DE19983113B3 - Druck/Kraft Computergesteuertes Arzneimittelzuführsystem - Google Patents

Druck/Kraft Computergesteuertes Arzneimittelzuführsystem Download PDF

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DE19983113B3
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    • Y10S128/00Surgery
    • Y10S128/12Pressure infusion

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung (10) zum Zuführen eines Arzneimittels bzw. zum Entnehmen einer Körperflüssigkeit. Die Vorrichtung weist hierbei einen elektronischen Teil und eine mechanischen Baugruppe auf. Ein elektrisch angetriebener Motor (66) erzeugt die zur Abgabe bzw. Entnahme eines Fluides erforderliche Kraft aus einem bzw. in einen Fluidbehälter, wie beispielsweise eine Spritze. Eine Computersteuerung nimmt die Messaufnehmersignale eines Druck-Sensors (78) auf und berechnet dann aufgrund der Signale einen Eingangs bzw. Ausgangsdruck an dem in das Gewebe einzuführenden Ende einer Zufuhrleitung, wonach eine Zuführströmungsrate ermittelt wird. Im Ergebnis wird dadurch der dem Patienten zugefügte Schmerz und/oder das Risiko einer Gewebebeschädigung minimiert.

Description

  • BEZUGNAHME AUF ANMELDUNG: Diese Anmeldung beansprucht die Priorität der am 10. April 1998 angemeldeten US Provisional Application S.N. 60/081,388.
  • a.) Gebiet der Erfindung
  • Die Erfindung betrifft im Allgemeinen Verbesserungen an einer Zuführvorrichtung für Arzneimittel und insbesondere Systeme zum subkutanen Injizieren/Aspirieren (Spritzen) von Arzneimitteln, welche Systeme eine intermittierende, gelegentliche oder begrenzte Arzneimittelzufuhr vorsehen (im Gegensatz zu Systemen, die eine kontinuierliche Arzneimittelzufuhr mittels Spritzpumpen vorsehen). Genauer gesagt, betrifft die Erfindung eine verbesserte Vorrichtung zum subkutanen Injizieren und Aspirieren von (flüssigen) Arzneimitteln, die einer Vorrichtung entsprechend einem Verfahren zum Steuern und Anzeigen der Wechselwirkung von spezifischer Strömungsrate mit dem Druck während dem Injizieren und Aspirieren einer Flüssigkeit mit einer hypodermischen Hohlbohrnadel entspricht.
  • b. Beschreibung des Standes der Technik
  • Infusionspumpen und derartige Systeme zum Zuführen oder Abgeben eines verodneten Medikamentes an einen Patienten sind in der Medizin relativ gut bekannt. Das können kompakte Pumpgehäuse oder große, stationäre Pumpgehäuseeinheiten sein. Die Verabreichung verordneter Arzneimittel wird in der Literatur als eine Verschreibung bezeichnet, bei der einem Patienten über eine Infusionsleitung und einem dazugehörigen Katheter oder dergleichen ein Arzneimittel intravenös eingeführt wird. Hinsichtlich einer Infusions-Leitungsverstopfung sind diese Systeme immer wieder verbessert worden. Eine Leitungsblockierung erhöht zwangsläufig den Druck in der Spritze. Im Stand der Technik sind hierzu Systeme entwickelt worden, um einen vorbestimmten Schwellenwert zu identifizieren oder den Druck anzuzeigen, um einen Verstopfungsdruck innerhalb ausgewählter Bereiche zu bestimmen und die Sicherheit des Patienten zu gewährleisten. Die Patente US Letter Patent Nr. 5,295,967 ; 4,731,058 und 5,080,653 zeigen Systeme (mit Spritzen-Pumpen oder dergleichen), die für eine entsprechende Verwendung einer intravenösen Arzneimittelzufuhr und im Genaueren zur Anzeige einer Verstopfung vorgesehen sind, die bei einer angelegten Infusion auftreten kann. Diese Systeme betreffen jedoch keine Vorrichtung für eine subkutane Arzneimittelzufuhr über eine Hohlbohrnadel. Überdies betreffen diese Systeme keine Vorrichtung zum Aspirieren während einer Arzneimittlezufuhr, was jedoch bei einer subkutanen Injektion erforderlich ist, um die hypodermische Nadel nicht in einem Blut- oder Lymphgefäß zu platzieren.
  • Negative Nebeneffekte wie Schmerz, Gewebebeschädigung und postoperative Komplikationen wurden dabei bei der Verwendung bestehender hypodermischer Arzneimittel-Spritzsystme seit langem toleriert. Das ist sowohl in der zahnmedizinischen als auch medizinischen Literatur deutlich dokumentiert. Eine Gewebebeschädigung und Schmerz stellen hierbei ein direktes Ergebnis einer unkontrollierten Strömungsrate in Verbindung mit einem zu hohen Druck dar, der während der Verabreichung der Arzneimittellösung innerhalb des Geweberaumes auftritt. Erst die Antwort auf eine subjektive Schmerzempfindung eines Patienten zeigt an, die spezifischen Strömungsraten während der Arzneimittelverabreichung zu minimieren. Ebenso wurde wissenschaftlich demonstriert, dass bestimmte Drücke (zu hohe Drücke ohne Verstopfung) einen bestimmten Gewebetyp beschädigen. Es ist deshalb anzuzweifeln, dass eine bestimmte Strömungsrate in Verbindung mit einem bestimmten Druckbereich, der während der Zufuhr von Arzneimittel-Fluiden bei einer subkutanen Injektion aufrechterhalten wird, eine subjektive Schmerzreaktion genauso wie eine Gewebebeschädigung verhindern kann. Es ist ebenso notwendig, dass das System ein Aspirieren unter den gesteuerten Zuständen einer Zufuhrrate und eines Druckes ermöglicht, um dieselben negativen Nebenwirkungen während einer Fluidbewegung zu vermeiden. Das US Patent Nr. 5,180,371 von Spinello, das unter Bezugnahme hierin einbezogen ist, zeigt eine Erfindung, die eine Ratenverabreichung eines Arzneimittels über eine hypodermische Nadel ermöglicht. Diese Erfindung zeigt jedoch keine Vorrichtung auf, mit der eine Bestimmung, eine Messaufnahme oder eine Anzeige des Druckes während der Verabreichung eines Arzneimittels möglich ist.
  • Während den frühen 80er Jahren zeigten verschiedene Wissenschaftler (beispielsweise Rood, The Pressure Created by Inferior Alveolar Injections, British Dental J. 144: 280–282 (1978); Walton and Abbot: Periodontal Ligament Injection; a Clinical Evaluation JADA. (October 1981); Smith and Walton: Periodontal Ligament Injection; Distribution of Injected Solution Oral Surg 55: 232–238 (1983)), dass der durch das injizierte Fluid erzeugte Druck eine Gewebebeschädigung und eine Schmerzreaktion nicht unbedingt verhindern kann. Eine Veränderlichkeit verschiedener Leimtypen und -dichten im Bindegewebe resultieren in einer unterschiedlichen Gewebenachgiebigkeit und -dehnbarkeit. Diese Variationen wurden bei unterschiedlichen Personen als auch bei unterschiedlichen Bereichen einer Versuchsperson bestätigt. Rood konstatiert in seinem Artikel 1978, dass ”die Beziehung zwischen der Injektionsrate und einem Druckanstieg, die bei kleineren Volumen deutlich hervortrat, bei einer Injektion von 2,0 ml verloren ging. Es wurden sowohl verschiedene hohe Drücke als auch einige unerwartete niedrige Drücke aufgenommen. Bei vielen Versuchen zeigte sich ein Muster, bei dem auf einen Gewebebruch geschlossen werden konnte, und es ist möglich, dass jene geringen Brüche darauf zurückzuführen sind, dass das Fluid nicht länger in dem pterygomandiblen Raum enthalten war, denn das eingespritzte Volumen entsprach dem vorausgehend eingeschätzten Volumen des Geweberaumes.” Daher scheint es, dass die Strömungsrate bei einer interstiziellen Injektion in keiner direkten Relation zum Druck steht.
  • Smith and Walton beschrieben in ihrem oben erwähnten Artikel ”Supra”, dass sie eine histologische Tierstudie (an Kaninchen) vornahmen und eine Technik verwendeten, um von Hand erzeugte Drücke zu kalibrieren. Sie zogen den Schluss, dass ”das injizierte Volumen und die Nadelplazierung nicht immer der Verteilung zugeordnet werden können...eine Injektion unter mittlerem bis starkem Gegendruck ergab eine tiefere und weiter verteilte Farbdurchdringung.” Das bestätigt wiederum, dass der Druck die kritische Variable in der Verteilung der Lösung innerhalb des Gewebes ist, und das Volumen nicht immer zu dem erzeugten Druck in Relation steht.
  • Pashley, Nelson & Pashley zeigten in ”Pressures Created by Dental Injections” (J Dent Res 1981) unter Verwendung eines Druck-Messaufnehmers und einer festgesetzten Strömungsrate, die durch einen Motorantrieb für eine herkömmliche Spritze erzeugt wurde, dass verschiedene Gewebe eine unterschiedliche Gewebenachgiebigkeit besitzen. Eine Veränderung im interstiziellen Druck war selbst mit einer festgesetzten Strömungsrate sowohl statistisch als auch klinisch beachtlich. Daraus kann der Schluss gezogen werde, dass sie enorm unterschiedliche Drücke bei einer gemessenen Strömungsrate erzeugten.
  • Pertot und Dejou beschrieben in ihrem Artikel ”Effects of the Force Developed During Periodontal Ligament Injections in Dogs” (Oral Surg. Oral Med, Oral Pathol. 1992) wie sie eine Spritze verwendeten, die an einen Miniatur-Kraft-Messaufnehmer gekoppelt war und sie fanden eine positive Korrelation zwischen der Anzahl an Osteoklasten und der auf den Spritzkolben aufgebrachten Kraft heraus, was zeigte, dass der in dem PDL-Raum erzeugte Druck eine osteoklastische Aktivität steigerte. Dieses Experiment zeigte wiederum, dass der Druck ein kritischer Faktor für eine Gewebebeschädigung ist und von dem entgegenstehenden Widerstand abhängt, und eben nicht die Strömungsrate, mit der die Lösung in das Gewebe eindringt.
  • DE 693 15 006 T2 offenbart eine Vorrichtung zum Bereitstellen von an einen Patienten auszugebendem Fluid mit einem vorbestimmten Druck zu einer Ausgabevorrichtung, insbesondere einem Ballon eines Ballon-Katheters, die an einem Ausgabeort im Inneren des Körpers des Patienten angeordnet ist, insbesondere in einem Blutgefäß des Patienten. Die Vorrichtung weist einen Drucksensor zum automatischen Erfassen eines den Druck des Fluids indizierenden Drucks sowie eine Steuereinrichtung auf, welche das Druckerfassungssignal des Drucksensors mit einem Solldrucksignal vergleicht, daraufhin ein entsprechendes Druckfehlersignal bereitstellt und daraufhin ein Antriebsmittel der Vorrichtung zum Ändern des Drucks des Fluids nach Maßgabe des Fehlersignals ansteuert.
  • DE 196 17 949 A1 offenbart ein Verfahren und einen Bausatz zur automatisierten manuell geführten Spritzenapplikation von Medikamenten bzw. zur Blutentnahme.
  • Eines der Ziele in der Zahnmedizin und in der allgemeinen Medizin sollte es sein, den Patienten in der humansten und schmerzlosesten Form zu behandeln. Das ”Sine qua non” einer jeden Behandlung ist es, ein erwünschtes Ergebnis zu erzielen, ohne dem Patienten einen Schaden oder Schmerz zuzufügen. So besteht in allen Bereichen der Chirurgie ein enormer Bedarf an einem Injektionssystem, das zur Verabreichung eines Fluides
  • verwendet werden kann und dem Patienten im Wesenlichen keinen Schmerz oder eine Gewebebeschädigung zufügt.
  • AUFGABEN UND ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
  • Aufgabe der Erfindung ist es somit, eine subjektive Schmerzreaktion und jede Gefahr einer möglichen Gewebebeschädigung an einem Patienten zu minimieren, die aus einem ungeeigneten Druck resultiert, der während der Verabreichung eines Arzneimittels über eine hypodermische Nadel aufgebracht wird.
  • Eine weitere Aufgabe ist es, diese Nutzen unter Verwendung einer Vielzahl von unterschiedlichen Arzneimittelquellen zu erzielen, das heißt bei Standardspritzen genauso wie bei Anästhesieampullen oder Karpulen.
  • Eine weitere Aufgabe ist es, ein System zu schaffen, das auf einfache Weise von einem Arzt mit einem minimalen Aufwand an Übung verwendet werden kann.
  • Eine weitere Aufgabe ist es, ein System gemäß obigen Ausführungen zu schaffen, das einen im Wesentlichen leicht zu entsorgenden, beziehungsweise einfach zu entfernenden Teil aufweist.
  • Eine weitere Aufgabe ist es, ein System zu schaffen, mit dem nicht nur Injektionen sondern ebenso exakte Aspirationen und/oder eine Biopsie möglich sind und dabei sowohl die Strömungsrate als auch der Druck gesteuert werden kann.
  • Eine weitere Aufgabe ist es, ein System zu schaffen, das den Ausgangsdruck (oder Zugangsdruck) als einen Steuerparameter für jede Größe und jede Kombination aus Spritze, Leitung und Nadel automatisch bestimmt und verwendet.
  • Zu diesem Zweck stellt die vorliegende Erfindung eine Injektionsvorrichtung zum subkutanen Injizieren von Fluiden in Körpergewebe bereit, welche die Merkmale des Anspruchs 1 aufweist. Weitere Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Injektionsvorrichtung sind in den abhängigen Ansprüchen 2 bis 10 angegeben.
  • Im Stand der Technik ist es bekannt, einen Druckmessaufnehmer zu verwenden, um den Druck innerhalb der Spritze messen zu können (siehe zum Beispiel US Patent Nr. 5,295,967 ). Der größte Nachteil dieser Systeme liegt in der Unmöglichkeit, die Strömungsrate und/oder den Fluiddruck zum Ausgleichen von Widerstandsveränderungen im gesamten System oder für den Ausgangsdruck einzustellen (der Ausgangsdruck bezieht sich hierbei auf den Fluiddruck unmittelbar stromabwärts der Nadelspitze innerhalb des Körpers des Patienten). Überdies ist es im Stand der Technik nicht gelungen, eine Vorrichtung zur Bestimmung dieses Ausgangsdruckes zu schaffen.
  • Zur Lösung obiger Probleme weist die Vorrichtung der Erfindung ein System mit einem Mikroprozessor auf, das den Druck oder die Kraft außerhalb des Gewebes misst und dann diese Messung verwendet, um den entsprechenden Ausgangsdruck exakt zu bestimmen. Mit anderen Worten überwacht das System unter Zuhilfenahme spezieller Software den Ausgangsdruck und generiert eine spezielle Strömungsrate, die aufrecht erhalten wird, selbst wenn Widerstandsveränderungen in dem System auftreten.
  • Die Erfindung schafft ebenso ein System, das den in dem System einbezogenen Gesamtwiderstand kompensiert und das sich zum Einstellen der Strömungsrate und des gemessenen Druckes bewährt. Es ist anzunehmen, das dieses das erste System ist, das unter Einbeziehen des Gesamtwiderstandes des Systems eine präzise definierte Strömungsrate und einen erwünschten Druck ermöglicht. Es ist zu bedenken, dass ohne diese Möglichkeit Strömungsraten und Ausgangsdrücke zum Variieren einfach zu entsorgender oder auszutauschender Vorrichtungen, einschließlich verschiedener Spritzen, Leitungen, Nadelgrößen und Fluideigenschaften nicht genau bestimmt werden können. Ein wesentliches Merkmal des Systems liegt darin, dass es den unter Verwendung eines Messaufnehmers aufgenommenen Druck steuert und überwacht, wobei der Messaufnehmer einen Rückkopplungsparameter generiert.
  • Kurz gesagt, weist ein System gemäß der Erfindung zur Abgabe eines durch Injektion zu verabreichenden Fluides an einen Patienten eine mechanische Baugruppe sowie eine elektrische Steuerung auf. Die mechanische Baugruppe weist einen Antriebsmechanismus und einen abnehmbaren Teil auf, der einen Fluidbehälter, wie beispielsweise eine Spritze, eine Karpule oder dergleichen enthält, sowie einen Fluidabgabeteil mit einer an dem Fluidbehälter angeschlossenen Leitung, die in einer Nadel endet, die wiederum in das betreffende Gewebe einzuführen ist. Der Antriebsmechanismus weist ein Gehäuse mit einem Innenmotor und einer Befestigung zum Befestigen des Fluidbehälters an dem Gehäuse auf. Der Fluidbehälter weist einen auf- und abbewegbaren Kolben auf. Eine Kupplung wird verwendet, um den Kolben mit Hilfe des Motors zu bewegen. Wesentlich ist dabei, dass ein Messaufnehmer verwendet wird, um die durch den Motor erzeugte und durch den Kolben in dem Fluidbehälter aufgebrachte Kraft zu messen. Wird eine Karpule als Fluidbehälter verwendet, ist ebenso ein Adapter vorgesehen, um die Karpule mittels derselben Befestigungsvorrichtung befestigen zu können. Die Befestigungsvorrichtung ist derart angeordnet und konstruiert, dass Spritzen oder Karpulen innerhalb eines großen Größenbereiches aufgenommen bzw. befestigt werden können. Der Motor, die mit dem Motor in Verbindung stehende Kupplung und die nachfolgend beschriebene elektronische Steuerung sind zum Schutz zumindest teilweise in dem Gehäuse angeordnet.
  • Die elektrische Steuerung ist zum Steuern der gesamten Arbeitsweise des Systems vorgesehen. Die Steurung weist einen Hauptmikroprozessor, der als eine selbständige Rechnereinheit in Form eines PC oder eines Laptop PC vorgesehen sein kann, und einen Mikroprozessor für innere Schleifen auf, der in Antwort auf die Befehle des Hauptmikroprozessors arbeitet. Der Hauptmikroprozessor bildet die Schnittstelle zum Arzt und sammelt die Daten hinsichtlich der mechanischen Vorrichtung. Der Hauptmikroprozessor steht mit einem Anzeigendisplay in Verbindung, um einem Arzt Instruktionen mitzuteilen, sowie mit einer Eingabevorrichtung in Form von beispielsweise einer Tastatur, eines Touch-Screens oder einer stimmenaktivierten Vorrichtung um Informationen von dem Arzt aufzunehmen. Der Hauptmikroprozessor steht darüber hinaus mit einem Speicher in Verbindung, in dem verschiedene Datenbanken gespeichert sind, wobei jede Datenbank mit einem der Elemente des austauschbaren Teiles genauso wie mit anderen Betandteilen in Verbindung steht.
  • Der Fluidbehälter wird befüllt und ein Setup-Prozess wird gestartet, während dem verschiedene Verfahrensparameter berechnet werden, die von dem Arzt geladen oder eingegeben werden. Der Arzt legt ebenso die Fluidströmungsraten, den Spritzenausgangsdruck und die Gesamtmenge an abzugebendem Fluid fest. Daraufhin betätigt er eine pneumatische Steuerung, wie beispielsweise ein Fußpedal und startet die Fluidströmung. Alternativ können die von dem Arzt abgegebenen Befehle auch entweder elektronisch oder durch seine Stimme abgegeben werden. Während der Abgabe wird aus dem von dem Messaufnehmer abgegebenen Ausgangssignal der gegenwärtige Ausgangsfluiddruck berechnet. Wenn sich dieser Ausgangsdruck einem bestimmten Schwellenwert annähert, wird die Fluidströmungsrate automatisch reduziert, um einen übermäßig hohen Ausgangsdruck zu verhindern, wodurch sichergestellt ist, dass dem Patienten kein Schmerz zugefügt oder das Gewebe beschädigt wird. Überdies sind verschiedene optionale Merkmale, einschließlich einer Aspiration, einer Spülung oder einer Beaufschlagung des Mediums mit oder ohne Luft vorgesehen.
  • Alternativ kann das System in einem Biopsie-Modus betrieben werden, in dem der Ansaugdruck und die abgegebene oder abgezogene Fluidrate die relevanten Steuerparameter darstellen.
  • Während des gesamten Verfahrens wird der Arzt konstant mit Informationen sowohl visuell als auch über das Gehör über den gegenwärtigen Prozess versorgt, einschließlich der gegenwärtigen Strömungsrate, dem injizierten oder aspirierten Gesamtvolumen, dem Ausgangs- oder Ansaugdruck und anderen Parametern. Der Mikroprozessor zur Schleifenberechnung erhält die Befehle von dem Hauptmikroprozessor und erzeugt die zum Betätigen des Motors erforderlichen Antriebssignale.
  • KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • 1 die Hauptbestandteile des mechanischen Systems für die erfindungsgemäße Vorrichtung;
  • 2 eine Ansicht des Antriebsmechanismus;
  • 3 die Hauptelemente des Antriebsmechanismus;
  • 4, wie die Elemente des Antriebsmechanismus von 3 in dem Gehäuse angeordnet sind;
  • 5A eine Draufsicht auf das Gehäuse ohne Klammer;
  • 5B eine Ansicht des Gehäuses ohne Klammer;
  • 6 eine vergrößerte Ansicht einer Klammer zum Befestigen einer Spritze an dem Gehäuse;
  • 7A eine Draufsicht auf die Plattform 30 aus 2;
  • 7B eine vergrößerte Seitenansicht der Plattform 30 aus 2 und 6;
  • 8 eine geschnittene Seitenansicht einer Fluidpatrone nach dem Stand der Technik;
  • 9 eine schematische Seitenansicht eines Adapters zur Verwendung der in 8 gezeigten Patrone im System der 1 bis 7;
  • 10 ein Blockschaltbild der elektronischen Steuerung;
  • 11 ein allgemeines Fließschema der Arbeitsweise der Steuerung aus 10;
  • 12A ein typisches Anzeigenfeld, in dem verschiedene mögliche Auswahlmöglichkeiten für die Elemente des abnehmbaren Teiles gezeigt sind;
  • 12B ein typisches Anzeigenfeld, in dem die optionalen Eigenschaften und Parameter des gegenwärtigen Verfahrens zusammengefasst sind;
  • 13 ein typisches Anzeigenfeld, das dem Arzt während des Setup-Prozesses gezeigt wird;
  • 14 eine graphische Darstellung der Steuersignale, die von einem Fußpedal kommen;
  • 15A und 15B typische zeitabhängige Kurven für die Fluidströmung und den Ausgangsdruck;
  • 16A und 16B abhängige Zeitkurven für die Fluidströmung und den Ausgangsdruck, wenn dieser Druck einen Schwellenwert überschreitet;
  • 17 ein Fließbild für eine Aspiration;
  • 18 ein Fließbild zum Laden einer Spritze;
  • 19 eine Spritze und damit verbundene Ausrüstung, die zum Laden der Spritze erfoderlich ist; und
  • 20 ein Fließbild zur Bestimmung einer typischen Komponente, um den Ausgangsdruck bestimmen zu können.
  • DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
  • Die Erfindung betrifft ein System zum Zuführen von Arzneimitteln, wie beispielsweise einem Anästhetikum, oder um eine Aspiration vorzusehen, beispielsweise für eine Biopsie, welches System leistungseffizient ausgeführt ist und gleichzeitig gewährleistet, dass der dem Patienten zugeführte Schmerz minimiert ist. Das System weist eine mechanische Vorrichtung auf, die mit einer elektronischen Steuerung zusammenarbeitet.
  • Die mechanische Vorrichtung ist in den 1 bis 9 und die elektronische Steuerung 150 in den 10 bis 18 dargestellt.
  • Ein gemäß mit der Erfindung konstruiertes Arzneimittelzuführsystem 10 weist einen Antriebsmechanismus 12, eine Zuführleitung 14 und einen Griff 16 auf, der mit einer Nadel 17 endet. Im Besonderen ist eine Spritze 90 (oder ein anderer Fluidbehälter) an dem Antriebsmechanismus befestigt, wobei ein Ende der Leitung 14 an der Spritze 90 angeschlossen ist. Der Antriebsmechanismus 12 betätigt einen Kolben 94, um wahlweise ein Fluid durch die Leitung 14, den Griff 16 und eine Nadel 17 abzugeben oder alternativ einen Fluid anzusaugen. Der Antriebsmechanismus 12 steht mit einer externen Steuerung zum Auswählen verschiedener Operationsparameter in Verbindung, die nachfolgend aufgezeigt werden. Diese externe Steuerung kann auf dem Gehäuse des Antriebsmechanimus oder als separate Steuereinheit 18 vorgesehen sein, die mit dem Antriebsmechanismus 12 über ein Kabel 20 angeschlossen ist. Die Steuereinheit 18 kann zum Beispiel ein PC oder Laptop-PC sein. Alternativ kann die Steuereinheit 18 auch intern vorgesehen sein.
  • Details des Antriebsmechanismus 12 sind in den 2 bis 5 zu sehen. Beginnend mit 2, weist ein Antriebsmechanismus 12 ein Gehäuse 22 mit einer oberen Fläche 24 und einer unterhalb der oberen Fläche 24 angeordneten Zwischenfläche 26 auf. Auf der Fläche 26 befindet sich eine Schiene 28, die sich über die Längsachse des Gehäuses 14 erstreckt. Eine auf der Schiene 28 angeodnete Plattform 30 kann in Parallelrichtung zur Längsachse vor- und zurückbewegt werden, wie das nachfolgend im Detail beschrieben ist.
  • Auf der oberen Fläche 24 sind, wie das in den 5A und 5B deutlicher zu sehen ist, zwei parallel sich längs erstreckende Schlitze 32 und 34 vorgesehen, wobei zwischen diesen Schlitzen eine Nut 36 ausgebildet ist. Die Enden eines jeden dieser Schlitze haben seitliche Erweiterungen 38, die einander zugewandt sind. Die Nut 36 endet angrenzend an einem Querschlitz 54.
  • Eine Klammer 40 lässt sich nun in den Schlitzen 32, 34 bewegen. Wie in 6 gezeigt, hat die Klammer 40 einen im Wesentlichen C-förmigen Körper 42, der mit zwei Beinen 44 abschließt, die sich in Richtung zueinander erstrecken, sowie einen Steg 46. Eine Schraube 48 mit einem Schraubenkopf 50 erstreckt sich durch ein Gewindeloch (nicht gezeigt) in dem Steg 46 und weist ein Anschlagkissen an seinem Ende auf.
  • Die Klammer 40 ist derart aufgebaut und angeordnet, dass ihre Beine 44 in die Erweiterungen 38 eingreifen und der Klammer ermöglichen, in den Schlitzen 32, 34 horizontal verschoben zu werden.
  • Die Plattform 30 (in den 7A und 7B im Detail gezeigt) ist auf ihrer oberen Fläche 58 mit einem Schlitz 56 versehen, der auf einer Seite mit einer abgestuften Schloßbahn 60 ausgebildet ist.
  • In dem Gehäuse 22 befindet sich ein Motor 66 (siehe 3 und 4), der in dem Gehäuse befestigt ist. Durch den Motor 66 ist eine Schneckenschraube 72 geführt. Die Schneckenschraube 72 ist derart angeordnet, dass sie beim Betätigen des Motors 66 in Abhängigkeit der Drehrichtung in die eine oder andere Richtung parallel zur Längsachse des Gehäuses 22 bewegt wird. Das eine Ende der Schneckenschraube 72 ist drehfest an einem Stempel 74 befestigt, der mit einer Plattform 76 verbunden ist. Zwischen der Plattform 76 und dem Stempel 74 ist eine Druckzelle 78 angeordnet, um die zwischen dem Stempel 74 und der Plattform 76 auftretende Kraft zu messen und zu übertragen. Die Druckzelle 78 ist bidirektional ausgelegt, so dass sie sowohl eine Druckkraft als auch eine Zugspannung messen kann, abhängig davon, ob die Schneckenschraube 72 nach links oder nach rechts bewegt wird, wie das in 3 gezeigt ist. Zwei kurze Stangen 80 werden verwendet, um den Stempel 74 mit der Plattform 76 zu verbinden und zu verhindern, dass die durch den Motor 66 auf die Plattform 76 aufgebrachten Drehkräfte übertragen werden.
  • Zwei Stifte oder Stangen 82, 84 erstrecken sich zwischen den Plattformen 30 und 76 und sie befestigen diese beiden Bestandteile miteinander. Diese Stangen 82, 84 werden durch zwei Laufbuchsen 68, 70 auf dem Gehäuse 22 gleitend unterstützt. Mit Ausnahme dieser Laufbuchsen gleiten die Plattformen 76 und 30 jeweils innerhalb und außerhalb des Gehäuses 22. Die Stangen 82, 84 erstrecken sich durch die Wand 86, die sich zwischen den Flächen 24 und 26 über Löcher (nicht gezeigt) erstreckt. Die Schiene 28 ist hohl und mit der Schneckenschraube 72 parallel ausgerichtet um der Schneckenschraube 72 zu ermöglichen, in Längsrichtung entlang ihrer Achse durch das Gehäuse 22 bewegt zu werden. Die Spritze 90 hat typischerweise einen Zylindertank 92, der in der Nut 36 angeordnet ist, so dass die Auflagefläche 95A (siehe 6) für die Finger in dem Schlitz 54 ruht. Die Spritze 90 weist ebenso einen Kolben 94 auf, der innerhalb des Zylindertanks 92 über eine Achse 93 hin und her bewegt werden kann. Die Achse endet mit einer Fingerauflagefläche 96. Wenn die Spritze 90 in die Nut 36 gesetzt wird, verbleibt die Fingerauflagefläche 96 in dem Schlitz 58 der Plattform 30. In dieser Position ist die Spritze 90 an dem Gehäuse 22 durch Einfügen der Beine 44 der Klammer 40 in die Schlitzerweiterungen 38 und durch Voranbewegen oder Schieben der Klammer 40 über die Spritze 90 nach links, bis sie an dem Ende des Spritzenkörpers 92 an den Schlitz 54 angrenzend angeordnet ist, befestigt. In dieser Position wird die Schraube 50 festgezogen, wodurch das Anschlagkissen 52 vorbewegt wird und es den Zylinderkörper der Spritze 90 festhält. Die Nut 36 hilft dabei, die Spritze 90 zu positionieren. Die Spritze endet mit einem LUER-Verschluss 95, der zum Anschluss der Spritze an eine Leitung 14 dient.
  • Es ist zu beachten, dass der Motor 66, der Stempel 74, die Druckzelle 80, die Schneckenschraube 72 und die Plattform 76 in dem Gehäuse 22 angeordnet sind. Die Plattform 30 ist außerhalb des Gehäuses 22 angeordnet. Wenn der Motor 66 betätigt wird, wie das nachfolgend beschrieben ist, zwingt er die Schneckenschraube 72 sich in die eine oder andere Richtung zu bewegen. Die Schneckenschraube ihrerseits drückt auf die Plattform 30, 76 und die Stäbe 82 und 84, um diese gemeinsam zu bewegen, wodurch der Kolben 94 bewegt wird. Die einzigen Elemente, die sich in das Gehäuse und aus diesem heraus bewegen, sind die Stangen 82 und 84. Daher sind die meisten der kritischen Elemente des Systems innerhalb des Gehäuses vor einer Einwirkung oder etwaigen Spritzern geschützt. Überdies ist der Antriebsmechanismus 12 derart ausgelegt, dass er Spritzen mit unterschiedlichem Durchmesser und unterschiedlichen Längen aufnehmen und mit diesen arbeiten kann. Gleichermaßen können die Zuführleitung 14, der Griff 16 und die Nadel 17 jede beliebige Größe haben.
  • In der bisher diskutierten Ausführungsform wurde angenommen, dass ein Fluid von der Spritze 90 abegeben wird, womit diese Spritze 90 mit diesem Fluid entweder durch den Hersteller oder auf Seite des Klinikums oder einer Bedienperson vor dem Starten eines jeden Arbeitsvorganges wiederaufgeladen werden muss. In vielen Verfahren ist es jedoch wünschenswerter, das Fluid in einer Patrone vorzusehen, wie beispielsweise der in 8 gezeigten Patrone 100. Wie das in dieser Figur zu sehen ist, besteht die Patrone 100 aus einem Zylindertank 102. An einem Ende ist der Zylindertank 102 mit einem Kolben 104 versehen, der aus einem Gummi oder ähnlich elastischem Material besteht, und der durch den Tank 102 hin und her bewegt werden kann, um wahlweise die darin enthaltene Flüssigkeit abzugeben. An dem gegenüberliegenden Ende ist die Patrone mit einer Dichtung versehen, die aus einer Membran 106 gebildet ist, die durchstochen werden muss, bevor der Inhalt der Patrone freigegeben werden kann.
  • 9 zeigt einen Adapter 110, der vorgesehen ist, um den in den 1 bis 7 gezeigten Antrieb für die Freigabe eines Fluides von einer Patrone 100 zu ermöglichen. Der Adapter 110 hat eine Halterung 112, die dazu bestimmt ist, die Patrone 100 zu halten. Die Halterung 112 hat ein erstes Ende mit einem Anschlussteil 114 (zum Beispiel für einen Luer-Anschluss), um den Adaptar 110 an die Leitung 14 anzuschließen. In der Halterung 112 befindet sich angrenzend an den Anschluss 114 ein Dorn 116, der dazu bestimmt und derart angeordnet ist, die Membran 106 zu durchstoßen, wenn eine Patrons 100 in die Halterung 112 eingeführt wird. An dem gegenüberliegenden Ende ist die Halterung 112 mit radial sich erstreckenden Vorsprüngen 118 versehen, um die Halterung 112 an einem Antriebsmechanismus 12 zu befestigen. Die bis hierher beschriebene Patronenhalterung 112 ist in der gemeinschaftlich anhängigen Patentanmeldung SN 09/028,009 aufgezeigt, die am 23. Februar 1998 mit dem Titel ”Dentalanesthetic and Delivery Injection Unit” angemeldet wurde und auf die hierin unter Bezugnahme eingegangen wird.
  • Der Adapter 110 weit übedies ein Kupplungselement 118 auf, das aus einer Achse 120 gebildet ist, die an einem Ende mit einer Spitze oder einem Haken 121 und an dem gegenüberliegendem Ende mit einem Daumenstempel 122 endet. Die Achse 120 läuft durch eine Kappe 124, die dazu bestimmt ist, durch Vorsprünge auf der Halterung 112 befestigt zu werden, wobei die Vorsprünge in entsprechende Vertiefungen (nicht gezeigt) in der Kappe 124 eingreifen. Die Kappe 124 ist mit einem Griff 126 versehen, der sich radial erstreckt und annähernd die Gestalt eines Fingerkissens 95A auf einer Standardspritze 90 hat.
  • Um die Patrone 100 auf dem Antriebsmechanismus 12 zu befestigen, wird die Patrone zunächst in die Halterung 112 von deren rückseitigem Ende eingeführt. Wenn die Patrone 100 in der Halterung 112 eingesetzt ist, wird die Achse 120 in Längsrichtung mit der Achse der Halterung 112 ausgerichtet und angeodnet, wobei dann der Haken 121 in den Kolben 104 gedrückt wird, bis dieser fest eingreift. Danach wird die Patrons 100 in Richtung des Anschlussteiles 114 geschoben, so dass der Dorn 116 die Membran 106 durchsticht und dabei einen Ausgang für das darin enthaltene Fluid schafft. Um sicherzustellen, dass das Fluid nicht spritzt, kann die Leitung 14 vorab an dem Anschlussteil 114 befestigt werden, wobei die Leitung in 9 aus Gründen einer besseren Anschaulichkeit weggelassen wurde.
  • Anstelle eines Hakens, kann ein Kolben 121A an der Achse 120 befestigt werden, so dass, wenn dieser Kolben in die Halterung 112 eingeführt wird, eine Vakuum-/Druckverbindung zwischen diesem und dem Kolben 104 erzeugt wird. Im Ergebnis verursacht die Bewegung des Kolbens in beiden Längsrichtungen, dass der Kolben 104 dieser folgt und dabei entweder Fluid in das oder aus dem System heraus drückt.
  • Nachfolgend wird die Kappe 124 durch Drücken der Vorsprünge in die geeigneten Vertiefungen in der Kappe 124 mit der Halterung 112 verbunden, wodurch die Kappe an der Halterung 112 befestigt ist. In dieser Anordnung haben nun die Patrone 100 mit dem Adapter 110 einen Aufbau ähnlich einer Spritze 90 und können auf dem Antrieb gemäß den 1 bis 7 genau wie eine Spritze befestigt werden, wobei die Klammer 40 die Kappe 124 ergreift, der Stempel 126 sich in dem Schlitz 54 erstreckt und das Daumenkissen 122 in dem Schlitz 56 auf der Plattform 30 eingreift. In dieser Position des Adapters 110 kann der Motor nun verwendet werden, um die Achse 120 und den Kolben 104 in die Patrone oder aus dieser heraus zu drücken bzw. zu ziehen, wobei entweder über den Haken 121 oder über einen Kolben das Fluid abgegeben oder nach Wunsch aspiriert wird. Der auf der Achse 120 ausgebildete Haken 121 (oder der Kolben) sind vorgesehen, um ein exaktes Eingreifen und eine feste mechanische Verbindung der Achse 120 mit dem Kolben 104 zu gewährleisten, wodurch sichergestellt ist, dass der Kolben 104 der Bewegung der Achse 120 und der Plattform 30 in einer beliebigen Richtung folgt.
  • 10 zeigt ein Blockdiagramm der elektronischen Steuerung 150. Die Steuerung 150 verfügt über zwei Mikroprozessoren: einen Hauptmikroprozessor 152 und einen Schleifenmikroprozessor 154. Der Schleifenmikroprozessor 154 wird verwendet, um Signale auszugeben, die gegenwärtig den Motor 66 antreiben, und um Informationen hinsichtlich der Position der Plattformen 30 und 76 aufzunehmen.
  • Der Hauptmikroprozessor 152 wird verwendet, um die Information hinsichtlich des verbleibenden Systems aufzunehmen, einschließlich der Spritze 90 und dessen Gehalt, der Leitung 14, dem Griff 16, usw. und um Steurersignale für den Schleifenmikroprozessor 154 zu generieren, die zur Betätigung des Motors 66 nötig sind, um den Inhalt der Spritze 90 auszugeben.
  • Physisch sind der Schleifenmikroprozessor 154 und sein damit verbundener Schaltkreis in dem Gehäuse 22 angeordnet. Der Hauptmikroprozessor 152 ist in einer Steuereinheit 18 einbezogen, die an dem Gehäuse 22 über ein Kabel 20 angeschlossen ist, wie das in 1 gezeigt ist.
  • Gemäß 10 ist ein Mikroprozessor 152 an einem Speicher 160, an Eingabevorrichtungen 162, an einer Display-Vorrichtung 164 und an einem Interface 166 angeschlossen.
  • Der Speicher 160 wird verwendet, um einen Programmablauf und Daten für den Hauptmikroprozessor 152 zu speichern. Der Speicher 160 wird insbesondere dazu verwendet, sechs oder mehr Datenbanken zu speichern, die für die folgenden Informationen bestimmt sind: (a) Spritzen; (b) Leitung; (c) Nadeln; (d) Fluide; (e) Regelungsparameter; und (f) Profile, die aus einer Mehrzahl von Parametern für ein bestimmtes auszuführendes Verfahren bestehen. Jeder dieser Parameter wird dazu verwendet, die für den Schleifenmikroprozessor 154 generierten Steuersignale zu bestimmen. Jede Datenbank enthält die geeigneten Parameter für verschiedene kommerziell erhältliche Produkte, oder alternativ enthält jede Datenbank Parameterdaten, die aus einem speziellen Algorithmus gewonnen werden. Die Information hinsichtlich der veschiedenen Elemente für eine spezielle Konfiguration des Systems wird über die Eingabevorrichtung 102 eingegeben und auf der Anzeigevorrichtung 164 bestätigt. Diese Eingabevorrichtung kann eine Tastatur, einen Touch-Screen, eine ”Maus” genauso wie ein Mikrofon aufweisen. Wenn ein Mikrofon enthalten ist, werden die Stimmenbefehle durch einen Stimmenerkennungskreis 162A interpretiert.
  • Die Anzeigevorrichtung 164 wird überdies dazu verwendet, Hinweise genauso wie Instruktionen für die Bedienperson des Systems 10 auszugeben. Die Befehle zur Betätigung des Motors 66 werden durch den Hauptmikroprozessor 152 generiert und an ein Interface 162 gegeben. Der Mikroprozessor 152 ist überdies mit einem Lautsprecher 165 versehen, der verschiedene hörbare Nachrichten wiedergibt, einschließlich gesprochener, aufgenommener oder sythetisierter Worte (generiert durch einen Stimmensyntheziser 165A) Glocken, usw., um den Arzt mit Instruktionen zu versorgen und andere Informationen über den gegenwärtigen Status des gesamten Systems und seinen Elementen zu liefern, ohne dass der Arzt ständig auf das Anzeigenfeld schauen muss.
  • Der Schleifenmikroprozessor 154 erhält diese Befehle über ein Kabel 20 oder eine andere Anschlussverbindung und einem Interface 170.
  • Mit dem Schleifenmikroprozessor 154 sind überdies einer oder mehrere Positionssensoren 172 sowie ein Antriebsunterbrecherkreis 174 verbunden.
  • Wie das bereits erwähnt wurde, wird die zwischen der Plattform 76 und dem Stempel 74 aufgebrachte Kraft durch eine Druckzelle 78 gemessen. Diese Druckzelle kann beispielsweise eine Druckzelle Modell S400, hergestellt von SND, Inc. of Meridian, Connecticut, sein.
  • Mit dem Schleifenmikroprozessor 154 steht überdies ein Fußschalter oder Pedal 176 in Verbindung. Ein Fußpedal 176 weist vorzugsweise eine Luftkammer mit einer flexiblen Seitenwand auf, wobei die Seitenwand eine Änderung im Luftvolumen und dem in der Kammer vorliegenden Druck in Antwort auf die Betätigung durch eine Bedienperson ermöglichen soll. Ein Drucksensor (nicht gezeigt) ist Teil des Fußpedals und ist dazu bestimmt, Informationen über den Druck an den Schleifenmikroprozessor 154 über einen entsprechenden Analogdigitalwandler 190 zu geben. Fußpedale dieser Art sind im Stand der Technik wohl bekannt, womit auf eine Beschreibung ihrer Details verzichtet werden kann.
  • Eine Arbeitsabfolge des Systems 10 wird nun in Verbindung mit 11 beschrieben. Beginnend in Schritt 300 wird das System gestartet. Da dieser Schritt einen Informationsaustausch mit dem Arzt und der Umgebung erfordert, wird dieser Schritt von dem Hauptmikroprozessor 152 ausgeführt.
  • Der Schritt 300 umfasst zunächst die Eingabe folgender Informationen durch den Arzt: Typ der verwendeten Spritze, Typ (das heißt Größe und Länge) der Leitung 14, Typ der verwendeten Nadel und Name oder entsprechende Identifizierung des Fluides in der Spritze. Diese Information kann manuell durch den Arzt unter Verwendung einer Eingabevorrichtung, wie beispielsweise einer Tastatur oder eines Touch-Screens eingegeben werden, der in dem Bildschirm angeordnet ist. Alternativ kann eine Mehrzahl entsprechender Parameter (zum Beispiel Spritzen) aus der Datenbank gewonnen und angezeigt und dann dem Arzt angeboten werden. Der Arzt verwendet dann eine Standardauswahlvorrichtung, wie beispielsweise eine Maus oder einen Touch-Screen, um die geeignete Spritze auszuwählen. Alternativ kann ein Stimmenbefehl für diese Auswahl verwendet werden. 12A zeigt einen typischen Bildschirm zur Bestimmung oder Auswahl einer Spritze. Wie das auf diesem Bildschirm zu sehen ist, sind die physikalischen Eigenschaften, wie beispielsweise Länge, nominales Volumen, Hublänge, Spritzkraft aus der Datenbank entnommen und angezeigt, nachdem eine Spritze ausgewählt oder bestimmt wurde. Nach dem Auswählen oder Bestimmen einer Nadel und eines Fluides werden deren Eigenschaften ebenso gewonnen und dargestellt.
  • Einige der Informationen, wie beispielsweise die Länge der Leitung 14, muss manuell eingegeben werden, da es für das System zu schwierig wäre, diese zu bestimmen. Andere Informationen, genauso wie verschiedene Verfahrensparameter werden jedoch automatisch bestimmt. Beispielsweise kann die Identifizierung einer Spritze in einem Abschnitt der Spritze encodiert und durch das System gelesen werden. Wie das weiter unter beschrieben wird, ist ein erforderlicher Parameter die Querschittsfläche A der Spritze. Diese wird durch Dividieren des Volumens durch den Hub oder die Länge der Spritze bestimmt.
  • Sind die Informationen hinsichtlich der Bestandteile des Systems einmal eingegeben oder auf andere Weise ausgewählt, wird dem Arzt eine andere Bildschirmfläche (siehe 12B) dargestellt. Diese Bildschirmfläche soll entweder dem Arzt weitere Informationen liefern, oder ermöglichen, dass der Arzt bestimmte zusätzliche Verfahrensparameter eingibt, die zum Abschließen des Setup erforderlich sind.
  • Die Bildschirmfläche von 12B hat fünf allgemeine Bereiche, die mit 502, 504, 506, 508 und 510 gekennzeichnet sind. In der Fläche 502 werden allgemeine Informationen ausgegeben oder von dem Arzt ausgewählt, einschließlich einer Bestimmung für das zu verwendende Profil des gegenwärtigen Verfahrens, das heißt ”periodontale Ligamenteninjektion”. Im Bereich 504 werden die Parameter der Bildschirmfläche 12A in einem gekürzten Format wiederholt, womit eine Information über die Spritze, die Nadel, die Leitung und das Fluid wiedergegeben ist.
  • In dem Bereich 506 wählt der Arzt die erfoderliche Verfahrensart (das heißt Injektion), die hohen und niedrigen Strömungsraten und den optimalen Druckgrenzwert aus. Wie das zuvor erwähnt wurde, ist dieser letzte Parameter sehr wichtig, da über ihn der Schmerzgrad und eine Gewebebeschädigung gesteuert wird, die dem Patienten während des Verfahrens zugefügt werden kann. In diesem Bereich können überdies zusätzliche Parameter, wie beispielsweise Befüll-Strömungsraten, Aspirationsvolumen und Strömungsrate, Abgabevolumen und Strömungsrate usw. ausgewählt werden.
  • In dem Bereich 508 bestimmt der Arzt die Gesamtmenge an abzugebendem Fluid und ob (a) die Spritze gefüllt ist, (b) mit Luft zu beaufschlagen ist; oder (c) Luft nicht enthalten sein soll. Der Arzt wählt in diesem Bereich ebenso aus, ob er eine Aspiration vorsieht oder nicht. Der Bereich 510 wird schließlich dafür verwendet, um verschiedene Parameter anzuzeigen, die von der vorausgehend aufgenommenen oder ausgewählten Information berechnet werden, einschließlich dem Systemvolumen, maximaler Strömumgsraten, eines maximalen Druckes usw..
  • In einer Ausführungsform der Erfindung verwendet das System und insbesondere der Hauptmikroprozessor 152 dann diese Parameter, um daraus von der Profildatenbasis ein Profil zu erhalten, über das der Ablauf und die Programmeigenschaften bestimmt werden, die zur Abgabe des Fluides durch die Nadel mit der erforderlichen oder optimierten Rate erforderlich sind. Das Profil für jede spezielle Spritzen-Leitungs-Nadel-Kombination wird berechnet und in dem Speicher abgelegt. Diese Profile haben einheitliche Kenndaten für jeden Typ eines OP-Verfahrens. Beispielsweise ist das Profil für eine PDL (periodontales Ligament) von einem Profil für eine kraniale subkutane Anästhesiezufuhr zu unterscheiden. Nur eine Gruppe oder Familie von Profilen, die mit dem speziellen Verfahren assoziiert werden, können in dem Speicher des Hauptmikroprozessors gespeichert werden, da andere derartige Profile überflüssig sind.
  • Alternativ kann der Hauptmikroprozessor 152 programmiert sein, um die zur Generierung der Profile notwendigen Berechnungen auszuführen. Es wird jedoch angenommen, dass die Profile für die meisten Anwendungen a priori berechnet und programmiert oder in die Datenbasis eingespeichert werden, wie das oben beschrieben wurde.
  • Nach dem Beenden des Setup-Verfahrens wird in Schritt 302 ein Test ausgeführt, um zu bestimmen, ob der Arzt das Befüllen der Spritze 90 unter Verwendung der Vorrichtung erwünscht oder nicht. In vielen Fällen ist zu erwarten, dass der Arzt die Spritze manuell befüllt oder eine bereits befüllte Spritze oder Patrone verwendet. Wenn die Spritze außerhalb der Vorrichtung aufgefüllt wird, sendet der Hauptmikroprozessor 152 dann in Schritt 304 ein Befehl an den Schleifenmikroprozessor 154, um die Plattform 31 in eine Anfangsposition zu bewegen.
  • Wie in 10 gezeigt, ist der Mikroprozessor 154 mit der Druckzelle 80 über einen Analogdigitalwandler 83, sowie mit einem RAM 182, einem EEPROM 184 und einem Begrenzungsschalter 172 verbunden. Unter Verwendung der von diesen nachfolgend im Detail beschriebenen Elementen gelieferten Information, und in Antwort auf die von dem Hauptmikroprozessor 152 über das Interface 170 abgegebenen Befehle steuert der Schleifenmikroprozessor 154 die Arbeitsweise des Motors 66. Der Schleifenmikroprozessor 154 betätigt insbesondere einen Antriebskreisunterbrecher 188, der dann stufenförmige Impulse für den Motor 66 generiert, um den Motor 66 in eine der beiden Richtungen durch ein diskretes Winkelinkrement zu drehen. Die Frequenz dieser Pulse bestimmt die Geschwindigkeit des Motors. Separate Geschwindigkeiten können für eine hohe Strömungsrate, eine geringe Spülungsströmungsrate, eine Aspiration oder Befüllung verwendet werden. Der Arzt wählt die Werte für alle diese Geschwindigkeitsparameter aus, wonach der Mikroprozessor dann die entsprechende Motorgeschwindigkeit (das heißt die Stufenfrequenz) unter Verwendung der Abmessungen der Spritze und dem Fluidzuführsystem berechnet.
  • Der Mikroprozessor 154 überwacht die Position der Plattformen 30, 76 durch Zählen der durch den Motor 66 vorgenommenen Schritte. Alternativ oder zusätzlich kann ein anderer Sensorschalter vorgesehen sein, um die Position der Plattformen, wie beispielsweise die Plattform 76, an verschiedenen Stellen entlang ihres Bewegungspfades aufzunehmen und anzupassen. In der bevorzugten Ausführungsform ist mindestens ein Sensorschalter 172 vorgesehen, der die Ausgangsposition der Plattform 76 festlegt. Alle anderen Positionen der Plattform 76 werden ausgehend von dieser Ausgangsposition berechnet. Beispielsweise kann die Ausgangsposition die äußerste linke Position sein, wie sie in 4 gezeigt ist.
  • Der Motor 66 ist vorzugsweise mit Permanentmagneten eines seltenen Erdmetalls versehen, so dass er relativ kompakt ausgeführt sein und doch noch ein großes Drehmoment erzeugen kann.
  • Zurück zu 11, sendet der Mikroprozessor 152 in Schritt 304 einen Befehl, um den Mikroprozessor 154 anzuweisen, die Plattform 76 in die Ausgangsposition zu bewegen. Eine Liste aller Befehle dieses Types wird in dem Speicher 61 als Teil der Regelungs-Datenbasis gespeichert. Der Mikroprozessor 154 aktiviert den Motor, bis die Plattform 76 die Ausgangsposition erreicht, und diese Position wird durch ein Ausgabesignal des Sensors 172 verifiziert und eine Bestätigung an den Mikroprozessor 152 gegeben. Dann ordnet der Mikroprozessor 152 in Schritt 306 an, die Plattform 76 in die Ausgangsposition zu bewegen. Diese Ausgangsposition ist eine Funktion der ausgewählten Spritze und der in der Spritze enthaltenen Fluidmenge und ist durch das in der Profildatenbasis gespeicherte Profil festgelegt.
  • Das System 10 ist nun bereit, eine befüllte Spritze aufzunehmen. 13 zeigt eine typische Bildschirmanzeige 164, wie sie dem Arzt in diesem Zeitpunkt gezeigt werden kann. Die Anzeige enthält verschiedene Soft- oder Programm-Wahlschalter, die durch den Arzt betätigt werden können, um bestimmte Befehle, genauso wie verschiedene Anzeigeregionen zu aktivieren, in denen dem Arzt Informationen geliefert werden. In diesem speziellen Moment zeigt die Anzeige die folgenden Auswahlknöpfe 198, gekennzeichnet mit: Schließen, Drucken, Pedal. In anderen Momenten können andere Wahlknöpfe gezeigt sein.
  • Zusätzlich enthält das Display gemäß 13 die folgenden Informationsbereiche: einen Nachrichtenbereich 200, in dem Instruktionen für die nächste Phase ausgegeben werden; oder eine Nachricht wird angezeigt, die dem Arzt über den gegenwärtig ausgeführten Verfahrensschritt informiert; zwei Graphen 202, 204 in denen die Fluidströmung und der Ausgangsdruck als eine Funktion der Zeit gezeigt wird, ein Spritzenbild 206, ein Druckmanometer 208, das den gegenwärtigen Ausgangsdruck in Prozent des maximal erlaubten Druckes anzeigt (ein weiterer Parameter, der als ein Teil aus dem Profil gewonnen wird), und einen anderen Satz an Messfeldern, die gemeinsam mit 210 gekennzeichnet sind und folgende Parameter kennzeichnen: Platzieren der Plattform 76 (und damit des Kolbens innerhalb des Zylinders) in einer Entfernungsangabe relativ zur Ausgangsposition des Volumens des bereits injizierten Fluides (oder des im Falle einer Biopsie gesammelten Fluides) die gegenwärtige Strömungsrate in cc/sec bzw. cm3/s, der gegenwärtige Druck (PSI Druck pro Fläche), die aufgebrachte Kraft und die durch den Pedalschalter 176 aufgebrachte Kraft. Zu Beginn des Schrittes 306 zeigen die Anzeigebereiche 202, 204, 208 und 210 keine Werte für die entsprechenden Parameter und das Bild 206 zeigt eine Kennzeichnung 212 um zu zeigen, dass keine Spritze bestimmt worden ist. Die Anzeige 200 zeigt eine Nachricht, die den Arzt anweist, die Spritze 90 zu befüllen und das Pedal 176 zu drücken.
  • Der Arzt kann nun eine befüllte Spritze nehmen und diese in der Nut 36 platzieren, wobei sich die Fingerfläche 95A in dem Schlitz 54 erstreckt und die Daumenfläche 96 in den Schlitz 56 der Plattform 30 eingesetzt wird. Wie das zuvor erwähnt wurde, hat der Motor 66 die Plattformen 76, 30 in ihre Anfangspositionen bewegt. Diese Ausgangsposition ist definiert als die Position, an der die befüllte Spritze 90 mit dem in den Schlitz 56 passenden Daumenstempel 96 befestigt werden kann. Es ist zu beachten, dass das System keine andere Spritzenposition akzeptieren wird. In der Tat gewährleistet die Software, dass die korrekte Spritze mit der korrekten Menge des Fluides geladen ist, und dass eine andere Spritze nicht fälschlicherweise geladen werden kann.
  • Das System wartet auf die Befestigung der Spritze in Schritt 310. Der Arzt kann nun durch kurzzeitiges Aktivieren des Fußschalters 176 oder durch Drücken auf den Pedalknopf 198 auf dem Bildschirm anzeigen, dass die Spritze befestigt ist. Wenn das Pedalsignal aufgenommen wurde, kann der Arzneimittelzuführprozess beginnen. Zunächst wird das rote ”Stop” Symbol 212 ausgeschaltet. In Schritt 312 prüft das System, ob der Arzt eine Spülung angefordert hat. Wenn dem so ist, wird in Schritt 313 eine Spülung ausgeführt, während der das Arzneimittelzuführsystem von möglichen Luftblasen befreit wird. Das Volumen der Nadel, des Griffs und der Nadel sind bekannt, womit das Volumen des Spülfluides leicht berechnet werden kann.
  • Wie das oben erwähnt wurde, weist der Fußschalter 176 vorzugsweise einen Luftbalg und einen Luftdrucksensor (nicht gezeigt) auf. Das Ausgabesignal des Luftdrucksensors wird an den Analogdigitalwandler 190 gegeben und das entsprechende Digitalsignal des Fußschalters wird an den Mikorprozessor 154 weitergegeben. Der Mikroprozessor 154 verwendet dieses Sensorsignal in Verbindung mit einer Prüftabelle, die in dem EEPROM 184 gespeichert ist, um ein Schaltsignal in Abhängigkeit der Position des Schalters zu bestimmen oder zu erzeugen. Man hat herausgefunden, dass die Schaltposition für die beste Antwort und Sensitivität in vier verschiedene Positionen oder Zustände übersetzt wird, wobei eine Hysteresis verwendet wird. Mit anderen Worten ist der Schalter anfangs in einer Ruhestellung, wie das in 14 aufgezeigt ist. Sowie der Schalter niedergedrückt wird, erhöht sich der innere Druck. Wenn er einen ersten Wert NO 1 erreicht, erzeugt der Mikroprozessor 154 den Befehl für eine ”geringe Strömung”. Wenn der Druck dann ansteigt, jedoch einen zweiten Schwellenwert ON 2 nicht übersteigt, wird der Befehl ”geringe Strömung” aufrechterhalten. Wenn der Druck unterhalb eines Niveaus OFF 1 reduziert wird, wird die Ruhestellung angezeigt. Typischerweise ist der OFF 1 Druck geringer als bei ON 1. Wenn der Druck ON 2 übersteigt, wird ein Befehl ”hohe Strömung” erzeugt. Dieser ”hohe Strömungs”-Befehl wird nicht beendet, bis der Druck unterhalb eines Druckniveaus OFF 2 fällt, der geringer ist als ON 2.
  • Zurück zu 11 ist nach dem Spülen jede Position oder jeder Zustand des Pedals 176 in Schritt 314 bestimmt. Wenn ein ”geringe Strömungs”-Befehl erhalten wird, so wird das Arzneimittel mit einer geringen Strömungsrate ausgegeben. Wenn ein ”hohe Strömungs”-Befehl erhalten wird, wird das Arzneimittel mit einer hohen Strömungsrate abgegeben. Die eigentlichen Werte für eine hohe und geringe Strömung wurden vorausgehend gesetzt, wie das oben dargestellt wurde.
  • Nachdem das Pedal niedergedrückt wurde, wird der Motor gestartet und entsprechend der erforderlichen Strömungsrate (Schritt 316) in einem vorbestimmten Maß betrieben. Eine typische Arzneimittelzuführung ist in den 15A und 15B gezeigt, wie sie jeweils in den Bereichen 202 und 204 auftritt. Wie das in diesen Figuren zu sehen ist, wird die Strömungsrate relativ schnell auf einen ersten Wert ”gering” bei T0 aufgebaut und steigt dann auf ein konstantes Level. Der Ausgangsdruck beginnt in einer etwas irregulären Weise zu steigen, was durch den Gewebewiderstand für die Fluidströmung und durch andere Faktoren bestimmt ist. Bei T1 wird das Pedal auf ein hohes Niveau ”hoch” aktiviert und die Strömungsrate steigt auf diese neue Rate. Der Ausgangsdruck beginnt ebenso anzusteigen. Am Punkt T2 kann das Pedal auf das niedrigere Niveau ”gering” entlastet werden. Sowie dieser Prozess startet, überwacht der Mikroprozessor 152 durchgehend verschiedene Druckparameter (Schritt 318), und er nimmt das feigegebene Gesamtvolumen auf und vergleicht dieses gegenwärtige Volumen mit dem erforderlichen Absolutvolumen (Schritt 320). Wenn dieses noch nicht erreicht worden ist, wird in Schritt 322 eine Prüfung vollzogen, um zu bestimmen, ob das Pedal 176 noch niedergedrückt ist. Falls dem so ist, wird Schritt 314 wiederholt. Ist dem nicht so, wird angenommen, dass eine Aspiration erforderlich ist, wobei demgemäß eine Aspirationsroutine ausgeführt wird, wie sie in Verbindung mit 17 nachfolgend beschrieben wird.
  • In Schritt 318 wird der durch die Druckzelle angezeigte gegenwärtige Druck mit einem Schwellenwert verglichen, der den für das System sichersten Höchstwert darstellt. Dieses Druckniveau hängt von den für das System ausgewählten Komponenten ab. Zusätzliche wird in Schritt 318 das Ausgangsdruckniveau ebenso überwacht. Wie das oben dargestellt wurde, hat man herausgefunden, dass der während einer Injektion vorliegende Fluiddruck eine sehr wichtige Rolle für das von einem Patienten empfundene Schmerzmaß und eine Gewebebeschädigung während einer Injektion spielt. Bei geringen Druckniveaus ist der Schmerz minimal, so dass der Patient nahezu keine Beschwerden hat. Steigt der Druck jedoch über ein bestimmtes Niveau, wird die Injektion sehr schmerzvoll. Eine bedeutende Rolle der Erfindung spielt deshalb die Steuerung der Strömungsrate in einer Weise, dass sie ein geringes Ausgangsdruckniveau gewährleistet.
  • Insbesondere wird diesbezüglich die Strömungsrate in Schritt 324 reduziert, wenn in Schritt 318 ein übermäßiger Druck festgestellt wurde (das heißt der Druck innerhalb des Systemes oder der Ausgangsdruck). In Schritt 326 werden die Drücke erneut geprüft. Wenn dann ein Druck noch zu hoch ist, wird die Strömungsrate in Schritt 324 erneut reduziert. Bei annehmbaren Bedingungen wird die Strömumgsrate dann in Schritt 328 angenommen und das Verfahren beginnt mit Schritt 320.
  • Die Strömungsrate und verschiedene andere Parameter werden dem Arzt auf der in 13 gezeigten Anzeigetafel angezeigt, so dass er einfach in der Lage ist, den Vorgang zu überwachen. Aller Wahrscheinlichkeit nach wird eine Druckerhöhung, wie sie in den 16A und 16B bei TX gezeigt ist, entweder durch eine Blockierung oder durch ein Auftreffen der Nadel auf einen Knochen verursacht. Wann immer ein anormaler Druck gemessen wird, wird sowohl ein visueller als auch ein hörbarer Alarm ausgelöst. Der Arzt ist damit in der Lage, etwas zu unternehmen, um den hohen Druck zu eleminieren. Sollte jedoch eine Blockierung bestehenbleiben und der Druck weiter ansteigen, wird die Strömungsrate nach und nach verringert bis das System stoppt, wie das in 16A gezeigt ist.
  • Zurück zu Schritt 320 wird, wenn das bestimmte Volumen erreicht wurde oder ein Beendigungsbefehl von dem Arzt abgegeben wurde, in Schritt 330 eine End-Subroutine ausgeführt. Während dieser Subroutine wird die Vorwärtsbewegung des Spritzenkolbens angehalten und eine Nachricht wird für den Arzt angezeigt, die Nadel herauszuziehen. Der Arzt kann nun die Nadel herausziehen, die Leitung 14 von der Spritze abziehen und die Leitung 14 mit dem Griff 16 sowie die Nadel 17 entsorgen. Optional wird eine nachfolgend aufgezeigte Aspirationsroutine ebenso ausgeführt, um sicherzustellen, dass weiteres Fluid nicht von der Nadel 17 abgegeben wird.
  • In vielen Fällen ist eine Aspiration während einer Arzneimittelinfusion wünschenswert. Beispielsweise ist bei der Infusion eines Anästhetikums nach dem Einfügen der Nadel eine Aspiration erforderlich, um zu überprüfen, ob die Nadelspitze in ein Blutgefäß gelangt ist. In diesem Fall wird ein wenig Blut durch die Aspiration von dem Blutgefäß angesogen. Dieses Blut wird in dem Griff 16 oder dem Hub der Nadel 17 sichtbar.
  • Wie das in 11 gezeigt ist, wird, wenn in Schritt 322 ein freigegebenes Pedal festgestellt wird, eine Aspirationsroutine gemäß 17 ausgeführt.
  • Diesbezüglich wird insbesondere in Schritt 400 eine Prüfung vollzogen, um festzustellen, ob der Kolben 94 in der Spritze 90 angehalten worden ist. Wenn dem nicht so ist, wird in Schritt 402 eine Prüfung vollzogen, um festzustellen, ob der Kolben mit einer geringen Geschwindigkeit fortbewegt wird. Trifft das zu, wird in Schritt 404 eine Niedriggeschwindigkeitsanhalteroutine ausgeführt, um den Motor zu verlangsamen und dann anzuhalten. Andernfalls wird in Schritt 406 eine Hochgeschwindigkeitsanhalteroutine ausgeführt, um den Motor zu verlangsamen und anzuhalten.
  • In Schritt 408 wird eine Prüfung vollzogen, um festzustellen, ob ein ausreichender Zwischenraum vorliegt, um eine Aspiration auszuführen. Mit Bezug auf 3 könnte der Kolben 94 in dem Moment, in dem ein Aspirationsbefehl erhalten wird, in seiner absolut rechten Position sein, so dass sein weiteres herausziehen aus der Spritze ein Herausfallen bedeuten könnte. Offensichtlich ist ein derartiger Vorfall nicht wünschenswert. Somit wird in Schritt 408 eine Prüfung vollzogen, um die Position des Kolbens und die Länge der Spritze festzustellen, ob sichere Bedingungen vorliegen, um eine Aspiration ohne einem Herausfallen des Kolbens sicher ausführen zu können. Wenn dem nicht so ist, wird das Verfahren angehalten und dem Arzt in Schritt 410 eine Fehlermeldung ausgegeben, um anzuzeigen, dass eine Aspiration gegenwärtig nicht sicher ist.
  • Andernfalls wird in Schritt 412 der Motor zurückgedreht, womit er nun für eine vorbestimmte Zeitdauer in der Gegenrichtung läuft, womit der Kolben 94 zurückgezogen wird. Nachdem der Kolben in seine vorbestimmte Entfernung bewegt wurde, wird er angehalten (Schritt 414). Der Kolben wird dann erneut nach vorne bewegt (Schritt 416), bis er in seine Anfangsposition bei Schritt 408 zurückgekehrt ist. Dann wird der Motor angehalten (Schritt 418).
  • Die Schritte 416 und 418 können weggelassen werden, wenn die Aspiration am Ende des Verfahrens ausgeführt wird, wenn die Nadel aus dem Gewebe gezogen wird.
  • Auf diese Weise wird das vorliegende System dazu verwendet, ein Anästhetikum für ein bestimmtes Verfahren abzugeben. Betrifft das Verfahren beispielsweise eine periodontale Ligatur, sind folgende Parameter anwendbar:
    Spritzentyp: Dental Cartridge
    Spitzengröße: 1,8 cc
    Arzneimittel: Lokalanästhetikum (Lidocain HCL 2%, und Epinephren 1:100,000)
    Spezifisches Gewicht des Arzneimittels: 0,0361
    Innendurchmesser der Leitung: 0,015 in
    Leitungslänge: 60 in
    Nadeltyp: BD 30 G 1/2
    Nadellänge: 0,5 in
    Innendurchmesser der Nadel: 0,006 in
    Geringe Geschwindigkeit: 0,0059 cc/sec
    Hohe Geschwindigkeit: 0,370 cc/sec
    Maximaldruck: 250 psi
  • Wenn eine nomale Spritze und eine normale Nadel der oben beschriebenen Abmessungen verwendet wird, um dasselbe Fluid manuell zu injizieren, ist festgestellt worden, dass ein Ausgangsdruck von bis zu 660 psi oder mehr aufgebracht wird.
  • Für andere Verfahren werden unterschiedliche Spritzen, Arzneimittel, Leitungen und/oder Nadeln ausgewählt.
  • Wie das oben dargestellt wurde, ist ein von dem System überwachter kritischer Parameter der Fluidausgangsdruck an der Nadelspitze, d. h. der Druck in dem Gewebe, mit dem das Fluid von der Nadel freigegeben wird. Dieser Druck ist durch die Graphen der 15A und 16A dargestellt. Es ist jedoch sehr schwierig, diesen Druck direkt zu messen. Gemäß der Erfindung wird deshalb anstelle einer direkten Messung eine indirekte Messung ausgeführt. Das heißt, das der gewünschte Ausgangs- oder Nadeldruck Pn aus der Kraft abgeleitet wird, die durch die Zelle 78 und durch die physikalischen Eigenschaften des Systems gewonnen wird. Diesbezüglich wurde insbesondere festgestellt, dass der Ausgangsdruck in einem gleichförmigen Zustand (das heißt mit einer konstanten Bewegungsgeschwindigkeit des Kolbens) wie folgt dargestellt werden kann: Pn = Ps – dVhn + dVhl – d(Fl + Ft + Fn) wobei Ps der Druck an der Schnittstelle des Kolbens mit dem Fluid durch die Bewegung des Kolbens ist;
    Vhn der in der Nadel vorliegende Staudruck ist;
    Vhl der in der Spritze vorliegende Staudruck ist;
    d das spezifische Gewicht des Fluides ist; und
    Fl, Ft und Fn Reibungsverluste darstellen, die jeweils aus der Strömung aus der Spritze, der Leitung und der Nadel resultieren.
  • Weitere in dem System vorliegende unwesentliche Druckverluste wurden mit weniger als einem Prozent veranschlagt und können daher ignoriert werden.
  • Die Reibungsverluste sind empirisch bestimmt und als Teil des Profiles für jedes Element gespeichert. Typische Werte Fl, Ft und Fn sind beispielsweise:
    Fl = 0,1%; Ft = 89%; Fn = 11% des Gesamtverlustes.
  • Die Dichte des Fluides ist bekannt und liegt nomalerweie nahe der Dichte des Wassers. Die Staudrücke werden mit folgender Gleichung berechnet: Vhl = α·Q2d/[(π/4)2D4(2g)] wobei α der kinetische Energiefaktor bezogen auf die Reynoldszahl ist und für laminare Strömungen den Wert 2 hat;
    Q die entsprechende Fluidströmung ist, wie in den 15A und 16A gezeigt;
    g die Gravitationskonstante ist; und
    D der Innendurchmesser des jeweiligen Elementes ist, das heiß
    Vhl für die Spritze und Vhn für die Nadel.
  • Ein zusätzlicher Beschleunigungsfaktor muss hinzugenommen werden, wenn der Motor beschleunigt oder verlangsamt wird. Dieser Faktor ist durch den folgenden Ausdruck gegeben: Ms·a/As + Mt·a/At + Mn·a/An wobei Ms, Mt und Mn jeweilige Fluidmassen in der Spritze, der Leitung und der Nadel sind, und As, At und An die entsprechenden Querschnittsflächen darstellen.
  • Ein Programm zur Bestimmung des Ausgangsdruckes (in dem Programm mit ”Nadeldruck” gekennzeichnet) ist am Ende der Beschreibung begefügt. Wie das dem Programm-Listing zu entnehmen ist und in dem Fließbild der 20 gezeigt ist, werden zunächst die Reibungsverluste in jedem Verzweigungsbestandteil (der Spritze, der Leitung und der Nadel) wie folgt bestimmt, um den Ausgangsdruck zu berechnen. In Schritt 700 wird die Reynoldszahl aus der Strömungsrate, dem Druchmesser der Komponente und der Viskosität bestimmt. Wenn die Reynoldszahl über 2000 liegt (entsprechend einer turbulenten Strömung) wird der kinetische Energiefaktor auf 1 gesetzt (Schritt 702) und der Reibungsverlust unter Verwendung der Reynoldszahl (Schritt 704) berechnet.
  • Für R < 2000 (Schritt 706) wird der kinetische Energiefaktor auf 2 gesetzt und der Reibungsverlust (Schritt 706) wird unter Verwendung eines anderen Ausdruckes bestimmt (basierend auf der Fluidviskosität, der Strömungsrate und dem Durchmesser der Komponente). Ohne Vorliegen einer Strömung wird der Reibungsverlust und der kinetische Energiefaktor auf 0 gesetzt (Schritt 708). Nachfolgend wird, wenn die Parameter von allen Komponenten berechnet sind, der Strömungsverlust für jede Komponente berechnet, die Anhaltekraft berechnet und diese Parameter zum Erhalten des Ausgangs- oder Nadeldruckes (Schritt 712) verwendet.
  • Zu jeder Zeit überprüft der Mikroprozessor 152 den Druck (Schritt 318 in 11) und errechnet gegenwärtig den Ausgangs- oder Nadeldruck Pn, wie das oben dargestellt wurde. Die 16B und 17B zeigen unter Verwendung dieser Ausdrücke jeweils einen normalen Druck und einen anormalen Druck.
  • Zurück zu Schritt 302 in 11 wird gemäß 18 eine Befüll-Subroutine gestartet, wenn die Vorrichtung zum Befüllen der Spritze verwendet wird. In Schritt 600 dieser Figur wird die Plattform 30 in ihre Ausgangsposition bewegt. In Schritt 602 wird ein Test ausgeführt, um festzustellen, ob die Spritze mit oder ohne Luft zu befüllen ist. Falls ein Befüllen mit Luft erforderlich ist, wird in Schritt 604 die Plattform für den Spritzenkopf in der Position angeordnet, in der die Spritze vollständig befüllt ist. In Schritt 606 erwartet das System die Platzierung der Spritze.
  • Um eine Spritze zu Befüllen, muss das System an eine Fluidquelle, wie beispielsweise an ein Glasfläschchen oder eine Flasche angeschlossen werden. Gemäß 19 wird insbesondere ein Befüllen der Spritze 90 durch Anschließen eines Dreiwegeventiles 700 an die Leitung 14 erreicht. Das Ventil 700 verbindet das System über eine Leitung 706 mit der Fluidquelle 702. Zum Befüllen der Spritze wird das Ventil derart verwendet, dass die Fluidquelle 702 mit der Spritze verbunden ist. In 19 ist die Fluidquelle 702 auf dem Kopf stehend gezeigt, so dass ein Luftraum 706 verbleibt. Für ein Befüllen mit Luft, wird der Spritzenkolben 94 derart positioniert, als ob die Spritze voll ist, das heißt in der in 19 gezeigten Position. Für ein Befüllen ohne Luft wird der Spritzenkolben derart bewegt, dass er so nah wie möglich in die gegenüberliegende Endstellung kommt, wie das duruch 94A gezeigt ist. Stehen die in 19 gezeigten Verbindungen vollständig, kann der Arzt die Spritze auf der Nut 38 anordnen und diese mit einer Klammer 40 und dem in die Plattform 30 eingreifenden Kolbenkopfes befestigen.
  • Zurück zu 18, wird in Schritt 606 die Spritze nun bestimmt. In Schritt 608 wird die Spritze in die Leerstellung gebracht, wodurch die Luft aus der Spritze in die Quelle 702 gedrückt wird, wodurch die Quelle unter Druck gesetzt wird. In Schritt 610 wird die Position entsprechend dem zu injizierenden Volumen in eine Anfangsposition zurückgebracht, wie das durch den Arzt zuvor festgelegt wurde. In Schritt 612 wird der Arzt daran erinnert, das Ventil 700 umzustellen, um die Spritze 90 an die Leitung 14 anzuschließen. Das System kehrt nun zu Schritt 308 zurück.
  • Wenn in Schritt 602 bestimmt wurde, dass ein Befüllen auszuführen ist, wird in Schritt 604 die Plattform 30 in die Leerposition der Spritze bewegt. Das System steht dann für das Platzieren der Spritze in seiner Position in Schritt 616 bereit, wonach das System mit Schritt 610 beginnt.
  • Das System wurde insoweit zur Ausführung eines Injektionsverfahrens beschrieben. Für den Fachmann ist es jedoch selbstverständlich, dass das System auch wirksam zur Ausführung einer Biopsie verwendet werden kann, um beispielsweise einen Spinalstich oder andere ähnliche anaerobe Verfahren auszuführen. Dieselben Parameter können hierzu im Wesentlichen für dieses Verfahren mit einigen geringfügigen Modifikationen verwendet werden. Beispielsweise legt der Arzt statt dem Festlegen eines Ausgangsdruckes einen Eingangsdruck fest. Überdies sind einige Subroutinen, wie ein Spülen, Befüllen, oder eine Aspiration hier nicht notwendig.
  • Offensichtlich können einige Modifikationen hierzu gemacht werden, ohne sich vom Schutzbereich zu entfernen, der durch die beigefügten Ansprüche festgelegt ist. PROGRAMM
    Figure 00340001
  • Die folgenden Variablen werden im Laufe des Verfahrens bestimmt:
    Figure 00350001
    Figure 00360001
    Figure 00370001
    Figure 00380001
    Figure 00390001
    Figure 00400001
    Figure 00410001

Claims (10)

  1. Injektionsvorrichtung zum subkutanen Injizieren von Fluiden in Körpergewebe, aufweisend: einen Fluidbehälter (90) zum Aufnehmen eines zu injizierenden Fluides; einen an den Fluidbehälter (90) angeschlossenen Fluidzuführabschnitt mit einer hypodermischen Nadel (17) zum Einführen in das Gewebe; einen Antriebsmechanismus (12), der dazu bestimmt ist, einen auf das Fluid wirkenden internen Druck in Antwort auf Befehle zu generieren, um das Fluid mit einer bestimmten Fluidströmungsrate durch den Fluidzuführabschnitt und aus der Spitze der Nadel (17) heraus zu befördern, wobei das Fluid an der Spitze der Nadel (17) einen Ausgangsdruck aufweist; ein Eingabeelement (162) zum Eingeben physikalischer Eigenschaften von zumindest dem Fluid, dem Fluidbehälter (90) und dem Fluidzuführabschnitt sowie eines Fluidausgangsdruck-Schwellenwerts, der gemäß einem Druckniveau in dem Gewebe eines Patienten ausgewählt ist und derart bestimmt ist, dass beim Injizieren des Fluids der dem Patienten zugefügte Schmerz und/oder eine Gewebebeschädigung minimiert ist; einen Messaufnehmer (78), der den durch den Antriebsmechanismus (12) erzeugten internen Druck misst; und eine Steuerung (150), die die eingegebenen physikalischen Eigenschaften und den gemessenen internen Druck aufnimmt, wobei die Steuerung (150) einen Rechner aufweist, der den Fluidausgangsdruck auf der Grundlage der eingegebenen physikalischen Eigenschaften und des gemessenen internen Drucks berechnet und den berechneten Fluidausgangsdruck mit dem eingegebenen Fluidausgangsdruck-Schwellenwert vergleicht, wobei die Steuerung (150) Befehle generiert, um die Fluidströmungsrate zu reduzieren, wenn sich der berechnete Fluidausgangsdruck dem eingegebenen Fluidausgangsdruck-Schwellenwert annähert, um einen übermäßig hohen Fluidausgangsdruck zu verhindern, so dass dem Patienten kein unangemessener Schmerz zugefügt und das Gewebe nicht beschädigt wird.
  2. Injektionsvorrichtung nach Anspruch 1, die überdies ein Gehäuse (22) aufweist, in dem zumindest ein Teil des Antriebsmechanismus (12) aufgenommen ist.
  3. Injektionsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Steuerung (150) einen Hauptmikroprozessor (152), der dazu bestimmt ist, die physikalischen Eigenschaften zu verarbeiten, und einen Schleifenmikroprozessor (154) aufweist, der durch den Hauptmikroprozessor (152) zum Generieren der Befehle gesteuert wird.
  4. Injektionsvorrichtung nach Anspruch 3, wobei der Antriebsmechanismus (12) einen Motor (66), der durch den Schleifenmikroprozessor (154) gesteuert wird, und eine Kupplung (118) aufweist, die den Motor (66) mit dem Behälter verbindet.
  5. Injektionsvorrichtung nach Anspruch 4, wobei der Messaufnehmer (78) in der Kupplung (118) angeordnet ist.
  6. Injektionsvorrichtung nach Anspruch 4, wobei der Motor (66) und der Schleifenmikroprozessor (154) in dem Gehäuse (22) angeordnet sind.
  7. Injektionsvorrichtung nach Anspruch 2, die überdies einen Befestigungsteil aufweist, mit dem der Behälter an dem Gehäuse (22) befestigt ist.
  8. Injektionsvorrichtung nach Anspruch 7, die überdies einen Behälter-Messaufnehmer aufweist, der anzeigt, sobald der Behälter in seiner Position ist, wobei die Steuerung (150) Befehle generiert, nachdem die Aufnahme des Behälters detektiert wurde.
  9. Injektionsvorrichtung nach Anspruch 2, wobei der Behälter eine Spritze (90) mit einem Zylindergehäuse und einem Kolben (94) ist, der in dem Zylindergehäuse hin- und herbewegbar ist, und wobei der Antriebsmechanismus (12) mit dem Kolben (94) verbunden ist.
  10. Injektionsvorrichtung nach Anspruch 2, wobei der Behälter eine Karpule mit einer Seitenwand und einem Halte-Anschlag ist, und wobei der Antriebsmechanismus (12) einen Adapter (110) aufweist, der ein Element zum Anschließen an den Halte-Anschlag hat.
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