CN107073185B - 医用膜泵驱动器的系统压缩率值的确定方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种医用膜泵驱动器的系统压缩率值的确定方法，其中，泵被驱动，直到已达到第一压力水平和第二压力水平，并且检测膜泵驱动器的第一操作参数值和第二操作参数值。基于所检测到的操作参数值确定系统压缩率值，其中，在确定系统压缩率值期间，膜泵驱动器的膜被支撑在刚性表面上。

Description

医用膜泵驱动器的系统压缩率值的确定方法

技术领域

本发明涉及一种医用膜泵驱动器的系统压缩率值的确定方法以及涉及一种由膜泵输送的医用流体中的空气比例和/或空气量的确定方法。

背景技术

膜泵常用在医用工程领域来泵送医用流体，特别是用在透析技术领域中，医用流体例如透析液或血液。在这方面，膜泵通常具有由膜封闭的泵室，其中，通过将膜压入泵室中可以将流体压出泵室，并且可以通过将膜拉出泵室而将流体吸入到泵室中。因此，流体可以与相应的阀相互作用而被泵送通过泵室。

在这方面，泵室大多设置在一次性的例如在泵盒中，其联接到膜泵驱动器。在这方面，膜泵驱动器通常具有同样由膜封闭的驱动室。泵室和驱动室然后彼此联接，使得泵室的膜随着驱动室的膜的运动。

对于活塞膜泵，驱动室在这方面与汽缸内活塞单元液压连通。通过移动活塞，可以将液压流体压入到驱动室中或吸出驱动室，这具有驱动室的膜的相应运动的结果。这种布置具有如下优点：泵压力可以通过液压部件中的压力的相应控制或调节来控制。此外，膜泵允许泵送流体的简单平衡，因为泵室的体积变化以及因此泵冲程上的流体排量对应于控制室的体积变化(具有异号)，其中，这可以经由汽缸内活塞单元的活塞的位置被精确确定。

然而，误差源可能出现在这里。一方面，收集在泵室中的空气可能具有这样的结果：泵送通过泵室的流体量不会精确地对应于驱动室的体积变化。而且，由于膜泵驱动器的一定的系统压缩率，控制室的体积变化可以与由汽缸内活塞单元的活塞的运动引起的体积变化不同。在这方面，收集在液压流体中的空气尤其可导致液压系统的一定的压缩率。此外，将汽缸内活塞单元连接到驱动室的软管例如可以具有一定的柔韧性，因此在增压下膨胀。影响用于平衡所检测到的值的一定系统压缩性也可以与其它驱动机构一起发生。

在这方面，从DE 19919572 A1已知一种方法，通过该方法，可以在通过泵室泵送的流体中确定空气比例。为此，首先通过重力填充泵室并且测量由此产生的开始压力。泵室的截止阀随后闭合，从而产生封闭在其中的流体体积。对于闭合的截止阀，然后，汽缸内活塞单元通过预定的端部压力被致动以作用在封闭的流体体积上。在这方面，伴随该压力变化的泵室中的流体体积的体积变化直接取决于封闭的流体体积中的空气的比例。因此，空气比例可以借助于由压力差产生的并且经由活塞运动确定的体积变化来确定。在这方面，在DE 19919572 A1中，通过固定地预定义的常数考虑膜泵驱动器的系统压缩率的影响。然而，例如，在泵的操作期间，系统压缩率可能由于液压流体中的空气收集而变化，这在DE19919572A1中没有考虑。

因此，从DE 102011105824 B3已知一种如何能够膜泵驱动器的系统压缩率的确定方法。在这方面，确定填充有气体的泵装置的系统压缩率，其中使用压力传感器调节开始压力和结束压力，并且记录相关联的泵位置或泵传感器值。基于值对，确定设定为等于系统压缩率的弹簧常数。

发明内容

根据第一方面，本发明的目的是提供一种医用膜泵驱动器的系统压缩率的改进的确定方法。根据第二方面，本发明的目的是提供一种由膜泵输送的医用流体中的空气比例和/或空气量的改进的确定方法。此外，本发明的目的是提供执行根据本发明的方法的相应的膜泵驱动器或血液处理机，所述血液处理机具有相应的膜泵驱动器。

根据第一方面，本发明包括一种医用膜泵驱动器的系统压缩率值的确定方法，其中，移动到第一压力水平和第二压力水平，并且检测所述膜泵驱动器的第一操作参数值和第二操作参数值，其中，基于检测到的操作参数值确定系统压缩率值。根据本发明，在这方面，在确定系统压缩率值期间，膜泵驱动器的膜被支撑在刚性表面上。在这方面，膜泵驱动器的膜特别地可以被支撑在刚性表面处，同时，检测到对应于第一压力水平和第二压力水平的第一操作参数值和第二操作参数值。

在这方面，本发明考虑到，膜泵驱动器实际上不代表其总体积不可改变的闭合系统，而是通过膜泵驱动器的膜联接到其它系统部件。根据本发明，在确定系统压缩率的过程中，由于膜泵驱动器的膜被支撑在刚性表面上，因此，膜泵驱动器的系统压缩率然而可以被很大程度上与外部影响隔离。因此，根据本发明确定的系统压缩率值更精确地再现了返回到膜泵驱动器本身的压缩率。此外，根据本发明的确定不再受膜泵驱动器的膜的反压的影响。

在这方面，根据本发明的系统压缩率值可以是任何期望的参数，通过该参数可以表征和优选地量化膜泵驱动器在压力变化时的压缩性能或可缩性。在这方面，与第一压力水平和第二压力水平相关联的膜泵驱动位置被用作计算系统压缩率值的操作参数值。

为了移动到第一压力水平和第二压力水平，优选地致动膜泵驱动器，直到膜泵和/或膜泵驱动器的压力达到第一压力水平。随后，确定膜泵驱动器的第一操作参数值。然后，致动膜泵驱动器，直到膜泵和/或膜泵驱动器的压力达到第二压力水平，然后，确定第二操作参数值。在这方面，膜泵驱动器和/或膜泵的压力可以经由压力传感器来检测。操作参数可以经由相应的操作参数传感器，例如经由位置传感器和/或运动传感器来确定。

在这方面，第一压力水平和第二压力水平可以是预定压力水平。它们尤其可以存储在膜泵驱动器的控制器中。

根据本发明的优选实施方式，第一压力水平和第二压力水平超过膜泵驱动器的膜的最大反压，在该第一压力水平和第二压力水平处确定操作参数值。取决于操作是在真空还是在过压下进行，这提供了膜被向外偏转最大值还是向内偏转最大值，同时，确定在第一压力水平和第二压力水平下存在的各个操作参数值。

根据本发明的方法优选地用于这样的系统中，在该系统中，具有布置在其中的泵室的泵盒可联接到膜泵驱动器。

根据本发明的第一变型，在这方面，可以在泵盒被联接之前进行系统压缩率值的确定。在这种情况下，在确定系统压缩率值期间，膜优选地接触泵盒容纳器的容纳表面。在这方面，这种泵盒容纳器在正常的泵操作中用于将泵盒保持在膜泵驱动器的联接表面处。为此，它具有容纳表面，在泵盒的插入状态中，泵室的后壁被支撑在该容纳表面上。根据本发明，系统压缩率值的确定现在可以在泵盒被插入之前进行，在这方面，膜接触该容纳表面。在这方面，容纳表面可以例如大致遵循泵室的形状，并且通常具有凹形形状。

在本发明的第二变型中，系统压缩率值的确定可以在具有联接的泵盒的情况下进行。在这方面，膜泵驱动器的膜可以在确定系统压缩率值期间完全压入泵盒的泵室中，并且可被支撑在泵室的后壁处。在这种状态下，膜泵驱动器的膜接触泵盒的膜，膜转而接触泵室的后壁。

在两个上述变型中，系统压缩率值的确定优选地在过压下进行。膜泵驱动器的膜因此从驱动室朝向相应的相对表面而压出。

然而，也可以通过应用真空来进行系统压缩率值的确定。在这方面，膜优选地完全被拉入到膜泵驱动器的驱动室中并且接触该驱动室的后壁。由此，还可以减少或避免其它部件对确定膜泵驱动器的系统压缩率值的影响。

本发明尤其可以用于这样的膜泵驱动器中，在膜泵驱动器中，在正常操作中，通过对布置在泵盒后面的气垫加压，将泵盒压向膜泵驱动器的联接表面。在这方面，在正常操作中，泵盒插入其中的泵盒容纳器可以特别地由于气垫的填充而与泵盒一起朝向膜泵驱动器的联接表面移动。

在这方面，优选地在气垫已经被填充到操作压力之后进行系统压缩率值的确定。无论在具有插入的泵盒的情况下或不具有插入的泵盒的情况下而确定系统压缩率值，这都是有利的，因为通过填充气垫确保了膜所接触的相对表面不移动。特别地，在测量期间尤其减小或避免在没有挤压下所存在的机械间隙和机械变形。在这方面，气垫的操作压力优选地大于第一压力水平和第二压力水平，和/或由气垫施加到泵盒容纳器上的力大于由第一压力水平和第二压力水平经由膜泵驱动器的膜而施加的力，使得操作压力的精确水平对系统压缩率的确定没有影响。

在这方面，在具有插入的泵盒和在插入泵盒之前，可以在真空下确定系统压缩率。

如果系统压缩率值的确定是在具有插入的泵盒时进行的，则优选地，泵室的至少一个阀打开，以便当膜接触驱动室的后壁时允许流体流入或流出泵室，或者当移动到第一操作压力时流出泵室。

根据本发明使用的第一压力水平优选地大于50mbar，因为通常使用的膜通常产生大约50mbar的反压。第一压力水平优选地大于75mbar，进一步优选地大于100mbar，进一步优选地大于150mbar。由此确保在达到第一压力水平时膜完全地贴靠在相对表面上。然而，第一压力水平优选地小于600mbar。由此确保同样在泵的正常泵操作中出现的压力范围内测量系统压缩率值。在这方面，第一压力水平优选地小于400mbar，进一步优选地小于300mbar，并且进一步优选地小于250mbar。因此，仍然提供第一压力水平之上的一定压力值范围以移动到第二压力水平。

第二压力水平优选地同样大于50mbar，进一步优选地大于200mbar，进一步优选地大于250mbar。由此实现膜被完全放置其上。在这方面，第二压力水平优选地高于第一压力水平。然而，第二压力水平优选地小于600mbar，优选地小于500mbar，进一步优选地小于450mbar，进一步优选地小于400mbar。因此，用于确定系统压缩率值的测量范围保持在正常泵操作中同样达到的压力范围内。

在这方面，上述压力值表示为经由膜的压力差的绝对值，即驱动室中的压力和施加在膜的外表面处的压力之间的压力差。因此，它可以是在指示水平处的过压或真空。在这方面，优选地在膜的外表面施加大气压力，同时确定系统压缩率值。

第一压力水平和第二压力水平之间的差值进一步优选地大于5mbar，进一步优选地大于10mbar，进一步优选地大于40mbar，进一步优选地大于80mbar。通过第一压力水平和第二压力水平之间足够大的压力差确保系统压缩率值的确定的一定精度。相反，如果压力差被选择得太小，则其仅对应于泵驱动位置的最小变化，这增大了测量误差的影响。

然而，第一压力水平和第二压力水平之间的差值优选地小于500mbar，优选地小于400mbar，进一步优选地小于300mbar，进一步优选地小于200mbar。由此可以选择在泵送期间在泵驱动器的正常操作范围内的压力水平。此外，测量可以快速进行。

例如，第一压力水平可以达到约200mbar，而第二压力水平可以达到约300mbar。

根据本发明，根据该方法可以提出，在真空和过压下均可确定系统压缩率值。由此可以考虑这样的效果：该效果对在真空和过压下系统压缩率值具有不同影响。

如上已经所述，任何期望的参数可以被确定为系统压缩率值，该系统压缩率值与在压力变化时的泵驱动器的可缩性相关。在这方面，系统压缩率值特别优选地取决于在第一压力水平和第二压力水平下确定的操作参数值的差值。在这方面，尤其使用该差值来确定系统压缩率值。

在这方面，系统压缩率值优选地取决于膜泵驱动器在第一压力水平和第二压力水平下采用的泵位置之间的差值。系统压缩率值尤其可以简单地确定为该差值。

根据本发明的方法优选地用在这样的膜泵驱动器上，该膜泵驱动器具有由膜封闭的驱动室，膜通过驱动室中的过压而向外偏转出驱动室，并且通过驱动室中的真空而向内偏转到驱动室中。

此外，膜泵驱动器可以具有压力传感器，该压力传感器确定驱动室中的压力以移动到第一压力水平和第二压力水平。

此外，优选地，驱动室中的压力可以经由与驱动室连通的汽缸内活塞单元产生。在这方面，汽缸内活塞单元可以特别地例如通过连接软管而与驱动室流体连通。进一步优选地设置有检测作为操作参数值的活塞的位置的长度传感器。

到膜上的压力的传递优选地液压式进行。汽缸内活塞单元和工作室可以特别地彼此液压连接。

如上已经所述，对于作为活塞膜泵的膜泵驱动器的该实施方式，对于系统压缩率的主要影响因素是：已经收集在液压系统的液压流体中的空气和所述汽缸内活塞单元和所述驱动室之间的连接软管的可缩性。现在，根据本发明可以确定该系统压缩率，而没有经由膜歪曲(falsifying)测量值的外部值。

本发明还包括具有压力传感器并具有控制器的膜泵驱动器，其中，该控制器具有用于执行如上所述的根据本发明的方法的功能。在这方面，该功能可以特别地自动确定膜泵驱动器的系统压缩率值。为此，该控制器可以移动到第一压力水平和第二压力水平，并且可以检测相关联的第一膜泵驱动值和第二膜泵驱动值，其中压力水平被选择成使得膜被支撑在刚性表面上。

在这方面，系统压缩率值的确定特别地在激活阶段中进行，即在实际泵操作之前进行。在这方面，根据本发明的功能可以集成到激活程序(activation routine)中。在这方面，根据本发明的功能可以特别地以自动方式来执行系统压缩率值的确定，该自动方式作为激活程序的一部分和/或响应用户输入。

膜泵驱动器优选地还具有用于确定操作参数值的传感器，特别是用于确定膜泵驱动位置的位置传感器。

此外，膜泵驱动器优选地具有联接表面，泵盒可以联接到该联接表面。

在这方面，膜泵驱动器优选地被设计成如上面针对根据本发明的方法更详细地描述的。其特别是活塞膜泵的驱动器。此外，该功能优选地执行根据本发明的方法，例如上面已经给出的。

本发明还包括具有这种膜泵驱动器的血液处理机，特别是透析机，特别是腹膜透析机。在这方面，血液处理机特别地具有用于将泵盒朝向膜泵驱动器的联接表面挤压的泵盒容纳器和/或气垫。在这方面，膜泵驱动器的控制器优选地集成到血液处理机的控制器中，从而使得其具有用于执行根据本发明的方法的功能。

根据第二方面，本发明包括由膜泵输送的医用流体中的空气比例和/或空气量的确定方法。为此，通过膜泵的膜泵驱动器的相应控制器来移动到第一压力水平和第二压力水平，并且检测膜泵的相关操作参数值，空气比例和/或空气量基于该操作参数值确定。与根据由文献DE 19919572A1和DE 102011105824B3已知的方法不同，因此，其不是由泵室的重力填充随机产生的用作作为第一压力水平的开始压力的压力水平，而是通过膜泵驱动器的相应控制器移动的预定压力水平。因此，空气比例或空气量的确定不依赖于重力填充期间在压力室中随机采用的压力。

空气比例和/或空气量的确定优选地在以下情况下发生：在填充泵室之后闭合泵室的所有阀，使得在泵室内产生封闭的流体体积。随后，首先移动到第一压力水平，并且通过膜泵驱动器的相应控制确定第一操作参数值，然后移动到第二压力水平，并且通过膜泵驱动器的重复控制确定相关的第二操作参数值。在这方面，空气比例和/或空气量优选地可以参考第一压力水平和第二压力水平以及参考第一操作参数值和第二操作参数值而确定。

在这方面，泵位置优选地被确定为操作参数值。为此，汽缸内活塞单元的活塞的位置可以特别地被确定为用于活塞膜泵的操作参数值。

然后，空气比例和/或空气量的计算可以根据从DE 19919572A1已知的公式进行。

在这方面，优选地使用根据本发明的方法，例如已经针对第一方面在上面详细描述的。其尤其可以是活塞膜泵。然而，根据本发明的方法在这方面可以不依赖于在那里呈现的系统压缩率值的确定而使用。

然而，根据第二方面，在确定空气比例和/或空气量时优选考虑膜泵驱动器的系统压缩率值。由此提高空气比例和/或空气量的确定的精度。

在这方面，优选地移动到第三压力水平和第四压力水平并且检测用于确定系统压缩率值的泵的相关联的操作参数值，其中基于操作参数值确定系统压缩率值。操作参数值转而可以是用于确定空气比例和/或空气量的操作参数值。在这方面，系统压缩率值的确定优选地在膜泵的激活阶段中进行。

同样用在确定空气比例和/或空气量时的相同的两个压力水平优选地用于确定系统压缩率值。这具有很大的优点：即不必针对多个压力水平或压力变化确定系统压缩率值，而是仅针对第一压力水平和第二压力水平确定系统压缩率值，然而仍然正确地再现在空气比例和/或空气量的确定中测量到的值中系统压缩率的比例。在这方面，仅仅通过用于根据本发明的第二方面的空气比例和/或空气量的根据本发明的确定方法使得这个过程可行，根据本发明的第二方面，主动地移动到第一压力水平和第二压力水平，使得这里可以使用两个预定压力水平，该两个预定压力水平也用于确定系统压缩率值。

在这方面，用于根据本发明的第一方面的系统压缩率值的根据本发明的确定方法优选地用于确定在确定根据第二方面的空气比例和/或空气量的范围内所考虑的系统压缩率值。

本发明还包括具有压力传感器并具有控制器的膜泵驱动器，其中，该控制器具有用于执行根据本发明的方法的功能，该方法用于根据本发明的第二方面而确定空气比例和/或空气量。在这方面，该控制器优选地以自动的方式执行根据本发明的方法，特别地在正在进行的泵操作期间以自动的方式执行该方法。在这方面，尤其可以在由膜泵输送的流体的平衡中考虑由此确定的空气比例和/或由此确定的空气量。

膜泵驱动器优选地具有联接表面，泵盒可以联接到该联接表面。膜泵驱动器还优选地具有用于确定操作参数值的传感器，特别是用于确定泵驱动位置的传感器。

在这方面，根据本发明的膜泵驱动器优选地被设计成例如在上面已经针对根据本发明的第一方面的根据本发明的方法提出。

根据本发明的膜泵驱动器的控制器特别优选地具有用于执行根据第一方面的用于确定系统压缩率值的方法的功能，和用于根据本发明的第二方面的确定由膜泵驱动器输送的医用流体中的空气比例和/或空气量的功能。

本发明还包括具有根据第一方面和/或第二方面的膜泵驱动器的血液处理机，特别是透析机，特别是腹膜透析机。

血液处理机优选地具有用于将泵盒朝向膜泵驱动器的联接表面挤压的泵盒容纳器和/或气垫。

附图说明

现在，将参考附图和实施方式示例更详细地呈现本发明的优选实施方式。

附图显示：

图1：根据本发明的具有联接的泵室的膜泵驱动器的示意性呈现；

图2：通过根据本发明的具有联接的泵盒的膜泵驱动器的联接区域的截面；以及

图3：泵盒的实施方式例如可被联接到根据本发明的膜泵驱动器。

具体实施方式

图1显示根据本发明的膜泵驱动器30的实施方式，膜泵驱动器30用于泵送医用流体通过可联接到膜泵驱动器的泵室4。

膜泵驱动器具有驱动室1，柔性膜2布置在驱动室1处。柔性膜2布置在膜泵驱动器的联接表面3中，使得泵室4的膜(在图1中不可识别到)可以联接到驱动室的膜2，从而其随着驱动室的膜2的运动。因此，泵室4的体积可以通过膜2移动出驱动室1或者移动到驱动室1中的运动而改变。通过相应地切换阀(在图1中不再以细节显示)使膜2移动，可以通过泵室4泵送流体，该阀控制到泵室4的流入或从泵室4的流出。

在这方面，泵室4通常是泵盒的一部分(在图1中不再以细节显示)，其优选地表示一次性物品。在这方面，泵室通常由泵盒的坚硬部分的相应成形而形成，其由形成泵室的膜的柔性薄膜覆盖。

然而，本发明还可以以相同的方式用于膜泵，其中驱动室和泵室彼此固定地连接或集成在共同的泵送装置中。

在图1所示的实施方式中，在这方面，其为具有汽缸内活塞单元7的活塞膜泵，汽缸内活塞单元7经由液压管路12与驱动室6液压连通。在这方面，汽缸内活塞单元7由驱动器10驱动，驱动器10作用在汽缸内活塞单元7的活塞8上并使活塞8在汽缸9中移动。活塞8在汽缸9中行进的距离由与汽缸内活塞单元7相关联的长度传感器11检测或测量。

在这方面，汽缸内活塞单元7的压力侧25经由流体管路12与驱动室1流体连通，其中，压力侧25、流体管路12和驱动室1填充有液压流体。活塞8的调节运动因此被传递到驱动室1的膜2。因此，通过移动活塞8，在汽缸内活塞单元7的液压体积对应变化时，驱动室1的膜2向外凸出地拱起，或者被凹入地拉入到驱动室的内部空间中。

因此，通过致动汽缸内活塞单元7引起泵室4中的流体输送所需的驱动室1的体积变化。通过致动活塞8，液压流体被压入到驱动室1中或被吸出驱动室1。膜2因此被致动，膜2的运动传递到泵室5上并改变其体积。

此外，膜泵驱动器具有压力传感器13，通过该压力传感器可以测量液压系统中的液压流体的压力以及由此测量驱动室1中的压力。在这方面，除了膜2的可能的反压之外，驱动室1中存在的压力对应于在泵室4中存在的反压，使得泵室4中的压力也可以同时经由压力传感器13来确定。

此外，膜泵驱动器具有控制器(未示出)，控制器连接到长度传感器11和压力传感器13并且评估所测量到的信号。此外，控制器控制膜泵驱动器的驱动器10并控制阀，所述阀用于控制流体流入泵室4和流出泵室4。

这种活塞膜泵具有的优点是：其输送非常精确的量的流体，其中，总输送量能够被精确平衡，因为泵体积对应于汽缸内活塞单元7的冲程体积，并且可以通过长度传感器11精确测量。

在这方面，本发明的膜泵驱动器的控制器首先具有根据本发明的第二方面的功能，通过该功能可以确定由膜泵输送的流体中的空气比例和/或空气量。通过该功能可以防止存在于泵室4中的气泡歪曲通过空气室4输送的流体的平衡。

为了确定空气比例或空气量，提供了可以介于泵送过程与每个冲程之间的测量阶段。首先，在这方面，根据通常的泵送过程，通过移动膜2，流体被吸入到泵室4中。泵室4的截止阀随后闭合，使得产生封闭的流体体积，并且移动到第一预定压力水平p_a，并且通过致动驱动器10来确定活塞8的相关联的位置。第二压力水平p_e继而被行进，并且活塞8的相关联的位置同样通过致动驱动器10来确定。如果封闭在泵室4中的流体具有一定气体比例，则其被通过压力增大而压缩，该压力增大对应于泵室4的体积的对应变化。该体积差可以由开始压力和结束压力处存在的活塞9的位置来确定。

控制器根据由此获得的值来计算包含在泵室中的空气量，该值即在大气压下的在此所包含的空气体积V_at。为此，该控制器呈现波义耳氏定律，波义耳氏定律适用于等温状态变化，即当忽略温度变化：

p×V＝常数

从此开始，测量阶段的不同状态可以等于：

V_at×p_at＝V_a×p_a＝V_e×p_e

当观察到这样的关系时：通过开始体积和结束体积的差值来确定差量V_diff，即V_diff＝V_a-V_e，可以从其获得大气压力V_at下的实际气体体积：

根据具体使用的泵方法，对于有该公式时必须考虑到的是：经由压力传感器13在膜泵的液压侧上测量到的压力可能不完全对应于泵室4中的压力，但是由于膜2的张力，与该压力的不同达特定值。然而，在该方法的第一变型中，空气比例的确定可以通过未偏转的膜2进行，使得可以忽视膜的影响。在第二变型中，相反，开始压力p_a可以通过由于在液压侧和泵侧之间的膜导致的压力差p_mem来校正。例如，它可被存储在控制器中。因此，当膜2已经拉动得非常远而进入或完全进入到驱动室1中，从而可以利用完整的泵体积时，可以执行空气比例的确定。在这方面，在激活阶段，可以确定由于膜而出现在液压侧和泵侧之间的压力差p_mem。然而，根据在液压侧上的压力和由于膜而出现的压力差p_mem之间的比率和所需的精度，还可以选择性地忽略压力差p_mem。

进入上面公式中的体积差由活塞S_diff在压缩时从压力水平p_a到压力水平p_e所覆盖的距离以及其面积A_K确定。

然而，在这方面，必须考虑到的是，在压力从p_a变化到p_e时活塞8的运动不仅仅是由于泵室4中的空气体积。对于膜泵驱动器，其本身也具有在压力变化下的一定的可缩性(yielding)或系统压缩率。在这方面，影响因素尤其是可以在液压系统中收集的空气和液压管路12的一定柔韧性。因此，活塞8将仅仅由于当p_a到p_e的压力变化时的该系统压缩率而移动一定距离S₀，即使泵室4中根本没有包含任何空气，并且泵室4因此是不可压缩的。

因此，当考虑表征系统压缩率的系统压缩率值S₀的情况时，产生包含在泵室4中的空气的实际体积V_at。

根据本发明的第二方面，因为在确定了泵室4中的空气体积后，两个之前确定的压力水平p_a和p_e被主动地行进，可以精确地确定针对该压力变化的表征系统压缩率的系统压缩率值S₀。因此避免了根据现有技术的由于使用通过重力填充获得的、作为开始压力水平p_a的压力水平而导致的不精确性。

在这方面，根据本发明的膜泵驱动器的控制器优选地具有第二功能，通过该第二功能可以确定系统压缩率值S₀。为此，例如在激活阶段，也移动到第一压力水平p_a和第二压力水平p_e，且检测活塞8的相应位置。在这方面，为了仅考虑由于膜泵驱动器的系统压缩率的影响，而不考虑例如联接到膜泵驱动器的部件的压缩率的影响，在膜泵驱动器的如下状态下进行确定：在该状态中，膜2被支撑在刚性表面处。例如，这可以实现，原因在于，是在这样的压力范围中进行系统压缩率值的确定：在该范围中，膜2已经向外或向内被偏转到最大范围。

在这方面，在以下两种情况下可以进行系统压缩率值的确定：具有联接到膜泵驱动器的联接表面3的泵盒，以及没有联接的泵盒。

在这方面，在图2中更详细地示出了根据本发明的膜泵驱动器的实施方式的机械设计，其中泵盒可以与膜泵驱动器联接。膜泵驱动器具有机器块20，在该机器块20处布置有用于联接泵盒14的联接表面3。在这方面，设置有柔韧性膜2的驱动腔1引入联接表面3中并且经由液压管路12与汽缸内活塞单元7(这里不再详尽地示出)连通。

在这方面，泵盒14被插入到用于联接到联接表面3的泵盒容纳部15中，使得泵盒的后侧被支撑在泵盒容纳部15的容纳表面处。为此，在这方面，容纳表面在泵室4的区域中具有相应的球形切口，该球形切口被设计为泵盒的后侧的隆起部。

在插入泵盒14之后，盒容纳部15经由气垫18被朝向联接表面3挤压，该气垫布置在后侧并且转而被支撑在装置壁17处。为此，对应的操作压力作用在该气垫上，该操作压力可以例如在1500mbar和2500mbar之间。

在该实施方式中，泵盒容纳部15被设计为抽屉，其能够在方向21上移入和移出以插入盒。此外，机器块20可以在运动方向22上放置在泵盒14上。在推入抽屉15并且放置机器块20之后，气垫18然后被加压以实现将泵盒14牢固联接到联接面3。

然而，替代图2所示的结构设计，泵盒容纳部15还可以被设计为例如门，该门被打开以用于插入泵盒14，且被闭合以用于将泵盒14放置在联接表面处。在这种情况下，气垫18可被集成到门中。

在这方面，图3中示出了泵盒14的实施方式，泵盒14具有两个泵室4和4’。在这方面，泵盒包括坚硬部，使流体引导通道和泵室被引入到该坚硬部中并且通过相对于联接表面的柔韧性薄膜覆盖。在这方面，泵盒尤其具有阀23和阀24，经由阀23和阀24，可以控制流体流入和流出泵室4和泵室4’。在这方面，阀同样经由布置在机器块20中的致动器致动。

在这方面，系统压缩率值的根据本发明的确定优选地在膜泵的激活阶段中进行，但是在这方面，可以在具有插入泵盒和没有插入泵盒的情况下进行。

如果在没有插入泵盒14的情况下执行确定，则在执行测量期间，膜被支撑在泵盒容纳部15的容纳表面16上。如果相反，在具有插入的泵盒的情况下执行确定，则膜2被支撑在泵室4的后壁5上，并且因此支撑在泵盒的坚硬部上。为此，具有插入的泵盒时，控制流体流入和流出相应泵室的阀中的至少一个阀必须打开。在这方面，系统压缩率值的确定有利地在以下两种情况下进行：在填充流体到泵盒之前进行，或者当泵室例如经由流体连接件与透析袋或者引流袋连通的情况下进行。

通过在测量过程中提供膜的完全偏转的对应高压水平p_a和高压水平p_e来实现如下事实：在测量阶段期间，膜接触泵盒容纳部的容纳表面16或泵室的后壁。在这方面，膜2的张力已经通过达到第一压力水平p_a而被完全克服。然后，在压力增加到第二压力水平p_e时，膜被支撑在刚性相对表面上，使得联接到其上的膜或多个部件对系统压缩率值的确定没有影响。

由于在大约50mbar的压力水平下克服了膜2的张力，故合适的第一压力水平位于大约200mbar处；合适的第二压力水平位于大约300mbar处。

在这方面，优选使用相同的压力水平来确定系统压缩率值，该相同的压力水平还被用于确定由泵输送的流体中的空气体积。因此，在压力从p_a增加到p_e时活塞8所覆盖的距离由此可简单地用作系统压缩率值S₀。因此，系统压缩率值S₀作为从压力水平p_a和压力水平p_e确定的膜泵驱动器的位置值的差值。

如上已经所述，液压流体的空气含量和液压软管的刚度代表了对系统压缩率的主要影响因素。然而，机械部件的机械公差和变形也可以导致系统的一定可缩性，并且因此导致系统压缩率值的增大。

因此，系统压缩率值的确定优选地在气垫18已经被填充到操作压力之后发生，使得泵盒容纳部15被朝向联接表面3挤压。由此可以减小泵盒容纳部的间隙和所涉及的机械部件的可能的机械变形可能对系统压缩率值的确定的影响。此外，系统压缩率值的确定还由此在相同的情况下进行，然后，其还存在于在泵操作期间空气比例的确定中。在这方面，泵盒容纳部通过气垫18被朝向联接表面挤压，而与是在具有插入的泵盒的情况下、还是在不具有插入的泵盒的情况下进行系统压缩率值的确定无关。

在这方面，在系统压缩率值受气垫的操作压力影响的程度上，为了进一步增大精度，可以限制气垫内部压力的调节公差。

根据上述变型，系统压缩率值的确定在过压下进行，使得膜2向外拱出驱动室1并且支撑在向外布置的相对表面上。

然而，系统压缩率值的根据本发明的确定还可以达到真空水平。在这种情况下，真空水平被选择成使得膜2支撑在驱动室1的后壁6上。在这方面，合适的第一压力水平大约为-200mbar；合适的第二压力水平大约为-300mbar。因此，合适的真空水平在量上对应于合适的过压水平。

在系统压缩率值的确定发生在真空水平p_a和p_e的情况下，优选地，根据上述第二方面通过真空水平p_a和p_e执行操作，以确定在泵送通过泵室的流体中的空气体积。

在这方面，如果在确定系统压缩率值时通过真空水平来执行操作，则气垫、泵盒容纳部和机器块的设计的机械性能不影响测量。

此外，根据本发明，可以分别设置以确定具有过压水平和具有真空水平的系统压缩率值。气垫、泵盒安装部和机器块的设计的机械性能可以通过使用这两种方法来确定，并且它们可以由于液压系统而与性能分离。

在真空下的系统压缩率值的确定同样可以在具有插入的泵盒或不具有插入的泵盒的情况下进行。如果在具有插入的泵盒时进行，则这样的阀应当被打开：通过该阀，泵室与其它部件连通。

在这方面，根据本发明确定的系统压缩率值可以一方面进入到如上所述的输送的医用流体的空气体积的确定中。在这方面，其允许更精确地平衡移动通过膜泵的流体，这因为可以更精确地确定泵送流体中的空气体积。

此外，系统压缩率值的确定可用于验证液压系统的除气(degassing)的质量。在这方面，例如，一旦系统压缩率值超过特定阈值，就可以执行液压系统的除气或者可以显示其必要性。

根据本发明的膜泵驱动器优选地用在用于泵送医用流体的血液处理装置中，特别是用于泵送血液或透析液。在这方面，根据本发明的膜驱动泵特别优选地用在透析机中，其中，膜泵用于将透析液泵送到患者的腹部中或者用于将透析液从患者的腹部移除。

Claims (16)

1.一种医用设备的医用膜泵驱动器的系统压缩率值的确定方法，所述膜泵驱动器包括膜、用于将泵盒联接到所述膜泵驱动器的联接表面、以及布置在联接表面的驱动室，所述驱动室由所述膜封闭，其中，将所述驱动室内的压力分别调整到第一压力水平和第二压力水平，并且检测所述膜泵驱动器的第一操作参数值和第二操作参数值，所述第一操作参数值和所述第二操作参数值基于所述膜泵驱动器在所述第一压力水平和所述第二压力水平下采用的泵位置而确定，其中，基于检测到的所述操作参数值确定所述系统压缩率值，

其特征在于，在确定所述系统压缩率值期间，所述膜泵驱动器的膜被支撑在刚性表面处，其中，所述刚性表面由所述驱动室的后壁形成，或者由所述医用设备或联接 至所述医用设备的泵盒的表面形成。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第一压力水平和所述第二压力水平超过所述膜的最大反压。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述系统压缩率值的确定在已经联接所述泵盒之前进行，其中，所述膜接触所述医用设备的泵盒容纳器的容纳表面。

4.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述系统压缩率值的确定在具有联接的泵盒的情况下进行，其中，所述膜被完全压入所述泵盒的泵室中并且被支撑在所述泵室的后壁处。

5.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述系统压缩率值的确定在真空下进行，其中，所述膜被完全拉入所述膜泵驱动器的所述驱动室中并且接触所述驱动室的后壁。

6.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述医用设备包括气垫，在正常操作中，在确定所述系统压缩率值之前，将所述气垫填充到操作压力，经由所述气垫，所述泵盒能够被朝向所述膜泵驱动器的联接表面挤压。

7.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述第一压力水平大于50mbar；和/或其中，所述第一压力水平小于600mbar；和/或其中，所述第二压力水平大于50mbar；和/或其中，所述第二压力水平小于600mbar；和/或其中，所述第一压力水平和所述第二压力水平之间的差值大于5mbar；和/或其中，所述第一压力水平和所述第二压力水平之间的差值小于500mbar。

8.根据权利要求1或2所述的方法，其中，在真空和在过压下确定所述系统压缩率值。

9.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述系统压缩率值取决于在所述第一压力水平和所述第二压力水平下确定的所述操作参数值的差值。

10.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述膜通过所述驱动室中的过压而向外偏转出所述驱动室，并且通过所述驱动室中的真空而向内偏转到所述驱动室中；和/或其中，提供确定所述驱动室中的压力以移动到所述第一压力水平和所述第二压力水平的压力传感器；和/或其中，所述驱动室中的压力经由连接到所述驱动室的汽缸内活塞单元产生；其中，所述泵位置是所述活塞的位置，并且提供检测作为所述操作参数值的活塞的位置的长度传感器；和/或其中，液压地进行到所述膜上的压力传递，其中，所述汽缸内活塞单元和所述驱动室填充有液压流体。

11.一种由膜泵输送的医用流体中的空气比例和/或空气量的确定方法，所述膜泵包括膜泵驱动器，并且所述膜泵驱动器包括膜、用于将泵盒联接到所述膜泵驱动器的联接表面、以及布置在所述联接表面的驱动室，所述驱动室由所述膜封闭，为此，通过所述膜泵驱动器的相应控制来将所述驱动室中的压力调整到第一压力水平和第二压力水平，并且检测所述膜泵的相关的操作参数值，所述操作参数值基于所述膜泵驱动器在相应压力水平下采用的泵位置而确定，其中，基于所述操作参数值确定所述空气比例和/或空气量，并且其中，在确定所述空气比例和/或空气量时考虑所述膜泵驱动器的系统压缩率值，其中，根据权利要求1至10中任一项所述的方法进行确定所述系统压缩率值。

12.根据权利要求11所述的方法，其中，将所述驱动室中的压力调整到第三压力水平和第四压力水平来确定所述系统压缩率值，并且检测所述膜泵的相关的操作参数值；其中，基于所述操作参数值确定所述系统压缩率值；并且其中，所述第三压力水平和所述第四压力水平分别等于所述第一压力水平和所述第二压力水平。

13.一种膜泵驱动器，所述膜泵驱动器具有压力传感器并具有控制器，其特征在于，

所述控制器具有用于执行根据权利要求1至10中任一项所述的系统压缩率值的确定方法的功能和/或用于执行根据权利要求11至12中任一项所述的由膜泵输送的医用流体中的空气比例和/或空气量的确定方法的功能。

14.根据权利要求13所述的膜泵驱动器，其中，泵盒能够被联接到所述膜泵驱动器的联接表面。

15.一种血液处理机，其具有根据权利要求13所述的膜泵驱动器。

16.根据权利要求15所述的血液处理机，其中，所述血液处理机具有泵盒容纳器和/或用于将泵盒挤压到所述膜泵驱动器的联接表面的气垫。

Images