DE102004031673A1 - Medizinische Pumpe - Google Patents
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Abstract
Medizinische Pumpen für die Wasserstrahlchirurgie sind bekannt. Es wird eine Pumpe vorgeschlagen, die mindestens zwei Kolben mit Kolbenstangen zum Verschieben der Kolben in Zylindern und zum Ankoppeln an eine Pumpenbetätigungseinrichtung, einen Zylinderkopf zum Abschließen der Zylinder und Ventileinrichtungen umfassen zum Verbinden jeweils eines Druckraumes in den Zylindern mit mindestens einem Fluideinlass und mindestens einem Fluidauslass. Der Fluidauslass ist mit dem Fluideinlass über ein einstellbares Druckregelventil kommunizierend derart verbunden, dass der Druck im Fluidauslass auf einen voreinstellbaren Maximalwert begrenzbar ist. Auf diese Weise wird eine sehr gut einstellbare medizinische Pumpe bereitgestellt.
Description
- Die Erfindung betrifft eine medizinische Pumpe, insbesondere für die Wasserstrahlchirurgie.
- In der Leberchirurgie wird seit einiger Zeit die Wasserstrahlchirurgie genutzt, da dieses Organ wie kein anderes über Gewebestrukturen unterschiedlicher Festigkeit verfügt (Parenchym, Blutgefäße, Gallengänge) und somit der applizierte Wasserstrahl das schneidende Gewebe (Parenchym) zwar durchtrennt, die Blutgefäße und Gallengänge jedoch unbeschädigt lässt. Hierzu ist natürlich eine exakte Steuerung des Schneiddruckes notwendig.
- Ein weiteres Problem in der Wasserstrahlchirurgie besteht darin, dass eine absolute Sterilität des Schneidmediums (z.B. Ringer-Lösung) gegeben sein muss, da die Flüssigkeit in die denkbar engste und intensivste Verbindung mit dem Körpergewebe gelangt. Darüber hinaus sind natürlich die üblichen Probleme wie hohe Zuverlässigkeit, Einfachheit und kostengünstige Herstellbarkeit zu beachten.
- Aus der
US 6,216,573 B1 sowie aus derDE 203 09 616 U1 ist (jeweils) eine medizinische Pumpe für die Wasserstrahlchirurgie bekannt, die auswechselbar, also zur einmaligen Verwendung ausgebildet ist. Die Effizienz der Pumpe sowie ihre Einstellbarkeit genügen jedoch nicht den gestellten Anforderungen. - Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine medizinische Pumpe insbesondere für die Wasserstrahlchirurgie aufzuzeigen, welche trotz einfacher und darum zur einmaligen Verwendung geeigneter Konstruktion verbesserte Schnittleistungen ermöglicht.
- Diese Aufgabe wird durch eine medizinische Pumpe insbesondere für die Wasserstrahlchirurgie nach Anspruch 1 gelöst.
- Diese Pumpe umfasst mindestens zwei Kolben mit Kolbenstangen zum Verschieben der Kolben in Zylindern und zum Ankoppeln an eine Pumpenbetätigungseinrichtung, einen Zylinderkopf zum Abschließen der Zylinder gegenüber der Kolben, Ventileinrichtungen zum Verbinden jeweils eines Druckraumes in den Zylindern mit mindestens einem Fluidauslass und mindestens einem Fluideinlass, wobei der Fluidauslass mit dem Fluideinlass über ein einstellbares Druckregelventil kommunizierend derart verbunden ist, dass der Druck im Fluidauslass auf einen voreinstellbaren Maximalwert begrenzbar ist.
- Dadurch, dass die Pumpe mit zwei Kolben-/Zylindereinrichtungen arbeitet, kann eine verbesserte, insbesondere vergleichmäßigte Förderleistung erzielt werden. Die Konstruktion ist einfach, sodass eine kostengünstige Herstellbarkeit gewährleistet ist. Über das Druckregelventil kann die (ohnehin schon verbesserte) Förderung des Arbeitsfluids nochmals verbessert, insbesondere vergleichmäßigt und gleichzeitig den jeweiligen Anwendungszwecken entsprechend eingestellt werden.
- Vorzugsweise umfassen die Ventileinrichtungen und/oder das Druckregelventil eine elastische oder elastisch beaufschlagte Ventil-Membran. Dadurch ist eine sehr kostengünstige Herstellbarkeit bei hoher Betriebssicherheit gewährleistet.
- Alternativ können die Ventileinrichtungen zwei federbelastete Kugel-Rückschlagventile umfassen, die ebenfalls in einfacher Weise herstellbar sind.
- Das Druckregelventil wird vorzugsweise derart als kraftgesteuertes Ventil ausgebildet, dass der Maximalwert durch eine auf ein Stellglied des Druckregelventils wirkende Stellkraft einstellbar ist. Durch diese besondere Ausbildung ist es in vorteilhafter Weise sehr einfach möglich, die medizinische Pumpe an die Pumpenbetätigungseinrichtung anzu koppeln, wobei eine besonders genaue räumliche Positionierung der Pumpe zur Pumpenbetätigungseinrichtung nicht notwendig ist. Dadurch nämlich, dass die Druckeinstellung nicht wegproportional sondern eben kraftproportional erfolgt, kommt es bei der Ankopplung des Druckregelventils an ein Stellorgan nicht auf dessen Position an (was ein genaues Justieren der Pumpe zur Pumpenbetätigungseinrichtung erfordern würde), vielmehr kommt es lediglich auf die positionsunabhängige Kraft an, mit welcher das Einstellorgan das Druckregelventil betätigt.
- Vorzugsweise ist das Druckregelventil zwischen dem Fluideinlass und dem Fluidauslass derart angeordnet, dass beim Übersteigen des Maximalwertes Fluid vom Fluidauslass zum Fluideinlass zurückführbar ist. Auf diese Weise ist ein von der Fördermenge unabhängiges Einstellen des Druckes möglich.
- Die Kolben oder die Kolbenstangen sind vorzugsweise über einen Balg, eine Rollmembran oder dergleichen gleitfreie Dichtung mit den Zylindern dicht und keimundurchlässig verbunden. Dadurch kann es nicht geschehen, dass trotz eines sterilen Arbeitsfluids und sterilen Strömungswegen Keime eingeschleppt werden, wie dies bei den bisher bekannten Pumpen durchaus möglich ist. Diese Gefahr ist deshalb besonders hoch, weil durch das Bewegen der Kolben in den Zylindern deren Rückseiten (gegenüber den Druckräumen) beim Pumpen von Umgebungsluft umströmt und damit die Zylinder in diesem Bereich kontaminiert werden.
- Vorzugsweise sind die Ventileinrichtungen und/oder das Druckregelventil im Zylinderkopf angebracht. Dadurch ergibt sich ein einfacher, aus wenigen Einzelstücken bestehender Aufbau.
- Die Zylinder sind vorzugsweise einzeln mit dem Zylinderkopf verbindbar. Dies erleichtert die Herstellbarkeit.
- Vorzugsweise weist der Auslass Verbindungseinrichtungen zum irreversiblen Verbinden mit einem Druckschlauch auf. Dadurch kann gewährleistet werden, dass eine fehlerhafte Installation der Pumpe und auch eine nichtzulässige Wiederverwendung der Pumpe vermieden wird.
- Der Zylinderkopf weist vorzugsweise Haltereinrichtungen, insbesondere Haltevorsprünge zum Einrasten von Halteklinken auf, die an der Pumpenbetätigungseinrichtung angebracht sind. Es sind somit keine gesonderten Maßnahmen notwendig, um die Pumpe an der Pumpenbetätigungseinrichtung zu montieren.
- Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist eine Druckspeichereinrichtung vorgesehen und derart ausgebildet und mit dem Fluidauslass verbunden, dass Druckschwankungen des Fluids am Fluidauslass nach Axt einer Tiefpassfunktion ausgeglichen werden. Dadurch ergibt sich eine weitere Vergleichmäßigung des Schneidstrahles und somit eine Verbesserung der hier angestrebten Schneidfunktion des Gerätes. Die Druckspeichereinrichtungen sind vorzugsweise im Zylinderkopf angeordnet oder mit diesem verbunden, was den Aufbau der Gesamtanordnung erleichtert.
- Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus den Unteranspruchen und der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen, die anhand von Abbildungen näher erläutert werden. Hierbei zeigen
-
1 –3 schematische Blockschaltbilder von Ausführungsformen der medizinischen Pumpe, -
4 eine perspektivische Explosionsdarstellung einer Ausführungsform der Pumpe, -
5 eine Seitenansicht der Pumpe nach4 , -
6 ein Schnitt entlang der Linie VI-VI aus5 , -
7 und8 einen Teilschnitt durch die medizinische Pumpe im Bereich des Druckregelventils in verschiedenen Regelpositionen und -
9 eine perspektivische Darstellung des Zylinderkopfes. - In der nachfolgenden Beschreibung werden für gleiche und gleich wirkende Teile dieselben Bezugsziffern verwendet.
- Bei der in
1 dargestellten Ausführungsform der Erfindung ist eine Pumpenbetätigungseinrichtung10 vorgesehen, welche eine Motorsteuerung15 zur Steuerung von zwei Motoren11 ,11' umfasst, die über Getriebe12 ,12' und Kupplungseinrichtungen13 ,13' mit Kolbenstangen25 ,25' verbunden sind. Eine Bedienungsperson B kann durch geeignete Schalteinrichtungen (Fußschalter, Fingerschalter) die Motorsteuerung15 derart betätigen, dass die Motoren11 ,11' über die beschriebene Kette die Kolbenstangen25 ,25' und damit Kolben22 ,22' in Zylindern21 ,21' einer Pumpeneinheit20 alternierend verschieben, sodass Druckräume16 ,16' der Pumpeneinheit20 alternierend in ihrem Volumen vergrößert und verkleinert werden. - Zur Abdichtung der Druckräume
16 ,16' bzw. der Kolben22 ,22' gegenüber den Zylindern21 ,21' sind an den Kolben22 ,22' Dichtungen23 ,23' vorgesehen. Darüber hinaus sind die Kolbenstangen25 ,25' über Rollmembranen24 ,24' , welche einerseits mit den Zylindern21 ,21' und andererseits mit den Kolbenstangen25 ,25' fest verbunden sind, keimdicht abgedichtet. Auf diese Weise können Keime, die sich aus der Umgebungsluft ohne diese Rollmembranen24 ,24' an den Innenwänden der Zylinder21 ,21' absetzen und von den Dichtungen23 ,23' durchgelassen werden, nicht mit dem Arbeitsfluid vermischen bzw. in dieses gelangen. - Mit den Druckräumen
16 ,16' verbunden sind Saugventile26 ,26' sowie Druckventile27 ,27' . Die Saugventile26 ,26' stehen über einen Fluideinlass6 mit einem Vorratsbehälter9 für das Arbeitsfluid in Verbindung. Die Druckventile27 ,27' stehen über einen Fluidauslass7 mit einem Druckschlauch5 in Verbindung, der zu einem Applikator8 führt. Die Pumpeinheit20 bildet zusammen mit dem Vorratsbehälter9 samt seinem Inhalt, dem Druckschlauch5 und dem Applikator8 ein Einwegteil E, dass nach jeder Operation entsorgt wird, sodass die Gesamtanordnung den allerhöchsten Sterilitätsanforderungen genügt. - Zum Einstellen des Druckes ist bei dieser einfachen Ausführungsform der Erfindung ein Klemmventil
14 vorgesehen, über welches (zusätzlich zur Motorsteuerung15 ) eine Einstellung des Fluidflusses durch die Bedienungsperson B geschehen kann. - Die in
2 gezeigte Ausführungsform der Erfindung unterscheidet sich von der nach1 dadurch, dass ein Druckregelventil35 vorgesehen ist, das mittels einer Ventilmembran36 einen Verbindungskanal zwischen dem Fluidauslass7 und dem Fluideinlass6 öffnen und schließen kann. Die Membran36 wird über eine Stößelstange34 und eine Feder33 sowie einen Kraftmesser31 von einem Stellmotor30 betätigt. Der Kraftmesser31 liefert ein kraftproportionales Ausgangssignal an einen Regler32 , über welchen eine Bedienungsperson B einen Maximaldruck vorgeben kann. Statt eines gesonderten Kraftmessers31 kann auch ein Betätigungsstrom des Stellmotors30 gemessen werden, der ebenfalls kraftproportional ist. - Durch diese Anordnung ist gewährleistet, dass der Fluiddruck am Applikator
8 exakt eingestellt werden kann. Darüber hinaus werden durch die Kolbenbetätigung auftretende Druckschwankungen durch das Regelventil35 ausgeglichen. Ein wesentlicher Punkt hierbei liegt darin, dass das Druckregelventil35 aufgrund seiner Konstruktion mit einer vom Fluiddruck beaufschlagten Membran kraftgesteuert arbeitet und nicht weggesteuert. Dadurch kann bei einem Ankoppeln der Pumpeneinheit20 an die Pumpenbetätigungseinrichtung10 auch bei Maßtoleranzen kein Druckeinstellungsfehler auftreten, da es nicht auf die geometrischen Maße (also den Weg), sondern vielmehr auf die Kraft ankommt, mit welcher das Druckregelventil35 betätigt wird. - Die in
3 gezeigte Ausführungsform unterscheidet sich von den zuvor gezeigten Ausführungsformen dadurch, dass ein Druckspeicher40 vorgesehen ist, der einen Zylinder44 und in diesem einen über eine Dichtung43 abgedichteten Kolben42 umfasst, der von einer Feder41 beaufschlagt wird. Der über den Kolben liegende Raum ist mit dem Fluidauslass verbunden, sodass bei steigendem Druck am Fluidauslass7 die Feder41 zusammengedrückt wird, während bei sinkendem Druck die Feder41 den Kolben42 antreibt. Auf diese Weise wird eine Vergleichmäßigung des dem Applikator8 zugeführten Druckes nach Art einer Tiefpassfunktion erzielt. Dieser Druckspeicher40 ist in einem Zylinderkopf29 angeordnet, der die Zylinder21 ,21' abschließt. - Selbstverständlich ist es möglich, die hier gezeigten Varianten miteinander zu kombinieren. Insbesondere kann das Druckregelventil
35 mit dem Druckspeicher40 kombiniert werden. - In
4 ist eine konstruktive Ausführungsform der Pumpeinrichtung20 in einer perspektivischen Explosionsdarstellung gezeigt. Bei dieser Ausführungsform umfassen die Druck- und Saugventile26 /27 Kugeln19 , die über Federn18 auf Ventilsitze (in der Abbildung nicht sichtbar) gedrückt werden, wie dies im Prinzip bekannt ist. - Der Zylinderkopf
29 weist zwei Abschnitte zum Ankoppeln der Zylinder21 ,21' auf, wobei die Ventile zwischen den Zylindern21 ,21' und dem Zylinderkopf29 sitzen. - Weiterhin ist aus der Darstellung nach
4 ersichtlich, dass die Kolbenstangen25 ,25' an ihren distalen Enden Koppelvorsprünge17 ,17' aufweisen, über welche eine mechanische Verbindung mit den Kupplungssystemen13 ,13' bewerkstelligt wird. - Die Kolben werden bei dieser Ausführungsform der Erfindung durch proximale Enden der Kolbenstangen
25 ,25' mit aufgesetzten Kappen28 gebildet, welche gleichzeitig die Dichtungen23 ,23' fest auf den Kolbenstangen25 ,25' halten. - Der Druckschlauch
5 wird am Zylinderkopf29 über einen Überwurfstutzen37 , ein Crimprohr38 und ein in den Druckschlauch5 einzusetzendes Innenrohr irreversibel befestigt, wobei nach einem Zusammenstecken (in an sich bekannter Weise) der Überwurfstutzen37 im Zylinderkopf29 mittels einer Schnappzunge45 gehalten wird, die den Überwurfstutzen37 im Zylinderkopf29 irreversibel hält. - Aus den
5 und6 sind Details der Anordnung insbesondere in Bezug auf die Konstruktion des Saugventil26 ,26' bzw. des Druckventils27 ,27' ersichtlich, insbesondere die Anordnung der Ventilsitze einerseits im Zylinderkopf29 und andererseits in den jeweiligen zugeordneten Zylindern21 ,21' . - In den
7 und8 ist ein Schnitt durch das Druckregelventil35 gezeigt, aus dem hervorgeht, dass die Membran36 durch die Stößelstange34 auf einen Ventilsitz gepresst werden kann (7 zeigt den geöffneten,8 den geschlossenen Zustand), sodass zwischen dem Fluidauslass7 und dem Fluideinlass6 je nach Position der Membran36 ein mehr oder minder großer „Kurzschluss" der Pumpeinheit20 erzeugt wird. Da die Membran36 mit dem Druck im Fluidauslass7 beaufschlagt wird, liegt hier ein kraftgesteuertes Ventil vor. - Aus
4 gehen weitere konstruktive Details des Zylinderkopfes29 und der darin enthaltenden Ventileinrichtungen (Saugventil, Druckventil und Druckregelventil) hervor. - Darüber hinaus sind in
9 auch Haltevorsprünge46 gezeigt, über welche die Pumpeinheit20 an die Pumpenbetätigungseinrichtung10 angekoppelt bzw. fest auf dieser gehalten werden können. - Bei einer hier nicht gezeigten Ausführungsform der Erfindung ist nicht nur das Druckregelventil
35 als Membranventil ausgebildet, vielmehr sind auch die beiden Druckventile27 ,27' bzw. Saugventile26 ,26' als Membranventile anstelle der hier gezeigten Kugelventile ausgebildet. Dadurch wird die Anordnung noch kostengünstiger. Es ist schließlich auch möglich, die Anordnung derart zu treffen, dass nicht nur sämtliche Ventile als Membranventile ausgebildet sind, vielmehr können alle Membranen miteinander einstückig verbunden sein, sodass die Anzahl der Teile weiter sinkt. -
- E
- Einwegteil
- B
- Bedienungsperson
- 5
- Druckschlauch
- 6
- Fluideinlass
- 7
- Fluidauslass
- 8
- Applikator
- 9
- Vorratsbehälter
- 10
- Pumpenbetätigungseinrichtung
- 11, 11'
- Motor
- 12, 12'
- Getriebe
- 13, 13'
- Kupplungssystem
- 14
- Klemmventil
- 15
- Motorsteuerung
- 16, 16'
- Druckraum
- 17, 17'
- Koppelvorsprung
- 18
- Feder
- 19
- Kugel
- 20
- Pumpeinheit
- 21, 21'
- Zylinder
- 22, 22'
- Kolben
- 23, 23'
- Dichtung
- 24, 24'
- Rollmembran
- 25, 25'
- Kolbenstange
- 26, 26'
- Saugventil
- 27, 27'
- Druckventil
- 28
- Kappe
- 29
- Zylinderkopf
- 30
- Stellmotor
- 31
- Kraftmesser
- 32
- Regler
- 33
- Feder
- 34
- Stößelstange
- 35
- Druckregelventil
- 36
- Ventil-Membran
- 37
- Überwurfstutzen
- 38
- Crimprohr
- 39
- Innenrohr
- 40
- Druckspeicher
- 41
- Feder
- 42
- Kolben
- 43
- Dichtung
- 44
- Zylinder
- 45
- Schnappzunge
- 46
- Haltevorsprünge
Claims (12)
- Medizinische Pumpe, insbesondere für die Wasserstrahlchirurgie, umfassend mindestens zwei Kolben (
22 ,22' ) mit Kolbenstangen (25 ,25' ) zum Verschieben der Kolben (22 ,22' ) in Zylindern (21 ,21' ) und zum Ankoppeln an eine Pumpenbetätigungseinrichtung (10 ); einen Zylinderkopf (20 ) zum Abschließen der Zylinder (21 ,21' ); Ventileinrichtungen (26 ,26' ;27 ,27' ) zum Verbinden jeweils eines Druckraumes (16 ,16' ) in den Zylindern (21 ,21' ) mit mindestens einem Fluideinlass (6 ) und mindestens einem Fluidauslass (7 ); wobei ein einstellbares Druckregelventil (35 ) vorgesehen ist, um den Druck am Fluidauslass (7 ) auf einen voreinstellbaren Maximalwert zu begrenzen. - Medizinische Pumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Druckregelventil (
35 ) mit dem Fluideinlass (6 ) und dem Fluidauslass (7 ) derart verbunden ist, dass beim Überschreiten des Maximalwertes Fluid vom Fluidauslass (7 ) zum Fluideinlass (6 ) zurückgeführt wird. - Medizinische Pumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ventileinrichtungen (
26 ,27 ) und/oder das Druckregelventil (35 ) eine elastische oder elastisch beaufschlagte Ventil-Membran (36 ) umfassen. - Medizinische Pumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ventileinrichtungen (
26 ,27 ) federbelastete Kugel-Rückschlagventile umfassen. - Medizinische Pumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Druckregelventil (
35 ) derart als kraftgesteuertes Ventil ausgebildet ist, dass der Maximalwert durch eine auf ein Stellglied (36 ) des Druckregelventils (35 ) wirkende Stellkraft einstellbar ist. - Medizinische Pumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kolben (
22 ,22' ) oder die Kolbenstangen (25 ,25' ) über einen Balg, eine Rollmembran oder dergleichen gleitfreie Dichtung (24 ,24' ) mit den Zylindern (21 ,21' ) dicht und keimundurchlässig verbunden sind. - Medizinische Pumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ventileinrichtungen (
26 ,27 ) und/oder das Druckregelventil (35 ) mindestens teilweise im Zylinderkopf (29 ) angebracht sind. - Medizinische Pumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Zylinder (
21 ,21' ) einzeln mit dem Zylinderkopf (29 ) verbindbar sind. - Medizinische Pumpe nach einem der vorgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Fluidauslass (
7 ) Verbindungseinrichtungen (37 –39 ,45 ) zum irreversiblen Verbinden mit einem Druckschlauch (5 ) aufweist. - Medizinische Pumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Zylinderkopf (
29 ) Halteeinrichtungen, insbesondere Haltevorsprünge (26 ) zum Einrasten von Halteklinken aufweist, die an der Pumpenbetätigungseinrichtung (10 ) angebracht sind. - Medizinische Pumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Druckspeichereinrichtung (
40 ), die derart ausgebildet und mit dem Fluidauslass (7 ) verbunden ist, dass Druckschwankungen des Fluids am Fluidauslass (7 ) nach Art einer Tiefpassfunktion ausgleichbar sind. - Medizinische Pumpe nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckspeichereinrichtung (
40 ) im Zylinderkopf (29 ) angeordnet oder mit diesem verbunden ist.
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