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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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1. Gebiet der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung betrifft allgemein an Gas angereicherte Fluide
und genauer ein System, das ein Körperfluid bzw. eine körperliche
Flüssigkeit
mit einem Gas anreichert.
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2. Hintergrund
des Standes der Technik
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Dieser
Abschnitt soll den Leser auf verschiedene Aspekte des Standes der
Technik hinführen,
die auf verschiedene Aspekte der vorliegenden Erfindung bezogen
werden können,
die unten beschrieben und/oder beansprucht werden. Es wird gedacht, daß diese
Diskussion hilfreich ist, um den Leser mit Hintergrundinformation
auszustatten, um ein besseres Verständnis der verschiedenen Aspekte
der vorliegenden Erfindung zu fördern
bzw. zu erleichtern. Demgemäß sollte
verstanden werden, daß diese Statements
bzw. Feststellungen in diesem Licht gelesen werden sollen und nicht
als Eingeständnisse
des Standes der Technik.
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An
Gas angereicherte Fluide werden in einer breiten Vielfalt von medizinischen,
kommerziellen, und industriellen Anwendungen verwendet. Abhängig von
der Anwendung wird ein besonderer bzw. spezieller Typ von Fluid
mit einem besonderen Typ von Gas angereichert, um ein an Gas angereichertes Fluid
zu erzeugen, das Eigenschaften aufweist, die den Eigenschaften entweder
des Gases oder Fluids allein für
die gegebene bzw. bestimmte Anwendung überlegen sind. Die Techniken
zum Liefern von an Gas angereicherten Fluiden variieren auch dramatisch,
wiederum abhängig
vom besonderen Typ einer Anwendung, für welche das an Gas angereicherte Fluid
zu verwenden ist.
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Viele
kommerzielle und industrielle Anwendungen existieren. Als ein Beispiel
können
Getränke mit
der Zugabe von Sauerstoff gereinigt und mit der Zugabe von Kohlendioxid
mit Kohlendioxid versetzt bzw. gesättigt werden. Als ein weiteres
Beispiel wird die Reinigung von Abwasser durch die Zugabe von Sauerstoff
gesteigert, um einen aeroben biologischen Abbau zu erleichtern.
Als noch ein anderes Beispiel kann in Feuerlöschern ein inertes Gas, wie beispielsweise
Stickstoff, Kohlendioxid oder Argon in Wasser oder einem anderen
geeigneten Fluid aufgelöst
werden, um ein an Gas angereichertes Fluid zu erzeugen, das bei
Schlag bzw. Stoß expandiert,
um ein Feuer auszulöschen.
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Während die
kommerziellen und industriellen Anwendungen von an Gas angereicherten
Fluiden relativ gut bekannt sind, fahren an Gas angereicherte Fluide
fort, in die Gesundheitsfürsorgeindustrie
einzudringen. Beispielsweise werden Sauerstofftherapien populärer in vielen
Gebieten. Ein breites Sortiment von Behandlungen, welche Sauerstoff, Ozon,
H2O2, und andere
Aktivsauerstoffergänzungen involvieren,
hat Praktiker bzw. Anwender unter eigentlich allen medizinischen
Spezialitäten
gewonnen. Sauerstofftherapien wurden in der Behandlung von verschiedenen
Krankheiten, einschließlich Krebs,
AIDS und Alzheimer verwendet. Ozontherapie wurde beispielsweise
verwendet, um mehrere Millionen Leute in Europa hinsichtlich einer
Vielzahl von medizinischen Zuständen,
einschließlich
Exzemen, Gangrän
bzw. Brand, Krebs, Schlaganfall, Hepatitis, Herpes, und AIDS zu
behandeln. Derartige Ozontherapien wurden in Europa populär, weil
sie dazu tendieren, den Sauerstoffmetabolismus bzw. -stoffwechsel
zu beschleunigen und die Abgabe von Sauerstoff in den Blutstrom
zu stimulieren.
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Sauerstoff
ist ein entscheidender Nährstoff für menschliche
Zellen. Er erzeugt Energie für
eine gesunde Zellaktivität
und wirkt direkt gegen fremde Toxine im Körper. Tatsächlich kann eine Zellschädigung aus
einem Sauerstoffmangel für
sogar kurze Perioden von Zeit resultieren, und eine derartige Zellschädigung kann
zu einer Organfunktionsstörung oder
einem Versagen führen.
Beispielsweise erleben bzw. erfahren Herzanfall- und Schlaganfallopfer
Blutflußverstopfungen
oder eine Divergenz bzw. Abweichung, die Sauerstoff im Blut daran
hindern, zu den Zellen von vitalen Geweben geliefert zu werden. Ohne
Sauerstoff verschlechtern sich diese Gewebe fortschreitend und in
schweren Fällen
kann der Tod aus einem vollständigen
Organversagen resultieren. Jedoch können sogar weniger schwere
Fälle einen kostspieligen
Krankenhausaufenthalt, spezialisierte Behandlungen und lange Rehabilitation
involvieren bzw. einschließen.
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Blutsauerstoffniveaus
können
in bezug auf die Konzentration von Sauerstoff beschrieben werden,
der in einer gesättigten
Lösung
bei einem gegebenen Partialdruck von Sauerstoff (pO2)
erzielt werden kann. Typischerweise reichen für arterielles Blut normale
Sauerstoffniveaus, d.h., Normoxie oder Normoxemie von 90 bis 110
mmHg. Hypoxemisches Blut, d.h. Hypoxemie, ist arterielles Blut mit
einem pO2 von weniger als 90 mmHg. Hyperoxemisches Blut,
d.h. Hyperoxemie oder Hyperoxie, ist ein arterielles Blut mit einem
pO2 größer als
400 mmHg, aber geringer als 760 mmHg. Hyperbares bzw. Überdruckblut
ist arterielles Blut mit einem pO2 größer als
760 mmHg. Venöses
Blut andererseits weist typischerweise ein pO2 Niveau
von weniger als 90 mmHg auf. Beim durchschnittlichen Erwachsenen
reichen beispielsweise normale venöse Blutsauerstoffniveaus allgemein
von 40 mmHg bis 70 mmHg.
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Blutsauerstoffniveaus
können
auch in bezug auf bzw. Termen von Hämoglobinsättigungsniveaus beschrieben
werden. Für
normales arterielles Blut ist die Hämoglobinsättigung ungefähr 97% und
variiert nur, wenn pO2 Niveaus zunehmen.
Für normales
venöses
Blut ist die Hämoglobinsättigung
ungefähr 75%.
Tatsächlich
ist Hämoglobin
normalerweise die primäre
Sauerstoff tragende Komponente im Blut. Jedoch findet ein Sauerstofftransfer
vom Hämoglobin durch
das Blutplasma und in die Körpergewebe
statt. Deshalb ist das Plasma fähig,
eine substantielle Menge an Sauerstoff zu tragen, obwohl es das
normalerweise nicht tut. Somit steigern Techniken zum Erhöhen der
Sauerstoffniveaus im Blut primär
die Sauerstoffniveaus des Plasmas, nicht des Hämoglobins.
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Die
Techniken zum Erhöhen
des Sauerstoffniveaus im Blut sind nicht unbekannt. Beispielsweise sind
Marine- und Freizeittaucher vertraut mit Behandlungen einer hyperbaren
Kammer, die verwendet werden, um die Druckluftkrankheit zu bekämpfen, obwohl
hyperbare Medizin relativ ungewöhnlich
ist für
die meisten Leute. Da Hämoglobin
relativ mit Sauerstoff gesättigt
ist, versuchen Behandlungen einer hyperbaren Kammer das Plasma zu
oxygenieren bzw. mit Sauerstoff anzureichern. Es wird gedacht, daß eine derartige
Hyperoxygenierung die weißen Blutzellen
bzw. -körperchen
des Körpers
stärkt,
welche die Zellen sind, die eine Infektion bekämpfen. Hyperbare Sauerstoffbehandlungen
können
auch an Pa tienten bereitgestellt werden, die an Strahlungs- bzw.
Bestrahlungsverletzungen bzw. -schädigungen leiden. Strahlungsschädigungen
treten üblicherweise in
Verbindung mit Behandlungen für
Krebs auf, wo die Bestrahlung verwendet wird, den Tumor zu töten. Unglücklicherweise
schädigen
gegenwärtig
Strahlungsbehandlungen auch umgebendes gesundes Gewebe ebenso. Der
Körper
hält sich
selbst gesund, indem ein konstanter Fluß bzw. Strom von Sauerstoff zwischen
Zellen beibehalten wird, aber Strahlungsbehandlungen können diesen
Fluß bzw.
Strom von Sauerstoff unterbrechen. Demgemäß kann Hyperoxygenierung das
Wachstum von neuen Zellen stimulieren, wodurch zugelassen wird,
daß sich
der Körper selbst
heilt.
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Strahlungsbehandlungen
sind nicht der einzige Typ von medizinischer Therapie, der Zellen
Sauerstoff entzieht. In Patienten, die an akutem Myokard- bzw. Herzmuskelinfarkt
leiden, beispielsweise, wenn das Myokardium bzw. die Herzmuskulatur
adäquaten Niveaus
von oxygeniertem bzw. mit Sauerstoff versehenen Blut für eine längere Zeitperiode
beraubt ist, kann eine irreversible Schädigung am Herz resultieren.
Wo der Infarkt in einem Herzanfall manifestiert wird, versagen die
Herzkranzarterien, einen adäquaten
Blutfluß bzw.
-strom zum Herzmuskel bereitzustellen. Die Behandlung hinsichtlich
eines akuten Myokardinfarkts oder Myokardischämie involviert häufig ein
Durchführen
einer Angioplastie oder das Stenting bzw. Spannen bzw. Aufweiten
von Gefäßen ein,
um Okklusionen bzw. Verstopfungen innerhalb der Gefäßwände zu komprimieren,
abzutragen oder auf andere Weise zu behandeln. In einer Angioplastieprozedur
wird beispielsweise ein Ballon in das Gefäß plaziert und für eine kurze
Zeitperiode aufgeblasen, um die Größe des Inneren des Gefäßes zu erhöhen. Wenn
der Ballon entleert wird, wird hoffentlich das Innere des Gefäßes das
meiste oder alles dieser Zunahme an Größe behalten, um einen erhöhten Blutfluß zuzulassen
bzw. zu erlauben.
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Jedoch
kann sogar mit der erfolgreichen Behandlung von verstopften Gefäßen noch
ein Risiko einer Gewebeverletzung existieren. Während einer perkutanen transluminalen
Coronarangioplastie (PTCA) wird die Ballonaufblaszeit durch die
Toleranz des Patienten gegenüber
Ischämie
beschränkt,
die durch die temporäre
bzw. zeitlich vorübergehende Blockierung
eines Blutflusses durch das Gefäß während der
Ballonaufblasung verursacht ist. Ischämie ist ein Zustand, in welchem
der Bedarf für
Sauerstoff die Zufuhr von Sauerstoff übersteigt, und der Zustand kann
zu einer Zellschädigung
oder Nekrose führen. Eine
Reperfusionsschädigung
kann auch beispielsweise aufgrund eines langsamen coronaren Rückflusses
oder keines Rückflusses
nachfolgend auf die Anglioplastie resultieren. Außerdem sind
für einige Patienten
Anglioplastieprozeduren bzw. -verfahren nicht eine attraktive Option
für die
Behandlung von Gefäßblockaden.
Derartige Patienten sind typischerweise mit erhöhtem Risiko an Ischämie aus
Gründen, wie
beispielsweise geringer verbliebener ventrikulärer Funktion, Läsions- bzw.
Wundtyp und -ort, oder der Menge an Myokardium, welches einem Risiko ausgesetzt
ist. Behandlungsoptionen für
derartige Patienten schließen
typischerweise mehr invasive Prozeduren, wie beispielsweise coronare
Bypaß-Chirurgie
ein.
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Um
das Risiko einer Gewebeschädigung bzw.
-verletzung zu verringern, die mit den Behandlungen eines akuten
Myokardinfarkts und Myokardischämie
assoziiert bzw. verbunden ist, ist es üblicherweise wünschenswert,
oxygeniertes Blut oder an Sauerstoff angereicherte Fluide den Geweben
zuzu führen,
welche einem Risiko ausgesetzt sind. Eine Gewebeschädigung wird
minimiert oder verhindert durch die Diffusion des aufgelösten Sauerstoffs
aus dem Blut an das Gewebe. Somit beinhaltet in einigen Fällen die
Behandlung eines akuten Myokardinfarkts und Myokardischämie eine
Perfusion von oxygeniertem Blut oder an Sauerstoff angereicherten
Fluiden. Der Ausdruck "Perfusion" ist vom französischen
Zeitwort "perfuse" abgeleitet, das
bedeutet "gießen über oder
durch." In diesem
Zusammenhang betrifft Perfusion jedoch verschiedene Techniken, in
welchen wenigstens ein Anteil des Bluts des Patienten in einen Zirkulationskreislauf
außerhalb
des Körpers
abgeleitet wird, d.h. einen Kreislauf, welcher eine Blutzirkulation
außerhalb
des Patientenkörpers
bereitstellt. Typischerweise enthält der Kreislauf außerhalb
des Körpers
ein künstliches
Organ, das die Funktion eines internen Organs ersetzt, bevor das
Blut zurück zum
Patienten geliefert wird. Gegenwärtig
gibt es viele künstliche
Organe, die in einem Kreislauf außerhalb des Körpers angeordnet
werden können,
um ein Organ des Patienten zu ersetzen. Die Liste von künstlichen
Organen enthält
künstliche
Herzen (Blutpumpen), künstliche
Lungen (Oxygenatoren), künstliche
Nieren (Hämodialyse)
und künstliche
Lebern.
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Während einer
PTCA kann beispielsweise die tolerierbare Ballonaufblaszeit durch
das gleichzeitige Einführen
von oxygeniertem Blut in die Coronararterie des Patienten erhöht werden.
Erhöhte Blutsauerstoffniveaus
können
auch die Hyperkontraktilität
in dem normalerweise perfundiert gelassenen ventrikulären Herzgewebe
verursachen, um einen Blutfluß bzw.
-strom weiter durch die behandelten Coronargefäße zu erhöhen. Die Infusion von oxygeniertem
Blut oder an Sauerstoff angereicherten Fluiden kann auch im Anschluß an die
Fertigstellung einer PTCA oder anderen Prozeduren fortgesetzt werden,
wie beispielsweise eine chirurgische Behandlung, um die Umkehrung
von Ischämie
zu beschleunigen und eine Wiedererlangung der Myokardfunktion zu
erleichtern bzw. zu fördern.
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Konventionelle
bzw. herkömmliche
Methoden für
die Lieferung von oxygeniertem Blut oder an Sauerstoff angereicherten
Fluiden zu Geweben involvieren die Verwendung von Blutoxygenatoren.
Derartige Prozeduren involvieren allgemein ein Entnehmen von Blut
von einem Patienten, ein Zirkulieren des Bluts durch einen Oxygenator,
um eine Blutsauerstoffkonzentration zu erhöhen, und dann ein Liefern des
Bluts zurück
zu dem Patienten. Es gibt jedoch Nachteile bei der Verwendung von
herkömmlichen
Oxygenatoren in einem Kreislauf außerhalb des Körpers. Derartige
Systeme sind typischerweise kostspielig, komplex und schwierig handzuhaben. Häufig ist
ein qualifizierter Perfusionist bzw. eine Perfusion Verabreichender
erforderlich, um das System vorzubereiten und zu überwachen.
Ein eine Perfusion Verabreichender ist ein erfahrener Gesundheitsprofi,
der speziell trainiert und ausgebildet ist, um als ein Mitglied
eines Chirurgenteams zu arbeiten, der für die Auswahl, Einstellung
und den Betrieb eines Zirkulationskreislaufs außerhalb des Körpers verantwortlich
ist. Der eine Perfusion Verabreichende ist verantwortlich für ein Bedienen
der Maschine während
einer chirurgischen Behandlung, ein genaues Überwachen des geänderten
Kreislaufprozesses, eines Ergreifens eines geeigneten Korrekturvorgangs, wenn
abnormale Situationen entstehen, und eines vollständigen Informierens
sowohl des Chirurgen als auch des Anästhesisten. Zusätzlich zur
Bedienung des Kreislaufs außerhalb
des Körpers
während
einer chirurgischen Behandlung fungieren die eine Perfusion Verabrei chenden
häufig
in unterstützenden
Rollen für
andere medizinische Spezialitäten,
um in der Konservierung von Blut und Blutprodukten während einer chirurgischen
Behandlung zu assistieren und um eine Langzeitunterstützung für den Kreislauf
eines Patienten außerhalb
der Operationsraumumgebung bereitzustellen. Weil es gegenwärtig keine
Techniken gibt, die verfügbar
sind, um einen Kreislauf außerhalb des
Körpers
automatisch zu betreiben und zu überwachen,
sind die Gegenwart eines qualifizierten eine Perfusion Verabreichenden,
und die damit verbundenen Kosten, typischerweise erforderlich.
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Konventionelle
Kreisläufe
außerhalb
des Körpers
zeigen auch andere Nachteile. Beispielsweise weisen Kreisläufe außerhalb
des Körpers
typischerweise ein relativ großes
Priming- bzw. Grundvolumen
auf. Das Primingvolumen ist typischerweise das Volumen an Blut,
das innerhalb des Kreislaufs außerhalb
des Körpers
enthalten ist, d.h., das gesamte Volumen an Blut, das außerhalb
des Patientenkörpers
zu irgendeinem gegebenen Zeitpunkt ist. Beispielsweise ist es nicht
ungewöhnlich
für den Kreislauf
außerhalb
eines Körpers,
ein bis zwei Liter von Blut für
einen typischen erwachsenen Patienten zu halten. Derartige große Priming-
bzw. Grundvolumina sind aus vielerlei Gründen nicht wünschenswert.
Beispielsweise kann in einigen Fällen
eine Bluttransfusion notwendig sein, um das Blut zu kompensieren,
das zeitlich vorübergehend
an den Kreislauf außerhalb
des Körpers
infolge seines großen
Grundvolumens verloren wird. Auch müssen häufig Wärme- bzw. Heizeinrichtungen
verwendet werden, um die Temperatur des Bluts auf einem akzeptablen
Niveau zu halten, wenn es sich durch den Kreislauf außerhalb
des Körpers
bewegt. Weiterhin sind konventionelle Kreisläufe außerhalb des Körpers relativ schwierig
ein- und auszuschalten. Bei spielsweise können, wenn der Kreislauf außerhalb
des Körpers ausgeschaltet
wird, große
stillstehende Lachen bzw. Vorräte
von Blut im Kreislauf koagulieren.
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Zusätzlich zu
den oben erwähnten
Nachteilen gibt es in Kreisläufen
außerhalb
des Körpers,
die herkömmliche
Blutoxygenatoren enthalten, ein relativ hohes Risiko einer Entzündungszellreaktion
und Blutkoagulation aufgrund der relativ langsamen Blutströmungsraten
bzw. -flußgeschwindigkeiten
und großen
Blutkontaktoberfläche
der Oxygenatoren. Beispielsweise sind ein Blutkontaktoberflächenbereich
von ungefähr
ein bis zwei Quadratmeter und Geschwindigkeitsströme bzw.
-flüsse
von ungefähr
3 Zentimeter/Sekunde nicht ungewöhnlich
bei herkömmlichen
Oxygenatorsystemen. Somit ist eine relativ aggressive Anti-Coagulationstherapie,
wie beispielsweise Heparinisierung, üblicherweise als ein Zusatz
zu einem Verwenden des Oxygenators erforderlich.
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Schließlich betrifft
vielleicht einer der größten Nachteile
bei einem Verwenden von herkömmlichen Blutoxygenierungssysteme
den maximalen Partialdruck von Sauerstoff (pO2),
der dem Blut verliehen werden kann. Herkömmliche Blutoxygenierungssysteme
können
an Sauerstoff angereichertes Blut vorbereiten bzw. herstellen, das
einen Partialdruck von Sauerstoff von ungefähr 500 mmHg aufweist. Somit kann
Blut, das pO2 Niveaus nahe oder über 760 mmHg
aufweist, d.h. hyperbares Blut, nicht mit den konventionellen Oxygenatoren
erzielt werden.
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Es
ist wünschenswert,
an Gas angereichertes Fluid an einen Patienten auf eine Weise zu
liefern, welche eine Blasenkernbildung und -ausbildung bei bzw.
nach einer Infusion in den Patienten verhindert oder minimiert.
Die maximale Kon zentration an Gas, die in einer Flüssigkeit
erzielbar ist, wird gewöhnlich
durch das Henry'sche
Gesetz bestimmt. Bei Umgebungstemperatur erzeugt die relativ niedrige Löslichkeit
von vielen Gasen, wie beispielsweise Sauerstoff oder Stickstoff,
innerhalb einer Flüssigkeit, wie
beispielsweise Wasser, eine niedrige Konzentration des Gases in
der Flüssigkeit.
Jedoch sind solche niedrigen Konzentrationen typischerweise nicht
geeignet für
ein Behandeln von Patienten, wie oben diskutiert. Hier ist es vorteilhaft,
eine Gaskonzentration innerhalb einer Flüssigkeit zu verwenden, die
stark seine Löslichkeit
bei Umgebungstemperatur übersteigt.
Eine Verdichtung einer Gas- und Flüssigkeitsmischung bei einem
hohen Druck kann verwendet werden, um eine hohe Konzentration an
gelöstem Gas
gemäß dem Henry'schen Gesetz zu erzielen, aber
eine Störung
einer gasgesättigten
oder gasübersättigten
Flüssigkeit
durch Versuche, sie in einer Umgebung bei Umgebungsdruck von einem
Reservoir hohen Drucks einzuspritzen, resultiert gewöhnlich in
einer Ausbildung eines Hohlraums bei oder nahe der Auslaßöffnung.
Die rasche Entwicklung von Blasen, die an der Auslaßöffnung erzeugt
werden, entlüftet
viel des Gases aus der Flüssigkeit,
so daß ein
hoher Grad an Gasübersättigung
nicht länger
in der Flüssigkeit
bei Umgebungsdruck außerhalb
des Hochdruckbehälters
existiert. Zusätzlich
erzeugt das Vorhandensein von Blasen im Abfluß eine Turbulenz und behindert
den Fluß bzw.
Strom des Abflusses über
die Auslaßöffnung hinaus.
Außerdem
kann die Koaleszenz von Gasblasen in Blutgefäßen dazu neigen, die Gefäße zu verstopfen
und in einer gasförmigen
lokalen Embolie resultieren, die eine Verringerung in der lokalen
Zirkulation, arterielle Hypoxemie und systemische Hypoxie verursacht.
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In
Therapien von an Gas angereichertem Fluid, wie beispielsweise Sauerstofftherapien,
die die Verwendung eines hyperoxischen oder hyperbaren Bluts involvieren,
werden Lieferungstechniken verwendet, um die Ausbildung von Kavitations-
bzw. Hohlraumkernen zu verhindern oder zu minimieren, so daß klinisch
signifikante Blasen sich nicht innerhalb eines Blutgefäßes eines
Patienten ausbilden. Jedoch sollte verstanden werden, daß jegliche
Blasen, die erzeugt werden, dazu tendieren, sehr klein in der Größe zu sein,
so daß ein
eine Perfusion Verabreichender typischerweise Schwierigkeiten haben würde, eine
Blasenbildung ohne die Unterstützung einer
Blasendetektionsvorrichtung zu detektieren. Unglücklicherweise sind bekannte
Blasendetektoren nicht effektiv zum Detektieren von Blasen in einem Kreislauf
außerhalb
des Körpers
für die
Herstellung und Lieferung von hyperoxischem oder hyperbarem Blut.
Dieses Problem resultiert aus der Tatsache, daß die Größe und Geschwindigkeit von
einigen Blasen jenseits der Auflösung
von bekannten Blasendetektoren sind. Deshalb können Mikroblasen (Blasen mit Durchmessern
von ungefähr
50 Mikrometern bis ungefähr
1000 Mikrometern) und einige Makroblasen (Blasen mit Durchmessern
größer als
1000 Mikrometern) einer Detektion entrinnen.
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Aus
WO 99/08733 sind ein System und ein Verfahren zum Erhöhen einer
Gaskonzentration in Blut bekannt, in welchem Blut mit einer an Sauerstoff übersättigten
Lösung
gemischt wird, um ein hyperoxemisches Blut zu generieren bzw. zu
erzeugen, das zurück
zu dem Patienten zu infundieren ist. Das System außerhalb
des Körpers
umfaßt
ein Rohr bzw. eine Verrohrung, durch welche(s) Blut von dem Patienten
zirkuliert bzw. im Kreislauf geführt
wird, eine Blutpumpe, um Blut von dem Patienten zu entnehmen und
Blut zu diesem zu liefern, wenig stens einen Kanal zum Liefern von
an Sauerstoff übersättigtem Fluid
in das hypoxemische oder normoxemische Blut vom Patienten, wodurch
hyperoxemisches Blut erzeugt wird. Das hyperoxemische Blut wird
dann zu einer zentralen Vene, direkt zum Herzen oder einer Arterie
des Patienten mit der Blutpumpe bei ungefähr der gleichen Volumenlieferungsrate
wie der Blutvolumenentnahmerate rückgeführt.
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Aus
US 5,618,441 A ist
eine Dialysemaschine bekannt, welche eine einzige Mikro-Regel- bzw. -Steuereinrichtung
bzw. einen einzigen Mikrocontroller verwendet, um sowohl Sicherheitssystemfunktionen
als auch Steuer- bzw. Regelsystemfunktionen durchzuführen. Eine
Kartusche ist bereitgestellt, in welcher eine externe Blutpumpe
Blut aus einer Arterienkammer abzieht.
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KURZE BESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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Die
vorhergehenden und andere Vorteile der Erfindung werden beim Lesen
der folgenden detaillierten Beschreibung und unter Bezugnahme auf
die Zeichnungen ersichtlich werden, in welchen:
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1 eine
perspektivische Ansicht eines beispielhaften Systems für ein Erzeugen
eines an Gas angereicherten Fluids illustriert;
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2 ein
Blockdiagramm des Systems von 1 illustriert;
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3 ein
Blockdiagramm des Host/Benutzerinterface illustriert, das in System
von 1 verwendet wird;
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4 eine
beispielhafte Anzeige illustriert;
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5 ein
Blockdiagramm eines Blutpumpensystems illustriert, das im System
von 1 verwendet wird;
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6 ein
Verriegelungssystem illustriert, das im System von 1 verwendet
wird;
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7 eine
Draufsicht auf eine Oxygenierungsvorrichtung illustriert, die im
System von 1 verwendet wird;
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8 eine
Querschnittsansicht illustriert, die entlang einer Linie 8-8 in 7 genommen
ist;
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9 eine
Bodenansicht der Oxygenierungsvorrichtung illustriert, die im System
von 1 verwendet wird;
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10 eine detaillierte Ansicht eines Rückschlagventils
illustriert, das in 8 illustriert ist;
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11 eine detaillierte Ansicht einer Kolbenanordnung
illustriert, die in 8 illustriert ist;
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12 eine Querschnittsansicht illustriert, die entlang
einer Linie 12-12 von 8 genommen ist;
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13 eine detaillierte Ansicht einer Ventilanordnung
illustriert, die in 8 illustriert ist;
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14 eine Querschnittsansicht der Ventilanordnung
illustriert, die entlang einer Linie 14-14 in 13 genommen ist;
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15 eine detaillierte Ansicht eines Kapillarrohrs
illustriert, das in 8 illustriert ist;
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16 eine detaillierte Ansicht eines Entlüftungsventils
illustriert, das in 8 illustriert ist;
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17 eine Explosionsansicht der Kartusche und der
Kartuschenumhüllung
illustriert;
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18 eine Vorderansicht der Kartuschenaufnahme der
Kartuschenumhüllung
illustriert, die in 1 illustriert ist;
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19 eine Querschnittsansicht der Kartuschenumhüllung illustriert,
die entlang einer Linie 19-19 in 18 genommen
ist;
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20 die Vorderansicht einer Torklinke des Tors
der Kartuschenumhüllung
illustriert;
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21 eine Querschnittsansicht der Torklinke illustriert,
die entlang einer Linie 21-21 in 20 genommen
ist;
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22 eine andere Querschnittsansicht der Torklinke
illustriert;
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23 eine detaillierte Ansicht der Torklinke von 19 illustriert;
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24 eine Querschnittsansicht der Torklinke illustriert,
die einen blockierenden Mechanismus enthält;
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25 eine Querschnittsansicht des verriegelnden
bzw. Verriegelungsmechanismus von 24 illustriert,
wobei der Riegel bzw. die Klinke geschlossen ist;
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26 eine Querschnittsansicht des verriegelnden
Mechanismus illustriert, nachdem die Klinke geschlossen worden ist;
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27 eine Boden- bzw. Unteransicht der Kartuschenumhüllung illustriert;
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28 eine Querschnittsansicht, die entlang einer
Linie 28-28 in 27 genommen ist, einer Ventilbetätigungsvorrichtung
in einer erstreckten Position illustriert;
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29 eine Querschnittsansicht, die entlang einer
Linie 28-28 in 27 genommen ist; einer Ventilbetätigungsvorrichtung
in einer eingezogenen Position illustriert;
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30 eine Draufsicht auf die Kartuschenumhüllung illustriert;
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31 eine Querschnittsansicht, die entlang einer
Linie 31-31 von 30 genommen ist, einer Ventilbetätigungsvorrichtung
in ihrer ausgefahrenen Position illustriert;
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32 eine Querschnittsansicht, die entlang einer
Linie 31-31 von 30 genommen ist, einer Ventilbetätigungsvorrichtung
in ihrer eingezogenen Position illustriert;
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33 eine Querschnittsansicht der Kartuschenumhüllung illustriert,
die entlang einer Linie 33-33 in 18 genommen
ist;
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34 eine detaillierte Ansicht eines Ultraschallsensors
illustriert, der in 33 illustriert ist;
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35 eine detaillierte Ansicht eines Ultraschallsensors
illustriert, der in 33 illustriert ist;
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36 eine Draufsicht auf die Kartuschenumhüllung illustriert,
die Gasanschlüsse
enthält;
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37 eine Querschnittsansicht illustriert, die entlang
einer Linie 37-37 in 36 genommen ist;
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38 eine detaillierte Ansicht der Querschnittsansicht
von 37 eines Gasanschlusses in einer
nicht sitzenden Position illustriert;
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39 eine detaillierte Ansicht der Querschnittsansicht
von 37 eines Gasanschlusses in einer
sitzenden Position illustriert;
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40 eine Teilquerschnittsansicht eines Antriebsmechanismus
illustriert;
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41A und B eine Explosionsansicht des Antriebsmechanismus
illustrieren, der in 40 illustriert ist;
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42 eine Querschnittsansicht illustriert, die entlang
einer Linie 42-42 in 40 genommen ist;
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43 eine detaillierte Ansicht einer Meßdose illustriert,
die in 42 illustriert ist;
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44 eine Explosionsansicht einer Sensoranordnung
des Antriebsmechanismus illustriert;
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45 eine teilweise Draufsichtquerschnittsansicht
der Antriebsanordnung illustriert;
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46 eine Querschnittsansicht illustriert, die entlang
einer Linie 46-46 von 45 genommen ist;
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47 eine detaillierte Ansicht eines Abschnitts
der Sensoranordnung illustriert, die in 46 illustriert
ist;
-
48 einen beispielhaften Sensor für eine Verwendung
in der Sensoranordnung illustriert, die in 44 illustriert
ist;
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49 ein Zustandsdiagramm illustriert, das die Basistätigkeit
des Systems darstellt, das in 1 illustriert
ist;
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50 ein Blockdiagramm einer System-Regel-
bzw. -Steuereinrichtung illustriert;
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51 ein Blockdiagramm eines Blasendetektors illustriert;
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52 ein beispielhaftes Signal illustriert, das
durch den Blasendetektor übermittelt
wird;
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53 ein beispielhaftes Signal illustriert, das
durch den Blasendetektor empfangen wird;
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54 einen Blasensensor illustriert, der mit dem
Rückführrohr gekoppelt
ist;
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55 eine Querschnittsansicht des Rückführrohrs
von 54 illustriert;
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56 ein schematisches Diagramm eines Systems illustriert,
das verwendet wird, um Blasendetektoren zu evaluieren, wie beispielsweise
den Blasendetektor des vorliegenden Systems;
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57 eine erhöhte
Seitenansicht eines beispielhaften Kapillarrohrs illustriert;
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58 eine Seitenansicht des Kapillarrohrs von 57 illustriert, das innerhalb einer Verbindungsvorrichtung
positioniert ist, auf die ein Materialfluß trifft;
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59 ein schematisches Diagramm eines alternativen
Systems illustriert, das verwendet wird, um Blasendetektoren zu
bewerten, wobei das System einen Puls- bzw. Impulsdämpfer beinhaltet;
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60 eine detaillierte Ansicht eines beispielhaften
Pulsdämpfers
illustriert, und
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61 die Ausgabe eines digitalen Signalprozessors
illustriert, der die Durchmesser von Blasen anzeigt, die durch den
Blasendetektor detektiert werden.
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BESCHREIBUNG
VON SPEZIFISCHEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
-
Eine
oder mehrere spezifische Ausführungsform(en)
der vorliegenden Erfindung wird bzw. werden unten beschrieben. In
einer Bemühung,
eine prägnante
Beschreibung dieser Ausführungsformen
bereitzustellen, werden nicht alle Merkmale einer tatsächlichen
Implementierung in der Beschreibung beschrieben. Es sollte erkannt
bzw. geschätzt
werden, daß bei
der Entwicklung irgendeiner derartigen tatsächlichen Implementierung, wie
in jeglichem Engineering- bzw. Entwicklungs- oder Designprojekt, zahlreiche
implementierungsspezifische Entscheidungen getroffen werden müssen, um
die spezifischen Ziele der Entwickler zu erzielen, wie beispielsweise
Erfüllung
von systembezogenen und geschäftsbezogenen
Beschränkungen,
welche von einer Implementierung zu einer anderen variieren können. Außerdem sollte
erkannt werden, daß eine
derartige Entwicklungsanstrengung komplex und zeitraubend sein kann,
aber dennoch eine Routine sein würde
beim Unternehmen des Designs, der Fabrikation und Herstellung für jene von
gewöhnlicher
Fachkenntnis, die den Nutzen bzw. Vorteil dieser Offenbarung haben.
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Systemüberblick
-
Sich
nunmehr den Zeichnungen zuwendend, und anfangs auf 1 bezugnehmend
ist ein System zum Herstellen bzw. Vorbereiten und Liefern von an Gas
angereichertem Fluid illustriert und durch ein Bezugszeichen 10 bezeichnet.
Obwohl das System 10 verwendet werden kann, um eine Anzahl
von verschiedenen Typen bzw. Arten von an Gas angereicherten Fluiden
herzustellen, stellt in diesem besonderen Beispiel das System 10 an
Sauerstoff angereichertes Blut her. Wie im Detail hierin beschrieben wird,
ist das System 10 adaptiert, Blut von einem Patienten zu
entnehmen, das Blut mit einem an Sauerstoff übersättigten physiologischen Fluid
zu kombinieren und das an Sauerstoff angereicherte Blut zurück zu dem
Patienten zu liefern.
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Da
das System 10 während
chirurgischer Behandlungsprozeduren verwendet werden kann, ist es
typischerweise so bemessen, um innerhalb einer normalen Operationsraumumgebung
angeordnet zu werden. Obwohl das System 10 als eine stationäre Vorrichtung
oder eine feste Anlage innerhalb eines Operationsraums konfiguriert
sein kann, ist es häufig für verschiedene
chirurgische Behandlungsvorrichtungen wünschenswert mobil zu sein.
Demgemäß ist in
diesem Beispiel das System 10 als an eine rollende Basis 12 über einen
Sockel 14 gekoppelt illustriert. Obwohl einige der elektrischen
und/oder mechanischen Komponenten des Systems 10 in der
Basis 12 oder dem Sockel 14 untergebracht bzw.
aufgenommen werden können,
werden diese Komponenten typischerweise innerhalb eines Gehäuses 16 angeordnet
sein. Um ein Positionieren des Systems 10 zu erleichtern,
kann ein Griff 18 an das Gehäuse 16 zum Lenken
einer Bewegung des Systems 10 gekoppelt sein, und ein Pedal 20 kann
an die Basis 12 zum Anheben und Absenken des Gehäuses 16 auf
dem Sockel 14 gekoppelt sein (beispielsweise über einen Zahnstangen-
und Ritzelmechanismus, welcher nicht gezeigt ist).
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Das
Gehäuse 16 kann
einen Deckel bzw. eine Abdeckung enthalten, wie beispielsweise ein angelenktes
bzw. Scharniertor 22, um bestimmte Komponenten des Systems 10 zu
schützen,
die an Stellen außerhalb
des Gehäuses 16 angeordnet sind.
Komponenten, die typischerweise am Äußeren des Gehäuses 16 angeordnet
sind, können
eine Blutpumpe 24, eine Kartuschenumhüllung 26 sowie verschiedene
Regel- bzw. Steuervorrichtungen 28 umfassen. Zusätzliche
externe Gegenstände
können eine
Benutzerinterfacetafel 30 und eine Anzeige 32 umfassen.
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Nun
bezugnehmend auf 2 ist ein Blockdiagramm, das
verschiedene Komponenten des Systems 10 repräsentiert,
illustriert. Ein geeignetes Entnahmerohr 34, wie beispielsweise
eine Kanüle,
ein Katheter oder Intubatorhülle
wird in ein geeignetes Blutgefäß 36 eines
Patienten 38 eingesetzt. Blut wird vom Patienten 38 durch
das Entnahmerohr 34 unter Verwendung des Blutpumpensystems 24 entnommen.
Spezifisch beinhaltet das Blutpumpensystem 24 eine Pumpe 40,
wie beispielsweise eine Peristaltikpumpe. Da die Peristaltikpumpe 40 mechanisch Wellen
einer Kontraktion entlang des flexiblen Rohrs 34 erzeugt,
wird Fluid innerhalb des Rohrs 34 in der Richtung des Pfeils 42 gepumpt.
Wie im Detail unten diskutiert wird, beinhaltet das Blutpumpensystem 24 ein
Strömungs-
bzw. Flußmeßgerät 46,
das ein Feedback bzw. eine Rückkopplung
von einer Strömungs- bzw.
Flußsonde 48 empfängt. Die
Flußsonde 48 ist an
das Rückführrohr 50 des
Patienten gekoppelt, wie beispielsweise eine Kanüle oder einen Katheter. Mit diesem
Feedback kann das Blutpumpensystem 24 als ein automatischer
Kreislauf außerhalb
des Körpers
arbeiten, der die U/min der Peristaltikpumpe 40 einstellen
kann, um den gewünschten
Blutfluß beizubehalten.
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Das
Entnahmerohr 34 und/oder das Rückführrohr 50 kann bzw.
können
(ein) subselektive(r) Katheter sein. Die Konstruktion des Rückführrohrs 50 kann
von besonderem Einfluß im
Licht der Tatsache sein, daß das
an Gas angereicherte Körperfluid
gasgesättigt
oder gasübersättigt über wenigstens
einen Abschnitt der Länge
des Rückführrohrs 50 sein
kann. Deshalb ist das Rückführrohr 50 insbesondere
typischerweise ausgelegt, um die Erzeugung eines Hohlraumkerns zu
verringern oder zu beseitigen, welcher verursachen kann, daß ein Teil
des Gases außer
Lösung
gelangt. Beispielsweise kann das Verhältnis von Länge zu Innendurchmesser des
Katheters ausgewählt
sein, um einen relativ niedrigen Druckabfall von der Oxygenierungsvorrichtung 54 zum
Patienten 38 zu erzeugen. Typischerweise ist der Katheter
so bemessen, um innerhalb eines 6 französischen Führungskatheters zu passen.
Materialien, wie beispielsweise Polyethylen, PEBAX (Polyetheramid)
oder Silikon können
beispielsweise in der Konstruktion des Katheters verwendet werden.
Auch sollte das Lumen des Katheters relativ frei von Übergängen sein,
die die Erzeugung von Hohlraumkernen verursachen können. Beispielsweise
arbeitet ein glattes Volumen, das keine verschmolzenen Polymerübergänge aufweist,
typischerweise gut.
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Das
Blut wird durch das Entnahmerohr 34 in der Richtung des
Pfeils 52 in eine Oxygenierungsvorrichtung 54 gepumpt.
Obwohl verschiedene unterschiedliche Typen von Oxygenierungsvorrichtungen für ein Oxygenieren
bzw. Anreichern bzw. Sättigen mit
Sauerstoff des Patientenbluts vor seiner Rückführung geeignet sein können, stellt
die Oxygenierungsvorrichtung 54 in dem System 10 vorteilhafterweise ein
an Sauerstoff übersättigtes
physiologisches Fluid her und kombiniert es mit dem Blut, um das
Blut mit Sauerstoff anzureichern. Die Oxygenierungsvorrichtung 54 ist
vorteilhafterweise auch steril, abnehmbar bzw. entfernbar und wegwerfbar,
so daß,
nachdem die Prozedur bzw. Verfahren an dem Patienten 38 abgeschlossen
worden ist, die Oxygenierungsvorrichtung 54 entfernt und
durch eine andere Oxygenie rungsvorrichtung 54 für den nächsten Patienten
ersetzt werden kann.
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Vorteile
der Oxygenierungsvorrichtung 54 werden im großen Detail
unten beschrieben. Jedoch ist es für die Zwecke der Diskussion
von 2 ausreichend, an diesem Punkt zu verstehen, daß das physiologische
Fluid, wie beispielsweise Salzlösung, von
einer geeigneten Zufuhr 56, wie beispielsweise einem IV
Beutel, zu einer ersten Kammer 58 der Oxygenierungsvorrichtung 54 unter
der Steuerung bzw. Regelung einer System-Regel- bzw. -Steuereinrichtung
bzw. eines Systemcontrollers 55 geliefert wird. Ein geeignetes
Gas, wie beispielsweise Sauerstoff, wird von einer Zufuhr 60,
wie beispielsweise einem Tank, zu einer zweiten Kammer 62 der
Oxygenierungsvorrichtung 54 geliefert. Allgemein gesprochen wird
das physiologische Fluid von der ersten Kammer 58 in die
zweite Kammer 62 gepumpt und zerstäubt, um eine an Sauerstoff übersättigte physiologische Lösung zu
erzeugen. Diese an Sauerstoff übersättigte physiologische
Lösung
wird dann in eine dritte Kammer 64 der Oxygenierungsvorrichtung 54 zusammen
mit dem Blut vom Patienten 38 geliefert. Da sich das Blut
des Patienten mit der an Sauerstoff übersättigten physiologischen Lösung vermischt, wird
an Sauerstoff angereichertes Blut erzeugt. Dieses an Sauerstoff
angereicherte Blut wird aus der dritten Kammer 64 der Oxygenierungsvorrichtung 54 durch
das Rückführrohr 50 entnommen.
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Ein
Host/Benutzer-Interface 66 des Systems 10 überwacht
sowohl den Druck am Entnahmerohr 34 über einen Entnahmedrucksensor 68 als
auch den Druck am Rückführrohr 50 über einen
Rückdrucksensor 70.
Wie in 6 illustriert, sind die Enden
des Entnahmerohrs 34 und des Rückführrohrs 50, die an die
Oxygenierungsvorrichtung 54 koppeln, in einem Y-Verbindungsstück bzw.
-Verbinder 71 in diesem Beispiel verkörpert. Der Y-Verbinder 71 enthält den Entnahmedrucksensor 68 und
den Rückführdrucksensor 70,
welche operativ an das Host/Benutzer-Interface 66 über einen
elektrischen Verbinder bzw. Stecker 73 gekoppelt sind.
Das Host/Benutzer-Interface 66 kann
diese Druckablesungen zu der Anzeige 32 liefern, so daß ein Benutzer
die Drücke überwachen
und sie, wenn gewünscht,
einstellen kann. Das Host/Benutzer-Interface 66 empfängt ein
Signal von einem Niveausensor 72, der das Niveau von Fluid
innerhalb der Mischkammer 64 der Oxygenierungsvorrichtung 54 überwacht,
um sicherzustellen, daß sich die
an Sauerstoff übersättigte physiologische
Lösung mit
dem Blut des Patienten mit wenig oder keiner Blasenbildung mischt.
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Das
System 10 enthält
darüber
hinaus vorteilhafterweise einen geeigneten Blasendetektor 74. Der
Blasendetektor 74 enthält
einen geeigneten Blasensensor 76, der am Rückführrohr 50 positioniert ist,
um Blasen zu detektieren, wenn bzw. wie sie durch das Rückführrohr 50 zu
dem Patienten 38 hindurchtreten. Wiederum empfängt, wie
in größerem Detail
unten diskutiert, der Blasendetektor 74 die Signale vom
Blasensensor 76 und be- bzw. verarbeitet Information hinsichtlich
der Natur jeglicher Blasen, die sich in dem an Sauerstoff angereicherten
Blut bewegen können,
das zurück
zu dem Patienten 38 geht. In dieser Ausführungsform
stellt der Blasendetektor 74 diese Information an das Host/Benutzer-Interface 66 zur
Verfügung,
so daß Information
hinsichtlich Blasen in dem Ab- bzw. Ausfluß an den Benutzer über die
Anzeige 32 bereitgestellt werden kann. Der Blasendetektor 74 kann
auch das System 10 unter bestimmten Um ständen regeln
bzw. steuern oder stillegen, wie dies im Detail unten diskutiert
wird.
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Das
System 10 enthält
auch ein Verriegelungssystem 44. Das Verriegelungssystem 44 kommuniziert
bzw. steht in Verbindung mit vielen der Komponenten des Systems 10 aus
verschiedenen Gründen.
Das Verriegelungssystem 44 überwacht die verschiedenen
Komponenten, um sicherzustellen, daß das System 10 innerhalb
bestimmter vorgeschriebener Grenzen arbeitet. Beispielsweise empfängt das
Verriegelungssystem 44 Information hinsichtlich Entnahme-
und Rückführdruck
von den Drucksensoren 68 und 70, Information hinsichtlich Fluidniveau
in der Mischkammer 64 vom Niveausensor 72, und
Information hinsichtlich der Anzahl und/oder Größe von Blasen vom Blasendetektor 74, sowie
andere Information hinsichtlich der Betriebszustände der verschiedenen Komponenten.
Basierend auf dieser Information kann das Verriegelungssystem 44 das
System 10 stillegen, sollte es beginnen, außerhalb
der vorgeschriebenen Grenzen zu arbeiten. Beispielsweise kann das
Verriegelungssystem 44 jeweils Klemmen 78 und 80 am
Entnahmerohr 34 und Rückführrohr 50 ergreifen,
als auch das Blutpumpensystem 24 und die System-Regel- bzw. -Steuereinrichtung 55 ausschalten,
die die Oxygenierungsvorrichtung 54 steuert bzw. regelt.
Während
das Verriegelungssystem 44 typischerweise in dieser automatischen
Art arbeitet, kann ein Sicherheitsschalter 82 so bereitgestellt
sein, daß ein
Benutzer eine Stillegung bzw. ein Niederfahren des Systems 10 auf
die gleiche Art initiieren bzw. einleiten kann, selbst wenn das System 10 innerhalb
seiner vorgeschriebenen Grenzen arbeitet.
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Das
System 10 weist ein niedriges Priming- bzw. Grundvolumen
relativ zu herkömmlichen
Kreisläufen
außerhalb eines
Körpers,
typischerweise im Bereich von 25 bis 100 Milliliter auf. So wird
typischerweise eine Wärme-
bzw. Heizeinrichtung nicht mit dem System 10 verwendet.
Wenn es jedoch wünschenswert
ist, die Temperatur des ankommenden Bluts im Entnahmerohr 34 oder
des abgehenden, an Gas angereicherten Bluts im Rückführrohr 50 zu regeln
bzw. zu steuern, kann eine geeignete Vorrichtung, wie beispielsweise
ein Wärmetauscher
operativ an ein oder beide der Rohre 34 und 50 gekoppelt sein.
Tatsächlich
kann nicht nur der Wärmetauscher (nicht
gezeigt) verwendet werden, um das Fluid zu erwärmen, wenn es sich durch das
System 10 bewegt, sondern er kann auch verwendet werden,
um das Fluid abzukühlen.
Es kann wünschenswert
sein, das Fluid abzukühlen,
weil gezeigt worden ist, daß mäßige Unterkühlung, rund
30°C bis
34°C eine
ischämische
Schädigung
beim Myokardinfarkt beispielsweise verlangsamt.
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Host/Benutzer-Interface
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Die
verschiedenen Details des Systems 10, das oben unter Bezugnahme
auf 1 und 2 beschrieben ist, werden unter
Bezugnahme auf die restlichen Figuren beschrieben. Sich nun zu 3 zuwendend,
ist eine exemplarische bzw. beispielhafte Ausführungsform des Host/Benutzer-Interfaces 66 illustriert.
Das Host/Benutzer-Interface 66 enthält ein Benutzer-Interface 84 und
ein Host-Interface 85. Das Benutzer-Interface 84 kann
eine Benutzereingabe und Anzeigevorrichtung, wie beispielsweise
eine Touchscreen- bzw. Berührungsbildschirmanzeige 86 enthalten.
Wie in 4 illustriert, kann die Touchscreenanzeige 86 "Knöpfe" 87 enthalten,
die bestimmte Tätigkeiten
bzw. Vorgänge
initiieren bzw. einleiten, wenn ein Benutzer sie berührt. Die
Touchscreenanzeige 86 kann auch Information, wie beispielsweise Alarme/Mitteilungen 88,
Statusanzeiger 89, Blutflußinformation 90 und
Blasenzählungen 91 enthalten.
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Die
Benutzereingaben werden durch einen Berührungsbildschirmtreiber 92 gehandhabt,
und die angezeigte Information wird durch einen Anzeigetreiber 93 gehandhabt.
Der Berührungsbildschirmtreiber 92 übermittelt
Benutzereingaben an ein Interface bzw. eine Schnittstelle, wie beispielsweise
ein RS-232 Interface 94. Das RS-232 Interface 94 kann diese
Benutzereingaben anderen Abschnitten des Systems 10 mitteilen,
wie beispielsweise der System-Regel- bzw. -Steuereinrichtung 55,
dem Verriegelungssystem 44, dem Blutpumpensystem 24 und dem
Blasendetektor 74. Der Anzeigetreiber 93 kommuniziert
mit einer Anzeige-Regel- bzw. -Steuereinrichtung 95, welche
auch an das RS-232 Interface 94 über einen Bus 96 gekoppelt
ist. Die Anzeige-Regel- bzw. -Steuereinrichtung 95 empfängt aktualisierte
Information von den verschiedenen anderen Abschnitten des Systems 10,
und sie verwendet diese Information, um die Anzeige 86 zu
aktualisieren.
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Das
Host-Interface 85 kann auch verschiedene andere Fähigkeiten
enthalten. Beispielsweise kann das Host-Interface 85 eine
Tonkarte 97 enthalten, um Lautsprecher 98 am Benutzer-Interface 84 anzutreiben
bzw. zu betreiben. Zusätzlich
kann ein Netzwerkadapter 99 erlauben, daß das Host-Interface 85 mit
einem externen Netzwerk, wie beispielsweise einen LAN im Spital
oder einem entfernten Netzwerk kommuniziert, um Updates für das System 10 bereitzustellen,
beispielsweise dem Internet. Schließlich kann das Host-Interface 85 eine
analoge und/oder digitale Eingabe-/Ausgabe- bzw. I/O-Vorrichtung 101 enthalten,
welche in diesem Beispiel bestimmte Signale, wie beispielsweise
ein Freigabesignal, ein Signal "Aufforderung
zum Stoppen", ein
Entnahmedrucksignal, ein Rückführdrucksignal übermittelt
und empfängt.
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Blutpumpensystem
und Verriegelungssystem
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Viele
der unten beschriebenen Komponenten können, während sie insbesondere in dem
beispielhaften System 10 nützlich sind, ebenso ziemlich nützlich in
anderen Typen von Systemen sein. Beispielsweise kann das Blutpumpensystem 24,
das im Detail unter Bezugnahme auf 5 beschrieben
ist, nicht nur im Zusammenhang des Systems 10 verwendet
werden, sondern auch in anderen Typen von Perfusionssystemen, wie
beispielsweise herkömmlichen
Herz-Lungen-Maschinen und anderen Typen von anderen Kreisläufen außerhalb
eines Körpers. Wie
vorher diskutiert, verwendet das Blutpumpensystem 24 eine
geeignete Pumpe 40, wie beispielsweise eine Peristaltikpumpe,
um Blut von dem Patienten 38 durch ein Entnahmerohr 34 zu
entnehmen. Das Blutpumpensystem 24 beinhaltet weiterhin
ein Flußmeßgerät 46,
wie beispielsweise ein Überschallflußmeßgerät, welches
mit einem Flußwandler 48 über Leitungen 100 und 102 kommuniziert.
Die Rückkopplung
vom Transducer bzw. Wandler 48 ermöglicht, daß das Blutpumpensystem 24 die
gewünschte Flußrate bzw.
Strömungsgeschwindigkeit
beibehält. Die
gewünschte
Flußrate
kann durch einen Benutzer eingegeben werden, wie beispielsweise
einen eine Perfusion Verabreichenden oder eine Krankenschwester, über das
Regel- bzw. Steuerpult bzw. -paneel 30. In diesem Beispiel
enthält
das Regel- bzw. Steuerpult 30 sowohl eine Anzeige der gegenwärtigen bzw.
aktuellen Blutflußrate
in Milliliter pro Minute als auch einen "Aufwärts"-Knopf 104 und
einen "Abwärts"-Knopf 106,
die einem Benutzer erlauben, die Blutflußrate nach oben bzw. nach unten
einzustellen. Das Regel- bzw. Steuerpult 30 beinhaltet weiterhin einen "Vorbereitungs"- bzw. "Haupt"-Knopf 108,
einen "Start"-Knopf 110 und
einen "Stop"-Knopf 112. Außerdem kann
das Regel- bzw. Steuerpult 30 durch einen Fußschalter 114 vergrößert bzw.
erweitert sein, welcher ein Stoppedal 116 enthält, welches
die gleiche Funktion wie der Stop-Knopf 112 durchführt, und ein
Hauptstartpedal 118, welches die gleiche Funktion wie der
Vorbereitungs- bzw. Haupt-Knopf 108 und der Start-Knopf 110 durchführt.
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Da
das Blutpumpensystem 24 eine Rückkopplung von dem Flußwandler 48 verwendet,
um die U/min der Pumpe 40 in einer Art und Weise beizubehalten
und einzustellen, welche eine konsistente bzw. stetige Durchflußrate bereitstellt,
erfordert das Blutpumpensystem 24 keine Benutzerinteraktion bzw.
-wechselwirkung, sobald einmal das System angelassen bzw. vorbereitet
ist und die Flußrate
eingestellt worden ist. Deshalb kann im Gegensatz zu Blutpumpen,
die in anderen Kreisläufen
außerhalb
eines Körpers
verwendet werden, das Blutpumpensystem 24 durch einen angelernten
Techniker oder eine Krankenschwester bedient werden, eher als ein äußerst erfahrener
eine Perfusion Verabreichender.
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Um
eine zusätzliche
Maßnahme
an Vertrauen bzw. Zuverlässigkeit
mit einer derartigen angelehrten Tätigkeit bereitzustellen, nutzt
das Blutpumpensystem 24 bestimmte Merkmale aus, die durch das
Verriegelungssystem 44 bereitgestellt werden. Beispielsweise
kann bezugnehmend auf das Verriegelungssystem 44, das in 6 ebenso
illustriert ist, das Verriegelungssystem 44 enthalten oder
Zugang haben zu einem Personen-Modul 120. Das Personen-Modul 120 kann
einen Speicher 122 enthalten, wie beispielsweise einen
Nur-Lese-Speicher.
Der Speicher 122 des Personen-Moduls 120 kann
verschiedene Information enthalten, wie beispielsweise Flußraten und
-bereiche, ebenso wie andere Information, die unten zu diskutieren
ist. Deshalb kann für einen
besonderen Patienten oder für
einen besonderen Typ von Patient die gewünschte Flußrate und/oder der gewünschte Flußratenbereich
in den Speicher 122 programmiert werden. Beispielsweise kann
in Anwendungen eines akuten Myokardinfarkts die Flußrate 75 Milliliter
pro Minute sein, oder für Schlaganfallanwendungen
kann die Flußrate 300 Milliliter
pro Minute sein. In dieser beispielhaften Ausführungsform kann das Personen-Modul 120 im Y-Verbinder 71 angeordnet
sein. Da die in das Personen-Modul 120 programmierte Information
auf einen besonderen Patienten oder einen besonderen Typ von Patienten
bezogen sein kann, und weil ein neuer Y-Verbinder 71 typischerweise
mit jedem Patienten verwendet wird, stellt der Standort bzw. die
Stelle des Personen-Moduls 120 im Y-Verbinder 71 ein
wirksames Verfahren bereit, das System 10 kundenbedarfsgerecht
bei jedem Patienten zu machen, der behandelt wird.
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Das
Verriegelungssystem 44 liest diese Flußinformation vom Speicher 122 und
vergleicht sie mit der Flußrate,
die durch das Flußmeßgerät 46 auf der
Leitung 124 geliefert wird. Solange die Flußrate vom
Flußmeßgerät 46 bei
der gewünschten
Flußrate oder
innerhalb des gewünschten
Flußbereichs
beibehalten wird, die bzw. der in den Speicher 122 programmiert
ist, wird das Verriegelungssystem 44 fortsetzen, ein Freigabesignal
an die Leitung 126 zum Blutpumpensystem 24 zu
liefern. Sollte jedoch die Flußrate
außerhalb
des gewünschten
Bereichs, aufgrund eines Eingreifens der Bedienungsperson, Versagens
des Flußwandlers 48 usw.,
fallen, wird das Verriegelungssystem 44 das Signal auf
der Leitung 126 schalten bzw. umschalten, um das Blutpumpensystem 24 auszuschalten.
Das Verriegelungssystem 44 wird weiterhin die Klemmen 78 und 80 betätigen, um
das System 10 in einer für den Patienten 38 sicheren
Weise abzustellen.
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Das
Verriegelungssystem 44 enthält eine analoge konditionierende
Schaltung 130, die das analoge Flußratensignal vom Flußmeßgerät 46 auf der
Leitung 124 empfängt
und bearbeitet bzw. behandelt. Dieses konditionierte Signal wird
mit der Information vom Speicher 122 unter Verwendung von Komparatoren
und Schwellwerteinstellungen 132 verglichen. Die Ergebnisse
dieses Vergleichs werden an einen logischen bzw. Logikblock 134 geliefert, welcher
beispielsweise ein Feld programmierbares Gate Array (FPGA) oder
eine komplexe programmierbare Logikvorrichtung (CPLD) sein kann.
Der Logikblock 134 erzeugt das Freigabe- oder Ausschaltsignal
an der Leitung 126.
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Die
konditionierende Schaltung 130 empfängt auch die analogen Drucksignale
vom Entnahmedruckwandler 68 und dem Rückführdruckwandler 70.
Diese Drücke
können überwacht
werden, um sicherzustellen, daß weder
das Entnahmerohr 34 noch das Rückführrohr 50 geknickt
sind bzw. werden oder auf andere Weise außerstande sind, Fluid bei einem minimalen
gewünschten
Druck oder höher
zu liefern. Der Logikblock 134 vergleicht diese Drücke mit
der minimalen Druckeinstellung, beispielsweise –300 mm Hg, und liefert ein
Warnsignal, wenn irgendein Druck unter die minimale Druckeinstellung
fällt.
Zusätzlich
wird der Entnahmedruck überwacht,
um sicherzustellen, daß er
höher als
eine minimale Entnahmedruckschwelle bleibt, beispielsweise –300 mm Hg,
um sicherzustellen, daß Blasen
nicht aus der Lösung
durch die Blutpumpe 40 gezogen werden. Noch weiter wird
der Rückführdruck überwacht,
um sicherzustellen, daß er
nicht einen maximalen Rückführdruck,
beispielsweise 2000 mm Hg übersteigt.
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Die
Art und Weise, in welcher das Verriegelungssystem 44 mit
verschiedenen anderen Abschnitten des Systems 10 zusammenwirkt,
wird unten, wo geeignet, diskutiert. Jedoch kann gesehen werden,
daß das
Blutpumpensystem 24 und das Verriegelungssystem 44 eine
Technik bereitstellen, durch welche Blut von einem Patienten bei
einer gewünschten
und beibehaltbaren Flußrate
entfernt werden kann und daß jegliche
Abweichung von der gewünschten
Strömungs-
bzw. Durchflußrate
veranlassen wird, daß das
System auf eine Art und Weise abgestellt wird, welche für den Patienten 38 sicher
ist. Demgemäß kann die
Verwendung eines eine Perfusion Verabreichenden in den meisten Fällen vermieden
bzw. erübrigt
werden.
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Oxygenierungsvorrichtung
-
Obwohl
das Blutpumpensystem 24 in einer Vielfalt von verschiedenen
Systemen verwendet werden kann, wird es für den primären Zweck dieser Diskussion
innerhalb des Systems 10 inkorporiert bzw. eingegliedert.
Wie unter Bezugnahme auf 2 oben
beschrieben, ist einer seiner Hauptzwecke, Blut an die Oxygenierungsvorrichtung 54 zu
liefern. Demgemäß ist vor
einem Diskutieren des Blutpumpensystems 24 oder anderer
Komponenten weiterhin ein Verständnis
der Art und Weise, in welcher die Oxygenierungsvorrichtung 54 funktioniert,
angemessen.
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Bezugnehmend
zuerst auf 7, 8 und 9,
ist eine beispielhafte Ausführungsform
einer Oxygenierungsvorrichtung 54 illustriert. Wie vorher erwähnt, enthält die Oxygenierungsvorrichtung 54 drei
Kammern: eine Fluidzufuhrkammer 58, eine Zerstäubungskammer 62 und
eine Mischkammer 64. Allgemein gesprochen, wird physiologisches
Fluid, wie beispielsweise eine Salzlösung in die Fluidzufuhrkammer 58 gezogen.
Das physiologische Fluid wird unter Druck von der Fluidzufuhrkammer 58 zur
Zerstäubungskammer 62 übertragen.
In der Zerstäubungskammer 62 wird
das physiologische Fluid mit einem Gas, wie beispielsweise Sauerstoff,
angereichert, um ein an Gas angereichertes physiologisches Fluid
auszubilden. Beispielsweise kann das physiologische Fluid mit dem
Gas übersättigt sein
bzw. werden. Das an Gas angereicherte physiologische Fluid wird
zur Mischkammer 64 übertragen,
um mit einer Körperflüssigkeit
bzw. einem Körperfluid,
wie beispielsweise Blut, kombiniert zu werden. Das Mischen des mit
bzw. an Gas angereicherten physiologischen Fluids mit dem Körperfluid
bildet ein an Gas angereichertes Körperfluid. In einem Beispiel
wird Blut von einem Patienten mit einer an Sauerstoff übersättigten Salzlösung vermischt
und zurück
zu dem Patienten übertragen.
-
Beginnend
mit einer detaillierten Diskussion der Fluidzufuhrkammer 58 ist
eine geeignete Lieferungsvorrichtung, wie beispielsweise ein Rohr 140 an eine
Zufuhr von physiologischem Fluid gekoppelt. In diesem Beispiel kann
das Rohr 140 eine Tropfkammer 141 enthalten und
ist an einem Ende an einen IV Beutel 56 gekoppelt. Das
andere Ende des Rohrs 140 ist an eine Düse 142 gekoppelt.
Die Düse 142 bildet
einen Abschnitt eines Fluiddurchgangs 144, der zur Fluidzufuhrkammer 58 führt. Ein
Rückschlagventil 146 ist
im Fluiddurchgang 144 angeordnet, so daß Fluid in die Fluidkammer 58 durch
den Fluiddurchgang 144 eintreten kann, aber Fluid nicht
durch den Fluiddurchgang 144 austreten kann.
-
Wie
durch die detaillierte Ansicht von 10 illustriert,
weist das Rückschlagventil 146 eine O-Ringdichtung 148 auf, die
zwischen einer Lippe im Fluiddurchgang 144 und der Düse 142 angeordnet ist.
Eine Feder 150 beaufschlagt eine Kugel 152 in Kontakt
mit der O-Ringdichtung 148. Wenn Fluid, das sich in der
Richtung des Pfeils 154 bewegt, die Kraft der Feder 150 und
den Druck innerhalb der Fluidzufuhrkammer 58 überwindet,
wird die Kugel 152 gegen die Feder 150 gedrückt, so
daß Fluid
in die Fluidzufuhrkammer 58 fließen kann. Jedoch kann Fluid
nicht in die entgegengesetzte Richtung fließen, weil die Kugel 152 wirksam
gegen die O-Ringdichtung 148 abdichtet.
-
Eine
Kolbenanordnung 160 ist am gegenüberliegenden Ende der Fluidzufuhrkammer 58 angeordnet.
Die Kolbenanordnung 160 enthält eine Hülse 162, die fest
innerhalb der Fluidzufuhrkammer 58 angeordnet ist. Wie
im größeren Detail
in 11 illustriert, ist ein Tauchkolben bzw. Plunger 164 gleitbar
innerhalb der Hülse 162 angeordnet.
Eine Kappe 166 ist an einem Ende des Tauchkolbens 164 angeordnet.
Die Kappe enthält
einen Flansch 168, der einen Außendurchmesser größer als
den Innendurchmesser der Hülse 162 aufweist,
um die Bewegung der Kolbenanordnung 160 nach unten zu beschränken bzw.
zu begrenzen. Obwohl die Hülse 162,
der Tauchkolben 164 und die Kappe 166 vorteilhafterweise
aus einem relativ starren bzw. steifen Material, wie beispielsweise
Kunststoff, hergestellt sind, ist ein relativ rückstellfähiges Endstück 170 an der Kappe 166 angeordnet.
Das Endstück 170 enthält vorteilhafterweise
abdichtende Glieder 172, die gegen die Innenwände der
Fluidzufuhrkammer 58 abdichten.
-
Wie
durch die strichlierten Linien in 11 illustriert,
ist die Kolbenanordnung 160 zwischen einer ersten Position
(durch die vollen bzw. durchgehenden Linien gezeigt) und einer zweiten
Position (durch die strichlierten Linien ge zeigt) bewegbar. Um diese Bewegung
zu erleichtern, ist eine Vorrichtung, die unten zu beschreiben ist,
an das freie Ende 174 der Kolbenanordnung 160 gekoppelt.
Obwohl ein derartiges Koppeln in verschiedenen geeigneten Arten
auftreten kann, ist in diesem Beispiel ein Keil 176 am
freien Ende 174 der Kolbenanordnung 160 bereitgestellt. Der
Keil bzw. Schlüssel 176 enthält einen
schmalen Abschnitt 178 und einen relativ breiteren Abschnitt 180,
so daß er
etwas einem Türgriff ähnelt, wodurch einer
Vorrichtung erlaubt wird, an der Kolbenanordnung 160 einzuklinken
bzw. einzurasten und sich zwischen der ersten und zweiten Position
zu bewegen.
-
Wie
von einem gründlichen
Studium dieser gesamten Diskussion erkannt werden wird, beinhaltet
einer der primären
bzw. Hauptvorteile der speziellen Oxygenierungsvorrichtung 54,
die hierin geoffenbart ist, ihre Sterilität und Wegwerfbarkeit. Die Sterilität der Kolbenanordnung 160 kann
durch ein Bereitstellen einer Sterilitätshülle 182 erleichtert
werden, die zwischen der Kappe 166 und der Hülse 162 angeordnet
ist. In dieser Ausführungsform
enthält
die Sterilitätshülle 182 ein
ausdehnbares Rohr 184, das an die Kappe 166 durch
eine Klemme bzw. Klammer 186 gekoppelt ist und an den äußeren Abschnitt
der Hülse 162 durch
eine Klemme 188 gekoppelt ist. Das ausdehnbare Rohr 184 kann
verschiedene Formen annehmen, wie beispielsweise ein Kunststoffrohr, das
sich in einer ziehharmonikaartigen Art und Weise faltet, wenn die
Kolbenanordnung 160 in ihrer eingezogenen Position ist
(wie durch die durchgehenden Linien gezeigt). Jedoch kann das ausdehnbare
bzw. aufweitbare Rohr 184 verschiedene andere Formen annehmen,
wie beispielsweise ein flexibles Glied, das sich zwischen der zurück- bzw.
eingezogenen Position und der ausgedehnten bzw. erstreckten Position
der Kolbenanordnung 160 streckt bzw. dehnt. Die Klemmen 186 und 188 können auch
verschiedene geeignete Formen annehmen, wie Gummi-O-Ringe in diesem
Beispiel.
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Zusätzlich unter
Bezugnahme auf 12 enthält die Fluidzufuhrkammer 58 weiterhin
einen zweiten Fluiddurchgang 190. Wie anhand eines spezifischen
Beispiels in der vorliegenden Ausführungsform illustriert, ist
der Fluiddurchgang 190 an einen Fluiddurchgang 194 durch
ein Rohr 196 gekoppelt. Der Durchgang 194 ist
ein Einlaß zu
einer Ventilanordnung 200, die die Art und Weise regelt
bzw. steuert, in welcher Fluid von der Fluidzufuhrkammer 58 in die
Zerstäubungskammer 62 geliefert
wird.
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Im
Betrieb wirkt die Kolbenanordnung 160 innerhalb der Fluidzufuhrkammer 58 als
eine Kolbenpumpe. Wenn sich die Kolbenanordnung 160 einzieht,
wird Fluid in die Kammer 58 von der Fluidzufuhr 56 gezogen.
Kein Fluid kann vom Durchgang 190 gezogen werden, weil
die Ventilanordnung 200 geschlossen ist und ein Rückschlagventil 192 in
dieser Richtung geschlossen ist. Wenn sich die Kolbenanordnung 160 ausdehnt,
wird das Fluid innerhalb der Kammer 58 mit Druck beaufschlagt
bzw. unter Druck gesetzt, typischerweise auf ungefähr 670 psi, und
aus der Fluidzufuhrkammer 58 durch den Fluiddurchgang 190 ausgestoßen. Der
Auslaß der
Fluidzufuhrkammer 58 ist an einen Einlaß der Zerstäubungskammer 62 über einen
geeigneten Fluiddurchgang bzw. -durchtritt gekoppelt.
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Detaillierte
Ansichten der Ventilanordnung 200 sind in 13 und 14 illustriert.
Die Ventilanordnung 200 beinhaltet drei Ventile: ein Füllventil 202,
ein Spülventil 204 und
ein Flußventil 206.
Während
irgendeine geeignete Ventilan ordnung und ein Typ von Ventil verwendet
werden können,
sind in dieser Ausführungsform
die Ventile 202, 204 und 206 Nadelventile,
die normalerweise in der geschlossenen Position, wie gezeigt, beaufschlagt
bzw. vorgespannt sind. Wenn der Druck innerhalb der Zerstäubungskammer 62 über ein
bestimmtes Niveau, wie beispielsweise etwa 100 psi, ansteigt, werden
sich die Ventile 202, 204 und 206 von
der geschlossenen Position zu der geöffneten Position bewegen, wobei angenommen
wird, daß es
ihnen erlaubt ist so zu tun. In dieser Ausführungsform, wie dies in größerem Detail
unten diskutiert werden wird, halten Schiebestifte und damit verbundene
bzw. assoziierte Betätigungsmechanismen
(wie durch die strichlierten Linien in 13 gezeigt)
die Ventile 202, 204 und 206 in den geschlossenen
Positionen, bis eines oder mehrere der Ventile 202, 204 und 206 zu öffnen ist
bzw. sind.
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Gas,
wie beispielsweise Sauerstoff wird unter Druck zur Zerstäubungskammer 62 über einen Durchgang 210 geliefert.
Beispielsweise kann der Sauerstofftank 60 an den Einlaß des Durchgangs 210 gekoppelt
sein, um die gewünschte
Sauerstoffzufuhr bereitzustellen. Wenn alle der Ventile 202, 204 und 206 geschlossen
sind, fließt
Fluid vom Einlaßdurchgang 194 in
einen Durchgang 212, in welchem das Füllventil 202 angeordnet
ist. Da die Querschnittsfläche
des Durchgangs 212 größer als
die Querschnittsfläche
des Füllventils 202 ist,
fließt
das Fluid um das geschlossene Füllventil 202 und
in einen Durchgang 214, der zu einem Zerstäuber 216 führt.
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Der
Zerstäuber 216 enthält einen
zentralen Durchgang 218, in welchem ein Einwegventil 220 angeordnet
ist. In dieser Ausführungsform
ist das Einwegventil 220 ein Rückschlagven til, das dem unter Bezugnahme
auf 10 beschriebenen ähnlich ist. Demgemäß bewegt
sich, wenn der Fluiddruck die Kraft der Feder in dem Einwegventil 220 überwindet und
den Druck des Gases innerhalb der Zerstäubungskammer 62 überwindet,
das Fluid durch den Durchgang 218 und wird von einer Düse 222 am Ende
des Zerstäubers 216 ausgestoßen.
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Die
Düse 222 bildet
Fluidtröpfchen
aus, in welche der Sauerstoff innerhalb der Zerstäubungskammer 62 diffundiert,
wenn sich die Tröpfchen
innerhalb der Zerstäubungskammer 62 bewegen.
Dieses an Sauerstoff angereicherte Fluid kann hierin als ein wäßriger Sauerstoff
(AO) erwähnt
bzw. bezeichnet werden. In dieser Ausführungsform bildet die Düse 222 einen
Tröpfchenkegel
aus, der durch den Winkel α definiert
ist, welcher typischerweise etwa 20 Grad bis etwa 40 Grad bei normalen
Betriebsdrücken,
beispielsweise etwa 600 psi, innerhalb der Zerstäubungskammer 62 ist.
Die Düse 222 ist
eine Simplex-Type, gewirbelte, mit Druck beaufschlagte Zerstäuberdüse, die
eine Fluidmündung
bzw. -öffnung von
ungefähr
0,004 Zoll Durchmesser bis 0,005 Zoll Durchmesser enthält. Es sollte
erkannt werden, daß die
mit dem Sauerstoff infundierten Tröpfchen in einen Pool bzw. eine
Pfütze
am Boden der Zerstäuberkammer 62 fallen.
Da der Zerstäuber 216 nicht
richtig bzw. geeignet zerstäuben
wird, wenn das Niveau des Pools über
das Niveau der Düse 222 ansteigt,
wird das Niveau des Pools geregelt bzw. gesteuert, um sicherzustellen,
daß der
Zerstäuber
bzw. die Zerstäubungseinrichtung 216 fortfährt, richtig
bzw. geeignet zu funktionieren.
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Der
Sauerstoff wird innerhalb des zerstäubten Fluids in einem viel
größeren Ausmaß aufgelöst als Fluid,
das an die Zerstäuberkammer 62 in
einer nicht zerstäubten
Form ge liefert wird. Wie vorher festgestellt, arbeitet die Zerstäubungskammer
typischerweise bei einem konstanten Druck von etwa 600 psi. Ein
Betreiben der Zerstäuberkammer 62 bei 600
psi, oder irgendeinem Druck über
200 psi fördert bzw.
unterstützt
vorteilhafterweise die Ausbildung feinerer Tröpfchen der physiologischen
Lösung
aus dem Zerstäuber 216 und
eine bessere Sättigungsnutzleistung
bzw. -effizienz des Gases im physiologischen Fluid als ein Betrieb
bei einem Druck unter 200 psi. Wie kurz erklärt werden wird, wird das an
Sauerstoff übersättigte Fluid,
das innerhalb der Zerstäuberkammer 62 ausgebildet
wurde, zu der Mischkammer 64 geliefert, wo es mit dem Blut
vom Patienten 38 kombiniert wird. Weil es wünschenswert
ist, das Ausmaß zu
regeln bzw. zu steuern, bis zu welchem das Blut des Patienten mit
Sauerstoff angereichert wird, und das System 10 bei einer
konstanten Blutflußrate zu
betreiben, kann es wünschenswert
sein, das an Sauerstoff übersättigte Fluid
innerhalb der Zerstäuberkammer 62 zu
verdünnen,
um seinen Sauerstoffgehalt zu verringern. Wenn eine derartige Verdünnung erwünscht ist,
wird das Füllventil 202 geöffnet, um
einen Pfad relativ niedrigen Widerstands für das Fluid bereitzustellen
im Vergleich zu dem Pfad durch den Zerstäuber 216. Demgemäß strömt das Fluid, anstelle
durch den Zerstäuber 216 hindurchzutreten, durch
einen Durchgang 230, welcher sich nach oben in die Zerstäuberkammer 62 über ein
Rohr 232 erstreckt. Das Rohr 232 ist vorteilhafterweise
etwas tangential in bezug auf die zylindrische Wand der Zerstäuberkammer 62 umgebogen
bzw. abgewinkelt, so daß sich
das Fluid leicht mit dem an Sauerstoff übersättigten Fluid im Pool am Boden
der Zerstäuberkammer 62 mischt.
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Die
Ventilanordnung 200 führt
im wesentlichen zwei zusätzliche
Funktionen aus. Zuerst kann, wobei das Füllventil 202 und das
Flußventil 206 geschlossen
sind, das Spülventil 204 geöffnet werden, so
daß Fluid
vom Einlaßdurchgang 194 durch
die Durchgänge 212 und 214,
und in Durchgänge 240 und 242 strömt, wobei
der Letztere eine Querschnittsfläche
größer als
die Querschnittsfläche
des Flußventils 206 aufweist.
Somit strömt
das Fluid aus einem Auslaßdurchgang 244 aus,
der an ein Kapillarrohr 246 gekoppelt ist. Das Kapillarrohr 246 endet
in einer Spitze 248, die sich nach oben in die Mischkammer 64 erstreckt.
Da dieses Fluid nicht an Gas angereichert worden ist, dient es im
wesentlichen dazu, die Durchgänge 242 und 244 und
das Kapillarrohr 246 zu spülen, um irgendwelche Verunreinigungen zu
entfernen und einen adäquaten
Fluidstrom sicherzustellen. Zweitens kann, wobei das Füllventil 202 und
das Spülventil 204 geschlossen
sind, das Strömungs-
bzw. Flußventil 206 geöffnet werden,
wenn es erwünscht
ist, das an Gas übersättigte Fluid
von dem Pool am Boden der Zerstäuberkammer 62 in
die Mischkammer 64 zu liefern.
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In
diesem zweiten Umstand strömt
das an Gas übersättigte Fluid
leicht von der Zerstäuberkammer 62 durch
das Kapillarrohr 246 und in die Mischkammer 64 aufgrund
der Tatsache, daß der
Druck innerhalb der Zerstäubungskammer 62 relativ
hoch ist, beispielsweise ungefähr
600 psi, und der Druck innerhalb der Mischkammer 64 relativ
niedrig ist, beispielsweise ungefähr 30 psi. Das Ende der Kapillarspitze 248 ist
vorteilhafterweise unter einem Bluteinlaß 250 der Mischkammer 64 positioniert.
Diese räumliche
Anordnung stellt typischerweise sicher, daß das Blut, das durch das Entnahmerohr 34 und
in den Bluteinlaß 250 strömt, sich
wirksam mit dem an Sauerstoff übersättigten
Fluid mischt, das in die Mischkammer 64 durch die Kapillarspitze 248 strömt. Schließlich wird
durch die Kraft des Blutpumpen systems 24 das oxygenierte
Blut aus der Mischkammer 64 durch einen Auslaß 252 in
das Rückführrohr 50 gepumpt.
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Typischerweise
sind das Kapillarrohr 246 und die Kapillarspitze 248 relativ
lang, um sicherzustellen, daß ein
richtiger bzw. geeigneter Widerstand beibehalten wird, so daß der Sauerstoff
innerhalb des an Sauerstoff übersättigten
Fluids in der Lösung
verbleibt, wenn es sich von der Zerstäubungskammer 62 in
die Mischkammer 64 bewegt. Beispielsweise können das
Kapillarrohr 246 und die Spitze 248 im Bereich
von 50 Mikrometer bis 300 Mikrometer in der Länge und im Bereich von 3 Zoll
bis 20 Zoll im Innendurchmesser sein. Um die kompakte Größe der Oxygenierungsvorrichtung 54 beizubehalten,
ist deshalb das Kapillarrohr 246 um die Ausgangsdüse 252 der Mischkammer 64 geschlungen,
wie dies in der detaillierten Zeichnung von 15 illustriert
ist. Um das gewundene Kapillarrohr 246 vor einer Schädigung zu schützen, ist
vorteilhafterweise ein Schutzschild 254 um das gewundene
Kapillarrohr 246 ausgebildet, um ein Abteil 256 zu
erzeugen.
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Sowohl
die Zerstäuberkammer 62 als
auch die Mischkammer 64 enthalten Entlüftungsventile 258 bzw. 260.
Die Entlüftungsventile 258 und 260, wie
sie in der Detailzeichnung von 16 illustriert sind,
sind Einwegventile, die erlauben, daß ein Gasdruck aus der Oxygenierungsvorrichtung 54 und
in die Atmosphäre
ab- bzw. ausgelassen wird. In dieser speziellen Ausführungsform
beinhalten die Entlüftungsventile 258 und 260 einen
Tauchkolben 262, der in einer geschlossenen Position gegen
eine O-Ringdichtung 264 durch eine Feder 266 beaufschlagt
ist. Die beaufschlagende Kraft ist leicht, so daß nur ein bis zwei psi innerhalb
der jeweiligen Kammern 62 oder 64 ausreicht, um
den Tauchkolben 262 weg von der Dichtung 264 zu
bewegen, um die Kammer zu belüften.
Deshalb halten, wie dies unten in größerem Detail diskutiert werden
wird, Betätigungsvorrichtungen,
welche Teil der Kartuschenumhüllung 26 sind und
durch die System-Regel-
bzw. -Steuereinrichtung 55 gesteuert bzw. geregelt sind,
normalerweise die Ventile 258 und 260 in der geschlossenen
Position.
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Bevor
eine Diskussion des Rests des Systems 10 begonnen wird,
sollten einige Punkte betreffend eine Oxygenierung bzw. Sauerstoffanreichung von
Blut im allgemeinen, und die Verwendung der geoffenbarten Oxygenierungsvorrichtung 54 im
besonderen, erwähnt
werden. Zuerst sind verschiedene Methoden bzw. Verfahren eines Oxygenierens
von Blut bekannt oder in Entwicklung. Obwohl eine Zerstäubungskammer
einen bequemen Mechanismus zum Diffundieren relativ großer Mengen
an Gas in ein Fluid in einer relativen kurzen Zeitperiode bereitstellt, ist
es nicht der einzige Weg eines Auflösens von Gas innerhalb eines
Fluids. Tatsächlich
können
andere Vorrichtungen, wie beispielsweise Membranoxygenatoren, Gaseinblasrohre
bzw. -sprinkler, Rührwerke und
Dünnfilm-Oxygenierungsvorrichtungen
verwendet werden, um diese Funktion ebenso durchzuführen. Zweitens
können,
obwohl eine Kolbenpumpe auf ähnliche
Weise ein kompaktes und effizientes Verfahren zum Druckbeaufschlagen
von Fluid bereitstellt, bevor es an einen Oxygenator, wie beispielsweise
den Zerstäuber
gesandt wird, andere Typen von Pumpen oder Verfahren zur Druckbeaufschlagung
bzw. -erzeugung ebenso verwendet werden. Drittens kann, obwohl eine
Mischkammer eine kompakte Umgebung bereitstellt, in welcher das
Mischen des an Gas übersättigten
Fluids mit Blut geeignet überwacht
und gesteuert bzw. geregelt werden kann, an Gas angereichertes Fluid
mit Blut auf andere Weisen gemischt wer den. Beispielsweise kann
das an Gas übersättigte Fluid
mit Blut innerhalb der Mischzone eines Katheters oder einer anderen
geeigneten Vorrichtung gemischt werden. Deshalb können, obwohl
eine Kolbenpumpe, ein Zerstäuber
und eine Mischkammer die Oxygenierungsvorrichtung 54 umfassen,
die in der beispielhaften Ausführungsform des
Systems 10 verwendet wird, aufgrund von bestimmten erkannten
Vorteilen, andere Vorrichtungen, allgemein gesprochen, diese Funktionen
durchführen.
-
Mit
diesen Verallgemeinerungen im Sinn bietet die Oxygenierungsvorrichtung 54,
die hierin geoffenbart ist, mehrere Vorteile, die sie insbesondere
für einen
Gebrauch innerhalb einer medizinischen Umgebung attraktiv machen.
Zuerst ist die Oxygenierungsvorrichtung 54 vorteilhafterweise
aus einem durchsichtigen Kunststoff, wie beispielsweise Polycarbonat,
hergestellt, welches geformt werden kann, um eine Vorrichtung hoher
Festigkeit und niedriger Kosten bereitzustellen. Zweitens ist die
Oxygenierungsvorrichtung 54 relativ kompakt, wobei ein
beispielhaftes Muster bzw. Probenstück ungefähr 12 cm in der Höhe, 10 cm
in der Breite und 5,5 cm in der Tiefe mißt. Somit kann es innerhalb
eines Systems 10 verwendet werden, das mühelos innerhalb
eines Operationsraums oder Spezialverfahrenslabors unabhängig davon
paßt,
ob das System 10 fest oder mobil ist. Drittens kombiniert
die Oxygenierungsvorrichtung 54 die Vorbereitung bzw. Herstellung
des an Sauerstoff angereicherten Fluids zusammen mit dem Mischen
des an Sauerstoff angereicherten Fluids mit dem Blut in eine einzige
bzw. einheitliche Vorrichtung unter Verwendung von nur vier Verbindungen
bzw. Anschlüssen:
(1) Fluidzufuhr, (2) Sauerstoffzufuhr, (3) Blutzufuhr und (4) Blutrückführung. Die
anderen Anschlüsse
sind Teil der Oxygenierungsvorrichtung 54 selbst, und sie erfordern
keinen zusätzlichen
Anschluß von
dem Benutzer. Viertens sind alle der Ventile, die verwendet werden,
um die Oxygenierungsvorrichtung 54 zu betreiben, innerhalb
ihrer einheitlichen bzw. Einheitsstruktur integriert. Somit sind
die Ventile und ihre damit verbundenen Fluiddurchgänge gegen
eine äußere Verunreinigung
geschützt
und ebenso sind Benutzer gegen jegliche Verunreinigung geschützt, die
aus dem Gebrauch der verschiedenen Fluide entstehen können. Als
eine Folge ist die Oxygenierungsvorrichtung 54 eine relativ
verunreinigungsfreie Kartusche, die während eines chirurgischen Verfahrens
an einem Patienten verwendet werden kann und dann entfernt und ersetzt
werden kann, bevor ein chirurgisches Behandlungsverfahren am nächsten Patienten
durchgeführt
wird.
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Kartuschenumhüllung
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Bevor
der Rest der elektrischen Komponenten und die Art und Weise, in
welcher sie die verschiedenen mechanischen Komponenten des Systems 10 regeln
bzw. steuern, diskutiert werden, wird die Art und Weise, in welcher
bestimmte mechanische Komponenten mit der Oxygenierungsvorrichtung 54 zusammenwirken,
nun diskutiert. Wie vorher erwähnt,
wird die Oxygenierungsvorrichtung 54 innerhalb der Kartuschenumhüllung 26 plaziert. 17 illustriert eine Explosionsansicht der Kartuschenumhüllung 26 und 18 illustriert eine Vorderansicht der Kartuschenumhüllung 26.
In dieser Ausführungsform
beinhaltet die Kartuschenumhüllung 26 einen
Kartuschenbehälter 302,
der durch ein angelenktes bzw. Scharniertor 304 zugänglich ist. Wenn
die Oxygenierungsvorrichtung 54 innerhalb des Kartuschenbehälters 302 plaziert
ist bzw. wird, wird das Tor 304 geschlossen und aus verschiedenen
Gründen
verriegelt. Zuerst sind der Kar tuschenbehälter bzw. die Kartuschenaufnahme 302 und
die Oxygenierungsvorrichtung 54 in einer komplementären Art
bemessen und geformt, so daß die
verschiedenen Oberflächen,
Belüftungen,
Ventile usw. in einer gewünschten
Art und Weise positioniert sind. Wenn das Tor 304 geschlossen
und eingerastet bzw. verriegelt ist, drückt eine Innenfläche 306 des
Tors 304 vorteilhafterweise gegen eine Oberfläche 308 der
Oxygenierungsvorrichtung 54, um sicherzustellen, daß das Positionieren
der Oxygenierungsvorrichtung 54 genau ist. Zweitens wird
das Tor 304 vorteilhafterweise verriegelt, um eine Entfernung
der Oxygenierungsvorrichtung 54 während eines normalen Betriebs
des Systems 10 zu verhindern. Demgemäß ist das Tor 304 mit
einem Riegel 310 ausgestattet. Bezugnehmend auf 19–26 enthält der Torriegel 310 einen
Griffabschnitt 312 und einen einrastenden bzw. verriegelnden
Abschnitt 314.
-
Um
das Tor 304 einzurasten bzw. zu verriegeln, ergreift ein
Benutzer den Griffabschnitt 312, um den Riegel 310 um
einen Schwenkstift bzw. -zapfen 316 im allgemeinen in der
Richtung des Pfeils 318 zu schwenken. Da der Riegel 310 in
der Richtung des Pfeils 318 schwenkt bzw. dreht, hakt der
verriegelnde Abschnitt 314 um einen Riegelstift 320 an.
Der Riegelstift bzw. Einrastzapfen 320 ist an einen beaufschlagenden
Mechanismus 322 gekoppelt. Der beaufschlagende bzw. vorspannende
Mechanismus 322 enthält
in dieser Ausführungsform
zwei Stifte 324 und 326, die sich durch Löcher in
einer Wand 328 erstrecken. Eine jeweilige Feder 330 und 332 ist
um jeden Stift 324 und 326 angeordnet, um den
Riegelstift 320 zu der Wand 328 zu beaufschlagen.
Da der einrastende bzw. verriegelnde Abschnitt 314 um den Riegelstift 320 anhakt,
kann der Riegel 310 dazu neigen, die Vorspannung bzw. Vorbelastung
der Federn 330 und 332 zu über winden, um den verriegelnden Mechanismus 322 geringfügig in der
Richtung des Pfeils 334 zu bewegen. Jedoch neigt aufgrund
der Vorspannung bzw. Vorbelastung des verriegelnden Mechanismus 322 er
eher dazu, den Riegel 310 zu halten und somit das Tor 304 dicht
am Platz zu halten.
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Um
den Riegel 310 am Platz zu halten und somit das Tor 304 zu
verriegeln, ist ein verriegelnder bzw. Verriegelungsmechanismus 340 bereitgestellt. In
dieser Ausführungsform
enthält
der verriegelnde Mechanismus 340 einen gleitbaren Stift 342,
der in einem Abschnitt der Wand 328 angeordnet ist. Wenn sich
der Riegel 310 in der Richtung des Pfeils 318 bewegt,
kontaktiert er eventuell das vordere Ende des Stifts 342 und
somit bewegt er sich in der Richtung des Pfeils 344. Der
rückwärtige Abschnitt
des Stifts 342 ist an einen Kolben 346 eines Solenoids 348 vom Ziehtyp
gekoppelt. Der Kolben 346 ist nach außen durch eine Feder 350 beaufschlagt,
so daß der
Kolben 346 normalerweise in einer ausgestreckten bzw. ausgefahrenen
Position ist.
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Der
Riegel 310 ist so konfiguriert, daß er seine verriegelte Position
erreicht, die Feder 350 schiebt den Stift 342 in
der Richtung des Pfeils 352, so daß sich der Stift 342 über einen
Abschnitt 354 des Riegels 310 erstreckt. Wenn
sich der Stift 342 in seiner verriegelten Position über dem
Abschnitt 354 des Riegels 310 befindet, kann der
einrastende bzw. verriegelnde Abschnitt 314 nicht vom einrastenden
Mechanismus 322 entfernt werden. Stattdessen bleibt der
Riegel 310 verriegelt, bis der Kolben 346 des
Solenoids 348 zurückgezogen
wird, um den Stift 342 aus dem Weg des Riegels 310 zu
bewegen.
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Es
sollte auch erwähnt
werden, daß der
Riegel 310 einen Sensor 360 enthält, der
ein elektrisches Signal bereitstellt, das hinweisend ist, ob der Riegel 310 in
seiner verriegelten Position ist. In dieser Ausführungsform ist der Sensor 360 ein
Hall-Effekt-Sensor. Der Riegel 310 enthält einen Magnet 362,
der positioniert ist, um sich mit den Sensor 360 auszurichten,
wenn der Riegel 310 in der verriegelten Position ist. Wenn
der Magnet 362 mit dem Sensor 360 ausgerichtet
ist, wird das elektromagnetische Signal nicht unterbrochen. Jedoch
wird, bis der Magnet 362 die Ausrichtung erreicht, das
elektromagnetische Signal vom Sensor 360 unterbrochen,
womit angezeigt wird, daß der
Riegel 310 noch nicht in seiner verriegelten Position ist.
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Ventilbetätigung
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Wie
vorher erwähnt,
stellen in der vorliegenden Ausführungsform
die Größe und Form
bzw. Gestalt der Oxygenierungsvorrichtung 54, die Kontur des
Kartuschenbehälters 302,
und das Schließen des
Tors 304 sicher, daß die
Oxygenierungsvorrichtung 54 in einer gewünschten
Art und Weise innerhalb der Kartuschenumhüllung 26 positioniert
wird. Ein korrektes Positionieren ist von Bedeutung aufgrund der
Anordnung der Ventile und Entlüfter
bzw. Belüftungen
der Oxygenierungsvorrichtung 54 und der Art und Weise,
in welcher sie geregelt bzw. gesteuert und betätigt werden. Wie früher erwähnt, werden
die Ventile und Belüftungen
der Oxygenierungsvorrichtung 54 unter Verwendung von Stiften
in dieser Ausführungsform
betätigt.
Die Oberseite der Oxygenierungsvorrichtung 54 enthält Belüftungen 258 und 260 und
der Boden der Oxygenierungsvorrichtung 54 enthält drei
Ventile, 202, 204 und 206. In dieser
Ausführungsform
werden diese Belüftungen 258 und 260 und
die Ventile 202, 204 und 206 elektromechanisch
unter Verwendung von durch ein Solenoid betätigten Stiften betätigt.
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Eine
detaillierte Ansicht dieser Betätigungsvorrichtungen
ist in 27–32 illustriert.
Zuerst auf 27 bezugnehmend, ist eine Unteransicht
der Kartuschenumhüllung 26 illustriert.
Die Oxygenierungsvorrichtung 54 ist durch strichlierte
Linien illustriert. Es sollte erwähnt werden, daß der Bodenabschnitt
der Kartuschenumhüllung 26 vorteilhafterweise
einen Schlitz 380 enthält,
durch welchen das Blutrückführrohr 50 der
Oxygenierungsvorrichtung 54 durchtreten kann. Sobald einmal
die Oxygenierungsvorrichtung 54 an der Stelle innerhalb
der Kartuschenumhüllung 26 ist,
sollten das Füllventil 202,
das Spülventil 204 und
das Flußventil 206 in
Ausrichtung mit jeweiligen Betätigungsstiften 382, 384 und 386 sein.
Vorteilhafterweise ist jeder der Stifte 382, 384 und 386 am
Ende verjüngt,
um eine erhöhte
Toleranz für
einen Fluchtungsfehler bzw. eine Fehlausrichtung bereitzustellen.
Jeder der Betätigungsstifte 382, 384 und 386 wird
zwischen einer geschlossenen Position und einer offenen Position
durch ein jeweiliges Solenoid 388, 390 und 392 bewegt.
Jedes der Solenoide 388, 390 und 392 ist
an seinen jeweiligen Betätigungsstift 382, 384 und 386 über einen
jeweiligen Hebel 394, 396 und 398 gekoppelt.
Jeder der jeweiligen Hebel 394, 396 und 398 schwenkt
an einem jeweiligen Stütz-
bzw. Angelpunkt oder Schwenkstift 400; 402 und 404.
-
Die
Art und Weise, in welcher die Stellglieder arbeiten, kann unter
Bezugnahme auf 28 und 29 verstanden
werden. Während
diese Figuren nur das Stellglied für das Spülventil 204 illustrieren, sollte
verstanden werden, daß die
anderen Stellglieder das Füllventil 202 und
das Flußventil 206 auf die gleiche
Art und Weise betätigen.
Wie vorher erwähnt, werden
die Ventile 202, 204 und 206 normalerweise in
einer geschlossenen Position gehalten. Demgemäß sind in dieser speziellen
Ausführungsform
die Solenoide 388, 390 und 392 Solenoide
vom Zug- bzw. Ziehtyp. Wie in 28 illustriert,
wird ein Kolben 406 des Solenoids 390 vom Ziehtyp
in eine ausgefahrene bzw. erstreckte Position durch eine Feder 408 getrieben,
die ein Ende des Hebels 396 im allgemeinen in der Richtung
des Pfeils 410 beaufschlagt. Als eine Folge beaufschlagt
die Feder 408 auch den Betätigungsstift 384 im
allgemeinen in der Richtung des Pfeils 412, um das Spülventil 204 in
seiner geschlossenen Position beizubehalten.
-
Um
dem Spülventil 204 zu
erlauben zu öffnen,
wird das Solenoid 390, wie in 29 illustriert, betätigt. Die
Betätigung
des Solenoids 390 vom Ziehtyp bewegt den Kolben 406 im
allgemeinen in der Richtung des Pfeils 414 in eine eingezogene
Position. Die Kraft des Solenoids 390 überwindet die Vorspannung bzw.
Vorbelastung der Feder 408 und bewegt den Betätigungsstift 384 im
allgemeinen in der Richtung des Pfeils 416. Wenn der Betätigungsstift 384 in
einer eingezogenen Position ist, kann das Spülventil 204 öffnen, indem
es sich in der Richtung des Pfeils 416 bewegt.
-
Die
Betätigung
der Entlüftungsventile 258 und 260 findet
auf eine ähnliche
Art und Weise statt. Bezugnehmend nun auf 30 ist
eine Draufsicht der Kartuschenumhüllung 26 illustriert.
Der obere Abschnitt der Kartuschenumhüllung 26 beinhaltet
auch einen Schlitz 420, durch welchen das IV Rohr 140 durchtreten
kann. Sobald einmal die Oxygenierungsvorrichtung 54 richtig
bzw. ordnungsgemäß innerhalb der
Kartuschenumhüllung 26 positioniert
ist, richten sich die Entlüftungsventile 258 und 260 jeweils
mit den Betätigungsstiften 422 und 424 aus.
Die Stifte 422 und 424 sind auch vorteilhafterweise
an den Enden verjüngt,
um eine Toleranz für
eine Fehlausrichtung zu erhöhen.
Jeder der Betätigungsstifte 422 und 424 wird
durch ein jeweiliges Solenoid 426 und 428 betätigt. Jedes
der Solenoide 426 und 428 ist an den jeweiligen
Betätigungsstift 422 und 424 durch
einen jeweiligen Hebel 430 und 432 gekoppelt.
Jeder der Hebel 430 und 432 schwenkt um einen
Angelpunkt oder Schwenkstift 434 bzw. 436.
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Wie
unter Bezugnahme auf 31 und 32 beschrieben,
ist die Betätigung
der Stellglieder für
die Ventile 258 und 260 ähnlich der Betätigung der
Stellglieder für
die Ventile 202, 204 und 206. Obwohl 31 und 32 nur
das Stellglied für
das Entlüftungsventil 260 illustrieren,
sollte verstanden werden, daß das
Stellglied für
das Entlüftungsventil 258 auf
eine ähnliche
Art und Weise arbeitet. Bezugnehmend zuerst auf 31 ist das Solenoid 428 in dieser Ausführungsform
ein Solenoid vom Ziehtyp. Eine Feder 440 beaufschlagt im
allgemeinen den Hebelarm 432 in der Richtung des Pfeils 442,
um einen Kolben 444 des Solenoids 428 in eine
ausgefahrene Position zu bewegen. Demgemäß bewegt aufgrund der Wirkung
des Hebels 432 um den Schwenkstift bzw. -zapfen 436 die
Feder 440 den Betätigungsstift 424 in
eine erstreckte Position. In der erstreckten Position übt der Betätigungsstift 424 Druck
auf das Entlüftungsventil 260 (nicht
gezeigt) aus, um das Entlüftungsventil 260 in
einer geschlossenen Position beizubehalten.
-
Um
die Entlüftungsventile 258 und 260 zu öffnen, werden
die Solenoide 426 und 428 betätigt. Wie in 32 illustriert, bewegt sich, wenn das Solenoid 428 vom
Ziehtyp betätigt wird,
der Kolben 444 in eine eingezogene Position im allgemeinen
in der Richtung des Pfeils 446. Die Kraft des Solenoids 428 überwindet
die Vorspannungs- bzw. Vorbelastungskraft der Feder 440 und
somit bewegt der Hebel 432 den Betätigungsstift 424 im
allgemeinen in der Richtung des Pfeils 448 in eine eingezogene
Position. Wenn der Betätigungsstift 424 in
der zurück-
bzw. eingezogenen Position ist, kann sich das Entlüftungsventil 260 nach
oben bewegen, um zu öffnen und
Gas innerhalb der Mischkammer 64 zu entlüften bzw.
abzuziehen.
-
Kartuschensensoren
-
Nochmals
auf 18 bezugnehmend, zeigt eine
Untersuchung des Kartuschenbehälters 302, daß eine Anzahl
von Sensoren verwendet wird, um das System 10 im allgemeinen
und die Oxygenierungsvorrichtung 54 im besonderen zu überwachen und/oder
zu regeln bzw. zu steuern. Aufgrund der Natur der Information, die
zu gewinnen ist, und der Typen bzw. Arten von Sensoren, die verwendet
werden, um diese Information zu gewinnen, beinhalten die Oxygenierungsvorrichtung 54 und
die Sensoren bestimmte Merkmale, die das Gewinnen bzw. Sammeln einer
derartigen Information in einer genaueren und robusteren Art und
Weise erleichtern. Es sollte jedoch erkannt werden, daß andere
Typen von Sensoren und/oder Merkmale verwendet werden können, um
auf ähnliche
Weise relevante Information für
einen Gebrauch beim Überwachen
und/oder Regeln bzw. Steuern des Systems 10 und der Oxygenierungsvorrichtung 54 zu
gewinnen.
-
Wie
aus einer detaillierten Diskussion der elektronischen Regel- bzw.
Steuereinrichtungen des Systems 10 erkannt werden wird,
ist es wünschenswert,
Fluidniveaus innerhalb der Zerstäubungskammer 62 und
der Mischkammer 64 zu überwachen
und zu regeln bzw. zu steuern. Demgemäß ist ein AO Niveausensor 480 vorgesehen,
um das Niveau von wäßrigem Sauerstoff
innerhalb der Zerstäuberkammer 62 zu überwachen,
und ein Hochniveau-Sensor 482 und ein Niedrigniveau-Sensor 484 sind
vorgesehen, um das Niveau des an Sauerstoff angereicherten Bluts
innerhalb der Mischkammer 64 zu überwachen. Wie oben erwähnt, wurden,
weil die Oxygenierungsvorrichtung 54 als eine auswechselbare
Kartusche in dieser beispielhaften Ausführungsform konfiguriert ist,
die Sensoren innerhalb der Kartuschenumhüllung 26 statt innerhalb
der Oxygenierungsvorrichtung 54 plaziert. Somit kontaktieren
die Niveausensoren 480, 482 und 484 nicht
tatsächlich
das Fluid innerhalb der Kammern 62 und 64. Wären die
Sensoren 480, 482 und 484 vorgesehen,
um die Flüssigkeit
zu kontaktieren, könnten
sie verunreinigt werden und somit würden die Sensoren typischerweise
jedesmal ersetzt werden, wenn das System 10 für einen
anderen Patienten verwendet wurde. Da dies wahrscheinlich die Kosten
von Ersatzgegenständen erhöhen würde, und
möglicherweise
die Sterilität
des Systems beeinflussen würde,
ist es sowohl von einem Standpunkt des Benutzers als auch einem Standpunkt
des Patienten wünschenswert,
daß die Sensoren
die Flüssigkeit
innerhalb der Oxygenierungsvorrichtung 54 nicht kontaktieren.
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In
dieser Ausführungsform
sind die Sensoren 480, 482 und 484 Ultraschallsensoren.
Da sich Ultraschallwellen effizienter durch Feststoffe und Flüssigkeiten
bewegen als durch Luft, ist es wünschenswert,
daß die
Sensoren 480, 482 und 484 und/oder die
Oxygenierungsvorrichtung 54 in einer Art und Weise konfiguriert
ist bzw. sind, welche die effiziente bzw. wirksame Übertragung
und den Empfang von Ultra schallwellen fördert. In dieser Ausführungsform
enthalten sowohl die Sensoren 480, 482 und 484 als
auch die Oxygenierungsvorrichtung 54 Merkmale, welche sich
in dieser Hinsicht als vorteilhaft erweisen.
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19 und 33 sind
Querschnittsansichten der Kartuschenumhüllung 26, die den
Hochniveau-Sensor 482 bzw. den AO Niveau-Sensor 480 illustrieren.
Obwohl der Niedrigniveau-Sensor 484 nicht
im Querschnitt illustriert ist, sollte verstanden werden, daß seine
Konstruktion ähnlich
zu oder identisch mit der Konstruktion der Sensoren 480 und 482 ist.
Außerdem
sind bzw. werden detaillierte Ansichten der Sensoren 482 und 480 in 34 bzw. 35 illustriert,
nochmals mit dem Verständnis,
daß die Sensoren 480, 482 und 484 im
wesentlichen identisch hinsichtlich der in diesen Figuren gezeigten
Details sind.
-
Um
sicherzustellen, daß ein
physischer Kontakt zwischen der Oxygenierungsvorrichtung 54 und den
Sensoren 480, 482 und 484 beibehalten
wird, sind die Sensoren vorteilhafterweise in Kontakt mit der Oxygenierungsvorrichtung 54 beaufschlagt.
Die Sensoren 480, 482 und 484 verwenden
tatsächlich eine
Federbeaufschlagungstechnik, obwohl verschiedene andere Typen von
vorspannenden bzw. Beaufschlagungstechniken verwendet werden können, um ähnliche
Ergebnisse zu erzielen. In diesem Beispiel ist ein Ultraschalltransducer- bzw. -wandlerelement 490 innerhalb
eines Kanals 492 angeordnet, der innerhalb eines Sensorkörpers 494 ausgebildet ist.
Der Sensorkörper 494 kann
in irgendeiner geeigneten Form ausgebildet sein, aber ist in dieser
Ausführungsform
als zylindrisch illustriert. Der Sensorkörper 494 ist gleitbar
innerhalb einer Hülse 496 angeordnet.
Die Hülse 496 ist
fest in einer Wand 498 der Kartuschenumhüllung 26 angeordnet.
Beispielsweise kann die Hülse 496 die
Schraubenaußengewinde 500 aufweisen,
so daß die
Hülse 496 in
eine Gewindebohrung in der Wand 498 geschraubt werden kann.
Um eine gleitbare Bewegung des Sensorkörpers 494 innerhalb
der Hülse 496 zu
erleichtern, kann eine Buchse 502 innerhalb der Hülse 496 vorgesehen
sein. In diesem Beispiel enthält
der Sensorkörper 494 einen
ringförmigen
Flansch 504, der gegen ein Ende der Buchse 502 anliegt
bzw. anstößt, um eine
Auswärtsbewegung
des Sensorkörpers 494 zu
begrenzen. Eine Feder 506 ist im rückwärtigen Abschnitt der Hülse 496 angeordnet.
Die Feder 506 stößt bzw.
liegt gegen die gegenüberliegende
Seite des ringförmigen
Flanschs 504 an, um den Sensorkörper 494 im allgemeinen
in der Richtung des Pfeils 508 zu beaufschlagen. Die Buchse 502 kann
festgelegt sein an der Hülse 496 oder
ein integrales Teil davon sein, oder kann durch eine externe Dichtung
oder Kappe 510 am Platz gehalten werden.
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Obwohl
die federbelastete Konstruktion der Sensoren 480, 482 und 484 dazu
neigt, die Sensoren in Kontakt mit der Oxygenierungsvorrichtung 54 zu beaufschlagen,
um die wirksame Übertragung
von Ultraschallenergie zu erleichtern, ist die Natur des Kontakts
zwischen dem Ende des Sensors und der Oxygenierungsvorrichtung 54 auch
wichtig für
eine wirksame Ultraschallwellenübertragung.
Deshalb enthalten, um diesen Kontaktbereich zu verbessern, die Sensoren 480, 482 und 484 ein
rückstellfähiges Glied 512,
wie beispielsweise eine Gummikappe. Das rückstellfähige Glied 512 ist
fähig,
sich geringfügig
zu deformieren, wenn es die Oxygenierungsvorrichtung 54 kontaktiert,
um sicherzustellen, daß ein guter
Kontakt hergestellt wird. Um den Kontaktbereich weiter zu steigern,
enthält
die Oxygenierungsvorrichtung 54 vorteilhafterweise flache
Kontaktabschnitte 514 bzw. 516, so daß die Kontur
der Oxygenierungsvorrichtung 54 mit der Kontur des rückstellfähigen Glieds 512 zusammenpaßt bzw. übereinstimmt.
Außerdem
kann, um den Ultraschallkontakt noch weiter zu steigern, ein geeignetes
Gel zwischen der Oxygenierungsvorrichtung 54 und den Sensoren 480, 482 und 484 verwendet
werden.
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Die
Kartuschenumhüllung 26 enthält vorteilhafterweise
ebenso andere Sensoren. Beispielsweise kann es für das System 10 wünschenswert
sein, fähig
zu sein zu bestimmen, ob die Oxygenierungsvorrichtung 54 innerhalb
der Kartuschenumhüllung 26 eingesetzt
worden ist. Um diese Information bereitzustellen, kann ein Kartuschenanwesenheitssensor 520 innerhalb
der Kartuschenumhüllung 26 angeordnet
sein. In diesem Beispiel kann der Kartuschenanwesenheitssensor 520,
wie in 19 illustriert, ein reflektierender
Infrarotsensor sein, der innerhalb einer Öffnung 522 in der
Wand 498 der Kartuschenumhüllung 26 positioniert
ist. Im Gegensatz zu den vorher diskutierten Ultraschallsensoren
wird die Effizienz bzw. Wirksamkeit eines reflektierenden Infrarotsensors
nicht durch einen physischen Kontakt verbessert. Tatsächlich bezieht
sich die Effizienz bzw. Wirksamkeit eines reflektierenden Infrarotsensors mehr
auf die Natur der Oberfläche,
die die Infrarotenergie zurück
zum Sensor reflektiert. Mit anderen Worten kann, wenn die Oberfläche unregelmäßig ist, die
Infrarotenergie, die vom Infrarotsensor übertragen wird, sich zerstreuen,
so daß wenig
oder keine Infrarotenergie zurück
zum Sensor reflektiert wird. Andererseits neigt bzw. tendiert er,
wenn die Oberfläche
glatt im allgemeinen senkrecht zum Sensor, und/oder reflektierend
ist, dazu, die Menge an Infrarotenergie zu maximieren, die zurück zum Sensor
reflektiert wird. Demgemäß ist der
Abschnitt der Oxygenierungsvorrichtung 54, der be nachbart
zum Kartuschenanwesenheitssensor 520 positioniert ist,
vorteilhafterweise konfiguriert, um eine Reflexion von Infrarotenergie
zurück
zum Kartuschenanwesenheitssensor 520 zu fördern. In
diesem Beispiel enthält
die Oxygenierungsvorrichtung 54 vorteilhafterweise einen
flachen Abschnitt 524, um sicherzustellen, daß der Kartuschenanwesenheitssensor 520 ein
relativ starkes reflektierendes Signal empfängt, so daß er richtig anzeigen kann,
ob die Oxygenierungsvorrichtung 54 vorhanden ist.
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Es
kann auch wünschenswert
sein, die Temperatur des wäßrigen Sauerstoffs
zu überwachen, der
innerhalb der Zerstäubungskammer 62 ausgebildet
wird. Die Temperatur des wäßrigen Sauerstoffs ist
ein nützlicher
Parameter, weil das Oxygenierungsniveau des wäßrigen Sauerstoffs, und letztlich
das Oxygenierungsniveau des an Sauerstoff angereicherten Bluts mit
der Temperatur variieren können. Wenn
es wünschenswert
ist, eine Temperaturmessung in Betracht zu ziehen, um das Funktionieren
der Oxygenierungsvorrichtung 54 und des Systems 10 zu überwachen
und zu steuern, kann die Temperatur in einer Vielfalt von verschiedenen
Gebieten erfaßt werden.
Beispielsweise kann ein einfacher Raumtemperatursensor irgendwo
innerhalb des Systems 10 eingebaut sein, wobei die Annahme
verwendet wird, daß die
physiologische Lösung,
die zu oxygenieren ist, typischerweise bei Raumtemperatur sein wird.
Alternativ kann die Temperatur der Oxygenierungsvorrichtung 54 überwacht
werden, unter Verwendung der Annahme, daß der wäßrige Sauerstoff innerhalb
der Oxygenierungsvorrichtung 54 bei der gleichen Temperatur
sein wird.
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Um
das größte Niveau
an Regelung bzw. Steuerung bereitzustellen, kann es jedoch wünschenswert
sein, die Temperatur des wäßrigen Sauerstoffs
innerhalb der Zerstäuberkammer 62 zu
messen. Obwohl ein Thermoelement in der Zerstäuberkammer 62 der
Oxygenierungsvorrichtung 54 mit geeigneten elektrischen
Kontakten angeordnet sein könnte,
die sich aus der Oxygenierungsvorrichtung 54 erstrecken,
würde die
Verwendung eines Sensors innerhalb einer wegwerfbaren Vorrichtung
nur die Kosten der Vorrichtung erhöhen. Demgemäß kann es wünschenswert sein, einen Sensor
zu verwenden, der extern zur Zerstäuberkammer 62 ist
und dennoch fähig
ist, die Temperatur des wäßrigen Sauerstoffs
innerhalb der Zerstäuberkammer 62 zu überwachen. Um
diese Funktion in diesem Beispiel zu erzielen, ist ein externer
Temperatursensor 540 innerhalb einer Öffnung 542 in der
Wand 498 der Kartuschenumhüllung 26 gekoppelt,
wie dies in 33 illustriert ist. Der Temperatursensor 540 kann
beispielsweise ein pyroelektrischer Sensor oder ein piezoelektrischer Sensor
sein. Änderungen
in der Temperatur der AO Lösung
innerhalb der Zerstäuberkammer 62 werden die
Frequenzen derartiger Signale ändern
und somit die tatsächliche
Temperatur der AO Lösung
anzeigen.
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Gaskopplung
-
Die
Kartuschenumhüllung 26 enthält auch ein
anderes interessierendes Merkmal hinsichtlich der Art und Weise,
in welcher sie mit der Oxygenierungsvorrichtung 54 zusammenwirkt.
Wie vorher diskutiert, enthält
die Oxygenierungsvorrichtung 54 einen Sauerstoffeinlaß 210,
der nahe der Oberseite der Zerstäuberkammer 62 angeordnet
ist. Wie auch früher
erwähnt,
ist eine Zufuhr von Sauerstoff 60, die auf ungefähr 600 psi
reguliert ist, an den Sauerstoffeinlaß 210 gekoppelt. Somit
kann es wünschenswert sein,
einen Anschluß bzw.
eine Verbindung an den Einlaß 210 bereitzustellen,
der effektiv einen derartigen Druck handhabt und keinen Benutzereingriff
erfordert.
-
Bezugnehmend
auf 36 wird die Sauerstoffzufuhr 60 typischerweise
durch ein Flußventil 600 ermöglicht.
Das Flußventil 600 liefert
Sauerstoff durch einen Druckwandler 602 und ein Rückschlagventil 604.
Der Sauerstoff schreitet dann durch ein T-Stück 606 fort und in
eine Leitung 608. Die Leitung 608 ist an einen
Tauchkolben 610 gekoppelt, der in der Querschnittsansicht
von 37 illustriert ist. Der Tauchkolben 610 enthält eine Öffnung 612,
die seitlich von der Leitung 608 und dann nach unten in
den Kartuschenhohlraum 302 läuft. Der Tauchkolben 610 ist
gleitbar innerhalb einer Buchse oder Hülse 614 angeordnet.
Wie am besten in den detaillierten Ansichten von 38 und 39 illustriert,
enthält
die Hülse 614 einen
vertieften bzw. ausgesparten Bereich 616, in welchem eine
Feder 618 angeordnet ist. Die Feder neigt dazu, den Tauchkolben 610 nach oben
zu beaufschlagen, so daß der
koppelnde bzw. Kopplungsabschnitt 620 des Tauchkolbens 610,
der konfiguriert ist, gegen den Sauerstoffeinlaß 210 der Oxygenierungsvorrichtung 54 abzudichten,
geringfügig
ausgespart bzw. vertieft ist.
-
Die
Oberseite des Tauchkolbens 610 enthält einen abgeschrägten oder
genockten Abschnitt 622, der in einer komplementären Beziehung
mit einem abgeschrägten
oder genockten Abschnitt 624 einer Stange 626 anstößt. Die
Stange 626 ist gleitbar innerhalb einer Öffnung 628 in
der Kartuschenumhüllung 26 angeordnet.
Die Stange 626 ist in der Richtung des Pfeils 630 in
einer erstreckten Position durch eine Feder 632 beaufschlagt.
Wie am besten in 39 illustriert, wird, wenn
ein Benutzer das Tor 304 schließt, die Stange 626 in
der Richtung des Pfeils 634 gegen die Vor spannung bzw.
Vorbelastung der Feder 632 bewegt. Wenn sich die Stange 626 zurück gegen
die Feder 632 bewegt, gleiten die mit Nocken versehenen
bzw. genockten Oberflächen 622 und 624 gegeneinander,
was den Tauchkolben 610 nach unten in der Richtung des
Pfeils 636 zwingt, um den Kopplungsabschnitt 620 gegen
den Sauerstoffeinlaß 210 abzudichten.
Die Stange 624 ist vorteilhafterweise mit einer Einstellschraube 638 versehen. Die
Einstellschraube 638 kann so eingestellt werden, daß der Anschlag-
bzw. Widerlagerabschnitt 640 der Stange 626 in
einer geeigneten Position ist, um sicherzustellen, daß der Kopplungsabschnitt 620 des Tauchkolbens 610 fest
gegen den Sauerstoffeinlaß 210 abdichtet,
wenn das Tor 304 geschlossen und verriegelt wird.
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Kolbenantriebsmechanismus
-
Zu
diesem Punkt in der Diskussion wurden alle der verschiedenen Schnittstellen
zwischen dem Kartuschenbehälter 302 und
der Oxygenierungsvorrichtung 54 mit der Ausnahme einer
diskutiert. Wie vorher erwähnt,
enthält
die Oxygenierungsvorrichtung 54 eine Kolbenanordnung 160,
die konfiguriert ist, um eine physiologische Lösung in die Kammer 58 zu
ziehen und sie unter Druck zur Zerstäubungskammer 62 zu
liefern bzw. abzugeben. Wie in 8 illustriert,
enthält
der Tauchkolben 164 einen Keil 176 an einem Ende.
Wie während
dieser Diskussion erwähnt,
ist der Keil 176 konfiguriert, um innerhalb eines Keilschlitzes
einer Vorrichtung zu passen, die die Kolbenanordnung 160 zwischen
ihrer ausgefahrenen und eingezogenen Position bewegt.
-
Obwohl
eine Vielfalt von verschiedenen Mechanismen verwendet werden kann,
um diese Funktion zu erzielen, ist der Antriebsmechanismus, der
in der vorliegenden Ausführungs form
verwendet wird, in 40 illustriert und allgemein
durch ein Bezugszeichen 700 bezeichnet. Generell gesprochen,
enthält
der Antriebsmechanismus 700 einen Kugelumlaufspindelmechanismus 702,
der durch einen Motor 704 angetrieben und geregelt bzw.
gesteuert wird. In dieser Ausführungsform
ist der Motor 704 ein Schrittmotor, dessen Position durch
eine optische Codiereinrichtung 706 überwacht wird. Obwohl der Motor 704 direkt
an den Kugelumlaufspindelmechanismus 702 gekoppelt sein
kann, wird ein Getriebe 708 verwendet, um die Kraft vom
Motor 704 auf den Kugelumlaufspindelmechanismus 702 in
dieser Ausführungsform
zu übertragen.
Spezifisch ist eine Abtriebs- bzw. Ausgangswelle 710 des
Motors 704 an ein Zahnrad bzw. Ritzel 712 gekoppelt.
Das Zahnrad 712 kämmt
mit einem Zahnrad 714, das operativ gekoppelt ist, um eine
Schraube 716 zu drehen. In dieser Ausführungsform weisen die Zahnräder 712 und 714 ein
Antriebsverhältnis
von eins zu eins auf. Jedoch kann jedes geeignete Antriebsverhältnis verwendet
werden.
-
Da
bzw. wenn der Motor 704 die Schraube 716 dreht,
reitet eine "Antriebs"-Anordnung 718 die Schraube 716 im
allgemeinen in der Richtung des Pfeils 720 abhängig von
der Richtung der Drehung der Schraube 716 nach oben oder
unten. Eine Ramme 722 ist gleitbar um die Schraube 716 an
der Oberseite der Antriebsanordnung 718 angeordnet. Die Ramme 722 beinhaltet
einen Keilweg 724, der konfiguriert ist, um den Keil 176 der
Kolbenanordnung 160 aufzunehmen. Daher bewegt, wenn sich
die Ramme 722 nach oben und unten mit der Antriebsanordnung 718 in
Antwort auf eine Drehung der Schraube 716 bewegt, die Kolbenanordnung 160 zurück und vorwärts innerhalb
der Kammer 58.
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Die
Antriebsanordnung 718 enthält vorteilhafterweise eine
Meßdose 726,
die beladen bzw. belastet wird, wenn sich die Ramme 722 ausdehnt,
um die Kolbenanordnung 160 in die Kammer 58 anzutreiben.
Die Kraft, die auf die Meßdose 726 ausgeübt wird,
steht in Beziehung zum Fluiddruck innerhalb der Kammer 58,
wenn die Kolbenanordnung 160 Fluid aus dem Durchgang 190 antreibt.
Demgemäß kann die
Ablesung von der Meßdose 726 verwendet werden,
um die Geschwindigkeit und Position der Ramme 722 zu regeln
bzw. zu steuern, um sicherzustellen, daß Fluid zu der Zerstäubungskammer 62 bei dem
gewünschten
Druck geliefert bzw. abgegeben wird.
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Die
Komponenten der Schrittmotoranordnung 700 sind klarer in
der Explosionsansicht von 41A und 41B illustriert. Zusätzlich zu den vorher diskutierten
Komponenten kann gesehen werden, daß die Zahnräder 712 und 714 auf
jeweiligen Lagern 730 und 732 reiten. Der Motor 704 ist
an einer Seite eines Trägers
bzw. einer Klammer 734 montiert, während eine Hülle 736,
die die Antriebsanordnung 718 umgibt, auf der anderen Seite
des Trägers 734 montiert
ist. Es kann darüber
hinaus gesehen werden, daß die
Schraube 716 innerhalb einer Kupplung 738 montiert
ist, die auf einem verjüngten
Druck- bzw. Gegenlager 740 reitet.
Das Gegenlager 740 ist nützlich, um die Kraft eines
Stoßens
der Ramme 722 nach oben aufzunehmen, um die Kolbenanordnung 160 in
die Kammer 58 anzutreiben.
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Die
Antriebsanordnung 718 enthält eine Mutter 742,
die über
ein Gewinde an eine Meßdosenhalterung 744 gekoppelt
ist. Indem zusätzlich
auf die Querschnittsansicht von 42 und 43 Bezug genommen
wird, enthält
die Meßdosenhalterung 744 einen
Schlitz 746, der ein geschlossenes Ende aufweist. Wenn
die Meßdosenhalterung 744 innerhalb der
Hülle 736 pla ziert
wird, ist bzw. wird der Schlitz 746 mit einem Einstellstift 748 ausgerichtet.
Der Einstellstift bzw. -zapfen 748 ist innerhalb des Schlitzes 746 angeordnet,
um die Antriebsanordnung 718 davon abzuhalten, um an den
Boden zu gelangen, wenn sie sich nach unten in Antwort auf eine
Drehung der Schraube 716 bewegt. Stattdessen stoppt die
Antriebsanordnung 718, wenn das Ende des Schlitzes 746 auf
den Einstellstift 748 trifft.
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Es
sollte erkannt werden, daß die
Antriebsanordnung 718 sich axial, nicht rotierend in Antwort auf
eine Drehung der Schraube 716 bewegen sollte. Um eine derartige
Bewegung zu vollbringen, ist eine Führung 737 an der Innenwand
der Abdeckung bzw. Hülle 736 angeordnet.
Die Führung 737 wirkt
mit einem Schlitz 747 in der Meßdosenhalterung 744 zusammen,
um eine Rotation der Antriebsanordnung 718 zu verhindern,
wenn sie sich nach oben und nach unten entlang der Schraube 716 bewegt.
Eher bewegt sie sich, weil die Antriebsanordnung 718 am Drehen
gehindert wird, axial in bezug auf die Schraube 716.
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Das
untere Ende der Ramme 722 enthält einen Flansch 750.
Der Flansch 750 trifft auf den oberen Abschnitt der Meßdosenabdeckung 752 und
ein Verriegelungsring 754 ist bzw. wird an den Boden der Ramme 722 gekoppelt,
um die Meßdose 726 und
die Meßdosenabdeckung 752 an
der Ramme 722 zu fixieren. Die Meßdosenabdeckung 752 wird
weiterhin an der Meßdosenhalterung 744 durch
eine Schraube 756 gekoppelt. Schließlich wird das obere Ende der Ramme 722 durch
ein Lager 758 angeordnet und eine Abdeckplatte 760 wird
auf das Oberteil bzw. die Oberseite der Hülle 736 geschraubt.
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Die
Schrittmotoranordnung 700 enthält darüber hinaus eine Sensoranordnung 800,
wie dies in 44–48 illustriert
ist. Die Sensoranordnung 800 stellt zwei Signale an die
System-Regel- bzw. -Steuereinrichtung bzw. dem Systemcontroller 55 zur Verfügung. Das
erste Signal wird generiert bzw. erzeugt, wenn die Antriebsanordnung 718,
und somit die Kolbenanordnung 160 ihre maximale Bewegung, d.h.,
ihre maximale Erstreckung erreicht hat. Das zweite Signal wird bereitgestellt,
wenn die Antriebsanordnung 718, und somit die Kolbenanordnung 160 ihre
Heim- bzw. Ausgangsstellung, d.h., die maximale Einziehung erreicht.
Das maximale Bewegungssignal ist nützlich, um sicherzustellen,
daß die
Kappe 166 der Kolbenanordnung 160 nicht gegen
das Ende der Kammer 58 aufsitzt. Das Ausgangspositionssignal
ist nützlich
bzw. verwendbar, um die optische Codiereinrichtung 706 rückzusetzen,
so daß sie
ein Überwachen
des Motors 704 von einer bekannten Position der Antriebsanordnung 718 starten
kann.
-
Wie
in 44 und 46 illustriert,
enthält die
Sensoranordnung 800 einen Maximalbewegungssensor 802 und
einen Ausgangspositionssensor 804. In dieser Ausführungsform
sind die Sensoren 802 und 804 optische Sensoren.
Somit enthält, wie
am besten in 48 illustriert, jeder der Sensoren 802 und 804 einen
optischen Transmitter bzw. Sender 806 und einen optischen
Empfänger 808.
Solange der Weg zwischen dem optischen Transmitter 806 und
dem optischen Empfänger 808 klar
bleibt, empfängt
der optische Empfänger 808 das
optische Signal, das vom optischen Transmitter 806 übertragen
wird. Jedoch empfängt,
wenn ein Hindernis zwischen den optischen Transmitter 806 und
den optischen Empfänger 808 gelangt,
der optische Empfänger 808 nicht
das optische Signal, das vom optischen Transmitter 806 gesandt
wurde. Somit wird sich die Ausgabe des optischen Sensors 802 oder 804 in
diesem Umstand ändern,
um anzuzeigen, daß ein
Hindernis vorhanden ist.
-
In
der vorliegenden Ausführungsform
der Sensoranordnung 800 ist ein Fortsatz oder Flag 810 an
die Meßdosenhalterung 744 gekoppelt,
wie dies am besten in 47 illustriert ist. In dieser
Ausführungsform
werden Schrauben 812 und 814 verwendet, um das
Flag 810 an die Meßdosenhalterung 744 zu
koppeln, obwohl jede geeignete Montage- bzw. Halterungsanordnung
verwendet werden kann. 46 und 47 illustrieren
die Antriebsanordnung 718 in der Ausgangsposition. Demgemäß ist das
Flag 810 zwischen dem optischen Transmitter 806 und
dem optischen Empfänger 808 des
Ausgangspositionssensors 804 positioniert.
-
Allgemeiner
Systembetrieb
-
Nun
kann, da die verschiedenen mechanischen Komponenten des Systems 10 diskutiert
worden sind, die Art und Weise, in welcher das System 10 unter
der Regelung bzw. Steuerung von verschiedenen elektrischen Komponenten
arbeitet, diskutiert werden. Sich nun 49 zuwendend,
stellt ein Zustandsdiagramm 900 die Basisarbeitsweise bzw.
-tätigkeit
dieser Ausführungsform
des Systems 10 dar.
-
Wenn
das System 10 angetrieben wird oder rückgesetzt bzw. rückgestellt
ist bzw. wird, tritt es in einen Initialisierungsmodus 902 ein.
Im Initialisierungsmodus stellt die System-Regel- bzw. -Steuereinrichtung 55 verschiedene
Systemparameter ein und führt
verschiedene diagnostische Überprüfungen durch.
Beispielsweise kann, wenn das System 10 unrichtig abgeschaltet
bzw. heruntergefahren wurde, wenn es das letzte Mal ausgeschaltet
wurde, ein Fehlercode be reitgestellt werden. Außerdem wird, wenn das System 10 ein Überwachungszeitgeberversagen
erfährt,
welches typischerweise bedeutet, daß sein Prozessor verloren gegangen
ist oder nicht richtig funktioniert, das System in einen Überwachungsversagensmodus 904 eintreten.
-
Im
Initialisierungsmodus 902 liest die System-Regel- bzw.
-Steuereinrichtung 55 auch das Kartuschenanwesenheitssignal,
das durch den Sensor 520 geliefert wird. Wie in 50 illustriert, wird das Kartuschenanwesenheitssignal
durch ein IO Register-Subsystem 906 vor einem Be- bzw.
Verarbeiten durch die CPU 908 be- bzw. verarbeitet. Wenn
eine Oxygenierungsvorrichtung 54 innerhalb der Kartuschenumhüllung 26 vorhanden
ist, schaltet das System vom Initialisierungsmodus 902 in
einen Entlademodus 910. Im Entlademodus 910 wird
die Oxygenierungsvorrichtung 54 druckentlastet und das
Tor wird entriegelt, um eine Entfernung der Oxygenierungsvorrichtung 54 zu
erlauben. Eine Entfernung einer gebrauchten Oxygenierungsvorrichtung 54 ist wünschenswert,
um sicherzustellen, daß die
gleiche Oxygenierungsvorrichtung 54 nicht für mehrere
Patienten verwendet wird. Um die Oxygenierungsvorrichtung 54 druckzuentlasten,
liefert die System-Regel- bzw. -Steuereinrichtung 55 ein
O2 Entlüftungssignal 912 an
das Solenoid 426, das mit der Zerstäuberkammer 62 verbunden
bzw. assoziiert ist und ein Blutmischkammer-Entlüftungssignal 914 an
das Solenoid 428, das mit der Mischkammer 64 verbunden ist.
Wie vorher diskutiert, antworten die Solenoide 426 und 428,
indem die jeweiligen Stifte 422 und 424 zurückzogen
werden, um den Entlüftungsventilen 258 und 260 zu
ermöglichen
zu öffnen.
Wenn einmal die Oxygenierungsvorrichtung 54 drucklos gemacht worden
ist, schaltet die System-Regel- bzw. -Steuereinrichtung 55 ein
Türverriegelungssignal 916 aus, was
das Sole noid 348 veranlaßt, sich zurückzuziehen
und den Verriegelungsstift 342 von der Torverriegelung 310 zu
entfernen.
-
Wenn
der Benutzer nicht die Oxygenierungsvorrichtung 54 innerhalb
von 30 Sekunden entlädt, tritt
eine Zeitsperre bzw. ein Timeout auf, und das System 10 schaltet
in einen Wartezustand 920, der als Wartemodus 3 bezeichnet
wird. Im Zustand 920 des Wartemodus 3 wird ein
Entladebefehl fortfahren geliefert zu werden, so daß das System 10 zwischen dem
Entlademodus 910 und dem Zustand 920 des Wartemodus 3 schaltet,
bis der Benutzer die Entladetätigkeit
bzw. den Entladevorgang abgeschlossen hat. Dann schaltet, wenn die
Oxygenierungsvorrichtung 54 nicht anwesend bzw. vorhanden
ist, das System vom Zustand 920 des Wartemodus 3 zurück in den
Initialisierungsmodus 902 um.
-
Sobald
die Initialisierung vollständig
ist, schaltet das System 10 in einen Zustand 922 eines Wartemodus 1.
Im Zustand 922 des Wartemodus 1 überwacht
die System-Regel- bzw. -Steuereinrichtung 55 einen RS232
seriellen Kommunikationsanschluß bzw.
-port 924, um einen Lade- bzw. Beladebefehl vom Host/Benutzer-Interface 66 zu
erwarten. Bei bzw. nach einem Empfang des Ladebefehls schaltet das
System 10 in einen Belademodus 926. Der Belademodus 926 erlaubt
einem Benutzer, eine neue Oxygenierungsvorrichtung 54 zu
installieren und das System für
ein Anlassen bzw. Priming vorzubereiten. Im Belademodus 926 sind
bzw. werden alle Ventilbetätigungsstifte
bzw. -zapfen 382, 384, 386, 422 und 424 als
auch der Türverriegelungsstift 342 zurückgezogen.
Ein Zurückziehen
der Ventilbetätigungsstifte
ist erwünscht,
weil die ausgefahrenen Betätigungsstifte
die Oxygenierungsvorrichtung 54 daran hindern können, richtig
innerhalb der Kartuschenumhüllung 26 installiert
zu werden. Um die je weiligen Ventilbetätigungsstifte 382, 384, 386, 422 und 424 als
auch den Türverriegelungsstift 342 zurückzuziehen,
liefert die System-Regel- bzw. -Steuereinrichtung 55 ein
Füllsignal 930,
ein Spülsignal 932,
ein AO Flußsignal 934,
ein O2 Be- bzw. Entlüftungssignal 912,
ein Blutmischkammer-Entlüftungssignal 914 und
ein Verriegelungssignal 916 an die Solenoide 388, 390, 392, 426, 428 bzw. 348.
-
Wie
der vorher beschriebene Entlademodus 910 enthält der Belademodus 926 auch
einen Zeitmesser bzw. -geber, wie beispielsweise eine 30 Sekunden-Zeitsperre,
welche das System 10 veranlaßt, vom Belademodus 926 zurück zum Zustand 922 des Wartemodus 1 zurückzukehren,
wenn der Benutzer nicht die Oxygenierungsvorrichtung 54 in
der zugeteilten Zeitdauer beladen hat. Jedoch sind, sobald der Benutzer
erfolgreich die Oxygenierungsvorrichtung 54 innerhalb der
Kartuschenumhüllung 26 beladen
hat, wie dies durch das Kartuschenanwesenheitssignal 520 angezeigt
bzw. angedeutet wird, die Ventilbetätigungsstifte 382, 384, 386, 422 und 424 als
auch der Türverriegelungsstift 342 alle
ausgefahren, so daß die
jeweiligen Ventile 202, 204, 206, 258 und 260 in
ihren geschlossenen Positionen gehalten werden und so daß der Riegel 310 verriegeln
wird, wenn das Tor 304 geschlossen ist.
-
Sobald
das Tor 304 geschlossen und verriegelt worden ist, ist
die Beladetätigkeit
bzw. der Beladevorgang vollständig
und das System 10 schaltet vom Belademodus 926 in
einen Zustand 940 des Wartemodus 2. Im Zustand 940 des
Wartemodus 2 überwacht
die System-Regel- bzw. -Steuereinrichtung 55 den RS232
seriellen Kommunikationsanschluß 924,
um entweder einen Prime- bzw. Vorbereitungsbefehl oder einen Entladebefehl
zu erwarten. Wenn der Entladebefehl empfangen wird, geht das System 10 in
den Entlademodus 910 über,
welcher, wie vorher diskutiert, arbeitet. Jedoch geht, wenn der Primebefehl
empfangen wird, das System 10 in einen Primemodus 942 über.
-
Ein
Benutzer leitet den Primemodus 942 ein, indem er den Vorbereitungs-
bzw. Primeschalter 108 drückt. Im Primemodus 942 füllt das
System 10 die Fluidzufuhrkammer 58 mit physiologischer
Lösung und
treibt die Kolbenanordnung 160 an, um die Lösung mit
Druck zu beaufschlagen und sie in die Zerstäuberkammer 62 zu übertragen,
bis das geeignete Fluidniveau erreicht ist. Im Primemodus 942 liest
ein Schrittmotor-Antriebssubsystem 950 der System-Regel-
bzw. -Steuereinrichtung 55 die Position des Schrittmotors 704 von
der Codiereinrichtung 706 ab und treibt den Schrittmotor 704 an,
um die Ramme 722 zu veranlassen, die Kolbenanordnung 160 in
ihre völlig
ausgefahrene Position innerhalb der Fluidzufuhrkammer 58 zu
schieben. Wenn die Kolbenanordnung 160 eingezogen ist,
wird die physiologische Lösung
in die Fluidzufuhrkammer 58 durch den Durchgang 144 gezogen.
Die Kolbenanordnung 160 erstreckt sich nochmals, um die
physiologische Lösung innerhalb
der Fluidzufuhrkammer 58 mit Druck zu beaufschlagen und
sie von der Fluidzufuhrkammer 58 in die Zerstäuberkammer 62 zu übertragen.
In diesem Modus ist bzw. wird das Füllventil 202 geöffnet, so
daß das
Fluid in die Zerstäuberkammer 62 durch das
Rohr 232, eher als durch den Zerstäuber 216 eintritt.
-
Wenn
die System-Regel- bzw. -Steuereinrichtung 55 das Signal
vom AO Niveau-Sensor 480 empfängt, das anzeigt, daß die Zerstäuberkammer 62 geeignet
gefüllt
worden ist, zieht das Schrittmotor-Treibersubsystem 950 die
Kolbenanordnung 160 zur Ausgangsposition zurück und erstreckt
dann die Kolbenanordnung 160, um eine zusätzliche
Menge an Lösung,
beispielsweise 3 cm3, in die Zerstäuberkammer 62 zu übertragen
bzw. zu transferieren. Nachdem die Zerstäuberkammer 62 mit
der physiologischen Lösung
vorgepumpt bzw. vorbereitet ist, liefert die System-Steuer- bzw.
-Regeleinrichtung 55 ein O2 Strömungs- bzw.
Flußsignal 952 an
ein O2 Flußsolenoid 954, um
ein Ventil 956 zu öffnen
und dem Sauerstoff von der Zufuhr 60 zu erlauben, die Zerstäuberkammer 62 mit
Druck zu beaufschlagen bzw. unter Druck zu setzen.
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Sobald
das richtige Fluidniveau erreicht worden ist, ist der Primemodus 942 vollständig. Jedoch kann
vor Abschluß der
Primetätigkeit
das System 10 vom Primemodus 942 zum Zustand 940 des
Wartemodus 2 übergehen,
wenn die Primetätigkeit
durch einen Haltebefehl unterbrochen wird, der entweder als ein
Resultat eines Fehlers im Primebetrieb oder ein Resultat des Benutzers übertragen
wurde, der den Stopschalter 112 drückt.
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Sobald
der Primemodus 942 vollständig ist, geht das System 10 in
einen AO Aus-Modus 960 über.
Während
es im AO Aus-Modus 960 ist,
wird kein wäßriger Sauerstoff
erzeugt oder geliefert. Stattdessen liefert die System-Regel- bzw.
-Steuereinrichtung 55 ein Spülsignal 932 an das
Solenoid 390, um das Spülventil 204 zu öffnen. Wie
vorher diskutiert, strömt,
wenn das Spülventil 204 offen
ist, physiologische Lösung
von der Fluidzufuhrkammer 58 durch die Ventilanordnung 200 und
in die Mischkammer 64 durch das Kapillarrohr 246.
Dieser Modus einer Lieferung setzt sich solange fort, wie der Blutfluß durch die
Mischkammer 64 über
einer vorbestimmten Rate ist, beispielsweise 50 ml pro Minute. Wenn
der Blutfluß unter
die vorbestimmte Rate fällt,
geht das System 10 in einen Unterbrechungs- bzw. Timeout-Modus 962 über. Im
Timeout-Modus 962 fließt,
füllt oder spült das System 10 nicht
und die Kolbenanordnung 160 kehrt zu der Ausgangsposition
zurück.
Das System 10 wird vom Timeout-Modus 962 zum Entlademodus 910 übergehen,
wenn entweder der Entladebefehl vom Host/Benutzer-Interface 66 empfangen wird
oder das System 10 im Timeout-Modus 962 für eine bestimmte
Zeitdauer, beispielsweise 150 Sekunden war. Jedoch geht, sobald
der Blutfluß über die
vorbestimmte Rate ansteigt, das System 10 vom Timeout-Modus 962 zurück zum AO
Aus-Modus 960 über.
-
Wenn
der AO Ein-Befehl empfangen wird, geht das System 10 vom
AO Aus-Modus 960 in einen AO Ein-Modus 964 über. Der
AO Ein-Befehl wird erzeugt, wenn der Benutzer den Prime-Knopf 108 und den
Start-Knopf 110 gleichzeitig drückt. Im AO Ein-Modus 964 wird
das Primesignal vom Blutpumpensystem 24 auf einer Leitung 966 zum
Verriegelungssystem 44 geliefert. Wenn die System-Regel- bzw.
-Steuereinrichtung 55 im AO Aus-Modus 960 ist, wenn
der Primebefehl empfangen wird, dann liefert der Logikblock 134 des
Verriegelungssystems 44 ein Einschalt- bzw. Freigabesignal
an die Leitung 126, um die Blutpumpe 24 einzuschalten
bzw. freizugeben. Der Logikblock 134 liefert auch ein Entnahmeklemmensignal
auf einer Leitung 970 an die Entnahmeklemme 78,
um sie zu öffnen,
während
die Rückführklemme 80 geschlossen
verbleibt. Der Logikblock 130 liefert auch ein Primesignal
auf einer Leitung 968 zur CPU 908 der System-Regel-
bzw. -Steuereinrichtung 55. In Antwort auf ein Empfangen
des Primesignals überwacht
die System-Regel- bzw. -Steuereinrichtung 55 den Niedrigniveau-Sensor 484,
um zu bestimmen, wenn genug Blut in die Mischkammer 64 geströmt ist,
damit die Kammer auf das durch den Niedrigniveau-Sensor 484 angezeigte Niveau gefüllt ist.
Das Niedrigniveau-Signal wird auch an den Logikblock 134 des
Verriegelungssystems 44 über eine Leitung 974 gesandt.
Wenn das Verriegelungssystem 44 bestimmt, daß die Kammer 64 bis
zu dem Niedrigniveau-Sensor 484 angezeigten Niveau gefüllt worden
ist, liefert es ein Rückführklemmsignal
auf einer Leitung 972 zu der Rückführklemme 80, um sie
zu öffnen.
Gleichzeitig liefert die System-Regel- bzw. -Steuereinrichtung 55 ein
Cyclox-Entlüftungssignal 914 an
das Solenoid 428, um das Entlüftungsventil 260 zu
schließen.
-
Das
System 10 fährt
fort, im AO Ein-Modus 964 in dieser Art zu arbeiten, sofern
nicht der Blutfluß unter
eine vorbestimmte Rate, beispielsweise 50 ml pro Minute abfällt. In
diesem Fall wird das System 10 vom AO Ein-Modus 964 zum
Entlademodus 910 übergehen,
welcher, wie vorher diskutiert, arbeiten bzw. funktionieren wird.
-
Der
Logikblock 134 des Verriegelungssystems 44 liefert
auch ein AO Freigabesignal auf einer Leitung 976 zu der
CPU 908 der System-Regel- bzw. -Steuereinrichtung 55.
Das AO Einschaltsignal veranlaßt
die System-Regel- bzw. -Steuereinrichtung 55, ein AO Flußsignal 934 an
das Solenoid 392 zu liefern, um das Flußventil 206 zu öffnen. Wie
vorher diskutiert, strömt,
wobei das Flußventil 206 geöffnet ist, wäßriger Sauerstoff
von der Zerstäuberkammer 62 durch
das Kapillarrohr 246 und in die Mischkammer 64,
um mit dem Blut vermischt zu werden.
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Blasendetektor
-
Wie
früher
erwähnt,
enthält
das System 10 vorteilhafterweise einen Blasendetektor 74,
der mit einem Blasensensor 76 zusammenwirkt, um das an Sauerstoff
angereicherte Blut im Rückführrohr 50 hinsichtlich
Blasen zu überwachen.
Eine beispielhafte Ausführungsform
des Blasendetektors 74 ist in 51 illustriert.
Der Blasendetektor 74 enthält einen digitalen Signalprozessor
(DSP) 1000, der unter Softwaresteuerung bzw. -regelung
arbeitet, um viele der Funktionen des Blasendetektors 74 durchzuführen. Der
Blasendetektor 74 empfängt
ein Rückführdrucksignal
und ein Strömungs-
bzw. Flußratensignal vom
Verriegelungssystem 44 auf den Leitungen 1002 bzw. 1004.
Ein Analog-zu-Digital-Wandler (ADC) 1006 empfängt diese
analogen Signale und wandelt sie in digitale Signale um. Diese digitalen
Signale werden vom ADC 1006 zu einer Mikro-Regel- bzw. -Steuereinrichtung
bzw. einem Mikrocontroller 1008 übertragen. Die Mikro-Regel- bzw. -Steuereinrichtung 1008 empfängt auch
eine Benutzereingabe von einem RS-232 seriellen Kommunikationsanschluß 1010 vom
Host/Benutzer-Interface 66, als auch ein Einleitungssignal
auf Leitung 1012 vom Verriegelungssystem 44.
-
Der
DSP 1000 und die Mikro-Regel- bzw. -Steuereinrichtung 1008 wirken
miteinander über
ein Interface und eine Regel- bzw.
Steuerlogik 1014 zusammen. Basierend auf Eingaben vom DSP 1000 und
der Mikro-Regel- bzw. -Steuereinrichtung 1008 liefert die
Interface- und Regel- bzw. Steuerlogik 1014 ein Wandlertreibersignal
auf Leitung 1016 zu einem Wandlertreiber 1018.
In Antwort liefert der Wandlertreiber 1018 ein Signal an
den Wandler 76 über
Leitung 1020. Wie in 52 illustriert,
beinhaltet das übertragene
Signal, das durch den Wandler 76 geliefert wird, Stöße von Hochfrequenzpulsen 1023A und 1023B.
Jeder Puls- bzw. Impulsstoß kann
20 Pulse beispielsweise bei 3,6 MHz enthalten, mit 50 Mikrosekunden
zwischen den Stößen bzw.
Bursts. Ein Rückkehrsignal
vom Wandler 76 wird auf der Leitung 1022 empfangen.
Das Signal, das vom Wandler 76 auf Leitung 1022 empfangen
wird, ähnelt
dem übertragenen
Signal 1021, ist aber in der Zeit später verschoben und weist eine
kleinere Amplitude auf. Es dauert typischerweise länger als
eine Burst- bzw. Stoßperiode
für eine
Blase, um an dem Wandler 76 vorbeizutreten. Deshalb kann
jede Blase jedesmal abgetastet werden, wenn ein Puls während der
Stoßperiode
geliefert wird, beispielsweise kann in diesem Beispiel jede Blase 20 mal
abgetastet werden, wenn sie sich am Wandler 76 vorbei bewegt.
-
Die
Stärke
des empfangenen Signals auf der Leitung 1022 in bezug auf
das übertragene
Signal auf der Leitung 1020 stellt Information hinsichtlich
des Vorhandenseins von Blasen innerhalb des Rückführrohrs 50 bereit.
Wie in 54 illustriert, enthält der Blasensensor 76 einen
Ultraschalltransmitter bzw. -sender 1040 und einen Ultraschallempfänger 1042. Der
Blasensensor 76 ist vorteilhafterweise auf der Außenseite
des Rückführrohrs 50 angeordnet.
Somit wird das Ultraschallsignal vom Transmitter bzw. Sender 1040 durch
das Rückführrohr 50,
ebenso wie irgendein Fluid innerhalb des Rückführrohrs 50, an den
Empfänger 1042 übertragen.
Wenn das Fluid im Rückführrohr 50 keine
Blasen enthält,
breitet sich das Ultraschallsignal vom Transmitter 1040 zum
Empfänger 1042 in
einer relativ effizienten Art und Weise aus bzw. fort. Somit ist
die Signalstärke
des Rückkehrsignals,
das durch den Empfänger 1042 auf
der Leitung 1022 geliefert wird, relativ stark. Jedoch
wird, wenn das Fluid innerhalb des Rückführrohrs 50 Blasen 1044 enthält, wie
dies in 55 illustriert ist, das Ultraschallsignal,
das durch den Empfänger 1042 empfangen
wird, schwächer
(abgeschwächt
bzw. gedämpft).
Die schlechtere (abgeschwächte) Übertragung
des Ultraschallsignals quer über
das Fluid, das Blasen enthält,
resultiert aus der Tatsache, daß die Blasen 1044 dazu
neigen, das Ultraschallsignal zu zerstreuen, so daß letztlich
bzw. schließlich
weniger des übertragenen
Signals durch den Empfänger 1042 empfangen
wird.
-
Wie
anhand eines Beispiels in 53 illustriert,
stellt die erste Spitze 1027A ein Signal dar, das durch
das Fluid übertragen
wurde, das keine Blasen enthielt, und die zweite Spitze 1027B stellt
ein Signal dar, das durch das Fluid übertragen worden ist, das Blasen
enthielt. Die relative Schwäche
der Spitze bzw. des Peaks 1027B wird durch eine Verringerung in
der Spitze 1027B veranschaulicht. Das Ausmaß der Verringerung
(Abschwächung)
in der Spitze 1027B ist auf den Durchmesser der Blase bezogen, die
durch den Blasensensor 76 zu dem Zeitpunkt hindurchgeht,
als das Signal übertragen
wurde. Spezifisch ist der Betrag bzw. das Ausmaß der Verringerung (Abschwächung) 1046 im
Signal auf den Querschnittsflächenbereich
der Blase und somit das Quadrat des Durchmessers der Blase bezogen,
so daß die
Quadratwurzel des Signals direkt proportional zu der Größe der Blase
bzw. des Durchmessers davon ist.
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Um
ein Be- bzw. Verarbeiten des Rückkehrsignals
zu erleichtern, wird es an einen Signalkonditionierer 1024 geliefert.
Der Signalkonditionierer 1024 verstärkt und filtert das Rückkehrsignal.
Der Signalkonditionierer 1024 detektiert dann die Menge
an Ultraschallenergie des Signals und überträgt sie an den Analog-zu-Digital-Wandler
(ADC) 1026. Ein Signal 1025, das an den ADC 1026 geliefert
wird, ist in 53 illustriert. Wie aus einer
Studie bzw. Untersuchung des Signals 1025 zu sehen ist, ähnelt jeder
der Frequenzpulszüge 1023A und 1023B nun
einer einzigen Spitze 1027A und 1027B. Der ADC 1026 tastet nur
die Spitzen 1027A und 1027B im Amplitudensignal 1025 ab.
In diesem Beispiel ist jede Spitze 1027A und 1027B ungefähr 6,6 Mikrosekunden
in der Breite, und der ADC 1026 tastet 128 Spitzen ab,
um 128 Datenpunkte zu etablieren bzw. zu errichten.
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Die
digitalisierte Ausgabe des ADC 1026 wird an einen Puffer,
wie beispielsweise einen First-In-/First-Out-(FIFO-)Puffer 1030 geliefert.
Der Puffer 1030 speichert die digitalisierten Darstellungen
von 128 Spitzen und liefert sie eine nach der anderen an den DSP 1000.
Die Interface- und Regel- bzw. Steuerlogik 1014 regelt
bzw. steuert eine Lieferung der Signale vom Puffer 1030 an
den DSP 1000.
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Der
DSP 1000 liest die Datenpunkte für jede der digitalisierten
Spitzen und summiert sie zusammen. Die Summe der digitalisierten
Spitzen korreliert mit der Menge bzw. dem Ausmaß an empfangener Ultraschallenergie.
In dieser Ausführungsform
behält der
DSP 1000 einen laufenden Durchschnitt der Summe der letzten
16.000 oder mehr Spitzen bei. Die laufende bzw. aktuelle Summe wird
vom Durchschnitt subtrahiert, um ein Hochpaßfilter bereitzustellen, welches
effektiv jeglichen DC Vorsatz bzw. Offset entfernt. Der DSP 1000 führt auch
eine Tätigkeit
eines Tiefpaßfilters
aus, indem das resultierende Signal durch ein FIR Feld bzw. Array
gefaltet wird. In diesem Beispiel ist das FIR Feld ein 64 Punkt-Feld.
Das Filtern wird durchgeführt,
um sicherzustellen, daß die Blasen
vom Rauschen in den Signalen unterschieden werden. Die resultierenden
Signale von unterschiedlich großen
Blasen sind in 61 illustriert.
-
Wenn
einmal der DSP 1000 den Durchmesser jeder detektierten
Blase bestimmt, berechnet er das Volumen der Blase. Jedoch sollte
verstanden werden, daß das
Volumen der Blase, die zu dem Patienten 38 geliefert wird,
durch den Druck des Fluids innerhalb des Rückführrohrs 50 beeinflußt wird.
Da der Druck des Fluids innerhalb des Rückführrohrs 50 typischerweise
höher ist,
beispielsweise ungefähr zwei
bis drei Atmosphären,
im Vergleich zum Blut innerhalb der Gefäße des Patienten, beispielsweise ungefähr eine
Atmosphäre,
wird vorteilhafterweise eine Umwandlung durchgeführt, um das Volumen der Blase
zu bestimmen, sobald sie den Patienten 38 erreicht. Da
der Druck im Rückführrohr 50 zu
dem Blasendetektor 74 an der Leitung 1002 geliefert
wird, und da unter Verwendung des idealen Gasgesetzes angenommen
werden kann, daß der
Druck des Bluts des Patienten eine Atmosphäre ist, ist das Volumen der
Blase beim Patienten Vp = (Ps Vs)/Pa, wo Vp das Volumen der Blase beim Patienten 38 ist,
Ps der Druck am Blasensensor 76 ist,
Vs das Volumen der Blase am Blasensensor 76 ist
und Pa Atmosphärendruck ist.
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Der
DSP 1000 plaziert vorteilhafterweise Blasen bestimmter
Größen in geeigneten "Behältern" oder Kategorien.
Mit anderen Worten kann der DSP 1000 verschiedene Kategorien
von Blasengrößen beibehalten.
Beispielsweise können
die Kategorien sechzehn Behälter
von Durchmesserzuwächsen
von 75 Mikrometer enthalten. Die Anzahl von Blasen in jeder Kategorie
kann zu der Anzeige 32 übertragen werden,
so daß ein
Benutzer die Anzahl und Größe der Blasen überwachen
kann, die während
der chirurgischen Behandlungsprozedur erzeugt werden. Die Anzahl
und Größe von Blasen
kann auch durch den Blasendetektor 74 oder anders wo innerhalb
des Systems 10 überwacht
werden, um die Tätigkeit
bzw. den Betrieb des Systems 10 zu überwachen.
-
Der
Blasendetektor 74 kann auch das Gesamtvolumen aller Blasen
sammeln bzw. summieren, die über
die Zeit detektiert wurden, d.h. das Volumen jeder Blase zu einer
laufenden Gesamtsumme addieren. Wenn das summierte Volumen oder
eine laufende Gesamtsumme ein vorgeschriebenes Volumen innerhalb
einer vorgeschriebenen Zeit übersteigt,
dann kann die Tätigkeit
des Betriebs 10 geändert
werden. Beispielsweise kann, wenn das Gesamtvolumen der Blasen 10 Mikroliter
in einer Periode von 90 Minuten übersteigt,
der Blasendetektor 74 ein Signal "Aufforderung zum Stoppen" an einer Leitung 1050 liefern. In
dieser Ausführungsform
wird das Signal Auffordern zum Stoppen durch das Verriegelungssystem 44 empfangen,
so daß das
Verriegelungssystem 44 das System 10, wie vorher
beschrieben, still legen kann. Da die meisten Patienten typischerweise
kleine Volumina von Gas über
die Zeit auflösen,
kann die laufende Gesamtsumme verringert werden, wie die Prozedur
fortschreitet, so daß das
vorbestimmte Limit, welches das Herunterfahren des Systems 10 auslöst, nicht
so rasch erreicht werden wird. Außerdem kann, bevor das vorbestimmte
Limit erreicht wird, der Blasendetektor 74 eine frühe Warnung
eines bevorstehenden Stillstands bzw. Herunterfahrens bereitstellen,
so daß die
System-Regel- bzw. -Steuereinrichtung 55 das pO2 Niveau des Bluts im Rückführrohr 50 verringern
kann, um die Blasenproduktion zu beschränken und somit eine Stillegung
zu vermeiden.
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Blasendetektorauswertung
oder -kalibrierung
-
Einzelne
Ultraschallsonden können
variierende Grade an Auflösung
aufweisen. Deshalb kann eine Beschränkung der Fähigkeit des Blasendetektors,
Blasen zu detektieren, entstehen, wenn die Größe und/oder Geschwindigkeit
einiger Blasen jen seits der Auflösung
der Sonde ist (sind). Abhängig
von den Umständen
ist es möglich,
daß Mikroblasen
(Blasen mit Durchmessern von ungefähr 50 μm bis ungefähr 1000 μm) und/oder Makroblasen (Blasen
mit Durchmessern von größer als
1000 μm)
einer Detektion entkommen können.
Wenn Blasen einer Detektion entkommen, kann die Genauigkeit des
Blasendetektors beeinträchtigt
sein bzw. werden.
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Somit
kann es wünschenswert
sein, ein System und ein Verfahren zur Aus- bzw. Bewertung der Blasendetektionsfähigkeiten
eines Blasendetektors zu verwenden. Das unten beschriebene System
und Verfahren zur Auswertung ist fähig, die Auflösung von
Mikroblasen und Makroblasen des Blasendetektors bei einer Mehrzahl
von Flußraten
und Materialviskositäten
zu bestimmen. Allgemein gesprochen, werden Blasen einer bestimmbaren
Größe in ein Flußmaterial
eingeführt.
Die Größe und Menge
von Blasen, die in das Flußmaterial
eingebracht bzw. eingeführt
sind bzw. werden, werden durch den Blasendetektor unter Aus- bzw.
Bewertung gemessen. Danach werden die Größe und Menge von Blasen, die in
das Flußmaterial
eingeführt
sind, unabhängig
bestimmt.
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Eine
beispielhafte Ausführungsform
eines Kalibrierungs- bzw.
Eichungs- und Evaluierungs- bzw. Bewertungssystems 1105 für Blasendetektoren, wie
beispielsweise den Blasendetektor 74, ist in 59 illustriert. Das System und Verfahren
erlaubt einem Praktiker, die Blasengröße, Rate bzw. Geschwindigkeit
einer Blasenproduktion und die Rate des Flusses von Flußmaterial
zu regeln bzw. zu steuern. Das System 1105 verwendet einen
Einschließungsbehälter 1110 zum
Speichern eines Flußmaterials 1112.
Der Behälter 1110 enthält einen
Einlaß 1116 und
einen Auslaß 1118,
so daß sich
das Flußmaterial 1112 im
allgemeinen in der Richtung des Pfeils 1119 bewegt. Eine
Pumpe 1120, wie beispielsweise eine Peristaltikpumpe wird
verwendet, um eine gewünschte
Fluß-
bzw. Strömungsrate
herbeizuführen
und beizubehalten. Vorteilhafterweise ist die Pumpe 1120 fähig, das
Flußmaterial 1112 bei
einer Mehrzahl von Flußraten
zu übertragen.
Flußmaterialien 1112 von
variierender Viskosität
können
verwendet werden und können
Newton'sche oder Nicht-Newton'sche Fluide umfassen.
Typischerweise ist die Viskosität
des Flußmaterials 1112,
das für
eine Bewertung verwendet wird, mit der Viskosität des Materials vergleichbar,
das in der Betriebsumgebung verwendet wird, beispielsweise Blut,
das mit an Gas angereichertem physiologischem Fluid in diesem Beispiel
gemischt ist bzw. wird.
-
Das
System 1105 verwendet eine erste Leitung 1130,
typischerweise von einem vorbestimmten Innendurchmesser und vorbestimmter
Länge,
die ein proximales Ende 1132 und ein distales Ende 1134 aufweist,
durch welche das Flußmaterial 1112 bei verschiedenen
Raten hindurchgeführt
werden kann. Das proximale Ende 1132 ist an den Auslaß 1118 gekoppelt,
um das Flußmaterial 1112 vom
Behälter 1110 zu
erhalten. Das distale Ende 1134 ist an eine Verbindungsvorrichtung 1140 gekoppelt.
Die Verbindungsvorrichtung 1140, beispielsweise ein T-Verbinder,
ist typischerweise entlang der Längsachse
der ersten Leitung 1130 und in Fluidkommunikation bzw. -verbindung
damit positioniert, um den fortgesetzten ungehinderten Fluß des Flußmaterials 1112 zu
erlauben.
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Eine
blasenbildende Vorrichtung 1143 kann verwendet werden,
um eine Blasenbildung im Flußmaterial 1112 durch
die Einbringung bzw. Einleitung eines blasenbildenden Materials 1150 zu
induzieren bzw. herbeizuführen.
Das blasenbildende Material 1150 enthält typischerweise ein Gas,
wie bei spielsweise Luft. Das Flußmaterial 1112 kann
einen Surfaktant enthalten, wie beispielsweise Natriumdodecylsulfat
(SDS), um eine Blasenbildung und -rückhaltung zu fördern.
-
Wie
am besten in 57 und 58 illustriert,
enthält
die blasenbildende Vorrichtung 1143 in diesem Beispiel
eine blasenbildende Kapillare 1144, welche typischerweise
von einem vorbestimmten Innendurchmesser und einer vorbestimmten
Länge ist. Die
Kapillare 1144 weist ein proximales Ende 1146 und
ein distales Ende 1148 auf. Das proximale Ende 1146 ist
durch ein blasenbildendes Lumen 1153 an eine blasenpumpende
Vorrichtung 1155, wie beispielsweise eine Spritze festgelegt.
Die blasenpumpende Vorrichtung 1155 ist typischerweise
fähig,
das blasenbildende Material 1150 in das Flußmaterial 1112 bei
verschiedenen Einspritzungsraten bzw. -geschwindigkeiten zu injizieren
bzw. einzuspritzen. Das distale Ende 1148 der Kapillare 1144 ist
gleitbar angeordnet, um innerhalb des Inneren der Verbindungsvorrichtung 1140 angeordnet
zu sein, auftreffend auf das Flußmaterial 1112, womit
dies in einer Erzeugung von Blasen innerhalb des Flußmaterials 1112 resultiert.
In diesem Beispiel ist die Kapillare 1144 senkrecht oder
nahezu senkrecht zur Längsachse
der Richtung des Flusses des Flußmaterials 1112 positioniert,
so daß die
resultierende Scherkraft des Flusses Blasen einer einheitlichen
Größe bei einer
konstanten Rate erzeugt.
-
Die
Blasengröße kann
durch den Innendurchmesser der Kapillare 1144 oder durch
Positionieren des distalen Abschnitts 1148 der Kapillare 1144 an
verschiedenen Positionen innerhalb des Materialflusses reguliert
werden. Ein Vergrößern des
Innendurchmessers der Kapillare 1144 vergrößert die Blasengröße. Ähnlich vergrößert ein
Positionieren des distalen Abschnitts 1148 der Kapillare 1144 weg von
der Längsachse
des Flußmaterials 1112 die
Blasengröße. Die
Rate einer Blasenbildung kann variiert werden, indem die Flußrate des
blasenbildenden Materials 1150 erhöht oder verringert wird, das
in das Flußmaterial 1112 eingebracht
wird. Beispielsweise erhöht
eine Zunahme in der Flußrate
des blasenbildenden Materials 1150 die Rate der Blasenbildung
im Flußmaterial 1112.
-
Das
System 1105 verwendet weiterhin eine zweite Leitung 1170,
welche typischerweise von einem vorbestimmten Innendurchmesser und
einer vorbestimmten Länge
ist. Ein proximales Ende 1172 der zweiten Leitung 1170 ist
an die Verbindungsvorrichtung 1140 gekoppelt, und ein distales
Ende 1174 der zweiten Leitung 1170 ist an den
Einlaß 1116 des Einschließungsbehälters 1110 gekoppelt.
Um eine im wesentlichen konstante Flußrate in den Leitungen 1130 und 1170 beizubehalten,
ist die zweite Leitung 1170 üblicherweise koaxial mit der
ersten Leitung 1130 ausgerichtet, und der Durchmesser der
zweiten Leitung 1170 ist üblicherweise äquivalent
dem Durchmesser der ersten Leitung 1130. Die Sonde 76 des
Blasendetektors 74, der zu bewerten ist, ist proximal zur
zweiten Leitung 1170 positioniert, um eine Detektion von
Blasen innerhalb des Flußmaterials 1112 zu
ermöglichen,
das durch die zweite Leitung 1170 hindurchtritt.
-
Die
Verbindungsvorrichtung 1140 kann optisch transparent sein,
um visuelle Inspektion bzw. Prüfung
des Blasenerzeugungsprozesses zu erlauben. Tatsächlich kann eine Aufzeichnungsvorrichtung 1160,
wie beispielsweise eine CCD Kamera, auf das distale Ende 1148 der
Kapillare 1144 gerichtet sein, um die Größe und Menge
von Blasen innerhalb des Fluß materials 1112 zu
beobachten und aufzuzeichnen. Somit können Blasendetektoren, wie
beispielsweise der Blasendetektor 74 kalibriert bzw. geeicht
werden, indem die Größe und Menge
von Blasen, die durch die Sonde 76 detektiert werden, mit der
Größe und Menge
der Blasen verglichen werden, die durch die Aufzeichnungsvorrichtung 1160 gemessen
werden. Eine zweite Vorrichtung (nicht gezeigt) kann entlang der
zweiten Leitung 1170 zwischen der Blasendetektorsonde 76 und
dem Einlaß 1116 des Einschließungsbehälters 1110 positioniert
sein, um dem Praktiker Zugang zum Flußmaterial 1112 zur Verfügung zu
stellen.
-
Im
Betrieb wird der Fluß durch
ein Aktivieren der Pumpe 1120 eingeleitet. Die Flußrate des
Flußmaterials 1112 wird
vor einem Einführen
von Blasen in das System 1105 stabilisieren gelassen. Wenn
einmal das System 1105 stabilisiert hat, werden Blasen in
das Flußmaterial 1112 eingeführt, indem
die blasenbildende Vorrichtung 1143 aktiviert wird. Das
System 1105 wird noch einmal stabilisieren gelassen, bevor
der Blasendetektor 74 kalibriert wird.
-
Die
Mikroblasenauflösung
des Blasendetektors 74 kann bestimmt werden, indem Blasen
von aufeinanderfolgend kleineren Durchmessern in aufeinanderfolgenden
Tests eingebracht werden. Die Makroblasenauflösung des Blasendetektors 74 kann
in einer ähnlichen
Art und Weise bestimmt werden, indem Blasen von aufeinanderfolgend
größeren Durchmessern
in aufeinanderfolgenden Tests eingebracht werden. Sobald sich die
Rate der Blasenerzeugung und Flußrate stabilisiert haben, wird
die Aufzeichnungsvorrichtung 1160 aktiviert, um die Rate
einer Blasenerzeugung und die Größe der erzeugten Blasen
aufzuzeichnen. Der Blasendetektor 74, der zu eva luieren
bzw. zu bewerten ist, wird für
ein vorbestimmtes Ausmaß an
Zeit aktiviert.
-
Die
Sonde 76 prüft
die Blasen, welche allgemein von einer bekannten Größe und Menge
sind, und die Sonde 76 liefert entsprechende Signale an den
Blasendetektor 74. Die Größe und Menge von Blasen, die
durch den Blasendetektor 74 registriert werden, werden
mit der Größe und Menge
der Blasen verglichen, die durch die Aufzeichnungsvorrichtung 1160 registriert
werden. Typischerweise wird ein derartiger Vergleich bei einer Mehrzahl
von Signalstärken
und Blasengrößen durchgeführt. Danach kann
ein Fachmann auf dem Gebiet der Mathematik diese Beziehung graphisch
darstellen und die projizierten Signalstärken bei einer Mehrzahl von
Blasengrößen extrapolieren.
Wenn die Signal-zu-Blasengröße-Beziehung graphisch
in Diagrammform dargestellt wird, kann ein Fachmann auf dem Gebiet
der Mathematik eine oder mehrere Kalibrierungs- bzw. Eichungskonstante(n)
basierend auf der Passung bzw. dem Fit der Signalstärke-zu-Blasengröße-Beziehung
berechnen. Die Eichkonstante(n) kann bzw. können in den Blasendetektor 74 programmiert
werden, um den Blasendetektor 74 zu kalibrieren bzw. zu eichen.
-
Eine
alternative Ausführungsform
des Kalibrierungs- und Bewertungssystems 1105 ist identisch zu
dem vorher beschriebenen System, ausgenommen hinsichtlich der Eingliederung
eines Pulsdämpfers 1180,
wie dies in 59 illustriert ist. Der
Pulsdämpfer 1180 verringert
oder beseitigt Druckoszillationen bzw. -schwankungen, die durch
die Pumpe 1120 erzeugt werden. Relativ große Blasen,
die durch derartige Druckschwankungen erzeugt und/oder innerhalb
des Flußkreislaufs
rezirkuliert bzw. rückgeführt werden
können,
werden innerhalb des Pulsdämpfers 1180 gefangen,
so daß sie
nicht die geregelte bzw. gesteuerte Ausbildung von Blasen durch
die Blasenbildungsvorrichtung 1143 stören.
-
Wie
unter weiterer Bezugnahme auf 60 gezeigt,
umfaßt
der Pulsdämpfer 1180 einen
Behälterkörper 1181,
der einen Einlaß 1182 und
einen Auslaß 1184 aufweist.
Der Einlaß 1182 ist
in die erste Leitung 1130 zwischen der Pumpe 1120 und
der Verbindungsvorrichtung 1140 gekoppelt. Die Pumpe 1120 treibt
das Flußmaterial 1112 in
den Behälterkörper 1181 durch
den Einlaß 1182.
Der Druck, der durch die Pumpe 1120 ausgeübt wird,
wird innerhalb des Behälterkörpers 1181 aufrecht
erhalten, wodurch das Flußmaterial 1112 durch
den Auslaß 1184 beaufschlagt
bzw. getrieben wird. Somit werden jegliche Blasen, die durch die
Pumpe 1120 erzeugt werden, abgefangen, bevor sie die Verbindungsvorrichtung 1140 erreichen.
-
Während die
Erfindung verschiedenen Modifikationen und alternativen Formen zugänglich sein kann,
wurden spezifische Ausführungsformen
anhand eines Beispiels in den Zeichnungen gezeigt und im Detail
hierin beschrieben. Jedoch sollte verstanden werden, daß die Erfindung
nicht auf die besonderen geoffenbarten Formen beschränkt werden
soll. Eher soll die Erfindung alle Modifikationen, Äquivalente
und Alternativen abdecken, die innerhalb des Umfangs der Erfindung
fallen, wie sie durch die folgenden beigefügten Ansprüche definiert ist.
-
- 10
- System
zum Herstellen und Liefern von an Gas angereichertem Fluid
- 12
- rollende
Basis
- 14
- Sockel
- 16
- Gehäuse
- 18
- Griff
- 20
- Pedal
- 24
- Blutpumpe
- 26
- Kartuschenumhüllung
- 28
- Steuer-
bzw. Regelvorrichtungen
- 30
- Benutzer-Interface-Pult
bzw. -Paneel
- 32
- Anzeige
- 34
- Entnahmerohr
- 36
- Blutgefäß
- 38
- Patient
- 40
- (Peristaltik-)Pumpe
- 42
- Pfeil
- 44
- Verriegelungssystem
- 46
- Strömungs- bzw.
Flußmeßgerät
- 48
- Flußsonde/-wandler
- 50
- Rückführrohr zum
Patient
- 54
- Oxygenierungsvorrichtung
- 55
- System-Regel-
bzw. -Steuereinrichtung bzw. -Controller
- 56
- Zufuhr
- 58
- erste
Kammer/Fluidzufuhrkammer
- 60
- Zufuhr
- 62
- zweite
Kammer/Zerstäubungskammer
- 64
- dritte
Kammer/Mischkammer
- 66
- Host/Benutzer-Interface
- 68
- Entnahmedrucksensor
- 70
- Rückführdrucksensor
- 71
- Y-Verbinder
- 73
- elektrischer
Stecker bzw. Verbinder
- 74
- Blasendetektor
- 76
- Blasensensor
- 78
- Klemmen
bzw. Klammern
- 80
- Klemmen
bzw. Klammern
- 82
- Sicherheitsschalter
- 84
- Benutzer-Interface
- 85
- Host-Interface
- 86
- Touchscreen-
bzw. Berührungsbildschirmanzeige
- 87
- Knöpfe
- 88
- Alarme/Mitteilungen
- 89
- Statusanzeiger
- 90
- Blutflußinformation
- 91
- Blasenzählung
- 92
- Touch-Screen-Treiber
- 93
- Anzeigetreiber
- 94
- RS-232
Interface
- 95
- Anzeige-Steuer-
bzw. -Regeleinrichtung bzw. -Controller
- 96
- Bus
- 97
- Tonkarte
- 98
- Lautsprecher
- 101
- analoge
und/oder digitale I/O Eingabe-/Ausgabevorrichtung
- 104
- "Aufwärts"-Knopf
- 106
- "Abwärts"-Knopf
- 108
- "Haupt"- bzw. "Vorbereitungs"-Knopf
- 110
- "Start"-Knopf
- 112
- "Stop"-Knopf
- 114
- Fußschalter
- 116
- Stop-Pedal
- 118
- Hauptstartpedal
- 120
- Persönlichkeitsmodul
- 122
- Speicher
- 124
- Leitung
- 130
- analoge
konditionierende Schaltung
- 132
- Komparatoren
bzw. Schwellwerteinstellungen
- 134
- logischer
bzw. Logikblock
- 140
- Rohr
- 142
- Düse
- 144
- Fluiddurchgang
- 148
- O-Ringdichtung
- 150
- Feder
- 152
- Kugel
- 154
- Pfeil
- 160
- Kolbenanordnung
- 162
- Hülse
- 164
- Tauchkolben
bzw. Plunger
- 166
- Kappe
- 168
- Flansch
- 170
- relativ
rückstellfähiges Endstück
- 172
- dichtende
Glieder
- 174
- freies
Ende
- 176
- Keil
- 178
- enger
bzw. schmaler Abschnitt
- 180
- breiter
Abschnitt
- 182
- Sterilitätshülle
- 184
- ausdehnbares
bzw. erstreckbares Rohr
- 186
- Klemme
- 190
- zweiter
Fluiddurchgang
- 192
- Rückschlagventil
- 194
- Fluiddurchgang
bzw. -durchtritt
- 196
- Rohr
- 200
- Ventilanordnung
- 202
- Füllventil
- 204
- Spülventil
- 206
- Flußventil
- 210
- Durchgang
- 212
- Durchgang
- 214
- Durchgang
- 216
- Zerstäuber
- 218
- zentraler
Durchgang
- 220
- Einwegventil
- 222
- Düse
- 230
- Durchgang
- 232
- Rohr
- 240
- Durchgänge
- 242
- Durchgänge
- 246
- Kapillarrohr
- 248
- Spitze
- 250
- Bluteinlaß
- 252
- Auslaßdüse
- 256
- Abteil
- 258
- Be-
bzw. Entlüftungsventil
- 260
- Be-
bzw. Entlüftungsventil
- 262
- Tauchkolben
- 264
- O-Ringdichtung
- 266
- Feder
- 302
- Kartuschenbehälter
- 304
- angelenktes
bzw. Scharniertor
- 308
- Oberfläche
- 310
- Torklinke
- 312
- Griffabschnitt
- 314
- verriegelnder
bzw. einrastender Abschnitt
- 316
- Schwenkstift
bzw. -zapfen
- 318
- Pfeil
- 320
- Klinkenstift
- 322
- beaufschlagender
bzw. vorspannender Mechanismus
- 324
- Stift
- 326
- Stift
- 328
- Wand
- 330
- Feder
- 332
- Feder
- 334
- Pfeil
- 340
- verriegelnder
Mechanismus
- 342
- gleitbarer
bzw. Gleitstift
- 344
- Pfeil
- 346
- Kolben
- 348
- Solenoid
vom Zug-Typ
- 350
- Feder
- 352
- Pfeil
- 354
- Abschnitt
- 360
- Sensor
- 362
- Magnet
- 380
- Schlitz
- 382
- Betätigungsstift
bzw. -zapfen
- 384
- Betätigungsstift
- 386
- Betätigungsstift
- 388
- Solenoid
- 390
- Solenoid
- 392
- Solenoid
- 394
- Hebel
- 396
- Hebel
- 398
- Hebel
- 400
- Angelpunkt-
oder Zapfenstift
- 402
- Angelpunkt-
oder Zapfenstift
- 404
- Angelpunkt-
oder Zapfenstift
- 406
- Kolben
- 408
- Feder
- 410
- Pfeil
- 412
- Pfeil
- 414
- Pfeil
- 416
- Pfeil
- 420
- Schlitz
- 422
- Stift
- 424
- Stift
- 426
- Solenoid
- 428
- Solenoid
- 430
- Solenoid
- 432
- Solenoid
- 434
- Angelpunkt-
oder Zapfenstift
- 436
- Angelpunkt-
oder Zapfenstift
- 440
- Feder
- 442
- Pfeil
- 444
- Kolben
- 446
- Pfeil
- 448
- Pfeil
- 480
- AO
Niveau-Sensor
- 482
- Hochniveau-Sensor
- 484
- Niedrigniveau-Sensor
- 490
- Ultraschall-Wandlerelement
- 492
- Kanal
- 494
- Sensorkörper
- 496
- Hülse
- 498
- Wand
- 500
- äußeres Schraubengewinde
- 502
- Buchse
- 504
- ringförmiger Flansch
- 512
- rückstellfähiges Glied
- 514
- flacher
Kontaktabschnitt
- 516
- flacher
Kontaktabschnitt
- 520
- Kartuschenanwesenheitssensor
- 522
- Öffnung
- 524
- flacher
Abschnitt
- 540
- externer
Temperatursensor
- 542
- Öffnung
- 600
- Fluß- bzw.
Strömungsventil
- 602
- Druckwandler
- 604
- Rückschlagventil
- 606
- T-Stück
- 608
- Leitung
- 610
- Tauchkolben
- 612
- Öffnung
- 614
- Buchse
oder Hülse
- 616
- ausgesparter
bzw. vertiefter Bereich
- 618
- Feder
- 622
- abgeschrägter oder
genockter Abschnitt
- 624
- abgeschrägter oder
genockter Abschnitt
- 626
- Stab
bzw. Stange
- 630
- Pfeil
- 632
- Feder
- 634
- Pfeil
- 638
- Einstellschraube
- 640
- Widerlagerabschnitt
- 700
- Antriebsmechanismus
- 702
- Kugelumlaufspindelmechanismus
- 704
- Motor
- 706
- optische
Codiereinrichtung
- 708
- Übertragung
- 710
- Abtriebs-
bzw. Ausgangswelle
- 712
- Zahnrad
bzw. Ritzel
- 714
- Zahnrad
bzw. Ritzel
- 730
- Lager
- 732
- Lager
- 734
- Träger bzw.
Klammer
- 736
- Hülle bzw.
Abdeckung
- 737
- Führung
- 738
- Kupplung
- 740
- verjüngtes Drucklager
- 744
- Meßdosenhalterung
- 748
- Einstellstift
- 750
- Flansch
- 752
- Meßdosenabdeckung
- 754
- Verriegelungsring
- 756
- Schraube
- 758
- Lager
- 760
- Abdeckplatte
- 800
- Sensoranordnung
- 802
- Maximalbewegungssensor
- 804
- Ausgangspositionssensor
- 806
- optischer Übermittler
bzw. Transmitter
- 808
- optischer
Empfänger
- 810
- Fortsatz
oder Flag
- 1000
- digitaler
Signalprozessor (DSP)
- 1002
- Leitung
- 1004
- Leitung
- 1006
- Analog-zu-Digital-Wandler
(ADC)
- 1008
- Mikro-Regel-
bzw. -Steuereinrichtung bzw. -Controller
- 1010
- RS-232
serieller Kommunikationsport
- 1012
- Leitung
- 1014
- Interface-
und Regel- bzw. Steuerlogik
- 1018
- Wandlertreiber
- 1020
- Leitung
- 1021
- übermitteltes
Signal
- 1022
- Leitung
- 1024
- Signalkonditionierer
- 1026
- ADC
- 1030
- Puffer
- 1040
- Ultraschallwandler
- 1042
- Ultraschallempfänger
- 1044
- Blasen
- 1046
- Reduktion
bzw. Verringerung
- 1105
- Kalibrations-
und Bewertungssystem
- 1110
- Einschließungsbehälter
- 1112
- Flußmaterial
- 1116
- Einlaß
- 1118
- Auslaß
- 1120
- Pumpe
- 1130
- erste
Leitung
- 1132
- proximales
Ende
- 1134
- distales
Ende
- 1140
- verbindende
bzw. Verbindungsvorrichtung
- 1143
- blasenbildende
Vorrichtung
- 1144
- blasenbildende
Kapillare
- 1146
- proximales
Ende
- 1148
- distales
Ende
- 1150
- blasenbildendes
Material
- 1155
- blasenpumpende
Vorrichtung
- 1160
- Aufzeichnungsvorrichtung
- 1170
- zweite
Leitung
- 1180
- Pulsdämpfungseinrichtung
- 1181
- Behälterkörper
- 1182
- Einlaß
- 1184
- Auslaß