Система насоса для подачи жидкости из контейнера к пациенту и способ подачи жидкости

 

Изобретение относится к подаче жидкостей пациенту, например лекарств или питательных растворов. Система насоса включает в себя чувствительное средство и контроллер. Чувствительное средство определяет параметр, указывающий давление в капельнице. Контроллер имеет средство вычисления и запоминания для определения отклонения данного параметра от стандарта. Отклонение указывает на ошибку в капельнице. Это позволяет предупредить обслуживающий персонал об опасности. Этими ошибками могут быть неправильная сборка системы или одного из ее элементов, включение в систему неправильного клапана, нарушение целостности капельницы и присутствие в системе воздушных пузырьков. 2 с. и 6 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится, большей частью, к системе насоса для подачи жидкостей к пациенту, например лекарственного средства или питательных растворов. Настоящее изобретение относится также к насосу для применения в системе, а также к способам ввода жидкостей пациенту.

Системы для ввода жидкостей пациенту широко применяют в клинических условиях. Все эти системы содержат контейнер для жидкости и капельницу для подачи жидкости пациенту. Вообще жидкости позволяют течь через капельницу к пациенту под действием силы тяжести либо ее накачивают через капельницу. Также применяют системы, использующие шланги под давлением на контейнере. Системы, использующие насос, называют в этом описании "нагнетательными системами".

Скорость потока жидкости через систему обычно устанавливают на заданную скорость в зависимости от потребностей пациента. В нагнетательных системах это может достигаться путем регулирования скорости насоса. Однако, особенно когда она предназначена для внутреннего ввода жидкостей, важно обеспечить то, чтобы исключалась возможность обратного потока жидкости в трубопроводе, то есть в обратном направлении от пациента. Для исключения этого в капельнице обычно устанавливают одноходовой клапан. Далее, поскольку контейнер устанавливают на штативе, в большинстве случаев необходимо исключить возможность обратного потока жидкости из-за напора жидкости во время нерабочего положения насоса. Для этой цели клапан, помимо того, что он является одноходовым клапаном, требует так же исключения свободного потока. Поэтому клапан имеет определенное пороговое давление, которое необходимо для его открывания, чтобы мог проходить поток жидкости. Пороговое давление известно также как "точка растрескивания". Нагнетательные системы, содержащие такой клапан, описаны в заявке на патент РСТ, WO 95/16480 и в патенте США 5472420. Однако неправильные клапаны, случайно подсоединенные к капельницам, могут привести к серьезным последствиям.

Важно также обеспечить правильное подсоединение капельницы, которая обычно представляет собой цельное устройство для одноразового применения, к насосу для исключения накачки жидкости в обратном направлении от пациента. Часто эту работу оставляют на обслуживающий персонал и возможны ошибки. Капельницы также иногда повреждаются и это часто не замечают до тех пор, пока не будет слишком поздно. Поэтому задачей настоящего изобретения является создание системы насоса, которая автоматически обнаруживает ошибки, которые могут ухудшить правильную работу системы.

Соответственно согласно одному аспекту настоящего изобретения предложен насос для подачи жидкости из контейнера к пациенту через капельницу, причем насос включает в себя датчик для определения параметра, указывающего давление в капельнице, а также контроллер, имеющий вычислительное устройство и память для определения отклонения параметра от стандарта, указывающего на ошибку в капельнице.

Неожиданно было установлено, что ошибки в системе можно обнаружить путем измерения давления в капельнице и сравнения его со стандартом. Это позволяет предупредить об опасности обслуживающий персонал. Этими ошибками могут быть, например, неправильная сборка системы или одного из ее элементов, присутствие в системе неправильного клапана, нарушение целостности капельницы или присутствие в системе воздушных пузырьков.

Согласно другому аспекту настоящего изобретения предложена система насоса для подачи к пациенту жидкости из контейнера, причем система включает в себя капельницу, содержащую систему трубопровода, подсоединенного одним концом к контейнеру для подачи жидкости к пациенту, а также систему одноходового клапана, подсоединенную к трубопроводу, позволяя потоку жидкости течь в сторону пациента, когда перепад давления на клапане превышает пороговое давление, и препятствуя обрат ному потоку, к системе трубопровода подсоединен насос, как было указано.

Предпочтительно контроллер побуждает насос во время работы насоса входить в фазу испытания через выбранные интервалы времени, которая включает в себя первую последовательность испытания, при которой насос нагнетает первое количество жидкости в первом направлении через капельницу, и вторую последовательность испытания, во время которой насос нагнетает второе количество жидкости через капельницу во втором направлении, противоположном первому направлению. Во время первой и второй последовательностей испытания определяется параметр чувствительным средством.

Предпочтительно система клапанов содержит клапан, имеющий путь для потока жидкости, уплотненный упругой мембраной, упругая мембрана может деформироваться в требуемом направлении потока при пороговом давлении или выше порогового давления для открывания отверстий в мембране для прохождения через них потока жидкости. Предпочтительно клапан снабжен опорой, которая препятствует мембране деформироваться достаточно в противоположном направлении для исключения потока жидкости в обратном направлении.

Согласно еще одному аспекту настоящего изобретения предложен способ подачи жидкости из контейнера к пациенту с использованием системы насоса, который заключается в накачке жидкости через капельницу из контейнера к пациенту через систему одноходового клапана, которая позволяет жидкости течь к пациенту, когда перепад давления на системе клапанов превышает пороговое давление, и которая препятствует обратному току, и в периодическом вводе фазы испытания, состоящем в накачке первого количества жидкости для испытания в первом направлении и затем накачке второго количества жидкости для испытания в противоположном направлении, выборе параметра, указывающего давление внутри капельницы во время накачки первого испытываемого количества жидкости и во время накачки второго испытываемого количества жидкости, и сравнении выбранных параметров со стандартом, и определении разности выбранной величины между выбранными параметрами и стандартом, указывающей на ошибку в системе насоса.

Ошибкой, которую определяет система, может быть, например, ухудшение потока жидкости через капельницу в результате закупорки, разрушения или отверстия в трубопроводе либо в результате отсоединения элементов от капельницы или т.п., неправильного соединения насоса с капельницей, например соединение в обратном направлении, применения несовместимых элементов в капельнице, например, применение неправильного клапана, имеющего неподходящие характеристики потока, или изменения в параметрах потока в клапане во время работы, например присутствие пузырьков газа или газовых раковин в трубопроводе и т. п.

Настоящее изобретение относится также к капельнице для применения в системе согласно настоящему изобретению.

Теперь будут описаны варианты настоящего изобретения только на примере со ссылкой на чертежи, на которых: фигура 1 - схематический вид системы насоса, фигура 2А - вид в продольном поперечном разрезе клапана в нерабочем положении для применения в системе, представленной на фигуре 1, фигура 2В - вид в продольном поперечном разрезе клапана в рабочем положении, показанного на фигуре 2А, фигура 3А - график потока жидкости в зависимости от времени во время фазы испытания системы насоса, фигура 3В - график повышения давления в зависимости от времени при испытании системы насоса.

На фигуре 1 показана система насоса 10. Система насоса 10 содержит насос 14 с блоком управления 15 и капельницу 12. Насос 14 предпочтительно представляет собой перистальтический насос, однако можно применять насос любого другого типа, способный накачивать жидкость с регулируемой скоростью, соответствующей для применения в клинических условиях. Обычно блок управления 15 содержит панель управления 15а, которая имеет дисплей 15в и клавишную панель 15с. Для ручного управления насоса, а также для ввода данных или т.п. можно использовать клавишную панель 15с. Блок управления 15 включает в себя так же микропроцессор (не показан) для управления и привода насоса и запоминания данных. Микропроцессор может иметь встроенную память или он может быть соединен с памятью (не показана). Блок управления 15 может включать в себя, если это по требуется, средство визуальной, звуковой либо комбинированной аварийной сигнализации.

Капельница 12 образована системой трубопроводов (или шлангов) 16, которая соединена одним концом с контейнером 18, содержащим жидкость, а другим концом - с соединителем 20. Капельная камера 21 и одноходовой клапан 22 подсоединены к системе трубопроводов 16 между ее концами. В этом варианте капельная камера 21 расположена под контейнером 18 для жидкости вверх по потоку от насоса 14. Вниз по потоку от насоса 14 установлен одноходовой клапан 22. Соединитель можно подсоединить к катетеру, трубке для энтерального ввода питательной жидкости и т.п. Если соединитель не применяют, свободный конец соединителя 20 закрывают крышкой 26.

Насос подсоединяют к системе трубопровода 16 и он может накачивать жидкость в любом направлении, а именно из контейнера 18 к соединителю 20 (направление вперед) и в направлении контейнера 18 (обратное направление).

Насос включает в себя также датчик для определения параметра, указывающего давление в капельнице 12. Таким датчиком (не показан) обычно является датчик для измерения диаметра трубопровода 16. Затем при помощи микропроцессора определяют давление в системе трубопровода 16, используя известную величину упругости трубопровода 16. В качестве датчика для определения диаметра трубопровода (трубки) можно применять тензодатчик, оптический датчик и т. п. Можно также применять другие известные средства определения давления в системе трубопровода 16. Например, к системе трубопровода 16 можно подсоединить обычные датчики давления. В течение непродолжительных интервалов времени можно осуществлять предпочтительно повторную выборку параметра давления, таким образом можно построить кривую изменения давления в зависимости от времени.

Одноходовой клапан 22, показанный в поперечном разрезе на фигуре 2, имеет корпус 30, образованный первым элементом 32 корпуса и вторым элементом 34 корпуса. Первый элемент 32 корпуса имеет выемку, в которой размещается второй элемент 34 корпуса в уплотненной связи. Второй элемент 34 корпуса имеет также выемку, так что между первым и вторым элементами 32, 34 корпуса образуется камера 35.

Первый элемент 32 корпуса имеет впускную трубу 36, которая соединена с камерой 35 посредством впускного отверстия 37. От основания выемки первого элемента 32 корпуса вокруг впускного отверстия 37 в камеру выступает кольцеобразный ободок 38. Второй элемент 34 корпуса имеет выпускной трубопровод 39, сообщающийся с камерой 35 через выпускное отверстие 40. Впускной трубопровод 36 и выпускной трубопровод 39 изготовлены точно по размеру для уплотнительного соединения системой трубопровода 16, которая позволяет жидкости течь из камеры.

Первый элемент 32 корпуса имеет кольцеобразный буртик 41, выступающий от основания его выемки по периферии выемки. Когда второй элемент 34 корпуса входит в выемку первого элемента 32 корпуса, кольцеобразный буртик 41 и кольцеобразный ободок 42 второго элемента 34 образуют кольцеобразный зажим.

Упругая мембрана 44 зажимается между кольцеобразным буртиком 41 и кольцеобразным ободком 42 в кольцеобразном зажиме. В нерабочем положении клапана 22, показанном на фигуре 2А, мембрана лежит на кольцеобразном ободке 38, выступающем от первого элемента 32 корпуса. Мембрана 44 изготовлена из упругого гибкого материала, обычно стерилизуемого материала, например силикона, резины или любого другого соответствующего материала. Мембрана 44 имеет множество отверстий 46 (щели) (в этом поперечном разрезе показаны две), которые закрыты в нерабочем положении, показанном на фигуре 2А, и не позволяют потоку жидкости проходить через них.

Когда жидкость направляется через впускной трубопровод 36, мембрана 44 растягивается и отклоняется, как показано на фигуре 2В. При достижении выбранного перепада порогового давления и когда мембрана 44 достаточно растянута отверстия 46 расширяются и открываются, позволяя потоку жидкости проходить из впускного трубопровода 36 через камеру 35 и выпускной трубопровод 39. На фигуре 2В поток представлен стрелками. Обычно мембрана 44 выполнена так, что отверстия 46 будут открываться только тогда, когда перепад давления на мембране превышает примерно 20 кПа. Это исключает возможность нежелательного свободного потока жидкости из контейнера 18, который обычно устанавливают в клинической установке на штативе высотой примерно 2 метра.

Для потока в обратном направлении мембрана 44 не может достаточно отклоняться, поскольку она удерживается на основании выемки первого элемента 32 корпуса. Таким образом клапан 22 также препятствует обратному потоку жидкости.

Во время применения блок управления 15 побуждает насос 14 работать в рабочем цикле, который имеет фазу подачи и фазу испытания. Фазу испытания вводят через выбранные периодические интервалы. Обычно фазу испытания вводят сразу после наладки системы насоса 10 до начала первой фазы вывода жидкостей. Через выбранные интервалы времени вводят затем фазу испытания, которую можно произвольно выбирать между последовательными фазами ввода жидкостей. Таким образом, насос 14 может работать в рабочем цикле первой фазы испытания, за которой следует фаза ввода жидкостей, и затем повторно через фазы испытания и фазы ввода жидкостей. Вообще фазы испытания менее продолжительные, чем фазы ввода жидкостей.

Во время фазы испытания проверяют целостность капельницы 12. Проверяют также правильность сборки системы 10 и наличие правильных элементов в капельнице 12 и особенно клапана 22. Можно также проверить устройство на присутствие в системе трубопровода 16 воздушных раковин или пузырьков.

Последовательность фазы испытания представлена графически на фигуре 3. Как показано на фигуре 3А, во время первого этапа 50 фазы испытания насос 14 направляет небольшое количество жидкости, например около 0,5 мл, в обратном направлении, а затем во время второго этапа 52 он направляет другое небольшое количество жидкости, например около 0,4 мл, в направлении вперед. Изменение давления по отношению к атмосферному в части капельницы 12 вниз по течению (то есть между насосом 14 и клапаном 22) показано на фигуре 3В.

Если система насоса 10 не имеет дефектов, изменение давления представлено сплошной линией на фигуре 3В. На первом этапе 50 давление падает ниже атмосферного. На втором этапе 52 давление повышается выше атмосферного. На втором этапе 52 ожидается повышение давления до давления (пороговое), при котором отмечается образование трещин в клапане 22. Как было указано, оно составляет обычно примерно 20 кПа. Это давление сохраняется, хотя насос 14 работает. Когда насос 14 затем останавливают, давление медленно снижается до нулевого уровня. Эта кривая давления, то есть кривая при отсутствии дефектов, образует стандарт, который хранится в микропроцессоре.

В системе насоса 10 может быть несколько дефектов в работе. Одной возможной ошибкой является сборка клапана 22 в капельнице 12 в обратном направлении. Другой возможной ошибкой является соединение насоса 14 с капельницей 12 в обратном направлении (в этом случае насос 14 в рабочем положении "вперед" направляет жидкость действительно в обратном направлении). Обе эти ошибки приведут к получению кривой давления, которая является по существу зеркальным отражением кривой стандартного давления. Эта ошибочная кривая давления обозначена на фигуре 3В пунктирной линией I. Другим возможным дефектом может быть утечка в капельнице 12 или присутствие воздушных карманов или воздушных пузырьков (например, в виде пены) в капельнице 12. В этом случае изменения давления будут демонстрировать более умеренное давление, чем на кривой стандартного давления; это показано на фигуре 3В, где оно обозначено пунктирными линиями II. Другое возможное состояние ошибки отмечается, когда применяют клапан 22 с неправильным давлением, вызывающим образование трещин. В этом случае кривая давления во время первого этапа 50 будет по существу такой же, как стандартная кривая. Однако во время второго этапа 52 давление будет достигать более высокого или более низкого максимального значения, чем стандартная кривая; это представлено пунктирными линиями III' и III'' соответственно на фигуре 3В. Еще одной ошибкой является тот случай, когда полностью отсутствует клапан 22. В этом случае давление не будет изменяться по существу и кривая давления будет следовать в основном абсциссе (обозначена IV на фигуре 3В).

Следует отметить, что во время фазы испытания насос 14 необязательно должен направлять жидкость сначала в обратном направлении, а затем в направлении вперед. В частности эту последовательность можно изменить так, что во время фазы испытания насос 14 будет направлять жидкость сначала в направлении вперед, а затем в обратном направлении. Это является просто делом соответствующей установки блока управления 15. Однако в этом случае должна быть соответствующей стандартная кривая давления для последовательности испытания в обратном направлении.

Во время фазы испытания кривую давления, которую определили, сравнивают со стандартной кривой давления, хранимой в памяти блока управления 15. В случае если кривая определенного давления отклоняется от стандартной кривой, микропроцессор указывает на присутствие ошибки. Понятно, что до указания на присутствие ошибки микропроцессор может допускать небольшие отклонения от стандартной кривой.

После того, как микропроцессор укажет на присутствие ошибки, блок управления 15 может в зависимости от обнаруженной ошибки посылать тревожный сигнал и препятствовать насосу 14 входить в фазу подачи жидкости. Это может не потребоваться, если ошибкой является присутствие воздушных пузырьков или воздушных карманов. В этом случае блок управления может остановить насос 14 на короткий период времени, обычно примерно 30 секунд, чтобы позволить воздушным пузырькам подняться вверх в капельнице 12 в направлении к контейнеру 18. Затем блок управления 15 заставляет насос 14 входить в другую фазу испытания. Если эта ошибка не обнаруживается снова, насос 14 будет побуждаться входить в фазу подачи жидкости к пациенту.

Следует отметить, что в объеме настоящего изобретения возможны различные модификации в предпочтительных вариантах. Например, для капельной камеры 21 не является существенным соединение ее в капельнице 12. Несущественным является также применение в капельнице 12 описанного выше одноходового клапана 22. Можно применять другие типы клапанов и устройств, например комбинацию одноходового клапана и клапана, который открывается при достижении порогового давления.

Формула изобретения

1. Система (10) насоса для подачи жидкости из контейнера к пациенту через капельницу, содержащая капельницу (12), включающую в себя систему трубопровода, подсоединяемого одним концом к контейнеру (18) для подачи жидкости к пациенту, и систему одноходовых клапанов, подсоединяемую к системе трубопровода, которая позволяет потоку жидкости течь к пациенту, когда перепад давления на клапане (22) превышает пороговое давление, и которая препятствует обратному потоку, и насос, отличающаяся тем, что насос содержит датчик для определения параметра, указывающего давление в капельнице, а также контроллер (15), имеющий средство вычисления и запоминания для определения отклонения данного параметра от стандартной величины, причем отклонение указывает ошибку в капельнице, контроллер выполнен с возможностью побуждения насоса (14) входить через выбранные интервалы времени в фазу испытания во время работы насоса, которая включает в себя первую последовательность испытания, при которой насос выполнен с возможностью направления первого количества жидкости в первом направлении через капельницу (12), и вторую последовательность испытания для направления насосом второго количества жидкости через капельницу (12) во втором направлении, противоположном первому, причем датчик выполнен с возможностью определения параметра во время первой и второй последовательностей испытания.

2. Система насоса по п. 1, отличающаяся тем, что датчик выполнен с возможностью измерения изменения в диаметре трубопровода (16) в капельнице (12) для определения параметра, указывающего давление.

3. Система насоса по п. 2, отличающаяся тем, что указанный датчик является датчиком диаметра трубопровода.

4. Система насоса по п. 1, отличающаяся тем, что система клапана содержит клапан (22), пропускающий поток жидкости, уплотненный упругой мембраной (44), причем мембрана (44) выполнена деформируемой в требуемом направлении потока при пороговом давлении или выше порогового давления для открывания перфораций (46) в мембране для прохода потока.

5. Система насоса по п. 4, отличающаяся тем, что клапан (22) имеет опору, препятствующую достаточной деформации мембраны (44) в противоположном направлении потока для исключения обратного потока.

6. Способ подачи жидкости из контейнера к пациенту с использованием системы насоса, отличающийся тем, что накачивают жидкость через капельницу из контейнера к пациенту через систему одноходового клапана, позволяющего потоку течь к пациенту, когда перепад давления на системе клапана превышает пороговое давление, и который препятствует обратному потоку, осуществляют периодический ввод фазы испытания, заключающийся в накачке первого количества жидкости для испытания в первом направлении и затем накачке второго количества испытываемой жидкости в противоположном направлении, выборке параметра, указывающего давление внутри капельницы во время накачки первого испытываемого количества жидкости и во время накачки второго испытываемого количества жидкости, и сравнивают выбранные параметры со стандартом, а после определения различия выбранной величины между выбранными параметрами и стандартом указывается присутствие ошибки в системе насоса.

7. Способ по п. 6, отличающийся тем, что параметр, указывающий давление, выбирают путем определения изменений в диаметре трубопровода в капельнице.

8. Способ по п. 6 или 7, отличающийся тем, что насос входит в фазу испытания до накачки жидкости к пациенту.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3