устройство для дозированной капельной инфузии

Формула изобретения

1. Устройство для дозированной капельной инфузии, включающее проточную камеру и трубопровод вывода, отличающееся тем, что в просвете камеры выполнен гидродинамический капельный указатель в виде корпуса с проточным каналом, имеющего вход, сообщающийся с просветом камеры, и выход в виде гидродинамического затвора, представляющего собой проточное под определенным гидростатическим давлением отверстие с заданным минимальным гидростатическим рабочим уровнем.

2. Устройство по п.1, устройство отличающееся тем, что выход гидродинамического капельного указателя выполнен в виде щелевидного незамкнутого отверстия.

3. Устройство по п.1, устройство отличающееся тем, что выход гидродинамического капельного указателя выполнен в виде щелевидного замкнутого раздвижного отверстия в возвратно-деформирующемся материале.

4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что часть стенки корпуса выполнена из проницаемой под давлением мембраны.

5. Устройство по пп.1 - 3, отличающееся тем, что гидродинамический капельный указатель выполнен снаружи капельной трубки или трубопровода ввода, снабженного устройством в виде иглы-перфоратора, выход из которого выполнен ниже уровня минимального гидростатического столба жидкости в канале с заданным значением 1 - 5 капель жидкости, где гидродинамический указатель выполнен с различием в диаметре на протяжении.

6. Устройство по пп.1 - 5, отличающееся тем, что часть трубопровода вывода изогнута в виде возвратно-деформируемой фигуры типа спирали.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к медицинской технике, а именно к одноразовым системам для внутривенных инфузий.

Известно устройство для внутривенной капельной инфузии, включающее продольно перемещающиеся стержни для изменения скорости истечения жидкого лекарственного препарата для получения определенной концентрации раствора [1].

Известно также устройство, включающее регулятор потока жидкости для установки с помощью визуального или хронометрического контроля необходимой скорости капельной инфузии [2]. Недостатками известных конструкций регуляторов капельной инфузии является низкая разрешающая способность в регистрации малых объемов жидкости, трудоемкость хронометрического контроля и сложность конструкции.

Задачей изобретения является создание простой в применении, с высокой разрешающей способностью регистрации малых объемов жидкости конструкции, с удобной и точной индикацией по измерительной шкале скорости капельной инфузии в единицу времени.

Данная задача решается тем, что устройство для дозированной капельной инфузии, включающее проточную камеру 1 и трубопровод вывода 5, имеет в просвете камеры гидродинамический капельный указатель 7 в виде протяженного корпуса с проточным каналом 8, на одном конце имеющего вход 9, сообщающийся непосредственно или через дополнительное отверстие 14 с просветом 4 камеры 1, а на другом конце - выход 10, представляющий собой проточное только под определенным гидростатическим давлением отверстие с заданным минимальным гидростатическим рабочим уровнем 17 и представляющее собой гидродинамический затвор. При этом выход 10 может быть выполнен в виде щелевидного отверстия 13, продольного отверстия в корпусе гидродинамического указателя на выходе из канала 8 или отверстия выполнены в возвратно-деформирующемся материале на выходе канала 8.

На фиг. 1 представлено устройство для дозированной капельной инфузии в разрезе. На фиг. 2, 3 представлены варианты гидродинамического капельного указателя в разрезе. На фиг. 4, 5 показан принцип работы гидродинамического капельного указателя в системе для внутривенных инфузий, в разрезе. На фиг. 6 представлен вариант подвижного гидродинамического капельного указателя, выполненного в виде "поплавка" с "поплавковым резервуаром", в разрезе.

Устройство для дозированного капельного введения (фиг. 1) выполнено в стандартном устройстве для капельного введения, которое имеет проточную камеру 1 или резервуар с трубопроводом ввода 2, выполненного в том числе и в варианте иглы-перфоратора с выдвинутой в просвет 4 камеры 1 капельной трубкой 3 для формирования капли или трубопроводом ввода, с трубопроводом вывода 5 и регулятором потока жидкости 6. Данное устройство является основным элементом систем для внутривенных инфузий и предназначено для визуального контроля скорости капельного введения, фильтрации раствора при введении в просвет камеры соответствующих фильтров.

Для быстрого и точного дозирования в единицу времени скорости капельной инфузии устройство для инфузий снабжено (фиг. 1, 2, 3) гидродинамическим капельным указателем 7, выполненным в просвете 4 камеры 1. Данное устройство предназначено для установки и визуального контроля скорости капельной инфузии в единицу времени по измерительной откалиброванной шкале. Функциональное назначение капельного указателя 7 реализуется путем создания подвижного гидростатического столба жидкости, высота или уровень которого с высокой точностью характеризует и определяет количество капель раствора или малые объемы проточного раствора в единицу времени в диапазоне от одной капли в минуту и более до момента струйного введения.

Гидродинамический капельный указатель 7 (фиг. 1, 2, 3) представляет собой подвижный или фиксированный в просвете камеры 1 корпус с проточным каналом 8, открытым на одном конце в виде входа 9 в воздушную среду или просвет 4 камеры 1, а на другом конце имеющий выход 10 в виде гидродинамического затвора. Корпус указателя с проходящим внутри него каналом 8 выполнен как протяженное устройство, где длина превышает диаметр для возможности визуальной регистрации увеличенного уровня или высоты водяного столба в его просвете при введении минимальных и малых объемов жидкости, сравнимых с объемом висячей капли. Вход 9 капельного указателя 7 предназначен для подачи в канал 8 раствора и одновременно сообщающий просвет канала 8 с воздушной средой или просветом 4 камеры 1. При герметичном соединении входа 9 с капельной трубкой 3 или иглой-перфоратором капельный указатель снабжается (фиг. 4, 5) дополнительным отдельным отверстием 14, открывающим просвет канала 8 во внутреннюю среду камеры 1. Во всех случаях необходимым условием является сообщение на входе или с одного конца просвета канала 8 и просвета 4 камеры 1, что обеспечивает независимое движение гидростатического столба жидкости в вертикальном положении канала 8 при работе устройства. Для визуального контроля высоты столба жидкости (фиг. 2) капельный указатель 7 снабжен измерительной откалиброванной шкалой 11 скорости капельной инфузии в единицу времени или регистрация скорости может осуществляться (фиг. 6) по уровню подвижного гидродинамического капельного указателя 7 относительно неподвижных частей устройства. Фиксированный к стенке капельной трубки или игле-перфоратору камеры 1 капельный указатель 7 выполняется из прозрачного податливого или жесткого материала (стекло, пластик, полимер) и может иметь гидрофобное покрытие для увеличения чувствительности устройства. Сам корпус капельного указателя 7 может быть выполнен как гидродинамическое устройство, где различия в диаметре устройства или диаметра канала 8 на протяжении соответственно непропорционально изменяют высоту водяного столба в просвете канала от одинаковых по объему капель раствора, что уменьшает до разумных пределов протяженность канала 8 и длину капельного указателя 7, что изменяет чувствительность метода в каком-либо диапазоне скорости капельной подачи. Одним из вариантов подобного гидродинамического устройства выступает капельный указатель 7 (фиг. 3), часть стенки которого на выходе выполнена из проницаемой только под давлением пористой мембраны с различиями в диаметре на протяжении канала 8. Это также дает не прямо пропорциональную зависимость потока жидкости от высоты столба из-за различий в площади фильтрующей мембраны на протяжении, причем сама мембрана с компрессионными порами функционирует как гидродинамический затвор.

Рабочим элементом устройства 7, обеспечивающим возникновение и изменение уровня или высоты водяного столба в протяженном канале 8 (фиг. 2, 4, 5) капельного указателя 7, является выход 10 из гидродинамического капельного указателя, выполненный как гидродинамический затвор на выходе из канала 8. Данный элемент устройства обеспечивает образование подвижного гидростатического столба жидкости в канале 8 и прямую высокочувствительную зависимость его уровня или высоты к малым объемам в виде капли или малым объемам при непрерывном потоке жидкости, попадающих или проходящих через капельный указатель 7. Это дает возможность количественной регистрации скорости капельной инфузии по системе. Кроме того, выход 10 выполнен как устройство, обеспечивающее зависимость скорости потока на выходе от высоты гидростатического столба жидкости. Простым выходным устройством в виде гидродинамического затвора является проточный резервуар с открытым входом, дном и выходом, выполненным как череда отверстий в стенке протяженного резервуара, причем возможно с различным диаметром отверстий, где минимум одно из отверстий создает минимальный гидростатический уровень жидкости, за счет, например, пленки поверхностного натяжения. При нарастающей скорости инфузии и увеличения высоты водяного столба жидкости в резервуаре, слив или выход жидкости будет происходить последовательно из отверстий, выполненных на различном уровне до того момента, когда суммарная площадь отверстий будет соответствовать поступающему объему жидкости, что будет соответствовать определенному видимому уровню водяного столба. Этот откалиброванный в виде шкалы уровень водяного столба и будет грубо отражать скорость потока жидкости.

Для точной регистрации малых объемов жидкости с учетом сил поверхностного натяжения при таких малых объемах выход 10 канала 8 (фиг. 2, 4, 5) может быть выполнен в виде щелевидного отверстия, которое может быть в виде незамкнутого щелевидного отверстия в корпусе устройства на противоположном от входа конце корпуса и замкнутого отверстия в виде раздвижного отверстия в возвратно-деформирующемся материале 12 (фиг. 4) на выходе из корпуса. Так, при незамкнутом щелевидном отверстии уровень жидкости в канале 8 поддерживается силой поверхностного натяжения на границе раздела сред, а гидростатическое давление распределяется на большую площадь удерживаемой пленки поверхностного натяжения, что позволяет менять поток жидкости в зависимости от уровня гидростатического столба. В варианте замкнутого отверстия, удерживающего столб жидкости за счет сомкнутых краев отверстия, основной характеристикой щелевидного отверстия в возвратно-деформирующемся материале 12 выступает свойство увеличивать размер отверстия за счет растяжения краев в зависимости от оказываемого гидростатического давления столба жидкости, что увеличивает пропускную способность выхода при нарастании потока жидкости. Таким образом, эти виды отверстий, выполненные в виде выхода из канала 8, обладают свойствами удерживать минимальный определенный уровень водяного столба (уровень гидростатического давления) за счет сил поверхностного натяжения при незамкнутом отверстии и эластических свойств материала при сомкнутых (замкнутых) краях отверстия. Возникающий при этом столб жидкости 18 в канале 8 и представляет собой минимальный гидростатический рабочий уровень гидродинамического затвора.

Таким образом, величину гидростатического столба можно задавать изменяя характер отверстия или свойства материала, в котором выполнено отверстие, которое становится проточным при увеличении минимального гидростатического рабочего уровня, например при подаче небольшого объема жидкости. Использование выхода, создающего гидродинамический барьер и видимый минимальный гидростатический рабочий уровень, позволяет с высокой точностью, минимум до 1-5 капель в минуту, задавать скорость капельной инфузии. Сам объем минимального гидростатического уровня может составлять 1-3 капли раствора, которые создают видимый столб жидкости в канале 8. Это то сопротивление потоку жидкости на выходе, которое не пропускает данный объем. Следующим свойством вариантов отверстий на выходе канала 8 является возможность изменения потока жидкости в зависимости от величины гидростатического столба жидкости 18. Так, при незамкнутом щелевидном отверстии увеличение потока жидкости подчиняется физическому закону прямой зависимости скорости прохождения и соответственно объема жидкости через отверстие от величины давления возникающего гидростатического столба. При увеличении давления увеличивается скорость потока жидкости на выходе, в том числе и за счет большего давления на пленку поверхностного натяжения в щелевидном отверстии. Увеличение потока жидкости через отверстие в возвратно-деформирующемся материале достигается расширением отверстия от возросшего давления на податливые стенки, что позволяет использовать отверстие с раздвижными стенками для создания зависимого от скорости потока жидкости уровня водяного столба.

Таким образом, выход 9 гидродинамического указателя 7, выполненный в виде щелевидного или продольного отверстия (как вариант в возвратно-деформирующемся материале на выходе из канала 8 в виде раздвижного отверстия), позволяет с высокой точностью регистрировать различные режимы и скорости капельной инфузии в единицу времени и в широком диапазоне. Для выбора оптимального варианта можно использовать геометрические свойства отверстий для выбора площади пленки поверхностного натяжения, в различной форме сочетать это с возвратно-деформирующими свойствами материала на выходе канала 8, что позволяет использовать многообразие вариантов выхода 9 для создания гидродинамического затвора. Для исключения "ударного эффекта капли" (фиг. 4) капельный указатель 7 может быть выполнен снаружи от продолженной капельной трубки 3 или подающего трубопровода в виде иглы-перфоратора на входе, выход из которых может находиться ниже уровня минимального гидростатического рабочего уровня указателя. Принцип работы устройства состоит в следующем (фиг. 4, 5). Устройство 1 подключается к емкости 15 с исходным раствором 16 через иглу-перфоратор, открывается регулятор 6 и жидкость начинает поступать через трубопровод ввода 2 или капельную трубку 3 в канал 8 капельного указателя 7. После заполнения системы и выравнивания давления в просвете 4 в канале 8 капельного указателя 7 остается только тот видимый уровень водяного столба 17, который удерживается либо пленкой поверхностного натяжения, либо сомкнутыми податливыми краями отверстия. Эти несколько капель 17 (оптимальными являются 1-3 капли) раствора и составляют минимальный гидростатический рабочий уровень, который удерживается на выходе, работающем как гидродинамический затвор. После начала инфузии и введения очередной капли жидкости или небольшого объема при непрерывной инфузии, в случае применения внутреннего трубопровода, пропорционально введенному объему возрастает и уровень водяного столба, последовательно и гидростатическое давление на выходе 10. При этом либо преодолевается сила поверхностного натяжения, либо раскрывается щелевидное отверстие 13 в возвратно-деформирующем материале 12 и жидкость начинает проходить через капельный указатель 7. После выхода с определенным интервалом времени части объема жидкости из просвета 8 устройства 7 гидростатическое давление снижается и выход 10 вновь становится непроточным до следующего введения. При увеличенной скорости капельной инфузии нарастающий уровень водяного столба увеличивает скорость прохождения жидкости через отверстие или оказывает большее давление на стенки раздвижного отверстия, увеличивая степень раскрытия отверстия для возросшего потока жидкости. При этом всегда сохраняется несоответствие пропускной способности отверстия объему потока жидкости, что удерживает на определенном уровне водяной столб. При небольшой скорости капельной инфузии ведущим является ускорение потока через отверстие в связи с увеличением давления, что позволяет использовать только щелевидное отверстие и барьер в виде пленки поверхностного натяжения. При больших цифрах давления целесообразно использовать выход 10 в варианте раздвижного отверстия. После установления равновесия эта величина гидростатического столба жидкости в канале 8 и составляет условную величину скорости капельной инфузии или скорости потока малых объемов жидкости, откалиброванную в виде измерительной шкалы. Таким образом, выход 10 устройства 7, выполненный в виде гидродинамического затвора, позволяет быстро и относительно устойчиво уравновесить пропускную способность выхода и соответствующую скорость потока жидкости за счет автономной заданной саморегуляции с использованием нескольких физических факторов.

При снижении скорости инфузии уменьшается гидростатическое давление и соответственно размеры раздвижного отверстия, снижается скорость потока от снижения давления и, наконец, выход 10 закрывается по достижении минимального рабочего уровня. Аналогичен принцип работы и мембранного капельного указателя, где одним из факторов в том числе выступает увеличение площади фильтрующей мембраны при увеличении столба жидкости, что хорошо компенсирует возрастание потока жидкости.

Таким образом, выход 10, выполненный как гидродинамический затвор в виде щелевидного замкнутого или раздвижного отверстия в устройстве 7, хорошо стабилизирует соотношение притока и оттока при любых режимах инфузии в зависимости от высоты гидростатического столба жидкости, который может быть показателем скорости капельной инфузии. Как вариант капельный указатель может быть подвижным (фиг. 6) в виде поплавка со свойствами плавучести даже при максимальном заполнении резервуара. Подвижный капельный указатель 7, выполненный в виде поплавка, снабжен поплавковой камерой 20, которая заполняется до верхнего края через выход капельного указателя и поддерживается на этом уровне 21 постоянно. Принцип действия подвижного указателя такой же, с той лишь разницей, что увеличенный водяной столб в канале 8 увеличивает массу устройства и капельный указатель больше погружается в жидкость, при этом за счет плавучести и выталкивающей силы всегда сохраняется гидростатический уровень 22 водяного столба в канале 8 в сравнении с уровнем жидкости 21 в поплавковой камере. Этот рабочий гидростатический уровень является тем фактором, который и раскрывает выход 10 и стремится выровнять уровни жидкости по типу сообщающихся сосудов. При этом можно использовать в этом устройстве только выход 10 в виде раздвижного отверстия. Степень погружения капельного указателя и используется в качестве условной шкалы скорости капельной инфузии. Дополнительным устройством, создающим удобства в работе и предупреждающим осложнения, связанные с отсоединением системы от больного, является изогнутая в виде возвратно-деформируемой фигуры 19 типа спирали часть трубопровода вывода. В случае непреднамеренного натяжения системы изогнутый трубопровод вывода растягивается за счет возвратно-деформируемого изгиба и предупреждает отсоединение системы.

Особенно это является важным при транспортировке больного. Данное устройство в виде системы с гидродинамическим капельным указателем и трубопроводом вывода, изогнутым в виде спирали, является простым техническим устройством, удобным в применении для оценки скорости капельной инфузии в широком диапазоне и с высокой точностью, что может быть широко использовано в клинической практике.

Источники информации

1. А.С. N 1741807, EP 59694.

2. А.С. N 121571.