DE3322843A1 - Schlauch fuer eine peristaltikpumpe - Google Patents

Description

• Schlauch für eine Peristaltikpumpe
• Die Erfindung bezieht sich auf eine Peristaltikpumpe mit einem Schlauch, durch den ein Medium gefördert wird.
• Peristaltikpumpen finden auf verschiedenen Arbeitsgebieten breite Anwendung, vornehmlich auf solchen, wo ein dosierter Flüssigkeitstransport eine Rolle spielt.
• Ein bevorzugtes Anwendungsgebiet ist das der Dosiergeräte auf dem medizinischen Sektor. Hier werden Medikamente mit Hilfe von Rollenpumpen (z.B. DE-PS 26 51 962) an einen Applikationsort im Patienten gefördert. Der Schlauch wird dabei wiederholt von einer oder mehreren Rollen auf den Innenradius Null zusammengequetscht. Dabei werden an den Schlauch einer solchen Pumpe verschiedene Anforderungen gestellt, die sich zum Teil widersprechen. So werden gefordert: gute elastische Verformbarkeit, gutes Rückstellvermögen, niedrige Shorehärte bei gleichzeitiger hoher Formstabilität, hohe mechanische Belastbarkeit, gute Zugfestigkeit in axialer Richtung und geringes Permeationsvermögen für das gepumpte Medium oder einzelne Komponenten davon.
• Außerdem sollte der Schlauch alterungsbeständig und langzeitstabil sein.
• Auf dem Gebiet der Dosiergeräte hat es sich gezeigt, daß es schwer, wenn nicht gar unmöglich ist, diese unterschiedltchen Eigenschaften mit einem Schlauchwerkstoff gleichermaßen gut zu erfüllen. Beispielsweise erreicht man mit dem am weitesten verbreiteten Pumpschlauchwerkstoff Silikonkautschuk zwar hervorragende mechanische Eigenschaften und gute Alterungsbeständigkeit, muß jedoch eine sehr hohe Durchlässigkeit für eine Vielzahl von Substanzen, beispielsweise Medikamente wie Insulin, in Kauf nehmen.
• Auf einigen Gebieten sind sogenannte Verbundschläuche bekannt, die aus zwei oder mehr Lagen verschiedener Materialien bestehen. Solche Verbundschläuche werden vornehmlich dann eingesetzt, wenn der Schlauch auf Knickung beansprucht wird. Die hier betrachteten Schläuche werden jedoch in erster Linie eingequetscht, d.h. zwischen zwei Elementen eingeklemmt. Auf Knickfestigkeit kommt es dabei nicht an.
• Aufgabe vorliegender Erfindung ist es, bei einer Peristaltikpumpe der eingangs genannten Art, insbesondere bei einer medizinischen Dosiervorrichtung, möglichst viele der für einen sicheren Betrieb erforderlichen Eigenschaften in dem für den Pumpvorgang herangezogenen Schlauch zu vereinen.
• Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Schlauch aus mindestens zwei Lagen besteht, und daß die Lagen aus verschiedenen Materialien hergestellt sind, wobei ein Teil der Materialien besonders elastisch und der andere Teil der Materialien besonders undurchlässig bezüglich des Mediums und besonders dehnungsfest ist.
• Die Erfindung beruht auf der Uberlegung, daß auch in einem solchen Anwendungsfall, wo ein Schlauch wiederholt gequetscht wird, dieser mit Vorteil als Verbundschlauch ausgebildet ist.
• Dieser Schlauch hat den besonderen Vorteil, daß er an die erschwerten Erfordernisse einer Peristaltikpumpe angepaßt ist. Bei einer Rollenpumpe in einer medizinischen Dosiervorrichtung kann je nach verwendeter Substanz oder je nach Rollenprofil und Rollenart die für das Medium undurchlässige Schlauchlage oder Schlauchschicht so gewählt werden, daß optimale Dichtigkeit bezüglich des zu fördernden Mediums und hohe mechanische Festigkeit erzielt werden. Als die besonders elastische oder biegsame Lage oder Schicht ist bevorzugt die innere Lage vorgesehen, die ja bei der Schlauchquetschung besonders stark auf Knickung beansprucht wird. Sie kann ohne Kompromisse in bezug auf Dichtigkeit und mechanische Festigkeit auwählt werden.
• Eine Ausführungsform der Erfindung wird anhand der folgenden Figuren näher erläutert.
• Es zeigen: Fig. 1 einen Schnitt durch einen in einer Rollenpumpe liegenden gequetschten Schlauch nach dem Stande der Technik, Fig. 2 einen Schnitt durch einen unbelasteten Schlauch nach der Erfindung; und Fig. 3 einen Schnitt durch einen in einer Rollenpumpe gequetschten Schlauch nach der Erfindung.
• Figur 1 zeigt zwei drehbare Rollen la, 1b, die durch eine nicht gezeigte Anordnung gehalten und dabei zusammengepreßt sind. Mindestens eine der Rollen la, Ib ist mit einem (nicht gezeigten) Antrieb versehen. Die Drehrichtung der Rollen la, Ib um ihre Achsen ist durch gekrümmte Pfeile angedeutet. Zwischen den Rollen Ia, Ib ist ein Schlauch 2, der z.B. ganz aus Gummi besteht, eingepreßt. Die Innenwand 3 des Schlauches 2 ist durch den Anpreßdruck so weit zusammengedrückt, daß sich kein Spalt mehr dazwischen befindet. Die Innenwand 3 hat somit im Schnitt ein strichförmiges Aussehen. An den Rändern 4 treten dabei extrem kleine Biegeradien auf, die im Extremfall gegen Null gehen.
• Diese außerordentlich kleinen Biegeradien stellen hohe Anforderungen an die Elastizität und Geschmeidigkeit des Schlauches 2. Das zur Zeit am häufigsten eingesetzte Material ist Silikonkautschuk, welches aber den Nachteil der Durchlässigkeit für eine Vielzahl von Flüssigkeiten und Gasen besitzt. Außerdem hat ein solch weiches und elastisches Material keine hohe Zugfestigkeit. Bei geringfügiger Beschädigung ist bereits ein Weiterreißen zu befürchten. Bei medizinischen Dosiervorrichtungen besteht somit die Gefahr, daß das flüssige Medikament unkontrolliert austritt und z.B. ihre elektronischen Schaltungen oder die Batterie angreift.
• Die Figuren 2 und 3 zeigen einen Schlauch 2 für eine medizinische Schlauchpumpe, der die geforderten Eigenschaften bezüglich Dichtigkeit und Festigkeit besitzt.
• Der Schlauch 2 besteht aus zwei Lagen oder Schichten 5 und 6, die konzentrisch zueinander angeordnet sind.
• Die innere Lage oder der erste Schlauch 5 ist speziell auf die Erfordernisse der Biegsamkeit, Elastizität und Geschmeidigkeit ausgelegt. Andere Gesichtspunkte, die diesen Erfordernissen normalerweise bei der Materialwahl widersprechen, wie z.B. hohe Zugfestigkeit, Formstabilität und mechanische Festigkeit, brauchen nicht berücksichtigt zu werden. Diese Eigenschaften werden durch die äußere Lage oder den zweiten Schlauch 6 erfüllt, der wegen der Beanspruchung durch seinen Kontakt mit den Anpreßrollen la, Ib auch eine hohe Zugfestigkeit in Längsrichtung besitzt. Weiterhin ist der Schlauch 6 formstabil. Das ist besonders wichtig bei einem Anwendungsfall (nicht gezeigt), wo der Schlauch 2 nach dem Quetschvorgang mit dem Medium nachgefüllt wird. Dann kehrt er nämlich, nachdem er eine Anpreßrolle verlassen hat, in seine ursprüngliche runde Form (vgl. Figur 2) zurück. In dieser unbeanspruchten runden Form ermöglicht er das Nachfließen des zu fördernden Mediums, also z.B. des Medikaments, durch den Innenraum 7.
• Geeignete Werkstoffe für den inneren Schlauch 5 sind Naturkautschuk, Weich-PVC und gewisse weiche Polyuretane. Besonders bevorzugt ist Silikonkautschuk. Für den äußeren Schlauch 6 eignen sich besonders PVC, Polyuretan, Fluorelastomere und gewisse Polyäthylene.
• Bevorzugt ist hier Polyuretan.
• Zweilagige Schläuche der genannten Art sind nach verschiedenen Verfahren herstellbar, von denen vier für dünne Schläuche, z.B. für Außendurchmesser von 2 bis 3 mm, besonders vorteilhaft sind: 1. Klebverbindung: Der äußere Schlauch 6 wird auf den inneren Schlauch 5 aufgeklebt.
• 2. Schrumpfverbindung: Der äußere Schlauch 6 wird auf den inneren Schlauch 5 aufgeschrumpft, z.B. durch thermisches Schrumpfen oder nach Quellung mit einem geeigneten Lösungsmittel.
• 3. Elastische Verbindung: Der Innendurchmesser des äußeren Schlauches 6 ist kleiner als der Außendurchmesser des inneren Schlauch 5 im entspannten Zustand. Der innere Schlauch 5 wird in gestrecktem Zustand in den äußeren Schlauch 6 eingeführt und legt sich nach dem Entspannen aufgrund seiner Rückstellkräfte an die Innenwand des äußeren Schlauches 6 an.
• 4. Koextrusionsverbindung: Die gemeinsame Extrusion aus einer Düse ergibt eine feste und dauerhafte Materialverbindung, wenn sich die verwendeten Werkstoffe für dieses Verfahren eignen.
• Der Schlauch 2 nach der Erfindung kann mit besonderem Vorteil bei medizinischen Dosiergeräten eingesetzt werden. Hier ist insbesondere an den Einsatz bei implantierbaren oder außen tragbaren Geräten gedacht.
• 9 Patentansprüche 3 Figuren

Claims (9)

1. Patentansprüche 1 Peristaltikpumpe mit einem Schlauch, durch den ein medium gefördert wird, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t , daß der Schlauch ¢) aus mindestens zwei Lagen (5, 6) besteht, und daß die Lagen (5, 6) aus verschiedenen Materialien hergestellt sind, wobei ein Teil der Materialien besonders elastisch und der andere Teil der Materialien besonders undurchlässig bezüglich des Mediums und besonders dehnungsfest ist.
2. 2. Peristaltikpumpe nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k en n z e i c h n e t , daß der Schlauch (2) aus einer inneren Lage (5) und einer äußeren Lage (6) besteht, die konzentrisch zueinander angeordnet sind.
3. 3. Peristaltikpumpe nach Anspruch 2 oder 3, d a -d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die innere Lage (5) aus weichem und elastischem Material gefertigt ist.
4. 4. Peristaltikpumpe nach Anspruch 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die innere Lage (5) des-Schlauches (2) aus Silikonkautschuk, Naturkautschuk, Weich-PVC oder einem Fluorelastomer besteht.
5. 5. Peristaltikpumpe nach einem der Ansprüche 2 bis 5, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die äußere Lage (6) des Schlauches (2) aus einem Material mit hoher Zugfestigkeit, gutem Rückstellvermögen und geringer DurcElässigkeit gefertigt ist.
6. 6. Peristaltikpumpe nach einem der Ansprüche 2 bis 4, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die äußere Lage (6) des Schlauches (2) aus PVC, Polyuretan oder Fluorkautschuk besteht.
7. 7. Peristaltikpumpe nach einem der Anspriiche 2 bis 6, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die äußere Lage (6) auf die innere Lage (5) in einem Extrusionsverfahren aufgebracht ist.
8. 8. Peristaltikpumpe nach einem der Ansprüche 2 bis 6, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die äußere Lage (6) auf die innere Lage (5) geklebt ist.
9. 9. Peristaltikpumpe nach einem der Ansprüche 2 bis 6, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß der Schlauch (2) nach einem Verfahren hergestellt ist, wobei die innere Lage (5) in gestreckter Form durch die äußere Lage (6) gefädelt wird und sich nach dem Entspannen aufgrund ihrer Rückstellkräfte an die äußere Lage (6) von innen anlegt.