DE8137235U1 - Druckinfussionsapparat fuer medizinische anwendungen - Google Patents

Druckinfussionsapparat fuer medizinische anwendungen

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DE8137235U1 DE19818137235U DE8137235U DE8137235U1 DE 8137235 U1 DE8137235 U1 DE 8137235U1 DE 19818137235 U DE19818137235 U DE 19818137235U DE 8137235 U DE8137235 U DE 8137235U DE 8137235 U1 DE8137235 U1 DE 8137235U1
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Description

Druckinfusionsapparat für medizinische Anwendungen
Die Erfindung betrifft einen Druckinfusionsapparat für medizinische Anwendungen, mit einem Gehäuse, das einen ersten Halter zur Anbringung des Zylinders einer Spritze aufweist, einem relativ zu dem Gehäuse verschiebbaren und über einen Motor angetriebenen Schieber, der einen zweiten Halter zur Anbringung der Kolbenstange der Spritze aufweist, und mit einem an dem Gehäuse angeordneten Schalter, der von einem mit dem Schieber verbundenen Betätigungselement zum Abschalten des Motors bei maximaler gegenseitiger Annäherung der Halter betätigt wird.
Derartige Druckinfusionsapparate dienen dazu, einer. Patienten mit einer Spritze ein flüssiges Medikament über z.B. 24 Stunden gleichmäßig verteilt zu infundieren. Dabei besteht die Forderimg kleinste Volumina von z.B. 0,06 bis 6 ml/h mit hoher zeitlicher Konstanz unter gleichzeitiger strengster Sterilität zu applizieren. Die Geschwindigkeitsab-
weichung darf maximal etwa 1% betragen. Die Verwendung von hochwirküamen Pharmaka verlangt nicht nur eine hohe Zeitkonstanz in der Dosierung, sondern auch eine Alarmgabe in dem Fall, daß die Infusion beendet oder unterbrochen wird.
Bei den Druckinfusionsapparaten ist der von dem den Spritzenkolben bewegenden zweiten Halter zu überstreichende Weg durch die Länge der Spritzen begrenzt. Es ist daher bekannt, einen Druckinfusions-
•j 0 apparat mit einem Endschalter auszustatten, der dann, wenn die Spritze ausgedrückt ist, den den Schieber bewegenden Motor abschaltet. Hierbei handelt es sich um eine wegabhängige Abschaltung. Infolge der Fertigungstoleranzen des Druckinfusionsapparates und der Spritze muß eine Sicherheitsreserve eingehalten werden, so daß die Abschaltung bereits erfolgt,bevor die Spritze völlig entleert ist. Hierbei verbleibt eine Restmenge des Medikamentes in der Spritze, was insbesondere bei teueren Medikamenten sehr nachteilig ist.
Bei Druckinfusionsapparaten kann aber auch der Fall eintreten, daß die an die Spritze angeschlossene Schlauchleitung aus irgendeinem Grunde, z.B. durch Abknicken, blockiert wird. In diesem Fall arbeitet die Spritze gegen einen hohen Strömungswiderstand an, wodurch sich der Spritzenkolben verformen kann. Dies ist insbesondere bei Einmalspritzen, die aus Kunststoff bestehen, der Fall. Obwohl der Druckinfusionsapparat ordnungsgemäß arbeitet, wird dem Patienten dann nicht die benötigte Infusionsmenge zugeführt. Dieser Zustand kann schließlich zu einer Überlastung des Druckin-
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fusionsapparates führen. Aus diesem Grunde wurden überlastsicherungen entwickelt, die im Falle eines unzulässig hohen Druckstaus in der Spritze Alarm geben bzw. die Abschaltung des Motors veranlassen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Druckinfusionsapparat der eingangs genannten Art zu schaffen, bei dem die Auslöseeinrichtung für die wegabhängige Endabschaltung und die lastabhängige Abschaltung und Alarmgabe miteinander kombiniert sind, um das Gerät zu vereinfachen und funktionssicherer zu machen.
Zur Lösung dieser Aufgabe ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß der erste Halter an dem Gehäuse parallel zu der Bewegungsrichtung des Schiebers bewegbar angebracht und von einer Spannvorrichtung in Richtung auf den zweiten Halter gegen einen Anschlag gedrückt gehalten wird und daß an dem ersten Halter ein weiteres Betätigungselement angebracht ist, das bei einer Bewegung des ersten Halters entgegen der Wirkung der Spannvorrichtung den Schalter betätigt.
Hierbei wird derselbe Schalter sowohl für die wegabhängige Endabschaltung als auch für die lastabhängige Überlastabschaltung benutzt. Die Überlastschaltung tritt immer dann in Funktion, wenn keine Infusionslösung mehr aus der Spritze abfließen kann. Sie überwacht daher den gesamten Infusionsvorgang vom Anfang bis zum Ende. Eine; Überlastabschaltung erfolgt auch dann,wenn aus irgendeinem Grunde die wegabhängige Abschaltung am Ende des Spritzenhubes unterbleibt.
Während die Endabschaltung exakt bei Erreichen der vor-
l" gegebenen Kolbenstellung im Zylinder anspricht, reagiert
die überlastschaltung mit einer gewissen Verzögerung. Bei einem überlastfall muß nämlich zunächst die Spannvorrichtung gespannt werden. Dies hat den Vorteil, daß kurzzeitige Überlastungen, die beispielsweise durch ein nur vorübergehendes Abknicken der an die Spritze angeschlossenen und zum Patienten führenden Schlauchleitung hervorgerufen werden, keine Alarmauslösung hervorrufen.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung
sind der erste Halter und das weitere Betätigungselement an einem Führungsteil befestigt, das an dem Gehäuse längsverschiebbar angebracht ist. Dieses Führungsteil steht unter der Wirkung der Spannvorrichtung,deren anderes Ende an dem Gehäuse angreift.
Das weitere Betätigungselement ist vorzugsweise eine einstellbare Schraube. Durch Justierung dieser Schraube ist eine gegenseitige Abstimmung des Systems der wegabhängigen Abschaltung mit dem Überlastsystem möglich. Ferner läßt sich diejenige Kraft und somit auch der
entsprechende Weg verstellen, bei denen die überlastsicherung auslöst.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wirken die Betätigungselemente auf einen gemeinsamen Hebel, der durch eine Feder von dem Schaltelement des Schalters fort gespannt ist. Die Funktionen der wegabhängigen Endabschaltung und der überlastsicherung werden durch den gemeinsamen Hebel miteinander vereinigt.
Ein besonderer Vorteil der Erfindung besteht darin, daß ein einziger Schalter zum Abschalten des Motors in Abhängigkeit von zwei unterschiedlichen Betriebsparametern betätigt wird. Hiermit ist eine Verringerung des technischen Aufwandes und eine Vereinfachung des Druckinfusionsapparates verbunden.
Im Folgenden werden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen Ausführungsbeispiele der Erfindung näher erläutert.
Es zeigen:
Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Druckinfusionsapparates ,
Fig. 2 eine Seitenansicht einer anderen Ausführungsform eines Druckinfusionsapparates, teilweise aufgebrochen,
Fig. 3 einen Längsschnitt des Druckinfusionsapparates nach Fig. 2,
Fig. 4 eine perspektivische Darstellung der Schalteinrichtung bei dem Druckinfusionsapparat nach Fig. 2 und 3, und
Fig. 5 ein Diagramm des Schaltvorganges bei der lastabhängigen Abschaltung.
Der in Fig. 1 schematisch dargestellte Druckinfusionsapparat weist einen ersten Halter 10 auf, der an einem Gehäuse 11 über ein Gelenk 12 befestigt ist und in den
das Mundstück des Zylinders 12 einer Spritze 13 derart eingesetzt ist, daß der Zylinder 12 relativ zu dem Halter 10 festgelegt ist.
Das rückwärtige Ende der Kolbenstange 14 der Spritr-'.= 13 ist an einem zweiten Halter 15 angebracht, der über einen Linearantrieb parallel zur Spritze 13 verfahrbar ist. Der Linearantrieb besteht im vorliegenden Fall aus einer Zahnstange 16, die über ein Zahnrad oder Schneckenrad 17 und ein Getriebe 18 von einem Elektromotor 19 angetrieben ist. Die Kolbenstange 14 wird durch den zweiten Halter 15 in Richtung des Pfeiles 20 bewegt, wodurch die in der Spritze 13 enthaltene Flüssigkeit langsam und kontinuierlich aus der Spritze herausgedrückt wird.
Der erste Halter 10 ist ein Hebel, an dessen freiem Ende eine Feder 21 angreift, deren anderes Ende an dem Gehäuse 11 befestigt ist. Die Feder 21, die als Zugfeder ausgebildet ist, hat eine so starke Vorspannung, daß sie beim normalen Ausdrücken der Spritze 13 den Halter 10 gegen den Anschlag 22 des Gehäuses 11 zieht. Wenn die von dem Zylinder 12 auf den Halter 10 ausgeübte Kraft das zulässige Maß übersteigt, wird die Feder 21 gedehnt und der Halter 10 um das Gelenk 12 herum verschwenkt. Bei dieser Verschwenkbewegung betätigt eine mit dem freien Ende des Halters 10 verbundene Stange 23 einen Schalter 24, der normalerweise gerchlossen ist und im Versorgungsstromkreis dos Motors 19 liegt. Im überlastfall wird der Schalter 24 über die Stange 23 durch die Bewegung des Hebels 10 geöffnet, so daß der
Motor 15 abgeschaltet wird. Gleichzeitig erfolgt eine akustische und/oder optische Alarmgabe.
Auf den Schalter 24 wirkt ein weiteres Betätigungselement in Form einer Stange 25, die an der Zahnstange 16 bzw. dem zweiten Haltet 15 angebracht ist. Die Stange 25 hat eine solche Länge, daß ihr Ende den Schalter 24 öffnet, wenn der Kolben der Spritze 13 die vordere Endstellung im Zylinder 12 erreicht hat. Die beiden Betätigungselemente 23,25 wirken also voneinander unabhängig auf den Schalter 24 ein, d.h. jedes der beiden Betätigungseleraente kann unabhängig von dem anderen Betätigungselement den Schalter 24, der normalerweise geschlossen ist, öffnen, um den Versorgungsstromkreis des Motors 13 zu unterbrechen.
Eine zweite Ausführungsform des Druckinfusionsapparates ist in der Fig. 2 bis 4 dargestellt. Das Gehäuse 30 besteht hierbei aus einem Rohr, in welchem eine mit dem Schieber 32 fest verbundene Hülse 31 längsverschiebbar angeordnet ist. An dem einen Ende des Gehäuses 30 befindet sich ein Kugellager 33, in welcham ein Wellenstück 34 gelagert ist, das an seinem einen Ende mit einem Zahnrad 35 und an seinem anderen Ende mit einem koaxial in dem Gehäuse· 30 verlaufenden Rohr 36 verbunden ist. Das Zahnrad 35 wird von dem (nicht dargestellten) Motor über ein Ritzel angetrieben und treibt dabei das Rohr 36 an. An dem. vorderen Ende des Rohres 36 befindet sich die Mutter 37 eines Kugelumlaufgetriebes. Die Mutter 37 sitzt auf einer Spindel 38, die in dem Schieber 32 mit einem Kugellager 39 gelagert ist und sich koaxial
in dem Rohr 36 erstreckt. Das aus der Mutter 3 7 und der Spindel 38 bestehende Kugelumlaufgetriebe entspricht demjenigen der DE-OS 14 25 787 und wird hier nicht näher erläutert. Es sei nur darauf hingeweisen, daß ein derartiges Kugelumlaufgetriebe nichtselbsthemmend ist, d.h. das es möglich ist, bei festgehaltenem Pohr 36 die Spindel 38 durch lineares Bewegen des Schiebers 32 relativ zu der Mutter ?7 zu bewegen, wobei allerdings die Spindel 38 rotiert.
Das Ende der Spindel 38 ist über ein fest mit der Spindel verbundenes Wellenstück 41 mit einem Drehknopf 42 verbunden, der aus dem Schieber 3 2 herausragt und von Hand gedreht werden kann. Auf dem Wellenstück 41 sitzt eine fest mit diesem verbundene Buchse 43, die mit dem Gehäuse des Schiebers 32 über eine Freilaufkupplung 40 verbindbar ist. Die Freilaufkupplung 40 ist in ähnlicher Weise ausgebildet wie ein Fahrradfreilauf. Sie enthält (nicht dargestellte) Nadeln die die Drehung der Spindel 38 nur in derjenigen Richtung zulassen, in der die Spritze ausgedrückt wird, nicht jedoch in Gegenrichtung. Der Freilauf 40 weist eine Auslöseeinrichtung auf, die über einen Druckknopf 44 zu betätigen ist. Wird der Druckknopf 44 gedrückt, dann ist die Spindel 38 vollständig von dem Schieber 4 0 abgekuppelt, so daß der Schieber 40 in beiden Richtungen verschoben werden kann. Wenn dies geschieht, dreht sich die Spindel 38 in der festgehaltenen Mutter 37. Während des Drückens des Knopfes 44 kann somit der Schieber 32 auf die gewünschte Stellung eingestellt werden. Wird der Knopf
— Q _
40 danach losgelassen, kann die Feineinstellung des Schiebers 32 durch Drehen des Drehknopfes 42 erfolgen, jedoch nur in derjenigen Richtung, in der die Hülse 31 in das Gehäuse 30 eingefahren wird, nicht aber in Gegenrichtung. Wird anschließend der Motor eingeschaltet, dann dreht sich das Rohr 36 zusammen mit der Mutter 37, wodurch der relativ zu dem Gehäuse 30 gegen Drehung gesicherte Schieber 32 linear verschoben wird.
Das Gehäuse 30 weist in seinem Innern eine Längsnut 4 5 auf, in der das an dem linken Ende der Hülse 31 befestigte Betätigungsorgan 46 verschiebbar ist. Das Betätigungsorgan 46 besteht aus einem streifenförmigen Metallstück, das sich bis zum linken Ende der Hülse 31 erstreckt. Das Betätigungsorgan 46 erfüllt mehrere Aufgaben: Es dient als Drehsicherung der Hülse 31 und somit des Schiebers 32 relativ zu dem Gehäuse 30, es wirkt mit seiner rechten Kante als Anschlagelement zur Begrenzung des Herausziehens des Schiebers 32 aus dem Gehäuse in Verbindung mit einer an dem Gehäuse 30 befestigten und in die Längsnut hineinragenden Schraube 47 und es bewirkt ferner die Betätigung des Schalters 48 bei Erreichen der linken Endstellung des Schiebers 32.
Das Gehäuse 30 weist an derjenigen Stelle, in der sich das linke Ende des Betätigungselementes 46 in der linken Endstellung des Schiebers 32 befindet, ein Langloch 49 auf, in das von außen her der Ansatz 50 eines Hebels 51 hineinragt. Die Achse 52 des Hebels 51 verläuft horizontal und parallel zu dem Ansatz 50, so daß der Hebel 51 von dem Betätigungselement 46 um seine Achse 52 herum verschwenkt wird. Dabei
betätigt der Hebel 51 den Schaltarm 53 des Schalters 48, der im Versorgungsstromkreis des Motors liegt und normalerweise geschlossen ist.
Auf der Achse 52 des Hebels 51 sitzt eine Feder 54, die den Hebel 51 von dem Schaltarm 53 fortdrückt. Die Betätigung des Schalters 48 durch das Betätigungselement 46 erfolgt entgegen der Spannung der Feder 54 (Fig. 4).
An der Unterseite des Gehäuses 30 ist gemäß Fig.2 ein Führungsteil 55 längsverschiebbar angebracht. Das Führungsteil 55 besteht aus einem U-fÖrmigen Blech, dessen Basisplatte 56 langgestreckte Führungslöcher aufweist, durch die Ansätze 57 des Gehäuses 30 hindurchragen. Die Spannvorrichtung, die das Führungsteil 55 in Richtung auf den Schieber 32 (nach rechts) vorspannt, besteht aus zwei Federn 58, von denen in Fig. 2 nur eine dargestellt ist. Die Federn 58 sind Zugfedern, deren eine Enden an einem mit dem Gehäuse 30 verbundenen Stift 59 angreifen und deren andere Enden an einem zwischen den Schenkeln des Führungsteiles 55 verlaufenden und mit dem Führungsteil 55 fest verbundenen Stift 60 angreifen. Das Führungsteil 55 weist ferner an seinem linken Ende eine rechtwinklig zu dem Gehäuse 30 abgebogene Lasche 61 auf, durch die das zweite Betätigungselement, das als Schraube 62 ausgebildet ist, parallel zur Achse des Gehäuses 30 hindurchragt. Auf der Schraube 62, die durch ein Gewinde der Lasche 61 hindurchgeschraubt ist, sitzt eine Kontermutter 63. Das (linke) freie Ende der Schraube 62 stößt gegen den Hebel 51 und
treibt diesen entgegen der Wirkung der Feder 54 gegen den Schaltarm 53 des Schalters 48.
10
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An der Basisplatte 56 des Führungsteils 55 ist über Sockelelemente 64 der erste Halter 65 befestigt. Dieser Halter 65 besteht aus einem L-förmigen Teil, dessen freier Schenkel gemäß Fig. 2 nach unten ragt. An dem freien Schenkel 65 befindet sich eine seitliche Ausnehmung, in die der Hals der Spritze 13 eingesetzt wird. Die Kolbenstange 14 der Spritze 13 wird in eine Ausnehmung des zweiten Halters 66 eingesetzt, der von dem Schieber 32 aus nach unten absteht. Der Schieber 32 ist mit dem Gehäuse 30 über einen Faltenbalg 67 verbunden, der den entsprechend der Ausfahrlänge des Schiebers 32 aus dem Gehäuse 30 herausragenden Teil der Hülse 31 überdeckt.
Wie Fig. 4 zeigt, ist der Hebel 51 ein einarmiger Hebel. Die Schraube 6 2 befindet sich näher an der Achse 52 des Hebels als der Ansatz 50. Aus diesem Grunde ist der Weg, den die Schraube 62 zur Durchführung des Schalt-Vorgangs zurückführen muß, kürzer als der Weg, den der Ansatz 50 zurücklegen muß. Dies führt zu einem kurzen Schaltweg bei der Überlastabschaltung und zu einem entsprechend längeren Schaltweg bei der wegabhängigen Abschaltung mit der Möglichkeit einer sehr präzisen Festlegung der Abschaltposition.
Wenn in der Spritze 13 ein Gegendruck auftritt, was beispielsweise dadurch geschehen kann, daß die mit dem Mundstück der Spritze verbundene Schlauchleitung abknickt, vergrößert sich die von dem Zylinder 12
auf den ersten Halter 65 ausgeübte Abstützkraft, wodurch schließlich die Vorspannung der Federn 58 überschritten wird, so daß das Führungsteil 55 relativ zu dem Gehäuse 30 nach links verschoben wird, Hierbei verschwenkt das Betätigungselement 62 den Hebel 51, der schließlich den Schalter 48 zum Abschalten des Motors betätigt.
Der Ablauf des lastabhängigen Abschaltvorganges ist in Fig. 5 dargestellt, wo längs der Abszisse der Weg des Schiebers 32 und längs der Ordinate die auf den ersten Halter 6 5 einwirkende Kraft aufgetragen sind.
Die Kraft F. ist erforderlich, um längs des gesamten Weges (Kolbenhubes der Spritze) die Infusion durchzuführen. F1 ist also die Summe aus der Reibkraft der Spritze 13 und der Kraft zum überwinden der Strömungswiderstände im Flüssigkeitssystem. Sobald das Flüssigkeitssystem blockiert, beginnt sich die Kolbenstange 14 elastisch zu verformen. Die Federkonstante der Kolbenstange 14 beträgt Cv. Dabei ba'<t sich die Kraft F2 auf, mit der der Zylinder 12 der Spritze 13 gegen den ersten Halter 65 gedrückt wird. Nach überwinden dieser Kraft F„ werden die Federn 58 weiter gespannt. Nun muß der Abschaltweg des Schalters 48 von 0,5 mm zurückgelegt werden, bis der Motor bei Erreichen der Kraft F3 abgeschaltet wird.
Während die Druckabschaltung mit der entsprechenden zeitlichen Verzögerung dann erfolgt, wenn irgendwann ein zu großer Gegendruck im System auftritt, reagiert die wegabhängige Abschaltung durch das Betätigungs-
element 46 stets genau bei Erreichen der vorgesehenen Stellung des Schiebers 32 bzw. bei Erreichen eines bestimmten Kolbenhubes in der Spritze 13. Durch diese Art der Wegabschaltung ist der Druckinfusionsapparat gegen die Verwendung zu kurzer Spritzen geschützt. Er kann sich nicht festfressen. Die druckabhängige Abschaltung bietet dagegen einen Schutz gegen die Verwendung zu langer Spritzen.

Claims (4)

- 14 - Ansprüche
1. Druckinfusionsapparat für medizinische Anwendungen, mit einem Gehäuse, das einen erster Halter zur Anbringung des 7ylinders einer Spritze aufweist, einem relativ zu dem Gehäuse verschiebbaren und über einen Motor angetriebenen Schieber, der einen zweiten Halter zur Anbringung der Kolbenstange der Spritze aufweist,und mit einem an dem Gehäuse angeordneten Schalte!, der von einem mit dem Schieber verbundenen
! Betätigungselement zum Abschalten des Motors bei
\ maximaler gegenseitiger Annäherung der Halter betätigt wird, dadurch gekenn- '? zeichnet, daß der erste Halter (65) an dem
Gehäuse {30) parallel zu der Bewegungsrichtung des Schiebers (32) bewegbar angebracht ist und von einer Spannvorrichtung (58) in Richtung auf den zweiten Halter (66) gegen einen Anschlag gedrückt gehalten wird und daß an dem ersten Halter (65) ein weiteres Betätigungselement (62) angebracht ist, das bei einer Bewegung des ersten Halters (65) entgegen der Wirkung der Spannvorrichtung (58) den Schalter (48} betätigt.
2. Druckinfusionsapparat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Halter (65) und das weitere Betätigungselement (62) an einem Führungsteil (55) befestigt sind, das an dem Gehäuse (30) längsverschiebbar angebracht ist.
3, Druckinfusionsapparat nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das weitere Betätigungselement (62) eine einstellbare Schraube ist.
4. Druckinfusionsapparat nach einem der Ansprüche
1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Betätigungselemente (46,62) auf einen gemeinsamen Hebel (51) wirken, der durch eine Feder (54) von dem Schaltelement (53) des Schalters (48) fort gespannt ist.
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