МАТРИЧНОЕ ИНФУЗИОННОЕ СРЕДСТВО
MATRIX INFUSION MEANS

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ
Настоящее изобретение, в общем, относится к введению медицинской текучей среды посредством инфузии и, в частности, относится к системе и способу нагнетания инфузионных текучих сред. В более узком смысле в настоящей заявке представлен один вариант осуществления инфузионного насоса матричной конфигурации (в дальнейшем - матричного инфузионного насоса) и одноразового набора.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Инфузионные насосы получили широкое распространение в области медицинского обслуживания в качестве средства для высокоточного введения текучих сред для внутривенной (IV) инфузии (в дальнейшем - внутривенных текучих сред). Применение насоса вместо простого роликового зажима с высоко расположенным контейнером с текучей средой для регулировки течения внутривенной текучей среды позволяет точнее и увереннее управлять скоростью подачи текучей среды пациенту.
Одна из проблем, встречающихся разработчикам инфузионных насосов, состоит в обеспечении точной подачи с очень малыми расходами, при сохранении способности к максимальному расходу, который достаточен для обеспечения потребностей большинства пациентов. Волюметрические насосы применяются для введения текучих сред для гидратации или питания и могут подавать до 2 литров текучей среды из источников, например пакета или флакона, и, в общем, пригодны для подачи с расходами 5-2,000 мл/ч. Шприцевые насосы применяются для точного введения текучих сред и, в общем, пригодны для подачи с расходами 0,1-100 мл/час, но обычно ограничены объемом шприца на приблизительно 100 мл текучей среды.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
По некоторым или всем вышеприведенным причинам требуется обеспечить возможность управления потоком внутривенных текучих сред в широком диапазоне расходов, при одновременном обеспечении высокоточной и почти непрерывной подачи с минимальными расходами.
Предлагается инфузионная кассета матричной конфигурации (в дальнейшем - матричная инфузионная кассета) для применения с насосом для внутривенной инфузии. Матричная инфузионная кассета содержит корпус, выполненный с возможностью прикрепления к насосу для внутривенной инфузии, при этом корпус содержит одно или более впускных отверстий, выпускное отверстие, множество насосных камер и множество каналов для текучих сред, соединяющих впускные отверстия с по меньшей мере одной насосной камерой, соединяющих между собой насосные камеры и соединяющих по меньшей мере одну насосную камеру с выпускным отверстием.
Предлагается матричный инфузионный насос, сконфигурированный с возможностью приведения в действие матричной инфузионной кассеты, содержащей множество насосных камер и множество клапанов. Матричный инфузионный насос содержит корпус, выполненный с возможностью прикрепления к матричной инфузионной кассете, множество насосных приводов, прикрепленных к корпусу и выполненных с возможностью приведения в действие насосных камер, память, прикрепленную к корпусу и выполненную с возможностью хранения команд, и процессор, прикрепленный к корпусу и связанный с памятью и приводами. Процессор выполнен с возможностью считывания команд из памяти и назначения одному или более насосным приводам задания приводить в действие насосные камеры в соответствии с командами.
Предлагается способ обеспечения точного расхода подачи медицинской текучей среды в широком диапазоне расходов. Способ содержит этапы выбора набора для внутривенной инфузии, содержащего матричную инфузионную кассету с диапазоном расходов, который содержит первый расход для подачи медицинской текучей среды пациенту, соединения и конфигурирования набора для внутривенной инфузии для пациента с матричным инфузионным насосом и источником медицинской текучей среды и конфигурирования матричного инфузионного насоса для подачи медицинской текучей среды с первым расходом.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Прилагаемые чертежи, которые вложены для обеспечения дополнительного разъяснения и составляют часть настоящего описания, иллюстрируют предложенные варианты осуществления и, совместно с описанием, служат для пояснения принципов предлагаемых вариантов осуществления. На чертежах:
Фиг.1A - схема примерного варианта осуществления получения пациентом медицинской текучей среды по линии для внутривенной инфузии с использованием инфузионного насоса.
Фиг.1B - изображение прикрепления матричной инфузионной кассеты к инфузионному насосу, показанному на фиг.1A, в соответствии с некоторыми вариантами осуществления настоящего изобретения.
Фиг.2A-2D - альтернативные варианты осуществления насосных камер матричной инфузионной кассеты в соответствии с некоторыми вариантами осуществления настоящего изобретения.
Фиг.3 - схематичный разрез участка насосного модуля для внутривенной инфузии и участка матричной инфузионной кассеты, для пояснения варианта осуществления приведения в действие матричной инфузионной кассеты в соответствии с некоторыми вариантами осуществления настоящего изобретения.
Фиг.4A-4D - изображения, поясняющие, что привод одного размера может приводить в действие насосные камеры в диапазоне объемов в соответствии с некоторыми вариантами осуществления настоящего изобретения.
Фиг.5A-5H и 5J - изображения, поясняющие примерную последовательность этапов нагнетания текучей среды с использованием матричной инфузионной кассеты в соответствии с некоторыми вариантами осуществления настоящего изобретения.
Фиг.6A-6E - изображения, поясняющие альтернативную последовательность этапов нагнетания текучей среды с использованием матричной инфузионной кассеты в соответствии с некоторыми вариантами осуществления настоящего изобретения.
Фиг.7A и 7B - изображения, поясняющие альтернативную последовательность этапов нагнетания текучей среды с использованием двух параллельных путей течения в матричной инфузионной кассете в соответствии с некоторыми вариантами осуществления настоящего изобретения.
Фиг.8A-8H и 8J - изображения альтернативных конструкций матричной инфузионной кассеты в соответствии с некоторыми вариантами осуществления настоящего изобретения.
Фиг.9 - блок-схема последовательности операций примерного способа применения набора для внутривенной инфузии, содержащего матричную инфузионную кассету в соответствии с некоторыми вариантами осуществления настоящего изобретения.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ
Предлагаемые варианты осуществления матричных инфузионных кассет, применяемых в сочетании с насосом для внутривенной инфузии, сконфигурированным с возможностью приведения в действие матричной инфузионной кассеты, обеспечивают широкий диапазон расходов, при управлении расходом у нижнего конца диапазона. Некоторые варианты осуществления матричных инфузионных кассет могут быть сконфигурированы с возможностью обеспечения независимого управления расходом нескольких текучих сред.
В нижеследующем подробном описании представлены многочисленные конкретные отдельные части, чтобы обеспечить полное представление о настоящем изобретении. Однако специалисту со средним уровнем компетентности в данной области следует понимать, что варианты осуществления настоящего изобретения можно практически применять без некоторых из конкретных отдельных частей. В иных случаях общеизвестные конструкции и методы подробно не поясняются, чтобы не мешать пониманию изобретения.
На фиг.1A представлена схема примерного варианта осуществления получения пациентом 10 медицинской текучей среды из, как показано в приведенном примере, гибкого пакета 14 через набор 18 для внутривенной инфузии с использованием инфузионного насоса 12. Набор 18 для внутривенной инфузии содержит полный набор линий и фитинг, подсоединяющих гибкий пакет 14 к пациенту 10. Насос 12 содержит контроллер 16 и насосный модуль 20. В некоторых системах внутривенной инфузии линия 18 проходит через насосный модуль 20 и затем к пациенту 10.
На фиг.1B показано прикрепление матричной инфузионной кассеты к инфузионному насосу, показанному на фиг.1A, в соответствии с некоторыми вариантами осуществления настоящего изобретения. Насосный модуль 20 снабжен крышкой 22, которая на представленной иллюстрации находится в открытом положении. Линия 18 для внутривенной инфузии содержит матричную инфузионную кассету 24, встроенную в канал для текучей среды. В приведенном примере матричная инфузионная кассета 24 содержит три насосных камеры 26, хотя в альтернативных вариантах осуществления обеспечено большее или меньшее число насосных камер. В приведенном примере насосный модуль 20 содержит три насосные  привода 28. Матричная инфузионная кассета 24 размещена внутри насосного модуля 20, как указано пунктирными линиями, и при использовании крышка закрыта, вследствие чего насосные камеры 26 совмещены с насосными приводами 28. Матричная инфузионная кассета 24 может быть обеспечена в виде отдельного устройства, содержащего соединители, например, охватываемый или охватывающий люэровские адаптеры, или может быть снабжена секциями трубок для внутривенной инфузии, предварительно подсоединенных к одному или более из впускного или выпускного отверстий матричной инфузионной кассеты 24.
На фиг.2A-2D представлены альтернативные варианты осуществления насосных камер матричной инфузионной кассеты 24 в соответствии с некоторыми вариантами осуществления настоящего изобретения. На фиг.2A представлен вид с пространственным разделением компонентов угла матричной инфузионной кассеты 24 и одной насосной камеры 12. Гибкая стенка 30 закрывает отверстие камеры 32, сформированной в корпусе 34 матричной инфузионной кассеты 24, при этом гибкая стенка 30 герметически скреплена с корпусом 34 в зоне, указанной пунктирными линиями 31. Канал 36 для текучей среды сформирован в корпусе 34 и в приведенном примере соединяет камеру 32 с впускным отверстием 38. Аналогичные каналы для текучих сред могут также соединять насосную камеру 12 с другими насосными камерами (непоказанными) в матричной инфузионной кассете 24 или выпускным отверстием (непоказанным). На фиг.2B изображен альтернативный вариант осуществления гибкой стенки 40, которую можно применить вместо куполообразной гибкой стенки 30. Специалистам со средним уровнем компетентности в данной области техники будут очевидны дополнительные варианты осуществления гибкой стенки. На фиг.2C изображен альтернативный вариант осуществления насосной камеры 12, сформированной в виде отдельного корпуса 42, который прикреплен к корпусу 44. В приведенном варианте осуществления каналы для текучих сред являются отдельными трубками 46, которые соединяют насосную камеру 12 с впускным отверстием 38 или могут соединять насосную камеру 12 с другими насосными камерами (непоказанными) или выпускным отверстием (непоказанным). На фиг.2D изображен третий вариант осуществления, в котором насосная камера 12 сформирована в виде окружной стенки 48, которая отформована как часть корпуса 50 для формирования камеры 32. В приведенном примере каналы для текучих сред обеспечены каналами 52, которые также отформованы как часть корпуса 50. Вся поверхность корпуса 50 может быть покрыта листом материала (непоказанного), который обеспечивает по меньшей мере гибкие участки над насосной камерой 12, а также герметизацию каналов 52 для формирования каналов для текучих сред.
На фиг.3 схематически показан разрез участка насосного модуля 20 для внутривенной инфузии и участка матричной инфузионной кассеты 24, поясняющий приведение в действие примерного варианта осуществления матричной инфузионной кассеты 24 в соответствии с некоторыми вариантами осуществления настоящего изобретения. В приведенном примере матричная инфузионная кассета 24 показана с тремя насосными камерами 12A-12C, каждая из которых содержит камеру 32A-32C, покрытую куполообразной гибкой стенкой 30A-30C, соответственно. Насосная камера 12a соединена с впускным отверстием 38 каналом 36A для текучей среды. Другие каналы 36B и 36C для текучих сред соединяют между собой насосные камеры 12A, 12B и 12C, и канал 36D для текучей среды соединяет насосную камеру 12C с выпускным отверстием 54. Каналы 36A-36D для текучих сред являются гибкими линиями, которые формируют клапан, который перекрывает поток по линии, когда линия сжата. Возможно применение клапанов других типов, которые описаны ниже. Участок насосного модуля 64, подобный насосному модулю 20, показанному на фиг.1A, выделен обведением пунктирной линией. Насосные приводы 28, показанные на фиг.1B, содержат пальцы 58A-58C, которые приводятся в движение кулачками 60, вращающимися на шарнирах 62. В приведенном примере насосный модуль 64 содержит также запорные элементы 56A-56D. Когда запорный элемент выдвигается, как показано для запорного элемента 56C, запорный элемент сжимает канал 36 для текучей среды, как показано для канала 36C для текучей среды, и тем самым блокирует поток по каналу для текучей среды. Остальные каналы для текучих сред остаются открытыми. В конфигурации, показанной на фиг.3, запорный элемент 56C заблокировал канал 36C для текучей среды, и палец 58C насосного привода выдвинут при повороте кулачка 60 за упомянутым пальцем. Наконечник пальца 58C насосного привода нажимает на гибкую стенку 30C и тем самым вынуждает текучую среду в камере 32C протекать по каналу 36D для текучей среды и наружу через выпускное отверстие 54, как показано стрелкой 62. В приведенной конфигурации открыт проточный канал от впускного отверстия 38 по каналу 36A для текучей среды в камеру 32A и по каналу 36B для текучей среды в камеру 32B, что обеспечивает наполнение упомянутых камер текучей средой, если они еще не наполнены.
Альтернативные варианты осуществления клапанов в матричной инфузионной кассете могут содержать струйные диоды, которые допускают свободное течение в одном направлении и обеспечивают сопротивление течению в противоположном направлении. Струйный диод может быть обратным клапаном, содержащим подвижные элементы, которые открывают и запирают проточный канал в зависимости от разностей давлений на клапане. Специалистам со средним уровнем компетентности в данной области техники известны другие клапаны, которые способны блокировать поток текучей среды, при приведении в действие, и могут быть использованы в качестве замены в данном случае, без выхода за пределы объема настоящего изобретения.
На фиг.4A-4D приведены изображения, поясняющие, что привод одного размера может приводить в действие насосные камеры в диапазоне объемов в соответствии с некоторыми вариантами осуществления настоящего изобретения. На фиг.4A изображены  недеформированная гибкая стенка 30E, аналогичная гибким стенкам 32A-C, показанным на фиг.3, и палец 58E насосного привода, аналогичный пальцу 58A-D насосного привода, показанному на фиг.3, при этом диаметр пальца 58E насосного привода близок к диаметру гибкой стенки 30E. На фиг.4B изображен наконечник пальца 58E насосного привода, деформирующий гибкую стенку 30E и уменьшающий объем соответствующей камеры. На фиг.4C изображена вторая гибкая стенка 30F, которая имеет вдвое меньший диаметр, чем гибкая стенка 30E, при том же пальце 58E насосного привода, как на фиг.4A. На фиг.4D изображен наконечник пальца 58E насосного привода, деформирующий гибкую стенку 30F. Хотя размер гибкой стенки 30F составляет половину от размера гибкой стенки 30E и пальца 58E насосного привода, гибкая стенка 30F деформируется прогнозируемым образом для нагнетания текучей среды. Следовательно, с матричными инфузионными кассетами разных типов можно использовать одинаковые пальцы 58A-D насосных приводов.
На фиг.5A-5J приведены изображения, поясняющие примерную последовательность этапов нагнетания текучей среды с использованием матричной инфузионной кассеты в соответствии с некоторыми вариантами осуществления настоящего изобретения. Изображенная конфигурация ранее была показана на фиг.3, при этом матричная инфузионная кассета 24 содержит насосные камеры 32A-32C, впускное отверстие 38 и выпускное отверстие 54, и каналы 36A-36D для текучих сред, и насосный модуль 64 содержит пальцы 58A-58C насосных приводов и запорные элементы 56A-56D.
На фиг.5A показано исходное состояние системы, в которой запорные элементы 56A и 56D выдвинуты и тем самым блокируют каналы 36A и 36D для текучих сред. Все пальцы 58A-C насосных приводов отведены, и насосные камеры 32A-C и каналы 36A-D для текучих сред наполнены текучей средой. На фиг.5B показано, что запорный элемент 56D отведен с открытием канала 36D для текучей среды и созданием соединения по текучей среде из всех насосных камер 32A-C к выпускному отверстию 54. На фиг.5C показано, что палец 58A насосного привода выдвигается и выдавливает текучую среду из насосной камеры 32A, чтобы текучая среда вытекала из выпускного отверстия 54, как указано стрелкой. На фиг.5D показано, что запорный элемент 56B выдвинут с блокированием потока по каналу 36B для текучей среды и предотвращением вытекания любой дополнительной текучей среды из насосной камеры 32A через выпускное отверстие 54. На фиг.5E показано, что палец 58B насосного привода выдвигается и тем самым выдавливает текучую среду из насосной камеры 32B через выпускное отверстие 54, как указано нижней стрелкой. В то же время запорный элемент 56A и палец 58A насосного привода отведены, и текучая среда втекает через впускное отверстие 38 в камеру 32A, как указано верхней стрелкой, когда камера 32A расширяется. На фиг.5F показано, что запорный элемент 56C выдвинут с блокированием потока по каналу 36C для текучей среды. На фиг.5G показано, что палец 58C насосного привода выдвигается и выдавливает текучую среду из насосной камеры 32C через выпускное отверстие 54, как указано самой нижней стрелкой. В то же время запорный элемент 56B и палец 58B насосного привода отведены, и текучая среда втекает через впускное отверстие 38, через камеру 32A и в камеру 32B, как указано двумя верхними стрелками, по мере того как камера 32B расширяется. На фиг.5H показано, что запорный элемент 56D выдвинут с блокированием потока по каналу 36D для текучей среды. Номер 5I фигуры пропущен во избежание спутывания между «I» и «1». На фиг.5J показано, что запорный элемент 56C и палец 58C насосного привода отведены, и текучая среда втекает через впускное отверстие 38, через камеры 32A и 32B и в камеру 32C, как указано тремя стрелками, по мере того как камера 32C расширяется. Следующий этап снова показан на фиг.5A, после того  как запорный элемент 56A выдвигается, и процесс повторяется с данного момента. Временной диаграммой выдвижения и отведения различных запорных элементов и пальцев насосных приводов можно управлять для обеспечения более непрерывного потока.
На фиг.6A-6E приведены изображения, поясняющие альтернативную последовательность этапов нагнетания текучей среды с использованием матричной инфузионной кассеты в соответствии с некоторыми вариантами осуществления настоящего изобретения. Матричная инфузионная кассета 24 и насосный модуль 64 идентичны тем, которые показаны на фиг.5A-5J. Однако в исходном положении, показанном на фиг.6A, для данной последовательности запорные элементы 56A и 56C являются выдвинутыми. На фиг.6B показано, что запорный элемент 56C отведен с открыванием проточного канала от всех насосных камер к выпускному отверстию 54. На фиг.6C показано, что оба пальца 58A и 58B насосных приводов выдвигаются с выдавливанием текучей среды из обеих насосных камер 32A и 32B, чтобы текучая среда вытекала через выпускное отверстие 54, как указано двумя стрелками. При этом расход может быть равен удвоенному расходу в последовательности, показанной на фиг.5A-5J. На фиг.6D показано, что запорный элемент 56C выдвинут, и на фиг.6E показано, что запорный элемент 56A и оба пальца 58A и 58B насосных приводов отведены, что вынуждает текучую среду протекать через впускное отверстие 38 в обе камеры 32A и 32B, как указано двумя стрелками. В данной рабочей последовательности запорные элементы 56B и 56D и палец 58C насосного привода не используются, что поясняет использование матричной инфузионной кассеты только с поднабором конструктивных элементов во время реальной работы.
На фиг.7A и 7B поясняется альтернативная последовательность этапов при нагнетании текучей среды с использованием двух параллельных проточных каналов в матричной инфузионной кассете 24 в соответствии с некоторыми вариантами осуществления настоящего изобретения. Система, показанная на упомянутых чертежах, содержит матричную инфузионную кассету, содержащую два параллельных проточных канала, и позиции, присутствующие фиг.6A-6E, снабжены дополнениями «L» или «R» для указания сопряженных элементов левого и правого проточных каналов. Для упрощения на изображениях показаны только два пальца насосных приводов и три запорных элемента. Аналогично, из данной последовательности исключены некоторые из промежуточных этапов, аналогичных показанным на фиг.6B и 6D.
На фиг.7A показано, что запорный элемент 56A-L выдвинут, а запорный элемент 56C-L отведен, пальцы 58A-L и 58B-L насосных приводов выдвигаются, и текучая среда вытекает из обеих камер 32A-L и 32B-L вдоль левого проточного канала через выпускное отверстие 54, как указано левой парой стрелок. С правой стороны запорный элемент 56C-R выдвинут, запорный элемент 56A-R отведен, и оба пальца 58A-R и 58B-R насосных приводов отведены, что позволяет текучей среде протекать через впускное отверстие 38 и наполнять обе правосторонние насосные камеры 32A-R и 32B-R, как указано двумя правыми стрелками.
На фиг.7B показано, что запорный элемент 56C-L выдвинут с перекрытием потока через выпускное отверстие 54, и запорный элемент 56A-L и пальцы 58A-L и 58C-L насосных приводов отведены, что позволяет текучей среде протекать через впускное отверстие 38 и снова наполнять левосторонние насосные камеры 32A-L и 32B-L, как указано двумя левыми стрелками. В то же время с правой стороны запорный элемент 56A-R выдвинут с перекрытием потока через впускное отверстие 38, запорный элемент 56C-R отведен, и пальцы 58A-R и 58B-R насосных приводов выдвигаются с выдавливанием текучей среды из насосных камер 32A-R и 32B-R для протекания через выпускное отверстие 54, как указано парой стрелок справа. Как можно видеть, при правильном распределении времени движения запорных элементов и пальцев насосных приводов можно обеспечить почти непрерывный поток, при таком же максимальном расходе, как в системе, показанной на фиг.6A-6E.
На фиг.8A-8J представлены альтернативные конструкции матричной инфузионной кассеты в соответствии с некоторыми вариантами осуществления настоящего изобретения. На фиг.8A показана примерная матрица местоположений насосных приводов, обозначенных знаками плюс, и клапанных приводов, обозначенных треугольниками, для насоса для внутривенной инфузии. Остальные фиг.8B-8J являются примерами конфигураций матричных инфузионных кассет, которые могут быть совместимыми с упомянутой матрицей местоположений. Специалистам со средним уровнем компетентности в данной области техники будут очевидны другие конфигурации.
На фиг.8B показана конфигурация, содержащая три впускных отверстия с трубками набора для внутривенной инфузии, прикрепленными к центральному впускному отверстию 38B и выпускному отверстию 54. На два других впускных отверстия 38A и 38C установлены колпаки 60. Каждое впускное отверстие 38A-38C содержит группу из четырех насосных камер, аналогичных проточному каналу, показанному на фиг.5A-5J, с проточными каналами, которые заканчиваются в смесительной камере 62 и затем выходят в выпускное отверстие 54. Данную матричную инфузионную кассету можно использовать во многих конфигурациях. Набор для внутривенной инфузии, присоединенный к впускному отверстию 38B, может быть присоединен к единственному источнику текучей среды (непоказанному), и текучую среду можно нагнетать с использованием камер только вдоль центрального проточного канала. В альтернативном варианте к впускному отверстию 38A или 38C может быть подсоединен второй источник текучей среды, и расходом второй текучей среды можно управлять отдельно от источника текучей среды, подсоединенного к впускному отверстию 38B. В другой альтернативной конфигурации можно применить внешние Y-образные соединители для подсоединения единственного источника текучей среды к двум или более из впускных отверстий 38A-38C, для использования двух или более проточных каналов и обеспечения более высокого максимального расхода, чем расход, который может быть обеспечен единственным проточным каналом.
На фиг.8C показана альтернативная конфигурация матричной инфузионной кассеты, в которой впускное отверстие 38B подсоединено к делителю 64 потока, который питает как центральный, так и правый проточные каналы. Поскольку расходом через каждый проточный канал управляют посредством насосных элементов, то исключается потребность в управлении потоком в делителе 64 потока, который может быть реализован в виде одиночной камеры, как показано. Данная конфигурация обеспечивает максимальный расход, который вдвое больше, чем расход каждого впускного отверстия в конфигурации, показанной на фиг.8B. Как показано на фиг.8C, левый проточный канал под впускным отверстием 38A остается доступным для подсоединения второго источника текучей среды.
На фиг.8D показана базовая конфигурация, обеспечивающая одно впускное отверстие 38B и один проточный канал с группой из четырех насосных камер. Данная матричная инфузионная кассета может иметь меньшую стоимость, чем целиком заполненная матричная инфузионная кассета, представленная на фиг.8B, при одновременном обеспечении производительности насоса, достаточной для многих лечебных процедур.
На фиг.8E представлена самая дешевая конфигурация, содержащая только две насосные камеры и три клапана. Каналы 68 для текучей среды проведены в обход неиспользуемых местоположений клапанных приводов и насосных приводов, чтобы снизить вероятность неправильного срабатывания.
На фиг.8F представлена конфигурация, обеспечивающая повышенную гибкость конфигурации, без внешних Y-образных соединителей. Насосные камеры расположены в виде трех параллельных проточных каналов 70A, 70B и 70C, каждый из которых содержит два насосных элемента и три или четыре запорных элемента. Проточный канал 70B соединен через делители 64 потока с впускным отверстием 38B. Проточный канал 70A может быть соединен с впускным отверстием 38A или, через делители 64 потока, с впускным отверстием 38B, в зависимости от того, приведены ли в действие клапаны 72A или 72B. Аналогично, проточный канал 70C может быть соединен с впускным отверстием 38C или, через делитель 64 потока, с впускным отверстием 38B, в зависимости от того, приведены ли в действие клапаны 74A или 74B. Посредством приведения в действие клапанов 72A, 72B, 74A и 74B в различных комбинациях, данную систему можно сконфигурировать как систему с высоким расходом, получающую текучую среду только из впускного отверстия 38B или в виде отдельно управляемых потоков текучей среды из трех отдельных текучих сред через впускные отверстия 38A, 38B и 38C.
На фиг.8G представлен вариант осуществления, содержащий одно впускное отверстие и три проточных канала. Данная конфигурация обеспечивает большой динамический диапазон для введения одной медицинской текучей среды, тогда как два канала можно заблокировать во время использования.
На фиг.8H показана конфигурация, в которой впускное отверстие 38B имеет пару насосных камер, расположенных параллельно, что делает возможным почти непрерывный поток, хотя второй канал от впускного отверстия 30A содержит несколько последовательно расположенных насосных камер, что допускает более высокий расход для второй медицинской текучей среды.
В данном случае фиг.8I отсутствует.
На фиг.8J показана примерная конфигурация, в которой проточный канал под впускным отверстием 38B сконфигурирован с относительно большими насосными камерами 74, чтобы допускать высокий расход одной медицинской текучей среды, и проточный канал под впускным отверстием 38A сконфигурирован с относительно небольшими насосными камерами 76, чтобы допускать высокоточное введение второй медицинской текучей среды с использованием малого расхода.
Как можно видеть из различных вариантов осуществления, представленных на фиг.8B-J, для одной конфигурации насоса для внутривенной инфузии может существовать множество разных матричных инфузионных кассет с широким диапазоном изменения низких расходов и производительностей. Применение небольших насосных камер, вплоть до нескольких микролитров по объему, позволяет с высокой точностью управлять очень малым, почти непрерывным расходом. Нагнетание полного объема камеры, по сути, можно прогнозировать точнее, чем нагнетание участка камеры, вследствие чего нагнетание полного объема небольшой камеры обеспечивает более точное управление потоком, чем нагнетание участка большой камеры. При очень малых расходах, когда микролитровый насосный объем может подавать почти непрерывный поток, насос для внутривенной инфузии, содержащий одну большую насосную камеру, будет способен обеспечивать сравнимый расход только при периодической подаче болюса текучей среды, создаваемого частичным сжатием большой камеры. В дополнение к пониженной точности частичного сжатия большой насосной камеры, в сравнении с полным сжатием небольшой насосной камеры, настоящая почти непрерывная подача предпочтительнее прерывистой подачи болюса текучей среды, который усредняется во времени до такого же расхода при подаче.
Матричные инфузионные кассеты могут быть обеспечены в составе одноразового набора для внутривенной инфузии, как показано на фиг.1B, или в виде отдельного одноразового устройства, подсоединенного фитингами к линиям для внутривенной инфузии. Матричные инфузионные кассеты, в частности, в вариантах осуществления минимальной сложности, например, показанные на фиг.8D-E, если и могут добавить, то немного, к стоимости набора для внутривенной инфузии, так как трубки набора для внутривенной инфузии больше не приходят в контакт с механизмом насоса, и поэтому для трубок можно применять разные материалы.
На фиг.9 представлена блок-схема последовательности операций, поясняющая примерный способ применения набора для внутривенной инфузии, содержащего матричную инфузионную кассету в соответствии с некоторыми вариантами осуществления настоящего изобретения. Вначале, после этапа 100, на первом этапе 105 выбирают набор для внутривенной инфузии, обеспечивающий расходы в диапазоне, который охватывает расход при введении, заданный назначениями врача или другим источником инструкций для лечения пациента. На следующем этапе 110 устанавливают набор для внутривенной инфузии для пациента, при этом данная установка содержит подсоединение набора для внутривенной инфузии к источнику медицинской текучей среды, подсоединение набора для внутривенной инфузии к насосу для внутривенной инфузии и введение катетера в подходящую вену или артерию пациента в соответствии с нормой и установленным порядком, которые известны медсестрам и другим квалифицированным медицинским работникам. На следующем этапе 115 конфигурируют насос для внутривенной инфузии, чтобы подавать медицинскую текучую среду посредством набора для внутривенной инфузии с расходом, заданным назначением врача. Затем способ завершается, как показано на этапе 130.
Как можно понять, предложенные варианты осуществления матричной инфузионной кассеты и насоса для внутривенной инфузии, сконфигурированного с возможностью приведения в действие матричной инфузионной кассеты, обеспечивают возможность высокоточного управления подачей одной или более медицинских текучих сред в широком диапазоне расходов. Матричная инфузионная кассета может содержать насосные камеры различных размеров, сконфигурированные в виде различных проточных каналов. Матричная инфузионная кассета может содержать одно или более впускных отверстий для создания возможности подачи нескольких медицинских текучих сред с независимо управляемыми расходами через один набор для внутривенной инфузии. Использование двух параллельных проточных каналов для одной текучей среды обеспечивает почти непрерывный поток, так как насосные камеры подают текучую среду попеременно, в сравнении с прерывистой подачей, обеспечиваемой некоторыми волюметрическими насосами.
Вышеприведенное описание имеет целью предоставление возможности любому специалисту в данной области техники применить на практике различные варианты осуществления, приведенные в настоящей заявке. Хотя вышеприведенное описание относится к варианту осуществления, который считается наилучшим, и/или другим примерам, однако следует понимать, что специалистами в данной области техники будут легко обнаружены различные модификации приведенных вариантов осуществления, и общие принципы, описанные в настоящей заявке, можно применить к другим вариантам осуществления. Таким образом, предполагается, что формула изобретения не должна ограничиваться вариантами осуществления, приведенными в настоящей заявке, но должна соответствовать полному объему, согласующемуся с языком формулы изобретения, согласно которому ссылка на элемент в единственном числе не подразумевает смысла «один и только один», если специально не утверждается иное, а подразумевает «один или более». Если специально не утверждается иное, то термины «набор» и «некоторые» относятся к по меньшей мере одному. Местоимения мужского рода (например, его) содержат женский род и средний род (например, ее и его) и наоборот. Заголовки и подзаголовки, при наличии, служат только для удобства и не ограничивают изобретение.
Следует понимать, что конкретный порядок или иерархия этапов вышеприведенных способов являются иллюстрацией примерных способов. Следует понимать, что конкретный порядок или иерархию этапов способов можно перестраивать на основании конструктивных предпочтений. Некоторые из этапов можно выполнять одновременно. Пункты прилагаемой формулы изобретения на способ представляют элементы различных этапов в примерном порядке и не подразумевают ограничения конкретным представленным порядком или иерархией.
Такие термины, как «верхний», «нижний», «передний», «задний» и т.п., в контексте настоящей заявки следует понимать как относящиеся к произвольной системе координат, а не к обычной гравитационной системе отсчета. Таким образом, верхняя поверхность, нижняя поверхность, передняя поверхность и задняя поверхность могут продолжаться вверх, вниз, по диагонали или горизонтально в гравитационной системе отсчета.
Такое выражение, как «аспект», не подразумевает, что данный аспект имеет существенное значение для технологии объекта изобретения или что данный аспект относится ко всем конфигурациям технологии объекта изобретения. Информация, относящаяся к некоторому аспекту, может относиться ко всем конфигурациям или одной или более конфигурациям. Такое выражение, как аспект, может относиться к одному или более аспектам и наоборот. Такое выражение, как «вариант осуществления», не предполагает, что данный вариант осуществления имеет существенное значение для технологии объекта изобретения или что данный вариант осуществления относится ко всем конфигурациям технологии объекта изобретения. Информация, относящаяся к некоторому варианту осуществления, может относиться ко всем вариантам осуществления или к одному или более вариантам осуществления. Такое выражение, как вариант осуществления, может относиться к одному или более вариантам осуществления и наоборот.
Определение «примерный» в настоящей заявке применяется в смысле «служащий для примера или иллюстрации». Любые аспекты или конструкции, представленные в настоящей заявке в качестве «примерных», не обязательно следует интерпретировать как предпочтительные или выгодные в сравнении с другими аспектами или конструкциями.
Все конструктивные и функциональные эквиваленты элементов различных вариантов осуществления, описанных в настоящей заявке, которые известны или в дальнейшем станут известными специалистам со средним уровнем компетентности в данной области техники, прямо включены в настоящую заявку путем отсылки и предполагают включение в формулу изобретения. Кроме того, в настоящем описании отсутствует какая-либо информация, предполагающая специальное отношение к общеизвестной информации, независимо от того, приведена ли данная информация в прямой форме в формуле изобретения. Ни один элемент формулы изобретения не подлежит истолкованию в соответствии с положениями шестого пункта 112-го параграфа раздела 35 Кодекса законов США, если элемент не изложен в прямой форме с использованием формулировки «средство для», или, в случае пункта формулы изобретения на способ, если элемент не изложен с использованием формулировки «этап, предназначенный для». Кроме того, если в описании или формуле изобретения используют термин «содержит» («include»), «имеет» («have») или подобный термин, то предполагается, что данный термин носит включающий характер, подобный термину «содержит» («comprise») в форме, в которой термин «содержит» интерпретируют при использовании в качестве переходного термина в пункте формулы изобретения.
Все элементы, части и этапы, описанные в настоящей заявке, содержатся в предпочтительном варианте. Следует понимать, что любые из упомянутых элементов, частей и этапов можно заменять другими элементами, частями и этапами или исключать целиком, как должно быть ясно специалистам в данной области техники.
Настоящий документ предлагает, в широком смысле, матричную инфузионную кассету для применения с насосом для внутривенной инфузии. Матричная инфузионная кассета содержит корпус, выполненный с возможностью прикрепления к насосу для внутривенной инфузии, при этом корпус содержит одно или более впускных отверстий, выпускное отверстие и множество насосных камер, и множество каналов для текучих сред, соединяющих впускные отверстия с по меньшей мере одной насосной камерой, соединяющих между собой насосные камеры и соединяющих по меньшей мере одну насосную камеру с выпускным отверстием.
ПРИНЦИПЫ
В настоящем документе предложены по меньшей мере следующие принципы.
Принцип 1. Матричная инфузионная кассета для применения с насосом для внутривенной инфузии, при этом матричная инфузионная кассета содержит:
корпус, выполненный с возможностью прикрепления к насосу для внутривенной инфузии, причем корпус содержит одно или более впускных отверстий, выпускное отверстие и множество насосных камер; и
множество каналов для текучих сред, соединяющих впускные отверстия с по меньшей мере одной насосной камерой, соединяющих между собой насосные камеры и соединяющих по меньшей мере одну насосную камеру с выпускным отверстием.
Принцип 2. Матричная инфузионная кассета в соответствии с принципом 1, в которой каждая из насосных камер имеет гибкую стенку.
Принцип 3. Матричная инфузионная кассета в соответствии с принципом 2, в которой гибкая стенка выполнена так, что смещение гибкой стенки соответствующей насосной камеры индивидуально приводит в действие соответствующую насосную камеру.
Принцип 4. Матричная инфузионная кассета в соответствии с принципом 1, дополнительно содержащая множество клапанов, расположенных в проточном канале некоторых из каналов для текучих сред, при этом приведение клапана в действие блокирует поток по соответствующим каналам для текучих сред.
Принцип 5. Матричная инфузионная кассета в соответствии с принципом 1, дополнительно содержащая множество струйных диодов, расположенных в проточном канале некоторых из каналов для текучих сред.
Принцип 6. Матричная инфузионная кассета в соответствии с принципом 1, в которой каналы для текучих сред соединяют между собой две или более насосных камер последовательно между по меньшей мере одним впускным отверстием и выпускным отверстием.
Принцип 7. Матричная инфузионная кассета в соответствии с принципом 1, в которой каналы для текучих сред соединяют между собой две или более насосных камер параллельно между по меньшей мере одним впускным отверстием и выпускным отверстием.
Принцип 8. Матричная инфузионная кассета в соответствии с принципом 7, в которой каналы для текучих сред соединяют между собой первый набор насосных камер последовательно между первым впускным отверстием и выпускным отверстием и соединяют между собой второй набор насосных камер последовательно между вторым впускным отверстием и выпускным отверстием, при этом соединения между первым набором и вторым набором отсутствуют, кроме соединения на выпускном отверстии.
Принцип 9. Матричная инфузионная кассета в соответствии с принципом 1, в которой насосные камеры имеют один общий размер.
Принцип 10. Матричная инфузионная кассета в соответствии с принципом 1, в которой по меньшей мере некоторые из насосных камер имеют разные размеры.
Принцип 11. Матричная инфузионная кассета в соответствии с принципом 1, дополнительно содержащая трубки для внутривенной инфузии, присоединенные к одному или более из впускного и выпускного отверстий.
Принцип 12. Матричный инфузионный насос, сконфигурированный с возможностью приведения в действие матричной инфузионной кассеты, содержащей множество насосных камер и множество клапанов, при этом матричный инфузионный насос содержит:
корпус, выполненный с возможностью прикрепления к матричной инфузионной кассете;
множество насосных приводов, прикрепленных к корпусу и выполненных с возможностью приведения в действие насосных камер;
память, прикрепленную к корпусу и выполненную с возможностью хранения команд; и
процессор, прикрепленный к корпусу и связанный с памятью и приводами, причем процессор выполнен с возможностью считывания команд из памяти и назначения одному или более из насосных приводов задания приводить в действие насосные камеры в соответствии с командами.
Принцип 13. Матричный инфузионный насос в соответствии с принципом 12, в котором насосные приводы расположены в виде первой матрицы местоположений.
Принцип 14. Матричный инфузионный насос в соответствии с принципом 12, в котором приведение в действие насосных приводов осуществляется индивидуально и отдельно.
Принцип 15. Матричный инфузионный насос в соответствии с принципом 12, дополнительно содержащий множество клапанных приводов, прикрепленных к корпусу и связанных с процессором, при этом клапанные приводы выполнены с возможностью приведения в действие клапанов матричной инфузионной кассеты и процессор выполнен с возможностью назначения одному или более из клапанных приводов задания приводить в действие клапаны в соответствии с командами.
Принцип 16. Матричный инфузионный насос в соответствии с принципом 15, в котором клапанные приводы расположены в виде второй матрицы местоположений.
Принцип 17. Матричный инфузионный насос в соответствии с принципом 15, в котором приведение в действие клапанных приводов осуществляется индивидуально и отдельно.
Принцип 18. Способ обеспечения точного расхода подачи медицинской текучей среды в широком диапазоне расходов, при этом способ содержит следующие этапы, на которых:
выбирают набор для внутривенной инфузии, содержащий матричную инфузионную кассету с диапазоном расходов, который содержит первый расход для подачи медицинской текучей среды пациенту;
соединяют и конфигурируют набор для внутривенной инфузии для пациента с матричным инфузионным насосом и источником медицинской текучей среды; и
конфигурируют матричный инфузионный насос для подачи медицинской текучей среды с первым расходом.
Принцип 19. Способ в соответствии с принципом 18, дополнительно содержащий следующие этапы, на которых:
соединяют и конфигурируют второй источник медицинской текучей среды и вторую линию для внутривенной инфузии, соединяющую второй источник медицинской текучей среды со вторым впускным отверстием матричной инфузионной кассеты; и
конфигурируют матричный инфузионный насос для подачи второй медицинской текучей среды со вторым расходом.
Принцип 20. Способ в соответствии с принципом 18, дополнительно содержащий следующий этап, на котором:
изменяют конфигурацию матричного инфузионного насоса для подачи медицинской текучей среды с третьим расходом, который находится в диапазоне расходов матричной инфузионной кассеты.