CN110869067A - 泵系统，透析设备以及运行泵系统的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于在透析机中产生透析溶液体积流的泵系统，其中该泵系统包括至少一个活塞泵，该活塞泵的活塞与工作流体共同作用，该工作流体本身将力施加在输送机构上，特别是在膜片上，其中，设有调节机构，通过该调节机构能减小活塞泵的每活塞行程的输送体积，其中所述调节机构包括用于减小活塞行程的位置可变的机械的活塞止挡件和/或用于减少工作流体的量的机构和/或用于减少输送腔室的体积的机构，所述输送腔室与输送机构共同作用并且包含要输送的透析溶液。

Description

泵系统，透析设备以及运行泵系统的方法
技术领域
本发明涉及一种用于在透析机中调节透析溶液的优选连续体积流的泵系统，一种具有这种泵系统的透析机，优选腹膜透析机，并且涉及一种输送透析溶液的方法。
背景技术
从现有技术中已知各种透析方法。在自动腹膜透析期间，腹膜透析机控制新鲜透析溶液向腹腔中的引入以及消耗的透析溶液从腹腔的排出。
重力设备可以用于产生透析溶液流，即其中那些通过重力引起流的设备，以及其中使用泵来输送透析溶液的设备。
在这种情况下经常使用活塞泵。如从图1可以看出，一种已知的泵系统包括一个布置在柱形空间中的活塞8，该活塞与活塞杆相连，该活塞杆本身由借助马达运行的小齿轮7驱动。小齿轮7与活塞杆的齿条部段共同作用，使得活塞杆根据图1的小齿轮的旋转方向向左或向右移动，即沿输送方向或抽吸方向运动。
活塞8与工作流体接触，该工作流体由虚线标记并且填充远离活塞杆的活塞侧部上的柱形空间的工作空间以及与之连接的管路部段并且最后填充腔室4，该腔室在一侧被膜片9封闭。
膜片9贴靠被设计为一次性物品的盒3的柔性薄膜或膜片。在这方面，可以例如由硅酮制造膜片9。通过在腔室4中施加过压，将膜片9以及借助该膜片将柔性薄膜压入盒的泵腔室3中。相反，如果通过使活塞8向左移动的方式而向腔室4施加负压，则膜片9被拉入腔室4中。由于在柔性薄膜和膜片之间的负压，柔性薄膜跟随该运动，使得泵腔室3的容积增大。
可以通过位移传感器6记录活塞的运动。由此可以确定多少液压液体被压入腔室4中以及从腔室41中去除了多少液压液体。此外，在液压系统处设置有压力传感器5，其测量液压系统中的压力。一方面，压力传感器可以对液压系统进行功能检查，因为可以将压力传感器的数据与位移传感器6的数据进行比较，从而可以检查液压系统的密封性。
另外，压力传感器允许确定盒的泵腔室3中的压力。如果液压泵不移动，则在腔室4和泵腔室3之间出现压力平衡。然后，液压液体的压力对应于泵腔室3中的压力。
腹膜透析设备的泵在透析溶液流入到患者腹部中时输送在25毫升至3500毫升的范围中的体积。出于结构类型的原因，须考虑直至10％的公差，这在最小流入体积为25ml时可能会导致2.5ml的过填充。除此之外，泵的功率驱动器的缺陷可能导致尽管处方不同，但仍要执行一个完整的腔室，即要经过最大可能的活塞位移，从而要执行一个最大可能的容积。如果规定了相对较小的流入体积，则可能会导致患者的显著的过填充。这又能导致无法通过功能安全性的措施拦截的患者危险。
发明内容
因此，本发明的目的是改进开始提到的类型的泵系统，使得相对于已知系统降低患者的过填充的可能性。
该目的通过具有权利要求1的特征的泵系统来实现。
因此提出，泵系统具有调节机构，通过该调节机构能减小活塞泵的每活塞行程的输送体积，其中所述调节机构包括用于减小活塞行程的位置可变的机械的活塞止挡件和/或用于减少工作流体的量的机构和/或用于减少输送腔室的体积的机构，所述输送腔室与输送机构共同作用并且包含要输送的透析溶液。
因此，在一个实施方式中，本发明的基本思想是通过机械止挡来限制泵的活塞的行进位移，并因此限制每活塞行程的输送体积。止挡件优选位于腔室端部处，即位于工作空间的排出侧的端部处，活塞可移动地容纳在该工作空间中。活塞的行进位移的限制带来了以下优点，即也可以高精度地输送小体积。
通过该措施限制每个活塞行程可输送的透析液体的体积，从而即使在泵系统的功率电子设备出现故障时也不会发生患者的过填充。
止挡件可定位在不同的部位上，并且优选地也是可调节的或可移除的，使得活塞也可以再次穿过完整的即最大的行进位移，以能够在每个活塞行程中输送最大的输送体积。
在另一实施形式中提出，调节机构由用于减小工作流体的体积的机构构成，活塞将所述工作流体置于运动中，以使膜片偏转并且由此实现透析溶液的输送。因此可以通过这种机构减少工作流体的体积，例如，其方式是：一部分工作流体被导出到存储容器中。如果再次需要更多的工作流体，则可以相应地再次增加其体积。
由于泵系统中工作流体的量或体积确定了最大输送体积，因此，通过调整该量或体积，可以改变每活塞行程的输送体积。
所述量或体积的确定原则上可以从规定的透析溶液的流入体积中得出。因此，可以减少用于完整治疗的工作流体的体积，从而每个活塞行程仅持续地输送相应减少的透析溶液量，或者仅针对流入的最后一个或多个泵行程来配置该体积。
该方法不仅可以在工作流体的体积变化时考虑，而且可以在调节机构的其他替选的实施方案中考虑。
在另一实施形式中提出，调节机构构成用于减小输送腔室的容积的机构，该输送腔室与泵系统的输送机构共同作用并且容纳要输送的透析溶液。输送腔室优选是一次性用品，即一次性物品的组成部分，该一次性用品与透析设备共同作用，使得膜片或泵系统的其它输送构件与限界一次性用品的输送腔室的膜片共同作用。泵系统的膜片因此与一次性用品的膜片共同作用。
如果泵系统的膜片由于活塞行程而偏转，则输送腔室的膜片进行相应的运动，从而透析溶液相应被输送。
因此，泵行程的限制通过对盒的即一次性物品的输送腔室进行空间限制也是可行的。例如，这可以通过以下方式实现：与期望更高的输送速度的初始状态相比，使用具有更大壁厚或具有以不同方式减小的体积的盒。
最后，因此也可以通过减小盒或输送腔室的输送体积来实现活塞行程的减小，这同样改进了透析溶液的输送精度。因此，不必强制在泵系统中设置机械止挡件。活塞行程的减小还可以通过减小腔室的输送体积来实现，泵系统的膜片与该腔室共同作用。
泵系统可以具有任何的活塞泵，例如液压活塞泵或气动活塞泵。因此，工作流体可以是液体或气体。
在本发明的另一实施方案中设置有输入机构，通过该输入机构可以输入总的期望输送体积或从特定的时间点开始的期望输送体积或每个活塞行程的期望输送体积，并且调节机构与输入机构连接，使得根据输入到输入机构中的值来调节所述调节机构。
因此，例如可以考虑，泵系统的使用者预设期望输送体积，例如，5升透析溶液。输入机构可以例如由触摸屏或键盘等形成。还可以考虑，泵系统的使用者仅从特定的时间点开始输入还要执行的期望输送体积。例如，如果要执行的透析溶液的总体积为5升，则可以规定，在执行4升之后由用户输入还需执行1升。
在一个实施方式中可以考虑，使用者输入每个活塞行程的期望输送体积。
泵系统根据输入数据确定每活塞行程的输送体积，并借助调节机构调节输送体积。例如，可以考虑的是，前四升以较大的每活塞行程的输送体积来执行，而剩余的最后一升以与之相比较小的每活塞行程的输送体积来执行。该调节可以通过泵系统或透析设备进行，或也可以手动进行。
原则上适用的是，泵系统也可以设计成，使得独立地确定每个活塞行程设定哪个输送体积。泵系统可以例如根据处理时间、总的要执行的透析溶液的体积、已经执行的或仍要执行的透析溶液的体积等来设定所述调节。在这种情况下，可以省去上述由用户要操作的输入机构。
调节机构或泵系统可以构造成，使得每活塞行程的输送体积在整个输送持续时间内是恒定的。如果总共要执行的透析溶液的输送体积较小，则有意义的是，设定每活塞行程的尽可能小的输送体积。
优选的是，调节机构或泵机构构造成，使得每活塞行程的输送体积是可变的，并且特别在输送过程结束时比在输送过程开始时更小。因此，可以在开始执行透析溶液时执行相对较大的输送体积，这节省了时间，并且在执行过程将要结束时，如果仅还要给患者输送较小的剩余体积，则减小每活塞行程的输送体积或调节到较小的值，这具有更精确的输送和避免了患者过填充的上述优点。
此外可以考虑的是，调节机构构造成，使得工作流体的量可以减少，其中提出，从初始状态开始减少工作流体的量，使得膜张力对患者压力和/或对工作流体的压力的影响比初始状态下更小。膜张力越小，其对工作流体中所测得压力的影响就越小。在平衡状态下，当没有通过泵系统进行输送时，工作流体中的测得的压力相应于输送腔室中的压力，因此可以推断出患者压力即给患者施用的透析溶液中的压力。
因此，例如可以使用工作流体的量或体积的调节，来将膜片的特性从活塞泵的工作区域移动到止挡区域中。因此可以积极地影响对患者压力的检测，并且可以消除由于膜张力引起的歪曲。
泵系统的泵优选地具有活塞空间，该活塞空间通过软管与由膜片限界的腔室连通。膜片本身优选作用在设计为一次性用品的盒上或作用在其输送腔室上，由此将输送体积引导至患者。
为了实现透析溶液的连续或基本上连续的流动，泵系统优选具有以错开的方式工作的两个活塞泵。
在这一点上要指出的是，术语“一”和“一个”不一定表示元件中的刚好一个，即使这表示一个可能的实施方式，而是也可以表示多个元件。同样，复数的使用也包括所讨论的元件以单数形式存在，反之亦然，单数也包括所讨论的多个元件。
此外，本发明涉及一种透析设备，尤其一种腹膜透析设备，该透析设备具有根据权利要求1至8中任一项所述的泵系统。
本发明还涉及一种通过活塞泵输送透析溶液的方法，该活塞泵的活塞与工作流体共同作用，该工作流体本身将力施加在输送机构，特别在膜片上，其中为了提高活塞泵的输送精度而减小每活塞行程的输送体积，其方式是：改变活塞止挡件，使得减小活塞行程和/或减小工作流体的量和/或减小输送腔室的容积，该输送腔室与输送机构共同作用并包括要输送的透析溶液。
优选的是，将总的期望输送体积或从特定的时间点开始的期望输送体积或每活塞行程的期望输送体积输入到输入机构中并且根据一个或多个输入到输入机构中的值来减小输送体积。如上所述，也可以考虑取消这种输入机构，并且泵系统或透析设备本身确定从哪个时间点开始调节每活塞行程的哪个输送体积。
每活塞行程的输送体积可以在整个输送持续时间内保持恒定，或者改变，其中优选地提出，与输送过程开始时相比，在输送过程结束时，每活塞行程的输送体积更小，以便在输送相对较小的剩余输送体积时的输送精度设计得尽可能高。
附图说明
根据附图中所示的实施例更详细地阐述本发明的其他细节和优点。
附图示出：
图1：泵系统的示意图；
图2：示出工作流体中压力变化的图表；和
图3：腹膜透析设备的泵系统的另一原理图。
具体实施方式
图1示出了现有技术中已知的泵系统，但是该泵系统也可以在本发明的范围中使用，即，其也是根据本发明的泵系统。因此，参考以上针对图1的陈述。
每活塞行程的输送体积的减小可以通过未示出的机械的活塞止挡件来实现，该活塞止挡件优选地在底部，即在活塞运动的腔室端部的区域中。替代方案是减少液压流体的体积或在活塞和膜片之间延伸并且将活塞的运动传递到膜片上的其它工作流体的体积。为了改变体积，可以设置存储容器和阀，所述存储容器和阀使得工作介质可以被容纳在液压回路等中或从其中移除。这些部件当前用于给工作流体除气，从而获得活塞的最大的，最佳可能的行进位移。
本发明原则上不限于减小每个活塞行程所输送的体积，而是如果需要的话自然也可以再次增大该体积。
调节的另一替代方案在于减小与泵系统的膜片共同作用并包含透析溶液的盒等的容积。
图2中记录了工作流体中关于活塞位移的液压压力。
阴影区域表示上升，即活塞速度的提高，以及下降，即活塞速度的减少。在用ü表示的区域中，两个泵交替工作，使得阴影区域表示两个泵的运行的重叠区域。
腔室的开始处以A表示，并且腔室的结束处以E表示，活塞可往复运动地容纳在该腔室中。F表示与输送相关的腔室区域，该区域可以可变地调节。要移动的液压介质的区域用H标记。
P表示作用在一次性用品的输送腔室的膜片上的泵板，即膜片等。
根据本发明，可以使用恰好一个泵。然而，本发明也包括存在两个泵或更多泵的情况。
图3示出了现有技术中已知的腹膜透析设备或腹膜透析系统。
从图3可以看出，通常使用两个膜片泵(泵1，泵2)，它们分别具有一个位移传感器，以便能够确定活塞位置。膜片泵作用在泵腔室100上，通过该泵腔室将透析溶液从相应存在的透析溶液袋中泵出到患者的腹腔中，或者将消耗的透析溶液从患者的腹腔中排出。为了在尽管膜片泵不连续工作的情况下实现恒定的透析溶液体积流，确定膜片泵的液压管路中的液压PHyd。对于气动驱动膜片泵的情况，确定管路中相应的气压。为了确保压力监控，借助于压力传感器测量的压力PHyd必须被补偿一些影响值。在此，一方面是相应的膜片压力P膜片，即由于膜片的偏转和固有张力而响应于所测得的液压PHyd引起的反压。随着偏转的增大，膜片张力过度地增大，伴随着结构引起的速度响应。该反压取决于通常通过位移传感器测量的液压泵的位置。此外，考虑反压作为另一补偿变量，所述反压由于在系统中，即在泵中以及在构造成一次性用品的泵腔室中的流动阻力而产生。要考虑的反压取决于系统中的速度。最后，要考虑由于患者位置而产生的静液压压力PStat。

Claims (12)

1.一种用于在透析机中产生透析溶液的体积流的泵系统，其中该泵系统包括至少一个活塞泵，该活塞泵的活塞与工作流体共同作用，该工作流体本身将力施加在输送机构上，特别在膜片上，其特征在于，设有调节机构，通过调节机构能减小活塞泵的每活塞行程的输送体积，其中所述调节机构包括用于减小活塞行程的位置可变的机械的活塞止挡件和/或用于减少工作流体的量的机构和/或用于减少输送腔室的容积的机构，所述输送腔室与输送机构共同作用并且包含要输送的透析溶液。
2.根据权利要求1所述的泵系统，其特征在于，所述工作流体是液体或气体。
3.根据权利要求1或2所述的泵系统，其特征在于，设有输入机构或计算机构，通过所述输入机构或计算机构，能够输入或确定总的期望输送体积或从特定时间点开始的剩余期望输送体积或每活塞行程的期望输送体积，并且所述调节机构连接于所述输入机构或计算机构，使得所述调节机构构成为根据输入到所述输入机构中的或由所述计算机构确定的值来调节活塞泵的每活塞行程的输送体积。
4.根据前述权利要求中任一项所述的泵系统，其特征在于，所述调节机构构造成，使得每活塞行程的输送体积在整个输送持续时间内是恒定的。
5.根据权利要求1至3中任一项所述的泵系统，其特征在于，所述调节机构构造成，使得每活塞行程的输送体积在输送持续时间内是可变的，并且特别是在输送过程结束时比在输送过程开始时更小。
6.根据前述权利要求中任一项所述的泵系统，其特征在于，所述调节机构构造成，使得工作流体的量能减少，其中提出，工作流体的量从初始状态起减少，使得膜片张力对患者压力和/或工作流体的压力的影响与在初始状态下相比更小。
7.根据前述权利要求中任一项所述的泵系统，其特征在于，所述泵具有活塞空间，所述活塞空间经由软管与通过所述膜片限界的腔室连通。
8.根据前述权利要求中任一项所述的泵系统，其特征在于，所述泵系统具有两个活塞泵，所述两个活塞泵具有错开的工作循环。
9.一种透析设备，尤其是腹膜透析设备，其特征在于，所述透析设备具有根据权利要求1至8中任一项所述的泵系统。
10.一种通过活塞泵输送透析溶液的方法，所述活塞泵的活塞与工作流体共同作用，所述工作流体本身将力施加在输送机构上，特别在膜片上，其特征在于，为了提高活塞泵的输送精度，减少每活塞行程的输送体积，其方式是：改变活塞止挡件，使得减小活塞行程和/或减少工作流体的量和/或减小输送腔室的容积，所述输送腔室与所述输送机构共同作用并且包含要输送的透析溶液。
11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，总的期望输送体积或从特定时间点开始的期望输送体积或每个活塞行程的期望输送体积被输入到输入机构中或由计算机构确定，并且，根据输入到输入机构中的值或根据通过所述计算机构确定的值来减小所述输送体积。
12.根据权利要求10或11所述的方法，其特征在于，每活塞行程的输送体积在整个输送持续时间内保持恒定，或者在输送持续时间内变化，其中优选地提出，每活塞行程的输送体积在输送过程结束时比在输送过程开始时更小。
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