DE69828689T2

DE69828689T2 - Temperaturkompensationssystem zum regeln der durchflussmenge in einer pumpenleitung

Info

Publication number: DE69828689T2
Application number: DE69828689T
Authority: DE
Inventors: D. Kenneth BRIGGS; C. Dean PRYCE; M. Russell SAMPSON
Original assignee: Hospira Inc
Current assignee: Hospira Inc
Priority date: 1997-06-12
Filing date: 1998-06-10
Publication date: 2006-03-16
Anticipated expiration: 2018-06-11
Also published as: US6869425B2; US20020147425A1; ATE287501T1; EP0988451A1; AU736882B2; US6503221B1; CA2292660C; CA2292660A1; JP4270474B2; WO1998057064A1; DE69828689D1; ES2236911T3; JP2002504971A; AU7956898A; EP0988451B1

Description

TECHNISCHES GEBIET
Diese Erfindung betrifft ein Flüssigkeitsabgabesystem und ist besonders für die Verwendung als Teil eines Infusionspumpensystems geeignet, das aufgebaut ist, um sowohl parenterale und enterale Fluide als auch Gesamtblut oder Bestandteile roter Blutkörperchen abzugeben, indem eine große Vielfalt an intravenösen Standard-Verabreichungssets und Fluidbehältern verwendet wird.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG UND PROBLEME, DIE SICH DURCH DEN STAND DER TECHNIK STELLEN
Eine herkömmliche Infusionspumpensystemart verwendet eine peristaltische Pumpe in Verbindung mit einem Set zur intravenösen Verabreichung. Das Set besteht aus einer flexiblen Thermoplast-Rohrleitung, durch die ein Fluid von einem aufgehängten Behälter wie beispielsweise einem flexiblen Beutel oder einer starren Flasche in eine Venenzugangsvorrichtung in einem Patienten, wie beispielsweise eine Nadel oder Kanüle, die im Patienten stecken, strömt. Eine Länge der Verabreichungsset-Rohrleitung zwischen dem Fluidbehälter und dem Patienten wird in der peristaltischen Pumpe befestigt, die benachbarte Abschnitte der Rohrleitung sequentiell zuquetscht, um das Fluid mithilfe einer Peristaltik an der Rohrleitung entlang in den Patienten zu pumpen.
Flüssige Medikamente, die für die intravenöse Verabreichung vorgesehen sind, werden normalerweise in einer zentralen Stelle in einem Krankenhaus oder einer anderen medizinischen Einrichtung gelagert. Einige dieser flüssigen Produkte werden typischerweise in einem Kühlschrank oder einem Kühlapparat gelagert, um die Wirksamkeit des Produkts zu bewahren oder die Lagerzeit zu verlängern.
Wenn ein gekühltes flüssiges Produkt aus der Lagerung genommen und einem Patienten verabreicht wird, bleibt der Hauptteil der Flüssigkeit innerhalb des Ausgabebehälters oder der Verpackung während der Verabreichung der Flüssigkeit an den Patienten normalerweise relativ kalt. Das Verabreichungs-Rohrleitungsset, durch das die kalte Flüssigkeit fließt, wird ebenfalls kälter.
Herkömmliche Verabreichungsset-Rohrleitungen werden aus einem Polyvinylchlorid-Polymer geformt, und die Elastizität dieses Materials nimmt mit abnehmender Temperatur erheblich ab. Wenn andererseits die Polyvinylchlorid-Polymer-Rohrleitung eine normale Zimmertemperatur hat, ist die Rohrleitung viel flexibler und elastischer.
DE 38 27 444 offenbart ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Erfassen des Auftretens eines Flusses, der Richtung des Flusses und der Geschwindigkeit des Flusses in einem mit einem Druckinfusionsapparat verbundenen Schlauch. Das Medium wird lokal mithilfe einer Heizvorrichtung erwärmt und die Temperatur des Mediums mittels der Verwendung zweier Temperatursensoren sowohl stromaufwärts als auch stromabwärts gemessen. Diese Temperatursensoren und die Heizvorrichtung sind mit einer Auswertungseinheit verbunden. Durch das Vergleichen der beiden Temperaturen T1 und T2, die mithilfe der Temperatursensoren gemessen werden, ist es möglich, Informationen bezüglich des Auftretens des Flusses, der Richtung des Flusses und der Strömungsrate bereitzustellen.
Ein Schlauchquetschpumpen-Regelungssystem kann einfach aufgebaut sein, um eine ausgewählte Strömungsrate bereitzustellen, wenn mit einer konstanten Geschwindigkeit gearbeitet wird, wobei die Rohrleitung eine bestimmte Temperatur (z. B. normale Zimmertemperatur) hat. Wenn eine solche Pumpe betrieben wird, wobei die Rohrleitung normale Zimmertemperatur hat, um einen Abschnitt der Rohrleitung zu quetschen und zu lösen, nimmt die verformte Rohrleitung relativ schnell wieder ihre ursprüngliche Querschnittsanordnung ein. Bevor dieser Abschnitt der Rohrleitung anschließend erneut von der peristaltischen Pumpe gequetscht wird, wird dieser Abschnitt der Rohrleitung mit im Wesentlichen demselben Flüssigkeitsvolumen gefüllt, wie während des vorherigen Pumpenhubs in der Rohrleitung enthalten war. Daher führt eine konstante Pumphubrate in Bezug auf den Rohrleitungsabschnitt zum Pumpen einer konstanten Strömungsrate der Flüssigkeit durch diesen Abschnitt der Rohrleitung, wenn sich die Rohrleitungstemperatur nicht ändert.
Wenn jedoch die Temperatur der Rohrleitung sinkt, wird die Rohrleitung steifer und weniger elastisch. Dies kann die Pumpmerkmale ändern. Man erwäge eine Situation, in der eine tiefgekühlte, kalte Flüssigkeit durch die Rohrleitung gepumpt wird. Wenn die peristaltische Pumpe auf einen Abschnitt der kalten Rohrleitung einwirkt, um die Rohrleitung zunächst in eine geschlossene Anordnung zu quetschen oder zu verformen, und daraufhin die Rohrleitung löst, wird die kalte Rohrleitung nicht so schnell wieder ihre ursprüngliche Querschnittsanordnung annehmen, wie es der Fall bei Zimmertemperatur wäre. Tatsächlich kann die Rohrleitung möglicherweise nicht bis zu dem Zeitpunkt ihre ursprüngliche Querschnittsanordnung wieder annehmen, zu dem die peristaltische Pumpe den Zyklus wiederholt, um denselben Rohrleitungsabschnitt zuzuquetschen. Wenn die kalte Rohrleitung z. B. nur etwa 75% ihrer vollständigen offenen Querschnittsanordnung wiedergewonnen hat, bevor sie erneut von der peristaltischen Pumpe zugequetscht wird, dann enthält dieser Rohrleitungsabschnitt wesentlich weniger Flüssigkeit, als wenn dieser Rohrleitungsabschnitt vollständig seine ursprüngliche Querschnittsanordnung wieder erlangt hätte, bevor er danach von der Pumpe zugequetscht wird.
Normalerweise dienen peristaltische Pumpen dazu, mit einer einstellbaren, aber konstanten Geschwindigkeit eine Flüssigkeit durch die Verabreichungsset-Rohrleitung zu fördern. Die Geschwindigkeit kann innerhalb einer Bandbreite von Raten auf eine ausgewählte Rate eingestellt werden. Wenn ein Patient z. B. 10 Milliliter Flüssigkeit pro Stunde aufnehmen soll, dann kann die peristaltische Pumpe eingestellt werden, um diese Strömungsrate auf der Grundlage einer Pumpen-Betriebsgeschwindigkeit, die vom Pumpenhersteller für die Rohrleitung bei einer konstanten Temperatur, typischerweise einer normalen Zimmertemperatur, bestimmt wurde, bereitzustellen. Wenn sich die Temperatur der Rohrleitung von derjenigen unterscheidet, die bei der Erstellung des Pumpenströmungsregelungssystem-Verhältnisses zwischen der Pumpen-Betriebsgeschwindigkeit und der Strömungsrate vom Pumpenhersteller verwendet wird, dann wird das Regelungssystem die gewünschte Strömungsrate nicht bereitstellen, wenn die Temperatur der Rohrleitung höher oder niedriger ist.
Entsprechend wäre es wünschenswert, ein verbessertes System zum Regeln des Fluidflusses durch eine peristaltische Pumpe bereitzustellen. Ein solches verbessertes System sollte Temperaturschwankungen, einschließlich Temperaturschwankungen des dem Patienten verabreichten flüssigen Produkts sowie Schwankungen der Umgebungstemperatur, Rechnung tragen.
Vorzugsweise sollte die Temperatur-Abtastgerätschaft, die in einem solchen verbesserten System verwendet wird, auch vor einer elektrostatischen Entladung geschützt werden, um die Möglichkeit eines Schadens an diesen Sensoren zu beseitigen oder wenigstens so gering wie möglich zu halten.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung stellt ein verbessertes System bereit, das Aufbauten enthalten kann, die über die oben erörterten Vorteile und Merkmale verfügen. Das System ist bequem zu verwenden und, was seine Herstellung und seinen Betrieb betrifft, kostengünstig. Das System ist vor allem für die Verwendung in einer peristaltischen Pumpe geeignet. Das System ist jedoch auch für andere Pumpenarten anwendbar, in denen das Fluid durch die Rohrleitung gepumpt wird und die Fluidtemperatur nicht direkt abgetastet werden kann.
Das System ist einfach zu betreiben und kann mit einer großen Vielfalt an Standard-Verabreichungssets und Fluidbehältern verwendet werden. Das System ist so aufgebaut, dass es der wachsenden Nachfrage nach einer krankenhausweiten Vereinheitlichung sowie nach einer Vereinheitlichung an anderer Stelle, der Heimfürsorge, nachkommt.
Das verbesserte System der vorliegenden Erfindung ermöglicht die sichere Fluidabgabe an einen Patienten. Das System ist bequem zu betreiben und leicht einzurichten.
Ein Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft eine Verbesserung einer peristaltischen Pumpe zum Pumpen des Fluids durch die Rohrleitung. Die Verbesserung umfasst einen an die Rohrleitung angrenzenden Temperatursensor zum Abtasten der Temperatur der Rohrleitung. Wenn die Rohrleitung gekühlt wird, weil eine tiefgekühlte Flüssigkeit durch die Rohrleitung gepumpt wird, dann kann die resultierende Abnahme der Pumpenströmungsrate (infolge einer langsameren Rückkehr des verformten Rohrleitungsquerschnitts in seine ursprüngliche Konfiguration) mit einer erhöhten Pumpen-Betriebsgeschwindigkeit korreliert werden, die nötig ist, um die Strömung bei der gewünschten Geschwindigkeit zu halten, im Wesentlichen unabhängig von Temperaturschwankungen.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren bereitgestellt, um die Fluidströmung durch die flexible Rohrleitung in einer peristaltischen Pumpe zu regeln, worin ein Abschnitt oder eine Länge der Rohrleitung, der/die peristaltisch verformt wurde, mit einer von der Fluidtemperatur abhängigen Geschwindigkeit seine/ihre ursprüngliche Querschnitt-Konfiguration wieder erlangt. Das Verfahren schließt den Schritt des Abtastens der Temperatur an einer Stelle auf einem Wärmeübertragungsweg ein, die einen Abschnitt der Rohrleitung innerhalb der Pumpe einschließt. Vorzugsweise erstreckt sich der Wärmeübertragungsweg von der Rohrleitung zu einem Temperatursensor. In der bevorzugten Ausführungsform schließt der Wärmeübertragungsweg dazwischen befindliche Materialien, wie beispielsweise ein Material zum Schutz vor elektrostatischer Entladung und ein Epoxidmaterial ein, das das Material zum Schutz vor elektrostatischer Entladung an einen Temperatursensor heftet.
Das Verfahren schließt den weiteren Schritt des Messens der Umgebungstemperatur innerhalb der Pumpe an einer Stelle ein, die getrennt von der Rohrleitung liegt und vom Wärmeübertragungsweg thermisch isoliert ist. Das Verfahren schließt weiterhin den Schritt des Regulierens der Pumpen-Betriebsgeschwindigkeit abhängig von den zwei gemessenen Temperaturen ein.
Gemäß einem noch weiteren Aspekt der Erfindung schließt das Verfahren die Anordnung eines ersten Temperatursensors in der peristaltischen Pumpe gegen die Oberfläche eines dazwischen liegenden thermisch leitenden Aufbaus ein, der zwischen der Außenfläche der Rohrleitung und dem ersten Temperatursensor liegt und sich damit in Berührung befindet. Die Temperatur T_s der Oberfläche des thermisch leitenden Aufbaus wird durch den ersten Temperatursensor bestimmt.
Ein zweiter Temperatursensor wird in der Pumpe an einer Stelle angeordnet, die von der Rohrleitung und dem zwischengelagerten thermisch leitenden Aufbau getrennt liegt. Die Umgebungstemperatur T_a wird vom zweiten Temperatursensor bestimmt.
Als nächstes wird die Temperatur T_f des Fluids an der Innenfläche der Rohrleitung gemäß der folgenden Formel berechnet: Tf = (bTa – Ts)/(b – 1)worin b eine empirisch bestimmte Konstante gleich (T_f–T_s)/(T_f–T_a) ist, die aus einem gemessenen Wert der Temperatur T_s berechnet wird, wenn beide Temperaturen T_f und T_a auf ausgewählte Werte festgelegt werden.
Danach betreibt das Verfahren die Pumpe bei einer veränderlichen Geschwindigkeit abhängig von der berechneten Temperatur T_f.
Gemäß noch einem anderen Aspekt der Erfindung schließt das Verfahren das Anordnen einer Seite eines thermisch leitenden elektrischen Isolators gegen die Außenfläche der Rohrleitung in der Pumpe ein. Ein erster Temperatursensor wird mit einer dazwischenliegenden Schicht eines thermisch leitenden Verbindungsmaterials an die andere Seite des elektrischen Isolators geheftet, um einen Wärmeübertragungsweg von der Rohrleitung zum ersten Temperatursensor zu bestimmen. Die Temperatur T_s an der Grenzfläche zwischen dem Verbindungsmaterial und dem ersten Temperatursensor wird vom ersten Temperatursensor bestimmt.
Ein zweiter Temperatursensor wird in der Pumpe an einer Stelle angeordnet, die vom Wärmeübertragungsweg thermisch isoliert ist. Der zweite Temperatursensor wird mit einer dazwischen liegenden Schicht eines thermisch leitenden Verbindungsmaterials an eine Seite eines thermisch leitenden elektrischen Isolators geheftet. Die Umgebungstemperatur T_a wird durch den zweiten Temperatursensor bestimmt.
Das Verfahren beinhaltet weiterhin das periodische Berechnen der Temperatur T_f des Fluids an der Innenfläche der Rohrleitung gemäß der Formel Tf = (bTa – Ts)/(b – 1)worin b eine empirisch vorbestimmte Konstante gleich (T_f–T_s)/(T_f–T_a) ist, die aus einem gemessenen Wert der Temperatur T_s berechnet wird, worin beide Temperaturen T_f und T_a auf ausgewählte Werte festgelegt werden.
Danach variiert das Verfahren die Pumpen-Betriebsgeschwindigkeit gegenläufig zu und abhängig von Änderungen in der berechneten Temperatur T_f.
Gemäß noch einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein System bereitgestellt, um indirekt die Temperatur des Fluids zu messen, das durch die flexible Rohrleitung in einer Pumpe fließt. Das System schließt einen ersten thermisch leitenden elektrischen Isolator ein, der sich gegenüberliegende erste und zweite Flächen aufweist und der mit der ersten Fläche in Kontakt mit der Außenfläche der Rohrleitung in der Pumpe angebracht wird.
Das System schließt einen ersten Temperatursensor und ein erstes thermisch leitendes Verbindungsmaterial ein, das den ersten Temperatursensor an die zweite Fläche des elektrischen Isolators heftet.
Das System schließt ein erstes elektrisch und thermisch isolierendes Material ein, das sich von dem Verbindungsmaterial erstreckt, um den ersten Temperatursensor einzukapseln.
Das System schließt auch einen zweiten thermisch leitenden elektrischen Isolator ein, der (1) von der Rohrleitung entfernt ist, (2) gegenüberliegende erste und zweite Flächen hat und (3) in der Pumpe montiert ist, wobei die erste Fläche in der Pumpe der Pumpen-Umgebungstemperatur ausgesetzt ist.
Ein zweiter Temperatursensor ist im System eingeschlossen, und ein zweites thermisch leitendes Verbindungsmaterial heftet den zweiten Temperatursensor an die zweite Fläche des zweiten elektrischen Isolators.
Das System schließt ein zweites elektrisch und thermisch isolierendes Material ein, das sich von dem zweiten thermisch leitenden Verbindungsmaterial erstreckt, um den zweiten Temperatursensor einzukapseln.
Noch ein weiterer Aspekt der Erfindung schließt ein Temperatur-Abtastsystem der oben beschriebenen Art zusammen mit einem speziellen Gehäuse ein, das in der Pumpe montiert werden muss. Das Gehäuse schließt (1) einen ersten Aufnahmeblock ein, der eine erste Öffnung bestimmt, und (2) einen zweiten Aufnahmeblock, der vom ersten Aufnahmeblock getrennt liegt und eine zweite Öffnung bestimmt.
Der erste thermisch leitende elektrische Isolator schließt eine erste Platte ein, die einander gegenüberliegende erste und zweite Flächen bestimmt. Die erste Platte wird am Ende der ersten Öffnung in einem ersten Aufnahmeblock montiert, um die erste Öffnung mit der ersten Fläche der ersten Platte zu versperren, die aus der ersten Öffnung heraussteht, und mit der gegenüberliegenden zweiten Fläche der ersten Platte, die in die erste Öffnung hineinragt.
Der erste Temperatursensor ist in der ersten Öffnung angebracht. Das erste thermisch leitende Verbindungsmaterial heftet den ersten Temperatursensor an die zweite Fläche der ersten Platte.
Der zweite thermisch leitende elektrische Isolator schließt eine zweite Platte ein, die gegenüberliegende erste und zweite Flächen bestimmt. Die zweite Platte wird an einem Ende der zweiten Öffnung im zweiten Aufnahmeblock montiert, um die zweite Öffnung mit der ersten Fläche der zweiten Platte zu versperren, die aus der zweiten Öffnung heraussteht, und mit der gegenüberliegenden zweiten Fläche der zweiten Platte, die in die zweite Öffnung hineinragt.
Der zweite Temperatursensor ist in der zweiten Öffnung angebracht. Das zweite thermisch leitende Verbindungsmaterial heftet den zweiten Temperatursensor an die zweite Fläche der zweiten Platte.
Zahlreiche weitere Vorteile und Merkmale der vorliegenden Erfindung gehen aus der folgenden detaillierten Beschreibung der Erfindung, aus den Ansprüchen und aus den beigefügten Zeichnungen ohne Weiteres hervor.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
In den beigefügten Zeichnungen, die einen Teil der Beschreibung bilden und in denen gleiche Ziffern benutzt werden, um gleiche Teile darin zu kennzeichnen, ist
1 eine perspektivische Ansicht eines primären Sets zur intravenösen Verabreichung;
2 eine bruchstückhafte, perspektivische Ansicht einer Infusionspumpe, die (1) Merkmale der vorliegenden Erfindung einbezieht und (2) an einem Infusionsständer montiert ist, der einen flexiblen Beutelbehälter trägt, der mit dem in 1 gezeigten Verabreichungsset verbunden ist und in 2 als in die Infusionspumpe geladen dargestellt wird;
3 eine vergrößerte, bruchstückhafte, perspektivische Ansicht der Vorderseite der in 2 gezeigten Infusionspumpe, und 3 zeigt die Tür in der vollständig geöffneten Stellung und die Verabreichungsset-Rohrleitung von der Pumpe getrennt;
4 ein bruchstückhafter Aufriss der rechten Seite der in 3 gezeigten Pumpe;
5 eine bruchstückhafte, perspektivische Ansicht wie diejenige in 3, wobei jedoch 5 die in die Pumpe geladene Verabreichungsset-Rohrleitung zeigt;
6 eine perspektivische Ansicht der Temperatur-Abtastbaugruppe, die ohne die umgebende Struktur gezeigt wird;
7 eine vergrößerte, bruchstückhafte Querschnittsansicht allgemein an der Ebene 7-7 in 4;
8 eine vergrößerte, bruchstückhafte Querschnittsansicht allgemein an der Ebene 8-8 in 5;
9 eine perspektivische Explosionszeichnung der Bestandteile, aus denen sich die in 6 gezeigte Temperatur-Abtastbaugruppe zusammensetzt;
10 eine perspektivische Ansicht des Temperatur-Abtastbaugruppengehäuses;
11 eine stark vergrößerte, bruchstückhafte Querschnittsansicht, ähnlich derjenigen in 8; und
12 eine stark vergrößerte, bruchstückhafte Querschnittsansicht des Abschnitts der Struktur, der innerhalb der gestrichelten Grenzlinie A in 11 gezeigt und auf einem Graph aus Temperatur versus Entfernung eingetragen ist.
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM
Obwohl diese Erfindung für viele unterschiedliche Ausführungsformen zugelassen ist, offenbaren diese Beschreibung und die beigefügten Zeichnungen nur eine spezifische Form als Beispiel der Erfindung. Es ist jedoch nicht beabsichtigt, die Erfindung auf die so beschriebene Ausführungsform einzuschränken. Der Schutzumfang der Erfindung wird in den beigefügten Ansprüchen dargelegt.
Um die Beschreibung zu vereinfachen, wird eine Pumpe, die Merkmale dieser Erfindung einschließt, in einer normalen (senkrechten) Ausrichtung beschrieben, und Begriffe wie beispielsweise oben, unten, horizontal usw. werden in Bezug auf diese Ausrichtung verwendet. Es versteht sich jedoch, dass die Pumpe dieser Erfindung in einer anderen als in der beschriebenen Ausrichtung gelagert, transportiert und verkauft werden kann.
Die Figuren, die die Pumpe darstellen, zeigen einige mechanische Elemente, die bekannt sind und vom Fachmann auf dem Gebiet erkannt werden. Die detaillierten Beschreibungen dieser Elemente sind für ein Verständnis der Erfindung nicht nötig und werden dementsprechend hierin nur bis zu dem Grad vorgestellt, der erforderlich ist, um ein Verständnis der neuartigen Merkmale der vorliegenden Erfindung zu erleichtern.
Die Pumpe, die die Merkmale dieser Erfindung einschließt, wird im Zusammenhang mit bestimmten herkömmlichen Bestandteilen verwendet, deren Details (obwohl sie nicht vollständig dargestellt oder beschrieben werden) für Personen mit Fertigkeit auf dem Gebiet und einem Verständnis der notwendigen Funktionen dieser Bestandteile offensichtlich sind.
Das verbesserte System der vorliegenden Erfindung beinhaltet die Verabreichung eines Fluids an einen Patienten mit einer Vielfalt an Standard-Sets zur intravenösen Verabreichung, von denen eines in 1 dargestellt und darin allgemein mit dem Bezugszeichen 40 gekennzeichnet ist. Das Verabreichungsset 40 wird normalerweise benutzt, um parenterale Fluide, enterale Fluide, Gesamtblut, Bestandteile roter Blutkörperchen und dergleichen aus einem Fluidbehälter, wie beispielsweise einer Flasche oder einem flexiblen Beutel 42, der in 2 an einem Ständer zur intravenösen Verabreichung 44 getragen gezeigt wird, abzugeben. In einen Abschnitt des Verabreichungssets 40 wird von einer peristaltischen Pumpe 50 eingegriffen, und ein distaler Abschnitt des Verabreichungssets 40 stromabwärts von der Pumpe 50 kann mit einer Venenzugangsvorrichtung in einem Patienten, wie beispielsweise einer Nadel oder Kanüle (nicht dargestellt), die in den Patienten gesteckt wird, verbunden werden.
Der Behälter 42 kann jeden beliebigen herkömmlichen oder speziellen Aufbau haben. Der detaillierte Aufbau und die spezifische Struktur des Behälters 42 bilden keinen Teil der vorliegenden Erfindung.
Das Verabreichungsset 40 kann einen beliebigen passenden herkömmlichen oder speziellen Aufbau haben. Das in 1 dargestellte Set 40 ist ein primäres, ventiliertes, intravenöses Set, das in den U.S.A. unter der Kennzeichnungsnummer 1881 von Abbott Laboratories, 100 Abbott Park Road, Abbott Park, Illinois 60064-3500, U.S.A., vertrieben wird. Das Verabreichungsset 40 hat ein proximales Ende, das durch einen hohlen Einstichstift 46 bestimmt wird, der aus einem gewöhnlichen bakteriendichten Luftfilter 48 am oberen Ende einer Tropfkammer 52 hervorragt. Eine Länge der hohlen, flexiblen Rohrleitung 54 erstreckt sich durch eine Rollklemme 56 der Art, wie sie von Abbott Laboratories unter der Bezeichnung CAIR vertrieben wird, aus der Unterseite der Tropfkammer 52.
An der Rohrleitung 54 stromabwärts von der Rollklemme 56 ist eine Gleitklemme 60 der Art angeordnet, wie sie von Abbott Laboratories unter der Bezeichnung DUO SLIDE verkauft wird. Die DUO SLIDE-Klemme 60 wird hiernach detailliert beschrieben.
Eine herkömmliche Y-Injektionsstelle 62 wird stromabwärts von der Gleitklemme 60 an der Rohrleitung 54 bereitgestellt. Das distale Ende der Rohrleitung 54 ist mit einem gewöhnlichen Außenadapter 64 ausgestattet. Der Adapter 64 ist so aufgebaut, dass er an einer Venenpunktionsvorrichtung befestigt werden kann.
Die Verabreichungssetbestandteile können einen beliebigen geeigneten speziellen oder herkömmlichen Aufbau haben, dessen Details keinen Teil der vorliegenden Erfindung darstellen, wenn man davon absieht, dass einige Merkmale einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung aufgebaut sind, um eine herkömmliche flexible Rohrleitung 54 zu enthalten und mit dieser zusammenzuwirken.
Wie in 2 gezeigt, schließt die Pumpe 50 ein Gehäuse 70 und eine rückwärtig vorragende Befestigungsklammer 72 ein, durch die die Pumpe 50 am Ständer 44 befestigt werden kann. Die Klammer 72 schließt einen per Hand bedienbaren Knopf 73 ein. Ein bequemer Traggriff 74 ragt oben aus der Oberseite des Gehäuses 70 heraus. Elektrischer Strom wird mithilfe eines Stromkabels 71 durch die Hinterseite der Pumpe zugeführt.
Die Pumpe 50 hat eine Vordertafel 76, die eine Flüssigkristall-Anzeigebildschirmvorrichtung 78 und eine Tastatur 80 enthält. Neben der Vordertafel 76 liegt eine Vordertür 90, an der ein Türgriff 94 montiert ist. Wie in 3 gezeigt, kann die Tür 90 um etwa 90° geöffnet werden, indem zunächst der Handgriff 94 aus einer im Wesentlichen senkrechten Ausrichtung (wie in 2 gezeigt) in eine im Wesentlichen horizontale Ausrichtung (wie in 3 gezeigt) geschwenkt wird, um die Tür 90 aus dem Gehäuse 70 auszuklinken und dann die Tür 90 nach außen zu schwingen.
In 3 wird die offene Pumpe 50 ohne die Rohrleitung 54 gezeigt, um die Details des Pumpenaufbaus besser darzustellen. Wie in 3 zu sehen, schließt das Gehäuse 70 weiterhin eine Außenabdeckung oder -hülle 98 ein, die durch gestrichelte Linien teilweise in Durchsicht gezeigt wird, um innere Details zu offenbaren. Ähnlich weist die Tür 90 in 3 eine Außenabdeckung oder -hülle 98 auf, die durch gestrichelte Linien teilweise in Durchsicht gezeigt wird, um die inneren Details besser darzustellen.
Wie in den 3, 4 und 5 gezeigt, bestimmt die offene Fläche des Pumpengehäuses 70 einen Aufnahmeweg 100, um die Verabreichungsset-Rohrleitung 54 aufzunehmen, die in 6 in das Pumpengehäuse 70 geladen gezeigt wird. Der Aufnahmeweg 100 wird entlang einer im Allgemeinen ebenen, vorderen Innenfläche des offenen Pumpengehäuses 70 bestimmt. Im Speziellen schließt die Pumpe 50 einen Block oder ein Rahmengestell 104 (3-5) ein, das dadurch gekennzeichnet sein kann, dass es allgemein einen Teil des Gehäuses 70 bestimmt, an dem andere Pumpenbestandteile montiert sind. Das Rahmengestell 104 schließt verschiedene Hohlräume und Öffnungen ein, um diese anderen Bestandteile aufzunehmen, die an das Rahmengestell montiert werden oder, wie hiernach detailliert beschrieben, mit dem Rahmengestell 104 zusammenwirken.
Wie in den 3 und 4 gezeigt, ist der Aufnahmeweg 100 in der oberen rechten Ecke des Rahmengestells 104 im Allgemeinen horizontal ausgerichtet und öffnet sich nach außen zur rechten Seite der Pumpe 50 durch die Außenhülle 96 hin. Die Außenhülle 96 bestimmt somit einen Einlassabschnitt des Aufnahmewegs 100, und die Außenhülle 96 kann dadurch gekennzeichnet sein, dass sie ebenfalls allgemein einen Teil des Pumpengehäuses 70 bildet.
Obwohl er keinen Teil der vorliegenden Erfindung darstellt, wird ein beweglicher Gleitklemmenträger 130 (3, 4 und 5) vorzugsweise am oberen Ende der Pumpe bereitgestellt, um mit dem Aufnahmeweg 100 und mit anderen Merkmalen am oberen Ende der Pumpe zusammenzuwirken. Spezifisch bestimmt die obere rechte Ecke des Rahmengestells 104 nach oben vorragende Stiele 108, an denen ein Einbaublock oder eine Einfassung 110 montiert wird. Die Vorderseite der Einfassung 110 bestimmt eine senkrechte Vertiefung 114, die, wie in den 3 und 4 zu sehen, mit dem horizontalen Abschnitt des Rohrleitungs-Aufnahmewegs 100 in Verbindung steht. Die Einfassung 110 verfügt über eine sich nach innen erstreckende Raste 118 entlang der senkrechten Vertiefung 114, und die Raste 118 bestimmt einen Teil des Aufnahmewegs 100 in der Fläche der Pumpe.
Die Unterseite der Raste 118 an der Vorderseite der Einfassung 110 bildet Unterseitenabschnitte des Rohrleitungs-Aufnahmewegs 100 auf beiden Seiten der senkrechten Vertiefung 114. Die senkrechte Vertiefung 114 erstreckt sich, wie in den
3 und 4 dargestellt, über der Einfassung 110 nach oben in das Gehäuse 70.
Das Rahmengestell 104 ist ausgebildet, um einen Träger 130 zum Halten der Rohrleitungs-Gleitklemme 60 aufzunehmen. Der Träger 130 weist Kreuzschlitze 161 und 162 (4) auf, die ausgebildet sind, um die Gleitklemme 60, wie in 5 dargestellt, in einer allgemein senkrechten Ausrichtung aufzunehmen und zu halten. Die Gleitklemme 60 bestimmt eine verlängerte Öffnung 142 (5), die einen unteren, engen Abschnitt 144 und einen oberen, breiten Abschnitt (1) aufweist.
Vor dem Einfügen der Rohrleitung 54 und der Gleitklemme 60 in die Pumpe 50 wird die Klemme 60 anfänglich in einer Ausrichtung auf der Rohrleitung 54 angeordnet, in der sich die Rohrleitung 54 im engen Abschnitt 144 der Klemmenöffnung 142 befindet, um in eine geschlossene Anordnung gequetscht zu werden, welche die Strömung dadurch sperrt. Die Gleitklemme 60 ist ausgebildet, um die anschließende Bewegung nach unten in Bezug auf die Rohrleitung 54 zu ermöglichen, nachdem die Klemme 60 in den Träger 130 eingeführt wird.
Der Gleitklemmenträger 130 ist ausgebildet, um, wie in den 3, 4 und 5 gezeigt, die Klemme 60 anfänglich in einer hoch liegenden oder erhöhten Stellung aufzunehmen und zu halten, worin sich der schmale Teil 144 der Klemmenöffnung 142 um die Rohrleitung 54 herum befindet, um die Rohrleitung zuzuquetschen. Der Träger 130 ist ausgebildet, um anschließend in eine tiefere Stellung (nicht gezeigt) bewegt zu werden, worin sich der breite Teil der Klemmenöffnung 142 um die Rohrleitung herum befindet, um den Durchfluss zu erlauben. Die Mechanismen zur Durchführung der Bewegung des Trägers 130 zwischen der oberen, höheren Stellung und der tieferen Stellung werden hiernach beschrieben.
Die Bewegung des Trägers 130 von der erhöhten Stellung (in 5 dargestellt) nach unten in die tiefere Stellung führt die Gleitklemme 60 im Verhältnis zur Rohrleitung 54 nach unten, die im Rohrleitungs-Aufnahmeweg an den Leisten 120 über dem Träger 130 gehalten und im breiten Abschnitt der Klemmenöffnung 142 positioniert wird.
Wenn die Gleitklemme 60 zum ersten Mal vollständig in den Träger 130 gesteckt wird, wird die Rohrleitung 54 im Kanal aufgenommen, der den Aufnahmeweg 100 auf beiden Seiten der senkrechten Vertiefung 114 bestimmt. Das Rahmengestell 104 schließt Paare von gegenüberliegenden Laschen 170 (5) ein, die etwas in den Kanal des Aufnahmewegs 100 vorragen, um die Rohrleitung 54 zu greifen, indem eine geringe, lokale Verformung der Rohrleitung neben den Laschen 170 durchgeführt wird. Die Laschen 170 sind vorzugsweise getrennt geformte Einsatzstücke, die in passenden Aufnahme-Hohlräumen im Rahmengestell 104 angebracht sind. Eine Reihe dieser Paare gegenüberliegender Laschen 170 wird, wie in den 3 und 6 gezeigt, entlang dem Aufnahmeweg 100 bereitgestellt.
Ein Schlauchquetschpumpenkopf 174 wird, wie in den 3, 4 und 5 gezeigt, am senkrechten Abschnitt des Rohrleitungs-Aufnahmewegs 100 angeordnet. Der Schlauchquetschpumpenkopf 174 kann jeden beliebigen geeigneten gewöhnlichen oder speziellen Aufbau haben. Der Schlauchquetschpumpenkopf 174 umfasst normalerweise eine Vielzahl an Keilen, wie beispielsweise die Keile 174A–174H, die der Reihe nach geschaltet und von Nockenabschnitten auf einer Kurbelwelle (nicht sichtbar), die senkrecht hinter den Keilen innerhalb des Pumpengehäuses 70 angeordnet wird, nach außen gegen die Rohrleitung bewegt werden. Die Kurbelwelle wird von einem Schrittmotor (nicht sichtbar) gedreht. Eine Auflegeplatte (3 und 5) 186 wird in der Tür 90 montiert und liegt der Rohrleitung 54 neben dem Pumpenkopf 174 gegenüber, wenn die Tür 90 geschlossen wird.
Jeder Pumpenkopfkeil 174A–174H drängt die Rohrleitung 54, wenn er nach außen gegen die Rohrleitung 54 bewegt wird, gegen die Auflegeplatte 186 (3) an der geschlossenen Tür 90. Die Auflegeplatte 186 wird durch eine Feder (nicht sichtbar), die zwischen der Tür und der Auflegeplatte 186 wirkt, gegen den Pumpenkopf 174 vorgespannt. Wenn ein Keil 174A–174H nach außen bewegt wird, um die Rohrleitung 54 dicht gegen die Auflegeplatte 186 zu drücken, wird der nächste benachbarte stromabwärts gelegene Keil nach außen bewegt, um das im Schlauch befindliche Fluid in einer peristaltischen Tätigkeit in der Rohrleitung 54 weiter stromabwärts zu drängen. Das Schlauchquetschpumpensystem, einschließlich der oben erörterten Schlauchquetschpumpen-Systemelemente 174A–174H und der Auflegeplatte 186, kann einen beliebigen geeigneten gewöhnlichen oder speziellen Aufbau haben. Der detaillierte Aufbau und Betrieb dieser Schlauchquetschpumpensystembestandteile sowie anderer tragender Bestandteile, Steuersysteme usw. bilden keinen Teil der vorliegenden Erfindung.
Die Rohrleitung 54 erstreckt sich unter dem Pumpenkopf 174 im Kanal, der den Rohrleitungs-Aufnahmeweg 100 bestimmt. Obwohl sie keinen Teil der vorliegenden Erfindung bildet, wird unter dem Pumpenkopf 174 vorzugsweise eine Rückstauklemme 190 (3, 4 und 5) bereitgestellt. Die Rohrleitung 54 erstreckt sich durch die Rückstauklemme 190 nahe der Unterseite der Pumpe.
Die Rückstauklemme 190 schließt eine Eingriffsrippe 192 und eine sich seitlich erstreckende Fingerdruckunterlage 194 (3) ein. Angrenzend an die Eingriffsrippe 192, an einer Seite des Rohrleitungs-Aufnahmewegs 100, befindet sich ein Amboss 196, der außen aus der Vorderfläche des Rahmengestells 104 vorragt. Die Rohrleitung 54 wird, wie in 6 gezeigt, normalerweise zwischen den Amboss 196 und die Eingriffsrippe 192 geladen, wenn die Klemme 190 offen ist.
Ein Abschnitt der Rückstauklemme 190 erstreckt sich hinter dem Rahmengestell 104 und schließt einen feder-vorgespannten Sprungfeder-Knebel-Einrastmechanismus (in den Figuren nicht sichtbar) ein. Wenn die Pumpentür 90 geöffnet wird, wird die Rückstauklemmrippe 192 normalerweise in die geschlossene Stellung (nicht dargestellt) vorgespannt und muss zunächst per Hand geöffnet werden, um das Ausladen oder Einladen der Rohrleitung 54 zu ermöglichen.
Um die Klemme 190 am Rohrleitungs-Aufnahmeweg 100 zwischen dem Amboss 196 und der Rohrleitungseingriffsrippe 192 zu öffnen, wird die Fingerdruckunterlage 194 nach hinten gegen das Rahmengestell 104 gedrückt. Wenn die Fingerdruckunterlage 194 bis zu dem Punkt nach hinten gedrückt wird, wo sie sich, wie in den 3 und 5 gezeigt, im Wesentlichen parallel zur Oberfläche des Rahmengestells 104 und angrenzend dazu befindet, hält der Sprungfeder-Knebel-Einrastmechanismus hinter dem Rahmengestell 104 die Rückstauklemme 190 sogar in der offenen Stellung, nachdem der Finger des Bedieners von der Fingerdruckunterlage 194 genommen wurde. Dies erzeugt einen Zwischenraum zwischen der Eingriffsrippe 192 und dem Amboss 196, um das Einsetzen der Rohrleitung 54 zwischen der Rippe 192 und dem Amboss 196 zu ermöglichen.
Wenn sich die Rückstauklemme in der in 5 von durchgehenden Linien dargestellten vollständig geöffneten Stellung befindet, wird ein Abschnitt des Einrastmechanismus (hinter dem Rahmengestell 104 nicht sichtbar) nach vorne gedrückt, um einen Bolzen 200 aus einer Bohrung 202 in der Fläche des Rahmengestells 104 zu erstrecken. Wenn die Tür 90 danach geschlossen wird, greift ein Abschnitt der Tür 90 in das distale Ende des Bolzens 200 ein und drückt ihn nach innen in die Bohrung 202. Das Nach-innen-Bewegen des Bolzens 200 (mittels seiner Anbringung an der Rückstauklemme 190 hinter dem Rahmengestell 104) bewirkt, dass die Rückstauklemme 190 nach außen knapp über den Sprung-Punkt des Knebelfedermechanismus hinaus in Richtung geschlossene Stellung schwenkt; jedoch hat die geschlossene Tür 90 eine eingeschnittene Eingriffsfläche 204, die verhindert, dass sich die Fingerdruckunterlage 194 und die Rippe 192 in die vollständig geschlossene Stellung bewegen, die die Rohrleitung zuquetschen würde. Dies ermöglicht die Fluidströmung durch die Klemme 190, wenn die Tür geschlossen ist. Wenn jedoch die Tür 90 danach geöffnet wird, sind die Fingerunterlage 194 und die Rippe 192 frei, sich unter dem Einfluss des Knebelfedermechanismus ganz in die vollständig geschlossene Stellung zu bewegen, um die Rohrleitung 54 zuzuquetschen.
Die oben beschriebene Rückstauklemme 190 kann jeden beliebigen geeigneten speziellen oder gewöhnlichen Aufbau haben. Das Einschließen einer Rückstauklemme 190 und ihr detaillierter Aufbau und Betrieb bilden keinen Teil der vorliegenden Erfindung.
In Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung schließt die Pumpe 50, wie in den 3 und 5 dargestellt, eine Luftsensorbaugruppe 210 unter der Rückstauklemme 190 ein. Die Luftsensorbaugruppe 210 schließt einen Schlitz ein, der einen Teil des Rohrleitungs-Aufnahmewegs 100 bestimmt. Die Luftsensorbau gruppe 210 betätigt einen Alarm und/oder schaltet die Pumpe 50 aus, wenn die Baugruppe 210 ermittelt, dass die Flüssigkeit in der Rohrleitung 54 Luft (z. B. Blasen) in einer Menge enthält, die größer ist als ein vorbestimmter Mindestanteil. Die Luftsensorbaugruppe 210 kann einen beliebigen geeigneten herkömmlichen oder besonderen Aufbau haben (z. B. piezoelektrische Ultraschallwandler einschließend). Der detaillierte Aufbau und Betrieb der Luftsensorbaugruppe 210 bilden keinen Teil der vorliegenden Erfindung.
Die Pumpe 50 kann andere Sensoren, Schalter, Alarme usw. einschließen, wie es geeignet oder erwünscht sein kann, aber diese weiteren Elemente stellen keinen Teil der vorliegenden Erfindung dar.
Wie in 3 dargestellt, kann die Innenfläche der Tür 90 eine Vielzahl an Vorsprüngen 172 einschließen, die mit dem Kanal ausgerichtet sind, der den Rohrleitungs-Aufnahmeweg 100 bestimmt, wenn die Tür 90 geschlossen ist, und die so wirken, dass die Rohrleitung 54 in den den Aufnahmeweg 100 bestimmenden Kanal gedrückt wird.
Die Rohrleitung 54 kann leicht in den oben beschriebenen Rohrleitungs-Aufnahmeweg 100 in der Pumpe 50 gedrückt werden. Bevor die Verabreichungsset-Rohrleitung in die Pumpe 50 geladen wird, wird normalerweise der Behälter 42 (2) mit der Rohrleitung 54 verbunden. Vor dem Verbinden der Rohrleitung 54 mit dem Behälter 42 wird zunächst die Rollklemme 56 (1) geschlossen, um den Fluss durch die Rohrleitung 54 zu sperren. Dann wird der Auslass am Behälter 42 (2) freigelegt. Der Verabreichungsset-Einstechstift 46 (1) wird dann mit einer Drehbewegung in den Auslass des Behälters 42 gesteckt. Der Behälter 42 wird dann an den Ständer 44 gehängt und die Tropfkammer 52 (1) bis zur Markierung gefüllt.
Bevor die Rohrleitung 54 in die Pumpe 50 geladen wird, wird das Verabreichungsset 40 zum Ansaugen gebracht. Wenn sich die Pumpe 50 unter dem Behälter 42 befindet, wird die Rollklemme 56 geöffnet, um Luft aus der Verabreichungsset-Rohrleitung 54 auszustoßen, während sich die auf der Rohrleitung befindliche Gleitklemme 60 in einem offenen Zustand befindet, um die Rohr leitung nicht zu verschließen. Die Rollklemme 56 wird daraufhin geschlossen. Der Außenadapter 64 am distalen Ende der Verabreichungsset-Rohrleitung 54 kann dann an einer Venenpunktionsvorrichtung befestigt werden. Wenn die Venenpunktionsvorrichtung nicht permanent ist, muss die Vorrichtung vor Durchführung der Venenpunktion zum Ansaugen gebracht werden.
Man sollte darauf achten, das System von Luftbläschen zu reinigen. Luft wird von der hinteren Rückfluss-Sperre an der Y-Stelle 62 verdrängt, indem sie umgedreht und kräftig darauf geklopft wird, während das Fluid fließt.
Vor dem Laden der Rohrleitung 54 in die Pumpe 50 sollte der Bediener sicherstellen, dass sich die Rollklemme 56 zwischen dem Behälter 42 und der Gleitklemme 60 befindet. Der Bediener sollte auch prüfen, ob die Rollklemme 56 geschlossen ist, und bestätigen, dass es in der Tropfkammer 52 keinen Fluss gibt. Als Nächstes wird die Gleitklemme 60 geschlossen, indem die Klemme 60 so gedrückt wird, dass die Rohrleitung 54 im engen Abschnitt 144 der Klemmenöffnung zugequetscht wird.
Dann wird die Pumpentür 90 geöffnet, indem der Türgriff 94 angehoben wird. Die Rückstauklemme 190, die sich automatisch in die geschlossene Ausrichtung bewegt, wenn sich die Tür 90 öffnet, muss durch Drücken der Fingerdruckunterlage 194 geöffnet werden. Die Klemme 190 wird aufgrund der Wirkung des Sprungfeder-Knebelmechanismus mit der Klemme 190, wie oben beschrieben, offen bleiben, nachdem der Finger des Bedieners weggenommen wird.
Die Verabreichungsset-Rohrleitung 54 wird dann an der offenen Fläche der Pumpe 50 positioniert. Die Gleitklemme 60 wird mit den Trägerschlitzen ausgerichtet. Die Gleitklemme 60 wird zusammen mit der darin angeordneten geschlossenen Rohrleitung 54 nach innen bewegt, um die Gleitklemme 60 innerhalb der Trägerschlitze und innerhalb der senkrechten Gehäusevertiefung 114 zu positionieren. Dies führt dazu, dass der Abschnitt der Rohrleitung 54 neben der Gleitklemme 60 im Kanal aufgenommen wird, der im Rohrleitungs-Aufnahmeweg 100 über dem Träger 130 bestimmt wird.
Der Bediener richtet dann den restlichen Abschnitt der Rohrleitung 54 neben den restlichen Abschnitten des Aufnahmewegs 100 aus und lädt die Rohrleitung 54 im Kanal des Aufnahmewegs 100 von der Oberseite zur Unterseite der Pumpe (5). Man sollte darauf achten, die Rohrleitung nicht zu dehnen. Die Rohrleitung 54 wird mit einer Fingerkuppe in den Kanal gedrückt, der den Aufnahmeweg 100 bestimmt, während das Berühren der Rohrleitung mit spitzen Objekten, wie z. B. Fingernägeln, vermieden wird.
Die Tür 90 wird dann über der eingeführten Rohrleitung 54 geschlossen, und der Handgriff 94 wird eingeklinkt, indem er, wie in den 2 und 11 dargestellt, nach unten in die vollständig geschlossene Stellung gedrückt wird. Das Innere der Tür 90 schließt eine obere Vertiefung 240 (3 und 5) und einen Hohlraum oder Einschnitt 242 (3 und 5) ein, um jeweils die außen vorspringenden Abschnitte der Gleitklemme 60 und des Trägers 130 aufzunehmen, wenn die Tür 90 geschlossen wird.
Bevor die Pumpe 50 gestartet wird, sollte als Nächstes die Rollklemme 56 über der Pumpe 50 geöffnet werden, und die Abwesenheit von Strömung in die Tropfkammer 52 sollte bestätigt werden.
Mit Bezug auf 5 (die die in die Pumpe 50 geladene Verabreichungsset-Rohrleitung 54 zeigt) wird man erkennen, dass in der dargestellten bevorzugten Form der Pumpe der Rohrleitungs-Aufnahmeweg im Wesentlichen in einer Ebene entlang dem Gehäuse 70 bestimmt wird (wobei das Gehäuse 70 das Rahmengestell 104 und die obere Einfassung 110 einschließt, die den Kanal des Rohrleitungs-Aufnahmewegs 100 bestimmen). Die Ebene, in der die eingeführte Rohrleitung 54 liegt, ist im Allgemeinen senkrecht, wenn sich die Pumpe in der normalen Betriebsstellung befindet.
Die Tür 90 wird vorzugsweise auf einer allgemein senkrechten Achse montiert, um zwischen der offenen und der geschlossenen Stellung zu schwenken. In der dargestellten bevorzugten Ausführungsform liegt die Drehachse der Tür 90 parallel zum Abschnitt des Rohrleitungs-Aufnahmewegs 100, der entlang der Fläche des Pumpenkopfs 174 bestimmt wird. Die Drehachse der Tür ist auch gegenüber dem Rohrleitungs-Aufnahmeweg 100 nach vorne versetzt.
Im Speziellen wird die Türdrehachse im Rahmengestell 104, wie in den 3 und 5 gezeigt, von einem Paar von Türbolzen aufnehmenden Vorsprüngen 220 bestimmt. Wie in 5 dargestellt, bestimmt die Tür 90 zwei Schlitze 224, um jeden der Rahmengestellvorsprünge 220 aufzunehmen. Jeder der Rahmengestellvorsprünge 220 bestimmt eine Bolzen aufnehmende Bohrung, die mit Bohrungen in der Tür 90, wie beispielsweise einer in 5 zu sehenden oberen Bohrung 228, ausgerichtet ist. Bolzen, wie beispielsweise der obere Bolzen 230 (in 5 zu sehen) und ein unterer Bolzen (nicht zu sehen), werden in den Bohrungen der Rahmengestellvorsprünge 220 und in den Bohrungen in der Tür 90 angeordnet, um eine Verbindung bereitzustellen, welche die Drehbewegung der Tür 90 ermöglicht.
Der Türgriff 94 ist für die Drehung zwischen der offenen Stellung (5) und der geschlossenen Stellung (2) schwenkbar mit einem Bolzen 246 (5) an der Tür 90 befestigt. Der Türgriff 94 schließt einen Einrastschlitz 250 (5) und eine äußere Nockenfläche 254 (5) ein.
Wie in 5 gezeigt, bestimmt das Gehäuse-Rahmengestell 104 einen eingeschnittenen Einrastbereich 260 zum Aufnehmen der Nockenfläche 254 des Türgriffs 94. Von der Kante des Rahmengestells 104 neben dem Einrastbereich 260 ragt ein Vorsprung 262 nach außen (5). Wie in 5 gezeigt, wird eine Einrastrolle 268 an einem im Vorsprung 262 montierten Bolzen 270 angebracht. Wenn die Tür 90 geschlossen wird, werden der Einrastbolzen 270 und die Rolle 268 in den Schlitz 250 des Handgriffs 94 eingeführt. Wenn der Handgriff 94 um den Drehbolzen 246 des Handgriffs herumgedreht wird (gegen den Uhrzeigersinn, wie in 5 zu sehen), gleitet der Handgriff-Einrastschlitz 250 die Rolle 268 entlang, bis sich der Handgriff 94, wie in 2 gezeigt, in der vollständig geschlossenen Ausrichtung befindet. Infolge einer (1) Krümmung des Einrastschlitzes 250 und (2) der relativen Stellungen des Drehbolzens 246 des Türgriffs und der Einrast-Bolzenrolle 268 erzeugt die Elastizität des Systems (insbesondere wie sie von der Federvorgespannten Auflegeplatte 186 in der Tür 90 bereitgestellt werden kann) eine Sprung-Knebel-Einrastwirkung, die den Türgriff 94 in der vollständig geschlossenen Stellung hält, damit die Tür 90 eingeklinkt geschlossen bleibt.
Der Träger 130 (5) wurde zuvor als zwischen einer höheren Stellung (5) und einer tieferen Stellung (nicht gezeigt) beweglich beschrieben. Die Bewegung des Türgriffs 94 in die eingeklinkte geschlossene Stellung (in 2 dargestellt) bewirkt die Bewegung des Trägers 130 zwischen der höheren und der tieferen Stellung durch einen Verbindungsmechanismus, der als Nächstes beschrieben wird. Im Speziellen ist die äußere Nockenfläche 254 am Türgriff 94 aufgebaut, um in ein Nockenstößelelement oder eine Kurbel 280 (5) einzugreifen. Die Kurbel 280 bestimmt eine Nockenstößelfläche 282. Wie in 5 gezeigt, erstreckt sich der Abschnitt der Kurbel 280, der die Nockenstößelfläche 282 bestimmt, durch einen Schlitz 283 in einem Abschnitt des Rahmengestells 104, der den eingeschnittenen Einrastbereich 260 bestimmt. Die Kurbel 280 ist drehbar hinten am Rahmengestell 104 neben dem eingeschnittenen Einrastbereich 260 montiert. Wie in 5 zu sehen, verfügt das Rahmengestell 104 über einen nach hinten vorspringenden Montagevorsprung 284, und der Vorsprung 284 bestimmt eine Bohrung 286 für die Aufnahme eines Bolzens 290. Die Kurbel 280 ist drehbar am Bolzen 290 angebracht.
Wie in 5 gezeigt, schließt die Kurbel 280 einen Schlitz 296 und eine Überbrückungsleiste 298 ein. Wie in 5 gezeigt, wird ein Ende einer Spannungs-Schraubenfeder 300 mit der Kurbel 280 verbunden und das andere Ende der Feder 300 mit dem Rahmengestell (an einer Stelle, die in den Figuren nicht zu sehen ist). Die Feder 300 spannt die Kurbel 280, wie in 5 gezeigt, normalerweise gegen den Uhrzeigersinn, um die Kurbel-Nockenstößelfläche 282 auswärts im eingeschnittenen Einrastbereich 260 zu positionieren, wenn sich der Türgriff 94 in der ausgeklinkten oder offenen Ausrichtung (5) befindet.
Wie in 5 gezeigt, bestimmt die Kurbel 280 einen Schlitz 308, der ausgebildet ist, um ein Ende eines Verbindungsglieds oder Arms 312, der drehbar mit der Kurbel 280 verbunden ist, mithilfe eines Bolzens 316 aufzunehmen.
Das Verbindungsglied oder der Arm 312 erstreckt sich nach oben, und das obere Ende des Arms 312 (in 5 nicht zu sehen) erstreckt sich nach oben durch den hinteren Abschnitt der Einfassung 110 und ist teilweise drehbar mit einem hinteren Abschnitt des Trägers 130 verbunden, der durch einen Schlitz im Rahmengestell 104 nach hinten vorragt.
Es wird erkennbar sein, dass, wenn die Tür 90 offen ist, die Feder 300 die Kurbel 280 zieht, um die Kurbel 280, wie in 5 zu sehen, gegen den Uhrzeigersinn zu drehen. Dies hält den Arm 312 und den Träger 130 in der erhöhten Stellung, die das Einsetzen oder Entfernen der Gleitklemme 60 ermöglicht. Wenn andererseits die Tür 90 geschlossen wird und der Türgriff 94, wie oben detailliert erläutert, geschlossen einrastet, greift die Türgriff-Nockenfläche 254 in die Nockenstößelfläche 282 der Kurbel 280 ein und bewirkt, dass sich die Kurbel 282 im Uhrzeigersinn dreht. Dies zieht den Träger 130 (und die darin befindliche Gleitklemme 60) nach unten, um den breiten Teil der Klemmenöffnung 142 um die Rohrleitung 54 herum zu positionieren und die Strömung durch die Rohrleitung zu ermöglichen. Wenn danach der Türgriff 94 ausgeklinkt und nach oben in Richtung der in 5 dargestellten Position gehoben wird, bewirkt die Feder 300 erneut, dass die Kurbel 280 und der Arm 312 den Träger 130 (und die darin mitgeführte Gleitklemme 60) in die höhere Stellung (5) zurückführen.
Wenn der Träger 130 in die höhere Stellung (5) zurückgeführt ist, kann die Gleitklemme 60 entfernt werden. Es wird erkennbar sein, dass, wenn sich der Träger 130 in der höheren Position befindet, die Gleitklemme 60 so auf der Rohrleitung 54 im Aufnahmeweg ausgerichtet ist, dass die Rohrleitung 54 im engen Abschnitt 144 der Klemmenöffnung 142 zugequetscht wird. Immer wenn die Tür 90 geöffnet wird, um das Entfernen der Gleitklemme 60 zu ermöglichen, wird daher die Rohrleitung 54 von der Gleitklemme 60 zugequetscht. Wenn das medizinische Personal vergisst, die Rollklemme 56 (1) vor dem Entfernen der Rohrleitung 54 aus der Pumpe zu schließen, wird somit selbst dann keine Gefahr bestehen, dass Fluid frei in den Patienten fließt, wenn die untere Klemme 190 geöffnet und die Rohrleitung 54 aus der Pumpe genommen ist.
Falls erwünscht, könnte die Pumpe 50 anders aufgebaut sein, um den oben beschriebenen beweglichen Träger 130 und den Verbindungsmechanismus zum Durchführen seiner Bewegung zu beseitigen. In diesem anderen Aufbau würde die Rohrleitung 54 einfach in den Aufnahmeweg 100 geladen werden, ohne dass die Gleitklemme 60 in die Pumpe gesetzt würde. Der oben erörterte Träger 130 und der Verbindungsmechanismus, um ihn in die Pumpe 50 zu bewegen, bilden keinen Teil der vorliegenden Erfindung.
Wie oben im Abschnitt unter dem Titel "HINTERGRUND DER ERFINDUNG UND PROBLEME, DIE SICH DURCH DEN STAND DER TECHNIK STELLEN" erörtert, hängt die Fähigkeit einiger herkömmlicher Schlauchquetschpumpenarten zur präzisen Bereitstellung einer ausgewählten Strömungsrate u. a. von der Fähigkeit der Verabreichungsset-Rohrleitung 54 ab, relativ schnell ihre ursprüngliche Querschnittsanordnung wieder zu erlangen. Wenn ein Abschnitt der Rohrleitung 54 durch einen der Schlauchquetschpumpenkopfkeile 174A–174H zugequetscht wird, ist der Rohrleitungs-Querschnitt zeitweilig verschließend abgeflacht. Wenn der Schlauchquetschpumpenkopfkeil von der verformten Rohrleitung 54 weggezogen wird, neigt die Rohrleitung 54 dazu, infolge der inhärenten Elastizität des Materials (das normalerweise ein Polyvinylchlorid-Polymer ist) ihre ursprüngliche Querschnittsanordnung wieder zu erlangen. Wenn der Rohrleitungsabschnitt schnell wieder im Wesentlichen seine ursprüngliche Querschnittsanordnung einnimmt, dann wird die Rohrleitung im Wesentlichen dasselbe Flüssigkeitsvolumen aufnehmen, das sie enthielt, bevor sie vom Schlauchquetschpumpenkopfkeil zugequetscht wurde. Wenn der Schlauchquetschpumpenkopfkeil danach erneut denselben Rohrleitungsabschnitt zuquetscht, wird somit im Wesentlichen dasselbe Flüssigkeitsvolumen aus diesem Rohrleitungsabschnitt herausgedrückt werden. Dies wird als Ergebnis des Pumpenbetriebs zu einer im Wesentlichen konstanten Flüssigkeits-Strömungsrate durch die Rohrleitung führen.
Wenn jedoch die Rohrleitungstemperatur sinkt (wie es der Fall sein könnte, wenn ein gekühltes flüssiges Produkt in den Patienten gepumpt würde), dann wird die Rohrleitung weniger fle xibel und weniger elastisch sein. Die Fähigkeit der Rohrleitungswand, schnell aus ihrer verformten geschlossenen Anordnung in ihre vollständig offene Querschnittsanordnung zurückzukehren, wird beträchtlich reduziert.
Die Rückkehrrate wird mit sinkender Temperatur abnehmen. Bei sehr niedrigen Temperaturen kann es sein, dass die Rohrleitung, sogar über einen langen Zeitraum, nicht in ihre ursprüngliche Querschnittsanordnung zurückkehrt. Da sich die Schlauchquetschpumpenkopfkeile zyklisch gegen die und weg von der Rohrleitung hin- und herbewegen, werden die Pumpenkopf keile – sofern die Rohrleitung nicht schnell genug ihre ursprüngliche Querschnittsanordnung wieder erlangt – die Rohrleitung zuquetschen, bevor die Rohrleitung in der Lage ist, ihre ursprüngliche Anordnung wieder zu erlangen. Somit wird jeder Rohrleitungsabschnitt ein geringeres Flüssigkeitsvolumen enthalten als derselbe Rohrleitungsabschnitt enthielte, falls es der Rohrleitung ermöglicht würde, wieder ihre ursprüngliche Querschnittsanordnung einzunehmen. Als Ergebnis des reduzierten Flüssigkeitsvolumens in der Rohrleitung wird die Flüssigkeits-Strömungsrate durch die Pumpe abnehmen, sofern nicht die Pumpen-Betriebsgeschwindigkeit erhöht wird.
Eine peristaltische Pumpe könnte mit einem einfachen Regelungssystem bereitgestellt werden, das voraussetzt, dass die Pumpe eine Flüssigkeit bei normaler Zimmertemperatur durch die Rohrleitung pumpt. Ein solches einfaches Regelungssystem könnte so aufgebaut sein, dass der Medizintechniker eine gewünschte Strömungsrate auswählen kann, die vom Regelungssystem festgelegt wird, das die Pumpe bei einer vorbestimmten Geschwindigkeit antreibt, die diese ausgewählte Strömungsrate bei normaler Zimmertemperatur erzeugen wird. Wenn jedoch die Temperatur des gepumpten flüssigen Produkts von der normalen Zimmertemperatur abweicht, dann wird dieses einfache Regelungssystem (das eine vorbestimmte Wechselbeziehung zwischen der gewünschten Strömungsrate und der Pumpen-Betriebsgeschwindigkeit bei einer bestimmten Temperatur hat) die Strömungsrate nicht genau regeln.
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein System bereitgestellt, um die Flüssigkeitstemperatur während des Pumpenbetriebs indirekt zu messen. Weiterhin verwendet das System die Temperaturmessung bei der Regelung der Pumpen-Betriebsgeschwindigkeit, um eine genauere Strömungsregelung bereitzustellen. In der bevorzugten Ausführungsform zieht das System auch die Umgebungstemperatur in Betracht. Zusätzlich beinhaltet die bevorzugte Form des Systems einen elektrostatischen Entlade-Schutz. Das System ist in einen Aufbau eingeschlossen, der das Laden der Rohrleitung in die Pumpe oder das Entnehmen der Rohrleitung aus der Pumpe seitens des Bedieners nicht behindert.
4 zeigt das Temperatur-Abtastsystem, das darin allgemein durch das Bezugszeichen 400 gekennzeichnet ist und sich im oberen Abschnitt des Pumpengehäuses 70 befindet. Der größte Teil des Temperatur-Abtastsystems 400 ist, wie in 7 gezeigt, im und hinter dem Pumpen-Rahmengestell 104 montiert. Zu diesem Zweck schließt das Rahmengestell 104 eine vordere Öffnung 402 und eine vordere Öffnung 404 ein, die vom inneren Vorderabschnitt der Pumpe, der durch die Tür 90 geschlossen wird, den Zugriff auf das Temperatur-Abtastsystem ermöglichen. Die Öffnung 402 schließt Folgendes ein: (1) einen vorderen Abschnitt, der durch den Rohrleitungs-Aufnahmeweg 100 bestimmt wird, und (2) einen hinteren, breiteren Abschnitt einwärts vom Rohrleitungs-Aufnahmeweg 100. Die Öffnung 404 hat einen ähnlichen Aufbau; jedoch ist die Öffnung 404 seitlich vom Rohrleitungs-Aufnahmeweg 100 getrennt.
Die Öffnung 402 erstreckt sich vom und hinter dem Aufnahmeweg 100, so dass die Öffnung 402 somit an die Rohrleitung 54 angrenzt und damit in Verbindung steht, wenn die Rohrleitung 54 in den Rohrleitungs-Aufnahmeweg 100 geladen wird. Andererseits ist die Öffnung 404 nicht direkt der Rohrleitung 54 ausgesetzt. Die Öffnung 404 fungiert als "Fenster" zum Ermöglichen des Umgebungs-Wärmeenergiestroms in einen (oder aus einem) Abschnitt des Temperatur-Abtastsystems 400.
Das Temperatur-Abtastsystem 400 schließt ein Gehäuse 420 ein (6, 9 und 10). Das Gehäuse 420 wird als unitärer Aufbau vorzugsweise aus einem Thermoplastmaterial geformt. Jedoch kann das Gehäuse 420, falls erwünscht, als mehrteiliger Aufbau hergestellt sein.
Das Gehäuse 420 verfügt über einen mittleren Abschnitt 408 (6 und 7), der eine mittlere Öffnung 410 zum Aufnehmen einer Schraube 412 bestimmt. Das distale Ende der Schraube 412 ragt aus der Vorderseite des mittleren Gehäuseabschnitts 408 hervor und wird eingeschraubt in einer Bohrung 414 aufgenommen, die an der Innenseite des Pumpengehäuse-Rahmengestells (7) bestimmt wird.
Das Gehäuse 420 schließt einen ersten Aufnahmeblock 421 ein, der eine erste Öffnung 431 (9 und 10) bestimmt. Das Gehäuse 420 schließt auch einen zweiten Aufnahmeblock 422 ein, der eine zweite Öffnung 432 bestimmt (9 und 10). Der zweite Aufnahmeblock 422 liegt vom ersten Aufnahmeblock 421 getrennt.
Das Gehäuse 420 schließt ein einmaliges Verkeilmerkmal ein, um sicherzustellen, dass das Gehäuse 420 während des Herstellungsverfahrens in der richtigen Ausrichtung im Rahmengestell 104 zusammengesetzt wird. Spezifisch schließt das Gehäuse 420, wie in 9 gezeigt, ein Paar sich nach außen erstreckender, getrennt liegender Arme 423 und 425 unter dem Aufnahmeblock 421 ein. Die Arme 423 und 425 erstrecken sich auf beiden Seiten des Rohrleitungswegs. Eine Rohrleitungs-Rückhaltelasche 170 ragt von jedem der Arme 423 und 425 nach innen. Jeder Arm ist ausgebildet, um, wie in 8 gezeigt, in einem passenden Einschnitt oder Bereich des Rahmengestells 104 aufgenommen zu werden. Spezifisch bestimmt das Rahmengestell 104 eine eingeschnittene Wand 427 zum Aufnehmen des Arms 423, und das Rahmengestell 104 bestimmt eine eingeschnittene Wand 429 zum Aufnehmen des Arms 425.
Auf der anderen Seite des Gehäuses 420 unter dem zweiten Aufnahmeblock 422 befinden sich solche Arme nicht. Das Rahmengestell 104 hat neben der Öffnung 404 vor dem Block 422 keine Arm-aufnehmenden Einschnitte. Während des Aufbaus des Geräts wird somit das Gehäuse 420, wenn es versehentlich auf den Kopf gestellt wird, nicht in die im Rahmengestell 104 bestimmten Öffnungen passen. Das Gehäuse 420 wird nur in das Rahmengestell 104 passen, wenn es sich in der richtigen Ausrichtung (wie in den Figuren dargestellt) befindet, worin die Arme 423 und 425 neben den vertieften Schlitzwänden 427 und 429 aufgenommen werden. Dies führt zu einem verkeilten Verhältnis, das verhindert, dass das Gehäuse 420 im Rahmengestell 104 in einer falschen Ausrichtung zusammengesetzt wird.
Der erste Aufnahmeblock 421 bestimmt eine eingeschnittene Schulter 441 um die erste Öffnung 431 herum (6, 7 und 9). Der zweite Aufnahmeblock 422 bestimmt eine eingeschnittene Schulter 442 um die zweite Öffnung 432 herum (6, 7 und 9).
Eine erste Platte 461 wird im ersten Aufnahmeblock 421 auf der Schulter 441 am vorderen Ende der ersten Öffnung 431 (7 und 9) montiert. Eine zweite Platte 462 wird im zweiten Aufnahmeblock 422 auf der eingeschnittenen Schulter 442 an einem Ende der zweiten Öffnung 432 montiert. Vorzugsweise sind die Platten 461 und 462 identisch.
Die erste Platte 461 verfügt über einander gegenüberliegende erste und zweite Flächen und wird montiert, um die erste Öffnung 431 mit der ersten Fläche der Platte 461, die aus der ersten Öffnung 431 herausragt, und mit der gegenüberliegenden zweiten Fläche der Platte 461 zu verschließen, die in die erste Öffnung 431 hineinragt.
Die zweite Platte 462 verfügt ebenfalls über einander gegenüberliegende erste und zweite Flächen. Die zweite Platte 462 wird im zweiten Aufnahmeblock 422 angebracht, um die zweite Öffnung 432 zu verschließen. Die erste Fläche der zweiten Platte 462 steht aus der zweiten Öffnung 432 heraus, und die gegenüberliegende zweite Fläche der zweiten Platte 462 ragt in die zweite Öffnung 432 hinein.
Jede Platte 461 und 462 hat zwei Funktionen. Als Erstes ist jede Platte 461 und 462 ein elektrischer Isolator, der als Schutzbarriere gegen elektrostatische Entladung wirkt. Als Zweites ist jede Platte 461 und 462 thermisch leitend, so dass sie fungiert, um Wärme in das und aus dem Gehäuse 430 zu leiten. In der gegenwärtig geplanten bevorzugten Ausführungsform wird jede Platte 461 und 462 aus Aluminiumoxid (96% Al₂O₃) hergestellt, das eine dielektrische Festigkeit von 15KV min. und eine Wärmeleitfähigkeit von 24–27 Watt/Meter °K @ 20°C hat. Jede Platte 461 und 462 verfügt über eine American National Standard Surface Texture-Oberflächengüte von 35 Mikrozoll oder besser (in Übereinstimmung mit American National Standard ANSI B46.1-1985).
Wie in den 7 und 9 gezeigt, ist die erste Öffnung 431 ausgebildet, um einen ersten Temperatursensor oder Rohrleitungs-Temperatursensor 471 aufzunehmen. Ähnlich ist die zweite Öffnung 432 aufgebaut, um einen zweiten Temperatursensor oder Umgebungstemperatur-Regelungssensor 472 aufzunehmen. Jeder Temperatursensor 471 und 472 kann von beliebiger geeigneter herkömmlicher oder besonderer Art sein. Ein momentan geplanter Sensor verwendet einen NTC-Heißleiterchip ähnlich dem Chip, der im Heißleiter verwendet wird, der in den U.S.A. unter den Bezeichnungen DC95 und EC95 von der Thermometrics Company vertrieben wird, die ein Büro an der 808 U.S. Highway Nr.1, Addison, New Jersey, 108817-4695, U.S.A., hat. Der detaillierte elektronische Aufbau des Heißleiterchips bildet keinen Teil der vorliegenden Erfindung.
Jeder Temperatursensor 471 und 472 wird mit einem ersten thermisch leitenden Verbindungsmaterial 474 (7, 8 und 11) an die zweite Fläche der Platte 461 bzw. 462 geklebt. In der. momentan geplanten bevorzugten Ausführungsform ist das Verbindungsmaterial 474 eine Epoxy-Einbettmasse, die unter der Bezeichnung STYCAST 2850 FT von Emerson & Cuming, Inc., vertrieben wird, die ein Büro in 77 Dragon Ct., Woburn, MA 01888, U.S.A., haben. Dieses Material verfügt über eine relativ hohe Wärmeleitfähigkeit, aber über eine relativ geringe Wärmeausdehnung. Es ist in Hochspannungs-Anwendungen relativ wirkungsvoll. Das Verbindungsmaterial 474 wirkt, um die Temperatursensoren 471 und 472 sicher an Ort und Stelle zu halten und für eine gute Wärmeleitung von der Keramikplatte (461 oder 462) zum Temperatursensor (471 oder 472) zu sorgen.
Das System schließt auch ein elektrisch und thermisch isolierendes Material 478 ein (8 und 11). Das elektrisch und thermisch isolierende Material 478 erstreckt sich vom ersten thermisch leitenden Verbindungsmaterial 474 auf der ersten Platte 461 und umhüllt den ersten Temperatursensor 471. Ähnlich erstreckt sich das elektrisch und thermisch isolierende Material 478 aus dem zweiten thermisch leitenden Verbindungsmaterial 474 auf der zweiten Platte 462 und umhüllt den zweiten Temperatursensor 472. In einer gegenwärtig geplanten bevorzugten Ausführungsform ist das isolierende Material 478 ein Epoxid-Kleber, der unter der Bezeichnung ECCOBOND^® 51 von Emerson & Cuming, Inc., vertrieben wird, die ein Büro in 77 Dragon Ct., Woburn, MA 01888, U.S.A., haben.
Das elektrisch und thermisch isolierende Material 478 hat zwei Funktionen. Als Erstes dient es der Isolierung eines jeden Temperatursensors gegenüber dem Bereich um jeden Sensor herum, der nicht unmittelbar mit dem thermisch leitenden Verbindungsmaterial 474 auf jeder Keramikplatte (461 oder 462) in Kontakt steht. Dies gewährleistet, dass jeder Temperatursensor 471 und 472 nur die Wärme misst, die vorne am Sensor mittels des thermisch leitenden Verbindungsmaterials 474 in den Sensor geführt wird. Als Zweites wirkt das isolierende Material 478 als Schutzbarriere gegen elektrostatische Entladung.
Angesichts der Tatsache, dass jeder Sensor 471 und 472 hinter einer Platte zum Schutz vor elektrostatischer Entladung (461 oder 462) liegt und vom Isoliermaterial 478 der Schutzbarriere gegen elektrostatische Entladung umgeben ist, ist jeder Sensor gut vor elektrostatischer Entladung geschützt. Elektrostatische Entladungen können auftreten, wenn der Pumpenbediener die Rohrleitung 54 einlegt oder herausnimmt und sich die Hand des Bedieners dicht an der Vorderseite des Pumpen-Rahmengestells 104 neben den Temperatursensoren 471 und 472 befindet. Die Platten 461 und 462 und das Isoliermaterial 478 werden die schädlichen Auswirkungen einer solchen elektrostatischen Entladung in der Nähe der Temperatursensoren so gering wie möglich halten bzw. eliminieren.
Das oben beschriebene Temperaturabstastsystem 400 fungiert, um einem System Informationen für die Regelung der Pumpenmotor-Betriebsgeschwindigkeit abhängig von den vom System gemessenen Temperaturen bereitzustellen. Das System wird wirkungsvoll funktionieren, ohne eine direkte Messung der Temperatur der durch die Rohrleitung 54 strömenden Flüssigkeit zu benötigen. Es wird erkannt werden, dass intravenöse Fluide normalerweise steril verpackt und gelagert werden. Es gibt im Allgemeinen keinen praktischen Weg, die Temperatur des flüssigen Produkts, das von der Pumpe 50 gepumpt und dem Patienten intravenös verabreicht wird, direkt zu messen. Tatsächlich ist es für die Gewährleistung der Unverfälschtheit des flüssigen Produkts und für das Minimieren der Möglichkeit einer Kontamination wünschenswert, die Einführung irgendwelcher Sensoren oder anderer Gerätschaften durch die Verpackung oder Rohrleitung zu vermeiden, die in Kontakt mit dem flüssigen Produkt geraten. Entsprechend verwendet das Temperatur-Abtastsystem der vorliegenden Erfindung während des Pumpenbetriebs Temperaturdaten, die ohne direkten Kontakt mit dem Inneren der Rohrleitung 54 oder der darin enthaltenen Flüssigkeit erhoben werden.
Anfangs wird das Regelungssystem für die Pumpe 50 vom Pumpenhersteller auf der Grundlage einiger experimentell bestimmter Werte programmiert, wie hiernach detailliert erläutert wird. Mit Bezug auf 11 wird das durch die Rohrleitung 54 fließende Fluid mit dem Bezugszeichen f gekennzeichnet. Die Temperatur des Fluids f innerhalb der Rohrleitung 54 an einer inneren Stelle ist in 11 allgemein durch T_f gekennzeichnet. Wie in 12 gezeigt, existiert die Fluidtemperatur T_f an der Schichtgrenzfläche zwischen dem Fluid f und der Innenfläche der Wand der Rohrleitung 54.
Die Umgebungstemperatur innerhalb der Pumpe (wenn die Tür 90 geschlossen ist) wird in 11 allgemein mit T_a gekennzeichnet. Die Umgebungstemperatur T_a ist die Temperatur der Luft in der geschlossenen Pumpe (neben der Außenfläche der Regelungssensor-Platte 462 und neben der hinteren Fläche des Isoliermaterials 478 hinter beiden Sensoren 471 und 472).
Wenn die Fluidtemperatur T_f höher ist als die Umgebungstemperatur T_a in der Pumpe, dann wird ein Temperaturgefälle entstehen, wenn Wärme vom Fluid f durch die Wand der Rohrleitung 54, durch die Keramikplatte 461, durch das Verbindungsmaterial 474 und durch den ersten Temperatursensor 471 geführt wird. Die Temperatur wird sinken, wenn die Wärme durch den Aufbau fließt, und dies kann schematisch in 12 in einem Graph für die Temperatur abhängig von der Entfernung zu einer Umgebungstem peratur-Stelle hinter dem ersten Sensor 471 dargestellt werden. Die Umgebungstemperatur-Stelle hinter dem ersten Sensor 471 wird im Diagramm am Punkt T_a in den 11 und 12 dargestellt. 12 stellt eine Umgebung dar, in der die Fluidtemperatur T_f höher ist als die Umgebungstemperatur T_a.
Wenn die Flüssigkeit gekühlt wurde, so dass die Temperatur T_f niedriger ist als die Umgebungstemperatur T_a innerhalb der Pumpe, dann würde der Graph der Temperaturgefälle in 12 mit zunehmenden Abstand vom Temperatursensor 471 zum Fluid f hin in Richtung vom Temperatursensor 471 abfallen. Ob die Wärme vom Temperatursensor 471 weg oder in den Temperatursensor 471 strömt, macht in der hierin dargelegten Analyse keinen Unterschied.
Wie in 12 gezeigt, existiert ein Temperaturgefälle über die Wand der Rohrleitung 54 hinweg zwischen der Fluidtemperatur T_f im Inneren der Rohrleitung und einer niedrigeren Temperatur T_t an der Außenseite der Rohrleitungswand, die die Keramikplatte 461 berührt.
Es gibt auch ein Temperaturgefälle über die Keramikplatte 461 hinweg, so dass die niedrigere Temperatur an der Innenfläche der Platte 461 mit T_c bezeichnet werden kann.
Infolge eines Temperaturgefälles über das Verbindungsmaterial 474 hinweg kann eine niedrigere Temperatur T_s an der Grenzfläche zwischen dem Verbindungsmaterial 474 und der an das Verbindungsmaterial 474 angrenzenden Fläche des Temperatursensors 471 bestimmt werden.
Ein Temperaturgefälle existiert auch über den Temperatursensor 471 hinweg zu einer Stelle mit niedrigerer Umgebungstemperatur T_a angrenzend an das Isoliermaterial 478.
Das Isoliermaterial 478 umgibt auch den Umgebungs-Regelungssensor 472. Die Platte 462 und das Verbindungsmaterial 474 vor dem Sensor 472 leiten die Umgebungswärme von der inneren Vorderfläche der Pumpe 50 zum Umgebungs-Regelungstemperatursensor 472. Die Umgebungstemperatur T_a wird durch die Platte 462 und das Material 474 vom Sensor 472 gemessen. Das Temperaturgefälle über die Platte 462 und das Material 474 hinweg ist sehr gering. Somit liegt die vom Sensor 472 gemessene Ist-Temperatur nahe genug an der Ist-Umgebungstemperatur T_a außen an der Platte 462, so dass der Temperatursensor 472 als die Umgebungstemperatur T_a messend angesehen werden kann. Es wurde festgestellt, dass diese Annäherung an die Umgebungstemperatur T_a für die normalerweise in der Pumpe vorhandene Umgebungstemperatur genau genug ist, und dass die Messung der Temperatur durch den Regelungssensor 472, wie hiernach detailliert beschrieben, im Pumpenfluidtemperatur-Ausgleichsystem vorteilhaft verwendet werden kann.
Die Wärmeleitung durch den Temperatur-Abtastsystemaufbau kann mit bestimmten Näherungswerten modelliert werden. Gemäß dem Fourier-Gesetz für die Dauer-Wärmeleitung kann die eindimensionale Geschwindigkeit der Wärmeleitung von einem Fluid durch einen mehrschichtigen Aufbau (Energie pro Zeiteinheit), q, allgemein abhängig von der Querschnittsfläche A des Aufbaus, der Wärmeleitfähigkeit k einer jeden Schicht, der Länge des Leitungswegs L durch jede Schicht, dem Fluidfluss-Koeffizienten h an der Grenzfläche des Fluids und der angrenzenden Schicht und dem Temperaturunterschied ΔT zwischen dem Fluid und der Außenseite des Aufbaus berechnet werden. Spezifisch gilt:

Bei Anwendung der Gleichung 1 auf den Aufbau der vorliegenden Erfindung, wie im Diagramm in 12 dargestellt, werden die folgenden Parameter identifiziert:

k_t und L_t	sind die Wärmeleitfähigkeit bzw. die Wand-Querschnitts-Wegstrecke der Rohrleitung 54.
k_c und L_c	sind die Wärmeleitfähigkeit bzw. die Querschnittsdicken-Wegstrecke einer jeden identischen Keramikplatte 461 und 462.
k_e und L_e	sind die Wärmeleitfähigkeit bzw. die Querschnitt-Wegstrecke des thermisch

	leitenden Verbindungsmaterials 474.
k_s und L_s	sind die Wärmeleitfähigkeit bzw. die Sensor-Wegstrecke entlang dem Weg vom Sensor 471 an die Stelle der Umgebungstemperatur T_a.
h_f	ist der Fluidfilmkoeffizient an der Innenfläche der Rohrleitung 54.
T_f	ist die Temperatur des Fluids f innerhalb der Rohrleitung 54.
T_s	ist die Temperatur an der Grenzfläche zwischen dem Rohrleitungs-Temperatursensor 471 und dem thermisch leitenden Verbindungsmaterial 474.
T_a	ist die Umgebungslufttemperatur innerhalb der geschlossenen Pumpe.

Einige weitere Annahmen werden gemacht.
Spezifisch wird vorausgesetzt, dass die das Isoliermaterial 478 umgebende Umgebungslufttemperatur T_a für den Rohrleitungs-Temperatursensor 471 und den Umgebungstemperatur-Regelungssensor 472 dieselbe ist. Es wird vorausgesetzt, dass die Wärmeleitfähigkeiten k_t, k_c, k_e und k_s und der Filmkoeffizient h_f innerhalb des betreffenden Bereichs in Bezug auf die Temperatur konstant sind. Von den Leitungs-Wegstrecken L_t, L_c, L_e und L_s wird jeweils angenommen, dass sie über die betreffende Querschnittsfläche A hinweg einheitlich sind, und es wird vorausgesetzt, dass die Querschnittsfläche A konstant ist. (Falls erwünscht, kann die logarithmische Durchschnittsfläche für runde Schläuche verwendet werden).
Die Geschwindigkeit der Wärmeleitung vom Fluid f durch den Aufbau an die Stelle der Umgebungstemperatur T_a neben dem Material 478 um den Rohrleitungs-Temperatursensor 471 in der dargestellten Ausführungsform der Pumpe 50 herum ist
Die Geschwindigkeit der Wärmeleitung vom Fluid f zur Stelle am Rohrleitungs-Temperatursensor 471, an der die Temperatur T_s gemessen wird, ist
Durch Substitution in Gleichung 2:
q₁ = U₁A(T_f–T_a), worin
Durch Substitution in Gleichung 3:
q₂ = U₂A(T_f–T_s), worin
Da die Geschwindigkeit der Wärmeleitung entlang dem Wärmeleitungsweg vom Fluid f bis zur Stelle der Umgebungstemperatur T_a am Rohrleitungs-Temperatursensor 471 dauerhaft gleich sein muss, ist q₁ = q₂. Somit U1A(Tf–Ta) = U2A(Tf–Ts) (Gleichung 6)
Das Lösen der Gleichung 6 für T_f ergibt:
Da vorausgesetzt werden kann, dass der Filmkoeffizient h_f und die Wärmeleitfähigkeiten k_t, k_c, k_e und k_f konstant sind, und da die Wegstrecken L_t, L_c, L_e und L_a konstant sind, sind somit U1 und U2 konstant. Daher ist der Quotient U1/U2 eine Konstante und kann mit b bezeichnet werden, worin b = U₁/U₂. Die Substitution von b in der Gleichung 7 oben ergibt:
Der Pumpenhersteller kann anfänglich b im Experiment bestimmen, worin T_f direkt gemessen wird, während T_s und T_a vom Rohrleitungs-Temperatursensor 471 bzw. Umgebungstemperatur-Regelungssensor 472 bestimmt werden. Zu diesem Zweck wird die Gleichung 8 gelöst, damit b Folgendes ergibt:
Um dann b experimentell zu bestimmen, kann die Fluidtemperatur T_f auf einem ausgewählten Wert, wie direkt durch einen geeigneten dritten Temperatursensor (in den Figuren nicht gezeigt), der sich mit dem Fluid f in Berührung befindet, gemessen, gehalten werden. Mit der konstant gehaltenen T_f können T_s und T_a vom Rohrleitungs-Temperatursensor 471 bzw. Umgebungstemperatur-Regelungssensor 472 bestimmt werden. Der Wert der Konstante b kann dann berechnet werden. Vorzugsweise wird eine Reihe von experimentell ermittelten Werten von b bei verschiedenen Fluidtemperaturen T_f in einem Temperaturbereich, von dem man normalerweise annimmt, dass er bei gekühlten Flüssigkeiten und Flüssigkeiten bei Zimmertemperatur (oder wärmer) vorliegt, vom Pumpenhersteller berechnet. Ein momentan erwogener Bereich für T_f ist etwa 15°–35°C. Der Durchschnittswert der Konstante b, wie über den Bereich von T_f hinweg ermittelt, kann berechnet werden.
Der berechnete Durchschnittswert der Konstante b kann dann in der Gleichung 8 oben benutzt werden, um die Fluidtemperatur T_f während des normalen Betriebs der Pumpe zu berechnen (wenn die direkte Messung der Fluidtemperatur nicht machbar ist). Der berechnete Wert von T_f ist ein Näherungswert der Ist-Fluidtemperatur, der gut genug ist, so dass der berechnete Wert von T_f als Grundlage für eine genauere Regelung der Pumpenströmungsrate verwendet werden kann. Zu diesem Zweck werden die Temperatursensoren 471 und 472 als Teil eines Pumpenregelungssystems bereitgestellt, das kontinuierlich die Sensor-Ausgabesignale während des normalen Betriebs der Pumpe überwacht. Ein geeignetes Mikroprozessorsystem wird bereitgestellt, um die Fluidtemperatur T_f (gemäß der oben erörterten Gleichung 8) zu berechnen. Die berechnete Fluidtemperatur T_f wird dann als Grundlage für die Einstellung der Pumpen-Betriebsgeschwindigkeit verwendet. Im Speziellen ist die Strömungsrate für eine bestimmte Pumpen-Betriebsgeschwindigkeit bei Standard-Zimmertemperatur für einen bestimmten Pumpenaufbau konstant. Die Änderung der Strömungsrate abhängig von der Änderung der Fluidtemperatur gegenüber der Standard-Zimmertemperatur kann ohne weiteres experimentell vom Pumpenhersteller ermittelt werden. Diese experimentellen Daten können vom Pumpenhersteller verwendet werden, um das Pumpenregelungssystem mit einem passenden Pumpenmotor-Geschwindigkeitsänderungssystem auszurüsten, das die Pumpenmotorgeschwindigkeit erhöht oder senkt, um die Strömungsrate, die von der Krankenschwester oder einem anderen medizinischen Facharbeiter eingestellt wurde, aufrechtzuerhalten.
Aus der vorherigen detaillierten Beschreibung der Erfindung und aus ihren Erklärungen wird sofort ersichtlich, dass zahlreiche Änderungen und Modifikationen durchgeführt werden können, ohne sich vom Schutzumfang der neuartigen Konzepte oder Grundsätze dieser Erfindung, wie vom Gegenstand der anliegenden Patentansprüche definiert, zu lösen.

Claims

Eine peristaltische Pumpe (50), die ausgebildet ist, um eine Rohrleitung (54) aufzunehmen, wobei die Pumpe (50) dadurch gekennzeichnet ist, dass sie folgendes umfasst: einen ersten Temperatursensor (471), der angrenzend an einem Abschnitt der Rohrleitung (54) positioniert ist, der innerhalb der peristaltischen Pumpe (50) angeordnet ist, wobei der erste Temperatursensor (471) ausgebildet ist, um eine Temperatur der innerhalb der peristaltischen Pumpe (50) angeordneten Rohrleitung (54) zu erfassen; und einen zweiten Temperatursensor (472), der ausgebildet ist, um eine Umgebungstemperatur innerhalb der peristaltischen Pumpe (50) zu erfassen, wobei der zweite Temperatursensor (472) an einer Stelle positioniert ist, die thermisch von der innerhalb der peristaltischen Pumpe (50) angeordneten Rohrleitung (54) isoliert ist.
Die Pumpe (50) nach Anspruch 1, die weiterhin ein System zum Einstellen einer Betriebsgeschwindigkeit der peristaltischen Pumpe (50) als eine Funktion der Temperatur der innerhalb der peristaltischen Pumpe (50) angeordneten Rohrleitung und der Umgebungstemperatur einschließt.
Die Pumpe (50) nach Anspruch 1, die weiterhin einen am ersten Temperatursensor (471) angrenzend angeordneten elektrischen Isolator (461, 462) einschließt, wodurch, wenn die Rohrleitung (54) innerhalb der peristaltischen Pumpe (50) angeordnet ist, der elektrische Isolator (461, 462) zwischen dem ersten Temperatursensor (471) und der innerhalb der peristaltischen Pumpe (50) angeordneten Rohrleitung (54) liegt.
Die Pumpe (50) nach Anspruch 1, die weiterhin ein System zur indirekten Abtastung der Temperatur eines durch die Rohrleitung (54) in der Pumpe (50) fließenden Fluids einschließt, wobei das System folgendes umfasst: (A) einen ersten thermisch leitenden elektrischen Isolator (461, 462), der gegenüberliegende erste und zweite Oberflächen aufweist und der in der Pumpe (50) angebracht ist, wobei die erste Oberfläche ausgesetzt ist, um die Außenfläche der Rohrleitung (54) zu berühren, wenn die Rohrleitung (54) in der Pumpe (50) geladen ist; (B) ein erstes thermisch leitendes Verbindungsmaterial (474), das den ersten Temperatursensor (471) mit der zweiten Oberfläche des elektrischen Isolators (461, 462) verbindet; (C) ein erstes elektrisch und thermisch isolierendes Material (478), das sich aus dem Verbindungsmaterial (474) erstreckt, um den ersten Temperatursensor (471) einzukapseln; (D) einen zweiten thermisch leitenden elektrischen Isolator (461, 462), der von der Rohrleitung (54) beabstandet liegt, der einander gegenüberliegende erste und zweite Oberflächen aufweist und der in der Pumpe (50) angebracht ist, wobei die erste Oberfläche in der Pumpe (50) der Umgebungstemperatur der Pumpe (50) ausgesetzt ist; (E) ein zweites thermisch leitendes Verbindungsmaterial (474), das den zweiten Temperatursensor (472) mit der zweiten Oberfläche des zweiten thermisch leitenden elektrischen Isolators (461, 462) verbindet; und (F) ein zweites elektrisch und thermisch isolierendes Material (478), das sich aus dem zweiten thermisch leitenden Verbindungsmaterial (474) erstreckt, um den zweiten Temperatursensor (472) einzukapseln.
Die Pumpe in Übereinstimmung mit Anspruch 4, in der der erste thermisch leitende elektrische Isolator (461, 462) mit dem zweiten thermisch leitenden elektrischen Isolator (461, 462) identisch ist.
Die Pumpe in Übereinstimmung mit Anspruch 5, in der der erste und der zweite thermisch leitende elektrische Isolator (461, 462) jeweils eine Keramikplatte sind. 7, Die Pumpe in Übereinstimmung mit Anspruch 4, in der das erste thermisch leitende Verbindungsmaterial (474) mit dem zweiten thermisch leitenden Verbindungsmaterial identisch ist.
Die Pumpe in Übereinstimmung mit Anspruch 4, in der das erste elektrisch und thermisch isolierende Material (478) mit dem zweiten elektrisch und thermisch isolierenden Material (478) identisch ist.
Die Pumpe in Übereinstimmung mit Anspruch 4, die weiterhin ein thermoplastisches Gehäuse (70) einschließt, das zwei voneinander beabstandete Öffnungen für die Aufnahme von einem der Temperatursensoren bestimmt.
Ein Verfahren zum Regulieren eines Fluidstroms durch eine flexible Rohrleitung (54) in einer peristaltischen Pumpe (50), worin eine Länge der Rohrleitung (54), die peristaltisch verformt wurde, ihre ursprüngliche Querschnittsausbildung mit einer von der Fluidtemperatur abhängigen Geschwindigkeit wieder erlangt, wobei das Verfahren folgende Schritte umfasst: A: das Abtasten der Temperatur an einer Stelle auf einem Wärmeüberführungsweg, die einen Abschnitt der Rohrleitung (54) innerhalb der Pumpe (50) einschließt; B: das Abtasten der Umgebungstemperatur innerhalb der Pumpe (50) an einer Stelle, die von der Rohrleitung (54) beabstandet liegt und thermisch vom Wärmeüberführungsweg isoliert ist; und C: das Einstellen der Betriebsgeschwindigkeit der Pumpe (50) als Funktion der zwei abgetasteten Temperaturen.
Das Verfahren in Übereinstimmung mit Anspruch 10, in dem: Schritt A die Anordnung von einer Seite eines thermisch leitenden elektrischen Isolators (461, 462) gegen die Außenfläche der Rohrleitung (54) in der Pumpe (50) und das Verbinden eines ersten Temperatursensors (471) mit der anderen Seite des elektrischen Isolators (461, 462) mittels einer dazwischenliegenden thermisch leitenden Schicht eines Verbindungsmaterials ein schließt, um den Wärmeüberführungsweg von der Rohrleitung (54) zum ersten Temperatursensor (471) zu bestimmen, und das Bestimmen der Temperatur Ta der Oberfläche des Verbindungsmaterials am ersten Temperatursensor (471), wie vom ersten Temperatursensor (471) gemessen; Schritt B das Anordnen eines zweiten Temperatursensors (472) in der Pumpe (50) an einer Stelle einschließt, die vom Wärmeüberführungsweg thermisch isoliert ist, und das Bestimmen der Umgebungstemperatur Ta, wie vom zweiten Temperatursensor (472) gemessen; wobei Schritt C folgendes einschließt: (1) das periodische Berechnen der Temperatur Tf des Fluids an der Innenfläche der Rohrleitung (54) nach der Formel Tf = ((bTa) – Ts)/(b – 1);worin b eine empirisch vorbestimmte Konstante ist, die gleich mit (Tf–TS)/(Tf–Ta) ist, die aus einem gemessenen Wert der Temperatur Ta berechnet wird, wenn beide Temperaturen Tf und Ta auf ausgewählte Werten festgesetzt sind; und (2) das Ändern der Betriebsgeschwindigkeit der Pumpen (50) entgegengesetzt zu und als Funktion von Änderungen in der berechneten Temperatur Tf.