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Hintergrund
der Erfindung
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Die
Erfindung betrifft die Angiographie und insbesondere den Injektor,
der verwendet wird, um ein medizinisches Fluid, wie z. B. ein radiographisches
Kontrastmaterial in einen lebenden Organismus zu injizieren.
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Eines
der Hauptsysteme im menschlichen Körper ist das Kreislaufsystem.
Die Hauptkomponenten des Kreislaufsystems sind das Herz, die Blutgefäße und das
Blut, die alle für
den Transport von Materialien zwischen der äußeren Umgebung und den verschiedenen
Zellen und Geweben des menschlichen Körpers lebenswichtig sind.
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Die
Blutgefäße sind
das Strömungsweg-Netzwerk,
durch welches sich das Blut im menschlichen Körper bewegt. Insbesondere führen die
Arterien das mit Sauerstoff angereicherte Blut weg von der linken
Kammer des Herzens. Die Arterien sind mit von der Aorta weg fortschreitend
abnehmendem Durchmesser und Druckbelastbarkeit angeordnet, so dass
das Blut von der Aorta direkt aus dem Herzen heraus zu anderen Hauptarterien,
dann zu kleineren Arterien, zu Arteriolen und schließlich zu winzigen
Kapillargefäßen geführt wird,
welche die Zellen und die Gewebe des menschlichen Körpers speisen.
In ähnlicher
Weise führen
die Venen das an Sauerstoff verarmte Blut zurück zum rechten Vorhof des Herzens,
wobei ein hinsichtlich des Durchmessers fortschreitend zunehmendes
Netzwerk von kleinen und großen
Venen Verwendung findet.
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Wenn
die Herzkammern, Herzklappen, Arterien, Venen oder andere Kapillargefäße, die
hiermit verbunden sind, entweder anormal (wie z. B. aufgrund eines
Geburtsfehlers), eingeengt (wie z. B. durch den Aufbau von arteriosklerotischer
Plaque) oder negativ verändert
sind (wie z. B. durch die Bildung von Aneurysmen), dann kann es
erforderlich sein, dass ein Arzt das Herz und das damit verbundene
Gefäßnetzwerk
untersucht. Es kann auch erforderlich sein, dass der Arzt irgendwelche
Probleme behebt, die während
der Untersuchung mit einem Katheter oder einem ähnlichen ärztlichen Instrument auftreten.
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Die
Angiographie ist ein Verfahren, das zur Erkennung und Behandlung
von Abnormitäten
oder Verengungen in Blutgefäßen verwendet
wird. Während
der Angiographie wird ein radiographisches Bild einer Gefäßstruktur
dadurch erhalten, dass ein radiographisches Kontrastmaterial durch
einen Katheter in eine Vene oder Arterie injiziert wird. Die Gefäßstrukturen,
die mit der Vene oder der Arterie fluidmäßig verbunden sind, in welche
die Injektion durchgeführt wird,
werden mit Kontrastmaterial gefüllt.
Röntgenstrahlen
werden durch den Körperbereich
gesandt, in dem das Kontrastmaterial injiziert worden ist. Die Röntgenstrahlen
werden vom Kontrastmaterial absorbiert, was eine radiographische
Umrissbildung oder Abbildung der Blutgefäße bewirkt, die das Kontrastmaterial
enthalten. Die Röntgenstrahlen-Bilder der
mit Kontrastmaterial gefüllten
Blutgefäße werden übli cherweise
auf einem Film oder einem Videoband aufgezeichnet und auf einem
Fluoroskop-Monitor dargestellt.
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Die
Angiographie liefert dem Arzt ein Bild der interessierenden Gefäßstrukturen.
Dieses Bild kann lediglich für
diagnostische Zwecke verwendet werden, oder das Bild kann während eines
Verfahrens wie z. B. der Angioplastie verwendet werden, bei der ein
Ballon in das Gefäßsystem
eingeführt
und aufgeblasen wird, um eine Stenose zu öffnen, die durch den Aufbau
von arteriosklerotischer Plaque verursacht ist.
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Zurzeit
wird während
der Angiographie, nachdem ein Arzt einen Katheter in eine Vene oder Arterie
eingeführt
hat (durch direktes Einführen
in das Blutgefäß oder durch
eine Haut-Punkturstelle) der Angiographie-Katheter entweder mit
einem von Hand zu betätigenden
oder automatisch arbeitenden Kontrastmittel-Injektionsmechanismus
verbunden.
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Ein
einfacher, von Hand zu betätigender Kontrastmittel-Injektions-Mechanismus
umfasst typischerweise eine Spritze und einen Katheteranschluss.
Die Spritze umfasst eine Kammer mit einem darin befindlichen Kolben.
Das radiographische Kontrastmaterial wird in die Kammer eingesaugt.
Jegliche Luft wird dadurch entfernt, dass der Kolben betätigt wird,
während
die Katheterverbindung nach oben weist, so dass Luft, die auf dem
radiographischen Kontrastmaterial schwimmt, aus der Kammer in die Außenluft
ausgestoßen
wird. Die Katheterverbindung wird dann an einem Katheter befestigt,
der in einer Vene oder einer Arterie im Patienten positioniert ist.
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Der
Kolben wird von Hand betätigt,
um das radiographische Kontrastmaterial aus der Kammer durch den
Katheter und in eine Vene oder Arterie auszustoßen. Der Verwender des von
Hand zu betätigenden
Kontrastmittel-Injektions-Mechanismus kann die Rate bzw. Geschwindigkeit
und das Volumen der Injektion dadurch einstellen, dass er die Hand-Betätigungskraft ändert, die
auf dem Kolben ausgeübt
wird.
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Häufig ist
es wünschenswert,
dass mehr als eine Fluidart injiziert wird, beispielsweise eine
Salzlösungsspülung, auf
welche das radiographische Kontrastmaterial folgt. Einer der häufigsten,
von Hand zu betätigenden
Injektionsmechanismen, die zur Zeit verwendet werden, umfasst einen
Ventilmechanismus, der steuert, welches der Fluide in den Ventilmechanismus
und aus dem Katheter im Patienten strömt. Der Ventilmechanismus enthält eine
Vielzahl von Hand-Ventilen, die der Verwender von Hand betätigt, um
den jeweiligen speziellen Fluidkanal zu öffnen und zu schließen. Wenn
der Verwender Kontrastfluid in die Kammer ansaugt oder injiziert,
wird das Fluid vom Ventilmechanismus über die offenen Ventile gezogen.
Dadurch, dass die Ventilstellungen geändert werden, kann ein anderes
Fluid injiziert werden.
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Diese
Hand-Injektionsmechanismen werden typischerweise von Hand betätigt. Dies
ermöglicht dem
Verwender eine Kontrolle über
die Menge und den Druck der Injektion. Alle der Hand-Systeme sind jedoch
nur in der Lage, das radiographische Kontrastmaterial mit dem Maximaldruck
zu injizieren, der von der menschlichen Hand aufgebracht werden kann
(d. h. ungefähr
1 MPa). Auch ist die Menge des radiographischen Kontrastmaterials
typischerweise auf maximal ungefähr
12 cm3 begrenzt. Schließlich gibt es bei diesen von Hand
zu betätigenden
Kontrastmaterial-Injektions-Mechanismen keine Sicherheitsgrenzen,
die dahingehend wirken, Injektionen zu begrenzen oder anzuhalten,
die sich außerhalb
vernünftiger
Parameter (wie z. B. hinsichtlich der Geschwindigkeit oder des Drucks)
befinden, und es sind keine aktiven Sensoren zum Erkennen von Luftblasen
oder anderen Gefährdungen
vorhanden.
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Zurzeit
verwendete, motorbetriebene Injektionseinrichtungen bestehen aus
einer Spritze, die mit einem Linearantrieb verbunden ist. Der Linearantrieb ist
mit einem Motor verbunden, der elektronisch gesteuert bzw. geregelt
wird. Die Bedienungsperson gibt in die elektronische Steuerung-
bzw. Regeleinrichtung ein festes Volumen für das Kontrastmaterial ein,
das mit einer festgelegten Injektionsrate bzw. Injektionsgeschwindigkeit
injiziert werden soll. Die festgelegte Injektionsrate umfasst eine
spezifizierte Anfangsgeschwindigkeit des Strömungsanstiegs und eine endgültige Injektionsrate,
bis das gesamte Volumen an Kontrastmaterial injiziert worden ist.
Es gibt keine interaktive Steuerung zwischen der Bedienungsperson
und der Maschine mit Ausnahme des Startens oder Anhaltens der Injektion.
Jede Änderung
der Strömungsrate
muss dadurch erfolgen, dass die Maschine angehalten wird und die
Parameter neu eingestellt werden.
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Das
Fehlen der Möglichkeit,
die Injektionsrate während
der Injektion zu verändern,
führt zu
einer suboptimalen Qualität
der angiographischen Untersuchungen. Dies hat seinen Grund darin,
dass die optimale Strömungsrate
von Injektionen von Patient zu Patient sehr unterschiedlich ist.
Im kardiovaskulären
System hängen
die Rate und das Volumen der Kontrastmittel-Injektion von der Größe und der
Blutströmungsrate
in der Kammer oder dem Blutgefäß ab, in
die bzw. in das injiziert wird. In vielen oder sogar den meisten
Fällen
sind diese Parameter nicht genau bekannt. Darüber hinaus kann sich die optimale
Rate der Injektion schnell ändern,
wenn sich der Zustand des Patienten in Reaktion auf Medikamente, einer
Erkrankung oder der normalen Physiologie ändert. Folglich kann die anfängliche
Injektion von Kontrastmaterial hinsichtlich der Strömungsrate
ungenügend
sein, um die Struktur auf der Röntgenstrahlungs-Darstellung
abzubilden, wodurch eine weitere Injektion erforderlich wird. Umgekehrt
kann eine übermäßig große Strömungsrate
die Kammer oder das Blutgefäß verletzen,
in die bzw. das die Injektion erfolgt, bewirken, dass der Katheter
verschoben wird (aufgrund des Kontrastmittel-Strahls, der aus der
Katheterspitze austritt), oder zu toxischen Effekten aufgrund einer
Kontrastmittel-Überdosis
führen
(wie z. B. zu einem anormalen Herzrhythmus).
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Zur
Zeit kann die Bedienungsperson zwischen zwei Systemen zum Injizieren
von Kontrastmaterial wählen:
einem von Hand zu betätigenden
Injektionssystem, das eine variable, von der Bedienungsperson interaktiv
veränderbare
Strömungsrate einer
begrenzten Strömungsrate
ermöglicht,
und einem vorprogrammierten motorisierten System ohne eine interaktive
Rückkopplung
mit der Bedienungsperson (mit Ausnahme, dass die Bedienungsperson den
Vorgang starten oder stoppen kann).
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Die
in WO 96/32975 beschriebene Erfindung umfasst eine Spritze mit zwei
Durchgängen,
die verwendet wird, um medizinische Fluide, wie z. B. ein angiographisches,
radiographisches Kontrastmaterial an einen Patienten abzugeben.
Die zwei Durchgänge
aufwei sende Spritze umfasst einen Spritzenkörper, einen Kolben, der im
Spritzenkörper
hin und her bewegbar ist und einen oberen und einen unteren Durchgang.
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Der
obere Durchgang ist mit einem Fluidbehälter verbunden, so dass ein
medizinisches Fluid aus dem Fluidbehälter durch den oberen Durchgang in
den Spritzenkörper
angesaugt wird, wenn sich der Kolben in Rückwärtsrichtung bewegt. Der untere Durchgang
ist mit einer Vorrichtung, wie z. B. einem Katheter verbunden, durch
welche das medizinische Fluid unter Druck an den Patienten abgegeben
wird. Wenn sich der Kolben in Vorwärtsrichtung bewegt, wird medizinisches
Fluid unter Druck aus dem Spritzenkörper heraus durch den unteren
Durchgang abgegeben.
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Bei
bevorzugten Ausführungsformen
sind ein erstes Ventil zwischen dem Fluidbehälter und dem oberen Durchgang
und ein zweites Ventil zwischen dem unteren Durchgang und dem Patienten angeschlossen.
Das erste Ventil ermöglicht
das Strömen
von Fluid aus dem Fluidbehälter
zum oberen Durchgang, wenn sich der Kolben rückwärts bewegt, sowie das Ausstoßen von
Luft, wenn sich der Kolben vorwärts
bewegt. Das zweite Ventil ermöglicht
das Strömen
von Material aus dem unteren Durchgang, wenn sich der Kolben in
Vorwärtsrichtung
bewegt.
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Zusammenfassung
der vorliegenden Erfindung
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Bei
einer Ausführungsform
umfasst die vorliegende Erfindung eine Spritze zur Verwendung in einem
angiographischen Injektionssystem des Typs, bei dem ein Spritzenhalter
vorhanden ist. Die Spritze umfasst einen Spritzenkörper mit
einem distalen und einem proximalen Ende. Der Spritzenkörper umschließt eine
Pumpenkammer und einen Einlassdurchgang. Eine Spritzen-Endwand befindet
sich am distalen Ende des Spritzenkörpers und besitzt eine flache
Fläche
für einen
Passeingriff mit dem Spritzenhalter. Die Endwand umfasst einen Auslassdurchgang.
Ein Spritzenkolben befindet sich in der Pumpenkammer und kann sich
zwischen einer Position in der Nähe
des proximalen Endes und einer Position in der Nähe des distalen Endes hin und
her bewegen.
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Vorzugsweise
besitzt die Spritzen-Endwand einen inneren Teil und einen äußeren Teil.
Der äußere Teil
bildet die flache Fläche.
Bei bevorzugten Ausführungsformen
ist der äußere Teil
mit einer Vielzahl von Rippen verstärkt. Die Rippen haben jeweils
Endteile, die in einer Ebene enden, die quer zu einer Längsachse
des Spritzenkörpers
verläuft.
Die Endteile der Rippen definieren die flache Fläche. Vorzugsweise bildet der
innere Teil eine konusförmige Oberfläche.
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Bei
einer bevorzugten Anordnung besitzt der Spritzenkörper einen
oberen Teil. Der Einlassdurchgang ist in dem oberen Teil angeordnet.
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Vorzugsweise
besitzt die Endwand einen ersten Teil und einen zweiten Teil. Der
erste Teil befindet sich in der Nachbarschaft des oberen Teils des Spritzenkörpers und
der zweite Teil befindet sich in der Nachbarschaft zu einem Ende
der Endwand gegenüber dem
ersten Teil. Der Auslassdurchgang ist vorzugsweise im zweiten Teil
der Endwand angeordnet.
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Vorzugsweise
ist eine Ventilanordnung so aufgebaut und angeordnet, dass sie Flüssigkeit
daran hindert, aus der Pumpenkammer durch den Einlassdurchgang hinauszuströmen, wenn
sich der Kolben vom proximalen zum distalen Ende bewegt.
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung ist auch ein Injektionssystem vorgesehen, dass eine Spritze und
eine Spritzenhalteranordnung gemäß Anspruch 1
umfasst. Es wird auch eine Vergleichsspritzenanordnung beschrieben,
die einen Zylinder umfasst, der eine Pumpenkammer, eine Längsachse
und wenigstens einen Durchgang für
eine Fluidströmungs-Verbindung mit der
Pumpenkammer aufweist. Der Zylinder hat ein distales und ein proximales
Ende. Das distale Ende umfasst einen flachen Wandabschnitt senkrecht
zur zentralen Längsachse.
Die Spritze umfasst einen Kolben, der so aufgebaut und in der Pumpenkammer
angeordnet ist, dass er sich zwischen einer Position in der Nähe des proximalen
Endes und einer Position in der Nähe des distalen Endes hin und her
bewegen kann. Die Spritzenhalter-Anordnung umfasst einen Montagekammer-Körper und
ein Türelement.
Der Montagekammer-Körper
ist so aufgebaut und angeordnet, dass er die Spritze hält, und
er umfasst ein Beladungsende für
die Aufnahme der Spritze. Das Türelement
ist relativ zum Körper
beweglich, um ein wahlweises Öffnen
und Schließen des
Beladungsendes des Montagekammer-Körpers zu ermöglichen.
Das Türelement
besitzt eine flache, ebene Oberfläche für einen Anlage-Eingriff mit
dem flachen Wandabschnitt der Spritze.
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Der
Auslassdurchgang ist vorzugsweise im flachen Wandabschnitt vorgesehen.
Die Spritze umfasst vorzugsweise ein Einlassdurchgang-Gehäuse, das
den Einlassdurchgang umgibt, und ein Auslassdurchgang-Gehäuse, das
den Auslassdurchgang umgibt. Das Auslassdurchgang-Gehäuse steht
vom flachen Wandabschnitt ab.
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Vorzugsweise
weist das Türelement
einen Schlitz für
eine Gleitverbindung mit dem Auslassdurchgang-Gehäuse auf.
D. h. wenn das Türelement in
eine geschlossene Stellung gedreht wird, gleitet das Auslassdurchgang-Gehäuse in dem
Schlitz.
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Bei
einer Ausführungsform
umfasst die Spritzenhalter-Anordnung weiterhin eine Druck-Aufnahmehülse, die
wahlweise im Montagekammer-Körper für eine gleitende
Aufnahme der Spritze montiert werden kann. Die Druckaufnahme-Hülse besitzt
ein offenes erstes und ein diesem gegenüber liegendes zweites Ende.
Das erste Ende befindet sich in der Nachbarschaft des Beladungsendes
des Montagekammer-Körpers.
Das Türelement
ist wahlweise bewegbar, um das erste Ende zu öffnen bzw. zu schließen.
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Vorzugsweise
besitzt die Druckaufnahmehülse
einen offenen Kanal für
eine Gleitverbindung mit dem Einlassdurchgang-Gehäuse.
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Bei
bevorzugten Anordnungen umfasst die Spritzenhalter-Anordnung weiterhin
eine Platte, die in abdeckender Relation zum zweiten Ende der Druckaufnahmehülse montiert
ist. Die Platte besitzt eine Öffnung,
die das Betätigen
des Spritzenkolbens ermöglicht, wenn
sich die Spritze in der Druckaufnahmehülse befindet. Vorzugsweise
umfasst die Spritzenhalter-Anordnung weiterhin eine Flaschenhalter-Baueinheit,
die so aufgebaut und angeordnet ist, dass an ihr eine Flasche an
einer Fluidströmungsverbindung
mit dem Einlassdurchgang-Gehäuse
montiert werden kann.
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Es
wird hier auch ein Verfahren zum Montieren einer Spritze beschrieben.
Dieses Verfahren umfasst den Schritt, dass zuerst eine Spritze durch
eine Frontöffnung
in einer Spritzenhalter-Anordnung positioniert wird. Nach dem Schritt
des Positionierens einer Spritze umfasst das Verfahren das Verschwenken
einer Tür
der Spritzenhalter-Anordnung zum Verschließen der Frontöffnung und
zum Anlegen an einer vorderen Fläche
der Spritze.
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Vorzugsweise
umfasst der Schritt des Positionierens einer Spritze das Bereitstellen
einer Spritze, die ein erstes Ende an der Spritzen-Vorderfläche aufweist
und einen Fluiddurchgang besitzt, sowie ein zweites Ende, das in
verschieblicher Weise einen Kolben aufnimmt. Der Schritt des Positionierens
umfasst das Ausrichten der Spritze durch die vordere Öffnung derart,
dass das zweite Ende durch die vordere Öffnung hindurchtritt, worauf
das erste Ende folgt.
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Bei
einer bevorzugten Ausführungsform
umfasst der Schritt des Positionierens einer Spritze das Einführen der
Spritze in das Innere einer Druckaufnahme-Hülse.
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Vorzugsweise
ist die vordere Fläche
der Spritze eben mit einem sich hiervon ausgehend erstreckenden
Auslassdurchgang-Gehäuse,
das den Auslassdurchgang umgibt, und die Tür umfasst eine ebene Oberfläche. Der
Schritt des Verschwenkens der Tür
umfasst das Verschieben der ebenen Oberfläche der Tür relativ zu der ebenen vorderen
Fläche der
Spritze.
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Es
sei darauf hingewiesen, dass sowohl die vorausgehende allgemeine
Beschreibung als auch die folgende detaillierte Beschreibung nur
beispielhaft sind und zur Erläuterungszwecken
dienen, ohne die Erfindung, die durch die Ansprüche definiert ist, einzuschränken.
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Kurze Beschreibung
der Zeichnung
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In
der Zeichnung zeigen:
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1 eine
perspektivische Darstellung, die ein angiographisches Vergleichs-Injektionssystem wiedergibt,
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2A–2G Diagramme,
die den Betrieb des Systems aus 1 erläutern,
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3 ein elektrisches Blockdiagramm für das Steuer-
bzw. Regelsystem des Injektionssystems aus 1,
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4 die
Fronttafel-Steuer- und Anzeigeorgane eines Vergleichs-Injektionssystems,
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5A, 5B zeitliche
und teilweise von oben gesehene perspektivische Darstellungen der Fernsteuerung
des Systems aus 1,
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6 eine
perspektivische Darstellung einer mit dem Fuß zu betätigenden Fernsteuerung,
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7A–7D den
Betrieb des Einlass-Rückschlagventils
und der Hauptleitung während
der Vorgänge
des Füllens
mit Kontrastmittel, des Ausstoßens
von Luft und der Injektion in dem Patienten,
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8A–8C den
Betrieb des Einlass-Rückschlagventils
mehr im Einzelnen,
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9 einen
herkömmlichen
Spritzenkörper, der
für zwei
Durchgänge
ausgebildet ist,
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10 eine
perspektivische Ansicht eines Adaptereinsatzes, der bei der zwei
Durchgänge
umfassenden Spritze aus 9 verwendet wird,
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11A, 11B eine
Draufsicht und eine Seitenansicht des Adaptereinsatzes aus 10,
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12 eine
perspektivische Darstellung einer Ausführungsform einer Spritze, die
in einem angiographischen Injektionssystem gemäß der vorliegenden Erfindung
verwendet werden kann,
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13 eine
Draufsicht von unten auf die in 12 wiedergegebene
Spritze,
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14 eine
Draufsicht von oben auf die in 12 wiedergegebene
Spritze,
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15 eine
Seitenansicht der in 12 wiedergegebenen Spritze,
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16 eine
Vorderseitenansicht der in 12 wiedergegebenen
Spritze,
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17 eine
Rückseitenansicht
der in 12 wiedergegebenen Spritze,
ohne dass sich der Kolben in ihr befindet,
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18 eine
perspektivische Darstellung einer Ausführungsform einer Spritzenhalteranordnung gemäß der vorliegenden
Erfindung,
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19 eine
perspektivische Ansicht der Spritzenhalteranordnung aus 18,
die eine Spritze und eine Fluid-Flasche hält,
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20 eine
auseinander gezogene perspektivische Darstellung einer Unterbaueinheit
der Spritzenhalteranordnung aus 18,
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21 eine
Rückseitenansicht
der Spritze aus 12 analog zur 17,
jedoch mit einem in der Spritze angeordneten Kolben, und
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22 eine
schematische Seitenansicht eines Luftsäulen-Detektors und einer Schlauchanordnung
gemäß der vorliegenden
Erfindung.
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1 zeigt
ein zum Vergleich dienendes, angiographisches Injektionssystem 10 zum
Injizieren von radiographischen Kontrastmaterial in ein Blutgefäß unter
der interaktiven Steuerung eines Arztes. Das System 10 umfasst
eine Hauptkonsole 12, eine in der Hand gehaltene Fernsteuerung 14,
einen Spritzenhalter 16, einen Spritzenkörper 18,
einen Spritzenkolben 20, einen Behälter (Flasche) 22 für radiographisches
Material, ein Einweg-Ventil 24, eine Hauptleitung 26,
einen Hochdruckschlauch 28, einen Katheter 30,
einen Patienten-Medikationsdurchgang 32, ein Drei-Wege-Steuerventil 34,
einen T-Verbinder 36, einen Druckübertrager 38, ein
Steuerventil 40, eine Schlauchleitung 42, eine
peristaltische Pumpe 44, ein Salzlösungs-Rückschlagventil 46,
ein Rückschlagsventil 48 für abzuführende Flüssigkeit,
einen Salzlösungsbeutel 50,
einen Beutel 52 für
abzuführende
Flüssigkeit
und ein Beutel-Traggestell 54.
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In
der Konsole 12 sind die elektrischen Steuerungen bzw. Regelkreise
für das
System 10 zusammen mit den Motoren untergebracht, welche
den Kolben 20 und die peristaltische Pumpe 44 antreiben. Auf
der vorderen Oberfläche
der Konsole 12 umfasst eine Verwenderschnittstelle 54 Steuerschalter 56 und
eine Anzeige 58, mit deren Hilfe der Verwender Steuer-
bzw. Regel-Einstellungen eingeben und den Betriebszustand des Systems 10 überwachen
kann.
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Die
Fernsteuerung 14 ist mit der Konsole 12 durch
ein Kabel 60 verbunden (obwohl bei anderen Ausführungsformen
die Fernsteuerung 14 auch über eine drahtlose Verbindung
wie z. B. eine Funkverbindung, eine Infrarotoptik oder eine Ultraschallverbindung
angeschlossen sein kann). Die Fernsteuerung 14 ist bei
der in 1 dargestellten Anordnung eine in der Hand zu
haltende Steuerung, die Druckknopfschalter 62 und 64 zum
Zurücksetzen
bzw. für
die Salzlösung
umfasst, sowie einen Strömungsraten-Steuerhebel
oder Trigger 66. Dadurch, dass er den Trigger 66 drückt, kann
der Verwender ein Steuersignal an die Konsole 12 abgeben,
um eine kontinuierlich veränderliche
Injektionsrate zu erzielen.
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Der
Spritzenhalter 16 steht von der linken Seite der Konsole 12 vor.
Der Spritzenhalter 16 besteht vorzugsweise aus einem durchsichtigen
Material und umfasst eine halbzylindrische, hintere Schale 68,
eine halbzylindrische vordere Tür 70 (die
in 1 in der geöffneten
Stellung dargestellt ist) und einen Behälterhalter 72.
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Die
Spritze 18 ist ein transparenter oder durchscheinender
Kunststoffzylinder, dessen offenes Ende 74 mit der Konsole 12 verbunden
ist. Das geschlossene Ende 76 der Spritze 18 enthält zwei Durchgänge: den
oberen Durchgang 78 und den unteren Durchgang 80.
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Der
Kolben 20 ist im Spritzenkörper 18 beweglich.
Der Kolben 20 ist mit einem Motor verbunden, der sich in
der Konsole 12 befindet und von dem er angetrieben wird.
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Der
Behälter 22 für radiographisches
Kontrastmaterial ist mit Hilfe des Einweg-Rückschlagventils 24 mit
dem oberen Durchgang 78 verbunden. Radiographisches Kontrastmaterial
wird aus dem Behälter 22 durch
das Rückschlagventil 24 und
den oberen Durchgang 78 in die vom Spritzenkörper 18 und
dem Kolben 20 umschlossene Pumpenkammer angesaugt. Das
Rückschlagventil 24 ist
vorzugsweise ein mit einem Gewicht versehenes Einwegventil, das
eine Luftströmung
aus dem Spritzenkörper 18 zurück in den
Behälter 22 ermöglicht,
es dem radiographischen Kontrastmaterial aber nicht erlaubt, aus dem
Spritzenkörper 18 zu
dem Behälter 22 zu
fließen.
Dies ermöglicht
ein automatisches Ausstoßen von
Luft aus dem System, wie dies weiter unten noch genauer beschrieben
wird.
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Der
untere Durchgang 80 des Spritzenkörpers 18 ist mit der
Hauptleitung 26 verbunden. Die Hauptleitung 26 umfasst
ein durch eine Feder vorgespanntes Trommelventil, das normalerweise
einen Übertrager/Salzlösungs-Durchgang 82 und
den Patientendurchgang 84 verbindet. Wenn radiographisches
Kontrastmaterial injiziert werden soll, schließt der Druck des radiographischen
Materials das Trommelventil, um dessen Zustand zu ändern, so
dass der untere Durchgang 80 mit dem Patientendurchgang 84 verbunden
ist.
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Der
Hochdruckschlauch 28 ist ein flexibler Schlauch, der den
Patientendurchgang 84 mit dem Katheter 30 verbindet.
Das Drei-Wege-Steuerventil 34 befindet sich am distalen
Ende des Schlauches 28. Ein drehbarer Luer-Verriegelungsverbinder 86 ist mit
dem Steuerventil 34 verbunden und passt zu dem Luer-Verbinder 88 am
proximalen Ende des Katheters 30. Das Steuerventil 34 blockiert
entweder den Strom zwischen dem Schlauch 28 und dem Katheter 30,
oder es ermöglicht
diesen Strom oder es verbindet den Medikationsdurchgang 32 mit
dem Katheter 30.
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Zusätzlich zum
Injizieren von radiographischem Kontrastmaterial in einen Patienten
durch den Katheter 30 ermöglicht das System 10 auch
die Durchführung
anderer zugehöriger
Funktionen. Eine Vorrichtung zur Abgabe von Medikamenten für den Patienten
(in 1 nicht dargestellt) kann mit dem Medikationsdurchgang 32 verbunden
werden, wenn durch den Katheter 30 an den Patienten Medikamente
verabreicht werden sollen.
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Wenn
sich der Katheter 30 an seinem Platz im Patienten befindet
und keine Injektion eines radiographischen Kontrastmaterials stattfindet, überwacht der
Druckübertrager 38 den
Blutdruck durch die Flüssigkeitssäule, die
sich vom Katheter 30, dem Schlauch 28, dem Patientendurchgang 84,
die Hauptleitung 26, den Übertrager/Salzlösungs-Durchgang 82,
den Schlauch 90, den T-Verbinder 36 und den Schlauch 92 erstreckt.
Der Übertrager 38 hat
ein zugehöriges
Steuerventil 40, das es erlaubt, den Übertrager 38 während der
Eichung dem Atmosphärendruck
auszusetzen, und das auch das Entfernen/Ausstoßen von eingeschlossener Luft
ermöglicht,
so dass die Kuppelkammer des Überfragers 38 mit
Salzlösung
gespült
werden kann.
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Die
peristaltische Pumpe 44 liefert eine Salzlösung vom
Beutel 50 durch das Salzlösungs-Rückschlagventil 46,
den Schlauch 42, den T-Verbinder 36 und die Schlauchleitung 90 an
den Salzlösungs-Durchgang 82.
Wenn die peristaltische Pumpe 44 arbeitet, um eine Salzlösung zuzuführen, wird
die Salzlösung
dem Katheter 30 durch die Hauptleitung 26, den
Patientendurchgang 84 und dann durch den Schlauch 28 zugeführt.
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Die
peristaltische Pumpe 44 arbeitet auch in entgegengesetzter
Richtung, um Fluid aus dem Katheter 30 und durch den Schlauch 28,
die Hauptleitung 26, den Schlauch 90, den T-Verbinder 36 und den
Schlauch 42 zum Rückschlagventil 48 für abzuführendes
Fluid und in den Beutel 52 für abzuführendes Fluid zu ziehen.
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In
einer bevorzugten Anordnung sind der Spritzenkörper 18, die Hauptleitung 26,
der Schlauch 28, der Katheter 30, der T-Verbinder 36,
der Schlauch 42, die Rückschlagventile 46 und 48,
die Beutel 50 und 52 und die Schlauchleitungen 90 und 92 wegwerfbar.
Sie müssen
im System jedes Mal dann installiert werden, wenn eine Angiographie
mit einem neuen Patienten durchgeführt werden soll. Sobald das
System 10 mit allen installierten wegwerfbaren Teilen eingerichtet
ist, wird die Tür 70 geschlossen und
der Spritzenkörper 18 wird
mit Kontrastmaterial gefüllt;
die Luft wird aus ihm ausgetrieben und der Verwender (typischerweise
ein Arzt) gibt in das System 10 die Sicherheitsparameter
ein, die für
die Injektion von radiographischem Kontrastmaterial zutreffend sind.
Diese Sicherheitsparameter umfassen typischerweise die maximale
Menge an radiographischem Kontrastmaterial, die während einer
Injektion injiziert werden soll, die maximale Strömungsrate bzw.
Strömungsgeschwindigkeit
der Injektion, den Maximaldruck, der im Spritzenkörper 18 entwickelt werden
kann und die maximale Anstiegszeit oder Beschleunigung der Injektion.
Um eine Injektion von Kontrastmaterial zu betätigen, bedient der Verwender
die Fernsteuerung 14, in dem er den Trigger 66 drückt. Mit
den voreingestellten Sicherheitsparametern veranlasst das System 10,
dass die Strömungsrate
der Injektion anwächst,
wenn die Kraft oder der Bewegungshub des Triggers 66 erhöht wird.
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Typischerweise
dosiert der Verwender die Menge und die Geschwindigkeit des injizierten
Kontrastmaterials basierend auf einer fortwährenden Beobachtung des Ausströmens des
Kontrastmittels in die Struktur, in die hinein die Injektion erfolgt,
unter Verwendung der Fluoroskopie oder anderer Abbildungsverfahren.
Das System 10 ermöglicht
es dem Verwender, die Kontrastinjektionen auf die Bedürfnisse
des Patienten zuzuschneiden, wodurch die Qualität des Verfahrens maximiert,
die Sicherheit erhöht und
die Menge von Kontrastmaterial vermindert wird, die erforderlich
ist, um die fluoroskopische Untersuchung durchzuführen.
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Die 2A bis 2G sind
Diagramme, welche die Fluid-Strömungswege
bei sieben verschiedenen Betriebszuständen des Systems zeigen. Diese
Betriebszustände
sind: Einfüllen
des Kontrastmaterials (2A), Ausstoßen der Luft (2B), Patienten-Injektion
(2C), Patientendruck (2D), Salzlösungsspülung (2E),
Ansaugen von abzuführendem
Fluid (2F) und Versorgen des Patienten
mit Medikamenten (2G).
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Der
Kontrastmittel-Einfüllvorgang,
der in 2A dargestellt ist, umfasst
das Füllen
des Spritzenkörpers 18 mit
radiographischem Kontrastmaterial aus dem Behälter 22 (Kon trastmedien-Vorrat).
Der Kontrastmittel-Einfüllvorgang
wird während
des anfänglichen
Einrichtens des Systems durchgeführt und
kann während
des Betriebs des Systems 10 immer dann wiederholt werden,
wenn der Spritzenkörper 18 beginnt,
zu wenig radiographisches Kontrastmaterial zu enthalten.
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Während des
anfänglichen
Einrichtens des Systems 10 wird der Kolben 20 zunächst zu
seiner vordersten Position in der Nähe des geschlossenen Endes 76 des
Spritzenkörpers 18 bewegt.
Dies treibt den größten Teil
der Luft, die sich innerhalb des Spritzenkörpers 18 befindet,
in die Atmosphäre
aus.
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Der
Kolben 20 wird dann zurückgezogen, wodurch
im Spritzenkörper 18 ein
Unterdruck entsteht, der Kontrastmaterial aus dem Behälter 22 durch
das Rückschlagventil 24 und
durch den oberen Durchgang 78 in den Spritzenkörper 18 zieht.
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Der
Kontrastmittel-Einfüllvorgang
hat typischerweise zur Folge, dass etwas Luft mit in den Spritzenkörper 18 gezogen
wird oder in diesem verbleibt. Es ist natürlich wichtig, Luft daran zu
hindern, dem Patienten durch den Katheter 30 injiziert
zu werden. Dies ist der Zweck des Luftaustreib-Vorgangs, der in 2B dargestellt
ist. Auch die Anordnung der beiden Durchgänge in verschiedenen Höhen ermöglicht eine
höhere
Sicherheit beim Verhindern von Luftblasen in der Injektion.
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Während des
Luftaustreib-Vorgangs bewegt sich der Kolben 20 nach vorne,
um im Spritzenkörper 18 eingeschlossene
Luft auszustoßen.
Da sie leichter ist als das Kontrastmaterial, sammelt sich die Luft in
der Nähe
der Oberseite des Spritzenkörpers 18. Während sich
der Kolben 20 nach vorwärts
bewegt, wird die Luft aus dem Spritzenkörper 18 durch den oberen
Durchgang 78 und das Einwegventil 24 ausgestoßen. Bei
der in 2B dargestellten Anordnung ist
das Einwegventil 24 ein mit einem Gewicht versehenes Einwegventil,
das ein Strömen
von radiographischem Kontrastmaterial aus dem Behälter 22 zum
oberen Durchgang 78 ermöglicht,
aber es dem radiographischen Kontrastmaterial nicht erlaubt, in der
entgegengesetzten Richtung vom oberen Durchgang 78 zum
Behälter 22 zu
strömen.
Das Ventil 24 ermöglicht
es jedoch der Luft, vom Durchgang 78 zum Behälter 22 zu
strömen.
Sobald radiographisches Kontrastmaterial beginnt, aus dem Spritzenkörper 18 durch
den oberen Durchgang 78 zum Ventil 24 zu strömen, schließt sich
das Ventil 24, um jegliches weitere Strömen zum Behälter 22 zu verhindern.
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Bei
anderen Anordnungen kann das Ventil 24 auch ein magnetspulenbetätigtes oder
von einem Motor angetriebenes Ventil sein, das unter der Steuerung
einer elektrischen Schaltung in der Konsole 12 betätigt wird.
In jedem Fall ist das Ventil 24 in der Lage, dem relativ
hohen Druck zu widerstehen, dem es während des Injektionsvorganges
ausgesetzt ist. Vorzugsweise ist das Ventil 24 in der Lage,
statischen Fluiddrücken
bis ungefähr
82,74 MPa zu widerstehen.
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2C zeigt
den Patienten-Injektionsvorgang. Der Kolben 20 bewegt sich
unter der interaktiven Steuerung des Verwenders nach vorne, der
den Trigger 66 der Fernsteuerung 14 betätigt. Die
Bewegung des Kolbens 20 erzeugt einen hydraulischen Druck,
um Kontrastmaterial aus dem Spritzenkörper 18 durch den
unteren Durchgang 80 und durch die Hauptleitung 26 sowie
den Hochdruckschlauch 28 in den Katheter 30 zu
drücken.
Wie in 2C gezeigt, sind der untere
Durchgang 80 der Spritze und der Patienten-Durchgang 84 während des
Patienten-Injektionsvorganges für
einen Fluidstrom miteinander verbunden.
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Die
Hauptleitung 26 enthält
ein Ventil, das die Wegesteuerung der Fluidverbindungen zwischen dem
Patienten-Durchgang 84 und entweder dem unteren Durchgang 80 der
Spritze oder dem Übertrager/Salzlösungs-Durchgang 82 vornimmt.
Bei einer Ausführungsform
der Erfindung umfasst die Hauptleitung 26 ein Trommelventil,
das so federvorgespannt ist, dass der Patienten-Durchgang 84 normalerweise mit
dem Übertrager/Salzlösungs-Durchgang 82 verbunden
ist (wie in den 2A und 2B) dargestellt.
Wenn sich durch die Vorwärtsbewegung
des Kolbens 20 der Druck am unteren Durchgang 80 der Spritze
aufbaut, wird die auf das Trommelventil wirkende Vorspannkraft überwunden,
so dass der untere Durchgang 80 der Spritze mit dem Patienten-Durchgang 84 verbunden
wird und der Übertrager/Salzlösungs-Durchgang 82 wird
abgetrennt. Das Ventil in der Hauptleitung 26 schützt den
Druckübertrager 38 dagegen,
dem hohen Druck ausgesetzt zu werden, der durch den Patienten-Injektionsvorgang erzeugt
wird.
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Das
Trommelventil öffnet
sich während
des Patienten-Injektionsvorgangs automatisch in Reaktion auf den
erhöhten
Druck, der auf es vom unteren Durchgang 80 der Spritze
ausgeübt
wird. Das Trommelventil schließt
sich und kehrt zu seiner ursprünglichen
Position zurück,
wodurch eine Verbindung des Patienten-Durchgangs 84 mit
dem Übertrager 38 ermöglicht wird,
wenn durch ein Zurückziehen
des Kolbens 20 am Ende des Patienten-Injektionsvorgangs ein kleiner Unterdruck
erzeugt wird.
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Bei
einer anderen Anordnung ist das Ventil in der Hauptleitung 26 ein
elektromechanisches oder ein durch einen Motor angetriebenes Ventil,
das zu geeigneten Zeitpunkten betätigt wird, um entweder den
unteren Durchgang 80 der Spritze oder den Übertrager/Salzlösungs-Durchgang 82 mit
dem Patienten-Durchgang 84 zu verbinden. Der Betätigungsmechanismus
wird von der Konsole 12 gesteuert. Auch bei dieser anderen
Anordnung schützt
das Ventil den Druckübertrager 38 dagegen,
einem hohen Druck ausgesetzt zu werden.
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2D zeigt
den Patienten-Druckvorgang. Das System 10 ermöglicht es,
den Blutdruck des Patienten zu messen, der durch den Katheter 30 hindurch überwacht
wird. Der Blutdruck des Patienten kann durch die Verwendung des
Druckübertragers 38 zu
jedem Zeitpunkt mit Ausnahme des Patienten-Injektionsvorgangs, des
Salzlösungs-Spülvorgangs
und des Vorgangs zum Ansaugen von abzuführenden Fluid überwacht
werden. Der vom Druckübertrager 38 erzeugte
Druck-Messwert kann dadurch normalisiert werden, dass von Hand das
Steuerventil 40 geöffnet
und das Steuerventil 34 geschlossen wird, um den Druckübertrager 38 dem
Atmosphärendruck
auszusetzen.
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Während des
in 2E dargestellten Salzlösungs-Spülvorgangs wird eine Salzlösung verwendet,
um alle inneren Leitungen, die Druckübertrager-Kammer 38,
den Schlauch 28 und den Katheter 30 zu spülen. Wie
in 2E dargestellt, arbeitet die peristaltische Pumpe 44 in
einer Richtung, die bewirkt, dass Salzlösung vom Beutel 50 durch
das Rückschlagventil 46 und
durch die Schlauchverbindung 42 zum Salzlösungs-Durchgang 82 gezogen wird.
Die Hauptleitung 26 verbindet den Salzlösungs-Durchgang 82 mit
dem Patientendurchgang 84, so dass Salzlösung aus
dem Patienten-Durchgang 84 heraus und durch den Schlauch 28 und
den Katheter 30 gepumpt wird.
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Während des
Ansaugvorgangs für
abzuführendes
Fluid ist der Patienten-Durchgang 84 wieder mit dem Salzlösungsdurchgang 82 verbunden.
Während
dieses Vorgangs dreht sich die peristaltische Pumpe in einer Richtung,
die ihrer Drehrichtung während
des Salzlösungs-Spülvorgangs
entgegengesetzt ist. Infolge hiervon werden Patienten-Fluide vom
Patienten-Durchgang 84 zum Salzlösungs-Durchgang 82 und
dann durch die Schlauchleitung 42 und das Rückschlagventil 48 in
den Sammelbeutel 52 für
abzuführende
Fluide angesaugt. Die peristaltische Pumpe 44 wirkt als
Ventil, das den Schlauch 42 zusammendrückt und verschließt und eine
rückwärtsgerichtete
Strömung
zu bzw. von den Behältern 50 und 52 für Salzlösung und
abzuführende
Fluide in Verbindung mit den Rückschlagventilen 46 und 48 verhindert.
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Wenn
sich der Katheter 30 im Patienten an seinem Ort befindet,
kann es wünschenswert
sein, dem Patienten Medikamente zuzuführen. Das System 10 ermöglicht dies,
da es einen Patienten-Medikationsdurchgang 32 aufweist.
Wie in 2G gezeigt, ist dann, wenn das
Steuerventil 34 offen ist, eine Medikamentenquelle, die
mit dem Durchgang 32 verbunden ist, mit dem Patienten-Durchgang 84 und
damit mit dem Katheter 30 verbunden. Während des Patienten-Medikationsvorgangs
bewegen sich die peristaltische Pumpe 44 und der Kolben 20 nicht.
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3 ist ein elektrisches Blockdiagramm des
Steuer- bzw. Regelsystems, das das Arbeiten des angiographischen
Injektionssystems 10 steuert bzw. regelt. Das elektrische
Steuer- bzw. Regelsystem umfasst einen Digitalrechner 100,
der Eingangssignale von der Fernsteuerung 14 und von den
Fronttafel-Steuereinrichtungen 56 über die Schnittstelle 102 erhält und für die Anzeigeeinrichtung 58 Signale liefert,
um Vorgangsdaten, Alarmmeldungen, Statusinformationen und Eingabeaufforderungen
für die Bedienungsperson
anzuzeigen.
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Der
Rechner 100 steuert bzw. regelt die Bewegung des Kolbens 20 durch
einen Motor-Antriebskreis,
der den Motor 104, einen Motorverstärker 106, ein Tachometer 108,
ein Potentiometer 110, einen Gleichrichter 112,
eine Druckmess-Belastungszelle 114 und einen Analog/Digital-Konverter 160 umfasst.
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Der
Motorverstärker 106 liefert
ein Treibersignal an den Motor 104 in Reaktion auf Steuerspannungs-,
Vorwärts/Rückwärts- und
Brems-Signale vom Rechner 100 und ein Geschwindigkeits-Rückkopplungssignal
vom Tachometer 108 über
den Gleichrichter 112. Die Ausgangssignale des Tachometers 108 und
des Potentiometers 110 werden dem Rechner 100 durch
den Analog/Digital-Konverter 116 als Geschwindigkeits-Überwachungs-
und Positions-Überwachungs-Signale
zugeführt.
Dies ermöglicht
es dem Rechner 100, die Motorgeschwindigkeit, die Drehrichtung
des Motors und die Position zu überprüfen (das
Volumen ist ein berechneter Wert).
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Der
Drucksensor 114 misst den Motorstrom oder die Kolbenkraft,
um den Druck zu messen, der auf das radiographische Kontrastmaterial
im Spritzenkörper 18 ausgeübt wird.
Dieses Druck-Überwachungs-Signal
wird durch den Analog/Digital-Konverter 116 und die Schnittstelle 102 dem
Rechner 100 zugeführt.
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Die
peristaltische Pumpe 44 wird unter der Steuerung bzw. Regelung
des Rechners 100 mit Hilfe des Pumpenmotors 120,
eines Motortreibers 122 und eines optischen Kodierers 124 angetrieben.
Der Rechner 100 liefert ein Salzlösungs-(Vorwärts)- und ein Ansaug-(Rückwärts)-Antriebssignal
an den Motortreiber 122, um den Pumpenmotor 120 in
einer Vorwärtsrichtung
für eine
Salzlösungsspülung und
in einer Rückwärtsrichtung
für das
Ansaugen von abzuführendem
Fluid anzutreiben. Der optische Kodierer 124 liefert ein
Geschwindigkeits-Richtungs-Überwachungssignal
an die Schnittstelle 102, das sowohl die Geschwindigkeit
als auch die Richtung der Drehung des Pumpenmotors 120 angibt.
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3 zeigt eine Anordnung des Steuer- bzw. Regelsystems,
bei der ein Ventilmotor 130 verwendet wird, um Ventile
wie z. B. das Einwegventil 24 und das Ventil in der Hauptleitung 26 zu
betätigen.
Bei dieser Anordnung steuert der Rechner 100 dem Ventilmotor 130 vermittels
des Motortreibers 132 und überwacht die Position mit Hilfe
eines Positions-Überwachungs-Rückkopplungssignals
vom Potentiometer 134. Bei dieser speziellen Anordnung
ist der Ventilmotor 130 ein Schrittmotor.
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Der
Rechner 100 überwacht
die Temperatur des Kontrastmaterials basierend auf einem Temperatur-Überwachungssignal
vom Temperatursensor 140. Der Temperatursensor 140 ist
vorzugsweise in der Nähe
des Spritzenkörpers 18 angeordnet.
Wenn die vom Temperatursensor 140 gemessene Temperatur
zu hoch ist, schaltet der Computer 100 den Betrieb des
Motors 104 ab, um die Patienten-Injektion zu unterbrechen.
Wenn die Temperatur zu niedrig ist, liefert der Rechner 100 ein
Temperatur-Freigabe-Antriebssignal an eine Heizvorrichtung 150,
welche den Heizer 152 mit Energie versorgt. Bei einer bevorzugten
Anordnung ist der Heizer 152 ein Widerstandsfilm-Heizer,
der innerhalb des Spritzenhalters 116 in der Nähe des Spritzenkörpers 18 angeordnet
ist.
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Der
Rechner 100 erhält
auch Rückkopplungssignale
von einem Kontrastmittel-Flaschenfühler 160, einem Sensor 162 für eine vordere
Grenze, einem Sensor 164 für eine hintere Grenze, einem
das Fehlen der Spritze anzeigenden Sensor 166, einem das
Offenstehen der Kammer anzeigenden Sensor 168, einem kein
Kontrastmittel-Blasen-Detektor 170 und einem das Vorhandensein
von Luft in der Leitung anzeigenden Blasendetektor 172.
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Der
Kontrastmittel-Flaschensensor 160 ist ein Miniaturschalter,
der im Halter 72 für
den Behälter angeordnet
ist. Der Status des Kontrastmittel-Flasche-Vorhanden-Signals vom
Sensor 160 zeigt an, ob sich ein Behälter 22 an seinem
Platz im Halter 72 befindet. Wenn kein Behälter 22 vorhanden
ist, macht der Rechner 100 den Einfüll-Vorgang unmöglich.
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Die
Sensoren 162, 164 für die vordere und die hintere
Grenze messen die Endgrenzen-Positionen
des Kolbens 20. Wenn der Kolben 20 seine vordere
Grenzposition erreicht, wird keine weitere Vorwärtsbewegung des Kolbens 20 zugelassen.
In ähnlicher
Weise wird dann, wenn der Sensor 164 für die hintere Grenze anzeigt,
dass der Kolben 20 seine hintere Grenzposition erreicht
hat, keine weitere Rückwärtsbewegung
zugelassen.
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Der
Sensor 166, der das Fehlen der Spritze anzeigt, ist ein
Miniaturschalter oder ein Infrarot-Sender/Detektor, der anzeigt,
wenn sich der Spritzenkörper 18 nicht
an seiner Position im Spritzenhalter 16 befindet. Wenn
sich der Spritzenkörper 18 nicht
in Position befindet, werden alle Bewegungsfunktionen mit der Ausnahme
unmöglich
gemacht, dass sich der Kolben 20 zu seiner hinteren Endposition
bewegen (d. h. auf den Punkt 0 zurückkehren) kann.
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Der
das Offenstehen der Kammer anzeigende Sensor 168 ist ein
Miniaturschalter oder ein Infrarot-Sender/Detektor, der erfasst,
ob die Tür 70 des Spritzenhalters 16 offen
ist. Wenn das Signal vom Sensor 168 anzeigt, dass die Tür 70 offen
ist, werden alle Bewegungsfunktionen unmöglich gemacht. Nur wenn die
Tür 70 geschlossen
und verriegelt ist, kann eine Bewegung zugelassen werden. Wenn die
Tür 70 als
geschlossen angezeigt ist und der Sensor 166 anzeigt, dass
sich der Spritzenkörper 18 in
seiner Position befindet, können
die anderen normalen Funktionen des Systems 10 weiter ablaufen.
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Der
Blasendetektor 170 ist zwischen dem Behälter 22 und dem oberen
Durchgang 78 angeordnet und er ist vorzugsweise ein Infrarot-Sender/Detektor,
der Luftblasen erfasst. Wenn eine Luftblase in dem Strömungspfad
zwischen dem Behälter 22 und dem
oberen Durchgang 78 während
eines Einfüll-Vorgangs
erfasst wird, wird der Einfüll-Vorgang ausgesetzt,
bis ein neuer Vorratsbehälter
angeschlossen ist.
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Der
Blasendetektor 172 ist so angeordnet, dass er Luftblasen
in der Hochdruckleitung 28 erfasst. Er ist vorzugsweise
ein Infrarot-Emitter-Detektor. Jede Luftblase, die in der Hochdruckleitung 28 erfasst
wird, führt
zum Abschalten aller Fluid-Ausstoß-Funktionen ganz gleich, ob
es sich bei dem Fluid um eine Salzlösung von der peristaltischen
Pumpe 44 oder das Kontrastmaterial aus dem Spritzenkörper 18 handelt.
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Das
Steuer- bzw. Regelsystem aus 3 weist
auch die Fähigkeit
auf, ein Steuersignal über ein
vom Rechner 100 gesteuertes Relais 180 an ein Röntgenstrahlengerät zu liefern.
Zusätzlich
erhält
der Rechner 100 Daten vom Blutdruck-Übertrager 38 und von
einem EKG-System, das vom Injektionssystem getrennt ist. Die Druck-
und EKG-Signale werden über
Signal-Konditionierschaltungen und Analog/Digital-Wandler 190 empfangen
und an den Rechner 100 übertragen.
Das EKG-Signal wird bei einer bevorzugten Ausführungsform vom Rechner 100 verwendet,
um den Betrieb des Motors 104 (und somit den Patienten-Injektionsvorgang)
mit dem Schlagen des Herzens zu synchronisieren.
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Eine
Blutströmung
zum Herzen tritt überwiegend
bei einer Diastole auf (wenn sich das Herz zwischen zwei Kontraktionen
befindet). Eine kontinuierliche Injektion von Kontrastmaterial führt zu einem Ausspülen des
Kontrastmaterials in die Aorta während
der Systole (während
der Kontraktion). Dadurch, dass man primär während der Diastolen injiziert,
kann die Dosierung des Kontrastmittels vermindert werden, ohne die
Vollständigkeit
der Kontrastmittelinjektion in die Koronararterie zu verschlechtern.
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Bei
einer bevorzugten Anordnung wird die Injektion des radiographischen
Kontrastmaterials mit dem Blutstrom der Koronararterie synchronisiert.
Die Zeitperioden der Systolen und Diastolen werden unter Verwendung
eines elektrischen EKG-Diagramms, einer Wellenformanalyse des arteriellen
Blutdrucks und anderer Zeitparameter basierend auf der Herzfrequenz
ermittelt. Dadurch, dass die Geschwindigkeit des Motors 104 und
dadurch die Geschwindigkeit der Bewegung des Kolbens 20 gesteuert
bzw. geregelt wird, wird die Injektion vom Kontrastmaterial während der
Systolenperioden unterbrochen, wodurch die Kontrastmittelinjektion
während
dieses Zeitraumes vermindert oder angehalten wird. In Verbindung
mit der Fernsteuerung 14 kann die Bedienungsperson die
Rate der Kontrastmittelinjektion in die Koronararterie variieren,
während
der Rechner 100 automatisch die Kontrastmittelinjektion
impulsförmig
an den Herzzyklus anpasst.
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Die
Trägheitskräfte des
sich bewegenden Kontrastmaterials und die Ausdehnung der Behälter und
der Schläuche,
die das Kontrastmaterial enthalten und zum Patienten überführen, können eine
Phasenverschiebung zwischen der Bewegung des Kolbens 20 im
Spritzenkörper 18 und
der Bewegung des Kontrastmaterials aus dem Katheter 30 heraus
in den Patienten bewirken. Um die Phasenverschiebung zwischen der
Bewegung des Kolbens 20 und dem Kontrastmittelausstoß in den
Patienten einzustellen, kann ein variabler Zeitversatz durch die
Steuertafel 54 so eingegeben werden, dass die Zeitsteuerung des
Herzzyklus um einen vorgewählten
Zeitraum versetzt werden kann. Da die Größe des Phasenversatzes von
der Frequenz des Herzschlages abhängig sein kann, stellt ein
Algorithmus im Rechner 100 kontinuierlich und automatisch
die Größe des Zeitversatzes
basierend auf der momentanen Herzrate während der Injektion des Kontrastmaterials
ein.
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4 zeigt
eine Ausführungsform
einer Steuertafel 54, welche die Frontpanel-Steuerschalter 56 und
die Anzeigeeinrichtung 58 wiedergibt. Die Frontpanel-Steuerschalter 56 umfassen
einen Hochfahr/Füllen/Ende-Schalter 200,
einen Luft-Austreib-Schalter 202, einen Ansaugschalter 204,
einen Salzlösungs-Schalter 206,
einen Freigabe-OK-Schalter 208, Injektionsvolumen-Begrenzungsschalter 210a und 210b,
Injektions-Strömungsgeschwindigkeits-Begrenzungsschalter 212a und 212b,
Injektionsdruck-Begrenzungsschalter 214a und 214b,
Anstiegszeit-Schalter 216a und 216b, einen OK-Schalter 218,
einen Injektionsbereich-Kippschalter 220, einen Großes-Injektionsvolumen-OK-Schalter 222 und
einen Halt-Schalter 224.
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Der
Hochfahr/Einfüll/Ende-Schalter 200 ist ein
Kurzzeit-Druckknopfschalter. Wenn er das erste Mal betätigt wird,
wird der Verwender darauf hingewiesen, die Spritze 18 im
Spritzenhalter 16 anzubringen. Wenn die Spritze 18 im
Spritzenhalter 16 angebracht worden ist (was dem Rechner 100 durch
den Sensor 166 angezeigt wird), wird der Verwender angewiesen,
die Kammer zu schließen
und zu verriegeln (d. h. die Tür 70).
Der Kolben 20 wird zu seiner vordersten Position bewegt,
wodurch sämtliche
Luft aus der Spritze ausgestoßen
wird. Die Anzeige 58 zeigt dann der Bedienungsperson an,
dass ein Kontrastmittel-Behälter 22 angeschlossen
werden soll. Sobald der Kontrastmittel-Vorratsbehälter 22 angebracht
worden ist, wird die Bedienungsperson aufgefordert, den OK-Schalter 218 niederzudrücken; zu diesem
Zeitpunkt zieht sich der Kolben 20 mit einer vorgegebenen
Geschwindigkeit (die vorzugsweise einer Strömungsrate von 10 ml/s ent spricht)
bis auf das maximale Spritzenvolumen zurück. Wenn die tatsächliche
Geschwindigkeit (wie sie durch die Rückkopplung an den Rechner 100 vom
Analog/Digital-Wandler 116 angezeigt wird) größer ist
als die eingestellte Geschwindigkeit, hält das System 10 an.
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Sobald
sich der Kolben 20 in seiner am weitesten zurückgezogenen
Stellung befindet, wird der Motor 104 betätigt, um
den Kolben 20 vorwärts
zu bewegen, um alle Luftblasen auszustoßen. Der Drucksensor 114 liefert
eine Anzeige, ob das Einwegventil 24 geschlossen ist und
sich Druck im Spritzenkörper 18 aufzubauen
beginnt. Sobald der Luftausstoß vollständig durchgeführt ist,
werden das injizierte Gesamtvolumen und der Zähler für die Anzahl der Injektionen
zurückgesetzt.
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Die
Betätigung
des Schalters 200 ermöglicht auch
ein vollständiges
Zurückziehen
und Außer-Eingriff-Bringen
des Kolbens 20 vom Spritzenkörper 18.
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Der
Ausstoß-Schalter 202 ist
ein geschützter Kurzzeit-Druckknopfschalter.
Wenn er betätigt
wird, veranlasst der Ausstoß-Schalter 202 den
Kolben 20, sich nach vorne zu bewegen, um Luft durch den
oberen Durchgang 78 auszustoßen. Die Vorwärtsbewegung
des Kolbens 20 wird begrenzt und angehalten, wenn ein vorbestimmter
Druck in der Spritze 18 erreicht worden ist. Dies wird
vom Drucksensor 114 gemessen. Der Ausstoßvorgang,
der durch den Ausstoß-Schalter 202 eingeleitet
wird, stößt in der
Spritze 20 enthaltene Luft aus. Der Verwender kann den Ausstoß-Schalter 202 auch
verwenden, um Fluid durch den Patienten-Durchgang 84 auszustoßen, indem
er den Ausstoß-Schalter 202 niederdrückt und kontinuierlich
gedrückt
hält.
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Der
Ansaugschalter 204 ist ein Kurzzeit-Druckknopfschalter,
der den Rechner 100 veranlasst, den Pumpenmotor 120 der
peristaltischen Pumpe 44 zu aktivieren. Der Pumpenmotor 120 wird so
betrieben, dass er aus dem Katheter 30 mit einer eingestellten
Geschwindigkeit ansaugt, wobei das angesaugte Fluid im Beutel 52 für abzuführendes Fluid
gesammelt wird. Alle anderen Bewegungsfunktionen werden während des
Ansaug-Vorgangs abgeschaltet. Wenn die tatsächliche Geschwindigkeit des Motors 120 größer ist
als eine eingestellte Geschwindigkeit, stoppt der Rechner 100 den
Motor 120.
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Der
Salzlösungs-Schalter 206 ist
ein Aktions-Wechselschalter. Der Pumpenmotor 120 wird in Reaktion
auf ein Drücken
des Salzlösungsschalters 206 aktiviert
und Salzlösung
aus dem Beutel 50 wird in die Hauptleitung 26 und
den Katheter 30 mit einer eingestellten Geschwindigkeit
eingeführt.
Wenn der Salzlösungs-Schalter 206 nicht
innerhalb von 10 s ein zweites Mal gedrückt wird, um das Strömen der Salzlösung anzuhalten,
stoppt der Rechner 100 den Pumpenmotor 120 automatisch.
Wenn eine vorgegebene Zeit abgelaufen ist, muss der Salzlösungsschalter 206 auf
seinen ursprünglichen
Zustand zurückgesetzt
werden, bevor irgendwelche weiteren Aktionen eingeleitet werden.
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Der
Freigabe-OK-Schalter 208 ist ein Kurzzeit-Druckknopfschalter.
Nachdem das System eine Abschaltfunktion am Ende einer Injektion
erkannt hat, die nicht von einem Grenzwert stammt, muss der Freigabe-OK-Schalter 208 aktiviert
werden, bevor der OK-Schalter 218 aktiviert und irgendeine
weitere Funktion eingeleitet wird.
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Die
Injektionsvolumen-Begrenzungs-Tasten 210a und 210b werden
gedrückt,
um das Maximalvolumen, welches das System während einer Injektion injiziert,
entweder zu erhöhen
oder zu vermindern. Die Taste 210a bewirkt eine Erhöhung des
Maximalvolumenwertes und die Taste 210b bewirkt eine Verminderung.
Wenn der Grenzwert für
das maximale Injektionsvolumen eingestellt worden ist, stoppt der Rechner 100 dann,
wenn das gemessene Volumen den eingestellten Wert erreicht, den
Motor 104 und startet ihn nicht erneut, bis der OK-Schalter 218 gedrückt worden
ist. Wenn eine große
Injektion (d. h. größer als
10 ml) gewählt
worden ist, müssen
der OK-Schalter 218 und der OK-Schalter 220 für eine große Injektion
beide zurückgesetzt
werden, bevor die großvolumige
Injektion initiiert wird.
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Die
Injektions-Strömungsraten-Grenzwert-Tasten 212a und 212b ermöglichen
es dem Arzt, die maximale Strömungsrate
auszuwählen,
die das System während
einer Injektion erreichen kann. Wenn die gemessene Rate (, die durch
die Rückkopplungssignale
vom Tachometer 108 und dem Potentiometer 111 ermittelt
wird) den eingestellten Wert erreicht, steuert bzw. regelt der Rechner 100 den
Motor 104 so, dass die Strömungsrate auf den eingestellten
Wert begrenzt bleibt.
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Die
Injektionsdruck-Begrenzungstasten 214a und 214b ermöglichen
es dem Arzt, den Maximaldruck auszuwählen, den das System während eines
Injektionsvorgangs erreichen kann. Wenn der gemessene Druck, der
vom Drucksensor 114 ermittelt wird, den eingestellten Wert
erreicht, steuert bzw. regelt der Rechner 100 den Motor 104 so,
dass der Druck auf den Injektionsdruck-Grenzwert begrenzt bleibt.
Infolge hiervon wird auch die Injektionsgeschwindigkeit begrenzt.
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Die
Anstiegszeit-Tasten 216a und 216b ermöglichen
es dem Arzt, die Anstiegszeit auszuwählen, die das System zulässt, wenn
die Strömungsrate während eines
Injektionsvorgangs geändert
wird. Der Rechner 100 steuert bzw. regelt den Motor 104 so,
dass die Anstiegszeit auf den eingestellten Wert begrenzt wird.
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Bei
anderen Ausführungsformen
können
die Tasten 210a–210b, 212a–212b, 214a–214b und 216a–216b durch
andere Einrichtungen ersetzt werden, die zur Auswahl numerischer
Werte dienen. Hierzu gehören
Wählscheiben,
numerische Tasten und berührungsempfindliche
Schirme.
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Der
OK-Schalter 218 ist ein Kurzzeit-Druckknopfschalter, der
Funktionen und Hardware-Sensoren
zurücksetzt.
In Reaktion auf eine Aktivierung des OK-Schalters 218 steuert
der Rechner 100 die Anzeige 58 so, dass die Bedienungsperson
aufgefordert wird, die korrekte Funktion zu bestätigen, die ausgewählt worden
ist. Eine Aktivierung des OK-Schalters 218 bewirkt,
dass der Status auf „Bereit" gesetzt wird.
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Der
Injektionsbereich-Schalter 220 ist ein Kippschalter. In
Abhängigkeit
davon, ob sich der Schalter 220 in der Stellung „klein" oder „groß" befindet, wählt er für die nächste Injektion
entweder einen großen
oder einen kleinen Injektionsvolumen-Bereich aus.
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Der
OK-Schalter 222 für
ein großes
Injektionsvolumen ist ein Kurzzeit-Druckknopfschalter. Wenn der
große
Injektionsvolumen-Bereich durch den Injektionsbereich-Schalter 220 ausgewählt worden
ist, muss der OK-Schalter 222 für ein großes Injektionsvolumen betätigt werden,
um den OK-Schalter 218 freizugeben. Der OK-Schalter 218 muss
vor jeder Injektion betätigt
werden. Bei Injektionen mit großem
Volumen muss der Verwender das ausgewählte Volumen dadurch verifizieren,
dass er zuerst den OK-Schalter 222 für ein großes Injektionsvolumen und dann
den OK-Schalter 218 betätigt.
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Der
Halt-Schalter 224 ist ein Kurzzeit-Druckknopfschalter.
Wenn der Halt-Schalter 224 gedrückt wird, setzt er alle Funktionen
außer
Betrieb. Die Anzeige 58 bleibt aktiv.
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Die
Anzeigetafel 258 umfasst eine Einricht-Anzeige 250,
eine Status-Anzeige 252, eine Alarm-Anzeige 254,
eine Grenzwert-Anzeige 256, eine Anzeige 260 für die Gesamtzahl
von Injektionen, eine Anzeige 262 für das Injektions-Gesamtvolumen, eine
Strömungsraten-Anzeige 264,
eine Injektionsvolumen-Anzeige 266, eine Injektionsvolumen-Grenzwert-Anzeige 268,
eine Injektionsraten-Grenzwert-Anzeige 270, eine Druck-Grenzwert-Anzeige 272,
eine Anstiegszeit-Minimalwert-Anzeige 274, eine Anzeige 276 für ein großes Injektionsvolumen und
eine Echtzeit-Uhr-Anzeige 278.
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Die
Einricht-Anzeige 250 umfasst eine Reihe von Nachrichten,
die angezeigt werden, wenn die Bedienungsperson das Hochfahr-Verfahren
durchläuft. Die
Anzeige von Nachrichten in der Hochfahr-Anzeige 250 werden
durch die Betätigung
des Hochfahr-Schalters 200 initiiert, wie oben beschrieben.
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Die
Status-Anzeige 252 liefert eine blinkende Anzeige eines
von mehreren verschiedenen Betriebszuständen. Bei der in 4 dargestellten
Anordnung gehört
zu den Status-Zuständen, die
angezeigt werden können,
die Zustände „Bereit", „Hochfahren", „Injektion", „Füllen", „Spülen" und „Ansaugen".
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Die
Alarm-Anzeige 254 und die Grenzwert-Anzeige 256 weisen
die Bedienungsperson auf Zustände
hin, bei denen das System 10 auf einen kritischen Steuerparameter
getroffen ist und den Betrieb unterbrechen wird, oder einen oberen
oder unteren Grenzwert erreicht hat und den Betrieb in begrenzter
Weise fortsetzen wird, oder einen oberen oder unteren Grenzwert
erreicht hat und weiterhin arbeitet.
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Die
Anzeige 260 für
die Gesamtzahl von Injektionen zeigt die Gesamtzahl von Injektionen
(kumulativ), die bei der momentanen Patienten-Behandlung verabreicht
wurden. Das kumulative Gesamtvolumen, das während der momentanen Patienten-Behandlung
injiziert wurde, wird durch die Anzeige 262 für das Gesamtvolumen
angezeigt.
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Die
Anzeigen 264 und 266 liefern Informationen bezüglich der
momentanen oder der letzten Injektion. Die Anzeige 264 zeigt
den digitalen Wert der Echtzeit-Strömungsrate zum Patienten während der Injektion.
Wenn die Injektion abgeschlossen ist, stellt der von der Anzeige 264 wiedergegebene
Wert die maximale Strömungsrate
dar, die während
dieser Injektion erreicht wurde. Die Anzeige 266 zeigt
den Digitalwert des während
der allerletzten Injektion injizierten Volumens.
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Die
Anzeige 268 zeigt den Digitalwert des maximalen Injektionsvolumens,
das durch die Betätigung
der Schalter 210a und 210b ausgewählt wurde. In ähnlicher
Weise zeigt die Anzeige 270 den Digitalwert der maximalen
Strömungsrate,
die das System zulassen wird, wie sie durch die Schalter 212a und 212b ausgewählt wurde.
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Die
Anzeige 272 zeigt den Digitalwert des Maximaldrucks, den
das System in der Spritze 18 zulassen wird. Der Druck-Grenzwert
wird durch die Schalter 214a und 214b ausgewählt.
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Die
Anzeige 274 zeigt die minimale Anstiegszeit, die das System
bei einer Änderung
der Strömungsrate
zulassen wird. Die minimale Anstiegszeit wird durch die Schalter 216a und 216b ausgewählt.
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Die
Anzeige 276 für
ein großes
Injektionsvolumen liefert eine deutliche Anzeige, wenn der große Injektionsvolumen-Maßstab durch
die Bedienungsperson ausgewählt
worden ist.
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Die
Echtzeit-Uhr-Anzeige 278 zeigt die momentane Zeit in Stunden,
Minuten und Sekunden.
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Die 5A und 5B zeigen
die Fernsteuerung 14, die ein Hauptgehäuse 300 umfasst, das
so geformt ist, dass es in die Hand des Verwenders passt. Der Trigger 66 ist
bezüglich
des Gehäuses 300 beweglich
und die Position des Triggers 66 erzeugt ein Steuer- bzw.
Regelsignal, das eine Funktion der Triggerposition ist. Bei einer
Anordnung ist der Trigger 66 mit einem Potentiometer im
Gehäuse 300 verbunden.
Das Steuer- bzw. Regelsignal steuert bzw. regelt die Injektions-Strömungsrate
oder Injektions-Geschwindigkeit. Die Strömungsrate ist direkt proportional
zur Trigger-Position.
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Der
Rücksetzschalter 62 ist
ein Kurzzeit-Druckknopfschalter, dessen Funktion mit der des OK-Schalters 218 identisch
ist. Alternativ kann der Rücksetzschalter 62 auch
mit der Bezeichnung „OK" versehen sein.
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Der
Salzlösungs-Schalter 64 an
der Fernsteuerung 14 ist ein Wechsel-Druckknopfschalter, der
gedrückt
wird, um einzuschalten, und erneut gedrückt wird, um abzuschalten.
Die Funktion des Salzlösungs-Schalters 62 ist
die gleiche wie die des Salzlösungs-Schalters 206 auf
der Fronttafel 54.
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Wie
dargestellt, kann eine andere Fernsteuerung 14' in Form eines
Fußpedals
anstelle der in der Hand gehaltenen Fernsteuerung 14 verwendet
werden, die in den 1 und 5A und 5B gezeigt
ist. Die Fußpedal-Fernsteuerung 14' umfasst ein
mit dem Fuß zu
betätigendes
Geschwindigkeitspedal oder einen Trigger 66' zur Abgabe eines Steuer- bzw.
Regelsignals sowie einen Rücksetz- oder
OK-Schalter 62' und
einen Salzlösungs-Schalter 64'. Abdeckungen 310 und 312 schützen die Schalter 62' und 64', so dass sie
nur von Hand und nicht versehentlich mit dem Fuß betätigt werden können. Die
Fußpedal-Fernsteuerung 14' ist mit der
Konsole 12 über
ein Kabel 60' verbunden,
doch könnte sie
alternativ auch durch eine drahtlose Verbindung angeschlossen sein.
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Die 7A bis 7D und 8A bis 8C zeigen
den Aufbau und die Arbeitsweise des Einwegventils 24 und
der Hauptleitung 26 während des
Kontrastmittel-Einfüll-,
Luft-Ausstoß-
und Patienten-Injektions-Vorgangs.
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Die 7A und 8A zeigen
das Einweg- oder Rückschlagventil 24,
die Hauptleitung 26, den Spritzenkörper 18 und den Kolben 20 während eines Kontrastmittel-Einfüll-Vorgangs.
Das Einlass-Rückschlagventil
des Einwegventils 24 umfasst eine mit einem Gewicht versehene
Kugel 350, die sich in den 7A und 7B in
ihrer unteren Sitzposition in der Ventilkammer 352 befindet.
Kontrastmaterial wird in den Spritzenkörper 18 durch eine
rückwärts gerichtete
Bewegung des Kolbens 20 eingesaugt. Das Kontrastmaterial
strömt
durch die Durchgänge 354 um die
Kugel 350 herum und in den oberen Durchgang 78.
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Die
Hauptleitung 26 enthält
ein durch eine Feder vorgespanntes Trommelventil 360, das
den Trommelkörper 362,
einen Schaft 364, O-Ringe 366, 368 und 370,
eine Vorspannfeder 372 und eine Rückhalteeinrichtung 374 umfasst.
Wie in 7A dargestellt, drückt die
Vorspannfeder 372 während
des Kontrastmittel-Einfüll-Vorgangs
den Trommelkörper 362 in
seine am weitesten rechts liegende Position zum Spritzenkörper 18 hin.
In dieser Stellung blockiert der Trommelkörper 362 den unteren
Durchgang 80 des Spritzenkörpers 18 und verbindet
den Übertrager-Salzlösungs-Durchgang 82 mit
dem Patienten-Durchgang 84 vermittels des diagonalen Kanals 376.
Die O-Ringe 366 und 368 einerseits und der O-Ring 370 andererseits
sind auf den gegenüberliegenden
Seiten des diagonalen Kanals 376 angeordnet, um für eine fluidmäßige Abdichtung
zu sorgen.
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Die 7B und 8B zeigen
den Luft-Ausstoß-Vorgang.
Der Spritzenkörper 18 ist
mit Kontrastmittel gefüllt,
enthält
aber auch eingeschlossene Luft. Der Kolben 20 wird vorgeschoben,
um die Luft aus dem Spritzenkörper 18 durch
den oberen Durchgang 78 und das Rückschlagventil 24 hinaus zu
drücken.
Die Kraft der Luft kann ein geringfügiges Anheben der Kugel 350 im
Rückschlagventil 20 verursachen.
Die Kugel 350 ist jedoch ausreichend schwer, so dass die
Luft, die aus dem Spritzenkörper 18 heraus
und zurück
zum Behälter 22 gedrückt wird, die
Kugel 350 nicht in ihre oben liegende Sitzposition drücken kann,
in der sie das Ausströmen
von Luft aus dem Spritzenkörper 18 blockieren
würde.
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Während des
Luft-Ausstoß-Vorgangs
befindet sich das Trommelventil 360 in der gleichen Position
wie in 7A. Der diagonale Kanal 376 verbindet
den Übertrager-Salzlösungs-Durchgang 82 mit dem
Patienten-Durchgang 84. Infolge hiervon kann eine Drucküberwachung
mit Hilfe des Druckübertragers 38 während des
Luft-Ausstoß-Vorgangs
(sowie auch während
des Kontrastmittel-Einfüll-Vorgangs) durchgeführt werden.
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Die 7C und 8C zeigen
den Zustand der Hauptleitung 26 und des Rückschlagventils 24 am
Ende des Luft-Ausstoß-Vorgangs
und am Anfang eines Patienten-Injektions-Vorgangs.
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In 7C ist
die gesamte Luft aus dem Spritzenkörper 18 ausgestoßen worden.
Die Kugel 350 schwimmt auf dem radiographischen Kontrastmaterial,
so dass dann, wenn alle Luft entfernt worden ist und das radiographische
Kontrastmaterial beginnt, aus dem Spritzenkörper 18 heraus und
durch den oberen Durchgang 78 zur Ventilkammer 352 zu
strömen,
die Kugel 350 nach oben in ihre oben liegende Sitzposition
bewegt wird. Die Kugel 350 blockiert ein weiteres, nach
oben gerichtetes Strömen
von radiographischem Kontrastmaterial, wie in den 7C und 8C gezeigt.
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In
dem Zustand, der in 7C dargestellt ist, hat der
Druck im Spritzenkörper 18 und
insbesondere der Druck im unteren Durchgang 80 noch nicht
eine Höhe
erreicht, bei der die Vorspannkraft der Feder 372 überwunden
wird. Infolge hiervon hat sich der Trommelkörper 362 noch nicht
nach links bewegt und der diagonale Kanal 376 verbindet
weiterhin den Übertrager-Salzlösungs-Durchgang 82 mit
dem Patienten-Durchgang 84.
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7D zeigt
den Patienten-Injektions-Vorgang. Der Kolben 20 bewegt
sich nach vorne und das Einlass-Rückschlagventil ist geschlossen.
Der Druck am unteren Durchgang 80 ist ausreichend hoch
geworden, um die Vorspannkraft der Feder 372 zu überwinden.
Der Trommelkörper 362 ist
nach links geschoben worden, so dass der untere Durchgang 80 mit
dem Patienten-Durchgang 84 verbunden ist. Gleichzeitig
blockiert der Trommelkörper 362 den Übertrager-Salzlösungs-Durchgang 82.
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Durch
das Arbeiten des Trommelventils 360 wird der hohe Druck,
der durch die Bewegung des Kolbens 20 im Spritzenkörper 18 erzeugt
wird, direkt mit dem Patienten-Durchgang 84 verbunden,
während
der Salzlösungs-Durchgang 82 und
der Druckübertrager 38 gegen
diesen hohen Druck geschützt sind.
Der Betätigungsdruck
kann veränderlich
sein und wird nach der Herstellung des Ventils dadurch festgelegt,
dass die Feder-Vorspannung erhöht
oder vermindert wird.
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9 bis 11B zeigen eine weitere Anordnung der Spritze
mit zwei Durchgängen.
Bei dieser Anordnung ist ein herkömmlicher Spritzenkörper 400 so
modifiziert, dass er eine Zwei-Durchgangs-Funktionalität besitzt.
Die Modifikation wird durch den Adapter-Einsatz 402 und
den T-Verbinder 404 erreicht.
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Der
Spritzenkörper 400 hat
eine zylindrische Seitenwand 410, eine stumpfkegelige Endwand 412 und
einen rohrförmigen
End-Durchgang 414. Der Adaptereinsatz 402, der
in die 10 und 11 mehr
im Einzelnen dargestellt wird, wird in den Spritzenkörper 400 so
eingeführt,
dass er zur Endwand 412 und zum Rohr 414 passt.
Der T-Verbinder 404 ist mit dem Ende des Rohrs 414 verbunden
und liefert einen oberen Durchgang 420 und einen unteren
Durchgang 422.
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Der
Adapter-Einsatz 402 hat einen stumpfkegeligen Flansch 430 und
einen im Wesentlichen zylindrischen Schaft 432. Der Flansch 430 passt
zur inneren Oberfläche
der Endwand 412 des Spritzenkörpers 400. Der Schaft 432 erstreckt
sich durch das Rohr 414 und durch den T-Verbinder 404,
so dass die Endoberfläche 434 des
Schaftes 432 im Wesentlichen am distalen Ende des T-Verbinders 404 angeordnet
ist. Eine obere Durchgangsrille 436 erstreckt sich längs der
oberen Oberfläche
des Schaftes 432 und der geneigten oberen Oberfläche des
Flansches. Die obere Durchgangsrille 436 endet kurz vor
dem Ende 434.
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Eine
untere Durchgangsrille 438 erstreckt sich über die
gesamte Länge
des Schaftes 432, längs seiner
unteren Oberfläche
und erstreckt sich dann nach unten auf der geneigten unteren Oberfläche des Flansches 430.
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Wenn
der Adaptereinsatz 402 im Spritzenkörper 400 angeordnet
ist, wie in 9 gezeigt, bildet er einen engen
Passsitz sowohl mit dem Spritzenkörper 400 als auch
dem T-Verbinder 404. Die obere Durchgangsrille 436 liefert
einen oberen Durchgangs-Kanal, der sich vom Durchgang 420 zum
inneren des Spritzenkörpers 400 erstreckt.
Wie in 9 gezeigt, öffnet
sich die obere Durchgangsrille 436 in das Innere des Spritzenkörpers 400 am obersten
Teil des Innenraums.
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Die
untere Durchgangsrille 438 erstreckt sich vom distalen
Ende des T-Verbinders 404 zur untersten Position im Inneren
des Spritzenkörpers 400.
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Die
in den 9 bis 11B gezeigte
Anordnung ergibt eine kostengünstige
Anpassung eines herkömmlichen
Spritzenkörpers,
so dass er die Vorteile einer Zwei-Durchgangs-Anordnung aufweisen kann.
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Zusammenfassend
liefert das angiographische Injektionssystem, das hier beschrieben
wird, eine interaktive Steuerung bzw. Regelung der Abgabe von radiographischem
Kontrastmaterial an einen Katheter durch eine vom Verwender betätigte Proportional-Steuerung
bzw. -Regelung. Dies ermöglicht es
dem Verwender, die Strömungsrate
des Kontrastmaterials interaktiv in der benötigten Weise und dann, wenn
sich der Zustand des Patienten ändert, einzustellen.
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Detaillierte
Beschreibung der vorliegenden Erfindung
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Obwohl
die vorliegende Erfindung unter Bezugnahme auf bevorzugte Ausführungsformen
beschrieben wird, sieht der Fachmann, dass Änderungen hinsichtlich der
Form und von Einzelheiten durchgeführt werden können, ohne
vom Umfang der Erfindung abzuweichen. Beispielsweise kann der Spritzenhalter 16 andere
Formen als ein vom Ende her zu beladender Zylinder besitzen. In ähnlicher Weise
kann die Hauptleitung 26 andere Konfigurationen besitzen
und beispielsweise einen Teil der Durchgänge 78 und 80 mit
umschließen.
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Die 12 bis 17 zeigen
eine bevorzugte Spritze 500, die in dem angiographischen
System der vorliegenden Erfindung verwendet werden kann. Die Spritze 500 umfasst
einen Spritzenkörper 502, der
eine Wand besitzt, welche einander gegenüberliegende erste und zweite
Enden 504, 506 aufweist. Das erste Ende 504 entspricht
dem distalen Ende der Spritze 500 und das zweite Ende 506 entspricht
dem proximalen Ende der Spritze 500. Die Wand des Körpers 502 ist
bei der dargestellten Ausführungsform zylindrisch
und besitzt eine zentrale Achse 508, die sich in Längsrichtung
durch ihn hindurch erstreckt.
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Der
Spritzenkörper 502 umschließt eine Pumpenkammer 510 in
seinem Inneren. Ein Abstreifer oder Kolben 512 befindet
sich in der Pumpenkammer 510 und ist für eine Hin- und Herbewegung zwischen einer Position
in der Nähe
des ersten Endes 504 und einer Position in der Nähe des zweiten
Endes 506 konstruiert und angeordnet. D. h., dass dann,
wenn die Spritze 500 in einem zu dem oben beschriebenen
angiographischen System analogen System montiert ist, eine Betätigungsvorrichtung
des Systems den Kolben antreibt und bewirkt, dass er sich zwischen
dem zweiten Ende 506 und dem ersten Ende 504 bewegt.
Der Kolben 512 wird von einem Kolben-Tragelement 617 getragen.
Das Element 617 besteht vorzugsweise aus einem starren, harten
Material, beispielsweise einem ABS-Kunststoff, um eine Schnittstelle
zwischen der Betätigungsstelle
und dem Kolben 512 zu bilden. Am Element 617 ist
der Kolben 512 vorzugsweise durch eine Schnappverbindung
befestigt.
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Die
Spritze 500 umfasst eine Endwand 514, die am ersten
Ende 504 des Spritzenkörpers 502 angeordnet
ist. Die Endwand 514 erstreckt sich im Wesentlichen senkrecht
zur zentralen Längsachse 508 der
Spritze 500. Die Endwand 514 umfasst eine ebene
bzw. flache Fläche 516.
Die flache Fläche 516 ist speziell
für einen
Passeingriff mit einem weiter unten beschriebenen Spritzenhalter
in einem angiographischen System ausgebildet, wie es oben beschrieben wurde.
Die flache Fläche 516 ist
erfindungsgemäß von Vorteil.
Bei dem hier beschriebenen angiographischen System müssen beträchtliche
Druckbelastungen aufgenommen werden, um das Kontrastmaterial in
geeigneter Weise in das kardiovaskuläre System des Patienten einzuspritzen.
Die flache Fläche 516 ermöglicht es,
die durch die Injektionen entstehenden Druckbelastungen in einer
brauchbaren Weise zu verteilen. Eine abgewinkelte Fläche würde im Gegensatz
hierzu eine Keilwirkung erzeugen, die in unnötiger Weise die Spritze belasten
und im Spritzenhalter eine unnötige
Seitenbelastung erzeugen würde.
Die Erfinder haben erkannt, dass eine kugelige oder konische Fläche eine
große
Tür im
Spritzenhalter erfordern würde,
um die Druckbelastung abzustützen,
und dass auch ein komplizierter Mechanismus erforderlich wäre, um die
Tür in
korrekter Weise gegen die Spritze anzudrücken. Die flache Fläche 516 an
der Spritze 500 ermöglicht
es jedoch, die Druckbelastung durch eine dünne, flache Tür zu handhaben,
die weiter unten noch genauer beschrieben wird und in der Lage ist,
die Druckbelastung von angiographischen Injektionen aufzunehmen.
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Die
Spritze 500 besitzt wenigstens einen Durchgang, um eine
Fluidströmungs-Verbindung
mit der Pumpenkammer 510 zu schaffen. Bei der speziellen,
dargestellten Ausführungsform
umfasst die Spritze 500 zwei Durchgänge, die eine Fluidverbindung
mit der Pumpenkammer 510 bilden. Insbesondere ermöglicht ein
Einlassdurchgang 518, 14, dass
die Pumpenkammer 510 in der Spritze 500 mit Kontrastmaterial
gefüllt
und Luft durch den Einlassdurchgang 518 ausgestoßen wird,
wodurch man eine Spritze mit „unbegrenzter
Kapazität" erhält. Der
Ausdruck „unbegrenzte
Kapazität" bedeutet, dass die Spritze 500 fortfährt, Kontrastmedium
aus einer Kontrastmedien-Flasche aufzunehmen, wenn die Flaschen
ausgetauscht werden, nachdem eine leer geworden ist. Ein Gehäuse 520 umschließt den Einlassdurchgang 518 und
ermöglicht
es, den Einlassdurchgang 518 mit einer geeigneten Flasche 602 für Kontrastfluid
zu verbinden. Wenn die Spritze 500 in einem Spritzenhalter
in einem angiographischen System, wie es oben beschrieben wurde,
ausgerichtet ist, besitzt die Spritze 500 einen oberen
Teil und einen unteren Teil.
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15 zeigt
die Ausrichtung der Spritze 500, wie sie in einem angiographischen
System der bevorzugten Ausführungsform
montiert wird. Wenn sie sich in einer solchen Ausrichtung befindet,
ist der Einlassdurchgang 518 im oberen Teil 522 der
Spritze 500 positioniert.
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Bei
bevorzugten Ausführungsformen
wird die Spritze 500 in einem angiographischen System so
montiert, dass die Spritze 500 etwas gegen die Horizontale
geneigt ist. Durch die Neigung der Spritze 500 gegen die
Horizontale kann sich Luft um den Einlassdurchgang 518 herum
ansammeln, um durch den Einlassdurchgang 518 während eines
Luftausstoß-Vorgangs
ausgestoßen
zu werden. Winkel im Bereich von 5° bis 30° und vorzugsweise von ungefähr 10° bis 15° gegen die
Horizontale sind bevorzugt.
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Das
Einlassgehäuse 520 umschließt eine Ventilanordnung
analog zum Rückschlagventil 24, wie
es oben beschrieben und erläutert
wurde. Das Rückschlagventil 24 ist
in der Lage, auf das Fluid anzusprechen, nicht aber auf Luft. D.
h. das Rückschlagventil 24 ermöglicht es,
dass Luft aus der Spritze 500 ausgestoßen oder ausgetrieben wird,
ermöglicht
es aber dem Fluid nicht, aus der Pumpenkammer 510 heraus
und zurück
in die Flasche 602 des Kontrastfluids zu strömen, wenn
auf der Spritzenseite des Rückschlagventils 24 eine
Druckbewegung ausgeübt
wird.
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Die
Spritze 500 umfasst auch einen Auslassdurchgang 524, 16,
in Fluidströmungsverbindung
mit der Pumpenkammer 510. Der Auslassdurchgang 524 ermöglicht eine
Fluidströmung
von der Pumpenkammer 510 zu stromab liegenden Fluid-Durchgängen und
schließlich
in das kardiovaskuläre
System des Patienten. Der Auslassdurchgang 524 wird von
einem Auslassdurchgangs-Gehäuse 526 umschlossen,
das sich von der Endwand 514 erstreckt bzw. von dieser
vorsteht. Das Auslassdurchgangs-Gehäuse 520 ist geeignet,
d. h. so aufgebaut und angeordnet, dass es einen Auslassschlauch
aufnehmen kann. Der Auslassdurchgang 524 und das Auslassgehäuse 526 sind
analog zum unteren Durchgang 80, wie er oben im Einzelnen
beschrieben wurde.
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Wenn
die Spritze 500 in dem bevorzugten angiographischen System
der vorliegenden Erfindung ausgerichtet ist, befindet sich der Auslassdurchgang 524 in
der Nähe
des Bodenteils 523 der Spritze 500.
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Die
Spritzenendwand 514 umfasst einen inneren Teil 528, 17,
und einen äußeren Teil 530, 14.
Es ist der äußere Teil 530,
der die flache Fläche 516 der
Spritze 500 definiert. Der äußere Teil 530 umfasst
eine Vielzahl von Rippen 532. Bei der dargestellten Ausführungsform
sind sieben Rippen 532 vorhanden, die sich quer über die
Endwand 514 erstrecken. Die Rippen 532 helfen,
eine Verstärkungsfunktion
auszuüben.
Die Rippen 532 verleihen der Spritze 500 auch
ein attraktives ornamentales Aussehen.
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Die
Rippen 532 haben jeweils Endteile 534, die in
einer quer zur Längsachse 508 des
Spritzenkörpers 502 verlaufenden
Ebene enden. Die Endteile 534 definieren die flache Fläche 516.
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Der
innere Teil 528 bildet eine konusförmige Oberfläche 536, 17.
Diese konusförmige
Oberfläche 536 ist
in 17 dargestellt. Die konusförmige Oberfläche 536 hilft,
die Flüssigkeit
in der Pumpenkammer 510 zu einem geeigneten Fluid-Durchgang zu
leiten.
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Im
Folgenden werden bevorzugte Abmessungen der Spritze 500 beschrieben.
Der Spritzenkörper 502 hat
einen Durchmesser von ungefähr
3,3 cm. Die Länge
des Spritzenkörpers 502 zwischen dem
ersten Ende 504 und dem zweiten Ende 506 ist ungefähr 15 bis
18 cm. Die Innenseite des Spritzenkörpers 502 ist verjüngt, so
dass das zweite Ende 506 einen Innendurchmesser besitzt,
der größer ist als
der Innendurchmesser des inneren Teils 528 der Endwand 514.
Diese Verjüngung
beträgt
ungefähr 0,1° bezüglich der
Horizontalen über
den Hauptteil ihrer Länge.
Der Winkel der Verjüngung
wächst
auf ungefähr
1° an einem
Punkt, der ungefähr
2,5 cm vom zweiten Ende 506 der Spritze 500 entfernt
ist. Der innere Teil 528, der die konusförmige Oberfläche 536 definiert,
hat einen Neigungswinkel von ungefähr 27° gegen die Vertikale und der
Scheitel des Konus ist mit einem Radius von ungefähr 0,6 cm
abgerundet. Jede der Rippen 532 ist ungefähr 0,25
cm dick. Die Rippen 532 haben Abstände von ungefähr 0,3 cm
voneinander. Das Auslassdurchgangs-Gehäuse 526 hat einen
Außendurchmesser
von ungefähr
0,76 cm und einen Innendurchmesser von ungefähr 0,5 cm. Die Längsachse
des Auslassdurchgangs-Gehäuses 526 verläuft parallel
zur zentralen Längsachse 508 des
Spritzenkörpers 502 und
liegt ungefähr 1,3
cm tiefer als diese. Das Auslassdurchgangs-Gehäuse 526 ist relativ
zum Spritzenkörper 502 so
angeordnet, dass der Außendurchmesser
des Auslassdurchgangs-Gehäuses 526 an
einem Tangentenpunkt des Durchmessers des Spritzenkörpers 502 schneidet.
Das Einlassdurchgangs-Gehäuse 520 hat einen
Außendurchmesser
von ungefähr
1 cm und einen Innendurchmesser von ungefähr 0,5 cm. Die Längsachse
des Einlassdurchgangs-Gehäuses 520 ist
ungefähr
10° gegen
die vertikale zur Endwand 514 hin gekippt. Der Einlassdurchgang 518 besitzt
einen Durchmesser von ungefähr
0,25 cm. Das Einlassdurchgangs-Gehäuse 520 ist, gemessen
von der Stelle, an der das Einlassgehäuse 520 den Spritzenkörper 502 im
Oberteil 522 der Spritze 500 trifft, ungefähr 1,3 cm
lang.
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In
den 18 bis 20 ist
eine Spritzenhalter-Anordnung allgemein mit dem Bezugszeichen 540 bezeichnet.
-
Im
allgemeinen umfasst die Spritzenhalter-Anordnung 540 einen
Montagekammer-Körper 542,
ein Türelement 544,
eine hintere Platte 546 und eine Druckaufnahmehülse 548.
Bevorzugte Baueinheiten umfassen weiterhin eine Flaschenhalter-Baueinheit 550,
einen Luftsäulendetektor 552 und
einen Hauptleitungshalter 554.
-
Der
Montagekammer-Körper 542 dient
dazu, die Spritze während
eines angiographischen Vorgangs an ihrem Platz zu halten. Der Montagekammer-Körper 542 ist
so aufgebaut und angeordnet, dass er ausreichend haltbar ist, um
große
Druckbelastungen von der Fluidverdrängung durch die Spritze 500 hindurch
aufzunehmen. Der Montagekammer-Körper 542 hat
eine gebogene Konfiguration für die
Aufnahme der Hülse 548.
Er umfasst ein Beladungsende 556 für die Aufnahme der Spritze 500 und ein
Betätigungsende 558 zur
Aufnahme der Betätigungsvorrichtung
zum Hin- und Herbewegen des Spritzenkolbens 512 zwischen
seinen jeweiligen proximalen und distalen Positionen in nerhalb der
Spritze 500. Das Beladungsende 556 entspricht
auch der Vorderseite des Montagekammer-Körpers 542 und das
Betätigungsende 558 entspricht
der Rückseite des
Montagekammer-Körpers 542.
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Vorzugsweise
umfasst der Montagekammer-Körper 542 eine
Reihe von Schichten, um eine geeignete und bevorzugte Struktur zum
Halten der Spritze 500 zu liefern. Insbesondere handelt
es sich bei der äußersten
Schicht um eine Elektrolumineszenz-Schicht. Die Elektrolumineszenz-Schicht
ermöglicht
die Beleuchtung des Montagekammer-Körpers 542 und der
zugehörigen
Schlauchleitungen. D. h. die Elektrolumineszenz-Schicht beleuchtet
den Fluid-Strömungsweg
des Kontrastmaterials, wenn dieses von der Spritze 500 zu
stromabwärts
liegenden Komponenten und schließlich in das kardiovaskuläre System
des Patienten gefördert
wird.
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In
der Nähe
der Elektrolumineszenz-Schicht befindet sich ein Membran-Heizelement.
Diese Schicht hält
die Temperatur des Kontrastfluids aufrecht, um eine gewünschte Viskosität des Kontrastfluids
beizubehalten, um dieses in das kardiovaskuläre System des Patienten zu
fördern.
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Die
nächste
Schicht des Montagekammer-Körpers 542 und
benachbart zur Membran-Heizelement-Schicht
ist eine Schaum-Schicht. Die Schaum-Schicht hält den Berührungswiderstand mit der Spritze 500 hoch
und den thermischen Widerstand niedrig. Ihre Funktion besteht darin,
Toleranzen aufzufangen, und sie hilft dabei, die Spritze 500 in
der Spritzenhalter-Anordnung 540 gut festzuhalten.
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Die
letzte Schicht des Montagekammer-Körpers 542 ist ein
Aluminium-Extrusionskörper.
Er sorgt für
eine starre Form und für
eine bequeme Herstellung. Eine Schicht aus Klebstoff befestigt die Schaumstoff-Schicht
am Aluminium-Extrusionskörper.
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Wie
in 20 gezeigt, umfasst der Montagekammer-Körper 542 zwei
hintere Flansche 559, 560, die zwischen sich eine
Rinne 561 einschließen.
Die Rinne 561 ermöglicht
die Lagerung und Aufnahme von Drähten,
die zur Spritzenhalteranordnung 540 führen. Eine Platte 562 gleitet
in der Rinne 561 und ist an ihr so befestigt, dass sie
gesichert werden kann, um für
eine ordentliche und bequeme Speicherung zu sorgen.
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Wie
man weiterhin der 18 entnimmt, ist das Türelement 544 vorgesehen,
um das wahlweise Öffnen
und Schließen
des Beladungsendes 556 des Körpers 542 zu ermöglichen.
D. h., das Türelement 544 ist
relativ zum Montagekammerkörper 542 zwischen
Positionen bewegbar, die einen Zugang zum Montagekammerkörper 542 und
in das Innere der Hülse 548 ermöglichen,
und einer Position, die den Zugang zum Inneren der Hülse 548 blockiert
oder verschließt.
In der Position, in der sie den Zugang verschließt, liefert die Tür 544 eine
Anschlagsoberfläche,
um die Last zu tragen und ihr zu widerstehen, die durch die Spritze 500 ausgeübt wird,
wenn der Kolben eingedrückt
wird.
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Bei
der speziellen, dargestellten Ausführungsform ist das Türelement 544 bezüglich des Montagekammerkörpers 542 verschwenkbar.
Dies ermöglicht
ein schnelles und bequemes Beladen und Entladen der Spritze 500 in
die bzw. aus der Halteanordnung 540.
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Wenn
sich die Tür 544 in
ihrer geschlossenen Stellung befindet, 19, verriegelt
sie die Spritze 500 an ihrem Platz in der Halteanordnung 540.
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Wie
man weiterhin den 18 und 20 entnimmt,
ist das Türelement 544 eine
Struktur mit einem Paar flacher, ebener, einander gegenüber liegender
Oberflächen 563, 564.
Vorzugsweise handelt es sich bei ihr um eine bearbeitete Edelstahlplatte
mit einer Dicke von ungefähr
1 bis 2,5 cm. Die flache Oberfläche 564, 20,
ist so aufgebaut und angeordnet, dass sie mit der flachen Endwand 514 der Spritze 500 und
der Druckhülse 548 in
einen gleitenden Anlageeingriff eintreten kann. Sie gleitet auch
relativ zur Endoberfläche
der Hülse 548 und
liegt an dieser an. Wegen der Geometrie der flachen Fläche 516 der
Endwand 514 der Spritze 500 kann die Druckbelastung,
die von dem angiographischen System 10 durch die Spritze 500 ausgeübt wird,
von dem flachen Türelement 544 aufgenommen
werden.
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Wie
man wiederum der 18 entnimmt, besitzt das Türelement 544 einen
Kanal bzw. eine Rille oder einen Schlitz 565. Der Schlitz 565 ist
ein offenes, durchgehendes Loch durch das Türelement 544 hindurch
und erstreckt sich bis zum Rand des Türelements 544. Der
Schlitz 565 sorgt für
eine Gleitverbindung mit dem Auslassdurchgangs-Gehäuse 526 der
Spritze 500. D. h. dass dann, wenn die Spritze 500 für ein Einladen
in die Halteanordnung 540 korrekt ausgerichtet ist und
sich die Spritze 500 in der Hülse 548 befindet,
das Auslassdurchgangs-Gehäuse 526 in
der Rille 565 gleitet, wenn das Türelement 544 zur geschlossenen
Position hin verschwenkt wird, 19. Die
Rille 565 ermöglicht
es, dass sich das Auslassdurchgangs-Gehäuse 526 durch das Türelement 544 hindurch
erstreckt, damit Flüssigkeit von
der Spritze 500 zu stromabwärts liegenden Komponenten gefördert werden
kann.
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Weiterhin
entnimmt man der 18, dass das Türelement 544 einen
Handgriff 566 aufweist. Der Handgriff 566 erstreckt
sich von einer Seitenkante des Türelementes 544 und
ermöglicht
es einem Verwender, das Türelement 544 bequem
zwischen seiner geschlossenen Stellung und seinen offenen Stellungen
hin und her zu schwenken. Das Türelement 544 schwenkt
um seinen tiefsten Punkt, wodurch verhindert wird, dass das Türelement 544 als Guillotine
wirkt, wenn die Schwerkraft auf es einwirkt. Somit verhindert die
Anordnung des Türelements 544 relativ
zu seinem Schwenkpunkt Fingerverletzungen.
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Gemäß einer
Ausführungsform
der Erfindung ist ein Tür-Offen-Sensor
vorgesehen. Der Tür-Offen-Sensor
teilt dem Verwender oder der Bedienungsperson mit, dass sich das
Türelement 544 in einer
offenen Position befindet. Er bildet somit ein Sicherheitsmerkmal,
so dass das angiographische System 10 nicht betätigt wird,
wenn sich das Türelement 544 nicht
in einer sicher geschlossenen Stellung befindet. Bei der speziellen,
dargestellten Ausführungsform
umfasst der Tür-Offen-Sensor
einen Magneten 567 im Türelement 544 und
einen Hall-Effekt-Sensor im Montagekammerkörper 542. Wenn das
Türelement 544 in
seine geschlossene Stellung verschwenkt wird, 19,
steht der Magnet 567 in Berührung mit dem Montagekammerkörper 542.
Der Hall-Effekt-Sensor misst das Vorhandensein des Magneten 567 und
liefert eine Anzeige für
die Bedienungsperson, dass das Türelement 544 geschlossen ist.
Wenn der Hall-Effekt-Sensor die Anwesenheit des Magneten 567 nicht
erfasst, liefert er ein Signal an die Bedienungsper son, dass sich
das Türelement 544 nicht
in der geschlossenen, sondern in einer offenen Stellung befindet.
Ein geeigneter Sensor ist der Hall-Effekt-Sensor 55449A, der von
Microswitch (einer Abteilung von Honeywell) geliefert wird.
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Wie
man weiterhin der 18 entnimmt, ist die Druckaufnahmehülse 548 in
der Halteanordnung 540 vorgesehen, um die Spritze 500 gut
zwischen dem Türelement 544 und
der hinteren Platte 546 zu halten. Die Hülse 548 hilft,
den durch die Spritze 500 ausgeübten Druck aufzunehmen und
ermöglicht
große
Druckkräfte
durch die Spritze 500. Die enge Passung zwischen der hinteren
Platte 546 und dem Türelement 544 hält die Spritze 500 so,
dass keine Vorwärts-
oder Rückwärts-Bewegung
zugelassen wird.
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Bei
der speziellen, dargestellten Ausführungsform ist die Hülse 548 so
aufgebaut und angeordnet, dass sie in den Montagekammerkörper 542 passt
oder gleitet. Bei der bevorzugten Ausführungsform ist die Hülse 548 zylindrisch
bzw. rohrförmig
mit einem ersten und zweiten offenen Ende 568 bzw. 569 (20).
Die Hülse 548 ist
vorzugsweise aus einem festen, dauerhaften, prinzipiell transparenten
Material hergestellt, um großen
Druckbelastungen standzuhalten und zu ermöglichen, dass die Spritze durch
sie hindurch sichtbar ist. Ein bevorzugtes Material umfasst Polycarbonat.
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Gemäß 19 ist
das erste Ende 568 der Hülse 548 offen und
ermöglicht
es dem Auslassdurchgangs-Gehäuse 526 vorzustehen
oder sich von dort durch den Schlitz 565 im Türelement 544 zu
erstrecken. Das zweite Ende 569, 20, ermöglicht es
einer Betätigungsvorrichtung
des angiographischen Systems 10, in die Hülse 548 einzudringen und
zum Spritzenkolben-Tragelement 617 zu gelangen.
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Weiterhin
entnimmt man den 18 und 19, dass
das Türelement 544 relativ
zum ersten Ende 568 der Hülse 548 gleitet, wenn
das Türelement 544 zwischen
seiner geschlossenen Stellung und den offenen Stellungen bewegt
wird.
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Die
Hülse 548 besitzt
eine offene Rille bzw. einen offenen Kanal 570, die bzw.
der sich vom ersten Ende 568 aus erstreckt. Der Kanal 570 nimmt
einen Sensor 571 auf. Der Sensor 571 ist bezüglich der Ventilbaueinheit
im Einlassgehäuse 520 ausgerichtet,
um den Status des Rückschlagventils
zu detektieren. D. h., der Sensor 571 detektiert, ob die
Kugel im Rückschlagventil
in ihrer am weitesten unten gelegenen Position sitzt oder ob sie
aus dieser tiefsten Position heraus bewegt worden ist. In der speziellen, dargestellten
Anordnung ist der Sensor 571 eine unterbrechbare Emitter/Detektor-Infrarot-Fotodetektorvorrichtung.
Wenn die Kugel den Infrarot-Lichtstrahl unterbricht, wird ein Signal
ausgesandt, das anzeigt, dass sich die Kugel in ihrer untersten
Position bzw. auf ihrem Sitz befindet. Wenn die Kugel aus ihrer
untersten Position oder ihrem Sitz heraus bewegt wird, wird der
Infrarotlichtstrahl nicht unterbrochen und es wird ein Signal erzeugt,
das anzeigt, dass sich die Kugel außerhalb ihres unteren Sitzes
befindet.
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Ein
Verbinder 690 und ein Draht 692 versorgen den
Sensor 571 mit Energie. D. h. der Verbinder 690 verbindet
die elektrischen Komponenten und Drähte innerhalb der Rille 691 mit
dem Sensor 571.
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Wie
man den 18 und 20 entnehmen kann,
ist der Sensor 571 im Wesentlichen U-förmig. Zusätzlich dazu,
dass sie die Detektion der Kugel im Rückschlagventil erlaubt, ermöglicht die
U-Form, dass das Einlassdurchgangs-Gehäuse 520 in die Hülse 548 in
der Halteanordnung 540 passt. Wie in 19 gezeigt,
wird dann, wenn die Spritze 500 in die Halteanordnung 540 geladen
wird, sie durch die Hülse 548 geschoben
und der Sensor 571 ermöglicht es
dem Einlassdurchgangs-Gehäuse 520,
in der U-Form des Sensors 571 zu liegen und sich radial von
der Hülse 548 zu
erstrecken. Auf diese Weise wird nach einem Einladen der Spritze 500 in
die Halteanordnung 540 eine Fluid-Verbindung von der Quelle
für das
Kontrastfluid und in die Spritze 500 selbst ermöglicht.
Eine Art von Sensor 571, die verwendet werden kann, ist
ein Bauelementepaar bestehend aus einer Infrarotdiode (Teilenummer SE-1450-004L)
und einem Fototransistor (Teilenummer SD-1440-004L), die beide von Microswitch
(einer Abteilung von Honeywell) geliefert werden.
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Bei
der bevorzugten Ausführungsform
ist die Hülse 548 bequem
vom Montagekammerkörper 542 entfernbar.
Auf diese Weise kann sie getrennt vom Kammerkörper 542 gereinigt
und desinfiziert werden. Bei der speziellen, in 20 dargestellten
Ausführungsform
ist die Hülse 548 relativ
zum Montagekammerkörper 542 verschiebbar
und kann in verriegelbarer Weise mit ihm durch das Zusammenwirken
eines Verriegelungsstiftes 572 und einer Verriegelungsbaueinheit 574 in
der hinteren Platte 546 befestigt werden. Der Verriegelungsstift 572 erstreckt
sich vom zweiten Ende 569 der Hülse 548. Die Verriegelungsbaueinheit 574 ist
ein durch eine Feder vorgespanntes Verriegelungselement, das mit
dem Stift 572 in Eingriff tritt und ihn hält.
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Weiterhin
entnimmt man der 18, dass die hintere Platte 546 am
Montagekammerkörper 542 befestigt
ist und sich in einer Abdeckrelation zum zweiten Ende 569 der
Hülse 548 befindet.
Die hintere Platte 546 trägt das Betätigungsende 558 des
Montagekammerkörpers 542.
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Bei
der speziellen, dargestellten Ausführungsform hat die hintere
Platte 546 eine rechtwinklige Konfiguration. Vorzugsweise
handelt es sich bei ihr um eine aus Aluminium hergestellte Platte
mit einer Dicke von ungefähr
1,5 cm.
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Wie
man der 20 entnimmt, besitzt die hintere
Platte 546 eine durch einen zentralen Teil von ihr hindurchgehende Öffnung 576.
Die Öffnung 576 ermöglicht einen
Zugang zum Inneren der Hülse 548. D.
h. die Öffnung 576 ermöglicht es
der angiographischen Betätigungsvorrichtung,
durch sie hindurchzutreten und den Spritzenkolben 512 zwischen
dem proximalen und dem distalen Ende der Spritze 500 zu bewegen.
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Gemäß den 18 und 19 ist
die Flaschenhalter-Baueinheit 550 vorgesehen, um eine Flasche 602 mit
Kontrastfluid zu halten, um schnell und bequem eine konstante Kontrastmittelquelle
für die
Spritze 500 zu liefern, wenn diese in die Haltebaueinheit 540 eingeführt ist.
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Bei
der dargestellten Ausführungsform
ist die Flaschenhalterbaueinheit 550 am Montagekammerkörper 542 befestigt.
Die Flaschenhalter-Baueinheit 550 umfasst eine Säule 578 und
einen Halsteil 580.
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Der
Halsteil 580 ist bezüglich
des Montagekammerkörpers 542 in
Richtung des Pfeils 581 verschwenkbar. Die Schwenkbarkeit
des Halsteils 580 erleichtert das Verbinden der Schlauchleitung
von der Flasche 602 für
das Kontrastmedium mit dem Einlassgehäuse 520 der Spritze 500.
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Der
Hals 580 umfasst eine Universalhalterung 584 in
den Rillen 586. Die Universalhalterung 584 ist
vorzugsweise ein federvorgespanntes, konfiguriertes Element, das
es dem Flaschenhalter 550 ermöglicht, Flaschen mit verschiedenen
Größen aufzunehmen
und zu halten.
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Gemäß einer
Ausführungsform
der Erfindung ist eine Anzeigeanordnung vorgesehen, um Informationen
zu liefern, ob sich eine Flasche in der Flaschenhalter-Baueinheit 550 befindet.
Bei der bevorzugten Ausführungsform
ist in der Universalhalterung 584 ein Schalter vorgesehen.
Wenn sich eine Flasche 602 mit Kontrastmittel im Hals 580 befindet, drückt die
Flasche 602 gegen die Feder der Universalhalterung 584,
die den Schalter betätigt.
Wenn der Schalter betätigt
wird, liefert er ein optisches Signal für die Bedienungsperson des
Systems, dass sich eine Flasche tatsächlich in der Flaschenhalter-Baueinheit 550 befindet.
Wenn der Schalter nicht betätigt wird,
wird für
den Verwender ein Signal erzeugt, dass sich keine Flasche in der
Halter-Baueinheit 550 befindet. Ein geeigneter Schalter
ist ein Microswitch (MMGGDILOO), der von C&K geliefert wird.
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Gemäß einer
Ausführungsform
der Erfindung ist ein Sensor vorgesehen, um anzuzeigen, ob sich
der Fluidpegel in der Flasche 602 für das Kontrastmittel entweder
unter einem bestimmten Niveau befindet oder ob die Flasche leer
ist. Vorzugsweise umfasst der Sensor einen Sensor, der in der Rille 586 im
Hals 580 angeordnet ist. Der Sensor erkennt, wenn der Fluidpegel
in der Flasche 602 unter das Niveau des Sensors im Hals 580 abgesunken
ist. Vorzugsweise ist der Sensor eine reflektive Infrarotvorrichtung.
Eine Art eines verwendbaren Sensors ist der Infrarotsensor HOA1405-2,
der von Microswitch (einer Abteilung von Honeywell) geliefert wird.
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Weiterhin
entnimmt man den 18 und 19, dass
ein Säulendetektor 552 vorgesehen
ist, um das Vorhandensein von Luft in der Fluidleitung 588 (19)
zu erkennen. Der Luftsäulendetektor 552 ist
analog zum oben beschriebenen Luftblasendetektor 172. Er
verwendet eine Ultraschalleinrichtung, um das Vorhandensein von
Luft in der Leitung 588 zu erkennen. Eine geeignete Ultraschalleinrichtung
wird von Introtek, New York, geliefert.
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Der
Luftsäulendetektor 552 besitzt
eine Rille 590, 18, die
einen Reibsitz mit der Fluidleitung 588 bildet. D. h. der
Schlauch schnappt in die Rille 590 ein, in der er sicher
gehalten wird. Halter 627, 628 schwenken über die
Fluidleitung 588 nach unten, um sie an ihrem Ort festzuhalten
(19). Ein Flansch 592 ermöglicht die
Befestigung des Luftsäulendetektors 552 am
Montagekammerkörper 542.
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In 22 ist
ein Luftsäulendetektor 552 dargestellt,
der mit einer Fluidleitung 588 in Eingriff steht, die auf
sich selbst zurück
gebogen ist, um eine Schlaufe bzw. Schlinge 651 zu bilden.
Obwohl keine spezielle Theorie bezüglich dieser Anordnung bestätigt wurde,
wird angenommen, dass durch die Bildung einer Schlinge 651 in
der Fluidleitung 588 irgend welche Luftblasen, die in der
Fluidleitung 588 vorhanden sind, sich an einer Oberseite
des Schlauches aufgrund des Auftriebs befinden, der sich aus den
Gravitationskräften
ergibt, und aufgrund von Zentrifugalkräften aufgrund der Fluidströmung. Die Gravitationskräfte drücken die
Blasen zur Oberseite des Schlauches 588. Die Zentrifugalkräfte drücken die
Blasen zur Innenseite des gebogenen Radiuses der Schleife 651.
Dadurch, dass der Abschnitt sich am Bodenquadranten befindet, wirken
diese beiden Kräfte
in die gleiche Richtung, in dem sie die Blase zur Innenseite der
Biegung der Schleife 651 und zur Oberseite des Schlauches 588 unabhängig vom
Biegeradius oder der Fluidgeschwindigkeit drücken. Somit wird die Blase
zur Oberseite des Schlauches 588 gezwungen. In bestimmten
Anordnungen ergibt dies die Tendenz, die Erkennung irgendwelcher
Luftblasen durch den Luftsäulendetektor 552 zu
verstärken.
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Wie
man weiterhin den 18 und 19 entnimmt,
ist ein Hauptleitungshalter 544 vorgesehen, um eine Hauptleitung
analog zu der oben beschriebenen Hauptleitung 26 zu sichern
und zu halten. Eine Klemmenstruktur 597 hält die Hauptleitung sicher
an ihrem Platz. Der Hauptleitungshalter 554 ist an einem
Flansch 594 montiert, der am Montagekammerkörper 542 befestigt
ist. Der Hauptleitungshalter 554 ist am Flansch 594 in
einem Schlitz 596, 20, montiert,
um es dem Hauptleitungshalter 554 zu ermöglichen,
in der Rille 596 vor und zurück zu gleiten. Dies ermöglicht es
dem Hauptleitungshalter 554, sich an unterschiedliche Längen des
Schlauches 598, 19, vom
Auslassdurchgangs-Gehäuse 526 der
Spritze 500 anzupassen.
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Der
Hauptleitungshalter 554 ist so aufgebaut und geformt, dass
die Hauptleitung nur in einer Ausrichtung einrasten kann. Auf diese
Weise kann sichergestellt werden, dass die Hauptleitung immer in der
gleichen Position bezüglich
des Hauptleitungshalters 554 ausgerichtet ist. Deswegen
kann ein Sensor 599 die Position des Ventils in der Hauptleitung detektieren.
Der Sensor 599 ist in einem integralen Teil der Hauptleitung 554 angeordnet.
Der Sensor 599 ist vorzugsweise eine Induktions-Vorrichtung. Eine
Art von Sensor, die in der gezeigten Ausführungsform verwendet werden
kann, ist ein induktiver Sensor (Teilenummer IFRM 12P1701\L) der
von Baumer geliefert wird.
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Weiterhin
ist in 20 ein Paar von Volumenanzeigern 606, 607 dargestellt.
Die Volumenanzeiger 606, 607 sind bezüglich des
Montagekammerkörpers 542 so
ausgerichtet, dass dann, wenn sich die Spritze 500 im Montagekammerkörper 542 befindet,
die Volumenanzeiger 606, 607 einen optischen Hinweis
für das
Fluidniveau im Spritzenkörper 502 liefern.
Wie in 20 dargestellt, umfasst jeder
der Volumenanzeiger 606, 607 eine Vielzahl von
Markierungen 608. Wenn sich der Fluidpegel im Spritzenkörper 502 ändert, ist
der Verwender in der Lage, optisch zu erkennen, wo sich der Pegel
befindet, indem er ihn mit den Markierungen 608 vergleicht.
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Ein
Verfahren zum Montieren oder Einladen einer Spritze wird hier beschrieben.
Dieses Verfahren umfasst einen Schritt des Positionierens einer
Spritze durch eine vordere Öffnung
in einer Spritzenhalteranordnung. Dies umfasst das Einschieben einer Spritze,
wie z. B. der Spritze 500 durch das vordere Ende einer
Spritzenhalteranordnung 540. Unter Verwendung der in den
Zeichnungen dargestellten Komponenten wird die Spritze 500 so
ausgerichtet, dass sie in einer Linie mit dem offenen Ende des ersten Endes
der Hülse 548 liegt.
D. h. das zweite Ende 506 der Spritze 500 wird
mit der Vorderseite der Hülse 548 ausgerichtet
und das Einlassdurchgangs-Gehäuse 520 ist
mit dem Schlitz 570 ausgerichtet. Das hintere oder zweite
Ende 506 der Spritze 500 (das den Kolben aufnehmende
Ende) wird zunächst
durch das offene Ende geschoben, das vom ersten Ende 568 der
Hülse 548 gebildet
wird. Hierauf folgt das Fluid-Abgabeende der Hülse, d. h. das erste Ende 504,
das die flache Fläche 516 definiert.
Die Spritze 500 wird in das Innere der Hülse 548 eingeschoben.
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Als
nächstes
wird die Tür
geschlossen. Dies verhindert einen weiteren Zugang zum Inneren der Hülse 548.
Dies liefert auch eine Anschlagsoberfläche, Eingriffsoberfläche oder
Anlageoberfläche
für die
Spritze 500, um Druckbelastungen durch die Spritze 500 zu
absorbieren und aufzunehmen. Insbesondere wird das Türelement 564 von
einer seiner offenen Positionen, 18, in
seine geschlossene Position geschwenkt, 19. Der
Verwender ergreift den Handgriff 566 und schwenkt die Tür, um die Öffnung zu
schließen.
Wenn das Türelement 544 verschwenkt
wird, wird die flache Oberfläche 564 der Tür relativ
zur flachen Fläche 516 der
Spritze 500 und relativ zum ersten Endteil 568 der
Hülse 548 verschoben.
Wenn das Türelement 544 in
seine geschlossene Position bewegt wird, steht das Auslassrohr-Gehäuse 526 mit
der Rille 565 in Verbindung und gleitet durch diese.
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Um
die Spritze 500 aus der Spritzenhalteranordnung 540 zu
entnehmen, wird der obige Vorgang im Wesentlichen in umgekehrter
Reihenfolge durchlaufen. Das Türelement 544 wird
aus seiner geschlossenen Stellung, 19, in
eine seiner offenen Stellungen geschwenkt, wie in 18 dargestellt. Die
Spritze 500 wird dann aus der Halterbaueinheit 540 entnommen.
Insbesondere wird die Spritze 500 aus dem Inneren der Hülse 548 heraus
geschoben. Das vordere Ende der Spritze 500, d. h. das
Ende mit der flachen Fläche 516,
wird zunächst
herausgezogen, worauf dann das hintere oder zweite Ende 506 folgt.
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Gemäß einem
bevorzugten Merkmal der Erfindung ist das hier beschriebene angiographische System
so aufgebaut und angeordnet, dass sichergestellt ist, dass die Spritze 500 nicht
erneut verwendet wird. D. h. das angiographische System der vorliegenden
Erfindung umfasst Merkmale, die sicherstellen, dass die Spritze 500 nach
der Verwendung mit einem Patienten weggeworfen und nicht versehentlich
mit einem neuen, anderen Patienten nochmals verwendet wird. Wie
hier ausgeführt,
umfasst die Spritze 500 eine Struktur an ihrem Kolben-Tragelement 617,
um die einmalige Verwendung sicherzustellen. Wie in 21 dargestellt,
besitzt das Kolben-Tragelement 617 eine Vielzahl von Vorsprüngen oder
Laschen 610. Die Laschen 610 erstrecken sich radial
nach innen zum Zentrum oder Apex des Kolbens 512. Die Laschen 610 sind
aus einem flexiblen, verformbaren, aber auch zerbrechlichen oder
zerbrechbaren Material hergestellt, so dass dann, wenn die Betätigungsvorrichtung
mit dem Kolbentragelement 617 in Eingriff tritt, die Laschen 610 nach
innen gebogen werden, um sich an die Betätigungsvorrichtung anzupassen.
Wenn jedoch die Spritze 500 von der Betätigungsvorrichtung getrennt
wird, werden die Laschen 610 zerbrochen und das Kolben-Tragelement 617 wird
zerstört.
Dies verhindert, dass die Spritze 500 erneut verwendet
wird.
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Nach
einer gewissen Nutzungsdauer kann es wünschenswert sein, die Druckaufnahmehülse 548 für eine Reinigung
zu entnehmen. Zu diesem Zweck wird die Verriegelungsbaueinheit 574 in
der hinteren Platte 546 so verschoben, dass sie mit dem Verriegelungsstift 572 außer Eingriff
tritt und diesen freigibt. Wenn der Verriegelungsstift 572 außer Eingriff
mit der Verriegelungsbaueinheit 574 ist, kann die Hülse 548 an
einem ersten Ende 568 ergriffen und aus ihrem engen Eingriff
mit dem Montagekammerkörper 542 gezogen
werden. Zu diesem Zeitpunkt kann die Hülse 548 gereinigt
werden.
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Um
die Hülse 548 wieder
einzusetzen, wird die Hülse 548 in
einen sicheren, engen Eingriff mit der Montagekammer 542 zurückgeschoben.
Die Verriegelungsbaueinheit 574 wird verschoben, um einen Verriegelungseingriff
mit dem Verriegelungsstift 572 zu ermöglichen.