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Technisches Gebiet
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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Druckinfusionsvorrichtung mit
einer Infusionskammer, die anpasst ist, um mindestens einen Infusionsbeutel
aufzunehmen, wobei der Infusionsbeutel angepasst ist, um Flüssigkeit
zu enthalten und in Fluid-Kommunikation
mit einem Infusionsschlauch zu sein, und eine Druckvorrichtung,
die angepasst ist, um einen Druck auf den Infusionsbeutel auszuüben, um
Flüssigkeit
von dem Infusionsbeutel zu dem Infusionsschlauch zu liefern, wobei
die Druckvorrichtung eine Druckversorgungskammer und ein Druck ausdrückendes
Mittel umfasst, das in pneumatischer Kommunikation mit der Druckversorgungskammer
ist und damit über
ein Druckreduzierventil verbunden ist, wobei das Druck ausdrückende Mittel
einen Druck auf den Infusionsbeutel austreibt, wobei das Druckreduzierventil
angepasst ist, um einen Druck in dem Druck ausdrückenden Mittel bezogen auf
den maximalen Ladedruck in der Druckversorgungskammer bedeutend
zu verringern, wobei das Druck ausdrückende Mittel ferner eine nicht
dehnbare luftdichte biegsame Membran umfasst, die das aktive Druck
ausdrückende
Objekt des Druck ausdrückenden
Mittels ist und einen Druck auf einen in der Infusionskammer vorhandenen
Infusionsbeutel ausübt,
und wobei die Membran Druck von der Druckversorgungskammer direkt
auf den mindestens einen Infusionsbeutel anlegt.
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Beschreibung des Stands
der Technik
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In
Verbindung mit akuter Krankheit und Unfällen sowie auch für therapeutische
Zwecke verwendet man häufig
intravenöse
(direkt in ein Blutgefäß) Injizierung
von Flüssigkeiten
in der modernen Medizin. Es ist ein wesentlicher Schritt bei der
Verhinderung von postoperativem Schock. In der modernen klinischer
Praxis wurden Glasflaschen seit langem zugunsten von Kunststoffbeuteln
aufgegeben. Die letzteren sind leichter, einfacher zu lagern, besser
für den
Patienten und hin sichtlich der Handhabung überlegen. Heutzutage wird die Flüssigkeit
fast immer in Kunststoffbeuteln gelagert.
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Das üblichste
Verfahren, um die Flüssigkeit
intravenös
anzuwenden, besteht darin, den Beutel auf einem Träger ungefähr einen
Meter über
dem Patienten aufzuhängen
und die Flüssigkeit
von dem Beutel zu der gewöhnlicherweise
in dem Arm angeordneten Nadel in der Vene über einen Kunststoffschlauch
zu bringen. Der Durchfluss wird durch eine Strömungsreduziervorrichtung in
dem Schlauch geregelt, und die Flüssigkeitsmenge wird durch Beobachtung
der Tropfrate in einer Tropfkammer weiter oben in dem Schlauch gesteuert.
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Erfahrenes
Personal kennt gewöhnlicherweise
die Tropfrate, die einer gegebenen Flüssigkeitsmenge pro Zeiteinheit
entspricht. Die Genauigkeit ihrer Beurteilung ist natürlich ziemlich
variabel, wobei jedoch gewöhnlicherweise
keine große
Genauigkeit benötigt
wird. Das System erfordert gewöhnlicherweise
wiederholte Prüfungen
während
des Infusionszeitraums. Wenn die Flüssigkeitsversorgung stehenden
Patienten zu geben ist, müssen
sie den Tropfträger
mit sich führen.
Das gleiche gilt für
Langzeiternährung über einen
Schlauch zu dem Verdauungstrakt.
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Die
Technik zum Komprimieren von mit Flüssigkeit gefüllten Beuteln,
um Flüssigkeit
auszugeben, ist bei medizinischen Anwendungen bekannt. Es gibt verschiedene
unterschiedliche Bauweisen mit federbelasteten Kolben, die Druck
auf den Beutel zu diesem Zweck anlegen. Es gibt Bauweisen mit aufblasbaren
Gummiballons, die den Beutel für
den gleichen Zweck komprimieren. Die letztere Bauweise erfordert
die wiederholte Hinzufügung
von Luftdruck, die auf unterschiedliche Weisen erreicht werden kann.
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In
allen Fällen
sind die mechanischen Bauweisen für besonders angepasste Beutel
ausgestaltet, die daher zusammen mit ihrem Inhalt vermarktet werden
müssen.
Dies, in Kombination mit unzufriedenstellender Strömungsregulierung,
die hauptsächlich
Druckgradienten basierend, und das Fehlen von Harmonie bei der Ausgestaltung,
zumindest vom Blickpunkt des Patienten, bedeutet, dass diese neue
Kreationen keine weitverbreitete Verwendung im Gesundheitswesen
gefunden haben.
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Wenn
eine genauere geregelte Flüssigkeitsdosierung
erforderlich ist, beispielsweise zum Geben von einem verdünnten potenten
Arzneimittel, Zellgiften und dergleichen, sind diese Systeme nicht
gut genug. Dann wird eine elektronische Vorrichtung verwendet, bei
der eine Schlauchpumpenfunktion oder besonders befestigte Pumpen
an dem Ausgangsschlauch eine geregelte, programmierbare, sehr genaue
Dosierung ermöglichen.
Diese Vorrichtungen sind kostspielig, kompliziert, erfordern elektrische
Leistung und erfordern häufig kostspieliges
Zubehör
für ihre
Funktion. Sie werden ebenfalls auf Trägern entweder frei auf Rollen
oder fest am Bett des Patienten angeordnet. Sie sind bei weitem
zu kostspielig, um bei täglichen
Routineanwendungen verwendet zu werden, und sind für die Behandlung
einer großen
Anzahl von Patienten, beispielsweise im Fall von Katastrophen, nicht
geeignet.
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Der
schwedische veröffentlichte
Text mit der Nummer 467 951 zeigt eine Infusionsvorrichtung, die
aus einem Infusionsbeutel und an einem an ihm normalerweise permanent
befestigten Infusionsschlauch besteht, der ein Öffnungswerkzeug und einen Durchflussindikator,
eine Klammer und ein Absperrventil, das einen Rückfluss zu dem Beutel verhindert,
aufweist. Im Gebrauch wird die Infusionsvorrichtung unter dem Patienten angeordnet,
um Druck bereitzustellen.
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Der
schwedische veröffentlichte
Text mit der Nummer 448 822 zeigt eine tragbare Vorrichtung mit
einer Feder zum Liefern von Flüssigkeit
mit konstantem Druck für
medizinische oder andere ähnliche
Anwendungen. Die Feder übt
ein konstantes Kraftmoment aus, wodurch Aneinanderhaften aufgrund
möglichen
Verdrehens des Schiebestücks,
auf das die Feder ihre Kraft ausübt,
eliminiert wird.
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Die
WO 89/11303 zeigt ebenfalls eine Vorrichtung mit einer Feder, die
eine Axialkraft auf einen eine Flüssigkeit enthaltenen Behälter ausübt, um die
Flüssigkeit
auszudrücken.
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Der
deutsche veröffentlichte
Text mit Nummer 2053995 zeigt ein System mit einer unteren und einer oberen
Druckplatte, das mit einem Gummiband um die Platten ausgestaltet
werden kann, um sie zusammenzudrücken,
wodurch Druck auf einen zwischen den Platten angeordneten Infusionsbeutel
angelegt wird, sodass die Flüssigkeit
aus dem Beutel gedrückt
wird.
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Die
deutsche Patentanmeldung DE-A-2 246 054, die die Merkmale des Oberbegriffs
von Anspruch 1 zeigt, bezieht sich auf eine Vorrichtung zur subkutanen
Verteilung von intravenösen
Flüssigkeiten
mit einem Mittel zum Austreiben von Druck an einer komprimierbaren
Flasche, die mit einem Auslass versehen ist, wobei die Flasche einen
gasförmigen
und einen flüssigen
Inhalt umfasst. Der gasförmige
Inhalt wird bereitgestellt, um einen Druck auf den flüssigen Inhalt
herauszutreiben, um diesen zu verteilen. Die Platte wird mit einem Druckreduzierventil
ausgestattet, um den Druck auf den gasförmigen Inhalt zu regeln.
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Der Zweck
der Erfindung und die Lösung
des Problems
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Der
Zweck der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Infusionsvorrichtung
bereitzustellen
- – die nicht von einer externen
Energiequelle abhängt,
- – für die niemand
den die Flüssigkeit
enthaltenen Beutel in akuten Situationen halten muss,
- – für die es
keinen Tropfträger
gibt,
- – bei
der die dem Patienten pro Zeiteinheit zu gebende Flüssigkeitsmenge
einfach eingestellt wird,
- – bei
der der Flüssigkeitsdurchsatz
während
der Infusion konstant ist, was Prüfungen und Einstellungen unnötig macht,
- – bei
der Luft von dem System abwesend ist, womit Luftblasen eliminiert
werden,
- – die
einfach und robust ist und wenige Anweisungen erfordert, was sie
insbesondere in Verbindungen mit großen Katastrophen geeignet macht,
wenn viele Leute zur gleichen Zeit behandelt werden müssen, und
- – deren
Preis durch Verwenden wegwerfbarem Materials niedrig gehalten wird.
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Die
Vorrichtung kann ebenfalls zur kontinuierlichen Applikation von
Nahrung zu dem Ernährungstrakt durch
einen dünnen
Schlauch verwendet werden.
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Diese
Zwecke wurden erreicht, indem ein Strömungsregelventil angeordnet
wird, das dem Infusionsschlauch des Infusionsbeutels oder seinen
Verlängerungen
eine kalibrierbare Durchfluss pro Zeiteinheit gibt.
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Kurzbeschreibung
der Zeichnungen
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Die
Erfindung wird ausführlicher
in dem Folgenden mit Bezug auf die in den beigefügten Zeichnungen gezeigten
beispielhaften Ausführungsformen
beschrieben.
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1 ist
eine perspektivische Ansicht der Infusionsvorrichtung gemäß der vorliegenden
Erfindung.
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2 zeigt
schematisch einen Querschnitt durch die Infusionsvorrichtung gemäß 1,
wobei die Druckquelle im komprimierten Zustand ist.
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3 zeigt
einen Querschnitt entlang der Linie II-III in 2 in
einem größeren Maßstab.
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4 zeigt
schematisch einen Querschnitt durch die Infusionsvorrichtung gemäß 2,
wobei die Druckquelle im aufgepumpten Zustand ist.
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5 ist
ein Querschnitt in einem größeren Maßstab entlang
der Linie V-V in der in 4 gezeigten Vorrichtung.
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6 zeigt
schematisch eine Druckvorrichtung, wobei ihre Peripheriegeräte in der
Infusionsvorrichtung gemäß 1 enthalten
sind.
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7 zeigt
in Perspektive einen Infusionsbeutel, an dem ein Schlauch befestigt
ist.
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8 zeigt
in einem größeren als
natürlichen
Maßstab
einen Querschnitt durch die Kopplungsvorrichtung des Infusionsbeutels,
zwei gemäß der vorliegenden
Erfindung in Reihe gekoppelte Ventile und eine Infusionsnadel, die
an ihnen befestigt werden kann.
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9 zeigt
eine Draufsicht einer Infusionseinheit in der Form von drei parallelen
gekoppelten Strömungsregelventilen
für unterschiedliche
Durchflussraten pro Zeiteinheit und eine Infusionsnadel, die an
ihnen befestigt werden kann.
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Beschreibung
der beispielhaften Ausführungsformen
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Die
in 1 bis 5 gezeigte Druckinfusionsvorrichtung 10 umfasst
ein Gehäuse 11,
das aus einer Kammer 13 mit einem Oberteil 12 für einen
Infusionsbeutel 24 und einem Behälter 14 darunter,
der einen Teil einer Druckvorrichtung 18 enthält. aufgebaut
ist. An einem Ende des Gehäuses 11 gibt
es eine Instrumententafel, die weitere, zu der Druckvorrichtung 18 gehörende Teile
enthält,
nämlich
einen Durchflussmesser 15, einen Druckanzeiger, beispielsweise
einen Druckmesser 16, ein Schließventil 17 und einen
Verbindungsnippel 19, wobei die Teile ausführlicher
nachstehend beschrieben werden. An dem gleichen Ende umfasst das
Oberteil 12 einen Schlitz 20, durch den der Ausgangsschlauch 24 des
Infusionsbeutels eingefügt
wird.
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Das
Oberteil 12, das vorzugsweise aus einem transparenten Kunststoffmaterial
mit einem kreisförmigen
Querschnitt hergestellt ist, ist an dem unteren Teil des Gehäuses an
Scharnieren 31 (3) an einer langen Seite befestigt
und kann mit Verschlussvorrichtungen 22, beispielsweise
Exzenter-Verschlussvorrichtungen, an der anderen langen Seite festgemacht
werden.
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2 und 3 zeigen
schematisch einen Querschnitt durch die in 1 gezeigte
beispielhafte Ausführungsform.
Wie aus den Figuren ersichtlich ist, gibt es in der Kammer 13 eine
Druckquelle 27, die aus einer Membran 27a oder
einem ähnlichen
Gegenstand besteht, die die Kammer 13 in eine Infusionskammer
und eine Druckkammer 27b aufteilt. Die Membran 27a ist
aus einem geschmeidigen biegsamen luftdichtenden Material, beispielsweise
einem Gewebe, hergestellt, das im Wesentlichen nicht gedehnt werden
kann, das jedoch so groß ist,
dass es im passiven Zustand gegen den Boden der Kammer liegt, und
im ausgedehnten Zustand gegen das Innere des Oberteils drückt. Die
Druckkammer 27b der Druckquelle 27 wird somit
durch die besagte Membran 27a und den Boden und die Seitenwände der
Druckkammer gebildet.
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Die
Membran (27a) ist an der Innenseite der Kammer (13)
bei ungefähr
der Hälfte
ihrer Höhe
befestigt, wobei die Membran so dimensioniert ist, dass sie im passi ven
Zustand gegen den Boden der Druckkammer (27b) liegt, und
im mit Druck beaufschlagten, aufgeblasenen Zustand gegen das Oberteil
oder die Kappe (12) der Kammer (13) drückt.
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Die
Funktion und die Verwendung der Druckvorrichtung 18 werden
nun mit Bezug auf 6 beschrieben. Sie enthält eine
Druckspeicherkammer 25 in der Form eines Druckbehälters 14 für Druckluft,
wobei die Speicherkammer 25 an einer Pumpe (nicht gezeigt) über einen
Nippel 19 mit einem Absperrventil 34 befestigt werden
kann, wobei die Pumpe die Speicherkammer mit Druckluft, beispielsweise
bei einem Druck von 6,5 kg/cm2, füllt. Der
Druckmesser 16 zeigt den Druck in der Druckspeicherkammer 25.
Im Gebrauch, d.h. wenn ein Infusionsbeutel 21 in der Infusionskammer
angeordnet wurde, wird das Zweiwegventil 17 geöffnet, und Druckluft
strömt
in das Druckreduzierventil 26 vom herkömmlichen Typ. Hier wird der
Druck beispielsweise auf 0,15 kg/cm2 verringert,
und die Druckkammer 27b wird mit Druck beaufschlagt, wodurch
der Durchflussmesser 15 angibt, wie viel Luft in die Kammer
hineingelassen wurde, wobei dies ein ungefähres Maß der Infusionsflüssigkeitsmenge
ist, die aus dem Infusionsbeutel 21 geströmt ist.
Wenn der Infusionsbeutel geleert oder die Infusion beendet wurde,
wird das Ventil 17 neu eingestellt, sodass das Innere der
Druckkammer 27b mit der Atmosphäre kommuniziert und Luft in
sie eintritt.
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Danach
kann Luft in die Druckkammer für
die nächste
Verwendung gepumpt werden, wenn nicht genug Luft in der Druckspeicherkammer
für eine
zweite oder dritte Infusion verbleibt.
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Da
die Infusionsvorrichtung ausgestaltet ist, um mobil zu sein, kann
sie ebenfalls mit einer Pumpe, beispielsweise einer Hand- oder Fußpumpe,
ausgerüstet
sein, um Luft in die Druckspeicherkammer zu pumpen. Sie kann ebenfalls
für einen
schnellen Austausch mit einem Druckbehälter entfernbar sein.
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Somit
wird das Leeren des Infusionsbeutels durch die Druckquelle 27 erreicht,
die den Beutel 21 entlang seiner gesamten Länge gegen
das Oberteil 12 drückt.
Die Auswahl des Materials in der Membran 27a ist sehr bedeutsam,
um eine im Wesentlichen konstante Durchflussrate zu erreichen. Es
wurde herausgefunden, dass ein elastischer Ballon für eine Druckquelle
nicht geeignet ist, da, wenn der Ballon gefüllt wird, mehr und mehr Energie
für die
Ausdehnung der Ballonwände
aufgebracht wird, was bedeutet, dass die Ausflussrate abnimmt. Indem
die Membran aus einem im Wesentlichen nicht dehnbaren Material hergestellt
wird, wird der Ausfluss von dem Beutel 21 während der
gesamten Infusionsphase nahezu konstant sein.
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Dies
löst nicht
das Problem des Regelns der Strömung
von Infusionsflüssigkeit
zu dem Patienten, d.h. von dem Infusionsbeutel 21 zu der
Infusionsnadel 32.
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Der
an dem Beutel 21 befestigte Schlauch 24 ist auf
eine bekannte Art und Weise mit einer Nadel 33 zur Perforation
einer Membran in dem Ausgangskanal des Beutels ausgerüstet, während das
andere Ende des Schlauchs mit einer Kopplung 37, beispielsweise
in der Form einer Lürschen
Verschlusskopplung 41, ausgerüstet ist, wie in 7 und 8 gezeigt
ist. An diesem Ende ist ein Strömungsregelventil 28 gekoppelt,
dem in der beispielhaften Ausführungsform
gemäß 8 eine
Form gegeben wurde, die derjenigen der Kopplung 37 ähnlich ist,
und das aus einem Hals 39 und einem inneren konischen Loch 40 besteht,
an dem die Steckverbindung 38 der Lürschen Verschlusskopplung 37 mit
der gleichen konischen Form befestigt ist. Das andere Ende des Ventils
ist mit einer Lürschen
Verschlusskopplung 41 ausgestattet, während das der Steckverbindung 38 entsprechende
konische Stück 35 ein
Loch 30, beispielsweise mit einem Durchmesser von 0,2–0,5 mm,
aufweist. Bei der gezeigten beispielhaften Ausführungsform ist das Loch aus
einem Teil einer Infusionsnadel eines gewünschten Innendurchmessers hergestellt,
die in dem Strömungsregelventil 28 geformt
ist. Jedes Strömungsregelventil 28 umfasst
somit einen genau festgelegten Lochdurchmesser, der in der Zeichnung 8 durch
ein d angegeben ist, und eine vorgegebene Lochlänge l für jeden Ventiltyp. Mehrere
Strömungsregelventile 28 können in
Reihe, möglicherweise
mit unterschiedlichen Lochlängen
l von 3 bis 15 mm, jedoch mit dem gleichen Lochdurchmesser, nacheinander
angeordnet sein, wenn eine größere Reduktion
gewünscht ist.
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Das
Strömungsregelventil
(28) ist ein konstantes Reduzierventil mit einem Durchflussloch
(30) mit einem genauen Längen/Durchmesser-Verhältnis (l/d- Verhältnis),
vorzugsweise von der Größenordnung
einer Länge
von 5 bis 10 mm Länge
und einem Innendurchmesser von 0,2 bis 0,5 mm, und wodurch es vorzugsweise
mehrere in Reihe geschaltete Reduzierventile (28) mit dem
Durchflussloch-Durchmesser gibt.
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Wenn
es mehrere Strömungsregelventile
(28) mit unterschiedlichen Durchflussloch-Durchmessern
(d) und/oder Längen
(l) gibt, die parallel mit einer Infusionseinheit (36)
gekoppelt sind, ist jedes Strömungsregelventil
(28) getrennt an einem gemeinsamen Ausgang über ein
Richtungsregelventil (43) befestigbar.
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4 und 5 zeigen
die in 2 und 3 dargestellte Infusionsvorrichtung,
wobei jedoch die Membran 27a der Druckquelle 27 aufgeblasen
und der Infusionsbeutel 21 im komprimierten, fast leeren
Zustand ist.
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Bei
einer unterschiedlichen beispielhaften Ausführungsform können mehrere
Ventile 28 parallel in einer Infusionseinheit 36 gekoppelt
sein, wie in 9 gezeigt ist. Die Einheit 36 umfasst
einen Absperrhahn 43 mit einer Eingangsdurchflussöffnung und
drei Ausgangsdurchflussöffnungen,
wobei jede dieser getrennt an der Eingangsdurchflussöffnung befestigbar
ist, die ihrerseits an der Kopplung 37 des Ausgangsschlauchs 24 befestigbar
ist. Ein oder mehrere Strömungsregelventile 28 sind
mit jeder Ausgangsöffnung über geeignete
Filter gekoppelt. Durch Verwenden von Ventilen 28 mit unterschiedlichen
Strömungseigenschaften,
entweder einfach oder in Reihe, auf dem Weg zu der Nadel 32,
können
unterschiedliche, genau bestimmte Durchflussraten pro Zeiteinheit
erhalten werden.
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Mit vier unterschiedlichen
Strömungsregelventilen
durchgeführte
Tests
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Strömungsregelventile
mit den folgenden Abmessungen wurden verwendet:
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Der
Wasserdruck entspricht einer Wassersäule von 80 cm Höhe.
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Die
folgenden Durchflussraten pro Stunde wurden erhalten:
| Ventilkombination | Durchfluss
(ml/h) |
| 1 | 400 |
| 2 | 200 |
| 1 +
2 (in Reihe) | 120 |
| 3 | 3200 |
| 4 | 1200 |
| 3 +
4 (in Reihe) | 900 |
- Für
die Ventilkombination 1 reicht ein Infusionsbeutel für 2 1/2
Stunden.
- Für
die Ventilkombination 2 reicht ein Infusionsbeutel für 5 Stunden.
- Für
die Ventilkombination 3 reicht ein Infusionsbeutel für etwa 20
Minuten.
- Für
die Ventilkombination 4 reicht ein Infusionsbeutel für etwa 50
Minuten.
- Für
die Ventilkombination (3 + 4) reicht ein Infusionsbeutel für etwa 1
Stunde.
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Nur
Strömungsregelventile
mit den gleichen Lochdurchmessern sollten kombiniert werden.
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Die
Strömungsregelventile
werden somit kalibriert, um eine bestimmte Flüssigkeitsmenge pro Zeiteinheit
zu geben. Sie können
gemäß 8 in
Reihe gekoppelt sein, um die Anzahl von Möglichkeiten zu erhöhen, und
sie können
mit klarer Information markiert werden. Zur erhöhten Sicherheit können Farbmarkierungen
verwendet werden. Die freien Enden der Strömungsregelventile sind mit
einer Nadel 32 in einer Vene gekoppelt.
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Die
gesamte Vorrichtung kann dann neben dem Patienten auf dem Bett,
auf einem Tisch oder etwas anderem nahe dem Patienten angeordnet
sein. Sie erfordert keine Anhebung über dem Patienten und kann ebenfalls
von dem Patienten auf einer Schlaufe oder in einem Beutel getragen
werden. Es wird keine Tropfenanzeige benötigt. Es wird niemand benötigt, um
den Beutel zu halten, wenn es einen Un fall oder eine Katastrophe
gegeben hat. Sie ist beispielsweise in einer Ambulanz einfach zu
verwenden. Da es keine Luft in dem System gibt, werden Luftembolien
eliminiert, und das Risiko einer inkorrekten Dosierung ist minimal.
In den meisten Fällen
ist die Genauigkeit für
die Dosierung von Arzneimitteln ausreichend.
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Sollte
aus einem Grund der Druck in der Druckspeicherkammer erschöpft und
keine Druckquelle in der Nachbarschaft verfügbar sein, kann die Druckinfusionsvorrichtung
auf herkömmliche
Art und Weise etwa 1 1/2 Meter über
dem Patienten angeordnet werden, womit ein Durchfluss aufgrund der
Gravitationskraft sichergestellt wird.
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Die
Erfindung ist nicht auf die in den Diagrammen gezeigten und im Text
erläuterten
beispielhaften Ausführungsformen
begrenzt, und verschiedene Varianten können innerhalb der Grenzen
der Patentansprüche
ins Auge gefasst werden. Beispielsweise kann die Kammer 13 in
dem Gehäuse 11 zylindrisch
mit nur einer Öffnung
in dem vorderen Ende des Gehäuses
sein, durch die der Infusionsbeutel 21 in die Vorrichtung 10 eingeführt wird
(womit das Oberteil 13 eliminiert wird).
