JPH0459915B2 - - Google Patents

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JPH0459915B2
JPH0459915B2 JP62281926A JP28192687A JPH0459915B2 JP H0459915 B2 JPH0459915 B2 JP H0459915B2 JP 62281926 A JP62281926 A JP 62281926A JP 28192687 A JP28192687 A JP 28192687A JP H0459915 B2 JPH0459915 B2 JP H0459915B2
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JP
Japan
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time
fluid
metering chamber
control unit
metering
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JP62281926A
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JPS63132666A (ja
Inventor
Maueraa Eritsuhi
Mengeru Rainaa
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B Braun Melsungen AG
Original Assignee
B Braun Melsungen AG
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Filing date
Publication date
Application filed by B Braun Melsungen AG filed Critical B Braun Melsungen AG
Publication of JPS63132666A publication Critical patent/JPS63132666A/ja
Publication of JPH0459915B2 publication Critical patent/JPH0459915B2/ja
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    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61M—DEVICES FOR INTRODUCING MEDIA INTO, OR ONTO, THE BODY; DEVICES FOR TRANSDUCING BODY MEDIA OR FOR TAKING MEDIA FROM THE BODY; DEVICES FOR PRODUCING OR ENDING SLEEP OR STUPOR
    • A61M5/00—Devices for bringing media into the body in a subcutaneous, intra-vascular or intramuscular way; Accessories therefor, e.g. filling or cleaning devices, arm-rests
    • A61M5/14—Infusion devices, e.g. infusing by gravity; Blood infusion; Accessories therefor
    • A61M5/168—Means for controlling media flow to the body or for metering media to the body, e.g. drip meters, counters ; Monitoring media flow to the body
    • A61M5/16804—Flow controllers
    • A61M5/16809—Flow controllers by repeated filling and emptying of an intermediate volume
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61M—DEVICES FOR INTRODUCING MEDIA INTO, OR ONTO, THE BODY; DEVICES FOR TRANSDUCING BODY MEDIA OR FOR TAKING MEDIA FROM THE BODY; DEVICES FOR PRODUCING OR ENDING SLEEP OR STUPOR
    • A61M2205/00—General characteristics of the apparatus
    • A61M2205/33—Controlling, regulating or measuring
    • A61M2205/3375—Acoustical, e.g. ultrasonic, measuring means
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61M—DEVICES FOR INTRODUCING MEDIA INTO, OR ONTO, THE BODY; DEVICES FOR TRANSDUCING BODY MEDIA OR FOR TAKING MEDIA FROM THE BODY; DEVICES FOR PRODUCING OR ENDING SLEEP OR STUPOR
    • A61M2205/00—General characteristics of the apparatus
    • A61M2205/33—Controlling, regulating or measuring
    • A61M2205/3379—Masses, volumes, levels of fluids in reservoirs, flow rates
    • A61M2205/3389—Continuous level detection

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  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Vascular Medicine (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Anesthesiology (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Heart & Thoracic Surgery (AREA)
  • Hematology (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • Infusion, Injection, And Reservoir Apparatuses (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は輸液手段の輸液速度を制御するための
装置に関するものである。
［従来技術］ 輸液を行うために、すなわち患者にある液体を
注入するために、その液体を保留しているホース
がその中で該液体を進行させるために連続的に圧
搾されるようになつたホースポンプが用いられる
ということは従来より知られている。液配給速度
の正確さは、一方ではホースポンプの正確なスピ
ードに依存し、他方ではチユーブの容積の正確さ
に依存する。なかんずく柔らかいPVCホースの
容積の正確さはとくに乏しい。輸液手段に用いら
れるポンプのホースは、典型的には殺菌消毒され
た状態で支給され、使用と同時に廃棄される使捨
てユニツトである。このようなホースの場合は、
容積の正確さは製品の偏差によつて決定されるだ
けではなく、老朽化と摩損によつても決定され
る。ホースが低コストで生産できる使捨てエリメ
ントである公知のホースポンプの場合は、最大限
得られる液供給速度の正確さはおよそ５％（誤
差）である。もし、薬剤が輸液される予定である
場合には、このような供給精度ではしばしば不適
である。
［発明の目的］ 本発明は、流体コンテナと、患者に流体を与え
るためのホースポンプと、ホースポンプの液供給
速度を制御するための制御ユニツトとを有するタ
イプの輸液手段の輸液の精度の向上を図ることを
目的とする。
［発明の構成］ 本発明の１つの実施例によれば、液体はポンプ
によつて、充填レベルが常時検出されている計量
室から、患者に供給される。高い方の充填レベル
から低い方の充填レベルまで液体をポンプ輸液す
るために必要とされる実際の時間が測定され、そ
して、所望の輸液速度FRSと対応する所望の排出
時間tsとの関係が求められる。実際の排出時間と
所望の排出時間との間に不一致がある場合には、
ポンプのスピードは次の排出サイクルが所望の排
出時間と対応する時間内か、あるいはこれに近い
時間内に行なわれることが確実となるように相応
に補正される。「排出時間」とは、計量室内の液
体を予め決められた高い方の充填レベルから予め
決められた低い方の充填レベルまで供給する上で
ポンプ輸送に対して所望される時間であるという
ことを意味する。流体のレベルが低い方の充填レ
ベルに達したときでも、液体はなお計量室中の保
留されており、計量室は排出時間中は完全に空に
はならない。
計量時間は排出時間に等しい。この計量時間後
には液体コンテナからの液体で予め決められた高
い方の充填レベルまで計量室を満たすための充填
時間が続く。液コンテナから計量室までの液配給
速度は、一般的に輸液速度より実質的に高く、し
たがつて、充填時間は計量時間よりもずつと短
い。
計量時間の最後には、検出された偏差に応じて
ポンプ輸送のスピードを続いて補正するために、
実際の計量時間と所望の計量時間との間の夫々の
不一致が決定される。
輸液速度の正確さは実質的に、計量室の直径の
正確さと、充填レベル検出器の正確さとによつて
決められる。輸液速度はポンプの正確さや、ポン
プホースの容積の正確さには依存しない。計量コ
ンテナと充填レベル検出器とは高い正確さを有す
るものが得られるので、輸液速度の正確さは約１
〜２％（誤差）である。充填レベル検出器がアセ
ンブリの構成部分を形成してもよく、使捨てエリ
メントとする必要はないということが考慮に入れ
られるようになつている。それゆえ、より正確で
かつたいていより高価な再使用できる充填レベル
検出器が輸液毎のコストを実質的に増加させるこ
となく、利用されるかもしれない。好ましく、液
体と接触する計量室が、プラスチツク製品のよう
に比較的小さい許容誤差内で生産される使捨てユ
ニツトの部分を形成する。
液体が計量室へ容積量に正確に比例して同期的
に供給されても、患者への連続的な輸液は、もし
ポンプが計量時間に続く充填時間中に運転中のま
まであれば、保証される。充填期間中は、ポンプ
は計量時間の最後に新たにセツトされたスピー
ド、または新たに計算されたスピードで運転する
ように制御される。
ホースポンプの液配給速度は時間的変動を受け
やすい。そこで、各計量時間はポンプサイクルの
予め決められた位相角度で始まるべきである。ポ
ンプは計量時間に続く充填時間中に運転し、上記
位相角度に達するまで運転すべきである。換言す
れば、高い方の充填レベルに達して開始されたポ
ンプの回転は、予め決められた位相角度に達する
まで完全に行なわれるべきであり、このようにし
て予め決められた位相角度で再び次回の計量時間
が開始されることが可能となつている。
輸液速度が小さい場合は、輸液を考慮して液供
給の短い中断が許容される条件下では、液が計量
室内に再び充填される充填サイクル内でポンプを
停止することが可能である。
［実施例］ 以下、添付の図面を参照しつつ、本発明の好ま
しい実施例を詳細に説明する。
第１図から明らかなように、輸液用液体を貯留
する液体コンテナ１１が支持装置１０に吊されて
おり、該コンテナ１１の下端部はホース１２によ
つて直立した回転対称形の中空状物体である計量
室１３に接続されている。液体コンテナ１１のす
ぐ下で、ホース１２が、計量室１３の底面壁の中
まで伸長するとともに、取り付けられたエアフイ
ルタ１４を含んでいる。もう１つのエアフイルタ
１５が計量室１３の上端近傍に用意されている。
液体コンテナ１１の高さ位置は、液体が液体コン
テナ１１から計量室１３の中に流れられるよう
に、その下端部が計量室１３の上端部のレベルよ
り上方に位置することを保証するようになつてい
る。マグネツト１７によつて操作されるとともに
ロツクホース１２に適応させられた圧搾バルブ１
６がホース１２のある地点に用意されている。
計量室１３の下端部から、もう１つのホース１
８が患者の方に伸長している。ホース１８の断面
を連続的に圧搾するために、少なくとも２つの回
転要素を含むぜん動タイプまたはローラタイプの
ホースポンプ１９が用意されている。ホースポン
プ１９はモータ２０によつて駆動される。
本実施例ではモータ２０はパルス発生部２１に
よつてパルスを印加されるステツプモータであ
る。ホースポンプ１９の回転速度はパルス発生器
２１によつて印加されるパルスの周波数に比例す
る。
計量室１３の充填レベルを検出する充填レベル
検出器２２は、もし高い方の所定の充填レベル２
３に達したときは第１信号を送信する。第２信号
は低いほうの所定の充填レベル２４に達したとき
に与えられる。本実施例では、充填レベル検出器
２２は超音波測定で操作される。超音波測定装置
２５は、超音波発振器Ｓにエネルギを与え、該超
音波発振器Ｓによつて、その上から超音波が計量
室１３の中に発信される。超音波は夫々の流体レ
ベルによつて反射され、レシーバＥに印加され
る。超音波信号の遅れから、計測手段（超音波測
定装置）２５が夫々の流体レベルの高さを決定す
る。±0.025mmの分解能で稼働している超音波距離
測定器があり、これによつて、２つの流体レベル
２３と２４を非常に正確に検出することができ
る。なにがしかの温度の影響を除去するために
（例えば、音速の温度依存性）、計量室１３に固着
される温度センサ２６が計測手段２５に温度依存
性信号を印加し、これによつて温度補償が保証さ
れる。
計量室１３中のレベルの高さに対応する信号
は、周波数発生器２１の制御周波数ｆと、マグネ
チツクバルブ１６，１７とに接続された制御ユニ
ツト２７の計測手段２５から印加される。
第１図から明らかなように、計量室１３は発光
ダイオード２８と受光器２９とを含む光電式安全
手段を含んでいる。安全手段２８，２９は、流体
レベルが、流体レベル２４より下の低い方の所定
の充填レベルまで低下してしまつたかどうかを検
出するために、光バリヤを形成する。そのような
場合は、患者の身体に空気がポンプで入れられる
のを防止するために、エマージエンシによつてホ
ースポンプ１９が停止される。
もし、第１図に示されたアセンブリが運転中で
あれば、圧搾バルブ１６が開かれ、このようにし
て液体をコンテナ１１から計量室１３へ流れさせ
る。もし、高い方の充填レベル２３に達したとき
には、圧搾バルブ１６が制御装置２７によつて閉
じられる。ホースポンプ１９が液体をホース１８
を通して計量室１３から患者にポンプ輸送するた
めに運転を開始する。
第２図はホースポンプ１９のフィード速度FR
を示しており、上記フイード速度は単位時間ｔあ
たりの配給体積Ｖとして定義される。配給速度が
時間的に変化するということは認識できる。しか
しながら、周期の時間PDは常にホースポンプ１
９の１回転に対応している。計量時間tM中のポン
プ容積VMは計測時間tM中のフイード速度FRの積
分に対応する。この積分は第２図中に、右上がり
斜めにハツチングされた面で示されている。計量
時間tMは低い方の充填レベル２４に達したときに
終了し、そして、その後すぐに充填時間tFがFA
となつた瞬間（充填開始）に始まる。充填時間
は、要求される充填操作の持続期間からの結果と
して生じる要素であり、予め決定できるものでは
ない。それはFEとなつた瞬間（充填終了）に終
了し、このとき高い方の充填レベル２３に達して
いる。さらに、充填時間tFに補償時間tE続き、こ
の期間中ホースポンプ１９は次回の計量期間をホ
ースポンプ１９の所定の位相位置で開始させるよ
うに、開始されている回転の終了まで操作を継続
する。
計量時間tM、すなわち計量室１３の内容物を高
い方の流体レベル（充填レベル）２３から低い方
の流体レベル（充填レベル）２４まで低下させる
ためにホースポンプ１９によつて要求される時間
であるが、これは制御ユニツト２７によつて計測
される。さらに、次回の位相（時間tM，tF，tEの
合計）のために調節されるべきポンプ輸送速度ｖ
（ｎ＋１）が、次式によつて計算される。
ｖ（ｎ＋１）＝tMｎ／ts・vn ここにおいて、vnはちようど終了したｎ番目
の位相PHnにおけるポンプ速度であり、ｖ（ｎ＋
１）は次回の位相PH（ｎ＋１）のためにセツト
されるべきポンプ速度であり、tMｎはｎ番目の位
相における計量時間tMであり、そしてtsは計量室
が充填レベル２３から充填レベル２４まで空にさ
れるべき所望の時間を示している。
所望の時間に関して、次式 ts＝MV／FRs が適用できる。ここにおいて、MVは充填レベル
２３と２４との間の計量室１３の計量容積を示
し、一方、FRsは夫々所望のフイード速度または
所望の輸液速度である。
開示された実施例の場合、ポンプ速度ｖはステ
ツプモータ２０へ印加されるパルスの周波数ｆに
比例する。それゆえ、上記等式を次式に置き換え
ることが可能である。
ｆ（ｎ＋１）＝tMo／ts・fn ここにおいて、fnは夫々の位相PHnにおける
パルス周波数であり、そして、ｆ（ｎ＋１）は次
回の位相PH（ｎ＋１）のためにセツトされるべ
き周波数である。
ステツプモータ２０を、速度が調節できるDC
モータあるいはその他のタイプのモータに置き換
えることは可能である。このような場合には、位
置モニタが、ポンプのシヤフトの回転位置を測定
するとともに、制御ユニツト２７に位置を知らせ
るために、モータの下流に接続される。このよう
にして、ポンプ速度が、第１図に図示された実施
例中に示されたものと同様の方法で制御ユニツト
２７によつて位相から位相へ再調節される。
調節されたフイード速度FRsが600ml／ｈ（ミリ
リツトル毎時）であり、一方充填レベル２３と２
４との間の計量室１３の容積が15ml（ミリリツト
ル）であると仮定すれば、15mlの計量容積MVを
ポンプで払い出すための配給時間は90秒である。
この効果のためには、ホースポンプ１９は例えば
34回転を必要とするであろう。
一般に、計量容積を再充填するために必要とさ
れるポンプ輸送時間tFは約５秒であろう。換言す
れば、計量容積が再充填される間に、ホースポン
プ１９は1.89回転し、上記時間内に0.88mlの液体
がポンプ輸送されるであろう。
計量室１３の充填時間を短縮したり、あるい
は、流体コンテナ１１の取り付けをより高くする
ことを避けるために、流体コンテナ１１と圧搾バ
ルブ１６との間において、ホース１２にもう１つ
のポンプを含ませることは可能である。
第３図は、フイード量が低い場合におけるポン
プのもう１つの運転モードを示しており、このと
き、計量時間tMは非常に長く、一方、ポンプは充
填時間tF中は停止されている。充填時間は液体コ
ンテナ１１の残り容積によつて決められ、これに
したがつて計量される。FEとなつた瞬間におい
て、ポンプは前に停止したのと同一の位相角度で
運転を再会する。それゆえ、補償時間tEは必要と
されない。この運転モードの間は、計量容積が計
量室１３をポンプで払い出されるべき所望の時間
は次式によつて計算される。
ts＝MV／FRs−tF このようにして、計測時間tM中に患者に与えら
れる液体の量が所望のフイード速度FRsに到達す
るため合計時間tM＋tFに対して十分となることが
保証される。
第４図は、複数の電極Ｓ１，Ｅ１，Ｅ２，Ｅ３
が計量室１３の壁部に設けられた、充填レベル検
出器のもう１つの実施例を示している。各電極
は、液体が夫々の電極の高さに達したときに液体
と接触する。送信電極Ｓ１は液体に電圧ポテンシ
ヤルを印加する。もし、上記電圧ポテンシヤルが
受信電極Ｅ１〜Ｅ３の１つによつて受信されたと
きには、それが液体中に浸されていることは確実
である。低い方の受信電極Ｅ１は低い方の液体レ
ベル２４と同じ高さに配置され、一方、高い方の
受信電極Ｅ３は高い方の液体レベル２３と同じ高
さである。高い方の受信電極Ｅ３の下方に配置さ
れる補助電極Ｅ２は、液体が補助電極Ｅ２のレベ
ルに達したとき、圧搾バルブ１６の部分的な閉鎖
を招く。このようにして、計量室１３の充填時間
の最終段階において、液体が電極Ｅ３のオーバー
フローを避けるためによりゆつくり上昇する。
第５図は、光ビームが計量室１３の透明な壁部
を透過する、２つの光バリヤLSuとLSoとを含む
充填レベル検出器のもう１つの実施例を示す。光
バリヤLSuとLSoの光ビームは正確に焦点が合わ
される。高い方の光バリヤLSoの下方に配置され
た補助光バリヤによつて高い方の充填レベルを予
め検出するようなこともまた可能である。
計量室１３及び液体コンテナ１１と同様にホー
ス１２及び１８も、装置に取り付けられ、輸液終
了後廃棄されるように適応させられた殺菌消毒さ
れたパツケージとして支給される使捨てユニツト
を形成する。
【図面の簡単な説明】
第１図は輸液手段の実施例を示すシステム概要
図である。第２図はポンプのフイールド速度の時
間ダイヤグラムである。第３図は、ポンプのもう
１つの運転条件下における、第２図の同様の時間
ダイヤグラムである。第４図は集積された充填レ
ベル検出器を備えた計量室の修正された実施例で
ある。第５図は外部充填レベル検出器を備えた計
量室のもう１つの修正された実施例である。 １１……液体コンテナ、１２……ホース、１３
……計量室、１４，１５……エアフイルタ、１６
……圧搾バルブ、１９……ホースポンプ、２１…
…パルス発生器、２２……レベル検出器、２７…
…制御ユニツト。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １ 流体コンテナと、制御された速度で患者に流
    体を与えるホースポンプと、ホースポンプのフイ
    ード速度を制御する制御ユニツトと、流体コンテ
    ナとホースポンプとの間に備えられる計量室と、
    上記制御ユニツトに機能的に連結され計量室の少
    なくとも低い方と高い方の流体充填レベルを検出
    する充填レベル検出手段とを含んでいる輪液手段
    であつて、 上記制御ユニツトが、上記流体レベルが低い方
    の充填レベルに達したときに上記流体コンテナか
    ら上記計量室への液体の供給を行う一方、上記流
    体レベルが高い方の充填レベルに達したときに上
    記液体の供給を中断する手段を含み、 かつ、上記制御ユニツトが、予め設定された、
    計量室を空にすべき所定の目標排出時間tsを記憶
    しているとともに、上記制御ユニツトが、高い方
    の充填レベルへの到達から低い方の充填レベルへ
    の到達までの経過時間である計量時間tMを計測す
    る機能を有しており、 さらに、上記制御ユニツトが、上記計量時間終
    了後に、ポンプのフイード速度に、上記の計量時
    間tMを上記の排出時間tsで除算して得られた商に
    対応する値を乗ずることによつて、上記ポンプの
    フイード速度を補正する機能を有している輪液手
    段。 ２ 流体コンテナから患者に輸送される液体の流
    速を制御するための装置であつて、 流体コンテナから患者までの流体の流通路をな
    す流体ホースと、 患者の方へ流れている流体の中間的な流体保留
    室をなし、少なくとも高い方と低い方の充填レベ
    ルを有する計量室と、 上記計量室への流体の供給速度の制御に機能的
    に関連する第１制御手段と、上記計量室からの流
    体の排出速度の制御に機能的に関連する第２制御
    手段とを有する制御ユニツトと、 上記制御ユニツトに機能的に連結され、上記両
    充填レベル間の流体の充填に要する時間である充
    填時間を計測して計量室への流体供給速度を検出
    する一方、両充填レベル間の流体の排出に要する
    時間である計量時間を計測して計量室からの流体
    排出速度を検出する流量検出手段とを含んでい
    て、 上記制御ユニツトが、予め設定された、計量室
    を空にすべき所定の目標排出時間tsを記憶してい
    るとともに、上記制御ユニツトが、高い方の充填
    レベルへの到達から低い方の充填レベルへの到達
    までの経過時間である計量時間tMを計測する機能
    を有しており、 かつ、上記制御ユニツトが、上記計量時間終了
    後に、計量室からの流体排出速度に、上記の計量
    時間tMを上記の排出時間（ts）で除算して得られ
    た商に対応する値を乗ずることによつて、上記流
    体排出速度を補正する機能を有している輸液手
    段。 ３ 計量室が、該計量室に連結されて使捨てユニ
    ツトをなすホースを含んでいる、特許請求の範囲
    第１項または第２項に記載された輪液手段。 ４ 制御ユニツトが、流体コンテナから計量室へ
    の流体輸送経路に介設された圧搾バルブを含んで
    いる、特許請求の範囲第１項または第２項に記載
    された輸液手段。 ５ 上記第１制御手段が、上記計量室内の上記流
    体レベルが計量時間中に低い方の充填レベルに達
    したときに、上記計量室に流体を供給するように
    機能し、かつ上記計量室内の上記流体レベルが充
    填時間中に高い方の充填レベルに達したときに、
    上記計量室への流体の供給を停止させるように機
    能する、特許請求の範囲第２項に記載された輸液
    手段。 ６ 上記第２制御手段が、所望のフイード速度で
    流体を制御可能に輸送することができるホースポ
    ンプを含み、上記ホースポンプが所定の位相角で
    計量時間を開始させ、かつ計量時間および充填時
    間の後において、上記ホースポンプが上記位相角
    に達するまで運転されるといつた運転サイクルを
    有する、特許請求の範囲第２項に記載された輸液
    手段。 ７ ホースポンプが、先の計量時間中において最
    後に調整されたフイード速度（vn）で充填時間
    中運転を継続して患者に流体を輸送するようにな
    つている、特許請求の範囲第１項または第６項に
    記載された輸液手段。 ８ ホースポンプが、先の計量時間の後において
    新たに調整された速度（ｖ（ｎ＋１））で充填時間
    中運転を継続して患者に流体を輸送するようにな
    つている、特許請求の範囲第１項または第６項に
    記載された輸液手段。 ９ ホースポンプが充填時間中は運転を停止する
    ようになつている、特許請求の範囲第１項または
    第６項に記載された輸液手段。 １０ 計量時間および充填時間の後、上記ホース
    ポンプが運転を継続し、サイクル開始位相角で停
    止し、かつ上記開始位相角から各計量時間が始ま
    るようになつている、特許請求の範囲第６項に記
    載された輸液手段。
JP62281926A 1986-11-06 1987-11-06 輸液手段 Granted JPS63132666A (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE3637771A DE3637771C1 (de) 1986-11-06 1986-11-06 Infusionsvorrichtung
DE3637771.6 1986-11-06

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPS63132666A JPS63132666A (ja) 1988-06-04
JPH0459915B2 true JPH0459915B2 (ja) 1992-09-24

Family

ID=6313272

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP62281926A Granted JPS63132666A (ja) 1986-11-06 1987-11-06 輸液手段

Country Status (7)

Country Link
US (1) US4832689A (ja)
EP (1) EP0266590B1 (ja)
JP (1) JPS63132666A (ja)
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DE (2) DE3637771C1 (ja)
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