DE3247313A1

DE3247313A1 - Method and device for regulating a fluid flow

Info

Publication number: DE3247313A1
Application number: DE19823247313
Authority: DE
Inventors: Heinz W. Rancho Santa Fe Calif. Georgi; Stephen H. Encinitas Calif. O'Leary
Original assignee: Ivac Medical Systems Inc
Current assignee: Ivac Medical Systems Inc
Priority date: 1982-12-21
Filing date: 1982-12-21
Publication date: 1984-06-28

Abstract

In a system for improving the uniformity of the fluid flow effected by an intravenous peristaltic infusion pump which has a plurality of cam followers (12A-12L), which are driven by a motor (10) and massage an intravenous tube (13) and thus, under the action of a positive pressure, drive the fluid through the tube (13), the number of the cam followers (12A-12L) and the relative spacing between the cam followers are chosen in such a way that there is an in-phase relationship between the fluid inlet and the fluid outlet through the tube (13). In addition, the speed of the motor drive (10, 11) is automatically increased during the pump cycle, in order to compensate for unwanted periods of reduced fluid pressure. <IMAGE>

Description

Verfahren und Einrichtung zur Steuerung Process and device for control

eines Fluidflusses Die vorliegende Erfindung betrifft im allgemeinen Verbesserungen von Systemen zur Steuerung eines Fluidflusses und insbesondere ein neues, verbessertes, automatisches und in hohem Maße genaues Steuersystem für einen Fluidfluß zur parenteralen Verabreichung von medizinischen Fluiden über einen großen Bereich von Flußraten des Fluids. Die vorliegende Erfindung findet insbesondere Anwendung bei intravenösen peristaltischen Infusionspumpen, bei denen eine Mehrzahl von Nockenfolgerfingern ein intravenöses'Rohr aufeinanderfolgend entlang der Richtung des Fluidflusses durch das Rohr zusammendrückt, um das Fluid unter einem positiven Druck in dem Rohr vorwärts zu treiben. Derartige peristaltische Pumpen sind beispielsweise in der US-PS 3 736 930 beschrieben. of fluid flow The present invention relates generally to Improvements in systems for controlling fluid flow, and in particular a new, improved, automatic and highly accurate control system for one Fluid flow for parenteral administration of medicinal fluids over a large area Range of flow rates of the fluid. The present invention finds particular Use in intravenous peristaltic infusion pumps in which a majority of cam follower fingers one intravenous tube successively along the direction the fluid flow through the tube compresses to the fluid under a positive To propel pressure in the pipe. Such peristaltic pumps are for example in U.S. Patent 3,736,930.

Viele Jahre lang wurden zur schrittweisen parenteralen Verabreichung von Flüssigkeiten, beispielsweise von flüssigen Nährstoffen , Blut oder Plasma, in den menschlichen Körper Einrichtungen verwendet,die auf medizinischem Gebiet gewöhnlich als intravenöse Verabreichungsapparate bezeichnet werden. Ein derartiger Apparat weist gewöhnlich eine eine Flüssigkeit enthaltende Flasche, die normalerweise in einer umgekehrten Lage gehalten wird, ein intravenöses Zufuhrrohr, das typischerweise aus durchsichtigem Kunststoff besteht, und einen geeigneten Ventilmechanismus auf, bei dem es sich beispielsweise um eine Klemmschraube handelt, die es ermöglicht, daß die Flüssigkeit aus der Flasche in eine transparente Tropfkammer, die sich unterhalb der Flasche befindet,'heraustropft, wobei die Tropfrate selektiv einstellbar ist.Gradual parenteral administration has been used for many years of liquids, for example liquids Nutrients, blood or plasma, used in the human body based on medical facilities Area commonly referred to as intravenous administration devices. A such apparatus usually comprises a bottle containing a liquid, the usually held in an inverted position, an intravenous delivery tube, typically made of clear plastic, and a suitable valve mechanism on, which is, for example, a clamping screw that makes it possible to that the liquid from the bottle into a transparent drip chamber, which is below the bottle is located, 'drips out, the drip rate being selectively adjustable.

Die Tropfkammer erfüllt zwei Aufgaben. Einerseits ermöglicht sie einer Krankenschwester oder einem anderen Hilfspersonal, die Geschwindigkeit, mit der die Flüssigkeit aus der Flasche tropft, zu beobachten. Andererseits bildet die Tropfkammer ein Flüssigkeitsreservoir am unteren Ende der Tropfkammer, um sicherzustellen, daß keine Luft in das Hauptzufuhrrohr, das zu dem Patienten führt, eintritt.The drip chamber fulfills two tasks. On the one hand, someone makes it possible Nurse or other auxiliary staff, the speed with which watch the liquid dripping from the bottle. On the other hand, forms the drip chamber a liquid reservoir at the bottom of the drip chamber to ensure that no air enters the main supply tube leading to the patient.

Während die Beobachtung derGeschwindigkeit des Tropfflusses aus der Tropfkammer einen einfachen Weg zur Steuerung des einem Patienten während einer Zeitperiode zugeführten Flüssigkeitsbetrages darstellt, kann sie letztlich nur dann wirksam sein, wenn der Tropfenfluß ununterbrochen überwacht wird. Es ist leicht einzusehen, daß solche häufigen Überwachungsvorgänge, wenn sie mit der Anzahl der überwachten Stationen und der Anzahl multipliziert werden, mit der jede Station pro Tag überwacht werden soll, dazu führen können, daß ein beträchtlicher Prozentsatz der Zeit des insgesamt verfügbaren Personals erfordert wird. Außerdem sind die unter dem Druck eines großen Arbeitsplanes von einer Krankenschwester eilig beim Messen und Einstellen der Flußrate durchgeführten Beobachtungen und Berechnungen nicht immer zuverlässig.While observing the speed of the drip flow from the Drip chamber an easy way to control a patient during a Time period represents the amount of liquid supplied, it can ultimately only be effective when the drop flow is continuously monitored. It is easy Understand that such frequent inspections, when compared to the number of monitored stations and the number multiplied be with the Each station to be monitored per day can lead to a considerable Percentage of time of total available staff is required. aside from that those are in a hurry under the pressure of a large work schedule from a nurse observations and calculations made in measuring and adjusting the flow rate not always reliable.

Es können daher Fehler auftreten, die zu ungewünschten und möglicherweise gefährlichen Infusionsflußraten führen.It can therefore lead to undesired and possibly errors lead to dangerous infusion flow rates.

Früher wurde eine Anzahl von elektrischen Vberwachungssystemen, den Tropfenfluß kontrollierenden Einrichtungen und Infusionspumpen entwickelt, um eine Bewerkstelligung der zahlreichen Aufgaben zu ermöglichen, die die Ermittlung und Regulierung der Flußraten betreffen. Insbesondere gibt es eine Anzahl von Situationen, in denen die gewünschte Flußrate genau ausgewählt werden muß, und sich nicht über bestimmte vorgeschriebene Grenzen hinaus verschieben darf. Solche Situationen treten beispielsweise bei der Intensivpf lege, bei der Pflege von Herzpatienten und pädriatischen Patienten oder dann auf, wenn starke Drogen verabreicht werden. In diesen Situationen finden intravenöse Infusionspumpen, die mit einem positiven Druck arbeiten, die größte Anwendung.Previously, a number of electrical surveillance systems, the Drip flow control devices and infusion pumps designed to provide a Accomplishing the numerous tasks that identify and enable Concern regulation of flow rates. In particular, there are a number of situations in which the desired flow rate must be carefully selected, and not over may move certain prescribed limits beyond. Such situations arise for example in intensive care, in the care of cardiac patients and pediatric patients Patient or when strong drugs are administered. In these situations find intravenous infusion pumps that work with a positive pressure that greatest application.

Obwohl derartige Pumpen im allgemeinen ihren Zweck erfüllten, waren sie jedoch nicht immer befriedigend im Hinblick auf die Gleichmäßigkeit des Fluidflusses zum Patienten während des gesamten Pumpzyklus. Die typische sinusförmige Wirkung der die Finger bildenden Nockenfolger, die das intravenöse Rohr bei einer herkömmlichen peristaltischen Pumpe zusammendrücken, treibt das Fluid während eines gesamten Pumpzyklus nicht gleichmäßig durch das Rohr.Although such pumps generally served their purpose, were however, they are not always satisfactory in terms of fluid flow uniformity to the patient throughout the pumping cycle. The typical sinusoidal effect the finger-forming cam follower that connects the intravenous tube to a conventional Squeezing the peristaltic pump propels the fluid for an entire pumping cycle not evenly through the pipe.

Dabei beginnt der Pumpzyklus damit, daß das Rohr durch den am meisten stromaufwärts gelegenen Nockenfolger zusammengedrückt wird und daß der am meisten stromaufwärts gelegene Nockenfolger nach einem vollständigen Pumpzyklus wieder in die Position zurückkehrt, in der er das Rohr abklemmt.The pumping cycle begins with the pipe going through the most upstream cam follower is compressed and that the most upstream cam followers are back in after a full pumping cycle returns to the position in which he clamped the pipe.

Derartige peristaltische Pumpen sind durch ein Phänomen gekennzeichnet, das als "Schwankung" (Loping) bezeichnet wird. Dabei handelt es sich um eine Periode des Fluidflusses, in der die Fluidrate plötzlich bis zu einem im wesentlichen null betragenden Fluß abnimmt, worauf eine Zunahme der Flußrate folgt. Der Nullfluß tritt an der Eingangsseite an dem Punkt in dem Pumpzyklus auf, an dem der am meisten stromaufwärts gelegene Nockenfolger sich nach vorne bewegt, um das Rohr abzuklemmen. Dies tritt auch an der Außgangsseite auf, wenn sich der am meisten stromabwärts gelegene Nockenfolger von dem Rohr zurückzieht.Such peristaltic pumps are characterized by a phenomenon referred to as "fluctuation" (loping). This is a period of fluid flow in which the fluid rate suddenly drops to essentially zero the amount of flow decreases, followed by an increase in the flow rate. The zero flow occurs on the input side at the point in the pumping cycle that is most upstream located cam follower moves forward to pinch off the pipe. This occurs also on the output side when the most downstream cam follower is withdraws from the pipe.

Um eine derartige Schwankung auszugleichen, wurden früher Versuche unternommen, den Motorantrieb der Infusionspumpe bei oder in der Nähe der Periode des Nullflusses der Eingangsseite zu beschleunigen, um die Zeitperiode möglichst klein zu halten, während der ein verminderter Fluß auftritt. Derartige Versuche zur Verbesserung der Gleichmäßigkeit des Fluidflusses führten jedoch nur dazu, ciaß der Fluß an der Ausgangsseite noch weniger gleichmäßig wurde. Aus diesem Grunde stellten sich derartige Versuche als nicht zufriedenstellend heraus.Attempts have been made earlier to compensate for such fluctuation made the motor drive the infusion pump at or near the period of the zero flow of the input side to accelerate the time period as possible to be kept small during which a decreased flow occurs. Such attempts however, to improve the evenness of the fluid flow only led to ciaß the flow on the exit side became even less steady. For this reason such attempts were made turned out to be unsatisfactory.

Die Personen, die sich mit der Entwicklung und der Verwendung von Systemen zur parenteralen Verabreichung befassen, und insbesondere die Personen, die sich mit dem Entwurf von mit einem positiven Druck arbeitenden intravenösen peristaltischen Infusionspumpen beschäftigen, haben daher seit langem das Bedürfnis nach einer verbesserten, relativ einfachen, wirtschaftlichen, zuverlässigen, stabilen und genauen Einrichtung zur Steuerung des Fluidflusses gekannt, die die zuvor beschriebene Schwierigkeiten überwindet. Die vorliegende Erfindung erfüllt dieses Bedürfnis.The people who deal with the development and use of Parenteral delivery systems, and particularly those who dealing with the design of intravenous ones working with a positive pressure Employ peristaltic infusion pumps have therefore long had a need for an improved, relatively simple, economical, reliable, stable and precise means for controlling fluid flow are known, such as those previously described Overcomes difficulties. The present invention fulfills this need.

Die vorliegende Erfindung betrifft ein neues und verbessertes Verfahren und eine Einrichtung in einer peristaltischen intravenösen Infusionspumpe, durch das bzw.The present invention relates to a new and improved method and a device in a peristaltic intravenous infusion pump that or

durch die ein gleichmäßigerer Fluidfluß erreichbar ist und durch das bzw. durch die Schwankungen möglichst klein gehalten werden.through which a more even fluid flow can be achieved and through the or are kept as small as possible by the fluctuations.

Ein beispielhaftes Steuersystem der vorliegenden Erfindung, auf das die vorliegende Erfindung aber nicht notwendigerweise beschränkt sein soll, weist eine Mehrzahl von durch einen Motor angetriebenen Nockenfolgern auf, durch die das intravenöse Rohr zusammengedrückt wird, wodurch ein Fluid durch das Rohr unter der Wirkung des positiven Druckes vorwärts getrieben wird. Die Anzahl der Nockenfolger und deren Winkelabstand in Bezug auf einen einzigen Pumpzyklus von 3600 sind so ausgewählt, daß zwischen dem Fluidzufluß und dem Fluidabfluß durch das intravenöse Rohr eine gleich phasige Beziehung besteht. Die Geschwindigkeit des Motorantriebes wird automatisch und selektiv an einem vorgegebenen Punkt in dem Pumpzyklus vergrößert, um unerwünschte Perioden eines verminderten Fluidflusses zu kompensieren bzw. auszugleichen.An exemplary control system of the present invention to which but not necessarily intended to limit the present invention a plurality of motor driven cam followers through which the intravenous tube is squeezed, causing fluid to flow through the tube under the Effect of positive pressure is propelled forward. The number of cam followers and their angular spacing with respect to a single pumping cycle of 3600 are like this selected that between the fluid inflow and the fluid drain through the intravenous tube has an in-phase relationship. The speed of the motor drive is automatically and selectively at a predetermined point in the pumping cycle increased to undesirable periods of decreased fluid flow to compensate or compensate.

In diesem Zusammenhang wurde herausgefunden, daß eine bloße Beschleunigung des Motorantriebes für die peristaltische Pumpe nicht ausreicht, um das Schwankungsphänomen wesentlich zu vermindern, wenn nicht die Nockenfolger in der zuvor geschilderten Weise angeordnet sind, um die gewünschte gleichphasige Beziehung zwischen dem Fluideingang und dem Fluidausgang durch das Rohr herzustellen. Wenn die gewünschte Phasenbeziehung nicht vorgesehen wird, und wenn der Motor nur beschleunigt wird, um die Wirkung der Periode des Nullflusses zu vermindern, die auftritt, wenn der am meisten stromaufwärts gelegene Nockenfolger das intravenöse Rohr abklemmt, treten noch Schwankungen der Flußrate am Ausgang auf. Dieses Schwankungsphänomen wird im wesentlichen dadurch vermindert, daß die Nockenfolger so voneinander beabstandet sind, daß sie zwischen dem Eingang und dem Ausgang durch das Rohr genau einen vollen Zyklus bewirken. Dies bedeutet, daß bei dem mechanischen peristaltischen Antrieb immer zur selben Zeit der am meisten stromaufwärts gelegene Nockenfolger das Rohr abklemmt und sich der am meisten stromabwärts gelegene Nockenfolger von dem Rohr zurckzieht.In this connection it was found that a mere acceleration of the motor drive for the peristaltic pump is not sufficient to counteract the fluctuation phenomenon to be reduced significantly, if not the cam followers in the previously described one Way arranged to achieve the desired in-phase relationship between the fluid input and establish the fluid outlet through the tube. When the desired phase relationship is not provided and if the engine is only accelerated to the effect the period of zero flow that occurs when the most upstream located cam follower pinches the intravenous tube, fluctuations still occur Flow rate at the exit. This fluctuation phenomenon is mainly caused by this reduced that the cam followers are so spaced that they are between cause exactly one full cycle at the entrance and exit through the pipe. this means that with the mechanical peristaltic drive always at the same time the most upstream cam follower pinches the pipe and joins the retracts the most downstream cam follower from the pipe.

Das neue und verbesserte erfindungsgemäße Antriebssystem für eine intravenöse peristaltische Infusionspumpe arbeitet äußerst genau und ist zuverlässig und einfach handhabbar.The new and improved drive system according to the invention for a intravenous peristaltic infusion pump is extremely accurate and reliable and easy to use.

Das System bewirkt eine größere Gleichmäßigkeit der Flußrate des Fluids, die bislang durch bekannte peristaltische Infusionspumpen nicht erreichbar waren.The system causes a greater uniformity of the flow rate of the fluid, which were previously not achievable with known peristaltic infusion pumps.

Im folgenden wird die Erfindung im Zusammenhang mit der Figur näher erläutert.In the following, the invention is explained in more detail in connection with the figure explained.

Die einzige Figur der Zeichnung zeigt ein Blockschaltbild einer peristaltischen intravenösen Infusionspumpe mit zahlreichen Merkmalen der vorliegenden Erfindung.The only figure in the drawing shows a block diagram of a peristaltic intravenous infusion pump having numerous features of the present invention.

Die Figur zeigt ein neues und verbessertes System zur Steuerung eines Fluidflusses, wobei das System die Merkmale der vorliegenden Erfindung verkörpert. In der nachfolgenden Beschreibung bedeutet die Bezeichnung "LU" normalerweise eine intravenöse Verabreichung. Es wird jedoch darauf hingewiesen, daß das erfindungsgemäße Flußsteuersystem auch für andere Formen der parenteralen Verabreichung neben der intravenösen Verabreichung geeignet ist.The figure shows a new and improved system for controlling a Fluid flow, the system embodying the features of the present invention. In the following description, the term "LU" usually means a intravenous administration. It should be noted, however, that the inventive Flow control system also for other forms of parenteral administration besides the intravenous administration is suitable.

Das in der Figur dargestellte I.V. Infusionspumpensystem verwendet einen Gleichstrom-Schrittmotor 10 als Antrieb für die Infusionspumpe, um ein mechanisches abgestuftes Inkrementsignal am Ausgang für eine Nockenwelle 11 zu erhalten, die eine Mehrzahl von Nockenfolgern 12A - 12L oder dergleichen antreibt. Die Nockenfolger bilden Finger, durch die das intravenöse Zufuhrrohr 13 massierbar ist und durch die eine peristaltische Pumpwirkung hervorgerufen wird, durch die in dem Zufuhrrohr ein im wesentlichen positiver Druck erzeugbar ist.The I.V. infusion pump system shown in the figure is used a DC stepper motor 10 as a drive for the infusion pump to a mechanical to obtain graduated incremental signal at the output for a camshaft 11, the a plurality of cam followers 12A-12L or drives like that. The cam followers form fingers through which the intravenous delivery tube 13 can be massaged is and through which a peristaltic pumping action is caused by which a substantially positive pressure can be generated in the supply pipe.

Der grundlegende peristaltische Antrieb, der Massagefinger oder Nockenfolger 12A - 12L verwendet, ist bekannt. Diese Nockenfolger dehnen sich selektiv und aufeinanderfolgend in das Zufuhrrohr 13 ans und treiben das Fluid in die durch die Pfeile dargestellte Richtung von einer geeigneten Flüssigkeitsquelle zu einem Patienten.The basic peristaltic drive, massage finger, or cam follower 12A-12L is known. These cam followers expand selectively and sequentially into the supply pipe 13 and drive the fluid into the position shown by the arrows Direction from a suitable source of fluid to a patient.

Die Betätigung der Nockenfolger 12A - 12L durch die Nockenwelle 11 bewirkt ein im wesentlichen sinusförmiges Fortschreiten der Nockenfolger von der Position 12A,die am meisten stromaufwärts liegt, bis zu der Position 1ZL, die am meisten stromabwärts liegt. Gemäß der vorliegenden Erfindung wird die voranstehende Erscheinung, bei der der Fluß schwankt, dadurch auf einen Mindestwert verringert, daß der Fluideingang und der Fluidausgang genau phasengleich sind, und daß der Schrittmotor 10 während der Perioden beschleunigt wird, während der normalerweise ein verminderter Fluidfluß eintritt. Dadurch wird die Gleichmäßigkeit des Fluidflusses während eines gesamten Pumpzyklus vergrößert.The operation of the cam followers 12A-12L by the camshaft 11 causes the cam followers to progress in a substantially sinusoidal manner from the Position 12A, which is most upstream, to position 1ZL, which is on most downstream. According to the present invention, the foregoing Phenomenon in which the flow fluctuates, thereby reduced to a minimum value, that the fluid inlet and the fluid outlet are exactly in phase, and that the stepper motor 10 is accelerated during periods during which usually a decreased Fluid flow occurs. This will ensure the uniformity of fluid flow during a entire pumping cycle enlarged.

Die Nockenfolger 12A - 12L des peristaltischen Mechanismus sind bekannt und werden durch eine Nockenwelle 11 angetrieben, die wiederum durch den Schrittmotor 10 angetrieben wird, dessen Geschwindigkeit zur Bewirkung der gegewünschten Flußrate des Fluids durch eine Impulsreihe variiert wird, die über die Leitung 14 angelegt wird.The cam followers 12A-12L of the peristaltic mechanism are known and are driven by a camshaft 11, which on the other hand is driven by the stepping motor 10, its speed to effect the desired flow rate of the fluid is varied by a series of pulses which is applied via line 14.

Der Schrittmotor 10 wird-durch ein geeignetes herkömmliches Untersystem 16 mit Motorsteuerkrei6en gesteuert. Das System 16 empfängt eine Reihe von Steuerimpulsen über die Leitung 17 von einem ODER-Gatter 18. An einem Eingang des ODER-Gatters 18 wird über eine Leitung 19 ein der gewünschten Geschwindigkeit des Motores entsprechendes Signal angelegt, das in dem Untersystem 20 mit den Erzeugerkreisen für die Geschwindigkeit erzeugt wird. Dabei wird die Geschwindigkeit typischerweise durch einen herkömmlichen Wahlschalter oder einen Tastaturwähler 21 eingegeben.The stepper motor 10 is implemented by any suitable conventional subsystem 16 controlled with motor control circuits. The system 16 receives a series of control pulses via line 17 from an OR gate 18. At one input of the OR gate 18 is a line 19 corresponding to the desired speed of the motor Signal applied in the subsystem 20 with the generator circuits for the speed is produced. The speed is typically determined by a conventional Selector switch or a keyboard selector 21 entered.

Zur Kompensation des Schwankungsphänomens werden die Anzahl und der Abstand der Nockenfolger 12A - 12L so ausgewählt, daß am Eingang und am Ausgang gleiche Flußcharakteristiken geschaffen werden. In dieser Hinsicht muß das Nockensystem pro Umdrehung der Nockenwelle einen vollständigen Pumpzyklus bewirken. Typischerweise sind bei der gezeigten bevorzugten Ausführungsform 12 Nocken und 12 zugeordnete Nockenfolger vorgesehen, wobei benachbarte Nockenfolger um 30° voneinander beabstandet sind, wodurch zwischen dem Eingang und dem Ausgang genau 3600 oder eine volle Sinuswelle geschaffen wird, um zu erreichen, daß die Flußcharakteristiken am Eingang und Ausgang gleichphasig sind. Auf diese Weise ist es möalich, die Nockenwelle 11 zu beschleunigen und den Fluß am Fluideingang und am Fluidausgang gleichzeitig zu vergleichmäßigen.To compensate for the fluctuation phenomenon, the number and the Distance of the cam followers 12A-12L selected so that at the input and at the output equal flow characteristics are created. In this regard, the cam system cause a complete pumping cycle per revolution of the camshaft. Typically In the preferred embodiment shown, 12 cams and 12 are assigned Cam followers provided, with adjacent cam followers spaced 30 ° from one another are, whereby between the input and the output exactly 3600 or a full sine wave is created in order to achieve that the flow characteristics at the entrance and exit are in phase. In this way, it is possible to accelerate the camshaft 11 and to equalize the flow at the fluid inlet and the fluid outlet at the same time.

Die zuvor erwähnte Beschleunigung wird dadurch erreicht, daß an einem vorgegebenen Punkt des Pumpzyklus und während eines vorgegebenen Bereiches des Zyklus dem Schrittmotor 10 zusätzliche Antriebsimpulse zugeführt werden, um die sonst unerwünschte Periode des verminderten Fluidflusses zu kompensieren, d.h. wenn der am meisten stromaufwärts gelegene Nockenfolger 12A an der Eingangsseite das Rohr 13 abklemmt, und der am meisten stromabwärts gelegene Nockenfolger 12L an der Ausgangsseite sich gleichzeitig von dem Rohr 13 zurückzieht.The aforementioned acceleration is achieved in that on one predetermined point of the pumping cycle and during a predetermined portion of the cycle the stepper motor 10 additional drive pulses are fed to the otherwise undesirable To compensate for the period of decreased fluid flow, i.e. when the most upstream cam follower 12A on the input side clamps off pipe 13, and the most downstream cam follower 12L on the output side itself withdraws from the tube 13 at the same time.

Um die gewünschte Beschleunigung des Schrittmotors 10 und des peristaltischen Antriebsmechanismus zu bewerkstelligen, um das Schwankungsphänomen abzuschwächen, muß der Schrittmotor während einer festen Winkelverschiebung der Nockenwelle 11 beschleunigt werden. In diesem Zusammenhang wird der peristaltische Antrieb mit einer Dekodierscheibe 23 versehen, die ein Kennzeichen trägt, das eine einzige Position anzeigt, die in einer bekannten Beziehung zu der Störung der Flußcharakteristik des Systemes steht. In diesem Zusammenhang empfängt das ODER-Gatter 18 auch als zusätzliches Steuerimpulseingangssignal übqr die Leitung 25 eine Impulsreihe, die zusätzliche Impulse aufweist, die durch ein Untersystem 26 zur Beschleunigung erzeugt wurden.To the desired acceleration of the stepper motor 10 and the peristaltic To accomplish drive mechanism to mitigate the fluctuation phenomenon, the stepper motor must be used during a fixed angular displacement of the camshaft 11 be accelerated. In this context, the peristaltic drive is used a decoder disk 23 which bears an identifier that has a single position indicates that in a known relationship to the disturbance of the flow characteristic of the system. In this context, the OR gate 18 also receives as additional control pulse input signal via line 25, a series of pulses which has additional pulses generated by a subsystem 26 for acceleration became.

Diese zusätzlichen Steuerimpulse werden zur normalen Impulsfrequenz an der Leitung 19 und über die Motorsteuerkreise 16 hinzugefügt, die während der zuvor beschriebenen Kompensationsperiode während des Pumpzyklus zusätzliche Antriebsimpulse an den Motor 10 liefert.These additional control pulses become the normal pulse frequency on line 19 and via the motor control circuits 16 added during the previously described compensation period during the pumping cycle additional Provides drive pulses to the motor 10.

Das Untersystem 20 liefert über eine Leitung 28 an ein UND-Gatter 30, das sich in dem Untersystem 26 zur Beschleunigung befindet, eine zusätzliche Taktfrequenz zur Beschleunigung, wobei das Gatter 30 selektiv durch das Ausgangssignal des die Beschleunigung steuernden Flipflops 31 eingeschaltet wird.The subsystem 20 provides over a line 28 to an AND gate 30, which is located in the acceleration subsystem 26, is an additional one Clock frequency for acceleration, the gate 30 selectively by the output signal of the flip-flop 31 controlling the acceleration is turned on.

Die Anzeige der Position des Pumpzyklus wird dadurch erreicht, daß die Position der Dekodierscheibe 23 ermittelt wird. Die Ermittlung der Position kann auf irgendeine bekannte Art, beispielsweise optisch, mechanisch, magnetisch oder auf eine ähnliche Weise erfolgen.The display of the position of the pumping cycle is achieved in that the position of the decoder disk 23 is determined. Determining the position can be in any known manner, for example optical, mechanical, magnetic or in a similar manner.

In der Figur ist eine Anordnung zur optischen Ermittlung dargestellt, bei der eine lichtimitierende Diode 33 und ein Phtosensor 34 eine am Umfang der Dekodierscheibe vorgesehene, geeignete Öffnung ermitteln, und dabei das Untersystem 26 für die Beschleunigung triggern, um zusätzliche Impulse über die Leitung 25 zu liefern und den Schrittmotor 10 in der gewünschten Weise zu beschleunigen.The figure shows an arrangement for optical determination, in which a light-emitting diode 33 and a Phtosensor 34 one on the circumference of the Determine the decoder disc provided, suitable opening, and thereby the subsystem Trigger 26 for the acceleration in order to generate additional impulses via the line 25 deliver and accelerate the stepping motor 10 in the desired manner.

In einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung leitet die Dekodierscheibe 23 oder eine andere geeignete Vorrichtung zur Kennzeichnung die Beschleunigung des Schrittmotores 10 an einem Punkt ein, der etwa 60° vor der durch den am meisten stromaufwärts gelegenen Nockenfolger 12A bewirkten Abklemmung liegt und die Beschleunigungsperiode dauert bis zu einem Punkt, der etwa 300 nach der durch den Nockenfolger 12A bewirkten Abklemmung liegt. Diese Punkte, an denen das Untersystem zur Beschleunigung eingeschaltet und ausgeschaltet wird, sollten jedoch für jeden Typ und für jede Größe des Verwendeten Infusionsrohres optimiert werden.In a preferred embodiment of the present invention directs the decoder disk 23 or some other suitable device for identification the acceleration of the stepping motor 10 at a point which is about 60 ° before the pinch-off caused by the most upstream cam follower 12A lies and the acceleration period lasts to a point that approximately 300 after the disconnection caused by the cam follower 12A. These points, at which the acceleration subsystem is turned on and off, should, however, be used for each type and size of infusion tube used be optimized.

Das elektrische Ausgangssignal von dem Photosensor 34 wird an einen Verstärker 35 des Untersystems 26 für die Beschleunigung angelegt. Das elektrische Ausgangssignal des Verstärkers wird als Eingangssignal an den Setzanschluß S des Steuerflipflops 31 angelegt. Wenn die Position der Dekodierscheibe 23 so ist, daß der Setzeingang des Flipflops 31 gepulst wird, gelangt der Ausgang des Flipflops in den "wahren" logischen Zustand, um das UNXD-Gatter 30 einzuschalten und um dadurch zu bewirken, daß die Taktfrequenz zur Beschleunigung über die Leitung 37 an einen Adressenzähler 38 und an einen Frequenzmultiplizierer 39 angelegt wird.The electrical output from the photosensor 34 is sent to a Amplifier 35 of subsystem 26 applied for acceleration. The electric The output signal of the amplifier is sent as an input signal to the set terminal S of the Control flip-flops 31 applied. When the position of the decoder disk 23 is such that the set input of the flip-flop 31 is pulsed, the output of the flip-flop arrives to the "true" logic state to turn on UNXD gate 30 and thereby to cause the clock frequency for acceleration via line 37 to a Address counter 38 and to a frequency multiplier 39 is applied.

Der Multiplizierer 39 multipliziert die Taktfrequenz oder -rate und führt die Ausgangssteuerimpulse über die Leitung 25 dem ODER-Gatter 18 zu, so daß die Steuerimpulse zur Beschleunigung zu den normalen Steuarimpulsen für die Geschwindiqkeit des Motores addiert und als zusätzliche Erregerpulse über die Motorsteuerkreise 16 gegeben werden, um den Schrittmotor mit einer höheren Geschwindigkeitsrate anzutreiben, die programmiert ist, um die gewünschten gleichmäßigen Flußraten des Fluids während jedes Pumpzyklus zu erhalten.The multiplier 39 multiplies the clock frequency or rate and leads the output control pulses via line 25 to the OR gate 18, so that the control impulses for acceleration to the normal control impulses for the speed of the motor and as additional excitation pulses via the motor control circuits 16 can be given to drive the stepper motor at a higher speed rate, which is programmed to maintain the desired steady flow rates of the fluid during get every pumping cycle.

Der Multiplizierer 39 wird durch ein geeignetes ROM 40 gesteuert, das das gewünschte Geschwindigkeitsprofil enthält, das benötigt wird, um einen gleichmäßigen Fluidfluß aufrechtzuerhalten. Daher bemißt das ROM 40 den elektrischen Ausgang des Multiplizierers 39 in Ubereinstimmung mit dem Zustand des Adressenzählers 38, der wiederum das ROM 40 steuert.The multiplier 39 is controlled by a suitable ROM 40, which contains the desired speed profile, that needs is used to maintain an even flow of fluid. Hence, the ROM sizes 40 the electrical output of the multiplier 39 in accordance with the state the address counter 38, which in turn controls the ROM 40.

Wenn der Adressenzähler 38 seinen obersten Wert erreicht, wodurch angezeigt wird, daß der Schrittmotor 10 einen vorgeschriebenen Betrag einer Umdrehung ausgeführt hat, der durch eine entsprechende Anzahl von an den Zähler gelieferten Impulsen repräsentiert wird, wird ein dem Überlaufen des Zählers entsprechendes Signal über die Leitung 41 an den Zurücksetzeingang des Steuerflip-flops 31 angelegt. Dies wiederum bewirkt, daß der Ausgang des Flipflops 31 den "falschen" logischen Zustand annimmt, und dadurch das UND-Gatter 30 sperrt, um das Untersystem 26 für die Beschleunigung auszuschalten, bis es erneut bei der nächsten Ermittlung des Kennzeichens an der Dekoderscheibe 23 getriggert wird. Die Ermittlung des Kennzeichens tritt in jedem der durch das System der vorliegenden Erfindung bewirkten gleichmäßigen Pumpzyklen zur selben Zeit ein.When the address counter 38 reaches its highest value, whereby it is indicated that the stepping motor 10 has made a prescribed amount of one revolution has executed, which is delivered to the meter by a corresponding number of Pulses is represented, an overflow of the counter becomes Signal applied via line 41 to the reset input of control flip-flop 31. This in turn causes the output of flip-flop 31 to be the "wrong" logic State assumes, and thereby blocks the AND gate 30 to the subsystem 26 for turn off the acceleration until it is repeated the next time the Indicator on the decoder disk 23 is triggered. The determination of the license plate occurs in each of the uniformities effected by the system of the present invention Pumping cycles at the same time.

Wenn dies gewünscht wird, kann die vorliegende Erfindung dadurch einfacher ausgeführt werden, daß das ROM 40 einfach weggelassen wird. Bei einem derartigen System wird durch den Multiplizierer 39 eine lineare Beschleunigung bewirkt, und der Adressenzähler arbeitet nach einer vorgegebenen Zeitperiode in derselben Weise, um überzulaufen und das Steuerflip-Flop 31 zurückzusetzen und dadurch das Untersystem für die Beschleunigung bis zum nächsten Pump -zyklus auszuschalten. Dabei wird die vorgegebene Zeitperiode durch eine entsprechende Anzahl von über die Leitung 37 ermittelten Taktimpulsen repräsentiert.This can make the present invention simpler if so desired can be carried out that the ROM 40 is simply omitted. With such a System, a linear acceleration is effected by the multiplier 39, and the address counter works in the same way after a specified period of time, to overflow and reset the control flip-flop 31 and thereby the subsystem switch off for the acceleration until the next pump cycle. The predetermined time period by a corresponding number of over the line 37 represents determined clock pulses.

Das neue und verbesserte erfindungsvemä-ße System zur Steuerung des Fluidflusses ist äußerst genau, zuverlässig und leicht handhabbar. Es führt während jedes Pumpzyklus und von Zyklus zu Zyklus zu einem gleichmäßigeren Fluidfluß, wobei die Schwankungen vermindert sind. Voranstehend wurde das erfindungsgemäße System hardwaremäßig bzw. gegenständlich beschrieben. Für bestimmte Bereiche des Systems kann jedoch auch eine geeignete Software verwendet werden.The new and improved erfindungsvemä-ße system for controlling the Fluid flow is extremely accurate, reliable and easy to use. It performs during each pumping cycle and cycle to cycle for a more steady flow of fluid, wherein the fluctuations are reduced. The above was the system according to the invention hardware or objectively described. For certain areas of the system however, suitable software can also be used.

Claims

Claims 1. Control device for a fluid flow with a Plurality of peristaltic cam followers through which an intravenous tube is sequentially is compressible, characterized in that the number of cam followers (12A - 121) and the relative distance between the cam followers (12A - 12L) are such that that during each pumping cycle the fluid inlet and the fluid outlet through the tube (13) are in phase that a drive device (10, 11) for driving the cam follower (12A-121) is provided, and there is a device (26) for increasing the speed the drive device (10, 11) is provided during each pumping cycle in order to avoid undesired To compensate for periods of decreased fluid flow.

2. Device according to claim 1, characterized in that the device (26) to accelerate a predetermined period in each pumping cycle before the im essentially zero flow can be switched on and that the device (26) a predetermined period remains switched on for acceleration, which is limited to the im substantial zero flow follows.

3. Device for controlling a flux for a peristaltic Pump drive with a plurality of cam followers that follow one another into an intravenous tube to extend the fluid through the tube under a positive To advance pressure, characterized in that a device (10, 11) for driving of the peristaltic drive (12A-12L), a device (23, 33, 34) for determining a predetermined point in the pumping cycle that precedes the point at which the flow is substantially zero, and means (26) are provided for acceleration are that on the device (23, 33, 34) for determining the predetermined point responds to the drive means (10, 11) in a predetermined manner and during to accelerate a predetermined range of the pumping cycle, causing fluctuations can be made as small as possible, and the evenness of the fluid flow is increased will.

4. Device according to one of claims 1 to 3, characterized in that that the device (26) for accelerating the drive device (10, 11) during- accelerates each pumping cycle at a variable rate such that a uniform flow is achieved, and that fluctuations are made as small as possible will.

5. Device according to claim 4, characterized in that the device (26) works linearly for acceleration.

6. Device according to claim 4, characterized in that the device (26) contains a programmed acceleration profile for acceleration.

7. Method of improving fluid flow uniformity through an intravenous tube, with fluid flow being through an infusion pump positive pressure caused by a peristaltic drive is produced, characterized in that the tube (13) has a peristaltic mechanism is massaged or pressed, which is a plurality of cam follower fingers (12A- - 12L) having, which are spaced from each other to between the fluid inlet and the Fluid outlet by effecting an in-phase relationship at the outlet of the pipe (13), and that the peristaltic mechanism during a particular portion of the pumping cycle is accelerated to compensate for undesired periods of decreased fluid flow.

8. The method according to claim 7, characterized in that the step to accelerate has a step at which a predetermined point of the pumping cycle is determined, which is before the substantially zero flow to the speed peristaltic mechanism.

9. The method according to claim 8, characterized in that the acceleration of the peristaltic mechanism is linear.

10. The method according to claim 8, characterized in that the acceleration of the peristaltic mechanism in accordance with a programmed acceleration profile for each pumping cycle.