Инфузионный насос с дозирующим устройством цилиндр-поршень и оптическим детектированием положения поршня

Инфузионный насос с дозирующим устройством цилиндр-поршень и оптическим детектированием положения поршня

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Область техники

Изобретение относится к дозирующим устройствам для инфузионных насосов, инфузионным насосам с такими дозирующими устройствами и способам эксплуатации таких инфузионных насосов, согласно ограничительной части независимых пунктов формулы изобретения.

Предпосылки создания изобретения

Устройства для автоматизированного выпуска жидких медикаментов обычно используются пациентами, которые имеют постоянную, и меняющуюся в течение суток, потребность в жидком лекарстве, которое может быть введено способом инфузии. К конкретным случаям применения относятся, например, терапия определенных болей, терапия рака и лечение сахарного диабета, в которых используются управляемые компьютером инфузионные насосы. Такие устройства используются, прежде всего, для амбулаторного лечения и, как правило, их носят прикрепленными на теле или около тела пациента. Резервуар с лекарством часто содержит количество лекарства, достаточное на одни или несколько суток. Жидкий медикамент вводится в тело пациента из резервуара с лекарством через инфузионную канюлю или инъекционную иглу.

Амбулаторные инфузионные насосы обычно являются насосами типа шприцевого привода, как, например, раскрытого в WO 01/83008 А1 и схематически описанного на фиг. 1(а). Подлежащий введению пациенту 32 жидкий медикамент хранится в цилиндре 14 дозирующего устройства 10, содержащего полный резервуар 11 жидкого медикамента инфузионного насоса. Жидкий медикамент подается в тело пациента 32, однонаправленно перемещая поршень 16 внутри цилиндра посредством штока 18 поршня или резьбового шпинделя. Выход 25 гидравлически соединен с инфузионной трубкой 28, которая на своем другом конце гидравлически соединена с прикрепленным к телу интерфейсом 30 места вливания. По причинам безопасности, как правило, предпочтительно регулярно заменять любые детали, которые входят в контакт с жидким медикаментом, например, такие как инфузионная трубка. В большинстве случаев резервуар является картриджем одноразового использования, который может быть в наличии предварительно наполненным или может быть в наличии пустым и наполняться пользователем.

Из уровня техники известен целый ряд недостатков таких конструкций насоса шприцевого типа. Прежде всего, такие насосы имеют ограниченную точность, потому что очень малые объемы, обычно в нанолитровом диапазоне, выкачиваются из картриджа, имеющего общий объем в диапазоне миллилитров. Для достижения точной дозировки жидкого медикамента необходимо перемещать поршень очень точно. Даже небольшие отклонения могут приводить к передозировке или недостаточной дозировке, и необходимые для приведения поршня в действие силы являются сравнительно высокими из-за трения между стенками стеклянного картриджа и уплотнением поршня, и гистерезиса материала уплотнения. Это приводит к высоким требованиям к системе привода и используемым механическим деталям, а также блоку управления насосом. Как следствие, такие инфузионные насосы являются дорогими.

Еще одна проблема - это более низкий предел длины такого инфузионного насоса. Полный запас жидкого медикамента должен храниться в картридже, действующем как цилиндр насоса. Площадь поперечного сечения поршня должна быть ниже определенного предела, по причинам точности и чтобы ограничить толщину устройства, которая, как известно, является особенно критичным размером относительно удобства и осторожности во время применения. Тогда минимальная общая длина устройства по существу определяется получающейся в результате минимальной длиной цилиндра, что пагубно для выполнения компактных инфузионных насосов. Прежде всего, при самовведении медикаментов, например инсулина, пациенты, использующие медикамент, о котором идет речь, и вводящие его самостоятельно с помощью инфузионного насоса, все больше особое значение придают удобству и осторожности, что ограничивает приемлемый размер и вес таких устройств, чтобы не быть видимыми через одежду и переноситься как можно удобнее.

В альтернативных подходах отдельное дозирующее устройство предусматривается ниже по потоку от резервуара с жидким медикаментом. Поскольку первичный резервуар не должен выполнять дополнительные функции, его размеры могут быть оптимизированы с точки зрения компактности инфузионного насоса. Такое дозирующее устройство может, например, содержать поршневой микронасос малых размеров, который извлекает жидкий медикамент из большего первичного резервуара, например податливого резервуара, и подает жидкий медикамент в тело пациента. Такие насосы, как правило, являются полноходовыми насосами, где полость мембранного насоса или цилиндр поршневого насоса всегда полностью опорожняется. Поэтому внутренний объем насоса должен соответствовать наименьшему увеличению объема, который может подлежать подаче, обычно в нанолитровом диапазоне. Хотя из уровня техники известно несколько конструкций таких дозирующих устройств, они являются довольно сложными, дорогими и критичными в отношении крупномасштабного производства, так как они включают ряд функциональных компонентов, прежде всего, дозирующих компонентов и клапанов, и часто изготавливаются из материалов, которые дорого стоят и/или являются критичными в производстве и обработке, например кремний. Поскольку является предпочтительным реализовывать все детали, которые вступают в контакт с жидким медикаментом, включая насос, как одноразовые элементы, которые через определенное время заменяются, такие конструкции насоса являются дорогостоящими. Таким образом, благоприятно, чтобы все дорогостоящие детали дозирующего устройства были пригодными для повторного использования, а детали одноразового использования были производимыми с более низкими затратами.

US 2004/0044332 А1 раскрывает имплантируемый инфузионный насос с первичным резервуаром в виде эластичного сильфона, каналом, гидравлически соединяющим указанный канал с камерой изменяемого объема в виде эластичного сильфона, клапаном, с помощью которого канал может быть открыт и закрыт, и расположенным ниже по потоку катетером, гидравлически соединяющим камеру изменяемого объема с местом вливания. Объем камеры изменяемого объема значительно меньше, чем объем первичного резервуара. Два ограничителя расположены таким образом, чтобы ограничивать изменение объема камеры изменяемого объема между нижним пределом объема и верхним пределом объема. На первой стадии эластичный резервуар наполняют с помощью шприца, причем клапан закрыт. Начиная с определенной степени расширения эластичного резервуара, восстанавливающая сила последнего является таковой, что жидкость может быть вытеснена в канал. Когда клапан открыт, жидкость подается в направлении камеры изменяемого объема, движимая перепадом давления в первичном резервуаре. Как только будет достигнут верхний предел объема камеры изменяемого объема, клапан закрывается и жидкость транспортируется восстанавливающей силой камеры изменяемого объема в расположенный ниже по потоку катетер и к подлежащему лечению месту. Когда камера изменяемого объема достигнет нижнего предела объема, жидкость больше из нее не вытесняется. В конце определенного промежутка времени, определяемого в зависимости от желательной интенсивности дозы, клапан открывается снова и описанный выше процесс непрерывно повторяется. Другими словами, первичный резервуар устройства действует как движимый силой пружины шприцевый насос с постоянной интенсивностью дозы. Интенсивность введения контролируется интервалами времени между временным открыванием клапана, причем каждое соответствует полному ходу движимого силой пружины вторичного поршневого насоса в виде эластичной камеры изменяемого объема, и положениями двух ограничителей, которые регулируют объем на ход.

Хотя утверждают, что точность дозирования в таком устройстве высока, эта точность основана на статистически среднем показателе. Объем единичных введенных порций не может быть отрегулирован, может быть изменена только средняя интенсивность введения. В результате этого такое устройство не может использоваться для режимов дозировки, как они необходимы для лечения сахарного диабета, в которых введенная доза каждой единичной порции инсулина должна быть приспосабливаемой к текущим потребностям пациента.

Использование такого устройства даже является потенциально опасным, особенно при использовании очень сильных лекарств, таких как инсулин. Хотя предлагается использовать управляемые клапаны в обоих каналах, чтобы избежать известной проблемы временного перепуска между первичным резервуаром и катетером во время наполнения камеры изменяемого объема, неисправность указанных клапанов привела бы к неограниченному и неконтролируемому потоку жидкого медикамента из первичного резервуара прямо в катетер. Однако даже возможность такого события должна быть предотвращена любой ценой.

В еще одном подходе, цилиндр поршневого насоса дозирующего устройства действует как вторичный резервуар и может содержать промежуточное количество жидкого медикамента. Насос извлекает жидкий медикамент из первичного резервуара и подает медикамент в изменяемых дозах. Этот компромисс позволяет уменьшить габаритные размеры устройства, и в то же время могут быть получены дозы в изменяемых количествах.

Устройство в соответствии с таким подходом показано, например, в DE 3515624 A1, где гибкий вторичный резервуар регулируемого объема гидравлически соединен первым каналом с гибким первичным резервуаром, а вторым каналом с инфузионным катетером. Объем второго резервуара, например 100 л, выбирается между объемом первичного резервуара, например 10 мл, и объемом наименьшей предполагаемой порции дозирования, например 1 л. Клапан расположен в каждом канале для контроля правильного потока жидкостей во время наполнения вторичного резервуара и во время дозирования. Клапаны являются либо обратными клапанами, которые позволяют жидкости течь только в предусмотренном направлении, из первичного резервуара во вторичный резервуар во время наполнения и из вторичного резервуара в катетер во время дозирования, либо электрически управляемыми клапанами, которые открываются и закрываются по необходимости для достижения такой функции.

Использование такого устройства также является потенциально опасным, особенно при использовании очень сильных лекарств, таких как инсулин. Если применяются клапаны, любое избыточное давление в первичном резервуаре прямо ведет к неограниченному и неуправляемому потоку жидкого медикамента из первичного резервуара через вторую камеру к месту вливания. То же самое происходит, если по какой-либо причине отказывают электрически управляемые клапаны и оба одновременно открыты. Так как эта проблема известна, в DE 3515624 A1 недвусмысленно констатируется, что давление внутри первичного резервуара ни в коем случае не должно быть выше, чем давление окружающей среды. Однако очевидно, такое предварительное условие безопасной работы устройства не может быть гарантировано. Особенно, если по какой-либо причине в первичном резервуаре присутствует определенное количество воздуха, любое повышение температуры окружающей среды или понижение давления окружающей среды неизбежно приведет к избыточному давлению в первичном резервуаре.

Благоприятный вариант такого типа инфузионного насоса описан в ЕР 1970677 А1 заявителя и схематически изображен на фиг. 1(Б). 4/3-ходовой или 3/3-ходовой клапан 35 расположен на переднем конце цилиндра 14 дозирующего устройства 12. Клапан реализован как поворотная головка цилиндра, действующая как клапанный элемент, который взаимодействует с фиксированной цилиндрической трубкой, действующей как седло клапана. Расположенный в цилиндре дозирующего устройства поршень 16 может перемещаться в двух направлениях вдоль оси цилиндра с помощью приводной системы 20. В режиме повторного наполнения, когда дозирующее устройство отводит поршень назад и всасывает жидкий медикамент из первичного резервуара 11 в цилиндр 14, впускной канал 24, гидравлически соединенный с первичным резервуаром, гидравлически соединяется с цилиндром, а выпускной канал 25, гидравлически соединенный с инфузионной трубкой 28, отсоединяется от дозирующего устройства. В режиме нагнетания, когда жидкий медикамент подается из вторичного резервуара 15 в цилиндре дозирующего устройства в подкожную ткань пациента 32, цилиндр 14 дозирующего устройства гидравлически соединен с выпускным каналом 25, тем самым устанавливая гидравлическое соединение с телом пациента, в то время как впускной клапан 24 отсоединен от дозирующего устройства.

В качестве альтернативы, вращающийся цилиндр может действовать как клапанный элемент, установленный в фиксированном седле клапана. Особо благоприятный вариант осуществления последнего варианта раскрыт в ЕР 2163273 А1 заявителя, где приводные средства поршня опосредованно приводят в действие и клапанный элемент за счет вращения цилиндра, который фрикционно соединен с поршнем.

Для точной дозировки необходимо либо использовать двигатель насоса, который может быть управляемым очень точно, например шаговый двигатель, либо контролировать фактическое положение поршня.

WO 2011/032960 А1 раскрывает способы контроля положения перемещаемого стопора в инсулиновой ампуле. В одном подходе перемещаемый стопор снабжен метками, например визуальными метками, которые могут быть обнаружены датчиками, расположенными вдоль ампулы. Чтобы точно определить положение стопора, требуется большое количество датчиков. Стенка цилиндра должна быть, по меньшей мере, частично прозрачной, так чтобы датчики могли видеть визуальные метки.

ЕР 2201973 А1 раскрывает похожее на шприц инъекционное баллончиковое устройство, где шток поршня снабжен оптической маркировкой, а именно цифрами, которые могут быть визуально обнаружены пользователем через отверстие в корпусе. Считывая цифру в отверстии, пользователь может контролировать положение поршня в шприце, для определения введенной или остающейся дозы. Для автоматизированной системы этот подход недостаточно точен.

US 2008/0077081 А1 раскрывает инфузионный насос с цилиндрическим насосом, имеющим перемещаемый продольно поршень с разъемным штоком поршня, который соединяет головку поршня с резьбовой гайкой. Поршень не может вращаться. Резьбовая гайка взаимодействует с вращающимся резьбовым приводным валом, тем самым преобразуя вращение приводного вала в линейное перемещение головки поршня. Один или более детектируемых элементов, таких как магнитные или оптические метки, могут быть расположены на штоке поршня, которые могут быть детектированы соответствующим датчиком для определения линейного положения метки, и таким образом, головки поршня.

Точность определения положения ограничивается точностью определения линейного положения метки.

FR 2185790 раскрывает цилиндрический насос, в котором колесо взаимодействует со штоком поршня во время линейного перемещения поршня. Таким образом, линейное перемещение преобразуется во вращение колеса, а затем во вращение второго колеса с множеством радиальных линий. Это колесо освещается через прозрачную пластину, которая также снабжена множеством радиальных линий. Один датчик детектирует падающий свет. В дополнение к сложной конструкции такого устройства, с множеством движущихся деталей, достижимая точность по существу снижается фрикционным проскальзыванием между колесом и штоком поршня.

В худшем случае сценария с отказом насоса непреднамеренно может быть введено все содержимое резервуара, в результате непрерывной и непреднамеренной работы насоса, например, из-за неисправности в схеме управления привода. Хотя в благоприятном инфузионном насосе, рассмотренном выше, максимальный объем дозирования во вторичном резервуаре значительно меньше, чем полное содержимое картриджа обычного шприцевого насоса, например в 25 раз, жидкие медикаменты, которые вводятся с помощью насосов для вливания жидкостей, как правило, высокоэффективны, и непреднамеренное введение всего вторичного резервуара является нежелательным.

Еще одной проблемой инфузионных насосов являются воздушные пузыри в гидравлической системе, особенно в насосной системе, но и в других компонентах, таких как контейнер. Если воздушные пузыри остаются в гидравлической системе, они могут быть введены вместо жидкого медикамента, что приводит к нежелательным ошибкам в дозировании. Кроме того, введение воздуха в тело пациента должно вообще предотвращаться по медицинским причинам.

И еще одной проблемой в результате присутствия воздуха в гидравлической системе является уменьшенная жесткость гидравлической системы вследствие высокой сжимаемости газов по отношению к жидкостям, таким как вода. Это затрудняет обнаружение засоров или закупорок в гидравлической системе посредством контроля давления жидкости.

Насосная система шприцевого типа для жидкостно-распределительных решеток для многолуночных планшетов раскрыт в ЕР 1754505 А1. Указанный шприцевый насос содержит цилиндр и подвижный плунжер, первый впускной канал, гидравлически соединенный с резервуаром с жидкостью, и второй выпускной канал, подсоединенный в направлении распределительного наконечника. Трехлинейный распределитель попеременно соединяет первый канал и второй канал с цилиндром насоса для повторного наполнения и для распределения соответственно. Шприцы устанавливаются вертикально, чтобы позволить воздушным пузырям в цилиндре насоса подниматься вверх к выходному порту ко второму каналу, так чтобы они могли быть удалены из гидравлической системы во время процедуры заливки, путем их транспортировки через второй канал и из распределительного наконечника. Чтобы предотвратить аккумулирование воздушных пузырей, которые были вовлечены в объем цилиндра насоса во время стадии первого наполнения процедуры заливки, в мертвом объеме между цилиндром насоса и клапаном и возврата в объем цилиндра на следующей стадии наполнения последовательности заливки, мертвый объем уменьшается до минимума. Для этого длина канала между клапаном и цилиндром минимизирована. Таким образом, меньше воздушных пузырей может скапливаться в мертвом объеме. В особых вариантах осуществления, дополнительно используются специальные клапаны, с клапанным элементом, который обеспечивает два разных внутренних канала, один канал, соединяющий первый канал с цилиндром в первом состоянии, и второй канал, соединяющий второй канал с цилиндром. Таким образом, воздушные пузыри, остающиеся во втором канале после первого заливочного цикла вовлечения жидкости в цилиндр и вытеснения указанной жидкости через распределительный наконечник, снова не вовлекаются в цилиндр во время второго заливочного цикла.

Заливка раскрытого шприцевого насоса включает по меньшей мере два заливочных цикла наполнения цилиндра насоса и удаления жидкости через выпускной канал. Заливка раскрытого насоса функционирует только, если насос находится в преднамеренной ориентации, так как правильный путь воздушных пузырей во время процедуры заливки задан направлением выталкивающей силы в сочетании с геометрией элементов насоса.

В случаях, когда атмосферное давление окружающей среды изменяется, особенно, если оно падает, за короткое время, например в результате быстрых изменений высоты при перемещении в лифтах или горных районах или в результате герметизации салона в самолетах, присутствующий в дозирующем устройстве или в инфузионной трубке воздух будет расширяться. В результате этого дополнительная доза жидкого медикамента вытесняется из гидравлической системы в тело пациента. Похожий эффект может иметь место в случае изменения температуры.

Поскольку здоровье пациента имеет первостепенное значение и должно охраняться во что бы то ни стало, соответственно существует необходимость в дополнительном повышении уровня безопасности всех известных из уровня техники инфузионных насосов.

Цели изобретения

Целью этого изобретения является создание усовершенствованного дозирующего устройства и инфузионного насоса, имеющего такое дозирующее устройство, который преодолевает одну или более проблем уровня техники и сводит к минимуму вызываемые различными причинами ошибки дозирования.

Еще одной целью изобретения является создание благоприятного дозирующего устройства и инфузионного насоса с таким дозирующим устройством, который сводит к минимуму возможную ошибку максимального дозирования и позволяет точно дозировать жидкий медикамент. Такое дозирующее устройство должно быть надежным и должно быть производимым в высоком качестве при низких затратах в условиях крупномасштабного производства.

Еще одной целью изобретения является создание благоприятного способа эксплуатации инфузионного насоса, особенно для наполнения гидравлической системы инфузионного насоса перед операцией вливания, который сводит к минимуму количество воздуха в гидравлической системе, тем самым уменьшая ошибки дозирования.

Еще одна цель изобретения заключается в том, чтобы создать благоприятный способ эксплуатации инфузионного насоса, особенно для дозирования одной или более доз жидкого медикамента в инфузионном насосе, тем самым уменьшая ошибки дозирования.

Согласно настоящему изобретению эти и другие цели достигнуты посредством признаков независимых пунктов формулы изобретения. Кроме того, дополнительные благоприятные варианты осуществления следуют из зависимых пунктов формулы и описания.

Краткое описание изобретения

Настоящее изобретение может содержать один или более признаков, указанных в прилагаемой формуле изобретения, и/или один или более из следующих признаков и их комбинаций.

Благоприятное дозирующее устройство согласно раскрытию для амбулаторного инфузионного насоса имеет цилиндрический насос, содержащий цилиндр и поршень, расположенный с возможностью скольжения в указанном цилиндре. Поршень эксплуатационно связан с цилиндром и может перемещаться вдоль продольной оси цилиндра. Поршень содержит шкалу, причем шкала предназначена для взаимодействия с датчиком и выдачи сигнала перемещения, причем сигнал перемещения является индикативным для перемещения поршня относительно цилиндра. Благоприятным образом поршень имеет шток с первым резьбовым сегментом, взаимодействующим с резьбовой частью цилиндра. Поршень дозирующего устройства благоприятным образом может перемещаться вдоль продольной оси цилиндра за счет вращения поршня относительно цилиндра вокруг указанной оси.

В еще одном благоприятном варианте такого дозирующего устройства поршень содержит метки, которые могут быть детектированы оптически или магнитным образом или электрически.

В еще одном благоприятном варианте такого дозирующего устройства шток поршня содержит второй сегмент, снабженный оптически детектируемыми метками, которые позволяют контролировать продольное и/или вращательное перемещение поршня относительно цилиндра.

В особо благоприятном варианте такого дозирующего устройства оптические метки предусмотрены как множество окружных колец, расположенных на втором сегменте штока, причем указанные оптические метки являются оптически различимыми.

Благоприятным образом второй сегмент расположен между первой резьбовой частью и головкой поршня, или, в качестве альтернативы, второй сегмент, по меньше мере, частично перекрывается с первой резьбовой частью.

В еще одном варианте такого дозирующего устройства на цилиндре предусмотрено окно, которое обеспечивает оптический доступ, по меньшей мере, к части второго сегмента штока поршня.

В еще одном варианте дозирующего устройства согласно раскрытию поршень содержит средства, которые модулируют силу трения между поршнем и цилиндром во время движения поршня.

Особо благоприятный вариант рассмотренного до сих пор дозирующего устройства содержит клапан для попеременного соединения внутреннего объема цилиндра в первом состоянии с впускным каналом и во втором состоянии с выпускным каналом. Клапан содержит седло клапана и клапанный элемент, причем клапанный элемент реализован как часть цилиндра. Цилиндр установлен с возможностью вращения или скольжения в опоре седла клапана, так что клапан может переключаться между двумя состояниями путем вращения цилиндра с клапанным элементом на определенный угол вдоль продольной оси, или путем перемещения цилиндра с клапанным элементом относительно седла клапана на определенное расстояние вдоль продольной оси.

Еще один особо благоприятный вариант рассмотренного до сих пор дозирующего устройства содержит клапан, который может находиться в двух рабочих состояниях, и предусмотренное на цилиндре для обеспечения доступа к шкале на поршне окно, причем окно оптического доступа выполнено так, что оно обеспечивает доступ к шкале, когда клапан находится в одном из двух рабочих состояний, и не обеспечивает доступ к шкале, когда клапан находится между двумя рабочими состояниями.

Особо благоприятное дозирующее устройство согласно раскрытию для амбулаторного инфузионного насоса имеет цилиндрический насос, содержащий цилиндр и поршень, выполненный с возможностью перемещения вдоль продольной оси цилиндра. Поршень имеет головку поршня и шток поршня. Шток поршня имеет сегмент, снабженный метками, которые могут быть детектированы оптически или магнитно или электрически, причем метки предусмотрены в виде множества полос, расположенных на втором сегменте штока вдоль окружности штока и параллельно продольной оси.

В еще одном альтернативном благоприятном варианте такого дозирующего устройства маркированный сегмент штока снабжен метками в виде множества окружных колец, расположенных на втором сегменте штока вдоль продольной оси.

Благоприятным образом в таких дозирующих устройствах метки являются оптически детектируемыми полосами.

Особо благоприятный вариант такого дозирующего устройства содержит клапан, который может находиться в двух рабочих состояниях, и окно, предусмотренное на цилиндре для обеспечения оптического доступа к оптически детектируемым полосам. Окно оптического доступа выполнено таким образом, что оно обеспечивает оптический доступ к оптически детектируемым полосам, когда клапан находится в одном из двух рабочих состояний, и не обеспечивает оптический доступ к оптически детектируемым полосам, когда клапан находится между двумя рабочими состояниями.

В особо благоприятных вариантах рассматриваемых дозирующих устройств шток поршня содержит резьбовой сегмент, взаимодействующий с резьбовой частью цилиндра таким образом, что поршень перемещается вдоль продольной оси, когда поршень вращается вокруг указанной оси.

Такое дозирующее устройство дает возможность точно определять линейное перемещение поршня без необходимости в высокоточных элементах-датчиках или метках. Отношение между углом поворота и линейным перемещением задано конструкцией дозирующего устройства и поэтому точно известно. Так как сравнительно большой угол поворота поршня соответствует сравнительно небольшому линейному перемещению или, соответственно, объему дозирования, сравнительно грубое распределение меток вдоль периметра штока соответствует мелкой сетке детектирования вдоль линейное оси.

Благоприятным образом второй маркированный сегмент дозирующего устройства расположен между первым резьбовым сегментом и головкой поршня.

Дополнительно или в качестве альтернативы, второй маркированный сегмент, по меньшей мере, частично налагается на первый резьбовой сегмент.

Дозирующее устройство согласно раскрытию может быть снабжено клапаном для попеременного соединения внутреннего объема цилиндра в первом состоянии с впускным каналом, а во втором состоянии с выпускным каналом. Указанный клапан содержит седло клапана и клапанный элемент, причем клапанный элемент реализован как деталь цилиндра, и причем цилиндр установлен с возможностью вращения или скольжения в опоре седла клапана, так что клапан может переключаться между двумя состояниями посредством поворота цилиндра с клапанным элементом на определенный угол вдоль продольной оси цилиндра, или посредством перемещения цилиндра с клапанным элементом относительно седла клапана на определенное расстояние вдоль продольной оси.

Еще одно особо благоприятное дозирующее устройство согласно раскрытию для амбулаторного инфузионного насоса имеет цилиндрический насос, содержащий цилиндр и поршень, выполненный с возможностью перемещения вдоль продольной оси цилиндра, причем поршень снабжен оптически детектируемыми метками, которые позволяют определять абсолютное положение поршня внутри цилиндра и/или относительное перемещение внутри цилиндра. Дозирующее устройство содержит клапан, который может находиться в двух рабочих состояниях, и окно, предусмотренное на цилиндре для обеспечения оптического доступа к оптически детектируемым меткам. Окно оптического доступа выполнено таким образом, что оно обеспечивает оптический доступ к оптически детектируемым меткам, когда клапан находится в одном из двух рабочих состояний, и не обеспечивает оптический доступ к оптически детектируемым меткам, когда клапан находится между двумя рабочими состояниями.

Такое дозирующее устройство дает, например, то преимущество, что детектирование перемещения поршня может быть отключено простым и безотказным способом, пока клапан не находится в рабочем состоянии. Еще одним преимуществом является косвенный контроль правильного положения клапана. Если насос активирован, а перемещение поршня не детектируется, это может быть результатом того, что клапан не находится в рабочем состоянии. В таком случае процесс введения может быть прерван, и системой управления может быть выдано сообщение о неисправности.

В одном благоприятном варианте такого дозирующего устройства шток поршня имеет маркированный сегмент, на котором предусмотрены оптические метки в виде по меньшей мере двух полос, расположенных на втором сегменте штока вдоль периметра штока и параллельно продольной оси.

В альтернативном благоприятном варианте такого дозирующего устройства шток поршня имеет маркированный сегмент, на котором оптические метки предусмотрены в виде множества оптически различимых окружных колец, расположенных на втором сегменте штока.

В особо благоприятном варианте такого дозирующего устройства поршень содержит головку поршня и шток поршня с резьбовым сегментом, взаимодействующим с резьбовой частью цилиндра таким образом, что поршень перемещается вдоль продольной оси, когда шток поршня вращается вокруг указанной оси.

Благоприятным образом второй маркированный сегмент дозирующего устройства расположен между первым резьбовым сегментом и головкой поршня.

Дополнительно или в качестве альтернативы, второй маркированный сегмент, по меньшей мере, частично перекрывает первый резьбовой сегмент.

Рассмотренное выше дозирующее устройство благоприятным образом содержит клапан для попеременного соединения внутреннего объема цилиндра в первом состоянии с впускным каналом, а во втором состоянии с выпускным каналом. Указанный клапан содержит седло клапана и клапанный элемент, причем клапанный элемент реализован как деталь цилиндра, и причем цилиндр установлен с возможностью вращения или скольжения в подшипнике седла клапана таким образом, что клапан может переключаться между двумя состояниями посредством вращения цилиндра с клапанным элементом на определенный угол вдоль продольной оси цилиндра или посредством перемещения цилиндра с клапанным элементом относительно седла клапана на определенное расстояние вдоль продольной оси.

Благоприятный инфузионный насос согласно раскрытию содержит дозирующее устройство согласно раскрытию, рассмотренное до сих пор, или сконструирован для приема такого дозирующего устройства.

Благоприятный вариант такого инфузионного насоса содержит один или более датчиков, которые могут детектировать метки поршня дозирующего устройства, установленного в инфузионном насосе, и оценивающее устройство, которое на основе сигнала, полученного от одного или более датчиков, может определять абсолютное положение поршня внутри цилиндра дозирующего устройства и/или относительное перемещение поршня внутри цилиндра.

В особо благоприятном варианте такого инфузионного насоса метки поршня дозирующего устройства, установленного в инфузионном насосе, являются оптическими метками. Дозирующее устройство содержит клапан, который может находиться в двух рабочих состояниях, и окно, предусмотренное на цилиндре, которое обеспечивает оптический доступ к оптическим меткам поршня. Окно оптического доступа и один или более датчиков инфузионного насоса расположены таким образом, что один или более датчиков имеют оптический доступ к оптическим меткам, когда клапан находится в одном из двух рабочих состояний, и не имеют оптического доступа к оптическим меткам, когда клапан находится между двумя рабочими состояниями.

Еще один вариант такого инфузионного насоса содержит датчик, который может детектировать шкалу поршня дозирующего устройства, установленного в инфузионном насосе, тем самым получая сигнал, который является индикативным для перемещения поршня относительно цилиндра дозирующего устройства.

Еще один вариант инфузионного насоса согласно раскрытию содержит оптический датчик для детектирования меток на штоке поршня дозирующего устройства.

Комплект согласно раскрытию содержит инфузионный насос согласно раскрытию, рассмотренный до сих пор, и одно или более дозирующих устройств согласно раскрытию, рассмотренных до сих пор.

Еще один благоприятный вариант инфузионного насоса согласно раскрытию имеет первичный резервуар для жидкого медикамента, насос с вторичным резервуаром, который может извлекать жидкий медикамент из первичного резервуара и затем дозировать жидкий медикамент из вторичного резервуара инкрементными шагами, первый канал выше по потоку, гидравлически соединяющий первичный резервуар с насосом, второй канал ниже по потоку, гидравлически соединенный с насосом для транспортировки жидкого медикамента к интерфейсу места вливания, клапан, попеременно соединяющий насос с одним из двух каналов, и блок управления, сконфигурированный для управления работой инфузионного насоса. Для наполнения гидравлической системы инфузионного насоса жидким медикаментом перед операцией вливания блок управления заставляет инфузионный насос выполнять следующие стадии: (а) приведение насоса в исходное состояние, когда внутренний объем вторичного резервуара является минимальным; (б) переключение клапана в первое состояние, в котором вторичный резервуар соединен с первым каналом и первичным резервуаром; (в) извлечение жидкого медикамента из первичного резервуара, причем объем V_C извлеченной жидкости, по меньшей мере, равен внутреннему объему V_B первого канала выше по потоку; (г) переключение клапана во второе состояние, в котором второй резервуар соединен со вторым каналом ниже по потоку; (д) вытеснение содержимого во вторичном резервуаре во второй канал ниже по потоку; (е) переключение клапана в первое состояние; (ж) извлечение жидкого медикамента из первичного резервуара, причем объем V_C извлеченной жидкости, по меньшей мере, равен внутреннему объему V_D+V_E+V_F второго канала ниже по потоку; (з) переключение клапана во второе состояние; и (и) вытеснение содержимого во вторичном резервуаре во второй канал ниже по потоку путем перемещения поршня в исходное положение.

Особо благоприятный вариант такого инфузионного насоса согласно раскрытию имеет первичный резервуар для жидкого медикамента, насос с вторичным резервуаром, который может извлекать жидкий медикамент из первичного резервуара и затем дозировать жидкий медикамент из вторичного резервуара инкрементными шагами, первый канал выше по потоку, гидравлически соединяющий первичный резервуар с насосом, второй канал ниже п