DE3851336T2

DE3851336T2 - Ambulante vorrichtung und verfahren zum bedienen einer spritze für parenterale infusion mit vom spritzeninhalt abhängigen abgabevolumen.

Info

Publication number: DE3851336T2
Application number: DE3851336T
Authority: DE
Inventors: Bernard Hazon; Andre Sausse
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1988-01-07
Filing date: 1988-01-07
Publication date: 1995-05-11
Anticipated expiration: 2008-01-08
Also published as: DE3851336D1; AU1109988A; WO1989006145A1; US5139484A; AU636286B2; JP2638632B2; EP0396536B1; JPH03504807A; EP0396536A1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Spritzenschubvorrichtung zur ambulanten intravenösen Injektion in Elementarmengen oder Boli, unterbrochen von feststehenden Entspannungsperioden, durch Regelung des Bolus auf irgendein Volumen eines in einer beliebigen Spritze enthaltenen Fluids und ein Verfahren zur Steuerung der durch eine derartige Vorrichtung gewährleisteten mittleren Durchflußmenge.
Der wesentliche Vorteil der genannten Vorrichtung besteht darin, daß sie keinerlei Programmierung durch den Benützer bedarf, wodurch die jedweder vorherigen Berechnung und/oder Verdünnung anhaftenden Risiken ausgeschaltet werden.
Die Spritzenschubvorrichtungen gemäß dem Stand der Technik verwenden im allgemeinen ein aktives Verschiebemittel für den Kolben der Spritze, deren Körper am Apparat fixiert ist.
Unter den Verschiebemitteln findet man am häufigsten einen Wagen und eine von einem Elektromotor betriebene Schraubenspindel. Der Motor, der die Schraubenspindel betätigt, ist entweder vom Schrittmotortyp oder vom Gleichstrommotortyp. In letzterem Fall ist eine Reduktionseinrichtung im allgemeinen zwischen dem Motor und der Schraubenspindel angeordnet (siehe beispielsweise das Patent US-A 4 662 872). Bei einer geometrisch definierten Spritze ist die Menge der injizierten Lösung direkt proportional zur Verschiebegeschwindigkeit des Kolbenschuborgans, wobei diese Geschwindigkeit wiederum direkt proportional zur winkelförmigen Drehgeschwindigkeit der Schraubenspindel ist. Die Regulierung der Winkelgeschwindigkeit der Schraubenspindel kann in kontinuierlicher Rotation erfolgen, beispielsweise durch Kontrolle der Beaufschlagung des Elektromotors. In letzter Zeit wurde die diskontinuierliche Rotation der Schraubenspindel mit Hilfe von aktiven Perioden, die durch Entspannungsperioden unterbrochen werden, bevorzugt. Es werden so während der aktiven Perioden Elementarmengen oder Boli verteilt. Auf diese Weise erhält man einen viel größeren Variationsbereich der mittleren Winkelgeschwindigkeit der Endlosschraube und damit der mittleren Durchflußmenge, beispielsweise von 1 bis 100.
Wie im Patent US-A 4 662 872 löst ein Programmschaltwerk, im allgemeinen ein Zeitgeber, die Drehung der Schraubenspindel aus, welche Drehung aufhört, nachdem ein vorbestimmter und konstanter Winkel beschrieben worden ist.
Eine Variante aus jüngster Zeit besteht darin, daß die Programmierung des Stopps durch ein Regelungssystem ersetzt wird, welches den Motor stoppt, wenn der zur Abgabe eines Bolus notwendige und ausreichende Winkel beschrieben worden ist. Änderungen der Geschwindigkeit des Motors beeinflussen also nicht die Mengengenauigkeit des Bolus.
Die Regulierung der Durchflußmenge erfolgt durch eine Veränderung der Frequenz der Initialisierungen der Drehung der Schraubenspindel, was im allgemeinen dadurch erreicht wird, daß die Dauer der Entspannung derart variieren gelassen wird, daß diese größer ist als die Dauer der aktiven Perioden, die dann als vernachlässigbar ansehbar ist. Diese Arten der Regulierung der Verschiebegeschwindigkeit des Kolbenschuborgans haben Nachteile.
Da die Dosierungslehre im allgemeinen in Mol oder Einheiten aktives Produkt pro Kilogramm Körpergewicht und Tag ausgedrückt wird, erfordert ihre Übertragung in die Verschiebegeschwindigkeit des Spritzenkolbens Vorberechnungen. Im allgemeinen kann ein einziger Spritzentyp verwendet werden. Oder aber es ist notwendig, Umrechnungstabellen zu verwenden, mit denen man die Durchflußmenge in Abhängigkeit vom Typ der verwendeten Spritze aufzeigen kann.
Weiters kann es sein, daß die Entspannungszeiten, die bei geringen Durchflußmengen notwendig sind, welche mit Spritzen recht großer relativer Kapazität erzielt werden, mit der Halbwertszeit des injizierten Medikaments und/oder mit der Aufrechthaltung der Durchlässigkeit zum intravaskulären Injektionsmittel nicht vereinbar sind.
Außerdem ist die Gesamtentleerungszeit der Spritze variabel, wodurch der Zeitplan der Erneuerung ihres Inhalts von Patient zu Patient differiert.
Schließlich ist der Dauerlauf des Motors im allgemeinen zu langsam, um die Rückkehr des Wagens nach hinten auf eine andere Weise zu gestatten als durch Abschalten des Wagens und händisches Schieben. Die vorliegende Erfindung hat die Lösung der vorgenannten Probleme zum Ziel.
Dieses Ziel wird erreicht mit Hilfe einer Spritzenschubvorrichtung zur ambulanten Behandlung mittels einer mit einem Kolben versehenen beliebigen Spritze, die eine Mehrzahl von Elementarmengen oder Boli abgibt, unterbrochen durch Entspannungsperioden, und welche umfaßt:
- ein Gehäuse, in dem sich eine geschlossene Führungshülse befindet, die eine elektromechanische Einheit enthält, welche durch einen Motor mit geringer Trägheit ohne Eisenkern, mit Erregung durch einen Permanentmagneten, gebildet ist,
- eine Reduktionseinrichtung,
- eine koaxiale Schraubenspindel, auf der ein Tragwagen für ein Kolbenschuborgan verschiebbar ist,
- eine elektrische Energiequelle, und
- elektronische Steuerkreise mit mindestens einem Zähler,
dadurch gekennzeichnet, daß sie außerdem umfaßt:
- einen ersten, umschaltbaren Vorwärts-Rückwärts-Zähler, der die positiven und negativen Umdrehungen des Motors integriert,
- einen zweiten, vorkonfigurierbaren Zähler,
- ein Mittel, das die Gesamtlänge des Hubs in einen vorderen Abschnitt und einen hinteren Abschnitt unterteilt,
- ein Mittel zum Detektieren des Kontakts zwischen dem Kolbenschuborgan und dem Kolben,
- eine Schaltung, die den ersten Vorwärts-Rückwärts-Zähler bei der Detektion eines Kontaktes zwischen dem Kolbenschuborgan und dem Kolben auf Null stellen kann,
- eine Schaltung, die bei der Detektion eines Kontaktes zwischen dem Kolbenschuborgan und dem Kolben im hinteren Abschnitt die Ablesung des umschaltbaren Vorwärts-Rückwärts-Zählers an den vorkonfigurierbaren Zähler nach vorheriger Division durch das Produkt nP aus der Gesamtzahl der Boli n und einem Faktor P als Funktion gleichzeitig des Reduktionsverhältnisses der Reduktionseinrichtung und der Anzahl an pro Umdrehung des Motors gesendeten Signalen übermitteln kann,
- eine Schaltung, die die Lenkung der von der Drehung des Motors ausgehenden Signale an beide Zähler auf einmal gestattet,
- einen Zeitgeber, der die Initialisierung der Drehung des Motors zum Term einer Zeit gleich der Taktdauer dieses Zeitgebers gestattet,
- eine Schaltung, die den Stopp der Drehung des Motors gestattet, wenn der vom ersten Zähler gezählte Wert und der im Speicher des Zählers gespeicherte Wert übereinstimmen.
Ein weiteres Ziel der Erfindung ist ein Verfahren zur Steuerung der durch eine mit Motor versehene Spritzenschubvorrichtung vom vorgenannten Typ gewährleisteten mittleren Durchflußmenge.
Dieses Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß es eine Phase zur Vortarierung aufweist derart, daß
a) die Spritze leer in der Vorrichtung plaziert wird,
b) das Kolbenschuborgan nach vorne verschoben wird, bis ein Kontakt mit dem Kolben erreicht wird,
c) der erste Zähler auf Null gestellt wird, wenn der Kontakt im vorderen, kurzen Abschnitt des mechanischen Hubs des Kolbenschuborgans erfolgt, wodurch die Generalunterbrechung der Speisung der Vorrichtung bewirkt wird, mit Ausnahme des raschen Rücklaufs mit manueller Steuerung,
d) das Kolbenschuborgan in den hinteren, langen Abschnitt zurückgebracht wird, um die Einführung der Spritze zu ermöglichen, die die zu injizierende Dosis D an Fluid enthält,
e) das Kolbenschuborgan wieder in den Vorlauf gebracht wird und in Kontakt mit dem Kolben der Spritze im hinteren, langen Abschnitt der Vorrichtung gelangt, um ein bistabiles Kippglied zu aktivieren, welches folgendes bewirkt:
f) den Stopp der Beaufschlagung des Motors über den Schnellgang
g) die Übertragung der Ablesung des ersten Zählers, die zuvor durch nP entsprechend dem Produkt der Gesamtzahl an Boli n mit einem Faktor P als Funktion des Reduktionsverhältnisses der Reduktionseinrichtung und der Anzahl an pro Umdrehung oder Umdrehungsanteil des Motors gesendeten Signale dividiert wurde, in den Speicher eines zweiten, vorkonfigurierbaren Zählers,
h) die Sperrung einer Schaltung derart, daß die von der Drehung des Motors auszugehenden Signale später, parallel zum ersten Zähler, zum zweiten Zähler gelenkt werden, der zuvor automatisch auf Null gestellt wurde,
i) die Sperrung einer Schaltung zum Messen der Gegenkraft, die vom Kolben auf das Kolbenschuborgan ausgeübt wird,
und daß die Tarierphase durch eine angetriggerte Bolusinjektionsphase verlängert wird bis zur vollständigen Entleerung der Spritze, die die Position des Kolbenschuborgans mit dem Nullwert des ersten Zählers übereinstimmen läßt, welche Phase umfaßt:
j) den Start des Zeitgebers, dessen Aufgabe es ist, die Anfahrimpulse des Motors zum Term einer Zeit gleich der Taktdauer des Zeitgebers abzugeben,
k) den Stopp der Drehung des Motors mit Bremsung durch Kurzschluß des Ankers bei Übereinstimmung der Zählung des zweiten Zählers mit dem in seinem Speicher gespeicherten Wert bei der Aktivierung des bistabilen Kippglieds.
Die Merkmale bzw. Vorteile der Erfindung gehen aus der nachstehenden Beschreibung hervor, die bevorzugte Ausführungsformen betrifft, welche auf nicht einschränkende Weise angeführt sind; diese Beschreibung erfolgt unter Bezugnahme auf die angeschlossenen Zeichnungen, in denen:
- Fig. 1 eine schematische Ansicht der verschiedenen Bestandteile der Vorrichtung ist;
- Fig. 2 eine schematische Ansicht der sogenannten "Hinterseite" ist;
- Fig. 3 eine schematische Ansicht der Erzeugung und Aufnahme der vom Programmschaltwerk integrierten elektrischen Signale ist;
- Fig. 4 die Art der Tarierung der Vorrichtung zeigt, wenn die Spritze leer ist;
- Fig. 5 die Art der Bestimmung der Position des Kolbenschuborgans zeigt, wenn die an Ort und Stelle befindliche Spritze die zu injizierende Dosis enthält;
- Fig. 6 das Funktionsdiagramm der Vorrichtung bei der Initiierung und während der Injektion darstellt; und
- Fig. 7 das Funktionsdiagramm der Vorrichtung am Hubende darstellt.
Zur Realisierung einer solchen Art Spritzenschubvorrichtung kann man diese um eine in einer geschlossenen Hülle 5 enthaltene elektromechanische koaxiale Gruppe 1, 2, 3, 4 herum bauen.
Die elektromechanische Gruppe 1, 2, 3, 4 und die elektronischen Steuerorgane 6 sowie die Batterie 7 zur Speisung können vorteilhafterweise in einem Gehäuse 8 untergebracht sein, dessen entsprechend ausgebildete Ausdehnungen den Körper der Spritze 9 durch Klemmen wie im Patent WO-A 87/07843 festhalten (Fig. 1).
Bei der vorliegenden Erfindung sind die Mittel beschrieben, die notwendig sind, um zu erreichen, daß der der Abgabe eines Bolus entsprechende Rotationswinkel der Schraubenspindel 3 proportional zu der für eine bestimmte Behandlungsdauer gewählten Menge ist, welche in einer Spritze 9 mit normaler Kapazität, die für die gewünschte zeitmäßige Autonomie ausreichend ist, enthalten ist.
Um zu diesem Ergebnis zu gelangen, werden die folgenden Ausgangsdaten erläutert:
Das in einer gegebenen Spritze 9 enthaltene Lösungsvolumen D hat die Form eines Zylinders mit der variablen Höhe H und der konstanten Basisoberfläche S.
Dabei tragen die Spritzen im allgemeinen am Zylinder 10 auch Graduierungen 11, die die Höhe H, direkt in Millimetern ausgedrückt, messen. Der Parameter S wird somit weggelassen, und die Steuerung der mittleren Durchflußmenge Q wird auf die Steuerung der mittleren Verschiebegeschwindigkeit V der für das Volumen D definierten Höhe H während der gesamten Entleerungszeit t der Spritze 9 reduziert. Man kann schreiben:
V = H/t
Es wurde gewählt, t konstant zu lassen, egal wie groß das in der Spritze 9 enthaltene Volumen D ist. Vorteilhafterweise wird t gleich 24 Stunden oder ein Vielfaches oder einfaches Untervielfaches dieser Dauer gewählt; so ist das Ende der Perfusion vorhersehbar und kann mit den Rhythmen des Patienten und des Pflegepersonals leicht übereingestimmt werden.
Es ist so möglich, D als Funktion des Titers der Lösung an aktiver Substanz, des Gewichts des Patienten oder seiner Körperoberfläche variieren zu lassen, u. zw. unmittelbar und praktisch ohne Fehlerrisiko, weil D auf der am Zylinder 10 der Spritze 9 befindlichen Graduationsskala 11 angezeigt wird. Erscheint die Genauigkeit der Graduierungen 11 der Spritze 9 unzulänglich könnte man beispielsweise die Spritze 9 abwiegen und davon den adäquaten Wert von H entsprechend dem gewählten Volumen D abziehen.
In Anbetracht dessen und wie im Stande der Technik ausgeführt, gestatten die Halbwertszeit des injizierten Produkts sowie die Aufrechterhaltung der Durchlässigkeit des Katheters keine zu langen Entspannungszeiten zwischen zwei aufeinanderfolgenden Boli. Dabei unterscheidet sich die Entspannungsperiode im allgemeinen sehr wenig von t/n, worin n die Anzahl an während der Zeit t injizierten Boli ist. Die Erfahrung hat gezeigt, daß die genannten Erfordernisse die Verwendung von vorteilhafterweise weniger als hundert Boli pro 24 Stunden nicht zulassen.
Da sich die Kontrolle der mittleren Durchflußmenge Q durch eine Variation des Bolusvolumens erreichen läßt, genügt es, die elementare Verschiebung d entsprechend der Abgabe des Bolus auf adäquate Weise variieren zu lassen, so daß d = H/n.
Um die Bestimmung der elementaren Verschiebung d = H/n automatisch zu machen, wird die Gruppe aus Motorreduktionseinrichtung 1-2, koaxialer Schraubenspindel 3 und Kolbenschuborgan 4 als intrinsisches Meßmittel der Höhe H des Zylinders verwendet, in dessen Form die zu injizierende Dosis D in der im Spritzenträger der Vorrichtung angeordneten Spritze 9 enthalten ist.
Damit die Vorrichtung über die momentane Position des Kolbenschuborgans 4 informiert ist, kann man ein Potentiometer, dessen Cursor mit dem Kolbenschuborgan 4 verbunden ist, oder jedes andere analoge System verwenden.
In dem nachstehend beschriebenen Beispiel wurde bevorzugterweise gewählt, einen Vorwärts-Rückwärts-Zähler 12 zu verwenden, dessen Kapazität dem gesamten möglichen mechanischen Hub des Kolbenschuborgans 4 entspricht und der die Umdrehungen oder Anteile an Umdrehungen des Motors 1 integriert.
Vorteilhafterweise werden die positiven und negativen Umdrehungen oder Umdrehungsanteile der Schraubenspindel 3 von den Umdrehungen oder Umdrehungsanteilen des Motors 1, der diese über eine Reduktionseinrichtung 2 mit bekanntem Verhältnis antreibt, abgezogen. Die Umdrehungen werden als negativ im Entleerungssinn der Spritze 9 und als positiv im umgekehrten Sinn bezeichnet. Die im Vorwärts-Rückwärts-Zähler 12 gezählten Signale entsprechen Umdrehungen oder Umdrehungsanteilen des Motors 1. Sie können aus einem Nocken-Schaltungs-System 35 oder einem optischen System 35 oder auch mittels eines Drehmagneten 35 erhalten werden, der aus Entfernung auf ein magnetempfindliches Element wirkt.
Vorzugsweise kann man mit einem Servomotor 1 mit geringer Trägheit ohne Eisenkern, mit Erregung durch einen Permanentmagneten 13, die Veränderungen der durch den Anker 14 strömenden Energiefluenz bzw. Stromstärke aufnehmen, welche durch Kurzschlußschaltung von zwei aufeinanderfolgenden Lamellen des Kollektors 15 durch die Bürsten 16 erzeugt werden. Die Veränderungen der Stromstärke werden an den Klemmen eines Widerstandes 17 aufgenommen, der mit dem Anker 14 in Serie geschaltet ist. Vorteilhafterweise wird die alternative Komponente, beispielsweise mit einem Kondensator, herausgetrennt. Die Anzahl an Signalen, die pro Umdrehung des Motors emittiert werden, ist gleich dem Produkt aus der ungeraden Anzahl an Lamellen 15 des Kollektors mit der geraden Anzahl an Bürsten 16. Die Signale 38 werden danach beispielsweise mit einem Schmidt-Trigger aufbereitet. Die Polarität der Signale ergibt auch die Rotationsrichtung des Motors (Fig. 3).
Vorteilhafterweise, aber nicht einschränkend wird die numerische Situation des vom Vorwärts-Rückwärts-Zähler 12 kontrollierten Kolbenschuborgans 4 durch eine Anzeige 18 mit geringem Verbrauch, z. B. mit Flüssigkristallen, sichbar gemacht, welche Anzeige außerdem den Vorteil hat, durch ihr Verlöschen die allgemeine Unterbrechung der Speisung, beispielsweise bei der Aktivierung einer Sicherheitsschaltung, anzuzeigen (Fig. 2). Dieselbe Anzeige kann vorteilhafterweise auf Befehl den Zustand der Ladung-Entladung der Speisebatterie durch Sichtbarmachung der Integration der empfangenen oder gelieferten Stromstärke anzeigen. Die Position des Kolbenschuborgans 4 wird nacheinander aufgezeichnet, wenn die Spritze 9 vollständig leer ist, und dann, wenn die Spritze a mit der gewählten volumetrischen Dosis gefüllt ist. In beiden Fällen wird die Aufzeichnung der momentanen Position des Kolbenschuborgans 4 durch Mittel 19 zur Detektion des körperlichen Kontakts des Kolbenschuborgans 4 und des Kolbens 20 der Spritze 9 gesteuert (Fig. 5).
Zur Bestimmung des körperlichen Kontakts des Kolbenschuborgans 4 und des Kolbens 20 kann man Fühler bekannter Bauart verwenden. Es ist vorzuziehen, die Veränderung der durch den Anker 14 des Motors 1 gehenden Stromstärke auszuwerten. Eine repräsentative Spannung dieser Stromstärke kann vorteilhafterweise an den Klemmen des Widerstandes 17 oder der mit dem Anker 14 in Serie geschalteten und zuvor beschriebenen Induktanz aufgenommen werden.
Die von den Klemmen des Widerstandes 17 oder der Induktanz kommenden Signale werden hinsichtlich Amplitude und Frequenz diskriminiert. So können Veränderungen erster Ordnung 21 oder schnelle Wellen als Funktion der Geschwindigkeit und der Drehrichtung des Motors, die bereits weiter oben genannt wurden, und Veränderungen zweiter Ordnung 22 oder langsame Wellen entsprechend der Veränderung des Werts der Reibungskräfte unterschieden werden (Fig. 3).
Die durch den Anker strömende Stromstärke ist nämlich proportional zu den Reibungskräften ohne Belastung einerseits, zu denen beim körperlichen Kontakt des Kolbenschuborgans 4 jene des Kolbens 20 am Zylinder 10 der Spritze 9 kommen, sowie zu den Reibungen der Lösung in den Fließröhrchen.
Eine dritte, maximale Ordnung 23 von Veränderungen dieser Stromstärke erscheint, wenn der Druck des in der Spritze 9 enthaltenen Fluids infolge einer Behinderung im Fluß dieses Fluids, beispielsweise durch Verstopfung oder durch Knicken der Injektionsröhrchen und/oder thrombotische Verstopfung des Katheters oder auch durch mechanische Behinderung beim Vorschub des Kolbens 20, insbesondere, wenn er am Boden des Zylinders 10 in Anschlag kommt, oder schließlich durch Auftreten eines intravaskulären Gegendrucks zu hoch wird.
Bei jedem Anlassen des Motors 1 in den Vorlauf wird die Intensitätsspitze entsprechend der kinetischen Anlaßenergie mit Hilfe eines Temporisationssystems, das auf die Wellen der zweiten 22 und dritten Ordnung 23 wirkt, eliminiert.
Die Bedienungsperson verfügt über eine manuelle Fluchtsteuerung zur kontinuierlichen und raschen Inbetriebsetzung des Motors 1: nach vorne 24 entsprechend dem Entleerungssinn der Spritze 9 und nach hinten 25. Der Rücklauf ist immer aktivierbar, auch wenn die allgemeine Speisung unterbrochen ist. Der Vorlauf gestattet die Herstellung eines körperlichen Kontakts des Kolbenschuborgans 4 und des Kolbens 20 in sämtlichen möglichen Positionen des Kolbens 20 innerhalb des Maximalhubs. Die Länge des Maximalhubs wird in zwei Abschnitte unterteilt. Der eine, am vorderen Ende des mechanischen Hubs, wird derart gewählt, daß sich das Kolbenschuborgan 4 in körperlichem Kontakt mit dem Kolben 20 einer leeren Spritze 9, die an der Vorrichtung angeordnet ist, immer im vorderen Abschnitt befindet, u. zw. unabhängig vom gewählten Modell der Spritze 9. Im allgemeinen entspricht dieser vordere Abschnitt einem Zehntel des Maximalhubs, was die injizierbare volumetrische Minimaldosis 10 vorteilhafterweise auf etwa ein Zehntel der Nennkapazität der Spritze 9 beschränkt (Fig. 4).
Die Detektion des Durchbrechens der Grenze 27 zwischen dem kurzen, vorderen Abschnitt und dem langen, hinteren Abschnitt kann beispielsweise mit Hilfe eines Permanentmagneten 31 bewirkt werden, der mit dem Kolbenschuborgan 4 verbunden ist und aus Entfernung auf ein magnetempfindliches Organ 32 wirkt.
Es werden nunmehr die Schritte zur Messung der Höhe H der in der Spritze 9 enthaltenen Dosis D beschrieben, welche Schritte als Tarierung der Vorrichtung vor der Injektion angesehen werden.
Die Bedienungsperson bringt die vollständig leere Spritze 9 mit dem Kolben 20 in Anschlag am Boden des Zylinders 10 im Halterungsteil der Vorrichtungen, nachdem nötigenfalls das Kolbenschuborgan 4 mit Hilfe der hinteren manuellen Steuerung 25 zurückgeschoben worden ist.
Danach verschiebt er das Kolbenschuborgan mit Hilfe der vorderen manuellen Steuerung 24 bis zur Herstellung des Kontakts zwischen dem Kolbenschuborgan 4 und dem Kolben 20 der Spritze 9. Dieser körperliche Kontakt, der immer im vorderen, kurzen Abschnitt stattfindet, steuert automatisch die Nullstellung des Vorwärts-Rückwärts-Zählers 12, welche Nullstellung die allgemeine Unterbrechung der Speisung mit Ausnahme des raschen Rücklaufs mit manueller Steuerung bewirkt (Fig. 4). Die Bedienungsperson schiebt unmittelbar darauf das Kolbenschuborgan 4 in den langen, hinteren Abschnitt über eine Strecke, die ausreicht, um die Einführung der Spritze 9 zu ermöglichen.
Die Spritze 9 wird dann mit der gewählten Dosis gefüllt und wieder auf den Halterungsteil der Vorrichtung plaziert.
Die Bedienungsperson setzt dann den manuellen raschen Vorlauf des Motors 1 in Gang. Kommt es zum körperlichen Kontakt des Kolbenschuborgans 4 und des Kolbens 20, selbstverständlich im langen, hinteren Abschnitt, geht ein bistabiles Kippglied 26 aus der Ruheposition in die Arbeitsposition über (Fig. 5). Dieser Übergang löst sofort und nacheinander die folgenden Schritte aus:
1 - Den Stopp der Beaufschlagung des Motors 1 über den kontinuierlichen raschen Vorschub.
2 - Die Übertragung der Ablesung des Vorwärts-Rückwärts-Zählers 12, die zuvor durch das Produkt der Gesamtzahl an Boli n mit einem Faktor P als Funktion des Reduktionsverhältnisses der Reduktionseinrichtung 2 und der Anzahl an pro Umdrehung oder Umdrehungsanteil des Motors 1 gesendeten Signalen 38 dividiert wurde, in den Speicher eines vorkonfigurierbaren Zählers 29.
3 - Die Sperrung einer Schaltung derart, daß die von der Rotation des Motors 1 zu kommenden Signale danach parallel zum Vorwärts-Rückwärts-Zähler 12 an den vorkonfigurierbaren Zähler 29 gelenkt werden, welcher zuvor automatisch auf Null gestellt worden ist.
4 - Die Sperrung einer Schaltung zum Messen der Gegenkraft, die vom Kolben 20 auf das Kolbenschuborgan 4 ausgeübt wird.
5 - Der Start des Zeitgebers 28 im Anschluß an die Aktivierung des bistabilen Kippglieds 26 bewirkt den Beginn der Rotation des Motors 1 zum Term einer Zeit gleich der Taktdauer des Zeitgebers 28.
Der Stopp der Drehung des Motors 1 mit Bremsung durch Kurzschluß des Ankers 14 wird erreicht bei Übereinstimmung der Zählung der vorkonfigurierbaren Zählers 29 mit dem in seinem Speicher gespeicherten Wert bei der Aktivierung des bistabilen Kippglieds 26 nach den vorgenannten Modalitäten (Fig. 6). Die Abgabe der Boli erfolgt danach bis zur vollständigen Entleerung der Spritze 9 (Fig. 7). Die Position des Kolbenschuborgans 4 entspricht dann der Nullstellung des Vorwärts-Rückwärts-Zählers 12, wodurch die allgemeine Unterbrechung der Speisung 34, mit Ausnahme des raschen manuellen Rücklaufs bewirkt wird. Diese Position wird so unbegrenzt im Speicher aufbewahrt und gestattet die spätere Weglassung des Tarierteils entsprechend der leeren Spritze, sobald derselbe Typ von Spritze verwendet wird.
Zwei Sicherheitsschaltungen mit akustischem Meldegerät sind vorgesehen. Die erste 37 signalisiert das Auftreten eines übermäßigen Drucks, und/oder der Stopp der Verschiebebewegung des Kolbens 20 bewirkt einen heftigen Anstieg der durch den Anker 14 strömenden Stromstärke, d. h. eine Veränderung der dritten Ordnung 23, wie zuvor beschrieben. Mit dem bistabilen Kippglied 26 in der Arbeitsposition entsprechend dem Hub der normalen Injektion löst diese Veränderung der dritten Ordnung 23 einen akustischen Melder an. Schreitet die Bedienungsperson nicht zur Beseitigung des Hindernisses, unterbricht ein Verweilzeitraum die allgemeine Speisung nach einem Zeitraum von etwa fünf Minuten, was zur Folge hat, daß der Vorwärts-Rückwärts-Zähler 12 auf Null gestellt wird. Eine allgemeine Unterbrechung der Speisung, wenn die Spritze 9 nicht vollständig leer ist, weist im Nachhinein auf den Vorfall und auf dessen Zeit die Position des Kolbens 20 hin.
Die zweite Sicherheitsschaltung schützt vor der unmittelbar aufeinanderfolgenden Verteilung zweier Boli mit maximalem Volumen ohne dazwischenliegende Entspannungsperiode.
Zu diesem Zweck wird die Drehung der Schraubenspindel 3 direkt in einen Spezialrechner derart eingegeben, daß der Drehwinkel entsprechend der Abgabe dieser beiden Boli umgehend den Stopp des Motors 1 durch allgemeine und vollständige Unterbrechung der Speisung bewirkt, und vorteilhafterweise besagt das Verlöschen einer Sichtanzeige eine Gefahr, so daß die Wiederinbetriebnahme der Vorrichtung unterbunden wird.
Durch kluge Wahl der Ganghöhe der Schraubenspindel kann der Bolus maximalen Volumens mit weniger als einer Drehung der Schraubenspindel 3 abgegeben werden. Der separate Zähler signalisiert in der Folge jegliches Überschreiten eines Drehwinkels gleich zwei Umdrehungen bei jeder Inbetriebsetzung des Zeitgebers 28 (Fig. 1).
Wenn nicht, kehrt der Zähler auf Null zurück. Vorteilhafterweise und nicht einschränkend kann die Detektion der Drehung der Schraubenspindel mit einem Magneten 35 erzielt werden, der auf dieser befestigt ist und aus Entfernung auf ein magnetempfindliches Element 36 wirkt, wie im Patent WO-A 87/07843.

Claims

1. Spritzenschubvorrichtung zur ambulanten Behandlung mittels einer mit einem Kolben (20) versehenen beliebigen Spritze (9), die eine Mehrzahl von Elementarmengen oder Boli, unterbrochen durch Entspannungsperioden, abgibt, umfassend:

- ein Gehäuse (8), in dem sich eine geschlossene Führungshülse (5) befindet, die eine elektromechanische Einheit enthält, welche durch einen Motor (1) mit geringer Trägheit ohne Eisenkern, mit Erregung durch einen Permanentmagneten, gebildet ist,

- eine Reduktionseinrichtung (2),

- eine koaxiale Schraubenspindel (3), auf der ein Tragwagen für ein Kolbenschuborgan (4) verschiebbar ist,

- eine elektrische Energiequelle (7), und

- elektronische Steuerkreise mit mindestens einem Zähler,

dadurch gekennzeichnet, daß sie außerdem umfaßt:

- einen ersten, umschaltbaren Vorwärts-Rückwärts-Zähler (12), der die positiven und negativen Umdrehungen des Motors integriert,

- einen zweiten, vorkonfigurierbaren Zähler (29),

- ein Mittel, das die Gesamtlänge des Hubs in einen vorderen Abschnitt und einen hinteren Abschnitt unterteilt,

- ein Mittel zum Detektieren des Kontakts zwischen dem Kolbenschuborgan (4) und dem Kolben (20),

- eine Schaltung, die den ersten Vorwärts-Rückwärts-Zähler (12) bei der Detektion eines Kontaktes zwischen dem Kolbenschuborgan und dem Kolben auf Null stellen kann,

- eine Schaltung, die bei der Detektion eines Kontaktes zwischen dem Kolbenschuborgan (4) und dem Kolben (20) im hinteren Abschnitt die Ablesung des umschaltbaren Vorwärts-Rückwärts-Zählers (12) an den vorkonfigurierbaren Zähler (29) nach vorheriger Division durch das Produkt nP aus der Gesamtzahl der Boli n und einem Faktor P als Funktion gleichzeitig des Reduktionsverhältnisses der Reduktionseinrichtung (2) und der Anzahl an pro Umdrehung des Motors (1) gesendeten Signalen (38) übermitteln kann,

- eine Schaltung, die die Lenkung der von der Drehung des Motors ausgehenden Signale an beide Zähler (12, 29) auf einmal gestattet,

- einen Zeitgeber, der die Initialisierung der Drehung des Motors zum Term einer Zeit gleich der Taktdauer dieses Zeitgebers gestattet,

- eine Schaltung, die den Stopp der Drehung des Motors gestattet, wenn der vom ersten Zähler (12) gezählte Wert und der im Speicher des Zählers (29) gespeicherte Wert übereinstimmen.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie mit Mitteln zum Aufzeichnen der momentanen Position des Kolbenschuborgans (4), wenn die Spritze (9) vollkommen leer ist, und dann, wenn die Spritze mit der gewählten Menge gefüllt ist, versehen ist, so daß der Abstand zwischen diesen Positionen des Kolbenschuborgans bei einer Vortarierung bekannt ist.

3. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sie ein Mittel umfaßt, das die Umdrehungen oder Umdrehungsanteile des Motors unter Aufnahme der Signale integriert, die durch die Kurzschlußschaltung zweier aufeinanderfolgender Lamellen des Kollektors (15) beim Durchtritt unter einer der Bürsten erzeugt werden.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß sie ein Mittel umfaßt, das die Aufnahme der von der Kurzschlußschaltung der Lamellen des Kollektors (15) ausgehenden Signale und die Trennung derselben in Amplitude und Frequenz in mindestens drei Ordnungen (21, 22, 23) der Reaktion auf die Veränderungen der durch den Anker (14) strömenden Energiefluenz gestattet.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein mit dem Anker (14) in Serie geschalteter Widerstand (17) die Aufnahme und Trennung der Veränderungen der durch ihn strömenden Energiefluenz gestattet.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß sie Mittel zur Aufnahme von Signalen von mindestens drei Ordnungen (21, 22, 23) an den Anschlußklemmen des mit dem Anker (14) in Serie geschalteten Widerstandes (17) umfaßt.

7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Vorwärts-Rückwärts-Zähler (12) die Signale erster Ordnung (21) der beiden Polaritäten während der gesamten Dauer der Tarier- und Injektionsvorgänge integriert.

8. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Vorwärts-Rückwärts-Zähler (12) den Start der Injektion auslöst, wenn er ein Signal zweiter Ordnung (22) empfängt, während sich der Kolben (20) im hinteren, langen Abschnitt seines Hubs befindet.

9. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Integrator für die Umdrehungen oder Umdrehungsanteile der Schraubenspindel (3), der mechanisch fest mit dieser verbunden ist, die Anzahl an Boli zählt, die infolge jedes vom Zeitgeber (28) ausgehenden Starts abgegeben werden.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Integrator für die Umdrehungen oder Umdrehungsanteile der Schraubenspindel (3) durch einen Permanentmagneten (35) gebildet ist, der sich dreht und mechanisch am Ende der Schraubenspindel fixiert ist und aus einer Entfernung auf ein für Magnetismus empfindliches Element (36) wirkt.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Integrator für die Umdrehungen oder Umdrehungsanteile der Schraubenspindel (3) an ein Mittel (37) angeschlossen ist, welches einen Zähler umfaßt und den Motor unwiderruflich stoppt und ein permanentes Signal zur Außerbetriebnahme erregt, wenn zwei aufeinanderfolgende Boli durch ein- und denselben Start der Drehung des Motors (1) abgegeben werden.

12. Verfahren zur Steuerung der durch eine mit Motor versehene Spritzenschubvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11 gewährleisteten mittleren Durchflußmenge, dadurch gekennzeichnet, daß es eine Phase zur Vortarierung aufweist derart, daß

a) die Spritze (9) leer in der Vorrichtung plaziert wird,

b) das Kolbenschuborgan (4) nach vorne verschoben wird, bis ein Kontakt mit dem Kolben (20) erreicht wird,

c) der erste Zähler (12) auf Null gestellt wird, wenn der Kontakt im vorderen, kurzen Abschnitt des mechanischen Hubs des Kolbenschuborgans (4) erfolgt, wodurch die Generalunterbrechung der Speisung der Vorrichtung bewirkt wird, mit Ausnahme des raschen Rücklaufs mit manueller Steuerung,

d) das Kolbenschuborgan (4) in den hinteren, langen Abschnitt zurückgebracht wird, um die Einführung der Spritze (9) zu ermöglichen, die die zu injizierende Dosis D an Fluid enthält,

e) das Kolbenschuborgan (4) wieder in den Vorlauf gebracht wird und in Kontakt mit dem Kolben der Spritze im hinteren, langen Abschnitt der Vorrichtung gelangt, um ein bistabiles Kippglied (26) zu aktivieren, welches folgendes bewirkt:

f) den Stopp der Beaufschlagung des Motors (1) über den Schnellgang

g) die Übertragung der Ablesung des ersten Zählers (12), die zuvor durch nP entsprechend dem Produkt der Gesamtzahl an Boli n mit einem Faktor P als Funktion des Reduktionsverhältnisses der Reduktionseinrichtung (2) und der Anzahl an pro Umdrehung oder Umdrehungsanteil des Motors (1) gesendeten Signale (38) dividiert wurde, in den Speicher eines zweiten, vorkonfigurierbaren Zählers (29),

h) die Sperrung einer Schaltung derart, daß die von der Drehung des Motors (1) auszugehenden Signale später, parallel zum ersten Zähler (12), zum zweiten Zähler (29) gelenkt werden, der zuvor automatisch auf Null gestellt wurde,

i) die Sperrung einer Schaltung zum Messen der Gegenkraft, die vom Kolben (20) auf das Kolbenschuborgan (4) ausgeübt wird,

und daß die Tarierphase durch eine angetriggerte Bolusinjektionsphase verlängert wird bis zur vollständigen Entleerung der Spritze, die die Position des Kolbenschuborgans (4) mit dem Nullwert des ersten Zählers (12) übereinstimmen läßt, welche Phase umfaßt:

j) den Start des Zeitgebers (28) , dessen Aufgabe es ist, die Anfahrimpulse des Motors (1) zum Term einer Zeit gleich der Taktdauer des Zeitgebers abzugeben,

k) den Stopp der Drehung des Motors mit Bremsung durch Kurzschluß des Ankers bei Übereinstimmung der Zählung des zweiten Zählers (29) mit dem in seinem Speicher gespeicherten Wert bei der Aktivierung des bistabilen Kippglieds (26).