CN113474022B - 包括泵送机构的输注装置 - Google Patents

Abstract

一种用于向患者(P)施用医用流体的输注装置(1)，包括泵送机构(4)，该泵送机构(4)构造为作用到流体导管(20)上，泵送机构(4)包括泵送部分(42)，该泵送部分(42)能够相对于所述流体导管(20)运动，以使流体流(F)穿过所述流体导管(20)。泵送机构(4)包括在多个不同位置(43A‑43E)处联接到泵送部分(42)的多个可旋转的齿轮元件(45A‑45E)，其中齿轮元件(45A、45E)彼此操作性地联接以使齿轮元件(45A‑45E)协同旋转以用于使泵送部分(42)运动。以这种方式，提供了一种可允许泵送机构尺寸较小、但仍提供可靠且高效的输注操作的输注装置。

Description

包括泵送机构的输注装置

本发明涉及用于向患者施用医用流体的输注装置以及用于操作输注装置的方法。

这种输注装置包括构造成作用在流体导管上的泵送机构，该泵送机构包括泵送部分，该泵送部分能够相对于所述流体导管运动以使流体流穿过所述流体导管。

这种类型的输注装置总体上以定量(蠕动)输注泵来表示。本文中为蠕动式的泵送机构作用在例如输注管线之类的流体导管上，以用于传输医用流体穿过流体导管，以便将医用流体朝向患者输送。

现有技术中众所周知的蠕动输注装置例如包括具有多个泵指的泵送机构，所述多个泵指用于顺序地作用在流体导管上，以迫使流体沿指定的泵送方向穿过导管。其他蠕动输注装置使用例如摆动装置，该摆动装置执行用于作用在包括膜的泵模块上的摆动动作，该摆动动作从而使流体流经泵模块。

普遍希望提供一种蠕动输注装置，该装置可以包括尺寸较小且容易构造的泵送机构，同时仍提供可靠且高效的泵送动作。

WO2012/049263A1公开了一种包括泵送机构的输注装置，该泵送机构具有用于作用在泵模块上的摆动机构。此处的摆动盘以倾斜角度连接到旋转轴，使得通过旋转该轴，摆动盘可以移动以作用在泵模块的膜上。

从WO2010/088143A1中已知一种蠕动输注装置，其包括泵送机构，该泵送机构具有安置在共同载体元件上的滚子元件，滚子元件构造为通过使载体元件旋转而作用到流体导管上，以便传输流体穿过流体导管。

本发明的目的是提供一种输注装置和一种操作输注装置的方法，该输注装置可以允许泵送机构具有较小的尺寸，同时仍提供可靠且高效的输注操作。

该目的通过包括下述特征的输注装置来实现。

相应地，泵送机构包括在多个不同位置处联接到泵送部分的多个可旋转的齿轮元件，其中齿轮元件彼此操作性地联接以用于使齿轮元件协同旋转以使泵送部分运动。

因此，泵送机构设计成借助于多个可旋转的齿轮元件作用在泵送部分上。齿轮元件联接到泵送部分，使得通过使齿轮元件旋转，使泵送部分运动，以使流体流穿过流体导管，从而向患者施用医用流体。

此处的齿轮元件彼此操作性地联接并因此形成确保齿轮元件协同旋转的齿轮系。因此，齿轮元件一起旋转，使得齿轮元件不能彼此独立地旋转。相反，一个齿轮元件的旋转与所有其他齿轮元件的旋转一起进行，齿轮元件以协同的方式的旋转，使得如果其他齿轮元件旋转，则每个齿轮元件均以限定的方式运动。

由齿轮元件形成的齿轮系例如可以由例如电动马达的形式的单个驱动装置驱动。为此，驱动装置可以作用到其中一个齿轮元件上，一个齿轮元件的旋转从而引起所有其他齿轮元件以限定的、协同的方式旋转。

齿轮元件可以例如通过啮合接合彼此以机械的方式联接。替代性地，可以想到通过由单独的驱动装置使齿轮元件旋转而以电子的方式联接，但是该驱动是经协同的，使得齿轮元件以协同的方式一起旋转。

有利地，每个齿轮元件均联接到泵送部分，使得每个齿轮元件均作用到泵送部分上。齿轮元件可以沿着流体导管延伸所沿的纵向流动方向对齐，齿轮元件的枢轴从而横向于纵向流动方向延伸并且相对于彼此沿着纵向流动方向移位。

此处的齿轮元件可以联接到泵送部分，使得齿轮元件在多个位置处作用到泵送部分上，这些位置相对于彼此沿着纵向流动方向移位，使得通过齿轮元件，泵送部分可以进行顺序的蠕动运动以传输流体穿过流体导管。

在一个实施方式中，齿轮元件中的每个齿轮元件均包括齿接部，使得可以建立与其他齿轮元件的啮合接合。齿轮系可由彼此直接啮合的相邻的齿轮元件形成。替代性地，相邻的齿轮元件之间可以布置有一个或多个附加的带齿的轮，使得相邻的齿轮元件经由置于其之间的带齿的轮间接地彼此联接。

在一个实施方式中，所述多个齿轮元件中的相邻的齿轮元件彼此操作性地联接，使得相邻的齿轮元件操作成沿相反的旋转方向旋转。为此，相邻的齿轮元件可以例如直接啮合接合，使得一个齿轮元件的旋转引起相邻齿轮元件沿相反旋转方向的旋转。相邻的齿轮元件因此以相反的方式旋转，一个齿轮元件沿顺时针方向的旋转例如引起相邻齿轮元件沿逆时针方向的旋转。

在另一实施方式中，所述多个齿轮元件中的相邻的齿轮元件彼此操作性地联接，使得相邻的齿轮元件操作成沿相同的旋转方向旋转。在这种情况下，在相邻的齿轮元件之间可以布置附加的带齿的轮，使得相邻的齿轮元件借助于中间的带齿的轮彼此联接。在这种情况下，相邻的齿轮元件沿相同方向旋转，一个齿轮元件的例如沿顺时针方向的旋转引起相邻齿轮元件的同样沿顺时针方向的旋转。

通常，可以在相邻的齿轮元件之间布置一个或多个工具轮，使得相邻的齿轮元件可以借助于一个或多个中间的带齿的轮彼此联接。齿轮系因此由与带齿的轮相连接的齿轮元件形成，此处的齿轮元件联接到泵送部分，使得齿轮元件的旋转引起泵送部分的运动，以传输流体穿过流体导管。

在一个实施方式中，泵送机构包括将齿轮元件连接到泵送部分的多个连接元件，每个连接元件在所述多个不同位置中的一个位置处连接到泵送部分。齿轮元件因此借助于例如呈杆形式的不同的连接元件联接到泵送部分，使得齿轮元件的旋转运动转换为泵送部分的运动，因此连接元件作用于将齿轮元件的以限定的方式的运动转换成泵送部分的用于引起在流体导管处的泵送动作的指定运动。

此处的每个齿轮元件均可以联接到其中一个连接元件。例如，连接元件可以以可枢转的方式联接到相关联的齿轮元件，使得在齿轮元件旋转期间，连接元件可以相对于齿轮元件枢转。

具体地，连接元件可以以偏心方式联接到相关联的齿轮元件。特别地，每个齿轮元件均可以绕相关联的旋转轴线旋转，连接元件在相对于旋转轴线偏心的联接位置处联接到该相关联的齿轮元件。因此，当使齿轮元件旋转时，联接位置以偏心方式绕旋转轴线旋转，从而引起联接位置围绕旋转轴线的行星运动以及连接元件的对应运动。齿轮元件的这种运动经由连接元件传递到泵送部分，使得泵送部分以迫使流体流经流体导管的方式运动。

每个齿轮元件的联接位置可以相对于其他齿轮元件的联接位置以预定方式布置，使得引起泵送部分以蠕动方式运动以迫使流体穿过流体导管。例如，所述多个齿轮元件中的第一齿轮元件的联接位置可相对于第一齿轮元件的旋转轴线沿着第一位移方向移位，而所述多个齿轮元件的第二齿轮元件的联接位置相对于第二齿轮元件的旋转轴线沿着第二位移方向移位，第一位移方向和第二位移方向相对于彼此成角偏移。

有利地，在此，第一齿轮元件的位移方向与第二齿轮元件的位移方向之间的角偏移在齿轮元件的旋转运动期间保持恒定。

在相邻的齿轮元件执行相反旋转运动的情况下，相邻的齿轮元件之间不存在恒定的偏移。然而，在此有利地，在第一齿轮元件和第二齿轮元件并非直接相邻、而是在其之间安置有一个中间齿轮元件的情况下，第一齿轮元件的位移方向与第二齿轮元件的位移方向具有限定的角偏移。第一齿轮元件和第二齿轮元件沿相同的旋转方向旋转，而中间齿轮元件将沿相反的旋转方向旋转。因此，在这种情况下，并非彼此直接相邻的齿轮元件可以在其连接元件的联接位置方面具有预定的角偏移。

在相邻的齿轮元件执行相同的旋转运动并因此沿相同的旋转方向旋转的情况下，在用于直接相邻的齿轮元件的连接元件的联接位置的位移方向之间有利地存在恒定的角偏移。

通过选择合适的关于用于将连接元件联接到齿轮元件的联接位置的角偏移，可以合适地转换成泵送部分的运动，泵送部分的运动使得获得泵送部分处的蠕动泵送动作。

在一个实施方式中，泵送部分包括多个泵送元件，其中所述多个泵送元件中的相邻的泵送元件在相关联的枢轴处彼此可枢转地联接。因此，泵送部分由彼此可枢转地联接的泵送元件的链形成，泵送元件例如由形成泵送元件的链的刚性梁部段形成。

在这种情况下，每个齿轮元件均可以例如借助于其相关联的连接元件作用到位于相邻的泵送元件之间的枢轴上，各齿轮元件有利地作用到不同的泵送元件对上，使得每个齿轮元件在不同的成对相邻泵送元件的枢轴处作用到泵送元件的链上。因此，通过齿轮元件的旋转运动，泵送元件的链可以运动以作用在流体导管上以迫使流体流穿过流体导管。

在另一实施方式中，泵送部分可以由可柔性地变形的壁元件形成，该壁元件有利地可以由弹性材料一体地成形和制造。因此，泵送部分形成为一件式，其可通过齿轮元件的运动而柔性地变形，齿轮元件例如借助于一体地连接到泵送部分的连接元件而与泵送部分联动。

该目的还通过一种用于操作用于向患者施用医用流体的输注装置的方法来实现，该方法包括：借助于泵送机构作用到流体导管上，该泵送机构包括泵送部分，该泵送部分能够相对于所述流体导管运动，以使流体流穿过所述流体导管，并使用泵送机构的多个可旋转的齿轮元件使泵送部分运动，其中可旋转的齿轮元件在多个不同位置处联接到泵送部分并且彼此操作性地联接，使得齿轮元件在使泵送部分运动时进行协同旋转。

上文针对输注装置描述的优点和有利实施方式同样适用于该方法，因此在这方面应参照上文。

随后将参照附图中所示的实施方式更详细地描述本发明的基本思想。

在附图中：

图1示出了输注装置在患者床边的布置的示意图；

图2示出了以定量(蠕动)输注装置构造的输注装置的示意图；

图3示出了输注装置的泵送机构的示意图；

图4A至图4E示出了在用于泵送流体穿过流体导管的致动期间处于不同状态的泵送机构；

图5示出了输注装置的泵送机构的另一实施方式的示意图；以及

图6示出了联接位置的角偏移的示意图，在所述联接位置处连接元件连接到泵送机构的齿轮元件。

总体上，如图1所图示，多个输注装置1可以布置在患者P的床边，用于向患者P输送一种或多种医用流体，诸如药物、营养液、盐水溶液等。输注装置1可以布置在支架上，并且每个输注装置均用于从容器3经由输注管线2朝向患者P输送医用流体。

本文所涉及的输注装置1特别地构造为定量(蠕动)输注泵，用于执行蠕动泵送动作以传输流体穿过输注管线2。

如图2示意性所示，这种类型的输注装置1总体上可包括具有正面100的壳体10，在正面100上形成有用于接收输注管线2的接收部101。呈可枢转门形式的关闭元件11可以连接到壳体10并且可以被关闭以便将输注管线2牢固地接收并紧固在形成在壳体10的正面100上的接收部101内。

输注装置1包括用于作用在输注管线2上的泵送机构4或连接到输注管线2的泵模块。泵送机构4总体上构造为以蠕动运动的方式作用在输注管线2上以迫使流体沿流动方向F穿过流体管线2，使得总体上从容器3朝向患者P地将流体泵送穿过输注管线2。

在图3至图5中示出这种泵送机构4的不同实施方式。

在一个实施方式中，如图3所示，泵送机构4包括呈带齿的轮形式的多个齿轮元件45A-45E，每个齿轮元件45A-45E均可绕相关联的旋转轴线450旋转并在其周向外表面上承载有齿接部452。此处的齿轮元件45A-45E以下述方式彼此啮合地接合，即第一齿轮元件45A与相邻的第二齿轮元件45B啮合，第二齿轮元件45B另外又与相邻的第三齿轮元件45C啮合，等等。齿轮元件45A-45E因此彼此联接以形成齿轮系45，齿轮系45使得齿轮元件45A-45E不能彼此独立地旋转，而只能以协同的方式一起旋转。

在图3的实施方式中，第一齿轮元件45A与例如呈电动驱动马达形式的驱动装置46联动，因此第一齿轮元件45A在操作期间受到驱动而旋转，从而引起其他的齿轮元件45B至45E与第一齿轮元件45A一起旋转。

齿轮元件45A例如相对于壳体10以可旋转的方式安装。

此处的齿轮元件45A-45E借助于杆元件形式的对应连接元件44A-44E联接到泵送部分42，该泵送部分42由在枢轴43A-43E处彼此可枢转地联接的多个梁部段形式的泵送元件420-425形成。

连接元件44A-44E的第一端各自在联接位置451处联接到其相关联的相应齿轮元件45A-45E，联接位置451相对于齿轮元件45A-45E的相应旋转轴线450偏心。

每个连接元件44A-44E的第二端联接到一对相邻泵送元件420-425的枢轴43A-43E。

连接元件420-425形成彼此可枢转地联接的梁形成的链。在一端429处，此处的泵送元件420-425的链可枢转地联接到固定的壁部分41，例如壳体10的一部分。在第二端426处，泵送元件420-425的链联接到联接元件427并且经由联接元件427在枢轴428处可枢转地联接到例如壳体10，端部426处的联动连接从而允许在泵送部分42的运动期间在端部426处进行横向调节运动，以便针对由于泵送部分42的形状变化而引起的端部426处的横向运动进行调节，这将从图4A至图4E中变得明显。

泵送部分42用于作用到流体导管20上，该流体导管20例如由容纳在接收部101内的输注管线2形成，该接收部101位于输注装置1的壳体10与关闭元件11之间。本文的泵送部分42、当通过齿轮元件45A-45E而运动时、在移动的位置处以周期性方式受到挤压，从而以蠕动方式迫使流体流沿着流动方向F穿过流体导管20。

图4A至图4E示出了在齿轮元件45A-45E的不同旋转状态下—表示为0°、90°、180°、270°和360°的状态—图3的泵送机构4，图4E的状态因此与图4A的状态相匹配，使得图4A至图4E图示了齿轮元件45A至45E完整旋转一周。

当驱动齿轮元件45A-45E的齿轮系45时，齿轮元件45A可以例如借助于电动驱动器沿逆时针旋转方向旋转，如图3所示。这使相邻的齿轮元件45B沿顺时针方向旋转、齿轮元件45C沿逆时针方向旋转、齿轮元件45D同样沿顺时针方向旋转、而齿轮元件45E沿逆时针方向旋转。在齿轮元件45A-45E的旋转运动期间，在此，每个齿轮元件45A-45E的联接位置451均绕相关联的齿轮元件45A-45E的旋转轴线450偏心地旋转，使得对应的连接元件44A-44E绕对应齿轮元件45A-45E的旋转轴线450偏心地运动。

参见图4A至图4E，可以观察到，泵送部分42使流体导管20处的挤压位置P1、P2因齿轮元件45A-45E的运动而沿流动方向F移动并且以此方式迫使流体流穿过流体导管20。特别地，当齿轮元件45A-45E的联接位置451处于指向流体导管20的位置时，如图4A中齿轮元件45D的情况，流体导管20在挤压位置P1处受到对应连接元件44D的挤压。在齿轮元件45A-45E的旋转运动期间，凹陷位置P1、P2沿流动方向F移动，这一点对于凹陷位置P1而言在图4A和4B可见以及对于凹陷位置P2(跟在后面的)而言在图4B至图4E中可见。以此方式，将流体推动穿过流体导管20，因此导致流体流沿流动方向F穿过流体导管20。

在图3和图4A至图4E的实施方式中，相邻的齿轮元件45A-45E沿相反的旋转方向旋转。如从图4A至图4E中可见的那样，此处齿轮元件45A-45E的联接位置451总体上相对于彼此成角偏移，因此在泵送部分42处引起蠕动泵送动作。

如此处可见，沿相同旋转方向旋转的齿轮元件45A-45E保持其角偏移。例如，齿轮元件45A与45C的联接位置451成180°的偏移，该偏移在齿轮元件45A-45E的旋转期间得以保持，如从图4A到4E可见。

这一点在图6中示意性地图示。相关联的连接元件44A-44E联接到相应齿轮元件45A-45E的联接位置451相对于旋转轴线450沿着位移方向X1-X5移位，不同的位移方向X1-X5相对于彼此总体上成角偏移。此处，在沿相同旋转方向旋转的齿轮元件45A-45E(例如齿轮元件45A和45C或齿轮元件45B和45D)之间的位移方向X1-X5之间的角偏移在齿轮元件45A-45E的旋转运动期间保持恒定。

如从图4A至图4E中可见的那样，泵送元件420-425的链的轴向长度随着泵送元件420-425通过齿轮元件45A-45E运动而改变。此处轴向长度的改变通过泵送元件420-425的链在端部426处借助于联接元件427的联接来调节，联接元件427在枢轴428处可枢转地连接到壳体10，因此允许端点26进行轴向运动，这一点例如从图4A到图4B的过渡中可以明显看出。

在图5所图示的另一实施方式中，泵送机构4包括由一体的壁元件形成的泵送部分42，该壁元件例如由弹性材料制成并因此可柔性地变形。此处的连接元件44A-44E与泵送部分42一体地形成，泵送部分42在其端部426、429处连接到固定的壁部分40、41。

如上所述，根据图3和图4A至图4E的实施方式，齿轮元件45A-45E借助于连接元件44A-44E联接到泵送部分42。然而，在此，图5的实施方式中的齿轮元件45A-45E彼此联接成沿相同的旋转方向旋转，因为在每对相邻的齿轮元件45A-45E之间，布置有中间带齿的轮47，用于将相邻的齿轮元件45A-45E彼此联接起来。此处的每个齿轮元件45A-45E均与一个或两个带齿的轮47啮合(取决于该齿轮元件在齿轮系45中的位置)，使得齿轮元件45A-45E彼此联接以在由例如电动马达形式的驱动装置46驱动齿轮元件45A-45E中的一个齿轮元件时一起旋转。

在图5的实施方式中，连接元件44A-44E在齿轮元件45A-45E处的联接位置451在相对于彼此成角偏移的位移方向上移位，如在图5中显而易见的那样。此处，由于齿轮元件45A-45E沿相同的旋转方向旋转，因此，相邻的齿轮元件45A-45E的角偏移在齿轮元件45A-45E的旋转运动期间保持恒定。

除此之外，图5的实施方式的主要蠕动功能与图3和图4A至图4E的实施方式的功能相当，因此在这方面可参照上文。

本发明的基本思想不限于上述实施方式，还可以以完全不同的方式实施。

本文所述的输注装置可用于向患者输送不同的医用流体，诸如药物、营养液等。

本文所述的输注装置的泵送机构可以作用于输注管线或输注管线连接有泵模块以将蠕动泵送动作施加到输注管线上。

附图标记列表

1 输注装置

10 壳体

100 正面

101 接收部

11 关闭元件

2 输注管线

20 流体导管

3 容器

4 泵送机构

40、41 固定的壁部分

42 可变形泵送部分

420-425泵送元件(梁部段)

426 联接轴

427 联接元件

428 枢轴

429 枢轴

43A-43E位置(枢轴)

44A-44E连接元件

45齿轮系

45A-45E齿轮元件

450 旋转轴线

451 联接位置

452 齿接部

46 驱动马达

47 带齿的轮

F 流动方向

P患者

P1、P2凹陷位置

X1-X5位移方向

Claims (12)

1.一种用于向患者(P)施用医用流体的输注装置(1)，包括：

泵送机构(4)，所述泵送机构(4)构造为作用在流体导管(20)上，所述泵送机构(4)包括泵送部分(42)，所述泵送部分(42)能够相对于所述流体导管(20)运动，以用于使流体流(F)穿过所述流体导管(20)，

所述泵送机构(4)包括在多个不同位置处联接到所述泵送部分(42)的可旋转的多个齿轮元件(45A-45E)，其中，所述齿轮元件彼此操作性地联接以用于使所述齿轮元件(45A-45E)协同旋转以使所述泵送部分(42)运动，

所述泵送机构(4)包括将所述齿轮元件(45A-45E)连接到所述泵送部分(42)的多个连接元件(44A-44E)，每个连接元件(44A-44E)均在所述多个位置中的一个位置处连接到所述泵送部分(42)，

其特征在于，所述连接元件(44A-44E)均由杆元件形成。

2.根据权利要求1所述的输注装置(1)，其特征在于，所述齿轮元件(45A-45E)各自包括用于使所述齿轮元件彼此操作性地联接的齿接部(452)。

3.根据权利要求1或2所述的输注装置(1)，其特征在于，所述多个齿轮元件(45A-45E)中的相邻的齿轮元件(45A-45E)彼此操作性地联接，使得所述相邻的齿轮元件(45A-45E)操作成沿相反的旋转方向旋转。

4.根据权利要求1或2所述的输注装置(1)，其特征在于，所述多个齿轮元件(45A-45E)中的相邻的齿轮元件(45A-45E)彼此操作性地联接，使得所述相邻的齿轮元件(45A-45E)操作成沿相同的旋转方向旋转。

5.根据权利要求1或2所述的输注装置(1)，其特征在于，在所述多个齿轮元件(45A-45E)中的相邻的齿轮元件(45A-45E)之间布置有带齿的轮(47)，以用于使所述相邻的齿轮元件(45A-45E)彼此操作性地联接。

6.根据权利要求1所述的输注装置(1)，其特征在于，每个齿轮元件(45A-45E)均联接到所述多个连接元件(44A-44E)中的一个连接元件(44A-44E)。

7.根据权利要求6所述的输注装置(1)，其特征在于，每个齿轮元件(45A-45E)均能够绕相关联的旋转轴线(450)旋转，所述多个连接元件(44A-44E)中的所述一个连接元件(44A-44E)在相对于所述旋转轴线(450)偏心的联接位置(451)处枢转地联接到所关联的齿轮元件(45A-45E)。

8.根据权利要求7所述的输注装置(1)，其特征在于，所述多个齿轮元件(45A-45E)的第一齿轮元件的联接位置(451)相对于所述第一齿轮元件的所述旋转轴线(450)沿着第一位移方向(X1)移位，而所述多个齿轮元件(45A-45E)的第二齿轮元件的联接位置(451)相对于所述第二齿轮元件的所述旋转轴线(450)沿着第二位移方向(X2)移位，其中，所述第一位移方向(X1)与所述第二位移方向(X2)相对于彼此成角偏移。

9.根据权利要求8所述的输注装置(1)，其特征在于，所述第一齿轮元件和所述第二齿轮元件的位移方向之间的所述角偏移在所述齿轮元件(45A-45E)的旋转运动期间保持恒定。

10.根据权利要求1或2所述的输注装置(1)，其特征在于，所述泵送部分(42)包括多个泵送元件(420-425)，其中，所述多个泵送元件(420-425)中的相邻的泵送元件(420-425)在相关联的枢轴(43A-43E)处彼此可枢转地联接。

11.根据权利要求10所述的输注装置(1)，其特征在于，每个齿轮元件(45A-45E)均在相关联的一对相邻的泵送元件(420-425)的所述枢轴(43A-43E)处联接到所述相关联的一对相邻的泵送元件(420-425)。

12.根据权利要求1或2所述的输注装置(1)，其特征在于，所述泵送部分(42)由可柔性地变形的壁元件形成。