DE3229253A1

DE3229253A1 - Vakuumbetriebene pulsationspumpe

Info

Publication number: DE3229253A1
Application number: DE19823229253
Authority: DE
Inventors: John R. 02818 East Greenwich R.I. Nehring
Original assignee: CR Bard Inc
Current assignee: CR Bard Inc
Priority date: 1981-08-31
Filing date: 1982-08-05
Publication date: 1983-03-17
Also published as: SE8204916D0; AU554244B2; CA1199525A; GB2108211A; IT1155205B; AU8630382A; IT8223047A0; FR2512124A1; JPS5874882A; GB2108211B; FR2512124B1; ES8308003A1; SE8204916L; ES515372A0; BR8204814A; NL8203188A; MX157576A; SE456441B

Description

HOFFMANN · EITLK & PARTNER

PATKNTAN WALTE

DR. ING. E. HOFFMANN (1730197Ä) . Dl PL.-ING. W. EITLE . DR.RE R. NAT. K.HOFFMAN N · DIPL. -ING. W. LEHN

DIPL.-ING. K.FOCHSLE · DR. RER. NAT. B. HANSEN ARABELLASTRASSt 4 . D-8000 MD NCH EN 81 ■ TELEFON (08?) »11007 . TELEX 05-2961? (PATHE)

37 256 p/we

CR. BARD, Inc.

Murray Hill, N.J. / USA

Vakuumbetriebene Pulsationspumpe

Die Erfindung bezieht sich auf Strömungsniittebumpen, die für die Verwendung mit einem relativ niedrigen Druckniveau bestimmt sind. Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf Pumpen, die in Verbindung mit einer Vakuumquelle betrieben werden können. Die Erfindung ist insbesondere verwendbar (obwohl nicht ausschließlich) in medizinischen Bereichen, wie Operationsräumen, wo eine Vakuumquelle jederzeit leicht verfügbar ist.

In medizinischen oder 0perationsraum-3ereichen finden Pumpen vielseitige Verwendung, die im Pulsationsbetrieb oder peristaltisch arbeiten. Beispielsweise können sie dazu verwendet werden, aus geschlossenen Wunden Flüssigkeiten oder andere Strömungsmedium abzuziehen und diese Medien an ein Speichergefäß abzugeben. Diese Pumpen können auch * als Magenpumpen verwendet werden. Solch eine Vorrichtung

V - _rf rf - W W* «

—■ 6 —

kann dazu verwendet werden, Blut zusammen und/oder eine Transfusion von einem Spender auf einen Empfänger zu übertragen. Niedrigdruck-Pulsationspumpen sind ebenso bei der Nierendialysetechnik verwendbar, um Blut zur Dialysemaschine oder von dieser weg zu übertragen. Pumpen mit einem geringen Strömungsausfluß mit einem pulsierenden bzw. peristaltischen Betriebsmodus sind ebenso in Verbindung mit einer Wund- oder Organspülung und -debridement verwendbar.

In Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung wird eine einfache, aber wirksame Vorrichtung geschaffen. Sie umfaßt ein expandierbares elastisches Element, vorzugsweise in Form einer Hülse mit einem Einlaßende und einem Auslaßende. Die Hülse befindet sich innerhalb einer relativ starren Vakuumkammer und verläuft durch diese. Die Vakuumkammer ist mit einer Vakuumquelle verbindbar und umgibt die elastische Hülse so, daß, wenn das Vakuum in d&r Kammer aufgebaut wird, die Hülse expandiert. Ein Rückschlagventil befindet sich sowohl am Einlaßende als auch am Auslaßende der Hülse, um sicherzustellen, daß die Strömung durch die Hülse nur in einer Richtung erfolgt. Wenn das Vakuum aufgebracht wird, verursacht der reduzierte Druck um die elastische Hülse herum ein Expandieren der Hülse, so daß durch die Einlaßöffnung ein Strömungsmittel eingezogen wird, und zwar durch das sich dabei öffnende Einlaß-Rückschlagventil.

Bei einer automatisch betriebenen Ausführungsform der Erfindung setzt sich die Expansion und das Einsaugen des Strömungsmittels in die elastische Hülse fort, bis die elastische Hülse auf eine vorbestimmte Größe expandiert ist. Zu diesem Zeitpunkt der Expansion schaltet die Hülse durch Anlage ein Ventil, welches die Vakuumkammer belüftet, d.h. mit der Atmosphäre verbindet. Wenn die Vakuumkammer »

derart belüftet wird, zieht sich die elastische Hülse wieder zusammen/ wodurch das Einlaß-Rückschlagventil geschlossen und das Strömungsmittel aus der elastischen Hülse durch das Auslaß-Rückschlagventil in eine Abgabeleitung gedrückt wird. Das elastisch nachgiebige Kollabieren der elastischen Hülse schließt ebenso oder ermöglicht ebenso das Schließen des Belüftungsventil, damit das Saugen für οinen neuen Pumpzyklus erneut einsetzen kann.

Die Erfindung umfaßt ebenso von Hand betätigbare Ausführungsformen der Erfindung, durch die die Frequenz das Ausmaß der Pumpenwirkung von Hand steuerbar sind.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Pumpe zu schaffen, die eine pulsierende, peristaltisohe Wirkung entwickelt. Dabei soll die Pumpe vakuumbetrieben sein und eine schonende Pumpwirkung ermöglichen, damit diese Pumpe in medizinischen und chirurgischen Bereichen eingesetzt werden kann, wo eine feinfühlige und schonende Wirkung einen Hauptgesichtspunkt der Behandlung darstellt.

Die zur Lösung dieser Aufgabe vorgesehene erfindungsgemäße Pumpe ist sowohl automatisch als auch manuell betreibbar, wobei auch eine Kombination vorgesehen ist, indem am Gehäuse sowohl die Vorrichtung für die manuelle Betätigung als auch für die automatische Betätigung zugleich angebracht sind. Die erfindungsgemäße Pumpe ist konstruktiv einfach und preiswert herzustellen und ist daher für den einmaligen Gebrauch geeignet,

Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung der in den Zeichnungen rein schematisch dargestellten Ausführungsbeispiele. Es zeigt;

Fig. 1 eine aufgebrochen dargestellte schematische

und perspektivische Ansicht der erfindungsgemäßen Vorrichtung,

Fig. 2 einen Längsschnitt durch die Vorrichtung mit
der Darstellung der Art und Weise, auf die
das elastische Element expandiert, um das Strömungsmittel anzusaugen,

Fig. 3 eine der Fig. 2 ähnliche Ansicht, mit der

schematischen Darstellung der Vorrichtung, wenn sie zur Atmosphäre entlüftet, um eine Pulsationspumpwirkung auf das elastische Element zu bewirken,

Fig. 4 eine Darstellung einer abgeänderten Vorrichtung entsprechend Fig. 1 bis 3, durch die die automatische Entlüftungswirkung manuell überlagert und gesteuert werden kann, und

Fig. 5 eine Darstellung der vollständig manuell betreibbaren Ausführungsform der Erfindung.

Fig. 1 zeigt schematisch die Funktionselemente einer auto-5 matisch betreibbaren Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung. Die Vorrichtung umfaßt ein starres
Gehäuse 10, welches aus Kunststoff oder dergleichen gegossen sein kann. Das Gehäuse kann eine Vielzahl von
Formen haben, und zwar teilweise in Abhängigkeit von der besonderen Umgebung und der Art und Weise der Verwendung der Vorrichtung. Beispielsweise kann das Gehäuse nur
die Form einer üblichen, handgehaltenen länglichen Vorrichtung haben oder aber die Form eines Kanisters haben, an dem verschiedene Leitungen, Schläuche und Düsen angebracht sind. Das Gehäuse 10 in der dargestellten Ausfüh-

— Q —

rungsform umfaßt ein Einläßende 12 und ein Auslaßende Eine elastische Hülse 16 verläuft durch das Gehäuse 10 vom Einlaßende 12 des Gehäuses 10 zu dessen Auslaßende 14. Die Enden der elastischen Hülse 16 sind am Einlaß- und Auslaßendu des Gehäuses hermetisch abgedichtet, was schematisch durch umgelegte Enden 18 der elastischen Hülse 16 dargestellt ist.

Ein Rückschlagventil 20, 22 ist jeweils dem Einlaß- und dem Auslaßende der Vorrichtung zugeordnet. Das Einlaß-Rückschlagventil 20 ist so ausgewählt, daß es nur eine Strömung vom Einlaß 12 in die elastische Hülse 16 erlaubt. Das Auslaß-Rückschlagventil 22 ist so angeordnet, daß es nur die Strömung von der elastischen Hülse 16 zum Auslaß 14 erlaubt. Die Rückschlagventile 20, 22 können von herkömmlicher Konstruktion sein, und zwar konsistent mit dem jeweils für die Vorrichtung bestimmten Verwendungszweck. Beispielsweise können Kugel-Rückschlagventile oder aber Löffelventile verwendet werden, die in Rohranschlüssen 24, 26 befestigt sind. Diese Rohranschlüsse bilden den Einlaß bzw. den Auslaß.

Das Gehäuse ist mit einem Anschluß 28 versehen, welcher mit einer Vakuumleitung verbunden ist, die wiederum an einer Vakuurnquelle angeschlossen sein kann, wie es in einem Operationsraum oder einem anderen Hospital oder einer chirurgischen Umgebung bevorzugt ist. Die Vakuumleitung ist vorzugsweise mit einem variablen Begrenzungsventil (nicht dargestellt) versehen, um die Evakuierungs- rate von der Vakuumkammer der Vorrichtung zu unterbrechen oder einzuschränken.

Aus dem Vorstehenden ist ersichtlich, daß das Innere des Gehäuses 10 als eine Pumpkammer 30 mit variablem Volumen betrachtet werden kann, die von einer Ringvakuumkammer 32 *

umgeben ist. Die elastische Hülse wird expandieren, und ein Strömungsmittelansaugen und durch das Einlaßrohr und das Rückschlagventil 20 in die Pumpkammer 30 ziehen. Bei diesem Betriebsmodus bleibt das Auslaß-Rückschlagventil geschlossen.

Das angesaugte und durch die Pumpkammer 30 gepumpte Volumen ist eine direkte Funktion des Ausmaßes, um welches die Hülse 16 expandiert. Diesbezüglich umfaßt die Vorrichtung ein Rückschlagventil 34, welches am Gehäuse 10 angeordnet ist. Dieses Rückschlagventil wird durch die quer expandierende Hülse 16 angeschlagen, wenn die Pumpkammer 30 ein vorbestimmtes Volumen erreicht hat. Bei der schematisch dargestellten Ausführungsform der Erfindung ist das Rückschlagventil 34 im Kammergehäuse 10 montiert und verläuft durch eine Entlüftungsöffnung 36, die im Gehäuse 10 ausgebildet ist. Das Rückschlagventil 34 umfaßt ein Ventilelement 38, welches die Form einer Platte oder eines Kissens hat. Das Ventilelement 38 wirkt mit einem Ventilsitz 40 zusammen, welcher die Entlüftungsöffnung 36 umgibt. Das Ventilelement 38 stößt normalerweise gegen den Ventilsitz 40, um die Entlüftungsöffnung 36 (Ventilöffnung) gemäß der Darstellung in der Fig. 1 und 2 geschlossen zu halten. Die Ventilanordnung 34 umfaßt ebenso eine nach innen ragende Ventilstange 42, welche vom Ventilglied 38 durch die öffnung 36 nach innen verläuft. Das innere Ende der Ventilstange 42 endet in einer Ventilplatte (oder Kissen) 44, welche von der quer expandierenden elastischen Hülse 16 erfaßbar ist. Das Ventil kann in seiner geschlossenen Lage vorgespannt sein, und zwar durch eine Zusatzfeder oder -vorspanneinrichtung, schematisch dargestellt durch die Blattfeder 46, welche das Ventil auf den Ventilsitz 40 drückt. Aus Vorstehendem ist ersichtlich, daß, wenn die elastische Pumpkammer 30 auf eine vorbastimmte Größe expandiert wurde, diese die '

.--_::_::- _Γ:._;_. 32,23253

Ventilplatte 44 berührt und eine fortgesetzte Expansion das Ventil 44 hinsichtlich eines öffnens verschiebt, so daß atmosphärische Luft durch die Ventilöffnung 36 eindringen kann (es handelt sich hierbei also nicht um eine Entlüftung, sonderm um eine Belüftung der Kammer 32). Die Größe des Vcikuums und die Größe der Ventilöffnung 36 können so gewählt sein, daß die Zuführmenge an Luft durch die Ventilöffnung 36 ausreichend größer sein wird, als die Luftmenge, die durch die Vakuumleitung abströmt, um der elastischen Hülse zu ermöglichen, innerhalb eines vorbestimmten Zeitintervalls in den Zustand reduzierten Volumens zurückzukehren. Durch Einstellung dieser Parameter können die Eigenschaften der Pulsationspumpwirkung, wie die Frequenz, verändert werden.

Wenn das Ventil öffnet, veranlaßt die elastische Natur der Hülse dieselbe zum Zusammenziehen, wodurch das Strömungsmittel, welches in der elastischen Pumpkammer 30 enthalten ist, gezwungen wird, durch das Auslaß-Rückschlagventil 22 in das Auslaßrohr 14 nach außen zu strömen. Wenn die elastische Pumpkammer 30 in einem Ausmaß sich zusammengezogen hat, bei dem das Rückschlagventil 34 sich wieder schließt, beginnt der Zyklus von neuem.

Aus der vorstehenden Beschreibung ist ersichtlich, daß die genannte Vorrichtung entweder als Saugvorrichtung oder als Strömungsmittelabgabevorrichtung oder beides verwendbar ist. Die Vorrichtung kann beispielsweise bei einer geschlossenen Wundabsaugung in einem Abdominalhohlraum verwendet werden, indem der Einlaß 24 an einen herkömmlichen Drainageschlauch einer geschlossenen Wunde angeschlossen wird. Das Vakuumniveau der Vakuumleitung und die Evakuierungsmenge aus der Kammer werden so eingestellt, daß das gewünschte Saugen und die gewünschte Pumpwirkung vorgesehen werden. Alternativ könnte die Vorrichtung zum Magenauspumpen

verwendet werden, um schonend, jedoch mit einer festen peristaltischen Pumpwirkung Material aus dem Magen des Patienten zu pumpen. Als eine Abgabevorrichtung kann das Einlaßrohr in eine Spül- oder Debridementlösung eingesetzt werden. Das Auslaßende kann mit einem Rohr verbunden werden, welches seinerseits am Auslaßende mit einer geeigneten Düse oder einem brauseähnlichen Element versehen ist. Die Stromungsmittelpumpwirkung ist insbesondere an solche Situationen angepaßt, in denen es bedeutsam ist, eine schonende Wirkung zu haben und bei denen eine hohe Geschwindigkeit, ein kraftvolles Abstrahlen und hochfrequente Strahlen unerwünscht sind, beispielsweise wenn die Oberfläche delikater Organe oder delikater Wunden gereinigt werden sollen. Diesbezüglich ist festzustellen, daß der bei der vorliegenden Erfindung verwendete Pumpdruck relativ gering sein kann und typischerweise gut unter einer Atmosphäre liegt. Dies resultiert aus der Fähigkeit der Vorrichtung zwischen einem niedrigen Druck, we'lcher gleich dem maximalen verfügbaren Vakuum der besonderen Quelle liegt,und dem atmosphärischen Druck, betrieben zu werden. Während des Betriebes der Vorrichtung kann das Vakuum in der Vakuumkammer zwischen dem atmosphärischen Druck und einem ausgewählten Vakuumniveau verändert werden, je nachdem wie dies gewünscht wird.

Fig. 4 zeigt eine abgeänderte Ausführungsform der Vorrichtung. Entsprechend dieser Vorrichtung ist im Gehäuse TO an einer geeigneten Stelle eine Öffnung 50 vorgesehen, welche durch den Finger des Benutzers gedeckt oder freigegeben werden kann. Das Vorsehen der Öffnung 50 im Gehäuse 10 schafft dem Benutzer eine geeignete Ein-Aussteuerung. Die Vorrichtung kann in eine "Aus"-Konfiguration wirksam abgeschaltet werden durch Abdecken des Loches 50, wodurch eine kontinuierliche Belüftungsverbindung der Kammer 3 2 mit der Atmosphäre besteht. Wenn es wünschenswert ist, '

den Betrieb der Vorrichtung wieder aufzunehmen, muß die öffnung 50 nur bedeckt werden, um das Entwickeln eines Vakuums in der Kammer 32 zu ermöglichen. Zusätzlich zum Vorsehen einer Ein-Aus-Steuerung kann die öffnung wahlweise blockiert oder freigegeben werden, um die Betriebsfrequenz der automatischen Ventilanordnung dadurch zu verändern, daß das Ausmaß verändert wird, indem die öffnung beeinträchtigt wird. Zusätzlich kann die öffnung in einer schnellen Rate, schneller als die normale automatische Betriebsfrequenz der Vorrichtung, wodurch im wesentlichen vollständig ein manueller Betriebsmodus vorgesehen wird.

Bei einigen Beispielen kann es bevorzugt sein, einfach eine Vorrichtung vorzusehen, die vollständig manuell betreibbar ist. Fig. 5 zeigt eine Vorrichtung, welche im wesentlichen dieselbe wie die zuvor diskutierte Vorrichtung ist, jedoch mit der Ausnahme, daß in ihr die automatische Ventilanordnung vollständig weggelassen ist. Stattdessen ist eine einfache manuell steuerbare öffnung vorgesehen. Hier wird die Frequenz vollständig vom Benutzer dadurch gesteuert, daß die öffnung 50 geöffnet und geschlossen wird, und zwar in einem Ausmaß und einer Rate, die an die besonderen Erfordernisse des Augenblicks angepaßt sind.

Zuzüglich ist festzustellen, daß verschiedene Ausführungsformen der Erfindung hinsichtlich Konstruktion und Betriebsweise relativ einfach sind und eignen sich somit selbst für die Einfachverwendung.

Leerseite

Claims

HOFFMANN · EITLE ä

PATENTANWÄLTE

DK. ING, E. HOFFMANN (1930-197«) · Dl Pl.-ING. W. EITLE . DR.RER. NAT. K. HOFFMANN . Dl Pl.-I NG. W. IEHN

DIPL.-ING. K.FOCHSLE . DR. RER, NAT. B. HANSEN ARABELLASTRASSr 4 . D-8000 MO NCHEN 81 . TELEFON (089) 911087 . TELEX 05-29419 (PATHE)

37 256 p/we

CR. BARD, Inc.

Murray Hill, N.J. / USA

Vakuumbetriebene Pulsationspumpe

Patentansprüche

Peristaltische Pulsationspumpe, gekennzeichnet durch ein hohles elastisches Glied (16) mit einem Einlaßende (12) und einem Auslaßende (14), wobei das hohle elastische Glied zwischen dem Einlaß und dem Auslaß einen Strömungsweg bildet, durch eine variable Druckkammer (30), wobei das elastische Glied zumindest teilweise durch die Druckkammer gebildet und hermetisch gegenüber der Druckkammer abgedichtet ist, durch eine Einrichtung zum Bewegen von oszillatorischen Veränderungen dos Druckes innerhalb der Druckkammer und durch Rückschlagventile (20, 2 2) zum Bewirken einer einzigen Strömungsrichtung entlang dem Strömungsweg.
2. Pumpe nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Einrichtung (34) zum Verändern des Druckes in der Druckkammer (30) innerhalb eines Umfanges, welcher nicht größer ist als eine Atmosphäre.
3. Pumpe nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Einrichtung zum Bewirken von oszillatorischen Druckveränderungen, wobei diese Einrichtung (34) automatisch betreibbar ist.
4. Pumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zum Bewirken der oszillatorischen Druckveränderungen eine manuell betreibbare Einrichtung (50) ist.
5. Pumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das innerhalb eines Gehäuses (10) zwischen einem Einlaßende (12) und einem Auslaßende (14) verlaufende elastische Glied (16) das Gehäuse in eine Vakuumkammer (32) und eine Pumpkammer (30) aufteilt, wobei die Vakuumkammer (32) die Pumpkammer (30) umgibt, daß eine Einrichtung (28) vorgesehen ist, durch die die Vakuumkammer (32) mit einer Vakuumquelle verbindbar ist, daß dem Einlaßende (12) und dem Auslaßende (14) jeweils ein Rückschlagventil (20; 22) zugeordnet ist und daß eine Be- bzw. Entlüftungseinrichtung mit der Vakuumkammer (32) in Verbindung steht, um einen Eintritt atmosphärischer Luft in die Kammer zu ermöglichen, wodurch die Expansion des elastischen Gliedes (16) unterbrechbar bzw. beendbar ist und durch die Nachgiebigkeit des elastischen Gliedes eine Pumpwirkung auf das im elastischen Glied befindliche Material bewirkbar ist.
6. Pumpe mich Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Be- bzw. Entlüftungseinrichtung (34) in Erwiderung auf die Expansion einer elastischen Hülse (16) offenbar und in Erwiderung auf die Kontraktion der elastischen Hülse (16) schließbar ist.
7. Pumpe nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß für das wahlweise Belüften der Kammer mit der Atmosphäre eine zweite, von Hand betätigbare Belüftungseinrichtung (50) vorgesehen ist.
8. Pumpe nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Belüftungseinrichtung ein von Hand versperrbares Loch (50) ist, welches unabhängig von der ersten Belüftungseinrichtung (34) ist und im Gehäuse (10) ausgebildet ist.
9. Pumpe nach Anspruch 5, dadurch gekennzeieh-'net, daß die Belüftungseinrichtung (50) von Hand betreibbar ist.
10. Pumpe nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Belüftungseinrichtung eine Öffnung (50) umfaßt, die im Gehäuse (10) ausgebildet ist, um wahlweise die Kammer (32) mit atmosphärischer Luft zu belüften.
11. Pumpe nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet , daß das elastische Glied (16) so konstruiert ist, daß es in einer Richtung expandierbar ist, welche quer zur Strömungsrichtung des Strömungsmittels dadurch verläuft, und daß die Belüftungseinrichtung eine Betätigungseinrichtung umfaßt, die im Gehäuse (10) an einer 5 Stelle befestigt ist, an der eine Berührung mit dem * sich quer expandierenden elastischen Glied (16) möglich ist.
12. Pumpe nach Anspruch 11, dadurch g ek e η η zeichnet , daß die Belüftungseinrichtung weiterhin umfaßt: eine im Gehäuse (10) ausgebildete Ventileinrichtung zum Verbinden der Vakuumkammer (32) mit der Atmosphäre und daß die Ventileinrichtung ein Betätigungsglied (38, 42, 44) umfaßt, welches so angeordnet ist, daß es durch das elastische Glied (16) aufgrund einer Querbewegung betätigbar ist.
13. Pumpe nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet , daß das Belüftungsventil (38, 42, 44) in der normal geschlossenen Lage vorgespannt ist.
14. Pumpe nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet , daß das Gehäuse (10) eine längliche Gestalt hat, um so eine leicht manipulierbare Handhabungsform zu bilden.
15. Pumpe nach Anspruch 14, dadurch g e k e η η zeichnet, daß das Auslaßende (14) einen rohrförmigen Anschluß (26) umfaßt, an den verschiedene Düsen unterschiedlicher Konstruktion anbringbar sind.
16. Pumpe nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet , daß das Gehäuse (10) zumindest einen Abschnitt umfaßt, welcher transparent ist, wodurch die Wirkung des elastischen Gliedes (16) beobachtbar ist.