ИНФУЗИОННЫЙ НАСОС С ПРИВОДНЫМ УСТРОЙСТВОМ И БЛОКИРОВОЧНЫМ МЕХАНИЗМОМ ДЛЯ ПРИВОДНОЙ ГОЛОВКИ ПОРШНЯ ИНФУЗИОННОГО ШПРИЦА
INFUSION PUMP WITH DRIVE UNIT AND LOCKING MECHANISM FOR INFUSION SYRINGE PISTON DRIVE HEAD

Изобретение относится к приводному устройству приводной головки шприцевого насоса для перемещения поршня инфузионного шприца, содержащему продвигающее средство, включающее в себя продвигающую каретку, продвигающий шпиндель и многосоставную гайку продвигающего шпинделя, имеющую, по меньшей мере, одну радиально-подвижную оболочку гайки, а также содержащему блокировочное средство, запускаемое автоматически посредством управляющего датчика для блокирования движения подачи приводной головки, в котором продвигающая каретка может приводиться в движение посредством гайки продвигающего шпинделя на продвигающем шпинделе и в котором приводная головка расположена на продвигающей каретке.
Изобретение относится также к инфузионному насосу, содержащему приводную головку для перемещения поршня инфузионного шприца, расположенного на инфузионном насосе, который содержит продвигающее средство для управления приводной головкой, а также содержит предохранительное средство для предотвращения случайного болюсного введения.
Изобретение относится также к способу управления инфузионным насосом, в котором приводная головка для поршня инфузионного шприца продвигается продвигающим средством, в котором многосоставная гайка продвигающего шпинделя перемещается вдоль продвигающего шпинделя для управления приводной головкой, и в котором запускается исполнительный элемент предохранительного устройства для предотвращения случайного болюсного введения, когда приводная головка пододвинулась к поршню инфузионного шприца в процессе замены инфузионного шприца.
Семейство приводных устройств широко известно из существующего уровня техники и давно с успехом используется в инфузионной терапии.
Например, из публикации WO 2011/039250 A1 известны способ предотвращения случайного болюсного введения применительно к ручной подаче скользящего ходового средства для поршня инфузионного шприца, в частности после замены инфузионного шприца на инфузионном насосе, а также соответствующий инфузионный насос для этого способа. Помимо скользящего ходового средства, предназначенного для скольжения поршня инфузионного шприца, инфузионный насос, в частности, включает в себя посадочное место для инфузионного шприца, предназначенное для защиты инфузионного шприца, продвигающее приспособление, содержащее состоящую из двух частей гайку продвигающего шпинделя для управления скользящим ходовым средством, а также средство для блокирования ручного движения подачи скользящего ходового средства. В данном случае продвигающее приспособление, в частности, отличается продвигающим шпинделем и продвигающим соединением, предназначенным для соединения скользящего ходового средства с продвигающим шпинделем и/или отсоединения скользящего ходового средства от продвигающего шпинделя, в результате чего в разъединенном состоянии соединения предпочтительно может быстро осуществляться подача вручную скользящего ходового средства к поршню вновь вставленного инфузионного шприца. Такая быстрая ручная подача является предпочтительной в особенности в критических ситуациях, когда пациенту требуется быстро провести жизненно необходимую инфузию. Однако чтобы обеспечить возможность снижения риска весьма опасного случайного болюсного введения пациенту, инфузионный насос снабжен блокировочным средством, с помощью которого ручному движению подачи можно быстро воспрепятствовать, когда скользящее ходовое средство подано вручную достаточно близко к поршню инфузионного шприца. В частности, блокировочное средство отличается контрольным резьбовым валом, размещенным рядом с продвигающим шпинделем и включающим в себя неразъемную с ним гайку резьбового вала, а также средством торможения для контрольного резьбового вала. Гайка резьбового вала плотно соединена со скользящим ходовым средством, так что ручное движение подачи немедленно блокируется, когда средство торможения блокирует вращение контрольного резьбового вала. Блокировочное средство управляется сигнальным средством, связанным со скользящим ходовым средством и содержащим, по меньшей мере, один датчик, выполненный с возможностью детектирования приближения скользящего ходового средства к поршню инфузионного шприца. Таким образом, случайного или критического упора в поршень инфузионного шприца в ходе быстрого ручного движения подачи можно надежно избежать. Блокировочное средство включает в себя электромагнитный тормоз, электрически соединенный с сигнальным средством для блокирования контрольного резьбового вала.
Задача настоящего изобретения заключается в предотвращении случайного болюсного введения пациенту, в частности в ходе замены инфузионного шприца на шприц иной конструкции.
Задача изобретения решается с помощью приводного устройства приводной головки поршня инфузионного шприца для перемещения поршня инфузионного шприца, содержащего продвигающее средство, включающее в себя продвигающую каретку, продвигающий шпиндель и многосоставную гайку продвигающего шпинделя, имеющую, по меньшей мере, одну радиально-подвижную оболочку гайки, а также содержащего средство для блокирования движения подачи приводной головки, в котором продвигающая каретка может приводиться в движение посредством гайки продвигающего шпинделя на продвигающем шпинделе и в котором приводная головка расположена на продвигающей каретке, в которой согласно изобретению блокировочное средство, выполненное с возможностью автоматического запуска посредством контрольного датчика, содержит многосоставную гайку продвигающего шпинделя для блокирования движения подачи приводной головки на продвигающем шпинделе.
Благодаря тому, что блокировочное средство, выполненное с возможностью автоматического запуска с помощью контрольного датчика, непосредственно содержит многосоставную гайку продвигающего шпинделя, все приводное устройство приводной головки может быть создано существенно проще, так что, в частности, ручное движение подачи на продвигающем шпинделе может быть заблокировано с помощью чрезвычайно простой конструкции. В частности, в отношении уровня техники, о котором говорилось вначале, можно обойтись без второго резьбового вала, включающего в себя электромагнитный тормоз, что позволяет создать существенно более компактную конструкцию настоящего приводного устройства.
В связи с этим введение нового инфузионного шприца в инфузионный насос существенно облегчается, а значит, инфузионные шприцы могут также заменяться быстрее. При этом, однако, риск болюсного введения пациенту можно надежно предотвратить.
Термин “оболочка гайки” согласно изобретению описывает оболочечную часть гайки продвигающего шпинделя, рассеченную продольно в направлении ее продольного продолжения, при этом оболочечная часть может радиально приподниматься или отрываться от продвигающего шпинделя. Предпочтительно гайка продвигающего шпинделя включает в себя, по меньшей мере, две оболочки гайки такого типа, чтобы между продвигающим шпинделем и гайкой продвигающего шпинделя можно было обеспечить равномерный контакт зацепления. Таким образом, можно дополнительно повысить точность работы.
В идеале гайка продвигающего шпинделя удерживается или располагается на продвигающей каретке или в ней, чтобы на продвигающем средстве мог быть создан прочный и компактный блок.
Предпочтительно гайка продвигающего шпинделя блокировочного средства включает в себя, по меньшей мере, две оболочки гайки, при этом каждая, по меньшей мере, из двух оболочек гайки имеет внутреннюю резьбу, выполненную с возможностью соответствия наружной резьбе продвигающего шпинделя, благодаря чему гайка продвигающего шпинделя выполнена с возможностью симметричного соответствия продвигающему шпинделю.
В связи с этим задача изобретения также решается с помощью инфузионного насоса, содержащего приводную головку для перемещения поршня инфузионного шприца, установленного на инфузионном насосе, содержащего продвигающее средство для управления приводной головкой, а также предохранительное средство для предотвращения случайного болюсного введения, при этом инфузионный насос отличается приводным устройством согласно любому из признаков, представленных в настоящем описании.
Предпочтительно эксплуатационная безопасность инфузионного насоса также повышается благодаря простой конструкции, поскольку используется меньше компонентов, и, таким образом, в частности, вероятность отказа может быть снижена. Теперь риск неконтролируемой инфузии может быть дополнительно существенно снижен, несмотря на возможность более быстрой замены инфузионного шприца на инфузионном насосе.
Настоящий инфузионный насос, в частности, представляет собой шприцевой насос, в который можно ввести, по меньшей мере, один инфузионный шприц. Настоящий инфузионный насос может работать как единичный насос или в сочетании с выставляемой системой или стыковочным узлом.
Очевидно, что блокировочное средство может иметь различные конструктивные решения. Например, в отношении блокировочного средства могут быть предложены самые разные средства аксиального смещения. Предпочтительный вариант конфигурации, однако, предполагает, что блокировочное средство содержит аксиально-подвижную пусковую муфту, радиально охватывающую гайку продвигающего шпинделя с наружной стороны, благодаря чему механическая система имеет особенно изящную конструкцию.
Предпочтительно блокировочное средство содержит средство для ускорения пусковой муфты. С помощью средства ускорения можно достичь малого времени реакции блокировочного средства.
Если средство ускорения включает в себя, в частности, ускорительную спиральную пружину, расположенную радиально снаружи на пусковой муфте, средство ускорения может быть реализовано механически простым способом. Таким образом, можно также создать механическую систему, занимающую меньше места.
В данном случае предпочтительно, по меньшей мере, одна радиально-подвижная оболочка гайки включает в себя исполнительный элемент, аксиально-подвижный относительно своего продольного продолжения, что приводит к активации в аксиальном направлении, по меньшей мере, одной радиально-подвижной оболочки гайки относительно продвигающего шпинделя.
Согласно другому аспекту изобретения настоящая задача также решается с помощью способа управления инфузионным насосом, в котором приводная головка для поршня инфузионного шприца продвигается продвигающим средством, в котором многосоставная гайка продвигающего шпинделя перемещается вдоль продвигающего шпинделя для управления приводной головкой и в котором исполнительный элемент предохранительного устройства для предотвращения случайного болюсного введения срабатывает, когда в процессе замены инфузионного шприца приводная головка пододвинулась к поршню инфузионного шприца, при этом исполнительный элемент аксиально смещен вдоль продвигающего шпинделя согласно изобретению, вследствие чего многосоставная гайка продвигающего шпинделя, по меньшей мере частично, перемещается радиально в направлении продвигающего шпинделя или перемещается радиально от продвигающего шпинделя.
Благодаря такому преобразованию перемещения от аксиально-направленного перемещения исполнительного элемента к радиально-направленному перемещению многосоставной гайки продвигающего шпинделя или ее частей можно реализовать чрезвычайно эффективно работающее блокировочное средство предохранительного устройства.
Предпочтительно исполнительный элемент содержит аксиально функционирующие скользящие муфты, с помощью которых гайка продвигающего шпинделя, в частности, получает возможность радиально сжать продвигающий шпиндель. Скользящие муфты имеют преимущество в том, что выполнены с возможностью заключить в себя гайку продвигающего шпинделя как радиально, так и аксиально, по меньшей мере частично, в весьма значительной степени, так что можно достичь превосходного управления скользящими муфтами, в частности по отношению к одной или более оболочкам гайки продвигающего шпинделя. Однако вместо скользящих муфт могут быть также созданы другие аксиальные скользящие средства. Например, такие аксиальные скользящие средства могут содержать скользящее кольцо, скользящую гильзу или любое иное аксиальное скользящее приспособление, которое также может иметь линейную форму.
Кроме того, предпочтительно, по меньшей мере, одна радиально-подвижная оболочка гайки окружена радиально снаружи, по меньшей мере, одной скользящей муфтой, предпочтительно двумя скользящими муфтами, при этом, по меньшей мере, одна радиально-подвижная оболочка гайки может радиально смещаться, по меньшей мере, одной скользящей муфтой, предпочтительно двумя скользящими муфтами. Таким образом, вокруг продвигающегося шпинделя может быть создан механизм активации, имеющий особо простую конструкцию.
Следует отметить в данном случае, что приводное устройство может быть дополнительно усовершенствовано чрезвычайно предпочтительным способом, если блокировочное средство контролируется посредством скользящей муфты или предпочтительно, по меньшей мере, двумя скользящими муфтами, при этом, по меньшей мере, две скользящие муфты выполнены с возможностью индивидуального управления и/или последовательного смещения. Реакция блокировочного средства, таким образом, может быть существенно повышена.
В данном случае не столь важно, являются ли, по меньшей мере, две скользящие муфты одиночными скользящими муфтами или одной многосоставной скользящей муфтой, разделенной в аксиальном направлении на две отдельные скользящие муфты, при условии, что отдельные скользящие муфты могут индивидуально управляться и последовательно смещаться, при этом блокировочное средство, таким образом, может контролироваться согласно изобретению.
Надежность настоящего блокировочного средства может быть существенно повышена, если, по меньшей мере, одна радиально-подвижная оболочка гайки имеет участок зацепления для зацепления с наружной резьбой продвигающего шпинделя, а также соответствующий опорный участок для опоры в радиальном направлении на наружную резьбу продвигающего шпинделя, при этом участок зацепления и опорный участок расположены последовательно в аксиальном направлении. В зависимости от конкретной конфигурации, однако, может оказаться достаточным, чтобы только одна оболочка гайки обладала таким участком зацепления.
В частности, открытие гайки продвигающего шпинделя может быть выполнено конструктивно просто, если, по меньшей мере, одна радиально-подвижная оболочка гайки поддерживается на концевой стороне на опоре продвигающего шпинделя.
Предпочтительно, по меньшей мере, одна радиально-подвижная оболочка гайки поддерживается на концевой стороне на опоре продвигающей каретки, так что оболочка гайки может совершать шарнирный поворот на упомянутом опорном участке особенно простым способом, а значит, участок зацепления оболочки гайки может, в частности, отсоединяться от наружной резьбы.
С этой целью оболочка гайки предпочтительно включает в себя соответствующие участки шарнирной опоры, каждый из которых в идеале расположен на концевой стороне каждой из оболочек гайки.
Предпочтительно такой участок шарнирной опоры создан на конце соответствующей оболочки гайки, обращенном от участка зацепления, так чтобы между участком зацепления и участком шарнирной опоры могло быть создано достаточно длинное плечо рычага, чтобы достичь предпочтительного соединения и отсоединения гайки продвигающего шпинделя.
В дополнительном варианте конфигурации конструкции предусмотрено, что, по меньшей мере, одна радиально-подвижная оболочка гайки выполнена с возможностью наклона по существу поперечно ее продольному продолжению по отношению к продвигающему шпинделю. Таким образом, конструкция может особенно легко обеспечить радиальное открытие и закрытие гайки продвигающего шпинделя, так что, в частности, от пружинного средства, действующего в радиальном направлении, можно также отказаться.
Исполнительный элемент в данном случае может быть встроен особенно хорошо, когда гайка продвигающего шпинделя имеет головную область и область основания, наружные диаметры которых превышают зону гайки продвигающего шпинделя, расположенную между головной областью и областью основания.
Радиальная активация гайки продвигающего шпинделя может быть сконструирована более предпочтительно, если головная область образует наклонную поверхность для аксиально смещаемых скользящих муфт, а область основания образует контропору, по меньшей мере, для одной из аксиально смещаемых скользящих муфт. Например, многосоставная гайка продвигающего шпинделя может предпочтительно закрываться или вводиться в зацепление на наружной резьбе продвигающего шпинделя, когда, по меньшей мере, одна из скользящих муфт скользит аксиально поверх наклонной поверхности гайки продвигающего шпинделя, при этом соответственно, по меньшей мере, одна оболочка гайки перемещается радиально внутрь в направлении продвигающего шпинделя.
Особенно предпочтительный вариант конфигурации предполагает, что аксиально смещаемая пусковая муфта и аксиально смещаемая муфта расцепления имеют закрытое положение и открытое положение.
С помощью пусковой муфты блокировочное средство может быть заблокировано, в частности, так, что гайка продвигающего шпинделя жестко соединена с продвигающим шпинделем, когда приводная головка взаимодействует с поршнем инфузионного шприца.
С помощью муфты расцепления, в частности, резьбовое соединение между продвигающим шпинделем и гайкой продвигающего шпинделя может быть разблокировано, когда приводное устройство должно управляться вручную.
Если продвигающее средство имеет стояночное средство для промежуточной стоянки скользящей муфты, расположенное аксиально смежно с гайкой продвигающего шпинделя, скользящая муфта предпочтительно может перемещаться в открытое положение.
Помимо этого предпочтительно продвигающее средство содержит управляемые удерживающие соленоиды для позиционного удерживания скользящих муфт гайки продвигающего шпинделя.
Например, по меньшей мере, одна из скользящих муфт может удерживаться, противодействуя смещающему усилию отклоняющей пружины, в открытом положении, так, чтобы совершить упругий отскок в закрытое положение при выключении соответствующего удерживающего соленоида.
Удерживающие соленоиды предпочтительно управляется электрическим или электронным способом.
Следовательно, предпочтительный вариант конфигурации предполагает, что продвигающее средство содержит удерживающие соленоиды, контролируемые, в частности, для удерживания гайки продвигающего шпинделя в открытом рабочем положении.
Дополнительно или в качестве альтернативы могут быть также предусмотрены соленоиды, управляемые подобным образом, для удерживания гайки продвигающего шпинделя в закрытом положении, например для временного удерживания скользящей муфты в закрытом положении.
Предпочтительно управляемые удерживающие соленоиды, предназначенные для удерживания скользящих муфт в их соответствующих открытых положениях, расположены на продвигающей каретке или встроены в нее.
Предпочтительно также, чтобы приводное устройство включало в себя средство для позиционирования вручную исполнительного элемента, по меньшей мере, одной оболочки гайки.
Например, скользящая муфта может быть переустановлена путем включения вручную рабочего рычага в направлении соленоида, когда в то же время соленоид активируется путем управления рабочим рычагом.
Предпочтительно средство позиционирования может включать в себя установочный вал для позиционирования скользящих муфт гайки продвигающего шпинделя, так что активация вручную, в частности, гайки продвигающего шпинделя легко выполнима с точки зрения конструкции с помощью средства ручного позиционирования, расположенного, например, на задней стороне приводной головки, отдаленно от продвигающего средства.
В данном случае опять же следует отметить, что приводная головка для фланца поршня инфузионного шприца создает контропору продвигающему средству. Фланец поршня инфузионного шприца поддерживается ей же. Инфузионный шприц линейно опустошается путем внутреннего перемещения продвигающего средства. Фланец поршня инфузионного шприца надежно зафиксирован на приводной головке с помощью двух подпружиненных крепежных скоб удерживающего захвата. Крепежные скобы дополнительно удерживают фланец поршня самых различных инфузионных шприцов на пластине диафрагмы приводной головки путем геометрического и силового замыкания, тем самым обеспечивая быстрое введение в действие, а также аксиальное закрепление поршня шприца, даже если инфузионный шприц фактически пуст. Пластина диафрагмы перемещается в приводную головку при соприкосновении с фланцем поршня, при этом успешно проходятся два световых барьера средства с двойным порогом переключения. С помощью двух световых барьеров геометрическое замыкание между гайкой продвигающего шпинделя и продвигающим шпинделем, а также безлюфтовое сближение приводной головки с фланцем поршня контролируются, так чтобы избежать болюсного введения. Кроме того, в приводной головке предусмотрен датчик силы для определения преобладающей движущей силы. После приведения в действие рабочего рычага, расположенного на задней стороне приводной головки, удерживающий захват открывается, при этом геометрическое замыкание между гайкой продвигающего шпинделя и продвигающим шпинделем изменяется на обратное. Функционирование рабочего рычага предпочтительно детектируется с помощью соответствующих микропереключателей, при этом удерживающие соленоиды управляются последними. Открытие удерживающего захвата, помимо этого, приводит к тому, что подпружиненная пластина диафрагмы перемещается из приводной головки.
Предпочтительно настоящее изобретение позволяет достичь превосходного автоматического закрепления инфузионного шприца относительно инфузионного насоса. Изобретение, в частности, отличается опцией, при которой приводная головка выполнена с возможностью перемещения особенно быстро в направлении фланца поршня. В данном случае пользователь может лучше установить продолжительность замены инфузионного шприца, что является предпочтительным, в частности, в критических ситуациях проведения терапии. При этом, в частности, особенно надежно обеспечивается возможность безболюсного введения из инфузионного шприца и быстрого введения в действие.
Дополнительные преимущества, цели и характеристики настоящего изобретения будут проиллюстрированы с помощью прилагаемых чертежей и последующего описания, в котором инфузионный насос, включающий в себя приводное устройство согласно изобретению, показан и описан в качестве примера. На чертежах:
Фиг. 1 изображает схематичный вид инфузионного насоса, содержащего установленный на нем инфузионный шприц;
Фиг. 2 - схематичный вид приводного устройства инфузионного насоса, представленного на Фиг. 1, содержащего приводную головку поршня инфузионного шприца и продвигающее средство для нее;
Фиг. 3A - схематичный детальный вид продвигающего средства, представленного на Фиг. 2, в первом рабочем положении, выбранном в качестве примера;
Фиг. 3B - схематичный вид продольного разреза детального вида, представленного на Фиг. 3A;
Фиг. 4A - дополнительный схематичный детальный вид продвигающего средства, представленного на Фиг. 2 и 3, во втором рабочем положении, выбранном в качестве примера;
Фиг. 4B - схематичный вид продольного разреза детального вида, представленного на Фиг. 4A;
Фиг. 5A - дополнительный схематичный детальный вид продвигающего средства, представленного на Фиг. 3 и 4, в третьем рабочем положении, выбранном в качестве примера;
Фиг. 5B - схематичный вид продольного разреза детального вида, представленного на Фиг. 5A;
Фиг. 6 - схематичный вид рабочего цикла для предотвращения случайного болюсного введения пациенту.
Приводное устройство 1 инфузионного насоса 2, представленное на Фиг. 1-5, по существу содержит приводную головку 3 для перемещения поршня 4 инфузионного шприца 5, установленного на инфузионном насосе 2, а также продвигающее средство 6 для приводной головки 3.
Продвигающее средство 6 по существу содержит продвигающую каретку 7, продвигающий шпиндель 8 и многосоставную гайку 9 продвигающего шпинделя. Помимо этого, оно содержит продвигающий двигатель и соответствующую зубчатую передачу, которая в данном случае не показана. Продвигающее средство 6 преобразует линейное движение подачи приводной головки 3.
В продвигающей каретке 7 предусмотрена линейная направляющая и защита от кручения приводной головки 3.
Многосоставная гайка 9 продвигающего шпинделя и продвигающая каретка 7 соответственно могут приводиться в движение вперед в направлении 10 движения поршня, когда соответствующим образом выбрано направление вращения продвигающего шпинделя 8, при этом, в частности, многосоставная гайка 9 продвигающего шпинделя перемещается аксиально вдоль продольного продолжения 11 продвигающего шпинделя 8.
Многосоставная гайка 9 продвигающего шпинделя в данном случае содержит первую радиально-подвижную оболочку 12 гайки и вторую радиально-подвижную оболочку 13 гайки, как будет подробнее описано ниже. Так или иначе, радиально-подвижные оболочки 12 и 13 гайки могут обеспечивать аксиальное геометрическое замыкание с продвигающим шпинделем 8 и наоборот.
Термин “радиально” характеризует радиальное направление перемещения 14, по существу поперечное продольному продолжению 11 продвигающего шпинделя 8. Продвигающий шпиндель 8 имеет наружную резьбу 15, с помощью которой может осуществляться положительное присоединение многосоставной гайки 9 продвигающего шпинделя.
Приводная головка 3 крепится к продвигающей каретке 7 с помощью удерживающего рычага 20. Приводная головка 3 содержит пластину 21 диафрагмы, чтобы служить опорой фланцу 22 поршня 4 инфузионного шприца. В данном случае фланец 22 поршня зафиксирован на приводной головке 3 с помощью удерживающего захвата 23, так что обеспечивается положительное соединение между поршнем 4 инфузионного шприца и приводной головкой 3.
В своем корпусе 24 приводной головки приводная головка 3 вмещает датчик 25 фланца поршня, который, с одной стороны, содержит нагруженный пружиной 26 аксиально смещаемый преобразовательный элемент 27, а с другой стороны - средство 28 с двойным порогом переключения, выполненное с возможностью подвергаться воздействию со стороны преобразовательного элемента 27 и имеющее первый световой барьер 29 и второй световой барьер 30.
С одной стороны, работа ведущего зубчатого колеса 31 удерживающего захвата 23 может контролироваться с помощью датчика 25 фланца поршня. С другой стороны, на функционирование продвигающего средства 6 может оказывать влияние датчик 25 фланца поршня, как будет подробнее описано ниже. С этой целью датчик 25 фланца поршня соединен с управляющим механизмом 33 продвигающего средства 6 посредством соответствующей сигнальной линии 32.
На приводной головке 3A дополнительно предусмотрен управляемый вручную рабочий рычаг 34, с помощью которого можно дополнительно вручную активировать функции удерживающего захвата 23 и продвигающего средства 6. Для механической активации продвигающего средства 6 посредством рабочего рычага 34 последний направляется от приводной головки 3 через удерживающий рычаг 20 к продвигающему средству 6.
Инфузионный насос 2, схематично изображенный, в частности, на Фиг. 1, включает в себя корпус 40 инфузионного насоса, в котором помимо продвигающего средства 6 также расположены дополнительные функциональные части, такие как дополнительное средство 41 управления, которые будут упоминаться, если только они являются существенными в настоящем изобретении. Средство 41 управления, например, содержит датчик 42 для детектирования корректного установочного положения инфузионного шприца 5, а также датчик 43 геометрического замыкания для проверки состояния геометрического замыкания между многосоставной гайкой 9 продвигающего шпинделя и продвигающим шпинделем 8. Кроме того, предусмотрено посадочное место 44 для инфузионного шприца 5, в котором имеется доступ снаружи на корпусе 40 инфузионного насоса, при этом посадочное место содержит зажимную скобу 45 для закрепления инфузионного шприца 5 в радиальном направлении, а также зажимную лапку 46 для закрепления инфузионного шприца 5 в аксиальном направлении.
Предпочтительно инфузионный насос 2 дополнительно содержит предохранительное устройство 50 для предотвращения случайного болюсного введения пациенту, в частности в процессе замены инфузионного шприца, когда использованный инфузионный шприц 5 требуется заменить новым инфузионным шприцом 5 (см., в частности, Фиг.2).
Предохранительное устройство 50, в свою очередь, содержит блокировочное средство 51, выполненное с возможностью автоматического запуска с помощью датчика 25 фланца поршня для блокирования ручного движения подачи приводной головки 3 в направлении 10 движения поршня, которое непосредственно содержит многосоставную гайку 9 продвигающего шпинделя согласно изобретению.
Блокировочное средство 51 предпочтительно содержит аксиально-подвижный исполнительный элемент 52, который, например, в данном случае содержит, по меньшей мере, одну аксиально-подвижную муфту 53 расцепления, расположенную концентрично вокруг двух оболочек 12 и 13 гайки 9 продвигающего шпинделя. Муфта 53 расцепления поддерживается с возможностью движения радиально снаружи на гайке 9 продвигающего шпинделя в продольном продолжении 11 продвигающего шпинделя 8.
Чтобы блокировочное средство 51 можно было активировать чрезвычайно быстро, оно обладает средством 54 для ускорения пусковой муфты 53, при этом средство 54 ускорения выполнено конструктивно просто с помощью спиральной пружины 55, которая, в свою очередь, поддерживается радиально снаружи на пусковой муфте 53.
Кроме того, рабочий элемент 52 включает в себя муфту 56 расцепления, которая также может располагаться с возможностью аксиального перемещения концентрично вокругдвух оболочек 12 и 13 гайки 9 продвигающего шпинделя.
В связи с этим две скользящие муфты 53 и 56 выполнены с возможностью аксиальной подвижности также относительно продольного продолжения 57 двух радиально-подвижных оболочек 12 и 13 гайки. Две скользящие муфты 53, 56 управляются по отдельности и последовательно приводятся в движение, как будет подробнее описано ниже.
Чтобы лучше понять принцип работы настоящего рабочего элемента 52 гайки 9 продвигающего шпинделя, на Фиг.3A и 3B в качестве примера показано первое рабочее положение 60 продвигающего средства 6, в котором две оболочки 12 и 13 гайки не находятся в положительном зацеплении с наружной резьбой 15 продвигающего шпинделя 8. В упомянутом первом рабочем положении 60 приводная головка 3 может быстро перемещаться в направлении фланца 22 поршня с помощью ручного движения подачи в направлении 10 движения поршня. Данное рабочее положение 60 может, в частности, выбираться при замене инфузионного шприца в инфузионном насосе 2.
Во втором рабочем положении 61 продвигающего средства 6, представленном в качестве примера на Фиг.4A и 4B, блокировочное средство 51 приведено в действие и продвигающее средство 6 в этой связи заблокировано гайкой 9 продвигающего шпинделя, так что дополнительное ручное движение подачи приводной головки 3 в направлении 10 движения поршня невозможно. В связи с этим риск того, что пластина 21 диафрагмы критически упрется во фланец 22 поршня, после чего случайно произойдет болюсное введение, потенциально опасное для пациента, исключается.
Наконец, в дополнительном третьем рабочем положении 62, выбранном в качестве примера на Фиг.5A и 5B, продвигающее средство 6 выполняет основную операцию, в которой приводная головка 3 последовательно перемещается продвигающим средством 6 в направлении 10 движения поршня и в которой, таким образом, необходимая инфузионная терапия может быть проведена по существу известным способом с помощью инфузионного насоса 2.
Каждая из двух радиально-подвижных оболочек 12 и 13 гайки имеет область 64 зацепления для зацепления с наружной резьбой 15 продвигающего шпинделя 8. Таким образом, между оболочками 12 и 13 гайки 9 продвигающего шпинделя и наружной резьбой 15 продвигающего шпинделя 8 может быть создано положительное соединение над соответствующей областью 64 зацепления соответственно оболочек 12 и 13 гайки, когда упомянутая область 64 зацепления должным образом перемещается или удерживается радиально в направлении продвигающего шпинделя 8. Это имеет место, например, в случае двух рабочих положений 61 и 62. Помимо этого, две радиально-подвижные оболочки 12 и 13 гайки дополнительно включают в себя опорную область 65, с помощью которой оболочки 12 и 13 гайки в лучшем случае могут покоиться радиально на наружной резьбе 15, но не могут входить в зацепление с ней. Область 64 зацепления и опорная область 65 расположены последовательно в аксиальном направлении.
Чтобы иметь возможность радиально наклонить каждую из двух радиально-подвижных оболочек гайки 12, 13 с помощью двух скользящих муфт 53, 56 по отношению к продвигающему шпинделю 8 вокруг оси 66 наклона, проходящей по существу поперечно продольному продолжению 57 соответствующей оболочки 12 и 13 гайки, каждая из двух оболочек 12 и 13 гайки поддерживается на своей концевой стороне 67 на опоре продвигающей каретки 68. Согласно представлению на Фиг.3B, 4B и 5B, ось 66 наклона проходит по нормали к плоскости чертежа.
Помимо этого гайка 9 продвигающего шпинделя включает в себя головную область 69 и область 70 основания, соответствующие наружные диаметры которых превышают промежуточную зону 71 гайки продвигающего шпинделя, при этом головная область 69 образует наклонную поверхность 72 для накатывания, предназначенную для двух аксиально-подвижных скользящих муфт 53 и 56, а область 70 основания образует контропору 73 для двух аксиально-подвижных скользящих муфт 53 и 56.
На конце 74 гайки продвигающего шпинделя, обращенном к опоре 68 продвигающей каретки, предусмотрено стояночное средство 75, поддерживаемое на продвигающей каретке 7, для муфты 56 расцепления, при этом стояночное средство 75 расположено аксиально смежно с гайкой 9 продвигающего шпинделя. Когда муфта 56 расцепления проскальзывает на посадочное место стояночного средства 75 и паркуется смежно с гайкой 9 продвигающего шпинделя, муфта 56 расцепления находится в открытом положении 76. Это имеет место в двух рабочих положениях 60 и 61. В третьем рабочем положении 62 муфта 56 расцепления смещается на наклонную поверхность 72 и соответственно находится в закрытом положении 77.
Муфта расцепления 53 находится в двух рабочих положениях 60 и 62 в своем открытом положении 78, в котором пусковая муфта 53 стоит ближе к контропоре 73, чем к наклонной поверхности 72. Только в рабочем положении 61 пусковая муфта 53 находится в предписанном ей закрытом положении 79.
Помимо этого, продвигающее средство 8 содержит первый удерживающий соленоид 80 и второй удерживающий соленоид 81, которые в данном варианте осуществления расположены над продвигающей кареткой 7.
Первый удерживающий соленоид 80 связан с муфтой 53 расцепления, а значит, он может соответствовать магнитной пластине 82 муфты 53 расцепления. С этой целью магнитная пластина 82 расположена впереди первого удерживающего соленоида 80 и выполнена с возможностью аксиального перемещения, будучи соединенной с муфтой 53 расцепления. В двух рабочих положениях 60 и 62 на первый удерживающий соленоид 80 подается ток, так что он может оставаться в контакте с магнитной пластиной 82, а значит, может также удерживать муфту 53 расцепления в ее открытом положении 78. В рабочем положении 61 магнитная пластина 82 разнесена от первого удерживающего соленоида 80, на который ток не подается.
Соответственно второй удерживающий соленоид 81 связан с муфтой 56 расцепления и может соответствовать магнитной пластине 83 муфты 56 расцепления, при этом упомянутая магнитная пластина 83 с этой целью расположена впереди второго удерживающего соленоида 81. Магнитная пластина 83 аксиально смещена совместно с муфтой 56 расцепления, поскольку соединена с ней. В связи с этим в рабочих положениях 60 и 61 магнитная пластина 83 находится в контакте со вторым запитанным током удерживающим соленоидом 81, в то время как в рабочем положении 62 она расположена на расстоянии от второго удерживающего соленоида 81, на который ток не подается.
Когда желательно или необходимо заменить инфузионный шприц, инфузия прекращается. Вслед за этим на приводной головке 3 активируется рабочий рычаг 34. Благодаря срабатыванию рабочего рычага 34 нагруженная пружиной 92 муфта 56 расцепления перемещается в направлении второго удерживающего соленоида 81 с помощью удерживающего рычага 20, выполненного в виде трубки 90 (см. Фиг.3), посредством внутреннего крепежного вала 91. Упомянутая активация дополнительно детектируется микропереключателем, содержащим датчик, который здесь не показан, благодаря чему на два удерживающих соленоида 80 и 81 подается ток по соответствующим электрическим кабелям 93 и 94, при этом две скользящие муфты 53 и 56 отделяются друг от друга. Соответственно две оболочки 12 и 13 гайки открываются. Кроме того, благодаря активации рабочего рычага 34 открываются соответственно крепежные скобы 95 и 96 удерживающего захвата 23. Геометрическое замыкание между продвигающим шпинделем 8 и гайкой 9 продвигающего шпинделя изменяется на обратное согласно первому рабочему положению 60, при этом приводная головка 3 может приводиться в рабочее положение (здесь не обозначено) противоположно направлению 10 движения поршня.
Вслед за этим зажимная скоба 45 открывается и совершает соответствующий шарнирный поворот, так что посадочное место 44 становится легко доступным. Потенциометр 97 распознает состояние зажимной скобы 45 внутри корпуса 40 инфузионного насоса. Инфузионный шприц 5, который требуется заменить, теперь можно извлечь и на посадочное место поместить новый инфузионный шприц 5. Выступы инфузионного шприца 5, который требуется вставить, закрепляются на зажимной лапке 46, так что новый инфузионный шприц 5 аксиально фиксируется на инфузионном шприцевом насосе 2. В данном случае зажимная скоба 45 снова закрывается, чтобы инфузионный шприц 5 был также радиально зафиксирован. С помощью потенциометра 97 на зажимной скобе 45 непосредственно замеряется диаметр инфузионного шприца.
Теперь приводная головка 3 может направляться к фланцу 22 поршня в соответствии с уровнем заполнения инфузионного шприца 5, а значит, также положением поршня 4. Чтобы большие расстояния между приводной головкой 3 и фланцем 22 поршня преодолевались быстрее, можно воспользоваться ручным движением подачи в направлении 10 движения поршня, поскольку две радиально-подвижные оболочки 12 и 13 гайки не входят в зацепление с наружной резьбой 15 продвигающего шпинделя 8, как показано в первом рабочем положении 60 на Фиг.3A и 3B. В первом рабочем положении 60 на два удерживающих соленоида 80 и 81 подается ток, скользящие муфты 53 и 56 выполнены с возможностью отделения друг от друга, при этом две оболочки 12 и 13 гайки радиально открыты. Помимо этого открыт удерживающий захват 23 на приводной головке 3.
Как только пластина 21 диафрагмы вступает в контакт с фланцем 22 поршня, преобразовательный элемент 27 перемещается внутрь приводной головки 3. Внутри корпуса 24 приводной головки преобразовательный элемент 27 последовательно проходит два световых барьера 29 и 30 блока 28 с двойным порогом переключения.
При прохождении через первый световой барьер 29 подача тока на первый удерживающий соленоид 80 прекращается, при этом муфта 53 расцепления проталкивается поверх наклонных поверхностей 72 двух радиально-подвижных оболочек 12 и 13 гайки с помощью дополнительной пружины 92, в результате чего гайка 9 продвигающего шпинделя входит в положительное зацепление с областями 64 зацепления на наружной резьбе 15 продвигающего шпинделя 8. Таким образом, продвигающее средство 6 блокируется, как показано во втором рабочем положении 61 на Фиг.4A и 4B. Тем самым ручное движение подачи в направлении 10 движения поршня немедленно подавляется.
Однако продвигающее средство 6 теперь автоматически продолжает перемещаться, пока преобразовательный элемент 27 не пройдет через второй световой барьер 30. Второй световой барьер 30 здесь необходим, поскольку изменение положения закрытых оболочек 12 и 13 гайки с их областями 64 зацепления по отношению к продвигающему шпинделю 8 зависит от скорости реакции первого удерживающего соленоида 80 и скорости движения приводной головки 3 к фланцу 22 поршня. Возможно также, что при закрытии гайки 9 продвигающего шпинделя две радиально-подвижные оболочки 12 и 13 гайки просто покоятся на боковых сторонах профиля наружной резьба 15, при этом область 64 зацепления гайки 9 продвигающего шпинделя, таким образом, не входит в эффективное зацепление с наружной резьбой 15. Однако путем короткого перемещения до второго светового барьера 30 гайка 9 продвигающего шпинделя может войти в должное зацепление с продвигающим шпинделем 8. При достижении второго светового барьера 30 определяется линейное положение приводного устройства 1. Совершив это референсное перемещение согласно изобретению, продвигающее средство 6 переходит во второе рабочее положение 61, в котором первый удерживающий соленоид 80 обесточен, но на второй удерживающий соленоид 81 ток подается. Обе скользящие муфты 53 и 56 смещаются влево в продвигающей каретке 7, при этом две оболочки 12 и 13 гайки радиально закрываются. Удерживающий захват 23 на приводной головке 3 по-прежнему открыт.
Приводная головка 3 отслеживает совпадающую траекторию от второго светового барьера 30 до датчика силы (в явном виде не показан), с помощью которого распознается правильный упор фланца 22 поршня на основной приводной головке 3 и выдается сигнал.
Второй удерживающий соленоид 81 обесточивается, муфта 56 расцепления смещается в свое закрытое положение 77, удерживающий захват 23 закрывается, а крепежные скобы 95 и 96 упираются во фланец 22 поршня инфузионного шприца 5, создавая геометрическое и силовое замыкание. Теперь инфузионный шприц 5 надежно захвачен и не имеет люфта. С помощью зажимной скобы 45 и потенциометра 97 диаметр инфузионного шприца уже измерен, так что на дисплее (который здесь не показан) инфузионного насоса 2 предлагается выбрать соответствующие инфузионные шприцы 5. После подтверждения пригодности инфузионного шприца 5 может быть введена схема проведения требуемой инфузионной терапии и теперь можно начинать инфузию, при этом продвигающее средство 6 находится в третьем рабочем положении 62, представленном на Фиг. 5A и 5B. В третьем рабочем положении 62 продвигающее средство 6, таким образом, заблокировано. Это означает, что два удерживающих соленоида 80, 81 обесточены. В особенности предпочтительно, что в данном случае в отношении двух удерживающих соленоидов 80, 81 обеспечивается состояние отсутствия снабжения энергией, так что в третьем рабочем состоянии 62 функционирование осуществляется даже без подачи тока на удерживающие соленоиды 80, 81. Две скользящие муфты 53, 56 смещаются вправо в продвигающей каретке 7, поскольку дополнительная пружина 92 выполнена с возможностью преодоления усилия спиральной пружины 55. Две оболочки гайки остаются радиально закрытыми, при этом удерживающий захват 23 на приводной головке 3 также закрыт.
На Фиг.6 показан предпочтительный рабочий цикл в отношении приводного устройства 1 согласно изобретению. Предпочтительно, он начинается на этапе A, на котором гайка 9 продвигающего шпинделя и удерживающий захват 23 открываются вручную. Далее следует этап B, на котором удерживающий захват 23 блокируется в своем открытом положении, показанном на Фиг.1. На этапе C гайка 9 продвигающего шпинделя остается в своем открытом положении с помощью двух удерживающих соленоидов 80 и 81. Затем на этапе D приводная головка 3 требуемым образом смещается вручную. На этапе E пластина 21 диафрагмы вручную перемещается на фланец 22 поршня. Согласно этапу F активируется первый световой барьер 29 с помощью ведущего преобразовательного элемента 27, при этом точка переключения расположена приблизительно в 3,5 мм впереди фланца 22 поршня. На этапе G сигнал при прохождении первого светового барьера 29 приводит к радиальному закрытию гайки 9 продвигающего шпинделя путем отключения первого удерживающего соленоида 80, при этом блокировочное средство 51 блокирует дальнейшее ручное движение подачи приводной головки 3. В этот момент фактический процесс предотвращения случайного болюсного введения завершается. Затем следует этап H, на котором приводная головка 3 теперь автоматически дополнительно продвигается на фланец 22 поршня с использованием второго светового барьера 30. Наконец, на этапе I удерживающий захват 23 снова закрывается.
Разумеется, вышеприведенный вариант осуществления представляет собой лишь первую конфигурацию приводного устройства согласно изобретению. Таким образом, конфигурация по изобретению не ограничена этим вариантом осуществления.
Все признаки, раскрытые в заявочной документации, заявляются в качестве существенно важных для изобретения, если они обладают новизной по отношению к существующему уровню техники по отдельности или совместно.
СПИСОК ССЫЛОЧНЫХ ПОЗИЦИЙ
1 - приводное устройство
2 - инфузионный насос
3 - приводная головка
4 – поршень
5 - инфузионный шприц
6 - продвигающее средство
7 - продвигающая каретка
8 - продвигающий шпиндель
9 - многосоставная гайка продвигающего шпинделя
10 - направление перемещения поршня
11 - продольное продолжение
12 - первая оболочка гайки
13 - вторая оболочка гайки
14 - радиальное направление перемещения
15 - наружная резьба
20 - удерживающий рычаг
21 - пластина диафрагмы
22 - фланец поршня
23 - удерживающий захват
24 – корпус приводной головки
25 – датчик фланца поршня
26 – пружина
27 – преобразовательный элемент
28 - средство с двойным порогом переключения
29 – первый световой барьер
30 - второй световой барьер
31 - ведущее зубчатое колесо
32 - сигнальная линия
33 – управляющий механизм
34 - рабочий рычаг
40 – корпус инфузионного насоса
41 – средство управления
42 – детектирующий датчик
43 – датчик геометрического замыкания
44 – посадочное место
45 - зажимная скоба
46 - зажимная лапка
50 - предохранительное устройство
51 - блокировочное средство
52 - исполнительный элемент
53 - пусковая муфта
54 - средство ускорения
55 - спиральная пружина или пружина пусковой муфты
56 - муфта расцепления
57 - продольное продолжение
60 - первое рабочее положение
61 - второе рабочее положение
62 – третье рабочее положение
64 – область зацепления
65 - опорная область
66 – ось наклона
68 – опора продвигающей каретки
69 - головная область
70 - область основания
71 - зона гайки продвигающего шпинделя
72 - наклонная поверхность
73 - контропора
74 – конец гайки продвигающего шпинделя
75 - стояночное средство
76 - открытое положение
77 - закрытое положение
78 – дополнительное открытое положение
79 - дополнительное закрытое положение
80 - первый удерживающий соленоид или магнит пусковой муфты
81 – второй удерживающий соленоид или магнит муфты расцепления
82 – первая магнитная пластина
83 - вторая магнитная пластина
90 - трубка
91 – крепежный вал
92 – дополнительная пружина или пружина муфты расцепления
93 – первый электрический кабель
94 – второй электрический кабель
95 – первая крепежная скоба
96 – вторая крепежная скоба
97 - потенциометр