CN1254296A

CN1254296A - 蠕动泵

Info

Publication number: CN1254296A
Application number: CN98804300.9A
Authority: CN
Inventors: S·巴拉克
Original assignee: Societe des Produits Nestle SA
Current assignee: Societe des Produits Nestle SA; Nestle SA
Priority date: 1997-04-18
Filing date: 1998-02-24
Publication date: 2000-05-24
Also published as: CA2285299A1; CA2285299C; AU743140B2; DE29724578U1; BR9809093A; AU6728198A; US6106249A; WO1998047551A1; JP2001523995A

Abstract

本发明涉及一种用于推动液体使之流过一段软管的蠕动泵。所述泵包括:一个凸轮轴,所述凸轮轴上装有多个凸轮,所述每一个凸轮都具有一个驱动表面。所述相邻凸轮的驱动表面围绕所述凸轮轴以一个角度相互分隔开。所述泵还具有多个凸轮随动件,这些凸轮随动件都按照一个垂直于所述凸轮轴轴线的方向作往复运动。每一个所述的凸轮随动件都具有一个凸轮表面和一个管接合表面,所述凸轮表面抵靠在一个凸轮的驱动表面上,所述管接合表面用于接合所述软管段。所述这些凸轮随动件中的至少一个是一个节流凸轮随动件,所述节流凸轮随动件的管接合表面与所述软管段接合的时间比其它凸轮随动件与所述软管段接合的时间长。所述泵还具有一个用于使所述凸轮轴转动的马达,由此所述凸轮能够使所述凸轮随动件与所述软管段接合和阻断所述软管段以便使所述管段中出现蔓延的凹陷波动,从而推动液体。所述节流凸轮随动件可防止液体回流。

Description

蠕动泵

本发明涉及一种蠕动泵，这种蠕动泵适用于为病人输液的系统中。

为病人输液的系统已经为人们所知。可以利用重力、通过在一个可变形的容器上施加压力或者利用泵为病人输液。在泵操作的输液系统中，必须以一种可控制和连续的方式利用所述泵为病人输液。用于由泵操作的输液系统中的一种特殊的泵是一种蠕动泵。但是，蠕动泵存在着液体回流的问题。

因此，人们需要一种能够以可控制和连续的方式进行输液并且不存在回流问题的蠕动泵。

本发明提供一种用于推动液体使之流过一段软管的蠕动泵，所述泵包括：

一个凸轮轴，所述凸轮轴上装有多个凸轮，所述每一个凸轮都具有一个驱动表面，所述相邻凸轮的驱动表面围绕所述凸轮轴以一个角度相互分隔开；

多个凸轮随动件，这些凸轮随动件都按照一个垂直于所述凸轮轴之轴线的方向作往复运动，每一个所述的凸轮随动件都具有一个凸轮表面和一个管接合表面，所述凸轮表面抵靠在一个凸轮的驱动表面上，所述管接合表面用于接合所述软管段，所述这些凸轮随动件中的至少一个是一个节流凸轮随动件，所述节流凸轮随动件的管接合表面与所述软管段接合的时间比其它凸轮随动件与所述软管段接合的时间长；以及

一个用于使所述凸轮轴转动的马达，由此所述凸轮能够使所述凸轮随动件与所述软管段接合和阻断所述软管段以便使所述管段中出现蔓延的凹陷波动，从而推动液体；所述节流凸轮随动件可防止液体回流。

与其它凸轮随动件的管接合表面相比，所述节流凸轮随动件的管接合表面最好从凸轮进一步延伸。这可通过提供这样的方式来达到，即：使所述节流凸轮随动件具有一个平坦的管接合表面，而其它凸轮随动件具有一个凹形管接合表面。

一个节流凸轮随动件最好是作为一个端部凸轮随动件安装的；特别是所述节流凸轮随动件是按照所述泵的正向泵送方向作为一个端部凸轮随动件安装的。

只有当后端凸轮随动件完全延伸时，所述节流凸轮随动件最好回缩以打开所述软管段。

所述泵最好还包括用于确定所述凸轮轴的转动方向和转动速度的传感器装置。所述传感器装置可包括：

一个能够随着所述凸轮轴转动的盘，所述盘具有多个基本上相同的孔，这些孔贯通所述盘，这些孔围绕着所述盘的中心轴线等间距地分布；以及

一对安装在所述盘附近的传感器，所述传感器与所述盘上的孔对齐，所述传感器能够确定是否所述两个传感器与同一个孔对齐、一个传感器与孔对齐而另一个传感器没有与孔对齐或者所述两个传感器都没有与孔对齐，通过这些信息能够计算出所述盘的转动方向和转动速度。

每一个凸轮最好与相邻的一个凸轮之间以呈30°角的形式排列。可设置十二个凸轮。

所述泵还可包括一个外壳，所述外壳具有一个腔，所述管段贯通所述腔并且所述凸轮随动件可往复地延伸到所述腔中，所述腔具有一个可移动的壁式元件，所述壁式元件可将所述管段夹持在所述壁式元件和所述凸轮随动件的管接合表面之间。

所述马达最好可按照顺时针方向和逆时针方向使所述轴转动，从而能够按照两个方向将液体推动到所述管段中。

所述凸轮随动件最好在所述轴上以线性方式排列并且设置成使得利用所述凸轮轴的转动使凸轮随动件的往复运动沿着线性排列产生一个相位移动。因此，所述管段中所出现的阻断以一种连续的波浪形式从一个管部“前进”到下一个管部。这样可利用一个液体流动装置推动液体并使之通过所述管段，最后输送给病人。

所述泵最好包括一个或多个用于测定所述管段内的流动参数或液体压力表示参数的传感器。一种适合的传感器的一个示例是一个压力传感器，所述压力传感器可测量所述管段的直径(这是表示所述管段内压力的一种方式)。这样一种压力传感器的一个示例是一个应变仪。为了确定液体流动中是否存在诸如流动阻断和液体泄露等流动的问题，压力的确定是很重要的。一种适合的传感器的另一个示例是一种用于检测所述管段内是否存在气穴或泡沫的传感器。这样一种传感器的一个示例是一个超声传感器，所述超声传感器可测量通过所述管段中的一个超声波信号的衰减，超声波信号的衰减对于液体或气体是不同的。所述传感器也可与所述泵的控制单元相连，并且当测定到一个错误的流动参数或测定到存在气穴或泡沫时，可使所述控制单元停止所述泵的工作，或发出一个示警信号。

下面将结合附图通过一个示例对本发明的实施例进行描述，其中：

图1是一个泵的前透视图，其中表示的是所述泵在与一个流动装置的管段接合之前的状态，所述泵中的一个容器盖处于打开状态；

图2是沿图1中的线II-II所得到的一个局部截面图，其中所述盖处于关闭状态并且一个管段位于所述容器内；

图3是所述泵的一个后透视图，其中所述盖已被去掉以示出内部元件；

图4单独示出了用于固定所述电动马达的金属支承结构件和凸轮轴，其中去掉了一些凸轮以露出所述轴；

图5是表示带有几个凸轮的一段凸轮轴的透视图，其中示出了相邻凸轮间的角度变化；

图6A和图6B表示了两种不同类型的凸轮的轴向视图，所述两种凸轮在轴凹孔的角度方向上存在差异；

图7单独示出了两个凸轮随动件；其中

图7A表示了一个具有凹形管接合表面的凸轮随动件，而

图7B表示了一个具有平坦的管接合表面的端部凸轮随动件；

图8是表示所述两种不同的凸轮随动件的侧视图，所述两种凸轮随动件都处于工作状态，其中

图8A表示的是凸轮随动件处于一个延伸位置，在所述延伸位置处，所述凸轮随动件压迫并阻断一个管段，而

图8B表示的是凸轮随动件处于一个回缩位置，在所述回缩位置，所述凸轮随动件与所述管段脱离开以使孔完全打开，从而使液体流过所述管段；以及

图9是一个表示具有安装于其上的凸轮的所述凸轮轴、凸轮随动件和管段的侧视图，其中示出了泵连续操作的各个步骤。

参照附图，一个泵10包括一个外壳12，所述外壳12具有一个用户界面单元14和一个泵送组件16。所述用户界面14具有一个键盘18、一个声音信号元件20和一个显示器22。所述键盘18可用于启动所述泵或使所述泵停止运转以及用于输入诸如流速、流动时间和其它类似的数据。所述声音信号元件20通常是一个小扬声器以提供警示信号。

所述泵送组件16位于外壳12中的一个矩形盆腔26内，所述泵送组件16包括一个马达支承结构件33和一个盖28，盖28可封闭所述盆腔26的开口。利用枢接元件30、枢轴31以及铰接件32使盖28与所述马达支承结构件33铰接。所述枢接元件30与盖28是一体的，所述枢接元件30通过枢轴31与铰接件32相连，铰接件32与所述马达支承结构件33是一体的。铰接件32位于所述马达支承结构件33的一个凸台32′的一端。所述盖28还具有一个闩锁34，所述闩锁34具有一个松脱杆35、一个偏动弹簧36和一个钩37。钩37与所述外壳12中的一个闩锁凹槽39的一个横向台肩38相接合以将盖28锁定到所述外壳12上并使其封闭。

一个用于放置流动装置(未示出)的一段软管42的沟槽40在所述外壳12侧壁中的一对开口42和44之间贯穿所述外壳12。所述沟槽40限定了第一轴线45。一对凹形部分46和48分别在所述沟槽40的两端，所述凹形部分46和48被第一沟槽部分50隔开。所述沟槽40的第一沟槽部分50具有两对相对的管定心部分54和56。所述沟槽40具有一个与开口42相邻的腔60，腔60和开口42一起用作一个支承座，该支承座用于安装一个形状适合的连接器62，所述连接器62与管段42相连。将形状适合的连接器62安装到所述支承座中能够确保管段42与泵10之间的正确接合。另外，所述腔60可包括一个微型开关(未示出)，所述微型开关能够将一个信号提供给所述泵10的控制单元以表示所述管段42与泵10接合。

另外，所述盖32包括一对凸台84和86，当所述盖32关闭时，所述凸台84和86有助于将管段42紧紧推入所述沟槽40中。

一个壁式部件70通过枢接元件78与所述枢轴31枢接。所述壁式部件70具有一个平坦的管接合平面72和两对凹槽74，所述凹槽74分别对应于所述定心管段部分54和56。所述壁式部件70通过偏动弹簧80与所述盖32相连，这样当关闭盖32时，所述偏动弹簧80能够将一个偏动力传递到所述壁式部件70上。

在所述凹形部分46和48的底面(未示出)处分别具有一个传感器。其中一个传感器是一个超声传感器以检测流过所述管段42的液体组分，特别是用于确定所述液体中是否含有气泡或气穴。另一个传感器是一个用于测量所述管段42直径的应变仪以确定在所述管段42内的液体压力。可使用任何适合的传感器。这些合适的传感器都是已知的。

所述沟槽40的第一沟槽部分50的底面衬有一层织物90。这样，当将管段42放入所述沟槽40中并且关闭所述盖32时，所述管段42被夹持在所述壁式元件70的管接合面72和所述织物90之间(图2)。所述织物90可以是塑料薄膜或其它类似的物品。所述织物90用于防止所述管段42的磨损或破裂。

所述泵10的泵送机构是由多组凸轮100和凸轮随动件94形成的；在所示的实施例中具有十二组凸轮100和凸轮随动件94。如图2和图7中所示，所述凸轮随动件94的一端具有一个管接合表面96，在相对的一端具有一个凸轮表面98。每一个凸轮随动件94的凸轮表面98分别抵靠着一个凸轮100。某些凸轮随动件94具有一个凹形管接合表面96，所述凹形管接合表面96用于使管段42在所述沟槽40中定心。这样可防止管段42的线性排列有偏差。

每一个凸轮100以偏心的方式安装在一个六边形轴102上，所述六边形轴102位于一个与所述第一轴线45平行的轴线上。由于凸轮100是以偏心的方式排列在所述六边形轴102上的，因此当所述凸轮100随所述轴102转动时，这些凸轮100将使所述凸轮随动件94按照与所述第一轴线45垂直的方向106以线性方式作往复运动。在上述往复运动过程中，所述凸轮随动件94在第一延伸位置和第二回缩位置(如图2中所示)之间移动，所述凸轮随动件94在所述第一延伸位置处压下所述管段42的一部分以将其阻断，所述凸轮随动件94在所述第二回缩位置处能够打开所述管段42的孔43以使液体流过。

如图6中所示，每一个凸轮100具有一个六边形孔140，所述六边形轴102能够安装到所述六边形孔140中。另外，凸轮100的每一个表面上都具有一个月牙形槽142。一个圆柱形孔144从一个凸轮表面中的槽142贯穿了所述凸轮100延伸到另一个凸轮表面中的槽142。一个圆柱形销146在所述槽142内从所述凸轮100的一个表面向外伸出。从所述孔140的中心测得的在所述圆柱形孔144和凸轮表面上的圆柱形销146之间的角度为30°。

所述凸轮100具有两种不同的外形。一种外形是如图6A中所示的凸轮100。在这种形状的凸轮中，所述月牙形槽142在所述六边形孔140的一条边的上方居中式地对齐。另一种外形是如图6B中所示的凸轮100′。在这种形状的凸轮中，所述月牙形槽142在所述六边形孔140的一个角顶点的上方居中式地对齐。因此，这两种形状在所述六边形孔144与所述凸轮100其它部分之间的相对定向方面相互之间是不同的，方向上的差异为30°。

以使一种形状的凸轮100′后紧挨着另一种形状的凸轮100′的方式将凸轮100安装到所述六边形轴102上。这样，相邻的凸轮100以相互之间呈30°角的方式排列。当将所述凸轮100安装到所述六边形轴102上时，将从一个凸轮100′伸出的圆柱形销146安装到与之相邻的凸轮100′的圆柱形孔144中。这样，使凸轮100得到一种线性排列，并且每一个凸轮100与相邻的凸轮100以相互之间呈30°角的方式排列。所有12个凸轮100之间的角度总和，即在这一排列中的第一个凸轮100与最后一个凸轮之间的角度总和为330°。这就意味着所述凸轮随动件94的一端与另一端在往复循环中存在一个30°的相位差。

如图3中所示，所述凸轮随动件94的凸轮表面98通过在所述马达支承结构件33中的开口112向着凸轮100方向凸出。所述凸轮100分成三组，每组具有四个凸轮，每一组与其中一个开口112相对应。所述三组凸轮相互之间分别被分隔部件111隔开。

每一个分隔部件111的一端具有一个圆柱形孔以安装从相邻的凸轮100伸出的一个圆柱形销146。另外，每一个分隔部件111的相对一端设有一个圆柱形销(未示出)以与在这一端的一个凸轮100的圆柱形孔144相接合。一个环(未示出)安装在所述凸轮列100的两端以使所述凸轮100定位在所述六边形轴102上。所述环的一端具有一个圆柱形销以与相邻凸轮100的圆柱形孔144相接合，所述环的另一端具有一个圆柱形孔以安装其相邻凸轮100的圆柱形销146。

其中一个凸轮随动件(即如图7B中所示的一个节流凸轮随动件94′)与其它的凸轮随动件94相比在其延伸位置进一步向着所述管段42延伸。这也可利用多种方式来得到。例如，所述节流凸轮随动件94′可比其它的凸轮随动件94稍长一点。或者，如果凸轮随动件94具有一个凹形管接合表面96，那么所述节流凸轮随动件94′可设有一个平直的或凸形管接合表面96′。在所述节流凸轮随动件94′设有一个平直的管接合表面96′的情况下，所述节流凸轮随动件94′的总长度与其它所有的凸轮随动件94相同。如果所有的凸轮随动件94都是相同的，那么位于前面的凸轮随动件94处的所述管段42将在位于后面的凸轮随动件94处的管段42完成阻断之前打开。这样，在位于后面的凸轮随动件94处的管段42完成阻断以前将导致液体在较短的时间间隔内出现少量的回流。但是，通过设置一个节流凸轮随动件94′可以避免这一问题的出现。所述泵10通常具有一个泵送方向，所述泵送方向被称为正泵送方向。最好将所述节流凸轮随动件94′设置作为前端凸轮随动件。

图8A和图8B中分别示出了一个标准凸轮随动件94和一个节流凸轮随动件94′的完全延伸位置和完全回缩位置。图8A示出了处于完全延伸位置的两种类型的凸轮随动件94和94′，在所述两种类型的凸轮随动件94和94′处于完全延伸位置时，所述两种类型的凸轮随动件94和94′阻断了经过所述织物90中间的一部分管段42。对于标准的凸轮随动件94，所述管接合表面96的支座148与所述管段42接合。由于所述节流凸轮随动件94′具有一个平坦的管接合表面96′，因此所述管接合表面96′进一步向着壁72延伸，从而与标准凸轮随动件94相比在更大的程度上对所述管段42进行挤压。图8B中示出了处于完全回缩位置的两种类型的凸轮随动件94和94′，在所述两种类型的凸轮随动件94和94′处于完全回缩位置时，所述管段42完全打开以使液体流过它们的孔43。

如图4中所示，一个电动马达108安装在所述马达支承结构件上。所述电动马达108具有一个齿轮120，所述齿轮120与在所述六边形轴102上的一个齿轮122相联接。所述马达108通过一个电缆138与一个控制装置136相连。

一个编码器轮124安装到所述六边形轴102的端部。所述编码器轮124具有多个贯通该轮的开口126，这些开口126沿着一个围绕所述编码器轮124中心的圆周排列。每一个开口126的尺寸和形状都是完全相同的。另外，每一个开口126与所述编码器轮124中心之间的距离都是相等的。另外，任意一对开口126之间的角度都是相同的以使所述这些开口126围绕所述编码器轮124的中心是等间距设置的。每一对开口126之间的弧线距离都大约等于各开口126的弧线尺寸。

靠近所述编码器轮124将一对光传感器130安装在所述马达支承结构件33上，所述光传感器130之间也是相互靠近的。所述光传感器130与所述开口126对齐，这样所述光传感器130可以确定一个开口126是否处在它们的前面。另外，所述光传感器130之间的距离是这样的，即所述两个传感器排列在一个开口126的前面或排列在一对开口126之间区域的前面。

在所述编码器轮124转动的任何位置处，存在四种可能的情况。第一种情况，两个光传感器都在一个开口126的前面。第二种情况，第一传感器在一个开口126的前面，而第二传感器在两个开口126之间区域的前面。第三种情况，所述第二传感器在一个开口126的前面，而第一传感器在两个开口126之间区域的前面。最后一种情况，两个传感器都在两个开口126之间区域的前面。因此，传感器130可用于监测开口126的转动方向和转动速度，并且还可用于确定所述泵10的转动方向和转动速度。根据上述方法和装置可以确定流过所述管段42的液体流动方向和液体流动速度。

传感器130最好是以这样的方式进行控制的，即如果一个传感器不进行工作，则另一个传感器130也不起作用。这样可防止因只有一个传感器130工作而可能导致的计算错误。

图9示出了泵10操作的三个连续步骤。当凸轮轴102和凸轮100转动时，所述管段42的阻断点以波浪状的形式从管段的左部150(图9A)向着管段中部152(图9B)移动并移动到管段的右部154(图9C)。这个顺序不断的重复，这样使液体被不断地从左向右推进。所述节流凸轮随动件94′通常是最右边的一个。由于所述节流凸轮随动件94′在其延伸位置处还要进一步延伸，因此它所阻断的管段42比其它凸轮随动件94所阻断的管段稍微长一点。这样可防止液体回流。

在不脱离本发明的保护范围内可以对上述实施例进行各种改进。例如，不是必须使用十二个凸轮100；可以采用其它合适数量的凸轮100。另外，不是必须使用一个六边形轴102。可以用其它横截面合适的轴来代替所述六边形轴102。例如，如果使用一个横截面为八边形的轴102，那么相邻凸轮100以相互之间呈22.5°的角度排列。在这种情况下，凸轮100的总数通常为十六个。另外，不是必须以四个一组的形式将凸轮100安装到轴102上。

另外，上述实施例使所述管段中出现一次蔓延的凹陷波动。但是，这并不是必须的，也可以通过凸轮100的排列以使之能够形成多于一个周期的凹陷波动。

Claims

1.一种用于推动液体使之流过一段软管的蠕动泵，所述泵包括：

2.一种如权利要求1所述的泵，其特征在于，与其它凸轮随动件的管接合表面相比，所述节流凸轮随动件的管接合表面从凸轮进一步延伸。

3.一种如权利要求2所述的泵，其特征在于，所述节流凸轮随动件的管接合表面是平坦的，而其它凸轮随动件的管接合表面为凹形。

4.一种如权利要求1至3中任何一项所述的泵，其特征在于，一个节流凸轮随动件是作为一个端部凸轮随动件安装的。

5.一种如权利要求4所述的泵，其特征在于，所述节流凸轮随动件是沿所述泵的正向泵送方向作为一个端部凸轮随动件安装的。

6.一种如权利要求5所述的泵，其特征在于，只有当后端的凸轮随动件完全延伸时，所述端部凸轮随动件回缩以打开所述软管段。

7.一种如权利要求1至6中任何一项所述的泵，其特征在于，所述泵还包括用于确定所述凸轮轴的转动方向和转动速度的传感器装置。

8.一种如权利要求7所述的泵，其特征在于，所述传感器装置包括：

一对安装在所述盘附近的传感器，所述传感器与所述盘上的孔对齐，所述传感器能够在任何位置及时地确定是否所述两个传感器与同一个孔对齐、一个传感器与孔对齐而另一个传感器没有与孔对齐或者所述两个传感器都没有与孔对齐；监测所述传感器与所述孔之间的对齐排列变化，从而能够计算出所述盘的转动方向和转动速度。

9.一种如权利要求1至8中任何一项所述的泵，其特征在于，每一个凸轮与相邻的一个凸轮之间以呈30°角的形式排列。

10.一种如权利要求1至9中任何一项所述的泵，其特征在于，所述泵还包括一个外壳，所述外壳具有一个腔，所述管段贯通所述腔并且所述凸轮随动件可往复地延伸到所述腔中，所述腔具有一个可移动的壁式元件，所述壁式元件可将所述管段夹持在所述壁式元件和所述凸轮随动件的管接合表面之间。