DE2649813A1 - Ausfallsichere mehrfachventil-pumpenvorrichtung - Google Patents

Ausfallsichere mehrfachventil-pumpenvorrichtung

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DE2649813A1 DE19762649813 DE2649813A DE2649813A1 DE 2649813 A1 DE2649813 A1 DE 2649813A1 DE 19762649813 DE19762649813 DE 19762649813 DE 2649813 A DE2649813 A DE 2649813A DE 2649813 A1 DE2649813 A1 DE 2649813A1
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Description

Henkel, Kern, Feiler & Hänzal Patentanwälte
Baxter Travenol Laboratories, Inc. Möhlstraße37
D-8000 München 80 Deerfield, 111., V.St.A.
Tel.: 089/982085-87
Telex: 0529802 hnkl d
Telegramme: ellipsoid
2a OKT. 1976
Ausfallsichere Mehrfachventil-Pumjpenvoairichtung
Die Erfindung betrifft eine Mehrfachventil-Pumpenvorrichtung mit einer Pumpenkammer, in welcher Strömungsmittel abwechselnd unter Tiber- und Unterdruck setzbar ist, einem ersten, mit der Pumpenkammer in Verbindung stehenden und einen Stromungsmittelstrom in diese Kammer zulassenden Einweg-Einlaßventil, einem zweiten, mit der Pumpenkammer kommunizierenden und einen Stromungsmittelstrom aus dieser Kammer heraus zulassenden Einweg-Auslaßventil und einem stromaufseitigen bzw. einlaßseitigen Einlaßströmungsweg zur Lieferung von Strömungsmittel über das Einlaßventil zur Pumpenkammer.
In der US-PS 3 4-4-7 4-79 sowie in zahlreichen anderen technischen Veröffentlichungen sind Infusionspumpen für parenterale Lösungen beschrieben, bei denen eine Kolbenspitze oder eine andere volumenveränderliche Vorrichtung mit einer Kammer in Verbindung steht, die mit stromauf- und stromabseitigen bzw. einlaß- und auslaßseitigen Einwegeventilen versehen ist, die £weils eine Strömung nur
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in Stromab- bzw. Auslaßrichtung zulassen. Wenn eine solche Konstruktion als Teil einer Infusionsvorrichtung zur Verabreichung einer parenteralen Lösung verwendet wird, können durch Hin- und Herschieben des Spritzenkolbens mit geregelter Geschwindigkeit dem Patienten genau kontrollierte Mengen der parenteralen Lösung verabreicht werden.
Eine Gefahr besteht bei eimer solchen Konstruktion darin, daß mit einem eine Spritze als Pumpe aufweisenden Infusionsgerät Luft ebenso leicht gefördert wird wie Flüssigkeiten, was für den Patienten lebensgefährlich sein kann. Infolgedessen wurden bereits "Luftabscheiderlf-Einheiten, z.B. diejenigen gemäß der US-PS 3 523 4-o8 zum Ablassen der Luft aus dem Gerät vorgeschlagen, um die Infusion von Luft in den Körper des Patienten zu verhindern.
Diese Luftabscheider-Einheiten bestehen aus einer porösen hydrophoben Membran und einer porösen hydrophilen Membran, die im allgemeinen dicht nebeneinander angeordnet sind und von denen ersterejsiit der Außenseite des Infusions gerät s in Verbindung steht, während die hydrophile Membran fels Schranke oder Sperre über den Strömungspfad des Geräts hinweg wirkt.
Wenn jedoch die hydrophile Membransperre defekt ist, ist die Luftabscheider-Einheit unwirksam, so daß Luft in den Patienten gefördert werden und möglicherweise zu lebensgefährlichen i'olgen für ihn führen kann.
Infolgedessen besteht ein Bedarf für eine Strömungsmittel-Pumpenkonstruktion zur Verwendung bei einem Infusionsgerät,
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welche die Förderung von Luft ausschließt und die insofern ausfallsicher ist, als ein etwaiger Membranbruch nicht dazu führt, daß dem Patienten Luft zugeführt wird.
Außerdem sollen Infusionsgeräte gegenüber ihrer Umgebung vollständig abgeschlossen bzw. gekapselt sein, so daß bei einem Ausfall einer Membran o.dgl. keine Verunreinigung auftreten kann.
Es besteht somit auch ein Bedarf für ein betriebssicheres Infusionsgerät, das viskose Lösungen und teilchenförmige Stoffe enthaltende Lösungen, wie Blut, elementare Diätlösungen, und andereLösungen mit darin suspendierten, ungelösten Feststoffen, wie Kolloide, zu fördern vermag, welche zu einem Verstopfen des hydrophilen Filters einer herkömmlichen Luftabscheidervorrichtung führen könnten.
Aufgabe der Erfindung ist damit die Schaffung einer verbesserten und ausfallsicheren Pumpenvorrichtung für Infusionsgeräte für parenterale Lösungen, bei welcher die Nachteile der bisher verwendeten Vorrichtungen dieser Art vermieden sind.
Diese Aufgabe wird bei einer Vorrichtung der eingangs definierten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das zweite bzw. Auslaßventil so vorbelastet ist, daß es unterhalb eines vorbestimmten Drucks einen Strömungsmittelaustritt verhindert, daß ein poröses Element an seiner einen Seite mit dem Inneren der Pumpenkammer und an seiner anderen Seite mit dem Einlaßströmungsweg in Verbindung steht, um eine selektive Strömungsmittelverbindung zwischen der
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Pumpenkammer und dem Einlaßstromungsweg über das poröse Element herzustellen, und daß das poröse Element ein erstes Strömungsmittel durchzulassen vermag, ein zweites Strömungsmittel aber zurückhält, so daß letzteres gefördert werden kann, während die Pumpenvorrichtung in Gegenwart wesentlicher Mengen des ersten Strömungsmittels an einer Förderung gehindert wird.
Mit der Erfindung wird also eine Pumpenvorrichtung geschaffen, die bei einem Infusionsgerät zur Verabreichung von parenteraler Lösung, von Blut o.dgl. eingesetzt werden kann und die im Vergleich zum Stand der Technik deutliche Vorteile bietet. Die erfindungsgemäße Pumpenvorrichtung kann auch für andere Zwecke verwendet werden, bei denen Flüssigkeit unter Verhinderung einer Förderung von Gas gepumpt werden soll.
Die Erfindung besteht also in einer Doppelrückschlagventil-Pumpenvorrichtung mit einer Pumpenkammer, einem ersten Einweg-Einlaßventil, das mit der Pumpenkammer in Verbindung steht und einen Strömungsmittelfluß zu dieser zuläßt, und einem zweiten Einweg-Auslaßventil, das ebenfalls mit der Pumpenkammer kommuniziert und ein Ausströmen des Strömungsmittels aus dieser Kammer zuläßt. Das Auslaßventil ist dabei so vorbelastet, daß es unterhalb eines vorbestimmten Drucks einen Strömungsmittelaustritt verhindert. Ein stromauf seitiger- Einlaß-Ströiaungsweg liefert über das Einlaßventil Strömungsmittel zur Pumpenkammer.
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Erfindungsgemäß ist dabei ein poröses Element mit der einen Seite dem Inneren der Pumpenkammer und mit der anderen Seite dem Einlaß-Strömungsweg zugewandt, so daß es eine selektive Strömungsmittelverbindung zwischen der Pumpenkammer und dem Einlaß-Strömungsweg zuläßt. Das üblicherweise als Membran ausgebildete poröse Element läßt einen ersten Stoff, etwa ein Gas, hindurchtreten, während ein zweiter Stoff, etwa eine wässrige Flüssigkeit, an einem Durchtritt gehindert wird. Infolgedessen vermag die Vorrichtung den zweiten Stoff zu fördern, während sie in Gegenwart wesentlicher Mengen des ersten Stoffs an einer Förderung gehindert wird.
Typischerweise ist die Pumpenkammer eine kleine, starre Kammer, die mit einer Spritze o.dgl. in Strömungsmittelverbindung bringbar ist. Es kann jedoch jede beliebige Möglichkeit zur Gewährleistung einer volumenveränderlichen Kammer gewählt werden.
Die hierbei verwendeten Einwegventile können beliebige Rückschlagventile sein, beispielsweise Schnabelventile (duckbill valves), Schirmventile, federbelastete Kugelventile, Buchsen- oder Schieberventile, Membranventile, Zungenventile und dgl.
Die einen Teil der Pumpenkammer bildende poröse Membran besteht typischerweise aus einem hydrophoben Material, wie Polytetrafluoräthylen, mit einer solchen Porengröße, daß ein Gasdurchtritt möglich ist, während ein Durchtritt von wässrigen Flüssigkeiten, wie Blut, parenterale' Lösungen und dgl., verhindert wird. Beispiele
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für handelsübliche Materialien sind Celgard 24oo Standard-Laminat der Firma Celanese Corporation oder Fluropor, nämlich expandierte Filter, der Firma Millipore Corporation; diese Materialien sind gegenüber einem Wasserdurchfluß äußerst dicht, während sie Luft ohne weiteres hindurchtreten lassen. Erfindungsgemäß kann jedoch jedes beliebige hydrophobe Material verwendet werden, das die gewünschten Eigenschaften besitzt, nämlich Luft durchläßt und den Durchtritt von wässrigen Flüssigkeiten verhindert.
Wahlweise kann ein poröses, hydrophiles Membranmaterial z.B. in Form eines Rayongewebes als poröse Membran benutzt werden, welche in benetztem Zustand den Durchtritt von wässrigen Flüssigkeiten zuläßt, Gas jedoch nicht durchläßt. Erfindungsgemäß kann somit eine Pumpe für Gas hergestellt werden, bei welcher in Gegenwart von zu viel Wasser die Förderwirkung aufhört, so daß die Förderung von Wasser verhindert wird.
Die erfindungsgemäße Konstruktion ist speziell zur Verwendung bei einem Infusionsgerät für parenterale Lösungen vorgesehen. Mit einem solchen Gerät können durch mechanische Betätigung einer spritze mit einer an sich bekannten Kolbenspritzenpumpe ο.dgl. genau dosierte Mengen der parenteralen Lösung für die Infusion zum Patienten gefördert werden.
Ein solches Gerät kann dabei so ausgelegt sein, daß die Pump- oder Förderwirkung beendet wird, wenn eine übermäßige Luftmenge in die Pumpenkammer eintritt, so daß die Luft nicht zum Patienten gefördert werden kann. Dennoch ist ein solches Gerät leicht vorzufüllen und dabei ausfallsicher, da das Gerät bei einem Bruch des porösen Elements nicht fördert, so daß der Patient keinenSchaden durch zugeführte Luft erfährt.
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Weiterhin kann die erfindungsgemäße Konstruktion für die Verabreichung kolloidaler Suspensionen, wie intravenöser Fett- oder Polypeptidemulsionen und Blut, sowie viskoser Lösungen ohne Verstopfung einer etwa vorhandenen Filtersperre benutzt werden, da diese Flüssigkeiten nicht durch poröse Membranstrukturen hindurchtreten. Hierdurch wird das Problem einer Verstopfung der Poren von hydrophilen Membranelementen ausgeschaltet, das bei den bisher verwendeten Luftabscheiderfiltern auftreten kann.
Zudem ist die erfindungsgemäße Konstruktion gegenüber den Außenbedingungen vollständig gekapselt und nicht nach außen hin entlüftet.
Im folgenden sind bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung anhand der beiliegenden Zeichnung näher erläutert, ■Es zeigen:
Fig. 1 eine teilweise weggebrochene und im Schnitt dargestellte Seitenansicht eines Infusionsgeräts für parenterale Lösung gemäß der Erfindung,
Fig. 2 einen in vergrößertem Maßstab gehaltenen Längsschnitt durch eine Ausführungsform einer Pumpenvorrichtung gemäß der Erfindung zur Verwendung beim Gerät gemäß Fig. 1,
Fige 3 eine schaubildliche Darstellung des im Gebrauch befindlichen Geräts gemäß Fig. 1, das an einen Vorrat für parenterale Lösung angeschlossen ist
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und eine Spritzenpumpenvorrichtung aufweist, um eine Lösungsinfusion an einem Patienten vorzunehmen, und
Fig. 4 eine in vergrößertem Maßstab und teilweise im Schnitt gehaltene Seitenansicht einer Pumpenvorrichtung gemäß einer abgewandelten Ausführungsform der Erfindung in Verbindung mit zugeordneten Teilen.
Das Lösungsinfusionsgerät 1o gemäß den IPig. 1 bis 3 weist eine herkömmliche Tropfkammer 12, eine Hohlnadel 14 zur Herstellung einer Verbindung mit einem Behälter für parenterale Lösung und einen Infusionsnadel-Stutzen 16 auf, an dem je nach Wunsch eine Infusionsnadel oder ein intravenöskatheter angebracht werden kann. Außerdem ist eine herkömmliche Kückschlageinrichtung 17 vorgesehen.
Wie bei allen Lösungsinfusionsgeräten, mit denen die Lösung einem Patienten verabreicht werden soll, ist ein Pumpenkammergehäuse 18 mit einem stromaufseitigen Einlaß 2o und einem stromabseitigen Auslaß 22 vorgesehen, die beide mit flexiblen Schlauchstücken 24 bzw. 26 in Verbindung stehen. Eine Spritzenöffnung bzw. ein -anschluß 28 dient zur Aufnahme einer Subkutan-Kolbenspritze 3o herkömmlicher Eauart, die zusammen mit dem Pumpenkammergehäuse 18 eine volumenveränderliche Kammer bildet.
Gemäß E1Ig. 2 kommuniziert der Einlaß 2o mit einem Doppelventilelement 32, das einen Schirmventilteil 34 aufweist,
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welcher als erstes Einweg-Einlaßventil für den Einlaß 2o dient. Außerdem weist das Doppelventil 32 einen Schnabelventilteil 36 auf, der als zweites bzw. Einweg-Auslaßventil für den Auslaß 22 dient und welcher im wesentlichen die Konstruktion gemäß der US-PS'· 3 159 besitzen kann. Gewünschtenfalls kann durch Verdickung der Lippen 38 des Schnabelventilteils 36 ein erhöhter Auslaß-Vorbelastungsdruck gewährleistet werden, so daß ein höherer Druck nötig ist, um die Lippen 38 auseinanderzudrängen.
Vorzugsweise ist der Auslaßventilteil 36 so vorbelastet, daß er in Schließstellung gehalten wird, bis ein Auslaß-
(über)druck von mindestens etwa o,21 kg/cm anliegt.
Ein poröses Element 4o besteht aus einer hydrophoben, porösen Membran, welche Gas durchläßt, wässrige Flüssigkeit aber zurückhält. Beispielsweise kann vorteilhaft das vorher genannte Celgard 24-oo Standard-Laminat verwendet werden.
Das Infusionsgerät 1o mit dem Ventilgehäuse 18 und den zugehörigen Teilen kann für den Gebrauch auf die in IPig. 3 gezeigte Weise angeordnet werden. Ein parenteraler Lösungs— vorrat 4-2, etwa eine Lösungsflasche, wird an einem herkömmlichen, sog. IV-Ständer 44 aufgehängt. Zur Herstellung eines sterilen Zugangs zur parenteralen Lösung wird mittels der Hohlnadel 14- der Verschluß der Lösungsflasche 4-2 durchstochen. Der Nadelstutzen 16 trägt dabei eine (Hohl-) Nadel, die in eine Armvene des Patienten eingeführt wird.
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Die Spritze 3o steht mit einer Spritzenpumpe 46 in Verbindung, welche z.B. die Konstruktion gemäß US-PS 3 9o1 oder eine beliebige andere Konstruktion besitzen kann. Diese Pumpe 46 bewegt den Kolben 48 der Spritze 3o mit vorbestimmter Geschwindigkeit oder Frequenz und vorbestimmtem Hub hin und her, um die Lösung mit gleichbleibender, vorbestimmter Geschwindigkeit durch die Pumpenkammer 18 zu fördern.
Bei jedem Ansaughub des Kolbens 48 wird über das Einwegventil 34- tiösung aus der Einlaßleitung 2o angesaugt. Bei jedem Ausstoß- bzw. Kompressionshub des Kolbens 48 wird in der Pumpenkammer 18 ein erhöhter flüssigkeitsdruck erzeugt, durch den die Flüssigkeit durch das vorbelastete Ventil 36 hindurchgedrückt wird.
Wenn jedoch der Vorrat 42 an parenteraler Lösung erschöpft ist und Luft in größerer Menge in die Pumpenkammer 18 eintritt, wird die Luft beim Kompressions- bzw. Ausstoßhub des Kolbens 48 durch die poröse Membran 4o hindurch in die Einlaßleitung 2o zurückgedrängt, anstatt durch das vorbelastete Ventil 36 hindurchzutreten, da die Membran für die Luft, obgleich nicht für Flüssigkeit, den Strömungsweg geringsten Widerstands darstellt. Obgleich sich der Kolben 48 in der Spritze 3o weiter hin- und herbewegt, wird daher der Flüssigkeitsstrom über das Gerät 1o zum Patienten unterbrochen, während dabei jedoch keine Gefahr dafür besteht, daß dem Patienten Luft zugeführt wird*
In Fig. 4 ist eine abgewandelte Ausführungsform der Pumpenkammer nebst zugeordneten Teilen dargestellt, bei
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welcher eine Schlauchleitung 24a (entsprechend dem Schlauch 24) mit einer Einlaßkammer 5o in Verbindung steht. Ein erstes, stromaufseitiges Einwegventil 52 ist als Schnabelventil ausgebildet und so angeordnet, daß ein Rückstrom der Flüssigkeit verhindert wird, welche dieses Ventil von der Einlaßkammer 5o her durchströmt hat.
Ein Einweg-Einlaßventil 52 führt zu einer Pumpenkammer 54, die eine Anschluß-Öffnung 56 zur Verbindung mit einer Kolbenspritze 6o aufweist, die eine ähnliche Konstruktion sein kann wie die Spritze 3o.
Bei dieser Ausführungsform besteht ein vorbelastetes Einweg-Auslaßventil 58 aus einem federbelasteten Kegelventil, dessen Jeder 6o sich am Ende einer Schlauchleitung 26a abstützt, welche dem Schlauch 26 entsprechen kann.
Abgesehen von den dargestellten Teilen kann das in IFig. 4 nur zum Teil dargestellte Infusionsgerät dem Gerät gemäß Pig. 1 entsprechen, obgleich auch andere Konstruktionen möglich sind.
Die poröse hydrophobe Membran 62 wird bei dieser Ausführungsform auf beiden Seiten durch perforierte Gitter oder Roste 64 unterstützt, die in Gehäusehälften 66, 68 zur Aufnahme der Membran 62 festgelegt sind. Die Membran 62 kann der Membran 4o entsprechen.
Die Gehäusehälften 66, 68 können -*mitteis Wärme oder Lösungsmittel miteinander verschweißt sein, so daß sie die Roste, die Membran und das Einlaßventil 52 in Einbaulage halten.
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Vorzugsweise ist die obere Wand 66 der Einlaßkammer 5o in einem Abstand von nur etwa 1,5 mm vom nächstgelegenen Rost 64 angeordnet, um beim Vorfüllen ein Einr-; schließen von Blasen zu verhindern.
Die Vorrichtung gemäß J?ig. 4 arbeitet ähnlieh wie die vorher beschriebene Ausführungsform; dies bedeutet, daß dann, wenn eine wesentliche Gasmenge durch das Ventil 52 in die Kammer 54 einströmt, dieses Gas bei der Pumpbewegung der Spritze 6o durch die Membran 62 hindurch in die Einlaßkammer 5o zurück ausgetrieben wird, ohne daß der Widerstand des Auslaßventils 58 überwunden wird. Infolgedessen werden keine nennenswerten Gasmengen in die Schlauchleitung 26a gefördert, während die gasfreie Flüssigkeit bei der Hubbewegung des Kolbens der Spritze 6o ohne weiteres in die Schlauchleitung 26a eintritt .
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Claims (7)

Pat ent ansprüche
1. Mehrfachventil-Pumpenvorrichtung mit einer Pumpenkammer, in welcher Strömungsmittel (abwechselnd) unter Über- und Unterdruck setzbar ist, einem ersten, mit der Pumpenkammer in Verbindung stehenden und einen Strömungs-" mittelstrom in diese Kammer zulassenden Einweg-Einlaßventil, einem zweiten, mit der Pumpenkammer kommunizierenden und einen Strömungsmittelstrom aus dieser Kammer heraus zulassenden Einweg-Außlaßventil und einem stromaufseitigen bzw. einlaßseitigen Einlaßströmungsweg zur Lieferung von Strömungsmittel über das Einlaßventil zur Pumpenkammer, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite bzw. Auslaßventil (36) so vorbelastet ist, daß es unterhalb eines vorbestimmten Drucks einen Stromungsmittelaustritt verhindert, daß ein poröses Element (4-0) an seiner einen Seite mit dem Inneren der Pumpenkammer (18) und an seiner anderen Seite mit dem Einlaßströmungsweg (2o) in Verbindung steht, um eine selektive Strömungsmittelverbindung zwischen der Pumpenkammer und dem Einlaßströmungsweg über das poröse Element (4-o) herzustellen, und daß das poröse Element ein erstes Strömungsmittel durchzulassen vermag, ein zweites Strömungsmittel aber zurückhält, so daß letzteres gefördert werden kann, während die Pumpenvorrichtung in Gegenwart wesentlicher Mengen des ersten Strömungsmittels an einer förderung gehindert wird.
2«, Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Strömungsmittel ein Gas und das zweite Strömungsmittel eine wässrige !Flüssigkeit ist und daß das poröse Element eine poröse, hydrophobe Membran ist.
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3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß sie bei einem Infusionsgerät für parenterale
Lösung verwendbar ist.
4-, Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Pumpenkammer einen Anschluß zur Herstellung einer luftdichten Verbindung mit einer Kolbenspritze aufweist, mit welcher das Strömungsmittel
unter Über- und Unterdruck setzbar ist.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4-, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Einwegy entile durch ein einziges
flexibles Element gebildet sind, das am einen Ende
ein Schirmventil als Einweg-Einlaßventil und am
anderen Ende ein Schnabelventil (duckbill valve)
als Einweg-Auslaßventil aufweist.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite bzw. Auslaßventil ein federbelastetes Kegelventil ist.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die poröse Membran zur Unterstützung zwischen
zwei Gitter- oder Rostelementen angeordnet ist, die ihrerseits an den Wänden der Pumpenkammer angebracht sind.
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DE19762649813 1975-11-07 1976-10-29 Ausfallsichere mehrfachventil-pumpenvorrichtung Pending DE2649813A1 (de)

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Application Number Priority Date Filing Date Title
US05/629,835 US4030495A (en) 1975-11-07 1975-11-07 Twin check valve pump system having fail-safe characteristic

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Publication Number Publication Date
DE2649813A1 true DE2649813A1 (de) 1977-05-18

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ID=24524697

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE19762649813 Pending DE2649813A1 (de) 1975-11-07 1976-10-29 Ausfallsichere mehrfachventil-pumpenvorrichtung

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US (1) US4030495A (de)
JP (1) JPS5259986A (de)
AU (1) AU1924976A (de)
BE (1) BE848024A (de)
BR (1) BR7607419A (de)
CA (1) CA1070585A (de)
DE (1) DE2649813A1 (de)
DK (1) DK491276A (de)
ES (1) ES453082A1 (de)
FR (1) FR2330883A1 (de)
GB (1) GB1522727A (de)
IL (1) IL50733A (de)
IT (1) IT1063549B (de)
NO (1) NO142605C (de)
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