung, welcher an eine Tropfeinrichtung angeschlossen ist, von der sich ein Verbindungsschlauch zu einer intravenösen Nadel erstreckt, welche in die Vene des Patienten eingeführt ist. Eine Schlauchklemme wird normalerweise an dem Verbindungsschlauch angebracht, um die
Strömung der zu verabreichenden Flüssigkeit zu steuern.
Die richtige und zuverlässige Steuerung der Infusionsrate und des verabreichten Flüssigkeitsvolumens ist für die Behandlung und Gesundung des Patienten wesentlich. Dabei können die geeigneten Infusionsraten und -mengen von einigen Kubikzentimetern pro Stunde bis zu mehreren Kubikzentimetern pro Minute variieren. Es ist also sehr wichtig, daß

die Infusionsrate und -menge genau und kontinuierlich überwacht und gesteuert werden können.

—ψ—

Die bisher zur Überwachung und Steuerung von Infusionsrate und Infusionsvolumen angewendeten Verfahren sind zeitaufwendig und von begrenzter Genauigkeit. Gewöhnlich stellt das Pflegepersonal die Durchflußrate ein, indem die Tropfchen pro Minute gezählt werden. Die Durchflußrate wird also nur langsam bestimmt, was nicht nur schwierig ist, sondern auch mit nur geringer Genauigkeit erfolgen kann. Da das Pflegepersonal oft unter starkem Zeitdruck steht, werden gewöhnlich nur wenige oder keine Korrekturen von sich ändernden Durchflußraten vorgenommen, ebenso wie Durchflußstörungen durch Zusetzen der Nadel und dergleichen oft nicht korrigiert werden· Derartige Störungen können für den Patienten gefährlich sein, wenn sie nicht kurzfristig bemerkt werden, und sie erfordern überdies ein zeitaufwendiges und mit Schmerzen verbundenes Wiedereinführen der Nadel, um die Strömung wieder herzustellen. Dieselben Schwierigkeiten treten auf, wenn nicht rechtzeitig bemerkt wird, daß eine Flasche entleert ist.

Es wurden auch bereits Infusionsüberwachungssysteme vorgeschlagen, durch welche die verabreichte Menge mittels elektrooptischen Fühleinrichtungen überwacht wird. Bei derartigen Systemen sind jedoch di e Patrone und die Fühlersysteme relativ kompliziert und an die Versorgungseinhext mittels komplizierter Klemmeinrichtungen angeschlossen. Die Ausrichtung des optischen Sensorsystems ist daher ein umfangreicher und komplizierter Vorgang, und es werden komplexere Überwachungsvorrichtungen benötigt.

Bei einigen bekannten Überwachungsgeräten befindet sich das optische Sensorsystem auf beiden Seiten des Tropfschlauches, d.h. der Sender und der Empfänger sind einander gegenüberliegend diagonal zu dem dazwischenliegenden Tropfschlauch angeordnet. Dies macht eine Positionierung von elektrischen und sonstigen Steuerelementen auf beiden Seiten des Schlauches erforderlich, wodurch Größe und Gewicht des Überwachungsgeräts zunehmen.

Bei derartigen Einheiten ist die saubere Ausrichtung von Sender und Empfänger in bezug auf den Tropfschlauch wesentlich, damit die optische Sensoreinrichtung die Flüssigkeitströpfchen erfaßt. Jegliche Störung dieser Ausrichtung kann zu falschen Ablesewerten führen.

Es wurde ferner gefunden, daß bei den verfügbaren Überwachungsgeräten die verwendeten Schlauchklemmen dazu neigen, den Verbindungsschlauch dauerhaft zu deformieren, so daß bei abnehmendem Druck auf der Seite des Zufuhrschlauchs eine dauerhafte Einquetschung in dem Zufuhrschlauch verbleibt, wodurch die Flüssigkeitsströmung auch dann behindert wird, wenn eine solche Behinderung weder erforderlich noch erwünscht ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die oben geschilderten Schwierigkeiten zu beseitigen und insbesondere ein überwachungsgerät für Infusionen zu schaffen, welches eine automatische und kontinuierliche Überwachung und Einstellung der gewünschten Durchflußrate ermöglicht. Gemäß der Erfindung enthält das Gerät eine elektrooptische Vorrichtung, welche die Tröpfchenfrequenz feststellt und die Anzahl von verabreichten Tröpfchen zählt. Durch Voreinstellung des Geräts auf eine bestimmte Anzahl von Tröpfchen pro Kubikzentimeter wird die Anzahl der durch das optische System gezählten Tröpfchen in ein verabreichtes Volumen umgesetzt. Dieses Volumen wird kontinuierlich am Gerät angezeigt. Ein Zufuhrschlauch aus Plastikmaterial führt von der Tropfeinrichtung zur Infusionsnadel und ist an einem Quetschmechanismus befestigt, welcher durch einen Motor des Gerätes betätigt wird, um den Zufuhrschlauch automatisch einzuquetschen oder freizugeben.

Durch Voreinstellung der gewünschten Tröpfchenfrequenz klemmt die Quetschvorrichtung den Schlauch stärker ein oder gibt ihn frei, damit nur die gewünschte Tröpfchenfrequenz verabreicht wird. Das Gerät kann auch auf die

zu verabreichende Flüssigkeitsmenge eingestellt werden, so daß bei Erreichen des gewünschten Volumens die Quetsch-. vorrichtung derart angesteuert wird, daß der Schlauch vollständig zugequetscht und die Strömung unterbrochen wird. Ferner kann ein Alarm mit höchster oder geringer Dringlichkeitsstufe durch Lichtzeichen und Tonsignal vorgesehen sein; ein Daueralarm kann ebenfalls vorgesehen sein, um das Pflegepersonal zu alarmieren, wenn die Strömung kontinuierlich erfolgt, der Vorratsbehälter leer ist oder ein elektrischer Fehler vorliegt. Diese Informationen können zu einem Überwachungspult oder irgendeinem anderen Überwachungs- und Alarmsystem übertragen werden.

Das erfindungsgemäße Gerät ist derart leichtgewichtig, daß es mit dem gesamten Stromkreis und der darin enthaltenen Batterie direkt am Tropfschlauch herunterhängen kann. Die den Tropfschlauch durchquerenden Tröpfchen können also durch das elektrooptische Fühlersystem nach der Erfindung ertastet werden. Dies geschieht ohne komplizierte Klemm- und Sensorvorrichtungen.

Das erfindungsgemäße Gerät bildet ein elektrooptisches Sensorsystem, bei welchem Sender und Empfänger sich auf derselben Seite der Patrone befinden und eine Reflektoreinrichtung verwendet wird, um den Lichtstrahl vom Sender zum Empfänger zurückzureflektieren. Die Reflektoreinrichtung ist vorzugsweise Bestandteil der Einrichtung zum Anklemmen der Überwachungspatrone an dem Tropfschlauch. Durch diesen Aufbau können sich die gesamte Schaltung und Elektronik des Überwachungsgerätes auf einer Seite des TropfSchlauches befinden, so daß die Einheit des Überwachungsgeräts kompakt und leichtgewichtig ausgebildet werden kann. Da der Klemmechanismus mit der Reflektoreinrichtung versehen ist und sich gegenüber der Sensoreinrichtung befindet, kann das Pflegepersonal sicher sein, daß unmittelbar nach dem Anklemmen der Einheit an den Tropfschlauch die elektrooptische Einheit sowie die

-«τι Reflektoreinrichtung sowohl zueinander als auch zu dem
Tropfschlauch richtig ausgerichtet sind, so daß keine Gefahr der Fehlausrichtung besteht.

Bei dem erfindungsgemäßen Gerät wird ferner vorzugsweise
ein Schlauchquetschmechanismus verwendet, durch den jegliche dauerhafte Deformierung des Zufuhrschlauchs auf ein Minimum reduziert bzw. gar vollständig vermieden wird, so daß beim Nachlassen des auf den Schlauch ausgeübten Drucks dieser seine ursprüngliche Form beinahe unverändert wieder einnimmt.

Das erfindungsgemäße Gerät ist somit leicht und einfach
und kann direkt an den Tropfschlauch angehängt werden. Es kann leicht dahingehend weitergebildet werden, daß es die verabreichte Flüssigkeitsmenge kontinuierlich anzeigt.
Ferner kann es leicht derart ausgebildet werden, daß eine Voreinstellung zum Abschalten der Strömung nach Verabreichung der gewünschten Menge möglich ist.

In Weiterbildung der Erfindung sind Warnvorrichtungen vorgesehen, durch die Warnsignale an der Seite des Patienten oder am überwachungspult des Pflegepersonals gegeben werden, so daß dieses über jede Veränderung oder eine Unterbrechung der Zufuhr hinsichtlich Infusionsrate und/oder
-menge eingestellten Infusion informiert wird.

Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich
aus der folgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen
und aus der Zeichnung, auf die Bezug genommen wird. In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 eine Perspektivansicht eines Gerätes zur überwachung von Infusionen während der Verabreichung
einer Infusion;

-gf-'

Fig. 2 eine Vorderansicht des Geräts;

Fig. 3 eine Rückansicht des Geräts in betriebsbereiter

Stellung;
5

Fig. 3A eine Perspektivansicht des Geräts von vorne;

Fig. 3B eine teilweise im Schnitt gezeigte Detailansicht

der optischen Sensor- und Reflektoreinrichtung; 10

Fig. 3C eine in Draufsicht gezeigte Teilansicht der Öffnungen der optischen Sensoreinrichtung;

Fig. 3D eine perspektivische Teilansicht eines Schlauchquetschmechanismus des Geräts;

Fig. 3E einen Schnitt längs Linie 3E-3E in Fig. 3D zur

Veranschaulichung, wie der Zufuhrschlauch eingequetscht wird;
20

Fig. 3F einen Schnitt ähnlich Fig. 3E, worin aber der

Zufuhrschlauch nach Beendigung der Druckeinwirkung auf diesen gezeigt ist;

Fig. 3G einen vergrößerten Querschnitt der Kante einer bevorzugten Ausführungsform eines Quetschmechanismus;

Fig. 4 eine in Draufsicht gezeigte Teilansicht eines automatischen Schlauchquetschmechanismus;

Fig. 4A eine schematische Seitenansicht einer alternativ vorgesehenen Einrichtung zum Anheben und Absenken des Schlauchquetschmechanismus; 35

Fig. 5 ein Blockschaltbild einer Schaltungsanordnung des Geräts;

Fig. 6A und 6B

Schaltbilder, welche die Schaltungsanordnung im einzelnen zeigen; und

Fig. 7 ein Schaltbild einer weiteren Einzelheit der Schaltungsanordnung.

Das in den Figuren 1 bis 4 gezeigte Gerät 1 zur überwachung von Infusionen umfaßt ein Gehäuse, in dessen Innerem eine Schaltungsanordnung sowie eine Batterie enthalten sind. Die zu verabreichende Flüssigkeit befindet sich gewöhnlich in einem lichtdurchlässigen Behälter 20, der starr oder flexibel ausgebildet sein kann und aus Glas oder Plastikmaterial besteht. Der Behälter 20 ist mit einer Einhängöffnung 21 an seiner Oberseite versehen und durch diese auf einem Haken 22 einer Infusionsstation aufgehängt. Ein Auslaßrohr 23 befindet sich an seinem unteren Ende. An dem Behälter 20 können ferner Markierungen 24 vor gesehen sein, um die darin verbleibende Flüssigkeitmenge ablesen zu können.

Eine Tropfeinheit 15 ist in das Auslaßrohr 2 3 eingefügt. Die Tropfeinheit 15 ist mit einem oberen Flansch 14 an ihrer Oberseite versehen und zur Befestigung eines Zufuhr-Schlauches 27 an ihrem Boden eingerichtet. Die Tropfeinheit 15 besitzt eine hohle Struktur und ist vorzugsweise aus einem lichtdurchlässigen Plastikmaterial oder Glas hergestellt, wie für derartige Teile üblich ist. Am unteren Ende des Zufuhrschlauchs 27 ist eine intravenöse Nadel 28 befestigt, um in den Patienten eingeführt zu werden. Wenn der Patient eine Infusion erhalten soll, werden an dem Gerät 1 die Frequenz bzw. Rate, das Volumen und die Tröpfchenart (wird weiter unten im einzelnen erläutert) auf die gewünschten Werte eingestellt, woraufhin die Infusion beginnt. An dem Gerät 1 sind Anzeigevorrichtungen vorgesehen, um sowohl die verabreichte Menge als auch den Batteriezustand anzuzeigen, wobei überdies angezeigt wird,

ob die Infusionsrate zu niedrig, zu hoch oder richtig eingestellt ist, wie im einzelnen weiter unten noch beschrieben wird. Das Gerät ist ferner mit mehreren Schaltern 3, 4 und 5 ausgestattet, die verwendet werden können, um das gewünschte Volumen, die gewünschte Rate bzw. Frequenz und die gewünschte Tröpfchenart einzustellen. Die Anzahl von Tröpfchen pro Kubikzentimeter wird an der Tropfeinheit voreingestellt, wie auf dieser angegeben ist, so daß die Anzahl von gezählten Tröpfchen in einen Wert umgesetzt wird, welcher das verabreichte Volumen angibt. Es können ferner ein Anschluß für ein Ladegerät sowie ein Ausgang 6 zum Anschließen eines Pflegepersonal-Rufgeräts vorgesehen sein.

Die Rückseite des Geräts 1 ist mit einer Klemmeinheit in Form eines zweiarmigen Hebels 9 versehen, der auf einem Schwenkzapfen 11 schwenkbar gelagert ist. Die Klemmeinheit

9 besitzt eine Klemme 10 am Ende ihres oberen Armes sowie einen Handgriff 12 zum öffnen und Schließen der Klemme 10 am Ende des unteren Armes. Ein Drahtbügel 18 ist vorgesehen und weist einen bogenförmigen Teil 17 auf, der auf dem oberen Flansch 14 der Tropfeinheit 15 ruht. Ein rohrförmiger Teil der Tropfeinheit 15 liegt in einer konkaven Anlagefläche 16 auf der Rückseite des Gerätes 1 und wird dort durch die federbelastete Klemme 10 festgehalten. Die Zusammenwirkung zwischen dem Drahtbügel 13 und der Klemme

10 gemeinsam mit der Anlageoberfläche 16 ermöglicht ein leichtes und schnelles Befestigen des Gerätes 1 an der Tropfeinheit 15. Der Flansch 14 der Tropfeinheit 15 erstreckt sich über die Oberkante des Gerätes 1, und der Drahtbügel 13 liegt über dem Flansch 14, so daß die Tropfeinheit 15, wenn durch die Klemme 10 Druck auf sie ausgeübt wird, fest gegen die Anlageflache 16 des Gerätes 1 gehalten wird. Das Gerät 1 kann also sehr schnell und leicht an der Tropfeinheit 15 angebaut und eben so leicht wieder davon entfernt werden.

Die konkave Anlagefläche oder Halteeinrichtung 16 ist mit zwei vertikal orientierten und miteinander fluchtenden optischen Sensoröffnungen 26 versehen, durch die Abtaststrahlen der Abtasteinrichtung hindurchgehen können. Diese Abtaststrahlen ertasten die Flüssigkeitströpfchen, während sie in der rohrförmigen Tropfeinheit 15 nach unten wandern, so daß die Anzahl von Tröpfchen gezählt und die Infusionsrate bestimmt werden kann. Ein flexibler Zufuhrschlauch führt von der Tropfeinheit 15 fort und kann eingequetscht werden, um seinen Durchlaßquerschnitt zu verkleinern, so daß die verabreichte Flüssigkeitsmenge vermindert oder die Verabreichung angehalten werden kann; natürlich kann umgekehrt die Einquetschung des Schlauchs 27 vermindert werden, um seinen Durchlaßquerschnitt zu vergrößern, damit eine größere Flüssigkeitsmenge verabreicht werden kann.

Es wird nun insbesondere auf die Figuren 3A bis 3C Bezug genommen, wo die optische Sensoreinrichtung 26 im einzelnen gezeigt ist. Der optische Sender und Empfänger D1-Q1 (Fig. 6A) befinden sich in der bogenförmigen Anlagefläche 16 des Gerätes 1 und sind vorzugsweise senkrecht zueinander orientiert. Ein abtastender Sendeimpuls verläßt das Gehäuse des Geräts 1 durch eine Öffnung 26A, und der Empfänger empfängt den Abtastimpuls durch eine Öffnung 26B, wie in Fig. 3B gestrichelt dargestellt ist. Die Klemme 10 der Klemmeinheit 9 besitzt eine reflektierende Oberfläche 18, die als bogenförmig gekrümmter Spiegel ausgebildet sein kann und sich gegenüber den Öffnungen 26A und 26B befindet. Die reflektierende Oberfläche bzw. der Spiegel 18 ist so geformt, daß der Abtastimpuls aus der Öffnung 26A durch eine reflektierende Oberfläche 50 reflektiert wird und durch die Öffnung 26B zum Empfänger gelangt. Hierdurch wird gewährleistet, daß die Bedienungsperson, wenn die Klemme 10 das Gerät 1 fest gegen die Tropfeinheit 15 andrückt, wie in Fig. 3B gezeigt, gleichzeitig weiß, daß das Überwachungsgerät in Stellung gebracht und genau ausgerichtet ist, um die durch die Tropfeinheit 15

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herabfallenden Tröpfchen automatisch zu überwachen. Durch diese Ausbildung und weil die Klemme 10 die Tropfeinheit 15 eng in Anlage an der konkaven Anlagefläche 16 hält, ist die Bedienungsperson versichert, daß nach dem Anbringen des Geräts 1 an der Tropfeinheit 15 keine weiteren Einstellungen oder Ausrichtarbeiten erforderlich sind. Selbst wenn das Gerät 1 sich gegenüber der Tropfeinheit 15 verdreht oder auf andere Weise gestört wird, bringt die federbelastete Klemme 10 es automatisch in seine ausgerichtete Stellung im konkaven Raum der Anlagefläche 16 zurück/ so daß praktisch jede Gefahr einer Fehlausrichtung des Gerätes beseitigt ist.

Eine automatische Quetscheinheit 30 ist in dem Gerät 1 vorgesehen, um automatisch den auf den Zufuhrschlauch 27 ausgeübten Druck zu verstärken oder zu vermindern und dadurch dessen Durchlaßquerschnitt zu verkleinern bzw. zu vergrößern. Die Quetscheinheit 30 umfaßt einen Arm 31 mit einer Quetschnut 32 und einer Befestigungskerbe 33 an seinem einen Ende und besitzt einen Handgriff 34 an seinem anderen Ende. Der Arm 30 ist über eine nach unten drückende Feder 35 an einen Bügel 36 angeschlossen, der wirkungsmäßig an einen Motor M angekoppelt ist und zum Anheben bzw. Absenken der Quetscheinheit 30 bestimmt ist. Wenn der Motor M in Betrieb gesetzt wird, um die Quetscheinheit 3 0 anzuheben, so wird der Schlauch 27 zwischen der Quetschnut 32 und der Unterseite des Gerätes 1 eingequetscht, um den Durchlaßquerschnitt dieses Schlauches zu vermindern. Wenn der Motor M betätigt wird, um die Quetscheinheit 30 abzusenken, wird der auf den Schlauch ausgeübte Druck vermindert, so daß dessen Durchlaßquerschnitt vergrößert wird, damit eine größere Flüssigkeitsmenge verabreicht werden kann. Wie weiter unten beschrieben wird, kann der Motor M auch so gesteuert werden, daß der Zufuhrschlauch 27 vollständig eingequetscht wird, um die Flüssigkeitsströmung zu unterbinden. Vor Beginn der Flüssigkeitszufuhr wird der Zufuhrschlauch 27 nicht nur

in die Nut 32 eingeführt, sondern auch um die Befestigungskerbe 33 herumgelegt, damit verhindert wird, daß der Schlauch 27 lose herabhängt und sein Durchlaßquerschnitt

durch sein Eigengewicht vermindert wird. 5

Es wird nun auf die Figuren 3D bis 3G Bezug genommen. Die Quetschnut 32 der Quetscheinheit 30 ist genauer in einer weiteren Patentanmeldung der Anmelderin beschrieben, die gleichzeitig mit der vorliegenden Anmeldung eingereicht

¹^ wurde. Dort ist insbesondere eine Quetschkante beschrieben, die derart gestaltet ist, daß die Stärke der dauerhaften Verformung des Zufuhrschlauchs 27 minimiert wird. Wie die Querschnittsansicht nach Fig. 3G zeigt, umfaßt die Quetscheinrichtung 40 an der Quetschnut 32 der Quetsch einheit 31 zwei einander gegenüberliegende flache und im wesentlichen parallele Seitenwände 41 und 42 sowie einen nach einwärts abgewinkelten Wandungsteil 43, der sich von der einen Seitenwand ausgehend erstreckt und in einer abgeflachten oberen Quetschkante 44 endet. Vorzugsweise beträgt das Verhältnis des abgewinkelten Teiles 43 zu der abgeflachten oberen Quetschkante 44 6:1, der abgewinkelte Wandungsteil 43 bildet mit der Senkrechten einen Winkel von etwa 30°, der abgewinkelte Wandungsteil 43 hat eine Tiefe von etwa 1,2 mm, und die abgeflachte Quetschkante 44 hat eine Breite von etwa 0,2 mm.

Wenn bei dieser Ausbildung, wie in der obengenannten Patentanmeldung weiter im einzelnen beschrieben ist, der Zufuhrschlauch 27 durch die Quetschkante 44 gegen die untere flache Wandung 43 des Gerätegehäuses gedrückt wird, wie in Fig. 3E gezeigt ist, ist der durch die Quetschkante 44 eingequetschte Bereich 45 des Schlauches so klein gegenüber dem verbleibenden Teil des Schlauchs 27, daß die Teile 46 des Schlauchs 27, welche unmittelbar an den eingequetschten Bereich 45 angrenzen, durch den über die Quetschkante 44 ausgeübten Druck nicht dauerhaft deformiert werden. Wenn also der auf den Zufuhrschlauch 27

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ausgeübte Druck nachläßt, wie in Fig. 3F gezeigt ist, sind die an den eingequetschten Bereich 45 des Zufuhrschlauchs 27 angrenzenden Teile 46 ausreichend elastisch, um diesen eingequetschten Bereich 45 wieder nach außen mitzubewegen, so daß er seine ursprüngliche Gestalt wieder annimmt und praktisch keinerlei dauerhafte Einquetschung des Zufuhrschlauchs 27 verbleibt. Wenn also der auf den Zufuhrschlauch 27 ausgeübte Druck nachläßt, so ist die Bedienungsperson sicher, daß praktisch der gesamte Innendurchmesser des Zufuhrschlauchs 27 für den Durchfluß der Flüssigkeit freigegeben ist.

Es wird nun auf Fig. 4A Bezug genommen, wo ein anderer Mechanismus zur manuellen Bewegung der Quetscheinheit 31 von dem Zufuhrschlauch 27 fort gezeigt ist. Bei dieser Ausführungsform, welche eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung ist, ist ein Hebelarm 50 schwenkbar auf einem Schwenklager 57 gelagert und erstreckt sich von einem nach oben gerichteten senkrechten Schiebeteil 51 der Quetscheinheit 31 aus. Das senkrechte Schiebeteil 51 besitzt senkrechte parallele Schitze 52 und 53, in die ein Stift 54 bzw. 55 eingesetzt ist, um das Schiebeteil in Ausrichtung zu halten. Eine Feder 56 ist an dem Schiebeteil 51 angeordnet, um die Einheit nach oben vorzuspannen. Der Motor M (in Fig. 4A nicht dargestellt) bewegt im betätigten Zustand das Schiebeteil 51 nach unten entgegen der Wirkung der Feder 56. Wenn der Motor angehalten wird und der Abwärtsdruck nachläßt, bewegt die Feder 56 das Schiebeteil 51 automatisch nach oben. Der Hebelarm 50 erstreckt sich von dem Schiebeteil 51 fort, um eine manuelle Bewegung desselben und der Quetscheinheit 31 entgegen der Wirkung der Feder 56 zu ermöglichen.

Es wird nun auf die Figuren 5, 6A, 6B und 7 Bezug genommen, die Einzelheiten einer bevorzugten Schaltunganordnung zeigen, welche in dem überwachungsgerät zur Anwendung kommt. Die Stromquelle und die gesamte Schaltungs-

anordnung befinden sich vorzugsweise im Inneren des Gehäuses des Geräts 1, so daß dieses Gerät komplett an der Tropfeinheit aufgehängt werden kann. Der Strom wird aus einer Batterie (der eine Ladeeinheit zugeordnet sein kann) zugeführt. Das Gerät besitzt eine Diode D1 und einen Transistor Q1, insbesondere eine Leuchtdiode und einen dazu passend ausgewählten Phototransistor. Die Diode D1 wird derart angesteuert, daß der Transistor Q1 durchschaltet. Wenn ein Tröpfchen sich in der Tropfeinheit 15 nach unten bewegt und den Weg zwischen der Diode D1 und dem Transistor Q1 durchquert, so wird es durch die öffnungen 26 in dem Gerät 1 hindurch ertastet. Beim Durchgang des Tröpfchens wird der Transistor Q1 kurzzeitig gesperrt, so daß ein in negative Richtung gehender Impuls erzeugt wird.

Dieser Impuls wird über einen Kondensator C1 an den Stift einer ersten integrierten Schaltung IC1 angelegt, bei der es sich um einen Sechsfach-Inverter handelt. Fünf der sechs Inverter dieser Schaltung (4069) werden verwendet, um den Impuls in ein nach negativ gehendes Rechtecksignal umzuformen.

Dieser negative Rechteckimpuls erscheint am Stift 8 der Schaltung IC1 und wird direkt an den Stift 1 einer integrierten Schaltung IC3 angelegt, bei der es sich um ein Vierfach-NAND-Schmidttrigger-Chip (CD4 093) handelt. Eine Stufe dieser Schaltung, deren Ausgang am Stift 3 liegt, wird als Oszillator verwendet, der aktiviert wird, wenn der Ausgang am Stift 8 der integrierten Schaltung IC1 auf hohem Potential liegt, und abgeschaltet wird, wenn der Stift 8 auf niedriges Potential geht. Die Dauer einer Schwingungsunterbrechungsperiode ist also gleich der Zeitspanne zwischen zwei aufeinanderfolgenden Tröpfchen. Die Schwingungsfrequenz wird durch einen Widerstand R6 eingestellt, bei dem es sich um ein Potentiometer handelt, das von der Vorderseite des Gerätes her bedient wird. Die Schwingungsfrequenz und die Dauer bestimmen die Anzahl von Zählereignissen, die durch einen Zähler IC2 (CD4520) gezählt werden.

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Das Detektionssystem ist durch die integrierte Schaltung IC2 und eine weitere Schaltung IC10 gemeinsam mit einem Abschnitt der Schaltung IC3 gebildet und umfaßt Leuchtdioden D4 bis D5, die an der Bedienungstafel angeordnet sind. Die Anzeigelampen 6 sind mit "langsam", "richtig" und "schnell" bezeichnet. Wenn die Tröpfchen-Zählrate größer ist als durch die Einstellung am Potentiometer R6 festgelegt, so leuchtet die Lampe mit der Bezeichnung "schnell" auf. Wenn die Zählrate der Einstellung des Potentiometers R6 entspricht, so leuchtet die Lampe "richtig" auf. Wenn die Zählrate niedriger ist als der Einstellung des Potentiometers R6 entspricht, so leuchtet die Lampe "langsam" auf.

Die Stufe der Schaltung IC3, deren Ausgang am Stift 10 liegt, ist ein 1K-Oszillator, der zur Ansteuerung eines Lautsprechers aktiviert wird, wenn die gewünschte Zählrate nicht erreicht wird, und erzeugt somit das Warnsignal. Wenn die Tröpfchenbildung aufhört, wird der Oszillator in Betrieb gesetzt und bleibt in Betrieb, so daß ein konstanter Alarm ertönt, bis das Pflegepersonal den Fehler behebt. Der Ausgang am Stift 10 der Schaltung IC3 gibt ferner einen weiteren Oszillator frei, dessen Ausgang am Stift 4 der Schaltung IC3 liegt und über einen Kondensator C9 an die Gleichstrom-Versorgungsleitung angekoppelt ist. Gemeinsam mit einem Transistor Q2 und einer Magnetspule RL1, die der Schaltung IC8 zugeordnet sind, wird der Schalter S3 geschlossen, um einen Alarm im Bereich der Aufsicht des Pflegepersonals auszulösen.

Die Schaltung IC4 ist ein Binärzähler, welcher die Anzahl von Tröpfchen zählt, die durch Impulse am Stift 8 der Schaltung IC1 angegeben werden. Der Ausgang der Schaltung IC4 wird der Schaltung IC5 zugeführt, bei der es sich um zwei Vierfach-AND-Gatter handelt, ebenso wie zu drei Dioden D7 bis D9. Diese Dioden sind an die Schaltung IC6 über eine Vierfach-Schaltereinheit S2 angeschlossen

-ΜΙ (S in Fig. 2), wobei jeweils nur eine Diode angeschlossen werden kann. In der einen Schaltstellung der Schalteinheit S2, bei der die Dioden nicht angeschlossen sind, wird akustischer Alarm ausgelöst. Die anderen drei Schalterstellungen dienen zum Auswählen desjenigen Ausgangs, der an den Eingang der Schaltung IC6 angeschlossen werden soll. Die Ausgänge der zwei AND-Gatter und der direkte Ausgang der Schaltung IC4 sind gewichtet. Jeder Ausgang entspricht einer gegebenen Anzahl von Tröpfchen pro Kubik-Zentimeter. Auf diese Weise kann die Schaltereinheit S2 so eingestellt werden, daß an der Schaltung IC8 die Gesamtmenge von abgegebenen Kubikzentimetern und das gewünschte Verhältnis von Tröpfchen pro Kubikzentimetern abgelesen werden können. In gleicher Weise sind den Schaltern 3 und 4 mehrere Gruppen von Dioden und Widerständen zugeordnet, wie in Fig. 7 gezeigt ist, um das Volumen und die Tröpfchenrate bzw. -frequenz einstellen zu können. Die Anzahl von Tröpfchen pro Kubikzentimeter wird an der Tropfeinheit 15 eingestellt und dort angezeigt, so daß die Anzahl von gezählten Tröpfchen dem verabreichten Volumen entspricht.

Die Gleichstrom-Versorgungs- und Ladeeinheit enthält einen Transformator T1, T2, einen Gleichrichter IC9 und einen Siebkondensator C12. Eine Stabilisierungsschaltung enthält weiterhin Widerstände R12, R13 und eine Zenerdiode Z1, um die Spannung am Verbindungspunkt zwischen der Zenerdiode Z1 und einer weiteren Diode D10 auf 6,2 V zu stabilisieren. Durch die Diode D10 wird die Batterie vor falscher Polung geschützt; ferner fallen an dieser Diode weiterhin 0,7 V ab. Der Ladestrom wird durch die Widerstände R12 und R13 begrenzt.

Die Ansteuerschaltung für den Motor M enthält Transistoren Q3 bis Q6 und Dioden D15 bis D18 sowie die zugeordneten Schaltungsteile. Der Motor M wird an die Schaltungsteile der Schaltung IC10 für "schnell" und "langsam" so

angeschlossen, daß bei einem Steuersignal aus diesen Schaltungsteilen "schnell" oder "langsam" der Motor M in Betrieb gesetzt wird. Der Motor M wird durch die Transistoren Q3, Q5 oder Q4, Q6 gesteuert. Wenn die Schaltungsteile "schnell" oder "langsam" der Schaltung IC10 anzeigen, daß die Tröpfchenfrequenz bzw. -rate unzutreffend ist, also entweder zu groß oder zu klein als der zuvor eingestellte Wert ist, so werden die Transistorgruppen Q3-Q5 oder Q4-Q6 aktiviert, um den Motor in der einen oder anderen Richtung in Betrieb zu setzen, damit der Zufuhrschlauch 27 eingequetscht wird, um die Strömung zu vermindern, bzw. freigegeben wird, um die Strömung zu vergrößern. Dieser Vorgang dauert an, bis der eingestellte Wert erreicht ist, so daß keine Ansteuerimpulse mehr aus den Schaltungsteilen "schnell" oder "langsam" kommen und der Motor stillgesetzt wird. Wenn die Tröpfchenfrequenz bzw. -rate dem voreingestellten Wert entspricht, werden also keine Impulse abgegeben, und der Motor M bleibt abgeschaltet. Bei einem geeigneten Steuersignal aus der Volumenmeßschaltung wird der Motor so angesteuert, daß er den Zufuhrschlauch 27 vollständig zusammenquetscht, damit nach Verabreichung der voreingestellten Anzahl von Kubikzentimetern die Flüssigkeitszufuhr vollständig unterbunden wird.

Das erfindungsgemäße Gerät zur überwachung von Infusionen kann also leicht an einer Tropfeinheit aufgehängt werden, um die verabreichte Flüssigkeitsströmung kontinuierlich zu überwachen und abzugleichen sowie kontinuierlich die bereits verabreichte Flüssigkeitsmenge anzuzeigen, die darüber hinaus voreingestellt werden kann, um die Flüssigkeitsströmung zu unterbinden, wenn das gewünschte Volumen verabreicht wurde. Das Gerät ist ferner mit Warnvorrichtungen ausgestattet, die an der Seite des Patienten und/ oder an einem entfernten überwachungspult Warnsignale erzeugen, damit das Pflegepersonal über jede Veränderung der eingestellten Tröpfchenrate bzw. -frequenz oder ein Blockieren der Strömung informiert wird.

Eine besondere Eigenschaft des erfindungsgemäßen Geräts besteht darin, daß die optische Abtasteinrichtung sich auf der einen Seite des Tropfschlauchs befindet, so daß sowohl Sender als auch Empfänger dieser Einheit sich auf derselben Seite des Tropfschlauchs befinden, während eine Reflektoreinrichtung der optischen Abtasteinheit zugeordnet ist, um den Abtaststrahl vom Sender zum Empfänger zu reflektieren. Die Reflektoreinrichtung ist ein Bestandteil der Klemmeinrichtung, durch welche das Gerät angeklemmt wird, wodurch eine automatische Ausrichtung der Tropfeinheit bezüglich der optischen Abtasteinrichtung erhalten wird.

Eine weitere.Besonderheit des Geräts besteht darin, daß eine Quetscheinheit verwendet wird, durch die dauerhafte Deformierungen des Zufuhrschlauchs praktisch ganz vermieden werden.

Das überwachungsgerät wurde anhand des Beispiels der überwachung von Infusionen beschrieben. Es kann aber auch zur Überwachung von anderen Systemen verwendet werden, bei denen eine Flüssigkeit verabreicht wird, insbesondere auch bei nichtmedizinischen Systemen.

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Claims

PRINZ, LEISERLBÜNKE & PARTNER

Patentanwälte · "European Patent Attorneys *3 Λ 9 1 ζ ^ R

München Stuttgart

8. Juni 1984

IPCO CORPORATION

1025 Westchester Avenue

White Plains, New York 10604 /V.St.A.

Unser Zeichen: J 735

Patentansprüche

1.1 Gerät zur Überwachung der Verabreichung einer Flüssigkeit, insbesondere zur Überwachung von Infusionen, gekennzeichnet durch einen Gerätekörper, eine diesem Gerätekörper zugeordnete Abtasteinrichtung zur Überwachung der Flüssigkeitsströmung, wobei diese Abtasteinrichtung einen Abtaststrahl zum Ertasten der verabreichten Flüssigkeit verwendet, eine Einrichtung, welche den Abtaststrahl in eine Richtung von dem Gerätekörper fort richtet, und eine Einrichtung, welche den Abtaststrahl zurück zu dem Gerätekörper richtet.

2. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung, welche den Abtaststrahl zurückrichtet, eine Reflektoreinrichtung ist.

3. Gerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Gerätekörper mit Öffnungen für den Durchtritt des Abtaststrahls ausgebildet ist.

4. Gerät nach den Ansprüchen 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Reflektoreinrichtung gegenüber den Öffnungen angeordnet ist.

5. Gerät nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnungen sich in einem bogenförmig gekrümmten Aufnahmeteil des Gerätekörpers befinden.

6. Gerät nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnungen aneinander angrenzend angeordnet sind.

7. Gerät nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnungen senkrecht übereinander angeordnet sind.

8. Gerät nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Reflektoreinrichtung ein bogenförmit gekrümmter Reflektor ist.

9. Gerät nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnungen angrenzend an einen Sender bzw. einen Empfänger angeordnet sind, die sich im Inneren des Gerätekörpers befinden.

10. Gerät nach einem der Ansprüche 2 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Reflektoreinrichtung einer Klemmeinheit an dem Gerätekörper zugeordnet ist.

11. Gerät nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Klemmeinheit schwenkbar gelagert ist und eine Relativbewegung zu dem Gerätekörper ausführen kann, so daß der Gerätekörper an einem Schlauch derart angebracht werden kann, daß dieser Schlauch ein Schwenklager bildet.

12. Gerät nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Klemmeinheit in ihrer Klemmstellung bezüglich des Gerätekörpers durch eine Feder vorbelastet ist.

13. Gerät zur Überwachung von Flüssigkeitsströmen, insbesondere bei Infusionen, gekennzeichnet durch einen Gerätekörper, eine Einrichtung im Inneren des Gerätekörpers zur Überwachung der Flüssigkeitsströmung in einem Zufuhrschlauch, eine Quetscheinrichtung zum Ausüben bzw. Freigeben eines auf den Zufuhrschlauch ausgeübten Drucks ansprechend auf die Überwachungseinrichtung und ferner dadurch gekennzeichnet, daß die Quetscheinrichtung eine Quetschkante aufweist, die derart proportioniert und gestaltet ist, daß sie einen Druck auf den Zufuhrschlauch in einem Bereich ausübt, der ausreichend klein ist, damit die Form des Zufuhrschlauchs nicht wesentlich dauerhaft verändert wird, so daß bei nachlassendem, auf den Schlauch ausgeübtem Druck dieser im wesentlichen seine ursprüngliche Form wieder annimmt.

14. Gerät nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Quetschkante im wesentlichen flach ausgebildet ist und die Quetscheinrichtung mit zwei einander gegenüberliegenden Wänden und einer geneigten Oberfläche versehen ist, welche eine der einander gegenüberliegenden Wände mit der Quetschkante verbindet.

15. Gerät nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis der Höhe der geneigten Oberfläche zur Breite der Quetschkante etwa 6:1 beträgt.

16. Gerät nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Höhe der Quetschkante etwa 1,2 mm, die Breite der Quetschkante etwa 0,2 mm und der Winkel der geneigten Oberfläche etwa 30° gegenüber der Senkrechten beträgt.

17. Gerät nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Quetschkante zum Andrücken des Zufuhrschlauchs gegen eine Wand des Gerätekörpers ausgebildet bzw. angeordnet ist.

18. Gerät nach einem der Ansprüche 14 bis 17/ dadurch gekennzeichnet, daß eine Abtasteinrichtung dem Gerätekörper zur Überwachung der Flüssigkeitsströmung zugeordnet ist und einen Abtaststrahl zum Abtasten der verabreichten Flüssigkeit verwendet sowie eine Einrichtung, welche den Abtaststrahl aus dem Gerätekörper heraus richtet, und eine Einrichtung, welche den Abtaststrahl zu dem Gerätekörper zurücklenkt, umfaßt.

19. Gerät nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zum Zurücklenken des Abtaststrahls eine Reflektoreinrichtung umfaßt.

20. Gerät nach Anspruch 18 oder 19, dadurch gekennzeichnet, daß der Gerätekörper mit Öffnungen für den Durchtritt des Abtaststrahls versehen ist.

21. Gerät nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß die Reflektoreinrichtung gegenüber den Öffnungen angeordnet ist.

22. Gerät nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnungen sich in einem bogenförmig gekrümmten Aufnahmeteil des Gerätekörpers befinden.

23. Gerät nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnungen aneinander angrenzend bzw. nebeneinander angeordnet sind.

24. Gerät nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnungen senkrecht übereinander angeordnet sind.

25. Gerät nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, daß die Reflektoreinrichtung ein bogenförmig gekrümmter Reflektor ist.

26. Gerät nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnungen an einen Sender bzw. an einen Empfänger angrenzen, die innerhalb des Gerätekörpers angeordnet sind.

27. Gerät nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, daß die Reflektoreinrichtung an einer Klemmeinheit des Gerätekörpers angebracht ist.

28. Gerät nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, daß die Klemmeinheit schwenkbar angebracht ist und eine Relativbewegung zu dem Gerätekörper ausführen kann, durch die dieser an einem Schlauch oder Rohr derart angebracht werden kann, daß dieser Schlauch bzw. dieses Rohr ein Schwenklager bildet.

29. Gerät nach Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, daß die Klemmeinheit in solcher Richtung federbelastet ist, daß ihr Klemmteil in eine Klemmstellung bezüglich des Gerätekörpers bewegt wird.

30. Gerät nach Anspruch 29, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis der Höhe der geneigten Oberfläche zur Breite der Quetschkante etwa 6:1 beträgt.

31. Gerät nach Anspruch 30, dadurch gekennzeichnet, daß die Höhe der Quetschkante etwa 1,2 mm, die Breite der Quetschkante etwa 0,2 mm und der Winkel der geneigten Oberfläche etwa 30° gegenüber der Senkrechten beträgt.

32. Gerät nach Anspruch 31, dadurch gekennzeichnet, daß die Quetschkante zum Andrücken des Zufuhrschlauchs gegen eine Wand des Gerätekörpers ausgebildet und angeordnet ist.