DE2533315A1

DE2533315A1 - Steuersystem fuer die pumpen von injektionsspritzen und fuer die motordrehrichtung

Info

Publication number: DE2533315A1
Application number: DE19752533315
Authority: DE
Inventors: Wallace Lysgaard Knute
Original assignee: Ivac Medical Systems Inc
Current assignee: Ivac Medical Systems Inc
Priority date: 1975-02-28
Filing date: 1975-07-25
Publication date: 1976-09-09
Also published as: JPS51101389A; CA1058467A; GB1512836A; US3994294A; GB1512834A; GB1512835A

Description

PATENTANWÄLTE.
Dr. ■ Ing. HANS RUSCHKE

Dipl. - Ing. OLAF RUSC! !KE ZOJOO IO

ipl.-lr-.g.HANS F. RUSCHKE

8 M Ü NC M F. N CO
668 pienzeriauei straße 2

IVAC Corporation ^5 7 Jx

San Diego, Kalifornien
ü. S. A.

"Steuersystem für die Pumpen von Injektionsspritzen und für die Motordrehrichtung"

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Verbesserungen von Pumpen für Injektionsspritzen und insbesondere auf ein neues, verbessertes Ventilsteuersystem für solche Pumpen, mit dem die intravenösen Einlaß- und Auslaß-Röhrchen einer Injektionsspritze zu den richtigen Zeitpunkten in einem Pumpenzyklus zuverlässig und genau geöffnet werden können und mit dem ein Steuersignal zur Einstellung der Drehrichtung des Pumpenmotors erzeugt werden kann.

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Beim üblichen, medizinischen Verfahren der allmählichen parenteralen Zuführung von Flüssgigkeiten an den menschlichen Körper, beispielsweise von Nährlösungen, Blut oder Blutplasma, wird gewöhnlich ein intravenöses Einlaufgerät verwendet. Dieses besteht normalerweise aus einer umgkehrt aufgehängten Flasche mit der zu verabreichende Flüsaigkeat, einem gewöhnlich aus durchsichtigem Kunststoff hergestellboa intravenösen Zuführungsröhrchen und einer geeigneten Ventileinrichtung, beispielsweise einer Quetschklemme, mit der das Austropfen der Flüssigkeit aus der Flasche in eine unter ihr angeordnete durchsichtige Tropfkammer eingestellt werden kann. Zweck der Tropfkammer ist es einerseits, der Gchwester oder Pflegeperson die Beobachtung der Austropfgeschwindigkeit zu ermöglichen, und andererseits einen Vorratsbehälter für die Flüssigkeit am unteren Ende der Anordnung zu schaffen, um damit zu verhindern, daß LuJM; in das zum Patienten gehende Binführungsröhrchen eintritt.

Die Beobachtung der Austropfgeschwindigkeit mit Hilfe einer Tropfkammer ist zwar ein einfaches Verfahren zur Regelung der einem Patienten während einer bestimmten Zeit zugeführten Flüssigkeitsmenge, doch erfordert eo eine verhältnismäßig beständige Überwachung des Tropfenfluß^s, damit dieser nicht völlig infolge Erschöpfung der. Flüssigkeitsvorrats aufhört oder· zu einem kontinuierlichen Fluß wird, wodurch die Flüssigkeitszufuhr dem Patienten

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gefährliche Werte annehmen kann.

Es ist beispielsweise in Krankenhäusern üblich, daß Schwestern periodisch die Austropfgeschwindigkeit jeder intravenösen Zuführung oder parenteralen Infusion kontrollieren. Diese Überwachungsart ist langwierig und
zeitraubend, Fehler mit möglicherweise schwerwiegenden äPolgen werden leicht gemacht, und die Zeit, während der qualifiziertes Pflegepersonal für wichtige Aufgaben zur Verfügung stehen könnte, wird reduziert. Die die Durchflußgeschwindigkeit kontrollierende Schwester verwendet üblicherweise eine Uhr, um die Zahl der während einer
oder mehrerer Minuten ausfließenden Tropfen zu messen, und berechnet dann im Kopf aus den beobachteten Werten die richtige Durchflußgeschwindigkeit, die beispielsweise in Kubikzentimeter pro Stunde oder Tropfen pro Minute
ausgedrückt wird. Wenn die berechnete Durchflußgeschwindigkeit beträchtlich von der vorgeschriebenen abweicht, muß die Schwester von Hand die Quetschklemme auf eine neue Durchfiußgeschwindigkeit einstellen^ wieder, ,die Tropfen zählen, und die neue Durchflußgeschwindigkeit berechnen.

Jede der oben beschriebenen Messungen, Berechnungen und Einstellungen bzw. Nachstellungen dauert einige Minuten; bei der Multiplikation mit der Zahl der zu überwachenden Besten und der Anzahl der pro* Tag durchzuführenden Überwachung.kann es sich ergeben, daß das

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Pflegepersonal einen beträchtlichen Teil seiner Arbeitszeit auf diese Tätigkeit verwenden muß. Bei starker Arbeitsbelastung sind außerdem die von einer Schwester zur Messung und Einstellung der Durchflußgeschwindigkeit durchzuführenden Beobachtungen und Berechnungen nicht immer sehr zuverlässig und es ergeben sich Fehler mit nachfolgenden falschen, möglicherweise gefährlichen Infuaionsgesohwindigkeiten.

Neben diesen Schwierigkeiten hängt die parenterale Verabreichung von medizinischen Flüssigkeiten durch hydrostatische Druckinfusion unter dem Einfluß der Schwerkraft von einer über dem Patienten aufgehängten Flasche noch stark von Durchflußänäerungen ab, die sich aus der Veränderung des Flüssigkeitsspiegels in der Flasche, Temperaturänderungen, Änderungen des venösen oder arteriellen Drucks im Patienten, der Bewegung des Patienten und Verstellungen der Quetschklemmen oder eines anderen Ventilmechanismus ergeben. Außerdem gibt es verschiedene Fälle, so beispielsweise Patienten in Intensivstationen, pädiatrische Patienten oder Patienten mit Herzschwäche, oder die Verabreichung sehr starker Drogen, bei denen die gewünschte Tropfengeschwindigkeit genau eingestellt werden muß und sich nicht über einen bestimmten Wert hinaus verändern darf· Ee ist in diesem Fall

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für das Pflegepersonal von größter Bedeutung, daß es sofort von unzulässigen Veränderungen der Durchfluß-Geschwindigkeit, einem evtl. Versagen des die Flüssigkeit abgebendem Systems oder dem Leerwerden der Flasche erfährt.

Einige der wichtigsten Probleme für überlastetes Krankenhauspersonals ergeben sich aus der raschen, leichten, zuverlässigen und genauen Überwachung und Einstellung der Durchflußgeschwindigkeit bei der parenteralen Verabreichung medizinischer Flüssigkeiten.

In den letzten Jahren sind mehrere elektrische Überwachungssysteme, Tropfenflußregler und Infusionspumpen entwickelt worden, die die verschiedenen Aufgaben bei der Überwachung und der Einstellung der Durchflußraten übernehmen sollen. Einige dieser Vorrichtungen konnten auch beim Auftreten einer möglicherweise gefährlichen Situation Alarm geben, sodaß Pflegepereonal im begrenzten Ausmaß dadurch für andere Arbeiten frei wurde. Diese Vorrichtungen zur Überwachung und Durchflußregelung erfüllen im allgemeinen ihren Zweck, waren jedoch nicht immer ganz zufriedenstellend was Kosten, Aufbau, Zuverlässigkeit, Genauigkeit, stabilen Detr:i fib, mögliche Anpassung an verschiedene elektromechaniEicho Vorrichtungen und Einstellgenauigkeit in einem weiten Bereich von Durchflußgeschwindigkeiten angeht. Bei die-

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sen Systemen ergaben sich ferner gelegentlich Verschiebungen oder beträchtliche Veränderungen der Durchflußgeschwindigkeit infolge von Temperaturänderungen, Knicken in den Zuführungsleitungen, Veränderungen des arteriellen oder venösen Drucks des Patienten, oder Veränderungen der Aufhängungshöhe der Flasche oder des Flüssigkeitspiegels in ihr. Besondere Schwierigkeiten ergaben sich bei der Aufrechterhaltung genauer Tropfengeschwindig keiten bei sehr niedrigen Durchflußgeschwindigkeiten.

Es wurden mit Überdruck arbeitende, in einem geschlossenen Kreislauf peristaltisch wirkende Pumpen vorgeschlagen, bei denen einige der oben erwähnten Schwierigkeiten in Bezug auf Durchflußveränderungen und ungenauen Ausfluß bei niedrigen Ausflußgeschwindigkeiten nicht auftreten. Auch diese in einem geschlossenen Kreislauf arbeitenden Überdruckpumpen ermöglichen die Aufrechterhaltung eines genauen Durchflußes nur insofern, als sie eine eingestellte Austropfgeschwindigkeit genau einhalten. Sie erlauben jedoch nicht die Abgabe eines genau vorgewählten Flüssigkeitsvolumens, das sich beispielsweise in Kubikzentimeter pro Stunde ausdrücken läßt. Der Grund dafür ist, daß die Genauigkeit eines derartigen Systems begrenzt ist durch die Genauigkeit, mit der die Tropfengröße in einer intravenösen Infusionsvorrichtung eingestellt werden kann. Die tatsächliche Tropfengröße der Infusionsvorrichtung kann be-

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trächtlich, nämlich bis zu 30$, von der Sollgröße abweichen, beispielsweise infolge von Variationen im Aufbau der Tropfenkammer.

Vor kurzer Zeit sind mit Überdruck arbeitende Infusionspumpen für Injektionsspritzen vorgeschlagen worden, in denen eine Injektionsspritze von genau bekanntem Volumen wiederholt aufgefüllt und mit Hilfe eines Pumpkolbens entleert wird im Verlaufe eines aus Auffüllung und Pumpen bestehenden Arbeitszyklus. Steuerung der Geschwindigkeit, mit der die Injektionsspritze aufgefüllt und entleert wird, ermöglicht dadurch die Abgabe eines genau bemessenen Flüssigkeitsvolumens in einer bestimmten Zeit· Derartige Pumpen für Injektionsspritzen sind praktisch unabhängig von den Ungenauigkeiten des Tropfenflußes, der im intravenösen Injektionsapparat auftritt, und sind als beste Lösung in Bezug auf genaue, zuverlässige Flüssigkeitsabgabe über längere Zeitperioden bei hohen und niedrigen Ausflußgeschwindigkeiten anzusehen. Da jedoch ein Teil des Arbeitszyklus bei derartigen Pumpen für das Auffüllen der Injektionsspritze reserviert werden muß, statt dem Patienten Flüssigkeit einzupumpen, müssen die Einlaß-Auslaß-Ventile sehr genau gesteuert werden und die Drehrichtung des Antriebsmotors muß verstellbar sein. Die Steuerung der Ventile muß nicht nur zuverlässig sein und genau zu bestimmten Zeiten einsetzen, sondern muß auch im Gleichlauf mit der

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Steuerung der Drehrichtung des Motors sein.

Dem Stand der Technik entsprechende Pumpen für Injektionsspritzen hängen ferner von Ventilvorrichtungen ab, die in der Injektionsspritze selbst untergebracht sind. Dadurch werden nicht nur die Kosten und die Kompliziertheit der Injektionsspritze erhöht, was besonders im Falle von Einweg-Spritzen bedeutsam ist, sondern die Zuverlässigkeit des Betriebs leidet auch darunter.

Personen, die mit der Entwicklung und der Verwendung von Systemen zur parenteralen Verabreichung von Flüssigkeiten betraut sind, oder die insbesondere automatische Durchflußregelsysteme zu entwickeln haben, kennen seit langem den Bedarf an verbesserten, verhältnismäßig einfachen, preisgünstigen, anpassungsfähigen, zuverlässigen, stabil arbeitenden und genauen Durchflußregelvorrichtungen, bei denen die oben erwähnten Schwierigkeiten nicht auftreten,, Die vorliegende Erfindung erfüllt alle diese Anforderungen.

Die vorliegende Erfindung schafft ein neues, verbessertes System zur genauen Einregelung der Flußgeschwindigkeit bei der par nteralen Verabreichung von medizinischen Flüssigkeiten, wobei intravenöse Einlaß-Auslaß-Röhrchen, die mit einer Injektionsspritze in Verbindung stehen, automatisch geöffnet und geschlossen werden mit Hilfe einer Nockensteuerung mit einem Paar um Zapfen drehbarer Quetschklemmen, die abwechselnd die Einlaß-Auslaß-Röhrchen in der

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richtigen zeitlichen Folge abklemmen oder öffnen. Die Lage einer der Abquetschklemmen wird überwacht und dazu verwendet, die Drehrichtung des Pumpenmotors zu steuern und um damit wiederum die Betriebsform Füllen oder Pumpen der Injektionsspritze festzulegen. Die Betätigung der Ventile und die Steuerung der Drehrichtung des Motors geschieht ohne toten Gang und ohne Verzögerung, da der Ventilbetrieb und die Richtungsänderungen der Drehrichtung automatisch im Gleichlauf durchgeführt werden. Die Ventilvorrichtungen erfordern keine verhältnismäßig komplizierten, teuren oder unzuverlässigen Ventile in der Injektionsspritze selbst.

Die vorliegende Erfindung schafft insbesondere eine neuartige, verbesserte Pumpe für Injektionsspritzen mit einer von drehbaren Nocken gesteuerten, hin- und hergehenden Stellstange, die abwechselnd zwei Quetschklemmen bewegt, sodaß sie Einlaß- und Auslaß-Röhreheη der intravenösen Injektionsspritze abwechselnd für den Flüssigkeitsfluiä schließen oder öffnen; ferner wird dadurch die Drehrichliung im Gleichlauf mit dem Schließen bzw. Öffnen der Röhrchen gesteuert, um die richtige Betriebsweise beim abwechselnden Pullen bzw. Pumpen zu wählen.

Die drehbare Nockenanordnung besteht aus einem gebogenen Nockenrücken am Umfang, der halbkreisförmige innere und äußere Nockenflächen definiert. Gegen diese Nockenflächen wird eine Leitbacke gedrückt gehalten, die beim Pumpvor-

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gang an der einen Nockenfläche und beim Füllvorgang an der anderen Nockenflache anj-iegt. Die Leitbacke hat typischerweise die Form eines auf einer Seite der Stellstange hervorragenden, an ihr befestigten Stifts, der sich abwechselnd in einem Führungsblock geradlinig nach hinten und nach vorne bewegt. Bei jeder Bewegung der Stellstange findet ein Übergang vom Auffüllen zum Pumpen oder vom Pumpen zum Auffüllen im gesamten Betriebszyklus der Pumpe der Injektionsspritze statt.

Die beiden Quetschklemmen sind drehbar gelagert und werden durch Federn gegeneinander und auf die Lage, in der das Röhrchen abgeklemmt ist, gedrückt. Die Stellstange wird mit Hilfe einer Zugfeder betätigt. Bei jeder Betätigung der Injektionsspritze hält die am Stift anliegende Nockenfläche die Stellstange gegen die entsprechende Quetschklemme gedrückt, um diese zu verdrehen und sie damit in der Öffnungstellung des Röhrchens zu halten. Die Kraft der Stellstangenfeder muß dann nicht mehr die Kraft der Quetschklemmenfeder bei Betätigung der Spritze überwinden. Im Übergangsabschnitt zwischen den einzelnen Arbeitsvorgängen wird die Feder der Stellstange in ihrer Bewegung zunächst von der Feder der Quetschklemme unterstützt, da die Feder der Stellstange nur gegen die Feder der Quetschklemme im letzten Teil der Stellstangenbewegung Arbeit leisten muß, d.h., zu einem Zeitpunkt, zu dem die Stellstange bereits

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eine gewisse Bewegungsgröße erreicht hat.

Der Mittelpunkt der Stellstange wird gegen den Drehpunkt der Nockenanordnung am Ende jedes Bewegungsabschnitts der Stellstange versetzt, wodurch die Quetsehklemmen ihre Lage wieder verändern. Ein Ende der Feder der Stellstange ist an deren Mittelpunkt befestigt, während das andere Ende an einem Punkt am Außenumfang der drehbaren Nockenanordnung befestigt ist. Wenn sich die Nockenanordnung dreht, während die Stellstange festgehalten bleibt (da der an der Stellstange angebrachte Stift entweder gegen die innere oder gegen die äußere gebogene Nockenfläche gedrückt wird), wird die Feder der Stellstange angezogen und plötzlich losgelassen, wodurch sich die Stellstange in Längsrichtung verschiebt und die beiden Quetschklemmen verstellt· Dies tritt jedoch nur ein, wenn der als Leitbacke wirkende Stift an das Ende der gebogenen Nockenfläche kommt und sich entweder von der inneren zur äußeren oder von der äußeren zur inneren Nockenfläche bewegt, je nach der gerade beendeten Arbeitsvorgang der Spritze. Die Nockenanordnung dreht sich dann in die entgegengesetzte Richtung, wobei wieder der als Leitbacke wirkende Stift festgehalten wird. Dies hat zur Folge, daß die Stellstange in einer bestimmten Stellung bleibt, während gleichzeitig die Zugfeder der Stellstange gestreckt und gedreht wird. Wenn diese Feder voll ausgedehnt und um 180° gedreht worden ist, um den Mechanismus

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der Stellstange zu spannen, geht das andere Ende der gekrümmten Kante an der Nooke an dem Stift vorbei, wodurch die Stellstange in ihre andere Stellung springen und der ganze Torgang sich wiederholen kann·

Eine mit einem photoelektrischen Naohweiselement zusammenarbeitende, ortsfeste Lichtquelle erzeugt einen Lichtstrahl, der durch ein an einer der Quetschklemmen angebrachtes, undurchsichtiges Blättchen unterbrochen werden kann. Das Blättchen wird jedesmal in seine Anfangsstellung zurückgebracht, wenn sich die das Blättchen tragende Quetschklemme bewegt« Dadurch wird ein Steuersignal erzeugt, das den gerade ausgeführten Vorgang kennzeichnet und dazu verwendet wird, die richtige Drehrichtung des Motors einzustellen«

Das erfiridungsgemäße Steuersystem für die Pumpventile einer Injektionsspritze und die zugehörige Motordrehrichtung ist sehr genau und zuverlässig· Es ergibt sich damit eine Ventilsteuerung, ohne daß getrennte Ventile in der Injektionsspritze selbst vorgesehen werden müssen« Die Drehrichtung des Motors wird eingeregelt im genauen Gleichlauf mit dem Öffnen und Schließen der Eingang- und Ausgangsleitungen der Injektionsspritze.

Diese und weitere Ziele und Vorteile der folgenden Erfindung ergeben sich aus der nun folgenden detaillierten Beschreibung unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren

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einer vorzugsweisen Ausführungsform.

Figur 1 ist eine perspektivische Ansicht des Innenaufbaus der Pumpe für die Injektionsspritze gemäß vorliegender Erfindung, wobei das Außengehäuse der Pumpe durch gestrichelte Linien angedeutet ist.

Figur 2 ist eine vergrößerte Aufsicht auf die in Figur 1 dargesteilte Pumpe für die Injektionsspritze, bei der die Deckplatte abgenommen ist, und dient zur Erläuterung des Betriebs beim Pumpen, wobei aufeinanderfolgende Stellungen von Teilen durch gestrichelte Linien angedeutet sind.

Figur 3 ist ein teilweiser Querschnitt längs der in Figur 2 mit 3-3 bezeichneten Linien.

Figur 4 ist ein teilweiser Querschnitt längs der in Figur 2 mit 4-4 bezeichneten Linie.

Figur 5 ist eine Figur 2 ähnelnde Aufsicht und dient zur Erläuterung der Lage von Gerateteilen beim Auffüllen der Injektionsspritze.

Figur 6 ist schließlich ein Aufriß längs der in Figur 5 mit 6-6 bezeichneten Linie.

Die Zeichnungen zeigen ein erfindungsgemäßes System zur Regelung des Flüssigkeitsflußes in Injektionsspritzen. Die folgende Beschreibung nimmt Bezug auf intravenöse Verabreichung von Flüssigkeiten, doch ist dies nur ein Beis_t-iel für die Verwendungsmöglichkeiten des erfindungsgemäßen Systems, das sich auch für andere parenterale Verabreichungen

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-H-

eignet.

Das in Figur 1 dargestellte System umfaßt die eigentliche Injektionsspritze 10, die vorzugsweise als Einweg-Hülse ausgebildet ist, obwohl im Rahmen der vorliegenden Erfindung auch mehrfach verwendbare Spritzen 10 verwendet werden können. Injektionsspritze 10 besteht aus einem Spritzguß-Zylinder 10a mit einem darin gleitenden Kolben 10b, der in Richtung der Zylinderachse von einer einstückig mit dem Kolben ausgebildeten Kolbenstange 10c bewegt werden kann. Kolbenstange 10c ist mit einem Ende in Kupplungsteil 11 eingesetzt, das an einer Führungsschraube 12 sitzt und mit ihr nach vorne bzw. nach hinten bewegt werden kann. Zum Antrieb werden ein Gleichstrom-Fortschaltmotor 13 mit umkehrbarer Drehrichtung und ein geeignetes Getriebe H verwendet, die Führungsschraube 12 verdrehen können, die ihrerseits an Kolbenstange 10c der Spritze 10 angeschlossen ist. Motor 13 wird mit einer Gruppe von Treiber impuls en erregt, die von einem geeigneten elektrischen Steuersystem 15 erzeugt werden. Zur Injektionsspritze 10 gehört ein Einlaßstutzen 10d und ein Auslaßstutzen 10e. Einlaßstutzen 10d steht über ein geeignetes intravenöses Einleitungsröhrchen 16 mit einem nicht dargestellten Flussigkeitsvorrat in Verbindung, beispielsweise mit einer Flasche, die Medikamente oder Nährlösungen in flüssiger Form enthält« Einleitungsr öhrchen

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16 bildet einen Teil eines intravenösen Infusionsgeräts mit einer durchsichtigen Tropfenkammer, die in die Leitung zwischen der Injektionsspritze 10 und dem Flüssigkeitsvorrat eingesetzt ist.

Ein ähnliches Auslaßröhrehen 17 ist mit einem Ende am Auslaßstutzen 10e der Spritze 10 befestigt und dient zur Übertragung von Flüssigkeit von der Spritze an den Patienten.

Zwei an der Außenseite der Spritze 10 angebrachte Ventile 18, 19 sind als Quetschklemmen ausgebildet und können wahlweise zu geeigneten Zeiten im gesamten Pumpzyklus geöffnet und geschlossen werden, wobei die Ventile von einem entsprechenden Ventilsteuersystem 20 gesteuert werden. Ventil 18 steuert den Durchfluß durch Einlaßstutzen 1Od und ist beim Auffüllen der Spritze offen, sodaß Flüssigkeit aus der Flüssigkeitsquelle durch die Einlaßleitung 16 in Spritze 10 hineingezogen werden kann. Ventil 18 ist beim Pumpen geschlossen, um zu verhindern, daß Flüssigkeit aus der Spritze durch den Einlaßstutzen austritt. Ventil 19 regelt den Ausfluß durch Auslaßstutzen 1Oe und ist beim Pumpen offen, sodaß durch die Leitung 17 Flüssigkeit aus der Spritze 10 an den Patienten abgegeben werden kann; Ventil 19 ist beim Auffüllen der Spritze geschlossen.

Über ein Getriebe H wird das Ventilsteuersystem 20

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vom gleichen Motor 13 angetrieben, der auch zum Betrieb der Spritze 10 verwendet wird. Das Ventilsteuersystem liefert außerdem Signale an das elektrische Steuersystem 15 zur Steuerung des Motors 13, die anzeigen, ob sich Spritze 10 entweder im Auffüllbetrieb oder im Pumpbetrieb befindet. Diese Signale führen dazu, daß das elektrische Steuersystem die richtige Drehrichtung des Motors einstellt. Der Aufbau des elektrischen Steuersystems zur Erregung des Motors 13 und zur Einstellung seiner Drehrichtung ist an sich bekannt.

Motor 13 betreibt über ein Getriebe H und eine Nockenwelle 21 eine umkehrbare, halbkreisförmige Nooke 22, die das Öffnen und Schließen der Ventile 18 und 19 bewirkt.

Das Übersetzungsverhältnis des Getriebes H ist so gewählt, daß die rotierende Hocke 22 sich um einen Winkel von etwa 180° während des Pumpbetriebs der Spritze dreht und dann ihre Drehrichtung umändert und wieder 180° in der entgegengesetzten Richtung beim Auffüllbetrieb rotiert. Die rotierende Nooke 22 ist damit für halbe Umdrehungen ausgelegt. Nockenwelle 21 dreht Nooke 22, die eine Stellstange 23 beaufschlagt, sodaß in der richtigen zeitlichen Reihenfolge erst das eine und dann das andere Ventil der Pumpe für die Injektionsspritze geöffnet werden.

Die Pumpeventile 18, 19 bestehen aus zwei drehbaren

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Quetschklemmen 24, 25, die abwechselnd die Einlaßleitung 16 und die Auslaßleitung 17 der Injektionsspritze 10 abklemmen. Die Quetseinklemmen 24 und 25 werden durch Federn in die Abklemmstellungen gedrückt und werden durch das Ventilsteuersystem 20 geöffnet, sodaß ein zuverlässiges Schließen der Röhrchen unabhängig von den normalen Durchmessertoleranzen der intravenösen Einleitungsröhrchen und deren Wanddicke möglich ist.

Wie besonders aus Figuren 2-5 ersichtlich, ist jede der Quetschklemmen 24, 25 L-förmig und besteht aus einem langen Arm 24a bzw. 25a und einem kurzen Arm 24b bzw. 25b. Eine Fläche des kurzen Arms 24b ist so ausgebildet, daß sich eine Quetschkante 24c ergibt, die mit der gegenüberliegenden Fläche einer vorspringenden Kante 26 zusammenwirkt. Kante 26 ist an der Innenseite der Abdeckung 27 der Pumpe für die Spritze angebracht. In ähnlicher Weise wird eine Quetschkante 25c vom kurzen Arm 25b der Quetseilklemme 25 für das Auslaßröhrchen gebildet. Die Quetschklemmen 24c, 25c und die vorspringende Kante 26 an der Abdeckung ergeben Abklemmflächen, zwischen denen die Einlaß- bzw. Auslaß-Röhreheη 16, 17 verlaufen. Hach dem Einsetzen der Injektionsspritze wird die Abdeckung 27 mit Hilfe einer geeigneten Klinke 27a geschlossen gehalten.

Quetschklemme 24 für das Einlaßröhrchen ist am Befestigungspunkt 28 mit Hilfe eines Stifts und einer Muffe drehbar

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gelagert. In ähnlicher Weise ist die Quetseilklemme für die Ausgangsleitung an Punkt 29 drehbar gelagert. Die beiden Quetschklemmen werden durch eine Feder 30 in die Abklemmstellung gedrückt gehalten. Feder 30 erstreckt sich zwischen den beiden Quetschklemmen und ist an jedem ihrer Enden an einer der Quetschklemmen mit Stiften 24d bzw. 25 befestigt.

Die Ventile 18, 19 werden in der richtigen zeitlichen Abfolge geöffnet, indem die Quetschklemmen 24, 25 nacheinander durch die an ihnen anliegende Stellstange 23 verdreht werden, die eine Hin- und Herbewegung mit Unterbrechungen ausführt und über eine Zugfeder 32 betätigt wird. Stellstange 23 ist so in einem Pührungsblock 31 montiert, daß sie gleiten kann und über an jedem Ende der Stellstange angebrachte Pufferkissen 33 die Quetschklemmen 24, 25 berührt. Damit die Feder 32 die Stellstange 23 in beiden Richtungen bewegen kann, ist ein Ende der Feder am Mittelpunkt der Stellstange mit einem Stift 32a befestigt, während das andere Ende der Feder an der rotierenden Nooke 22 an deren Außenumfang mit einem anderen Stift 32b befestigt ist. In den beiden möglichen Endstellungen der Bewegung der Stellstange ist deren Mittelpunkt in Richtung der Längsachse gegen den Drehpunkt der Hocke 22 versetzt.

Stellstange 23 bewegt sich nur bei Beendigung eines Hubvorgangs der Spritze, wobei es sioh entweder um einen

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Füllhub oder einen Pumphub handeln kann. Stellstange 23 wird während eines Hub-Vorgangs von einem halbkreisförmig gebogenen Nockenrücken 22a in einer Stellung festgehalten, der an Nooke 22a angebracht ist und an deren Umfang eine innere Nockenfläche 22b und äußere Nockenfläche 22c definiert. Diese Nockenflächen liegen abwechselnd an einem Stift 23a an, der an einer Seite der Stellstange befestigt ist und über ihr Ende hinausragt.

Stift 23a wirkt als Nockenstößel, der bei jedem Hub-Vorgang der Spritze gegen die Flächen 22b 22d gehalten wird und seine Stellung beim Ende jedes Hub-Vorgangs von der einen Nockenfläche zur anderen verändert. Bei der Drehung der Nooke 22 wird die Zugfeder 32 gespannt und spannt damit den Stellstangenmechanismus. Da der Mittelpunkt der Stellstange 23 nicht mit dem Mittelpunkt der Nocke 22 in den beiden Stellungen der Stellstange zusammenfällt, bedeutet eine Drehung der Nocke eine Ausdehnung der Feder 32. Der Mittelpunkt der Stellstange wird nämlich immer auf die gegenüberliegende Seite des Nockenmittelpunkts zurückgestellt, wenn die Nocke eine 180° Drehung ausführt. Die Feder 32 der Stellstange wird deshalb durch die Drehung der xJocke 22 gespannt, doch hält die Nocke die Stellstange 23 wahrend der, ganzen·180° Drehung in der gleichen Stellung.

Wie besonders aus Figuren '2 und 5 ersichtlich, in denen

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die Stellungen der drehbaren Nooke 23 in der Mitte eines Hub-Vorgangs gestrichelt dargestellt sind, veranlaßt die Feder 32 die Stellstange 23 von einer der beiden möglichen Stellungen in die andere zu springen, wenn das Ende des Nockenrückens 22a auf Nooke 22 über den Stift 23a hinausgedreht worden ist. Dadurch verändern die Quetschklemmen 24, 25 ihre Lage. Die vorher offene Quetschklemme wird nun geschlossen, während die vorher geschlossene sich öffnet. Dann beginnt sich Nooke 22 in der umgekehrten Richtung zu drehen, wobei wieder Stift 23a an eine der beiden Nockenflächen 22b, 22c angedrückt wird, um Stellstange 23 beim Spannen und beim Drehen der Feder 32 in ihrer Stellung festzuhalten. Sobald die Feder 32 voll gespannt und um 180° gedreht worden ist, wobei auch der Mechanismus der Stellstange gespannt wurde, geht das andere Ende des halbkreisförmigen Nockenrückens 22a über den Stift 23a hinaus, sodaß Stellstange 23 in ihre andere Stellung umschnappen kann und der gesamte Pump Vorgang der Injektionsspritze neu beginnen kann. Es ergibt sich damit eine seür genaue, zuverlässige Ventilwirkung.

In der dargestellten Ausführungsform der Erfindung läuft Stift 23a auf der äußeren Nockenfläche 22c während des Pumphubs (Figur 2) und ist an die innere Nockenfläche 2?b«während, .des Süllhubs.ajagedrückt (Figur 5). Wenn die Stellstange 23 ve'n einer Stellung in die andere umschnappt,

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öffnet sie eine der beiden Quetschklemmen 24, 25. Die Feder 30 der Quetseilklemme erzeugt die zum Schließen des Röhrchens benötigte Kraft, d.h. die Kraft, die benötigt wird, um die intravenösen Einleitungsröhrchen 16, 17 zu schließen. Die'Zugfeder 32 erzeugt nur eine Kraft, die die Stellstange 23 durch ihren Arbeitsgang treibt. Ein Vorteil des Ventilsteuersystem3 20 ergibt sich aus der Art, in der die Feder 30 die Quetschklemmen 24, immer gegen das intravenöse Einleitungsröhrchen gedrückt hält. Die Feder 32 kann deshalb die Stellstange 23 und die beiden Quetschklemmen 24, 25 bewegen, ohne daß hierbei die von der Feder 30 ausgeübte Kraft während des gesamten Bewegungsvorgangs der Stellstange überwunden werden muß· Feder 30 ist zwischen den beiden Quetschklemmen 24,25 aufgespannt und würde beim Fehlen der inxravenösen Leitungen die beiden Quetschklemmen gegen die beiden Pufferkissen 33 der Stellstange 23 drücken. Die Anbringung der intravenösen Leitungen hat zur Folge, daß die geschlossene Quetschklemme sich in einem geringen Abstand vom Ende der Stellstange 23 befindet, der in Figur 2 mit 34 und in Figur 5 mit 35 bezeichnet ist. Wenn 3ich die Stellstange 23 am Ende eines Füllhubs oder Pumphubs zu bewegen beginnt, trägt die Feder 30 wegen des Zwischenraums dazu bei, daß die Feder 32 die Stellstange bewegt. Nur am Ende des Hubvorgangs der Stellstange, wenn diese bereits eine beträchtliche

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Bewegungsgröße erreicht hat, übt Feder 30 eine Kraft aus, die die Bewegung der Stellstange zu verzögern sucht.

Die Lage der Quetschklemmen 24, 25 wird von einer aus einer Lichtquelle und einem photoelektrischen Nachweiselement bestehenden Anordnung 37 überwacht. Damit wird die Drehrichtung des Motors 13 gesteuert. Die Nachweisvorrichtung 37 für die Stellung der Quetschklemmen ist an der Unterseite der Deckplatte 38 (Figur 6) des Pumpengehäuses montiert und befindet sich damit in einer unveränderlichen Lage. An Quetschklemme 25 für die Ausgangsleitung ist ein undurchsichtiges Blättchen 39 angebracht.

Wenn, wie aus Figur 2 ersichtlich, das Blättchen 39 den Lichtstrahl zwischen der Lichtquelle und dem photoelektrischen Nachweiselement unterbricht, wird ein Signal erzeugt, das angibt, daß das System entweder einen Pumpvorgang beginnt oder bereits durchführt, d.h. daß die Ausgangsleitung 17 offen ist. Wenn dagegen, wie in Figur 5 dargestellt, das Blättchen 39 von der Quetschklemme 25 zurückgezogen wird, wird ein elektrisches Signal erzeugt, das angibt, daß das System entweder einen Füllvorgang beginnt oder bereits durchführt, d.h., daß das Einlaßröhrchen 16 offen ist. Die mit dieser Anordnung durchgeführte Steuerung der Drehrichtung des Motors ist völlig gleichlaufend mit dem Ventilbetrieb an den Einlaß- und Auslaß-

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röhrchen. Es ist damit unmöglich, daß die Pumpe Flüssigkeit durch die Auslaßleitung 17 der Spritze ansaugt oder durch die Einlaßleitung 16 abzupumpen versucht. Der Motor 13 dreht seine Drehrichtung erst um, nachdem die Quetschklemmen 24, 25 betätigt worden sind. Es ergibt sich damit eine sehr genaue Verschiebung des PlussigkeitsVolumens bei jedem Hub der Injektionsspritze.

Wenn der als Ventilstößel wirkende Stift 23a am Ende der inneren Nockenfläche 22b bei Beendigung eines Füllvorgangs ankommt, fällt der Stift von der Nooke 22, da die gespannte Feder 32 der Stellstange eine Kraft ausübt. Der Stift bewegt sich dann an die äußere Nockenfläche 22c zur Durchführung des Pumpvorgangs (Figur 2). Dadurch werden Quetschklemmen 24, 25 in ihre Stellungen zurückgebracht, in denen sie die Einlaßleitung 16 schließen, die Ausgangsleitung 17 öffnen, und ein Steuersignal über die die Stellung überwachende Nachweisvorrichtung 37 erzeugen, mit dem die Drehrichtung des Motors 13 umgeschaltet wird. Dann ändert Nooke 22 ihre Drehrichtung, da die Drehrichtung des Motors 13 geändert wurde. Die Nooke dreht sich, wobei sie in Eingriff mit Stift 23a an der äußeren Nockenfläche 23c kommt. Nocke 22 geht in der anderen Richtung wieder durch einen 180°-Zyklus, wobei die Feder 32 gedehnt wird, da der Mittelpunkt der Stellstange sich diesmal auf der anderen Seite des Nockenmittelpunkts befindet. Am Ende des

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i80°-Zyklus fällt Stift 23a wieder von der äußeren Nockenflache 22c ab und bewegt sich auf die innere Nockenfläche 22b zu, an der der Stift seine Bewegung begann (Figur 5). Stellstange 23 schwingt deshalb mit Unterbrechungen zwischen den beiden äußersten Stellungen hin und her, wodurch die Quetschklemmen 24,- 25 verdreht und die Einlaßleitung 16 und die Auslaßleitung 17 periodisch geöffnet und geschlossen werden. Dieses Schließen und Öffnen findet sehr genau und zuverlässig zu den richtigen Zeiten im Arbeitsvorgang der der Injektionsspritze zugeordneten Pumpe statt. Das erfindungsgemäße Steuersystem für die Ventile der Pumpe einer Injektionsspritze und für die Umkehrung der Drehrichtung des Motors befriedigt damit ein lange bestehendes Bedürfnis an verbesserten, verhältnismäßig einfachen, preisgünstigen, zuverlässigen, stabilen und genauen Ventil- und Motorsteuerungssystemen für die Pumpen von Injektionsspritzen. Das System ergibt damit eine sehr genaue Ventilsteuerung, ohne daß getrennte Ventile in der Injektionsspritze selbst angebracht werden müssen. Die Drehrichtung des Motors wird sehr genau eingeregelt im völligen Gleichlauf mit dem Öffnen und Schließen der Einlaß- und Auslaß-Leitungen der Injektionsspritze.

Die obige Beschreibung bezog sich auf bestimmte, in den Abbildungen dargestellte Ausführungsformen der Erfindung, doch sind Abänderungen im Rahmen der Erfindung möglich,

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die ausschließlich, durch die folgenden Patentansprüche definiert ist.

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Claims

PATEUTA Έ SPRÜCHE

(1.) Vorrichtung zur Verwendung in einer Injektionespritze mit intravenösen Einlaß- und Auslaß-Leitungen, gekennzeichnet durch ein .Paar drehbarer Quetschklemmen (24, 25); und Einrichtungen zur abwechselnden Verdrehung von jeweils einer der Quetschklemmen (24, 25), um die intravenösen Leitungen in der richtigen Reihenfolge für Füllvorgänge und Pumpvorgänge der Injektionsspritze zu öffnen bzw. zu schließen.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, ferner gekennzeichnet durch: Einrichtungen, die auf die Lage mindestens einer der beiden Quetschklemmen (24, 25) ansprechen, um ein elektrisches Signal zu erzeugen, das bestimmt, ob der nächste von der Injektionspumpe durchgeführte Vorgang ein Füllvorgang oder ein Pumpvorgang ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtungen zur abwechselnden Verdrehung der Quetschklemmen (24, 25) eine Hocke (22) umfassen.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, ferner gekennzeichnet durch: eine zwischen die Quetschklemmen (24, 25) geschaltete Feder (32), die die beiden Quetschklemmen in die Abklemmstellung der Leitungen drückt.

5. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Nooke ein Paar Kockenflachen (22b, 22c) umfaßt, von denen die eine die Injektionspumpe beim Püllvorgang, die andere beim Pumpvorgang steuert.

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6. Vorrichtung nach. Anspruch 5, ferner gekennzeichnet durch eine hin- und hergehende, eine intermittierende Bewegung ausführende Stellstange (23), die zwischen den Quetschklemmen (24, 25) angeordnet ist und diese abwechselnd verdreht, wobei die Stellstange selbst von der Nooke (22) gesteuert wird.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Stellstange (23) sich zwischen zwei Stellungen bewegt und daß jedes Ende der Stellstange abwechselnd eine der Quetschklemmen berührt oder von der anderen weggezogen wird, je nachdem, welche der beiden Stellungen von der Stellstange eingenommen wird.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, ferner gekennzeichnet durch Mittel zur Drehung der Nooke (22)undeLne von der Nooke gesteuert Feder (32) für die Stellstange (23), um die Stellstange zwischen den beiden Stellungen hin und her zu treiben.

9« Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Nooke (22) zwei Nockenflächen (22b, 22c) aufweist, die die Feder (32) der Stellstange (23) spannen, während die Stellstange in einer der beiden Stellungen gehalten wird.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9» dadurch gekennzeichnet, daß der Mittelpunkt der Stellstange (23) gegen den Mittelpunkt der Nockendrehung in den beiden Stellungen der Stellstange versetzt ist.

11. Vorrichtung nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch eine Injektionsspritze, die abwechselnde Püll- und Pumpvor-

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gänge ausführen kann, um den Fluß von Flüssigkeit zum Patienten zu steuern.

12. Vorrichtung nach Anspruch 11, ferner gekennzeichnet durch einen die Injektionsspritze betreibenden Motor (13), mit dem die Püll- und Pumpvorgänge ausgeführt werden.

13. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Nooke (22) eine von den Antriebsmitteln gedrehte Nooke ist und einen gebogenen, halbkreisförmigen Nockenrücken (22a) aufweist, der innere (22b) und äußere (22c) Nockenflächen definiert; daß an einer Seite der Stellstange (23) ein über sie hinausragender Stift angebracht ist, der eine der beiden Nockenflächen (22b, 22c) berührt; und daß ein Ende der Feder der Stellstange an deren Mittelpunkt und das andere Ende an der drehbaren Nocke befestigt sind.

H. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Nachweiseinrichtungen bestehen aus: einer Bezugslichtquelle und einem ortsfest angebrachten photoelektrischen Detektor; einem undurchsichtigen, an einer der Quetschklemmen (24, 25) angebrachtem Blättchen (39)» das den von der Bezugslichtquelle ausgehenden Lichtstrahl in einer Stellung der Quetschklemme unterbricht und in deren anderen Stellung freigibt, wodurch ein elektrisches Signal erzeugt wird, das die notwendige Drehrichtung des Motors (13) angibt.

15. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Nockenrücken (22a) einen Winkel von 180° definiert.

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16. Vorrichtung nach. Anspruch. 13, dadurch gekennzeichnet, daß das andere Ende der Feder der Stellstange an der drehbaren Nocke neben deren Außenumfang befestigt ist.

17. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Injektionsspritze (10) einen Einlaßstutzen (1Od) und einen Auslaßstutzen (1Oe) und einen in ihrem Innern gleitenden Kolben (10b), aber keine Ventile für die Stutzen aufweist; daß der Motor (13) den Kolben (13b) hin- und herbewegen kann; und daß die intravenösen Leitungen ein an den Einlaßstutzen angeschlossenes Einlaßröhrcnen (16) und ein an den Auslaßstutzen angeschlossenes Auslaßröhrchen (17) umfassen.

18. Vorrichtung nach Anspruch 17» dadurch gekennzeichnet, daß der Motor (13) Einrichtungen zum abwechselnden Verdrehen der Quetschklemmen (24, 25) betreibt.

19. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Motor ein Gleichstrom-IOrtschaltmotor (13) ist.

20. Vorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Injektionsspritze eine Einweg-Injektionsspritze ist.

21. Vorrichtung nach Anspruch 12, ferner gekennzeichnet durch Mittel, die auf die Nachweisvorrichtungen ansprechen, um die Drehrichtung des Motors (13) z\\ steuern.

22. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jede der Quetschklemmen (24, 25) I-förmig ist und einen langen Arm (24a, 25a) und einen kurzen Arm (24b, 25b) aufweist.

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23. Vorrichtung nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß eine Kante des kurzen Arms (24b, 25b) eine Quetschkante (24c, 25c) bildet, die ein intravenöses Röhrchen abklemmen kann.

24. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Ende der Stellstange (23) mit einem Pufferkissen (33) versehen ist, über das die Stellstange abwechselnd die Quetschklemmen (24, 25) berührt.

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