CN104204517A - 活塞泵、用于借助于活塞泵来供应和计量用于医疗目的的流体的装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于泵送流体的活塞泵，其包括各自具有活塞(22；22')的至少两个气缸(14；15)，所述活塞可借助于驱动器(90)在所述相关联的气缸(14；15)内部沿所述气缸(14；15)的纵向轴线移动，其中气缸(14；15)附接至共同的泵法兰(10)。在每个气缸(14；15)中形成腔室(23；23')，所述腔室的体积在所述相关联的活塞(22；22')在所述气缸(11；11')中移动时发生变化。本发明的特征在于，所述泵法兰(10)沿所述活塞(22；22')的运动方向延伸，并且至少一个入口端口(12)和一个出口端口(13)附接至所述泵法兰(10)，所述入口端口和所述出口端口的纵向轴线沿所述泵法兰(10)延伸。此外，中心阀板(20)附接至所述泵法兰(10)背离所述气缸(14；15)的一侧，所述阀板(20)支承在所述泵法兰(10)上并且在所述活塞泵的泵送操作中连续旋转，其中所述阀板(20)的旋转轴线横切所述泵法兰(10)延伸。此外，每个入口端口和出口端口(12；13)区域中的相应通道(30；31)是引向所述泵法兰(10)，并且每个气缸(14；15)区域中的气缸开口(32；33；34；35)是引向所述泵法兰。所述阀板(20)在所述法兰侧具有至少两个腔体(24；25)，所述腔体中的第一腔体(25)在所述阀板(20)旋转至第一角位置时与第一气缸(14)的气缸开口(32)和出口端口(13)的通道(30)重合，而第二腔体(24)在此第一角位置与所述入口端口(12)的所述通道(31)和第二气缸(15)中的气缸开口(34)重合。然后，所述第一腔体(25)在所述阀板(20)旋转至第二角位置时与所述出口端口(13)中的所述通道(30)和所述第二气缸(15)中的气缸开口(35)重合，而所述第二腔体(24)在此第二角位置与所述入口端口(12)中的所述通道(31)和所述第一气缸(14)中的气缸开口(33)重合。

Description

活塞泵、用于借助于活塞泵来供应和计量用于医疗目的的流体的装置

技术领域

本发明涉及一种用于泵送流体的活塞泵，所述活塞泵包括各自具有活塞的至少两个气缸，所述活塞可借助于驱动器在相关联的气缸内部沿所述气缸的纵向轴线移动，其中所述气缸附接在共同的泵法兰上。在每个气缸中形成腔室，所述腔室的体积在所述相关联的活塞在所述气缸中移动时发生变化。

此外，本发明涉及一种用于供应和计量用于医疗目的的流体的装置，其中所述装置包括这种活塞泵。

背景技术

活塞泵特别适合在医疗输液技术中使用。目前使用的主要是管泵和注射泵。当希望施用更大量的流体时，首先使用根据蠕动原理工作的管泵。这些量的流体的提供例如借助于输液袋来进行。在注射泵的情况下，通过注射体递送的量是有限的并且通常包括不多于50ml，其中一些模型甚至允许高达100ml的液体供应。

根据蠕动原理的管泵非常普遍并且还无需卧床，例如，用于人工营养。然而，由于其泵原理，它们的递送精确度不如注射泵的递送精确度。此外，入口端口和出口端口的安全闭合至关重要，其中流体递送功能经由蠕动段得以促进的常规输液装置通常包括所谓的“自由流动夹具”，所述夹具简单地挤压所述管来消除重力引起的流体流动。

另外，在这些应用领域中，可靠的堵塞检测是必不可少的，因为未识别出来的递送不足可能带来高医疗风险。堵塞检测通常是通过间接测量用于向患者供应流体的管中的内部压力来进行。如果存在堵塞，那么例如所述管在泵下游的内部压力增大，这可以间接地测得。出于此目的，管的圆形横截面经常由于偏置力而发生椭圆形变形，并且将要确定的管的内部压力会使此偏置力增大或减小，然后可以借助于力传感器来确定所述偏置力。DE 38 38 689 C1示例性地公开了这样一种用于压力测量和堵塞检测的方法。

当将管装置插入泵中时，根据本领域的当前状态，必须另外手动将负责堵塞传感器的管段插入至特殊支撑物中，这可能是有问题的，不只在家庭护理领域中。此外，这种方法的缺点在于管的变形通常导致持续数小时的蠕变过程。这种蠕变会释放管横截面中的张力，这导致测得的力的连续变化。由所述蠕变引起的不希望的力变化与借助于管内压力的变化的所希望的测量效果在数量级上类似，并且因此会阻碍堵塞的可靠识别。例如像硅树脂之类的特殊弹性体包括显著减小的蠕变行为，并且因此注定作为用于堵塞传感器的管段。然而，硅树脂与非硅树脂材料的组合的代价非常高，因为过程安全的粘接接头是不可能的。

周期性操作的活塞泵包括与注射泵一样高的递送精确度，并且可以像蠕动泵那样从可更换存储罐吸入和泵出液体。这种泵例如在US 7,887,308 B2中进行了描述。此文献公开了具有来回旋转以确保泵送功能的阀板的各种活塞泵。然而它的功能局限于单一的泵送功能。由于入口和出口连接附接至往复阀板，因此连接管另外随着泵运动而移动，由此要求大量空间。

此外，在从US 7,887,308 B2得知的泵的情况下，无法将必要的堵塞传感器紧凑地集成至泵体中。由于用于驱动器的三个机械联接(2×活塞和1×阀板)，根据US 7,887,308 B2的泵的驱动器接口另外是以机械方式高度超定，由此使得装载困难。为了安全且简单的操作，必须确保泵在插入或移除过程中的复杂且精确的引导。

US 7,887,308 B2的泵实施方案还没有整合自由流动夹紧功能或另外的传感器部件。在未插入泵体中的输液装置的情况下，泵送可以通过借助于活塞的压力引起的移动来填充气缸而发生。与通常的借助于重力在疗法之前填充(事先填装)输液装置形成对比，US 7,887,308 B2中所描述的活塞泵仅允许通过调试活塞泵本身来填充输液装置。如果例如输液装置是在中心临床单位中填充并且欲随后装载至患者附近的其它泵驱动器中，那么填充必须使用限定的活塞和阀板设置来完成，因为否则装载至其它泵驱动器中是不可能的。由于填充的结束与活塞和阀板的此初始位置几乎根本不对应，因此过量递送是必要的，这会导致输液装置在患者端处的流体泄漏。

现有技术的相关状态还可从文献US 2011/0021990 A1、US 2011/0206545 1和US 4 854 836 A得知。

发明内容

因此，本发明的一个目标在于提供一种活塞泵，以及与它一起，还提供一种用于供应和计量用于医疗目的流体的装置，所述装置实现了紧凑的构造并且易于操作用于泵送功能和用于另外的部件，如堵塞传感器和超声波传感器。此外，可靠的锁定功能应该是可以实现的。

根据本发明，此目标是借助于根据独立权利要求1所述的活塞泵而得到解决。这种活塞泵的有利的进一步发展从从属权利要求2至14中发现。所述目标另外通过根据权利要求15所述的用于供应和计量用于医疗目的的流体的装置而得到解决。

根据本发明的活塞泵用于泵送流体，并且包括各自具有活塞的至少两个气缸，所述活塞可借助于驱动器在相关联的气缸内部沿所述气缸的纵向轴线移动。由此所述气缸附接至共同的泵法兰，并且在每个气缸中形成腔室，所述腔室的体积在所述相关联的活塞在所述气缸中移动时发生变化。

根据本发明，所述泵法兰沿所述活塞的运动方向延伸，并且至少一个入口端口和一个出口端口附接至所述泵法兰，所述入口端口和所述出口端口的纵向轴线同样沿所述泵法兰延伸。在本发明的一个优选示例性实施方案中，所述泵法兰平行于所述活塞的运动方向延伸，并且所述入口端口和所述出口端口也平行于所述泵法兰延伸。然而，本发明还涵盖与平行方向偏离，以使得所述泵法兰同样可以仅在所述活塞的运动方向上延伸，同时所述入口端口和所述出口端口同样在所述泵法兰的方向上延伸。与平行方向的偏离可以例如是约1°至20°，但不限于这些值。

此外，根据本发明，中心阀板附接至泵法兰的背离气缸的一侧，所述阀板支承在所述泵法兰上并且在活塞泵的泵送操作过程中连续旋转。由此，阀板的旋转轴线横向并且优选垂直于泵法兰延伸。入口端口和出口端口区域中的相应通道，以及气缸区域中的相应气缸开口被引向泵法兰中，其中所述阀板在法兰侧包括至少两个腔体，所述至少两个腔体中的第一腔体在所述阀板旋转至第一角位置时与第一气缸的气缸开口和出口端口的通道重合，而第二腔体在此第一角位置与入口端口的通道和第二气缸中的气缸开口重合。此外，第一腔体在阀板旋转至第二角位置时与出口端口中的通道和第二气缸中的气缸开口重合，而第二腔体在此第二角位置与入口端口中的通道和第一气缸中的气缸开口重合。

借助于气缸、端口和阀板在共同法兰处的这种布置，根据本发明的活塞泵可以具有非常紧凑的构造，而没有要求太多空间的固定或移动部分。这一点在气缸的纵向轴线和/或入口端口和出口端口的纵向轴线大致在相同方向上或者甚至相互平行延伸时尤其如此。此外，活塞的运动方向优选是相同的。

与例如从US 7,887,308 B2得知的泵形成对比，阀板的平面另外基本平行于泵的主组件平面。由于阀板在插入时必须以机械方式联接至驱动器，因此产生了涉及改进的符合人体工程学的操作的改进的机械设计的可能性。例如，不需要如在US 7,887,308 B2中提供的复杂双偏心驱动器用于对泵的功能控制。还可以避免移动管段，这允许明显更简单的组装。

另外，与蠕动泵相比，通过活塞泵送原理实现了明显更高的精确度。特别是在从所谓的“小号曲线”显而易见的短期流量恒定的情况下，活塞泵送原理明显优于蠕动泵送原理。容差要求也通过仅在一侧具有密封功能的阀板而得到明显降低。

在本发明的一个示例性实施方案中，在阀板旋转至至少第三位置时，阀板的腔体不与气缸开口重合。在移除输液装置前，阀板可以因此通过适当的电机驱动的转动旋转至这样一个位置，在所述位置中，完全的自由流动保护是可能的，类似于蠕动输液装置。优选地，此至少第三角位置位于先前所陈述的其中两个气缸抽吸或弹射的两个角位置之间。

优选地，驱动器引起活塞的移动以及阀板的旋转。由此，在本发明的一个示例性实施方案中，驱动器是具有偏心盘和围绕偏心盘的框架的偏心驱动器，其中阀板的旋转点V偏离偏心盘的旋转点E。此外，在活塞泵的泵送操作过程中，旋转驱动单元引起阀板的旋转，其中驱动单元联接至偏心盘，这样使得偏心盘随阀板旋转并且在框架上的两个相对定位的框架侧翼处接触，由此框架在两个框架侧翼的方向上往复运动。活塞各自联接至框架，以使得框架的往复运动可以转移至活塞。这样，可以通过共同驱动器以紧凑的方式同时实现活塞的移动还有阀板的旋转。

优选地，偏心盘由此可释放地联接至驱动单元。为此目的，偏心盘可以例如配置为环并且围绕驱动单元，其中驱动单元在其外周处包括鼻形件，而偏心盘在其内周处包括销，在活塞泵的泵送操作过程中，所述销支承在所述鼻形件上。如果阀板然后通过驱动单元被向后旋转，那么鼻形件本身将从销中释放出来，并且活塞和阀板的当前位置可以被固定。这样，所述类型的驱动器可以有利地用于自由流动夹紧功能。

任选地，可以分别将至少一个堵塞传感器集成至入口端口、出口端口和/或泵法兰中，所述堵塞传感器无法非破坏性地拆卸，其中入口端口、出口端口和/或泵法兰可以用作堵塞传感器的壳体。

例如，另外，可以在这样形成的壳体中提供至少一个凹陷，所述凹陷被由压力敏感材料构成的传感器部件紧密覆盖。由此，壳体的材料比传感器部件的材料硬，并且活塞泵包括力传感器，使用所述力传感器可以测得相应凹陷区域中的传感器部件的压力引起的变化。

因此，本发明利用压力膜的操作原理，但并不在单独的元件中使用这种压力膜，而是本发明将对应的传感器部件集成至以任何方式递送流体所穿过的由硬质材料构成的壳体中。由此，堵塞传感器的所要集成的机械传感器部件依靠测量流体中的压力的原理，并且是借助于行为物理上类似于压力膜的弹性材料来实现。端口和/或泵法兰本身由此形成对压力不敏感的硬质部件，所述硬质部件在发生的压力变化期间不变形。由于在另一方面作为软质部件的传感器部件发生的变形，因此可以推导出端口中的内部压力。

堵塞传感器可以直接集成至这样的壳体中，以便节省空间，从而允许非常紧凑的设计。端口可以是将流体导送至泵或从泵导送至患者的入口端口和/或出口端口。这样，传感器可以识别泵前面和/或后面的堵塞。如果相关联的端口被适当地定位，使得它可以与泵一起紧凑地容纳在壳体中，那么在此端口处的堵塞传感器就不需要太多的空间。

传感器部件由此优选是相应壳体的成为一体且不可移除的部件，这样使得它还无须安装或者甚至无须在调试装置的情况下进行对准。这便于装置的操作，并且避免设置错误，并且因此还避免测量误差。

优选地，力传感器在壳体中的凹陷区域中与传感器部件的表面接触，其中力传感器包括例如柱塞，所述柱塞在凹陷区域中与传感器部件的表面直接接触。这样，可以测得传感器部件在此区域中的膨胀变化。

此外，为此目的，传感器部件由弹性体构成，其中具体来说，它可以是硅树脂或热弹性弹性体。这样，可以有利地使用这种特殊弹性体的物理性质，具体来说，所述物理性质包括较低的蠕变行为。然而，不要求硅树脂与非硅树脂材料的材料配合连接，因为例如像射出成型法之类的适当方法可以用于端口与传感器部件之间的密封连接。这样，相应壳体和传感器部件可以利用双部件工艺加以制造。或者，端口与传感器部件之间的连接可以借助于其他连接技术来制造，其中例如插件、棘爪、螺钉或粘接接头是可能的。

在堵塞传感器的一个示例性实施方案中，传感器部件是管，所述管利用形状锁定配合围绕端口，这样使得它从外部紧密地覆盖端口中的凹陷。在另一个示例性实施方案中，所述管利用形状锁定配合附接在端口内部，这样使得传感器部件从内部紧密地覆盖端口中的对应凹陷。为此目的，端口和传感器部件具有相似或相同的横截面。例如，具有圆形横截面的管可以利用形状锁定配合引入圆形端口中，或者可以包围圆形端口。

然而，同样可以是有利的是，传感器部件具有椭圆形的横截面，其中传感器部件的平坦侧布置在凹陷区域中。这可以是内定位传感器部件以及外定位传感器部件的情况，其中端口的横截面可以对应地进行调整。借助于这种形式的软质部件，传感器部件已具有用于内部压力测量所需要的椭圆形变形，这样使得已经可以以最大可能的程度防止热塑性弹性体的不希望的蠕变行为。

椭圆形横截面可以例如通过以下手段实现：使初始具有圆形横截面的管适当变形，随后将其组装至入口端口或出口端口。因此变形不是通过组装引起，而是管发生预变形而形成所希望的椭圆形横截面以便防止不希望的蠕变行为。

在堵塞传感器的另一个示例性实施方案中，传感器部件是特殊成形的测量膜，所述测量膜具有包括至少两个相对定位的膜侧的横截面，每个膜侧均向内扭结，而将两个膜侧相互连接的膜顶侧形成为平直的并且布置在凹陷区域中。力传感器因此位于测量膜的平直表面上，所述测量膜不再因内应力而改变，这样使得产生线性力特性。

进一步任选地，超声波传感器可以分别集成至入口端口和/或出口端口中，以用于检测相应端口中的气泡，所述超声波传感器优选也无法非破坏性地拆卸。在本发明的一个示例性实施方案中，超声波传感器被这样执行，使得利用形状锁定配合将管插入至入口端口和/或出口端口中，流体通过所述管供应至入口端口或者从出口端口排出。由此在管的位于相关入口端口和/或出口端口的两侧的区域中提供用于超声波的耦合和去耦的表面。用于超声波的耦合和去耦的这些表面可以执行成平坦的，然而，它们也可以包括适合于超声传感器的形式的以不同方式形成的表面。

入口端口和/或出口端口优选这样形成，使得这些表面位于一个平面内。此外，入口端口和/或出口端口可能实际上包括凹陷，以便防止通过将要检查的管件的超声波路径的可能的短路路径。在本发明的一个示例性实施方案中，此凹陷与用于超声波的耦合和去耦的表面相对定位，然而，凹陷可以任意地布置。还可能存在用于此目的的多个凹陷。

这样形成的泵的可能的应用领域是(非排他性地)：输液或透析系统的医疗一次性使用物品，或具有用于个别药物剂量的一次性使用物品的器件，如在制药领域中。入口端口和出口端口的安全闭合在此是至关重要的。所描述的布置可以集成至医疗输液装置中并且可以替代递送所必需的蠕动段。然而，本发明并不局限于输液装置方面的应用，而是它包括用于供应和计量用于医疗目的流体的一般装置，其中这些相应装置包括根据本发明的活塞泵。

因此除单纯的泵送功能之外，还可以将机械装置集成至活塞泵中，其中所述机械装置形成所需流体传感器的机械部分，并且构成与外部电子传感器部件的简单的机械接口。因此，通过在端口中实施传感器部件，也可以替代对于堵塞传感器重要的压力测量段。借助于与可以识别潜在气泡的超声波传感器的任选接口，实现了用于泵和传感器单元的紧凑盒式系统的另一先决条件。

机械传感器部件因此不必通过代价高昂的安装或组装技术来部署为泵模块中的独立部件，而是它们可以形成泵的一体的且不可移除的部件。为此，已经发现智能布置和机械设计，所述智能布置和机械设计考虑到经济的制造技术，并且特别是多部件射出成型技术。为了结合高递送精确度和从一个供应袋递送的能力的优点，泵本身可以实现为周期性操作的活塞泵。

但是所描述的布置不限于流体泵送。在阀板密封良好的情况下，甚至不排除通过活塞泵送原理来泵送气体。

本发明的其它的优点、特征和实际的进一步改进形式可以由从属权利要求和以下参照附图对优选实施方案示例的呈现中发现。

附图说明

在附图中：

图1a以平面视图示出活塞泵的一个示例性实施方案的功能原理的示意性表示；

图1b以示意性横截面示出根据图1的活塞泵；

图2示出具有旋转阀板的活塞泵的示意性表示；

图3a示出了在0°时活塞位置与阀板位置之间的相互作用；

图3b示出了在30°时活塞位置与阀板位置之间的相互作用；

图3c示出了在180°时活塞位置与阀板位置之间的相互作用；

图3d示出了在210°时活塞位置与阀板位置之间的相互作用；

图4示出用于根据本发明的活塞泵的偏心驱动器的一个示例性实施方案的示意性表示；

图5示出借助于根据图4的偏心驱动器将阀关闭；

图6a示出具有传感器部件的泵法兰的平面视图；

图6b示出穿过根据图6a的泵法兰的横截面；

图7示出穿过具有位于外部的传感器部件的端口的纵截面；

图8示出穿过根据图7的端口的横截面；

图9示出穿过具有位于内部的传感器部件的第一示例性实施方案的端口的纵截面；

图10示出穿过根据图9的端口的第一横截面；

图11示出穿过根据图9的端口的第二横截面；

图12示出穿过具有位于内部的传感器部件的第二示例性实施方案的端口的横截面；

图13示出穿过具有位于内部的传感器部件和超声波传感器的端口的纵截面；

图14示出穿过根据图13的具有超声波传感器的端口的横截面。

具体实施方式

图1a以视图示出活塞泵的一个示例性实施方案的示意性表示，所述视图由图1b中的对应横截面补充。由此各自具有可往复移动的活塞22、22'的一个或多个气缸14、15固定至平面泵法兰10。固定至法兰10的另外的部件包括入口端口12和出口端口13。将要递送的流体然后例如从储罐和管系统流入入口端口12，而它从出口端口13流出，并且经由另外的管系统递送至患者。

此外，在泵法兰10上设有至少一个传感器40、41、80、81，所述泵法兰也可以被描述为安装法兰，所述传感器用于识别堵塞。用于堵塞检测的传感器可以集成在法兰10本身上和/或集成至递送泵端口12或排放泵端口13中。在图1a的示例性实施方案中，连接在具有供应或出口通道的法兰10上的传感器使用80和81指示，而直接集成至入口端口12或出口端口13中的传感器使用40和41指示。

阀功能是通过布置在中心的旋转阀板20实现，所述阀板位于法兰10下方并且可以例如经由法兰托架11安装在法兰10上。此阀板20经由法兰10中的开口与气缸14、15或泵端口12、13连接。在泵的泵送操作中，阀板20围绕其旋转点在一个方向上连续旋转，这在图1a中由弯曲箭头示出，其中在图1b中，阀板20下方的驱动器由附图标记90示意性地指示。

这种类型的泵的特征在于，活塞移动是由旋转运动以机械方式得到。然而，在一定的角时间段内，活塞22、22'是静止的，以便允许阀切换不受压力冲击的影响。在此切换过程中，活塞功能从抽吸操作变为泵送操作。阀板20的旋转方向的变化也可以导致活塞功能的变化。另一方面，向后旋转也可以用于其它机械目的。

阀板位置与活塞功能之间的相互作用示出于图2和图3a至图3c中。阀板20与气缸14、15之间的连接经由若干开口发生，所述开口由开口32、33和34、35示例性地示出并且形成每个气缸中的进口和出口。在每个端口12、13中，还设有相应的通道30和31，利用阀板20的合适位置，所述通道将端口连接至阀板20，并且还连接至气缸14、15。

活塞22、22'经由外部附接点26、27与驱动器90连接，并且因此交替地向左和向右水平移动。在使用若干活塞22、22'的情况下，两个活塞22、22'的运动方向优选是相同的。

在图2中所示活塞移动的情况下，气缸15经由入口开口35从入口端口12吸入流体。流体从入口端口12经由连接开口31流至阀板20，并且随后经由入口开口35到达气缸15。在阀板20内部，腔体在法兰侧上适当执行，这样使得它们可以创建或阻止此连接，其中在图2中，此路线使用虚线箭头示出。

在同一时间段内，气缸14在出口端口13的方向上泵送流体。由此流体采取经由阀板20中的出口开口33从气缸14出来的路径。在此路径内，流体经由阀板20内部的通道穿过连接开口30进入出口端口13。此路线也使用虚线箭头示出于图2中。在阀板20旋转一半后，气缸15接管在前一时间段内抽吸上来的流体的泵送，经由出口开口34和开口30进入出口端口13。在同一时间段内，气缸14经由其入口开口32从入口端口12吸入流体。为此目的，阀板20必须合适地执行，以便以不同阀板位置建立端口与气缸之间的不同路线。

阀板20的主要功能由此是例如通过凹陷通道24和25来实现，所述凹陷通道配置在阀板20的法兰侧上(图3a至图3d)。腔体24、25可以由此通过圆形、弧形或直的凹陷通道形成。阀板20与法兰10之间的密封功能可以以不同方式实现，其中除了流体，利用合适的密封，还可以泵送气体。通过旋转阀板20，通道24、25然后通过气缸进口开口或出口开口32、33、34和35下方，并且创建至入口端口12的通道30或出口端口13的通道31的连接。

如果阀板20如图3a中一样位于其0°的初始位置，那么通道25既不与端口12、13中的开口30、31连接，也不与至气缸14、15的开口32、33、34、35连接，由此流体流经出口端口13的流动被完全阻止。虽然第二通道24确实经由开口31连接至入口端口12，然而，至气缸开口32、33、34、35的连接是不存在的。因此流体通过入口端口12的进入也被完全阻止。

从阀板20的通过几何边界条件提供的某一角位置，流体入口12朝向当时正在抽吸的活塞22'打开。这同样适用于连接至弹射活塞22的流体出口13。这示出于用于30°的角位置的图3b中。然而，在一个真实实施方式中，此角位置可能不是明显较小，并且此处已选择相对较大的30°值，只是为了给出清晰的图示。详细地说，在此位置，进入流体路径从入口端口12经由开口31至阀板20的通道24。通道24经由开口34连接至抽吸活塞22'。弹射活塞22经由开口32将流体泵送至通道25中，并且从那里经由开口30进入出口端口13。

此泵送方向在另一个确定的角位置被再次中断，并且至出口端口13中的出口开口30再次与通道25分离，如图3c中角位置180°所示。通道24也与气缸开口32、33、34、35分离，并且出现与角位置0°相同的密封情形。

阀板的进一步旋转导致如图3d中210°的角位置所示的情形。现在，气缸15经由气缸开口35连接至通道25，并且从那里经由开口30连接至出口端口13，这样使得气缸15从抽吸气缸变为弹射气缸。相比之下，气缸14经由从入口端口12经由通道31和开口33延至气缸14的流体路径将其功能从弹射气缸变为抽吸气缸。

阀板20的进一步旋转再次阻塞从确定位置开始的入口端口12和出口端口13，如已针对图3a中的0°角度位置示例性地示出。

由阀板驱动器得出的活塞驱动器构想可以经由不同的机械构想来实现。另外，除了实际活塞移动，驱动器构想必须确保活塞22、22'在阀板20的确定的角度范围内的安全静止位置，所述位置提供气缸14、15从抽吸到泵送操作(反之亦然)的功能交换。例如，这可以通过偏心驱动器90来实现，如图4和图5中示意性地示出。

在此偏心驱动器90的情况下，旋转驱动单元92位于阀板20下方，所述旋转驱动单元92与阀板20直接联接并且使阀板绕其中心旋转点V旋转。旋转驱动器92由环状偏心盘91围绕，所述环状偏心盘具有偏离阀板20的旋转点V的旋转点E。偏心盘91不是刚性地联接至旋转驱动器92对于实现自由流动夹紧功能是决定性的。旋转运动的连结实际上是经由鼻形件93完成，所述鼻形件固定至旋转驱动器92的外周。两个旋转的连结经由附接至偏心盘91的内周的销94发生在正向旋转方向上。如果驱动器92旋转并且阀板20随所述驱动器92旋转，如在图4中使用弯曲箭头示出的正向旋转方向那样，那么偏心盘91经由支承在销94上的鼻形件93而远离。

偏心盘91由可水平移位的框架100围绕，其中在偏心盘91的旋转过程中，框架100接触框架的侧翼101、102。框架100经由轴承103连接至两个水平导杆110、120，这样使得偏心盘91的旋转导致框架100的水平往复运动。图4中所示的是框架100的右转折点。因此，与活塞22、22'的接触是经由附接点26、27达成，其中在所示的框架位置，活塞22被最大程度地延长，因为它被连接至附接点26。活塞22'连接至附接点27并且完全插入。

从图4中进一步明显的是，两个框架侧翼101与102之间的距离大于偏心盘91的直径。这种差异由间隙尺寸130给出。在偏心盘91为了从框架边缘101移动至相对定位的框架边缘102所需要的时间期间，活塞处于静止。在此角度范围内，阀板20的阀功能必须已经完全切换。因此，间隙尺寸130的大小必须精确地匹配阀板的几何形状。

如果在关闭泵送功能后，要求另外阻塞入口端口12和出口端口13，那么这可以通过阀板20的后向移动而成为可能。这种情形示出于图5中。借助于旋转驱动单元92的后向移动，鼻形件93将其本身从偏心盘91的销94释放出来。偏心盘91、框架100以及由此活塞22、22'保持处于其当前位置。借助于旋转驱动器92与阀板20之间的刚性联接，可以到达图3a和图3c中使用0°或180°指示的阀板位置，这引起端口12、13的完全闭合。

可集成至根据本发明的泵中的任选的堵塞传感器优选是基于流体中的压力测量的原理，并且用作与由柔性材料构成的膜对接(interface)的机械传感器。这种膜可以利用双部件工艺通过射出成型制成，其中硬质部件用作壳体，并且软质部件用于实现实际测量膜。由此，作为硬质部件的壳体可以任选地通过泵法兰和/或一个入口端口和出口端口来实现。

这种堵塞传感器的可能实施方案将从图6a至图12得到理解。图6a和图6b示出其中堵塞传感器直接附接至法兰10的一个实施方案，而在图7至图12的实施方案的情况下，堵塞传感器集成至端口12、13中。两种实施方案还可以组合起来。

在其中堵塞传感器直接在法兰10上的一个提议方案的情况下，两个传感器部件80、81是例如以法兰10的顶侧上的膜的形式应用。另外，在法兰10中设有相应凹陷50，所述凹陷借助于相应的传感器部件被紧密地覆盖。为了能够提供更大的表面并且由此提高的压力敏感性，相应膜优选明显宽于容纳在阀板20上的腔体24、25的宽度。

在图6b中，主流动被使用水平箭头示出为向右。然而，可能的是，膜80、81下方的体积没有完全被此主流动排空。然而，在这种情况下，也完全提供了堵塞传感器的功能。在膜80、81下方的体积未完全排空的情况下，由于压缩空气所要求的额外量的流体，因此响应时间稍微延迟。如果膜的底侧设有简单的或双螺旋形的迷宫82，那么，在合适地配置毛细管效应时，会引入额外的初始流动，这可以带来最大程度的排空。这种初始流动在图6b中由顺时针方向的若干弯曲箭头示出。

来自传感器部件80、81的膜的力转移至外部力传感器，以便识别堵塞。由于当泵正在抽吸时，泵供给12中的堵塞会导致压力真空，因此那里所使用的膜必须已包括设计的曲率，所述曲率由于真空而减小。

入口端口12和出口端口13处的堵塞传感器的一个替代实施方案示出于图7至图12中，其中数字示例性地示出具有传感器部件40的入口端口12中的相关区域。

穿过图7中所示的端口12的纵截面示出位于外部的传感器部件40，所述传感器部件40利用形状锁定配合在凹陷50区域中围绕端口12。在此，端口12与管状传感器部件40之间实现了密封的连接。传感器部件40可以形成在端口的内侧，这样使得传感器部件部分地插入凹陷50中，如图7中所示。堵塞传感器可以有利地利用双部件工艺通过射出成型制成，其中传感器部件40作为第二工艺步骤在从硬质部件制造管状端口12之后施加。作为用于硬质部件的材料，可以选择硬质塑料，而传感器部件是由弹性的且压力敏感的材料构成，如弹性体。

凹陷50可以具有任意的横截面，其中圆形横截面已被证明对于均匀力分布是有利的。此外，应适当选择凹陷50的大小。例如，在图8中示出穿过图7的纵截面的中间的横截面，其中，凹陷50已选择为非常深的并且大致到达端口12的中心线。

然后，力传感器60可以穿过凹陷50到达，以便在此区域中与传感器部件40的外侧建立接触并且以机械方式检测膜20的变形。这可以例如经由支承在传感器部件上的柱塞60而发生。当端口12中的内部压力由于堵塞而增大时，传感器部件40进一步向外弯曲，这可以由柱塞60检测到。当端口12中的压力由于堵塞而减小时，传感器部件41的曲率减小，这也可以由柱塞60检测到。

图9示出本发明的第二示例性实施方案，其中管状传感器部件40附接在端口12内部并且因此从内部紧密地覆盖凹陷50。此堵塞传感器同样可以利用两部件工艺通过射出成型作为软质部件以连续内管形式制成，而相关联的入口端口或出口端口是作为硬质部件以一体且不可拆卸的方式制作成上覆盖的支撑管道或支撑骨架。由此，端口12的内表面可以构造成使得它使管40保持在其位置并且防止轴向滑动(未示出)。

图10示出沿线A-A穿过这种端口的第一横截面，由此可以看出，传感器部件40具有椭圆形横截面。端口12的内壁适当地形成，以便能够利用形状锁定配合容纳传感器部件40。图11中描绘出沿线B-B的第二横截面，并且还示出穿过凹陷50接触传感器部件的外表面的柱塞60。

为了以最大可能的程度防止传感器部件40的内应力，这也可以配置为特殊形成的测量膜，如例如在图12中所示的那样。在此，测量膜40包括向内扭结的两个相对定位的膜侧43和44。连接两个膜侧43、44的膜顶侧42以平直的方式实施，并且与柱塞60接触。膜顶侧42不再因内应力而改变，这得到线性力特性：力＝内部压力×膜表面积。

端口12的内表面然后可以适当地实施，以使得测量膜40利用形状锁定配合支承在它之上并且在压力上升时不在不希望的方向上延伸，例如，延伸至一侧。另外，端口12的这种特殊形状可以只在堵塞传感器区域中提供，由此可以避免代价高昂的在整个端口内的形式。

传感器部件40的横截面因此是单独形成的并且包含以下功能性部件中的至少一个：

平直的或近似平直的线，其确定用于测量目的所需的膜的几何形状。

与膜相对的平直的或弯曲的线，其执行相对于管状或骨架式硬质部件的软质部件的支撑功能。

用于实现软质部件两侧上的弹簧功能的几何形状，以便可以设置预加载，这对于测量低于环境大气压的压力是必要的。另外，弹簧功能是必要的，以便使得当内部压力增加时，膜可以将其自身从其相对定位的支撑表面移除。

围绕柱塞60的硬质部件优选包括大致位于柱塞的上边缘的下方的平面表面。当柱塞被推动抵靠另一表面时，此表面用作邻接表面。柱塞然后可以仅被推动其悬垂量，由此产生用于压力传感器的恒定预加载。

在图7至图12中所示的示例性实施方案中，凹陷50以及因此柱塞60在端口12中始终位于顶部，但还可以选择其它布置。

用于根据本发明的活塞泵的任选的超声波传感器连同向内定位的传感器部件40示出于图13中，这使得额外的手动将管引入特殊的支持物变得不必要。借助于此超声波传感器，可以识别输液管系统中的气泡，其中另外，此超声波传感器可以附接在入口端口12和/或出口端口13内部。在图13中，超声波传感器被示例性地示出在入口端口12中。为此目的，此端口12在其端部在内部被适当地加宽，这样使得可以在那里引入柔性管70并且例如通过胶合进行固定。超声波的耦合和去耦发生在相对定位的表面71、72处，所述表面优选可以实施为平坦的，如图14中在沿线A-A的横截面中所示。两个表面71、72因此位于一个平面上。入口端口12中的凹陷73相对于平坦表面71、72定位。然而，其他形状锁定连接也是可构想的，例如，借助于锥体。

与堵塞传感器一样，用于气泡检测的机械部件优选也形成管状端口的一体部分并且无法非破坏性地拆卸。对泵装置的用于支持传感器的类似改适也是可能的，例如以便允许可替代的光学气泡识别方法或允许形成用于温度测量的所定义的接口。

用于超声波的耦合和去耦表面以及用于堵塞传感器的邻接表面优选形成平面，由此使得至相关联的电子传感器的接口也形成可以位于例如在医疗器件中的平面。通过这种手段，可以容易地实现对良好且简单的可清洁性的要求。

附图标记列表

10                   法兰，泵法兰

11                   法兰托架

12                   端口、入口端口

13                   端口、出口端口

14、15               气缸

20                   阀板

22、22'              活塞

23、23'              腔室

24、25               腔体，通道

26、27               驱动器-活塞附接点

30、31               通道

32、33、34、35       气缸开口

40、41               端口处的传感器部件、测量膜

42                   膜顶侧

43、44               膜侧

50                   用于堵塞传感器的凹陷

60                   力传感器、柱塞

70                   管件

71、72         耦合和去耦表面

73             用于超声波传感器的凹陷

80、81         泵法兰处的传感器部件、测量膜

82             迷宫

90             驱动器，偏心驱动器

91             偏心盘

92             驱动单元

93             鼻形件

94             销

100            框架

101、102       框架侧翼

103            轴承

110、120       导杆

130            间隙

V              阀板旋转点

E              偏心盘旋转点

Claims (15)

1.一种用于泵送流体的活塞泵，其包括至少两个气缸(14；15)，所述气缸各自具有活塞(22；22')，所述活塞可借助于驱动器(90)在所述相关联的气缸(14；15)内部沿所述气缸(14；15)的纵向轴线移动，其中所述气缸(14；15)附接至共同的泵法兰(10)，并且在每个气缸(14；15)中形成腔室(23；23')，所述腔室的体积在所述相关联的活塞(22；22')在气缸(14；15)中移动时发生变化，

其特征在于，所述泵法兰(10)沿所述活塞(22；22')的运动方向延伸，并且至少一个入口端口(12)和一个出口端口(13)附接至所述泵法兰(10)，所述入口端口和所述出口端口的纵向轴线沿所述泵法兰(10)延伸，中心阀板(20)附接至所述泵法兰(10)背离所述气缸(14；15)的一侧，所述阀板(20)支承在所述泵法兰(10)上并且在所述活塞泵的泵送操作期间连续旋转，其中所述阀板(20)的旋转轴线横切所述泵法兰(10)延伸，所述入口端口和所述出口端口(12；13)区域中的相应通道(30；31)以及所述气缸(14；15)区域中的相应气缸开口(32；33；34；35)是引向所述泵法兰，其中所述阀板(20)在所述法兰侧包括至少两个腔体(24；25)，所述腔体中的第一腔体(25)在所述阀板(20)旋转至第一角位置时与第一气缸(14)的气缸开口(32)和所述出口端口(13)的通道(30)重合，而第二腔体(24)在此第一角位置与所述入口端口(12)的所述通道(31)和所述第二气缸(15)中的气缸开口(34)重合，并且所述第一腔体(25)在所述阀板(20)旋转至第二角位置时与所述出口端口(13)中的所述通道(30)和所述第二气缸(15)中的气缸开口(35)重合，而所述第二腔体(24)在此第二角位置与所述入口端口(12)中的所述通道(31)和所述第一气缸(14)中的气缸开口(33)重合。

2.如权利要求1所述的活塞泵，

其特征在于，当所述阀板(20)旋转到至少第三位置时，所述阀板(20)的所述腔体(24；25)不与气缸开口(32；33；34；35)重合。

3.如权利要求2所述的活塞泵，

其特征在于，所述至少第三角位置位于如权利要求1所述的所述两个角位置之间。

4.如权利要求1至3中一项或多项所述的活塞泵，

其特征在于，所述气缸(14；15)的纵向轴线和/或所述入口端口和所述出口端口(12，13)的纵向轴线在相同方向上延伸。

5.如权利要求1至4中一项或多项所述的活塞泵，

其特征在于，所述驱动器(90)引起所述活塞(22；22')的移动以及所述阀板(20)的旋转。

6.如权利要求1至5中一项或多项所述的活塞泵，

其特征在于，所述驱动器(90)是具有偏心盘(91)和围绕所述偏心盘(91)的框架(100)的偏心驱动器，其中所述阀板(20)的旋转点(V)偏离所述偏心盘(91)的旋转点(E)，并且在所述活塞泵的泵送操作过程中，旋转驱动单元(92)引起所述阀板(20)的旋转，其中所述驱动单元(92)联接至所述偏心盘(91)，这样使得所述偏心盘(91)随所述阀板(20)旋转并且与所述的框架上的两个相对定位的框架侧翼(101；102)接触，由此所述框架(100)在所述两个框架侧翼(101；102)的方向上往复运动，并且所述活塞(22，22')各自联接至所述框架(100)，这样使得所述框架(100)的往复运动可以转移至活塞(22；22')。

7.如权利要求6所述的活塞泵，

其特征在于，所述偏心盘(91)可释放地联接至所述驱动单元(92)。

8.如权利要求7所述的活塞泵，

其特征在于，所述偏心盘(91)被配置为环形的并且围绕所述旋转驱动单元(92)，其中所述驱动单元(92)在其外周处包括鼻形件(93)，而所述偏心盘(91)在其内周处包括销(94)，所述销在所述活塞泵的泵送操作过程中支承在所述鼻形件(93)上。

9.如权利要求1至8中一项或多项所述的活塞泵，

其特征在于，至少一个相应的堵塞传感器分别集成至所述入口端口(12)、所述出口端口(13)和/或所述泵法兰(10)中，其中所述堵塞传感器无法非破坏性地拆卸，其中所述入口端口(12)、所述出口端口(13)和/或所述泵法兰(10)用作所述堵塞传感器的壳体。

10.如权利要求9所述的活塞泵，

其特征在于，在所述壳体中设有至少一个凹陷(50)，所述凹陷由传感器部件(40；41)紧密地覆盖，所述传感器部件由压力敏感材料构成，其中所述壳体的材料比所述传感器部件(40；41)的材料硬，并且所述活塞泵包括力传感器(60)，利用所述力传感器可以测得相应凹陷(50)区域中的所述传感器部件(40；41)的压力引起的变化。

11.如权利要求10所述的活塞泵，

其特征在于，所述传感器部件(40)与壳体之间的连接是通过双部件工艺制成的射出成型连接。

12.如权利要求10和11中一项或两项所述的活塞泵，

其特征在于，所述传感器部件(40；41)是管状的并且附接至入口端口和/或出口端口(12；13)，这样使得所述传感器部件从内侧或从外侧紧密地覆盖所述相应的凹陷(50)。

13.如权利要求1至12中一项或多项所述的活塞泵，

其特征在于，超声波传感器分别集成至入口端口(12)和/或出口端口(13)中，以用于检测所述相应端口(12；13)中的气泡，所述超声波传感器无法非破坏性地拆卸。

14.如权利要求13所述的活塞泵，

其特征在于，管(70)利用形状锁定配合插入至所述入口端口和/或出口端口(12；13)中，流体通过所述管供应至所述入口端口(12)或从所述出口端口(13)排出，其中用于超声波的耦合和去耦的表面(71；72)设在所述管(70)在所述相关的入口端口和/或所述出口端口(12；13)的两侧的区域中。

15.一种用于供应和计量用于医疗目的的流体的装置，

其特征在于，它包括如权利要求1至14中一项或多项所述的活塞泵。