DE2037946C2 - Vorrichtung zur parenteralen Verabreichung von Flüssigkeit - Google Patents

Description

40

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur parenteralen Verabreichung von Flüssigkeit nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Eine derartige Vorrichtung ist aus der US-PS 34 98 228 bekannt. Beim Gegenstand dieser Patentschrift ist kein Schrittmotor wie beim Anmeldungsgegenstand vorgesehen. Derartige Schrittmotoren zählen jedoch seit längerer Zeit zum Stand der Technik. Bei der in der US-PS 98 228 beschriebenen Vorrichtung dient zum Antrieb der Infusionspumpe ein Gleichstrommotor, der von einer Zeltgeberschaltung periodisch angesteuert wird und dann fortlaufend läuft, bis ein auf der Motorwelle angebrachter Schaltnocken die Stromzufuhr unterbricht. Zum Überwachen der Flüssigkeitszufuhr sind dort keinerlei Einrichtungen vorgesehen. Ist somit der zur Verfügung stehende Flüssigkeitsvorrat erschöpft, so wird der genannte Gleichstrommotor weiter Im vorgegebenen Zeittakt eln- und ausgeschaltet, ohne daß der Mangel an Flüssigkeit bemerkt würde.

Der Erfindung Hegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruches 1 In einfacher Welse so auszubilden, daß pro Zeiteinheit eine bestimmte Flüssigkeitsmenge verabreicht und bei unzureichender Flüssigkeitsmenge sofort eine entsprechende Anzeige geliefert wird, damit das Personal die erforderlichen Maßnahmen treffen kann.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruches 1 enthaltenen Merkmale gelöst.

Weitere Ausbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen dargestellt.

Bei einer Vorrichtung, welche die Merkmale der Erfindung benutzt, ist somit nach der Inbetriebnahme keine weitere Überwachung durch das Personal nötig, da der Schrittmotor für die Zufuhr der eingestellten Flüssigkeitsmenge sorgt und bei unzureichender Flüssigkeitszufuhr automatisch eine Anzeige ausgelöst wird.

Die Vorrichtung gemäß dem Gegenstand der Erfindung ist einfach im Aufbau, genau, zuverlässig und einfach zu bedienen. Die erzielbare Genauigkeit läßt sich in einem weiten dynamischen Bereich aufrechterhalten. Die Vorrichtung spricht sehr rasch an und kann an das Pflegepersonal Warnsignale übermitteln, wenn den Patienten gefährdende Bedingungen auftreten. Somit werden Zeitaufwand für das Personal und Fehlermöglichkeiten im Vergleich zu bisher üblichen Überwachungs- und Regelmaßnahmen von Dauertropfinfusionen verringert.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt.

Die einzige Figur zeigt ein Blockschaltbild der Vorrichtung.

Zur Regelung der Durchflußgeschwindigkeit muß offensichtlich stände die tatsächliche, in der Vorrichtung zur parenteralen Verabreichung von Flüssigkeit vorhandene Tropfgeschwindigkeit überwacht werden. Diese Überwachung wird durch eine Überwachungseinrichtung 10 erzielt, die einen Tropfenfühler (11) und einen Impulsgenerator 12 umfaßt und jeden fallenden Tropfen registriert sowie eine Impulsfolge mit einer Frequenz erzeugt, die der Tropfgeschwindigkeit direkt proportional ist.

Der Tropfenfühler 11 überwacht den Durchfluß von Tropfen in einer nicht dargestellten Tropfenkammer der Vorrichtung und besteht aus einem (nicht dargestellten) Gehäuse mit einer Bezugsllchtquelle die In einem festen Absland von einer Photozelle derart angebracht ist, daß sich eine Lücke ergibt, die abgetastet wird. Der Lichtstrahl der Bezugslichtquelle fällt normalerweise auf die Photozelle. Das Gehäuse ist an der Tropfenkammer befestigt, die ihrerseits in die abgetastete Lücke ragt und damit vom Lichtstrahl der Lichtquelle getroffen wird. Ein in der Tropfenkammer herunterfallender Flüssigkeitstropfen unterbricht den Lichtstrahl und die sich daraus ergebende Änderung der an der Photozelle anliegenden Spannung wird an geeignete Schallkreise weitergeleitet. Für den Betrieb des Tropfenfühlers 11 ist eine Photozelle in idealer Weise geeignet. Es kann jedoch auch jede andere Tropfenfühlvorrichtung verwendet werden, soweit sie bei Anwesenheit eines Tropfens ein elektrisches Signal liefert.

Der Impulsgenerator 12 besteht aus einer üblichen monostabilen Flip-Flop-Schaltung und liefert jedesmal einen Ausgangsimpuls, wenn der Tropfenfühler 11 einen Tropfen feststellt. Die vom Impulsgenerator 12 gelieferten Ausgangsimpulse haben eine Impulslänge von beispielsweise 125 Mikrosekunden und dienen zum Betrieb der nachfolgenden Schaltkreise. Der Impulsgenerator 12 liefert negative Impulsfolgen, die der gemessenen Tropfgeschwindigkeit proportional sind und über eine Leitung 13 Vergleicher mit einem Speicher 14 zugeführt werden.

Über eine Leitung 15 werden von einem veränderbaren Impulsgenerator 16 herrührende positive Impulsfolgen als zweites Eingangssignal dem Vergleicher mit Speicher

14 zugeführt. Beim Impulsgenerator 16 handelt es sich um einen rechteckigen Impulsgenerator mit veränderbarer Impulsfrequenz, die von einer üblichen Frequenzwahlstufe 17 bestimmt wird, welche ihrerseits die die Frequenz des Impulsgenerators 16 bestimmende Spannung festlegt und über!icherweise eine (nicht dargestellte) Wählscheibe zum Einstellen der gewünschten Durchflußgeschwindigkeit an einer Ziffernskala umfaßt. Im Vergleicher mit Speicher 14 werden die negative, vom Impulsgenerator 12 gelieferte und die gemessene Tropfgeschwindigfceit anzeigende Impulsfolge und die positive, vom Impulsgenerator 16 gelieferte und die gewünschte Tropfgeschwindigkeit kennzeichnende Impulsfolge miteinander verglichen. Die Differenzspannung zwischen den die gemessene und die gewünschte Tropfgeschwindigkeit anzeigenden Signalen wird im Vergleicher mit Speicher vorzeichenrichtig integriert, um die Größe der Ausgangsgieichspannung zu erhöhen oder zu verringern, die vom Speicher über eine Leitung 18 einem spannungsgesteueirten Oszillator 19 als Eingangsspannung zugeführt wird.

Der spannungsgesteuerte Oszillator 19 enthält einen veränderbaren Impulsgenerator 20. der über die Leitung 18 eine Regelgleichspannung erhält, die übei eine Leitung 21 geliefert wird und eine die abgegebene Ausgangsimpulsfrequenz bestimmende Größe darstellt. Gemäß Fig. 1 enthält der Oszillator 19 ein nichtlirreares Netzwerk 2Oo in einem Gegenkopplungskreis zum Impulsgenerator 20, um die vom Impulsgeneratorausgang abgegebene Regelspannung so zu verändern, daß die .w Empfindlichkeit der Durchflußregelung der gesamten Regelvorrichtung über einen weiten Bereich von Pumpgeschwindigkeiten zu einem stabilen Regelbetrieb führt. Das nichtiineare Netzwerk 20a ist als ein mit dem veränderbaren Impulsgenerator 20 in einem geschlossenen Kreis verbundener Gegenkopplungszweig dargestellt. Es können jedoch auch andere elektrische Schaltkreise verwendet werden, um über die Leitung 21 vom Impulsgenerator elektrische Ausgangssignale zu erhalten. Beispielsweise kann anstelle eines nichtlinearen Gegenkopplungskreises gemäß Fig. 1 ein (nicht dargestellter) Funktionsgenerator zwischen den Vergleicher mit Speicher 14 und den Eingang des Impulsgenerators 20 geschaltet werden, um die Eingangsspannung des Impulsgenerators entsprechend zu ändern.

Die vom Impulsgenerator 20 gelieferten Ausgangsimpulse werden über die Leitung 21 an einen Motorregler 22 geliefert, der aus einem elektronischen Schalter und einem hochtransformierenden Kreis besteht, um den Schrittmotor 23 der Pumpe mit einer Frequenz ein- und auszuschalten, die von i'em spannungsgesteuerten Oszillator 19 bestimmt wird. Der Motorregler 22 kann zum Beispiel aus einem im Impulsgenerator 20 enthaltenen Relaiskreis bestehen, oder aus einer von einem Silizium Regelgleichrichter gesteuerten Gleichspannungsquelle oder ähnlichen Schaltkreisen. Die zum Betrieb des Schrittmotors dienenden Impulse werden über den Motorregler 22 und die Leitung 24 an den (an sich bekannten) Schrittmotor 23 geleitet, der in Schritten mechanische Leistung an eine Reihe ni'ht dargestellter Ventilstößel abgibt, die ihrerseits die Zufuhrröhre des Infusionsapparates abwechselnd drücken und damit einen peristaltischen Pumpeffekt mil einem Überdruck von bis zu 760 mm Quecksilbersäule ergeben.

Die vom Speicher 14 über die Leitung 18 abgegebene Regelspannung wird von einem auf Spannungsmaxima der vom Vergleiche, mit Speicher 14 gelieferten Regel spannung ansprechenden Diskriminator 25 sowie einem auf Spannungsminima dieses Vergleichers ansprechenden Diskriminator 26 überwacht, deren Ausgänge eine Anzeigeeinrichtung 27 ansteuern und gegebenenfalls einen Alarm auslösen. Um die Beendigung des Flüs?igkeitsvorrats oder andere den Tropfenausfluß verhindernde Bedingungen nachzuweisen und den Patienten gegen das Einpumpen von Lufl in den Blutkreislauf zu schützen, werden die vom Impulsgenerator 20 erzeugten Impulse über eine Leitung 28 einem Integrator 29, zum Beispiel einem Kondensator, zugeführt. Jeder vom Impulsgenerator 20 gelieferte, den Schrittmotor 23 betreibende Impuls, der als Eingangssignal an den Integrator 29 gelangt, erhöht die an der Integratorkapazität auftretende Spannung, was einer Zählung der den Schrittmotor treibenden Impulse äquivalent ist. Über eine Leitung 30 wird vom Impulsgenerator 12 der Überwachungseinrichtung 10 jedesmal dann ein die Integratorkapazität entladendes Rückstellsignal dem Integrator 29 zugeführt, wenn ein Tropfen festgestellt wird. Wenn eine größere Zahl von den Schrittmotor betreibenden Impulsen (zum Beispiel 25 Impulse) durch die Leitung 28 fließt, ohne daß gleichzeitig in der Leitung 30 e'n Rückstellimpuls erscheint, so erreicht die Integrationsiusgangssnannung in einer Leitung 31 Werte, die von einem Diskriminator 32 festgestellt werden, der dann seinerseits die Anzeigeeinrichtung 27 zur Alarmauslösung und Unterbrechung veranlaßt. Wenn andererseits während einer bestimmten Anzahl von Impulsen zum Antrieb des Schrittmotors ein Tropfendurchgang stattfindet, so wird der Integrator 29 zurückgestellt und die über die Leitung 31 dem Diskriminator 32 zugeführte Spannung ist dann zu klein, um diesen auszulösen.

Als weitere Vorsichtsmaßnahme gegen ein unbemerktes Ausgehen des Flüssigkeitsvorrats und das Einpumpen von Luft in den Blutkreislauf ist am Schrittmotor 23 ein Drehfühler 33 angekoppelt. Dieser Drehfühler 33 betätigt einen Umdrehungszähler 34, der die Zahl der Umdrehungen des Motors bzw. der Infusionspumpe registriert. Über eine Leitung 35 wird jedesmal dem Umdrehungszähler 34 ein Rückstellimpuls zueeführt, wenn die Überwachungseinrichtung 10 auf einen Tropfen anspricht. Dieser Vorgang entspricht der Zuführung von Rü( «Stellimpulsen an den Integrator 29 über die Leitung 30. Wenn kein Tropfen während einer bestimmten Anzahl (zum Beispiel drei) von Umdrehungen des Schrittmotors nachgewiesen wird, so löst der Umdrehungszähler 34 die Anzeigeeinrichtung 27 zur Alarmauslösung und Unterbrechung aus.

Der Integrator 29 veranlaßt somit eine Unterbrechung, wenn kein Tropfendurchgang stattfindet und steuert die elektrischen Ausgangssignale zum Schrittmotor 23, während der Umdrehungszähler 34 die vom Schrittmotor geleistete mechanische Arbeit in ähnlicher Weise überwacht.

Di." Vorrichtung hält eine einstellbare Durchflußgeschwindigkeit aufrecht und ist dabei weitgehend unabhängig von Tempevaturschwankungen, Änderungtn des Schlauchdurchmessers der Infusionsleitungen, Schwankungen des venösen oder arteriellen Blutdrucks des Patienten sowie Änderungen in der Höhe der Anordnung der Vorratsflasche jowie in Änderungen des Flüssigkeitsniveans innerhalb der Vorratsflasche.

Die Vorrichtung ist verhältnismäßig einfach im Aufbau und in der Bedienung. Inbesonder: aufgrund der Verwendung diskreter Impulsfrequenzen arbeitet sie mit der Genauigkeit von Digitalgeräten und ermöglicht innerhalb eines weiten Regelbereiches das Aufrechterhalten eingestellter DurchfluBgcschwindigkeiten.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zur parenteralen Verabreichung von Flüssigkeit aus einer Flüssigkeitsquelle über eine Zufuhrleitung an einen Patienten, die eine durch einen Motor antreibbare Infusionspumpe enthält, dadurch gekennzeichnet, daß zum Antrieb der Infusionspumpe ein Schrittmotor vorgesehen ist, daß ein Drehfühler (33) zum Erfassen der vom Antriebsorgan des Schrittmotors ausgeführten Drehbewegung und eine Anzeigeeinrichtung (27) vorhanden sind, daß die mit der Ausgangsgröße des Drehfühlers und mit der Ausgangsgröße einer Überwachungseinrichtung (10) zum Erfassen des von der Infusionspumpe gelieferten Flüssigkeitsstroms beaufschlagte Anzeigeeinrichtung (27) eine Anzeige liefert, falls bei einer vorgegebenen Zahl von Umdrehungen der Infusionspumpe ein unzureichender Flüssigkeitsstrom geliefert wird.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, da» der an den Schrittmotor (23) angekuppelte Drehfühler (33) einen Umdrehungszähler (34) ansteuert, daß die Überwachungseinrichtung (10) einen Tropfenfühler (11) und einen durch den Tropfenfühler ansteuerbaren Impulsgenerator (12) enthält.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der Anzeigeeinrichtung (27) eine Einrichtung zum Abschalten des Schrittmotors (23) vorgesehen ist, die betätigt wird, wenn bei einer vorgegebenen Zahl von Umdrehungen der Infusionspumpe ein unzureichender Flüssigkeitsstrom geliefert wird.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzeigeeinrichtung (27) einen Alarmgeber enthalt, der Cacn betätigt wird, wenn bei einer vorgegebenen Zahl von Um ,rehungen der Infusionspumpe ein unzureichender Flüssigkeitsstrom geliefert wird.