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Dokumentenidentifikation DE69232820T2 18.06.2003
EP-Veröffentlichungsnummer 0655107
Titel PROGRAMMIERBARE INFUSIONSPUMPE MIT AUSWECHSELBAREN SCHLäUCHEN
Anmelder Baxter International Inc., Deerfield, Ill., US
Erfinder PADDA, Shan, Niles, IL 60714, US;
LEVITAS, Doron, Niles, IL 60714, US;
KALO, Arie, Niles, IL 60714, US
Vertreter Meissner, Bolte & Partner, 80538 München
DE-Aktenzeichen 69232820
Vertragsstaaten AT, BE, CH, DE, DK, ES, FR, GB, GR, IE, IT, LI, LU, MC, NL, SE
Sprache des Dokument EN
EP-Anmeldetag 05.11.1992
EP-Aktenzeichen 929243376
WO-Anmeldetag 05.11.1992
PCT-Aktenzeichen PCT/US92/09581
WO-Veröffentlichungsnummer 0093025816
WO-Veröffentlichungsdatum 23.12.1993
EP-Offenlegungsdatum 31.05.1995
EP date of grant 16.10.2002
Veröffentlichungstag im Patentblatt 18.06.2003
IPC-Hauptklasse F04B 43/12
IPC-Nebenklasse A61M 5/00   

Beschreibung[de]
Hintergrund der Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft das Gebiet der medizinischen Infusionspumpen. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung eine Infusionspumpe, die programmierbare Abgabeprofile hat und die zum Gebrauch mit einer Vielfalt von intravenösen ("i.v.") Infusionssets programmiert werden kann, die verschiedene Schlauchtypen mit unterschiedlicher Größe und unterschiedlichen physikalischen Eigenschaften verwenden, die sich auf Abgabeprofile auswirken.

Im Stand der Technik gibt es eine Vielfalt von Infusionspumpen und Steuergeräten. Üblicherweise wird ein i.v.-Verabreichungsset mit einem Einmal-Reservoirbeutel und einem biegsamen i.v.-Schlauch verwendet. Der Schlauch hat in seinem Inneren eine Tropfkammer, um Blasen in dem Fluid zu in dem Schlauch eliminieren. Das distale Ende des Schlauchs hat eine intravenöse Nadel zum Einführen in den Patienten. Herkömmlich wird der Reservoirbeutel über dem Patienten angebracht und entleert sich mittels Schwerkraft in den Patienten.

Es wurden Infusionspumpen und Steuergeräte zur Anbringung an der Außenseite der Schläuche entwickelt, um die Durchflußrate aus dem Reservoirbeutel in den Patienten zu steuern. Im Lauf der Zeit erfolgt eine Verengung oder Erweiterung der Schläuche durch die Steuergeräte, um den Durchfluß aufgrund von Schwerkraft zu dem Patienten zu steuern. Infusionspumpen nutzen die Pumpenleistung, um das Fluid zu dem Patienten zu bewegen, und nutzen nicht die Anbringung über des Beutels über dem Patienten, um den Druck in den Schläuchen zu bestimmen.

Einige Infusionspumpen machen von einer Kammer mit einem bekannten Volumen Gebrauch. Die Durchflußrate der Pumpe wird dadurch gesteuert, daß bestimmt wird, wie oft innerhalb einer Zeitperiode die Kammer gefüllt und ausgepumpt wird.

Viele Infusionspumpen sind peristaltische Pumpen. Im Stand der Technik gibt es zwei Typen von peristaltischen Pumpen, peristaltische Pumpen vom Fingertyp und peristaltische Pumpen von Drehtyp. Peristaltische Pumpen vom Fingertyp haben eine Reihe von Fingern oder Drückelementen entlang einem Abschnitt des Schlauchs. Die Finger werden in einer Serie oder in Wellen niedergedrückt, wodurch eine sich fortbewegende Kontraktion entlang dem Schlauch erzeugt wird, die das Fluid durch den Schlauch hindurch fördert. Peristaltische Pumpen vom Drehtyp haben eine Anzahl von Armen an einem Rotor. Jeder Arm hat eine Rolle am Ende des Arms. Während sich der Rotor in einer kreisförmigen Kammer dreht, rollen die Rollen an dem Ende der Arme entlang und verengen den Schlauch, der die äußere Oberfläche der Kammer auskleidet. Dadurch wird eine Serie von rollenden Kontraktionen durch den Schlauch hindurch erzeugt, die das Fluid durch den Schlauch hindurch fördern.

Eine Hauptbegrenzung des auf Schwerkraft beruhenden Infusionsbeutels ist, daß der Druck (und damit die Durchflußrate) des Fluids von der Höhe bestimmt wird, in der der Beutel über dem Patienten aufgehängt ist. Außerdem sind die bekannten peristaltischen Pumpen so kalibriert, daß sie die gewünschte Durchflußrate für eine bestimmte Schlauchgröße und einen bestimmten Schlauchtyp abgeben. Deshalb ist für jede Schlauchgröße und jeden Schlauchtyp eine andere bekannte peristaltische Pumpe erforderlich.

Der Oberbegriff von Anspruch 1 beruht auf US-A-5 018 945. Weiterer Stand der Technik ist in US-A-5 116 203 beschrieben.

Zusammenfassung der Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Infusionspumpe, die so programmiert werden kann, daß sie jedes von einer Vielfalt von ausgewählten Profilen eines medizinischen Fluidvolumens über die Zeit abgibt. Ferner kann die vorliegende Erfindung so programmiert werden, daß sie jede bzw. jeden von einer Vielfalt der üblicherweise verfügbaren Einmalschlauchgrößen und -typen aufnimmt, bei denen die Erfindung angewandt wird, die die im kennzeichnenden Teil von Anspruch 1 definierten Merkmale hat.

Die bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist eine peristaltische Pumpe vom Fingertyp zur Anwendung an den Schläuchen eines i.v.- Verabreichungssets. Die Finger werden in einer rollenden Serie von einem umlaufenden Nocken niedergedrückt, der den Fingern benachbart und mit den Fingern im Inneren der Pumpe in Kontakt ist. Der Nocken kann von einem an dem Nocken angebrachten drehzahlveränderlichen Elektromotor mit verschiedenen Geschwindigkeiten gedreht werden. Die Geschwindigkeit des Motors kann durch Ändern des Stroms von der Energieversorgung gesteuert werden, sei es Wechselstrom aus einer Wandsteckdose oder Gleichstrom von Batterien. Dadurch wird wiederum die Umlaufrate des Nockens gesteuert werden, die die Geschwindigkeit steuert, mit der die Verengungen erzeugt und von den Fingern die Schläuche entlang bewegt werden. Dies steuert wiederum die Fluiddurchflußrate der Pumpe. Ein IC-Chip ist mit den Daten programmiert, die für eine Vielfalt von Abgabeprofilen und für die Durchflußcharakteristiken einer Vielfalt von i.v.-Schläuchen erforderlich sind. Durch Betätigen von Knöpfen an einer Tastatur der Erfindung werden die integrierten Schaltungen und Speicher so aktiviert, daß sie das gewünschte Durchflußratenprofil auswählen und den Schlauchtyp anzeigen, der in Gebrauch ist. Der Chipspeicher berechnet dann aufgrund der Information in seiner Datenbank die Rate und den Takt, mit dem der Nocken über die Zeit gedreht werden muß, um das erforderliche Fluidabgabeprofil an den Patienten unter Berücksichtigung der Charakteristiken des in Gebrauch befindlichen Schlauchs abzugeben. Ferner steht der Chip mit einem Druckerfassungs-Dehnungsmesser in Verbindung, der dem intravenösen Schlauch benachbart ist (und Okklusionen in dem Schlauch erfaßt), und kalibriert die Dehnung für verschiedene Schlauchtypen neu.

Die vorliegende Erfindung stellt zum ersten Mal eine Infusionspumpe bereit, die so programmiert ist, daß sie eine Vielfalt von verschiedenen Fluidabgabepprofilen an den Patienten abgibt und mit einer Vielfalt von verfügbaren Schlauchtypen betrieben wird. Dadurch wird für ein Krankenhaus die Notwendigkeit eliminiert, eine Vielfalt von Infusionspumpen zu haben, die mit einer Vielfalt von Schlauchtypen arbeiten. Dies ermöglicht durch die Wahl einer Vielfalt von anspruchsvollen und komplizierten Medizinabgabeprofilen eine hervorragende Betreuung des Patienten und senkt die Kosten für das Krankenhaus, da diese Betreuung mittels einer Pumpe anstelle einer Vielfalt von Pumpen erfolgen kann.

Beispiele von verschiedenen Abgabeprofilen, die durch die vorliegende Erfindung für die Infusion programmiert werden können, umfassen: (1) eine feste Durchflußrate, (2) eine rampenartige Zunahme (gleichmäßig zunehmende Durchflußrate), (3) eine rampenartige Abnahme (gleichmäßig abnehmende Durchflußrate), (4) eine feste Rate mit erhöhten Ratenspitzen in bestimmten Intervallen und (5) keinen Durchfluß mit einem Infusionsbolus in bestimmten Intervallen.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Fig. 1 ist eine Vorderansicht der bevorzugten Ausführungsform bei geschlossener Tür.

Fig. 2 ist eine Innenansicht der Vorderseite der bevorzugten Ausführungsform bei geöffneter Tür.

Fig. 3 ist eine Rückansicht der bevorzugten Ausführungsform.

Fig. 4 ist das Hauptblockschaltbild, das die Logikanordnung der elektronischen Schaltungsanordnung der vorliegenden Erfindung schematisch zeigt.

Fig. 5 zeigt ein weiteres Detail des Blocks 1 von Fig. 4, des Mikrocontrollers; dabei zeigt Fig. 5 schematisch die Logikanordnung des Mikrocontrollers.

Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform

Fig. 1 zeigt eine Vorderansicht der bevorzugten Ausführungsform bei geschlossener Tür. Die Außentür 1 ist mit der Außentürklinke 2 gezeigt. Das Instrument enthält ferner ein Infusionsratendisplay 3, ein Display 4 des zu infundierenden Volumens, ein Display 5 des infundierten Volumens, eine Betriebs-/Haltetaste 6, eine Infusionsanzeige 7, eine Netzleistungsanzeige 8, eine Batterieleistungsanzeige 9, eine CPU-Störungsanzeige 10, eine Sperranzeige 11, eine Zeit-/Huckepacktaste 12, eine EIN-/AUS-Taste 13, eine Drucktaste 14, eine JA- Taste 15, eine NEIN-Taste 16 und zehn Zifferntasten 17.

Die Außentür 1 schützt die Innentür 20. Die Außentürklinke 2 öffnet die Außentür 1, um Zugang zu der Innentür 20 zu ermöglichen. Die Innentür 20 ist durch eine Feder zwischen sich und der Außentür 1 vorgespannt, die eingedrückt ist, wenn die Türen zu den Schläuchen hin geschlossen sind. Das Infusionsratendisplay 3 zeigt in ml/h die Rate, mit der das Fluid von der Pumpe abgegeben wird. Das Display 4 des zu infundierenden Volumens zeigt in ml das Volumen des Fluids, das von der Pumpe abzugeben ist. Das Display 5 des infundierten Volumens zeigt in ml das Gesamtfluidvolumen, das von der Pumpe infundiert worden ist. Die Betriebs-/Haltetaste 6 dient dazu, die Infusion zu starten, zu unterbrechen oder neu zu starten sowie den akustischen Alarm vorübergehend unwirksam zu machen. Die Infusionsanzeige 7 blinkt, wenn ein Fluiddurchfluß durch die Tropfkammer in dem i.v.-Verabreichungsset erfolgt. Die Netzleistungsanzeige 8 leuchtet, wenn die Pumpe mit einer Stromleitung verbunden ist. Die Batterieleistungsanzeige 9 leuchtet, wenn die Pumpe mit ihrer internen Batterie betrieben wird. Die CPU-Störungsanzeige 10 leuchtet, wenn eine größere innere Funktionsstörung vorliegt. Die Sperranzeige 11 leuchtet, wenn die Patientensperre der Pumpe aktiviert ist. Die Zeit-/Huckepacktaste 12 dient dazu, die Zeitdauer für das zu infundierende Volumen anzuzeigen, die bis zum Ende der Infusion verbleibt. Diese Taste dient ferner dazu, Zugang zu dem Huckepackmodus zu bekommen. Die EIN-/Aus-Taste 13 dient dazu, die Pumpe ein- oder auszuschalten. Die Drucktaste 14 dient dazu, die Druckwarneinstellung hoch oder niedrig einzustellen und anzuzeigen. Die JA-Taste 15 dient dazu, auf die Aufforderungen der Pumpe zu antworten und Abgabeparameter zu akzeptieren. Die NEIN-Taste 16 dient dazu, auf die Aufforderungen der Pumpe zu antworten und Abgabeparameter abzulehnen. Die Zifferntasten 17 dienen dazu, die Abgabeparameter sowie den Zugangscode einzugeben.

Fig. 2 zeigt die Innenansicht der bevorzugten Ausführungsform durch die offene Tür 1 an der Vorderseite der bevorzugten Ausführungsform. Äußere Schlauchführungen 18 sind mit inneren Schlauchführungen 19 an der Innenseite der Innentür 20 gezeigt. Ferner sind gezeigt die Klemme 21 für freien Durchfluß, der Detektor 22 für Luft in der Leitung, der Tür-offen-Sensor 23, die Pumpmechanismus 24, der aus zwölf Fingern in einer Serie besteht, und eine Druckanzeige 25.

Die äußeren Schlauchführungen 18 dienen dazu, die Schläuche des i.v.-Sets für einen korrekten Pumpbetrieb zu positionieren. Die inneren Schlauchführungen 19 dienen dazu, die Schläuche des Sets für einen korrekten Pumpbetrieb zu positionieren. Die Innentür 20 drückt die Schläuche an die zwölf Finger des Pumpmechanismus. Bei der bevorzugten Ausführungsform sind die zwölf Finger nicht federbelastet, sondern sind an der Differentialnockenwelle so angebracht, daß die sich drehende Nockenwelle sie beim Drehen schiebt und zieht. Die bevorzugte Ausführungsform macht von einem Gleichstrom-Servomotor Gebrauch, um die Geschwindigkeit der Differentialnockenwelle zu steuern. Die Klemme 21 für freien Durchfluß verhindert schwerkraftbedingten freien Duchfluß, wenn die Außentür 1 offen ist. Die Anzeige 22 für Luft in der Leitung detektiert Luftblasen in dem intravenösen Verabreichungsset. Bei der bevorzugten Ausführungsform ist der Detektor 22 für Luft in der Leitung ein Ultraschallsystem. Ein Empfänger befindet sich an der einen Seite des Schlauchs, und ein Sender befindet sich an der anderen Seite des Schlauchs. Das Signal, das erzeugt wird, wird durch eine Blase in den Schläuchen zwischen dem Empfänger und dem Sender geändert (und detektiert deshalb die Blase). Der Tür-offen-Sensor 23 detektiert, ob die Außentür 1 während einer Infusion offen ist. Der Türsensor 23 ist ein einfacher mechanischer Schalter. Der Pumpmechanismus 24 ermöglicht die genaue Abgabe von Medizin, wie noch beschrieben wird. Der Drucksensor 25 überwacht den Druck im Inneren der Schläuche, Bei der bevorzugten Ausführungsform ist der Drucksensor 25 ein Dehnungsmesser, der an die Schläuche gedrückt wird. Wenn der Schlauch Druck enthält, dehnt er sich aus und erzeugt dadurch ein Signal in dem Dehnungsmesser. Dieser wird für jeden Schlauchtyp kalibriert, um den Druck anzuzeigen, der zu dem Zeitpunkt existiert. Die Wahl der Schläuche durch den Bediener aktiviert ferner den IC-Chip und den internen Speicher, um die angemessene Kalibrierung für diesen Drucksensor zu wählen. Der Drucksensor 25 wirkt als ein Blockadesensor, da bei blockiertem Schlauch der Druck in ihm ansteigt.

Fig. 3 zeigt die Rückansicht der bevorzugten Ausführungsform mit einem Pumpengriff 27, einem Durchflußsensorstecker 28 und einer Kommunikationsöffnung 29. Ferner sind gezeigt eine Klemme 30 für eine tragbare Stange, Durchflußsensorhebeelemente 31, ein Durchflußsensor 32, eine Wechselstromversorgung 33, eine Erdungsschraube 34, eine Stangenklemme 35, eine Durchflußsensorhalterung 36 und eine Alarmlautstärkesteuerung 37. Bei der bevorzugten Ausführungsform weist der Durchflußsensor 32 ein Infrarotaugensystem auf. Der Durchflußsensor 32 zählt die Tropfen, die in die Tropfkammer fallen. Dadurch kann eine Vielfalt von Problemen detektiert werden, einschließlich der Wahl der falschen Schläuche, der Wahl des falschen Fluids, eines Lecks im System, einer Okklusion im System oder eines leeren Beutels. Für jeden gewählten Schlauchtyp und Fluidtyp würde man in einem System ohne ein Leck oder ohne eine Okklusion, und bei dem sich der Beutel nicht entleert, einen bestimmten Tropfenratenbereich prüfen.

Der Pumpengriff 27 dient dazu, die Pumpe zu transportieren. Der Durchflußsensorstecker 28 nimmt den Steckerstift von der Buchse des Durchflußsensors auf. Die Kommunikationsöffnungen 29 gestatten den Austausch von Information zwischen der Pumpe und einem Computer über Kabel oder Modem. Die Klemme 30 der tragbaren Stange dient zur Anbringung einer fakultativen tragbaren Stange an der Pumpe. Die Durchflußsensorhebeelemente 31 dienen dazu, den Durchflußsensor an der Tropfkammer zu positionieren. Der Durchflußsensor 32 ist an der Tropfkammer des i.v.-Sets anbringbar, um den Fluiddurchfluß zu detektieren und einen Alarm wegen einer Okklusion in dem oberen Bereich des Schlauchs, wegen eines leeren Beutels oder wegen einer hohen Durchflußrate zu melden. Eine Wechselstrombuchse 33 bildet eine 110-V-Wechselstrombuchse mit einer vorgeschalteten Sicherung. Die Erdungsschraube 34 gestattet die Anbringung eines externen Erdungsdrahts an der Pumpe, falls erforderlich. Die Stangenklemme 35 dient dazu, die Pumpe an einer Stange des intravenösen Verabreichungssets anzubringen. Die Durchflußsensorhalterung 36 dient dazu, den Durchflußsensor zu halten, wenn er nicht in Gebrauch ist. Die Alarmlautstärkesteuerung 37 dient dazu, das Lautstärke des akustischen Alarms zu erhöhen oder zu verringern.

Die Huckepack-Abgabeprofilfunktion der vorliegenden Erfindung gestattet die Verwendung eines zweiten Profils, das vor, während einer Unterbrechung oder nach dem ersten Profil angewandt wird. Zusätzlich zu dem ersten i.v.-Beutel kann ein zweiter i.v.-Beutel höher aufgehängt und an einem Y-Kreuzungspunkt in den i.v.-Schlauch über der Pumpe eingefügt werden. Mit seinem höheren Druck unterbricht der Durchfluß aus dem zweiten Beutel den Durchfluß aus dem ersten Beutel. Das Huckepackprofil kann dann so gewählt werden, daß das Abgabeprofil für den ursprünglichen Beutel unterbrochen wird. Dies gestattet das Infundieren einer anderen Medizin und eines anderen Fluids durch die Infusionspumpe auf einer Unterbrechungsbasis. Der Speicher der Pumpe erinnert sich an den Status des ersten Abgabeprofils, wenn es von dem Huckepackprofil unterbrochen wird, so daß das erste Abgabeprofil mit dem ersten Fluid wieder aufgenommen werden kann, wenn das Huckepackprofil mit dem Huckepackfluid abgegeben ist.

Die Daten von dem Drucksensor 25 und dem Durchflußsensor 32 und die Geschwindigkeit des Motors des Differentialnockens werden sämtlich auf den verwendeten Schlauchtyp und auf die mechanischen Charakteristiken des abzugebenden Fluids eingestellt, um das ausgewählte Profil abzugeben. Dies ist erforderlich, um das ausgewählte Abgabeprofil unter Berücksichtigung der gewählten Parameter der Systemcharakteristiken abzugeben. Dies gestattet die Abgabe von verschiedenen Abgabeprofilen durch verschiedene Schlauchtypen mittels einer Pumpe ohne jeden Austausch der mechanischen Teile der Pumpe.

Fig. 4 ist das Hauptblockschaltbild, das die Logikanordnung der elektronischen Schaltungsanordnung der vorliegenden Erfindung schematisch zeigt. Der Mikrocontroller 1 (die Haupt-CPU) in der Infusionspumpe basiert auf dem Mikrocontroller Intel 80C31, der folgendes enthält: zwei Zeitgeber, zwei externe Interrupts, drei interne Interrupts, 128 KByte Speicher, unterteilt in zwei Seiten von jeweils 64 KByte, 128 Byte interner RAM, UART zur Kommunikation (entsprechend dem Kommunikationsstandard RS-232C), und vier E/A-Ports.

Der Detektor 2 für "Batterie erschöpft" überwacht ständig die Spannung der Batterie und gibt eine logische "1" an die CPU ab, wenn die Spannung höher als 10 V ist. Wenn die Spannung zwischen 9,5 V und 10 V ist, sendet der Detektor "Batterie erschöpft" eine logische "0" an die CPU. Die CPU stoppt dann den Motor und bewirkt, daß die Worte "BATTERIE ERSCHÖPFT" auf dem Punktmatrix- Display der Pumpe erscheinen und ein akustischer Alarm aktiviert wird.

Wenn eine erschöpfte Batterie detektiert wird, ist das einzige Mittel, das dem Benutzer zur Verfügung steht, die Pumpe mit Netzwechselstrom zu verbinden (um den Betrieb der Pumpe unter Nutzung von Netzstrom fortzusetzen und die Batterie wieder aufzuladen) oder den Betrieb der Pumpe unter Nutzung von Batteriestrom wieder aufzunehmen.

Wenn der Betrieb der Pumpe unter Nutzung von Batteriestrom wieder aufgenommen wird (d. h. ohne die Pumpe mit Netzwechselstrom zu verbinden), und die CPU weiterhin ein logisches Signal "0" von dem Detektor "Batterie erschöpft" empfängt, bewirkt die CPU, daß die Worte "BATTERIE ERSCHÖPFT" alle 60 s für eine Dauer von 3 s auf dem Punktmatrix-Display der Pumpe erscheinen und alle 60 s für eine Dauer von 3 s ein akustischer Alarm (gleichzeitig mit dem optischen Alarm) aktiviert wird.

Der Detektor 3 "Batterie leer" überwacht ständig die Spannung der Batterie und gibt eine logische "1" an die CUP ab, wenn die Spannung höher als 9,5 V ist. Wenn die Spannung auf weniger als 9,5 V sinkt, sendet der Detektor "Batterie leer" eine logische "0" an die CPU. Die CPU stoppt dann den Motor und bewirkt, daß die Worte "BATTERIE LEER" auf dem Punktmatrix-Display der Pumpe erscheinen, und aktiviert einen akustischer Alarm.

Wenn eine leere Batterie detektiert wird, ist das einzige Mittel, das dem Benutzer zur Verfügung steht, die Pumpe auszuschalten, die Pumpe mit Netzwechselstrom zu verbinden und dann die Pumpe einzuschalten.

Der Detektor 4 für Luft in der Leitung überwacht ständig den Status der Schläuche des Infusionssets und gibt eine logische "1" an die CPU ab, wenn der Schlauchabschnitt, der durch den Detektor für Luft in der Leitung verläuft, nur Fluide enthält. Wenn sich Luft (oder eine Luftblase) in dem Schlauchabschnitt befindet, der durch den Detektor für Luft in der Leitung verläuft, oder wenn kein Schlauch in dem Detektor für Luft in der Leitung positioniert ist, sendet der Detektor für Luft in der Leitung eine logische "0" an die CPU. Die CPU stoppt dann den Motor und bewirkt, daß die Worte "LUFT IN DER LEITUNG" auf dem Punktmatrix-Display der Pumpe erscheinen und aktiviert einen akustischer Alarm.

Wenn versucht wird, den Betrieb der Pumpe nach dem Detektieren von Luft in der Leitung wieder aufzunehmen, prüft die CPU zunächst den von dem Detektor für Luft in der Leitung empfangenen logischen Wert. Wenn von der CPU eine logische "1" empfangen wird, wird die Infusion wieder aufgenommen. Wenn von der CPU eine logische "0" empfangen wird, fährt der Motor der Pumpe nicht wieder an, die Worte "LUFT IN DER LEITUNG" erscheinen erneut auf dem Punktmatrix-Display der Pumpe und der akustische Alarm wird erneut aktiviert.

Der Tropfendetektor (Durchflußsensor) 5 detektiert jeden Tropfen, der durch die Tropfkammer des Infusionssets fällt. Der Tropfendetektor basiert auf einem Infrarotsender und einem Phototransistorempfänger. Wenn ein fallender Tropfen den Infrarotstrahl unterbricht, sendet der Tropfendetektor einen Impuls an das externe Interrupt Nummer 0 der CPU.

Der Drucksensor 6 überwacht ohne Eingriff den Druck innerhalb eines Schlauchabschnitts des Infusionssets (der überwachte Schlauchabschnitt wird von der Tür der Pumpe an den Drucksensor gedrückt). Der Drucksensor erzeugt Analogdaten, die (unter Verwendung eines Spannungssteuerungsoszillators) in Frequenz umgewandelt und dann an einen internen Zähler in der CPU gesendet werden.

Der RS-232-Treiber 7 dient als Energieversorgung für die +12 V und -12 V, die für den Kommunikationsstandard RS-232C erforderlich sind.

Der piezoelektrische Summer (akustische Alarm) 8 löst einen intermittierenden Dauerpiepston aus, wenn der akustische Alarm von der CPU ausgelöst wird, und zwar einen Piepston immer dann, wenn eine der Tasten der Tastatur gedrückt wird (d. h. eine akustische Rückkopplung für eine gedrückte Taste), und ein Dauerklickgeräusch während des Betriebs des Pumpenmotors, wenn die Pumpe kalibriert wird.

Die Tastatur 9 ist das Eingabeterminal zur Eingabe von Information. Die Tastatur hat 15 Einzelfunktions- und Mehrfunktionstasten, einschließlich 10 Tasten mit den Ziffern 0 bis 9 (Einzelfunktion), eine BETRIEBS-/HALTE-Taste (Mehrfunktion), eine ZEIT-/HUCKEPACK-Taste (Mehrfunktion), eine DRUCK-Taste (Mehrfunktion), eine EIN-/AUS-Taste (Einzelfunktion), eine JA-Taste (Mehrfunktion) und eine NEIN-Taste (Mehrfunktion). Die CPU tastet ständig die Tastatur ab, um zu detektieren, ob eine Taste gedrückt ist.

Das Punktmatrix-Display 10 besteht aus drei intelligenten LED-Displays, die jeweils bis zu 4 Zeichen (bei einer Gesamtzahl von 12 Zeichen) anzeigen. Die CPU sendet jedem Display den ASCII-Code des gewünschten Zeichens sowie die Position des gewünschten Zeichens auf dem Bildschirm. Die CPU steuert ferner die Helligkeit des Punktmatrix-Displays, indem sie ein entsprechendes Signal an das Display sendet.

Die Energieversorgung 11 wandelt den Netzwechselstrom in Gleichstrom um. Die Energieversorgung erzeugt drei verschiedene Spannungen: 5 V (regulierte Spannung), 12 V (regulierte Spannung) und ungefähr 12 V (unregulierte Spannung).

Wenn die EIN-/AUS-Taste an dem EIN-/AUS-System 12 gedrückt wird, wird ein Impuls an das EIN-/AUS-System gesendet, das dann diese Information an die Energieversorgung weiterleitet. Die EIN-/AUS-Taste wird von den anderen Tasten auf der Tastatur getrennt gesteuert.

Das Überwachungssystem 13 überwacht Impulse von der Software, um zu detektieren, ob die Software ordnungsgemäß funktioniert. Wenn das Überwachungssystem detektiert, daß die Software nicht ordnungsgemäß funktioniert, trennt sie die Energieversorgung zu dem Motor und bringt die Anzeige-LED der CPU an der Frontplatte zum Aufleuchten.

Die CPU sendet dem Motorsteuerungstreiber 14 einen digitalen Code, der Information über die gewünschte Motorgeschwindigkeit enthält. Der Motorsteuerungstreiber wandelt den von der CPU empfangenen digitalen Code in Analogdaten um, die dann dem Leistungs-Operationsverstärker gesendet werden. Der Leistungs-Operationsverstärker ändert die Motorgeschwindigkeit durch Änderung der Spannung und des Stroms, die dem Motor zugeführt werden. Die Spannung und der Strom, die dem Motor zugeführt werden, werden von den Analogdaten bestimmt, die der Leistungs-Operationsverstärker von dem Motorsteuerungstreiber empfangen hat.

Die Motorgeschwindigkeitssteuerung (Codierscheibendetektor) 15, die zehn gleichmäßig in einem Kreis beabstandete Löcher hat, ist an dem Ende der Motorwelle angebracht. Jede volle Umdrehung der Welle repräsentiert zehn gleiche Schritte (36º für jeden Schritt). Die Motorgeschwindigkeitssteuerung basiert auf einem Lichtunterbrecher (einer optischen Einrichtung), der jedesmal dann, wenn er ein Codierscheibenloch detektiert, einen Impuls an den externen Interrupt Nummer 1 der CPU sendet und somit der CPU eine Bestätigung der Motorgeschwindigkeit liefert.

Fig. 5 zeigt ein weiteres Detail des Blocks 1 von Fig. 4, des Mikrocontrollers; dabei zeigt Fig. 5 schematisch die Logikanordnung des Mikrocontrollers.

Der Displaydecodierer 1A empfängt eine Adresse von der CPU über den Adressendecodierer 1B und übermittelt die Daten an die entsprechende Adresse jedes der drei intelligenten Displays.

Der Adressendecodierer 1B decodiert die von der CPU auf dem Adreßbus gesendete Adresse und leitet sie dann zu der entsprechenden Komponente. Der Adressendecodierer ermöglicht die Chipauswahl für jede Komponente.

Der Adressenspeicher 1C hält die niedrigen Adreßbusse (A0 bis A7) immer dann, wenn die CPU Daten von einer externen Komponente (wie etwa einem EPROM, RAM, PIA) benötigt.

Die Infusionspumpe basiert auf dem Intel 80C31 Mikrocontroller 1D, der folgendes enthält: zwei Zeitgeber, zwei externe Interrupts, drei interne Interrupts, 128 KByte Speicher, unterteilt in zwei Seiten von jeweils 64 KByte, 128 Byte interner RAM, UART zur Kommunikation (entsprechend dem Kommunikationsstandard RS-232C) und vier E-/A-Ports.

Der 64 KByte EPROM 1E speichert die gesamte Software. Es gibt eine Routine, die den EPROM immer dann prüft (eine Prüfsumme), wenn die Pumpe eingeschaltet wird.

Der 2 Byte Speicher 1F des RAM 2 wird von der internen Batterie des RAM unterstützt. Der RAM speichert wichtige Pumpeninformation (wie etwa Kalibrierparameter, Infusionsparameter und die Schlauchspezifikationstabelle). Es gibt eine Routine, die den RAM immer dann prüft, wenn die Pumpe eingeschaltet wird.

Der PIA (programmierbare Schnittstellenadapter) 1G ist eine Erweiterungskomponente, die zusätzliche E-/A-Ports ermöglicht, die verwendet werden, um sämtliche Untersysteme zu steuern, die an der Hauptleiterplatte angeordnet sind. Diese Ports weisen auf:

- Port A (8 Bits): * PA.0 bis PA.3 ist der Code für den Motortreiber. PA.7 ist die Aktivierung für den Detektor für Luft in der Leitung.

- Port B (8 Bits): * PB.0 bis PB.3 ist der Ausgang, der die Tastatur abtastet.

- Port C (6 Bits): * PC.0 bis PC.3 ist der Eingang von der Tastatur. * PC.5 ist der Eingang von dem Detektor "Batterie erschöpft".


Anspruch[de]

1. Infusionspumpe, die so betätigbar ist, daß sie eine Vielfalt von ausgewählten Fluidabgabeprofilen abgibt und eine Vielfalt von unterschiedlichen Schlauchtypen annimmt, wobei die Pumpe folgendes aufweist:

einen drehzahlveränderlichen Motor,

eine Einrichtung zum Pumpen von Fluid (24) durch einen intravenösen Schlauch in einen Patienten, wobei die Einrichtung von dem drehzahlveränderlichen Motor angetrieben wird,

eine Eingabeeinrichtung zum Eingeben eines gewünschten Fluidabgabeprofils und zum Eingeben des Schlauchtyps,

eine Recheneinrichtung, die mit der Eingabeeinrichtung elektronisch verbunden ist, wobei die Recheneinrichtung unter Nutzung der über das gewünschte Fluidabgabeprofil und den Schlauchtyp eingegebenen Information das Motorgeschwindigkeitsprofil berechnet, das erforderlich ist, um das gewünschte Fluidabgabeprofil für den eingegebenen Schlauchtyp zu erzielen, und

eine Einrichtung zur Steuerung (14, 15) des Motors in Abhängigkeit von dem Motorgeschwindigkeitsprofil, wobei die Steuerungseinrichtung mit der Recheneinrichtung elektronisch verbunden ist.

2. Infusionspumpe nach Anspruch 1, wobei die Einrichtung zum Pumpen des Fluids (24) eine peristaltische Pumpe vom Fingertyp aufweist.

3. Infusionspumpe nach Anspruch 2, wobei die peristaltische Pumpe vom Fingertyp zwölf Finger aufweist, die in einer peristaltischen Serie in Anlage an einen intravenösen Schlauch niedergedrückt werden, um in dem Schlauch peristal tische Kontraktionen zu erzeugen zu erzeugen, wobei die Finger von einem sich drehenden Differentialnocken, der an den Fingern angebracht ist, niedergedrückt wird, und wobei der Nocken von dem drehzahlveränderlichen Motor gedreht wird.

4. Infusionspumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, die ferner folgendes aufweist:

eine Einrichtung zum Erfassen einer Okklusion in dem Schlauch, die für unterschiedliche Schlauchtypen neu kalibriert werden kann, wobei die Erfassungseinrichtung mit der Recheneinrichtung in Verbindung steht und einen Drucksensor (25) für den Schlauch aufweist, der in Anlage an den Schlauch gedrückt wird.

5. Infusionspumpe nach Anspruch 4, wobei der Drucksensor (25) ein Dehnungsmesser ist, der in Anlage an den Schlauch gedrückt wird.

6. Infusionspumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Eingabeeinrichtung zum Eingeben eines Fluidabgabeprofils und zum Eingeben des Schlauchtyps eine Tastatur (9) aufweist.

7. Infusionspumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Recheneinrichtung (1) einen IC-Chip mit einem Speicher (1E) und einer Rechenfunktion (1D) aufweist, wobei der Speicher Daten bezüglich möglicher Fluidabgabeprofile und möglicher Schlauchtypen zum Gebrauch bei der Infusion enthält.

8. Infusionspumpe nach Anspruch 7, wobei die Vielzahl von Fluidabgabeprofilen folgendes aufweist: (1) eine feste Fluiddurchflußrate, (2) eine stufenweise gleichmäßig zunehmende Durchflußrate, (3) eine stufenweise gleichmäßig abnehmende Durchflußrate, (4) eine feste Rate mit erhöhten Ratenspitzen in bestimmten Intervallen und (5) keinen Durchfluß mit einem Infusionsbolus in bestimmten Intervallen.

9. Infusionspumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Einrichtung zur Steuerung (14, 15) des Motors eine Halbleiter-Motorsteuerung aufweist, die mit der Recheneinrichtung und dem drehzahlveränderlichen Motor elektronisch verbunden ist.

10. Infusionspumpe nach Anspruch 1, wobei die Einrichtung zum Pumpen von Fluid (24) durch den Schlauch einen Rotor mit einer Vielzahl von Armen aufweist, wobei an dem Ende jedes Arms eine Rolle angebracht ist, wobei sich der Rotor im Inneren einer Kammer dreht und die Außenwände der Kammer den Schlauch enthalten, so daß die Rollen des sich drehenden Rotors in der Kammer den Schlauch in einer Serie von Einschnürungen zusammendrücken, die sich peristaltisch durch den Schlauch bewegen.







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