DE4035182C1 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Schlauchpumpe der im Ober­ begriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Art.

Im medizinischen Bereich werden häufig lineare Schlauchpumpen als Infusionspumpen verwendet, um Flüs­ sigkeit aus einem Vorratsbehälter dem Körper eines Patienten zuzuführen. Die Schlauchpumpe weist einen Schlauch auf, der als preisgünstiger steriler Einmal­ artikel in das Pumpengehäuse eingesetzt wird. Der Schlauch wird durch eine Quetschvorrichtung abgedrückt, die zahlreiche von einer Nockenwelle angetriebene Schieber aufweist, welche zyklisch in unterschiedlichen Phasenlagen auf den Pumpenschlauch einwirken und diesen abquetschen. Der Schlauch besitzt eine Rückstellfähig­ keit, so daß er sich bei einem Rückzug eines Schiebers an dieser Stelle wieder aufweitet.

Ein Problem bei derartigen Schlauchpumpen besteht darin, daß sie bei dem Rückhub des letzten Schiebers eine Rückzugsphase im Medium verursachen. Dieser Effekt wird dadurch hervorgerufen, da8 nach dem Zurückziehen des letzten Schiebers das jetzt freiwerdende Schlauch­ innenvolumen größer ist als das zu diesem Zeitpunkt nachgeförderte Medienvolumen. Durch den sich wieder aufweitenden Schlauch entsteht ein Sog und somit ein Rückfluß. Dieser Rückzug ist besonders bei kleinen Förderraten und erhöhtem Gegendruck nachteilig, da für einen gewissen Zeitraum eine deutliche Rückförderung erfolgt. Bei medizinischen Schlauchpumpen kann diese Rückförderung verhängnisvolle Folgen haben, weil Blut in die Kanüle eingesaugt werden kann, durch die das Medikament dem Patienten zugeführt werden soll.

DE 31 04 873 A1 beschreibt eine Vorrichtung, mit der bei einer Schlauchpumpe Pulsationen verhindert werden können. Bei dieser Vorrichtung sind zusätzlich zu den Pumpenschiebern zwei weitere von der Nockenwelle ange­ triebene Schieber vorhanden, deren Antriebsnocken sich von denjenigen der anderen Schieber unterscheiden. Die zusätzlichen Schieber sind so gesteuert, daß sie eine gegenphasige Pulsation erzeugen und in denjenigen Zeiten, in denen die normalen Schieber einen Rückfluß verursachen würden, einen Druck aufbauen. Die Medien­ drücke, die durch die normalen Pumpenschieber und die zusätzlichen Schieber erzeugt werden, ergänzen sich gegenseitig in der Weise, daß ein nahezu konstanter Förderdruck erreicht wird. Nachteilig ist jedoch, daß ein erheblicher Aufwand an zusätzlichen Bauelementen erforderlich ist, daß die Pumpe in ihren baulichen Ab­ messungen vergrößert wird und daß auch eine erhöhte Reibung auftritt.

Aus US 49 52 124 ist eine Fingerpumpe bekannt, mit der das Problem des Rückflusses vermieden oder vermindert werden soll, indem zwei der im mittleren Bereich der Pumpenlänge vorgesehenen Finger breiter sind als die übrigen Finger. Durch Verbreiterung ausgewählter Pumpenfinger wird der mechanische Aufbau der Pumpe komplizierter bzw. im Falle der Verdopplung einzelner Pumpenfinger wird eine größere Anzahl von Fingern benötigt.

Eine mögliche Lösung des Problems würde darin bestehen, in dem Schlauch-Überleitungssystem ein Rückschlagventil anzuordnen. Hierdurch würde jedoch das Überleitungs­ system, das aus Einmalartikeln besteht, verteuert werden. Es würden sich hohe Betriebsfolgekosten er­ geben.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine ein­ fache, wirkungsvolle und das Pumpsystem nicht be­ hindernde oder belastende Maßnahme zur Verminderung der Pulsation bzw. des Rückzuges bei einer Schlauchpumpe anzugeben.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß mit den im Patentanspruch 1 angegebenen Merkmalen.

Bei der erfindungsgemäßen Schlauchpumpe ist der in För­ derrichtung letzte Schieber derart gesteuert, daß er auch im zurückgezogenen Zustand den Schlauch noch teil­ weise zusammengedrückt hält. Während die übrigen Schieber den Schlauch in der Rückzugsposition jeweils freigeben, so daß der Schlauchquerschnitt sich wenigstens annähernd auf den Ursprungszustand zurück­ stellen kann, wird der letzte Schieber nur zwischen der Schließposition und einer teilweisen Öffnungsstellung des Schlauchs bewegt. Der Rückhub des Schiebers erfolgt lediglich so weit, daß der Schlauchquerschnitt in einem Maße geöffnet wird, daß keine strömungstechnischen Nach­ teile auftreten. Dadurch, daß der letzte Schieber nur teilweise zurückgezogen wird, verkleinert sich das bei Neubeginn des Pumpzyklus am Ende des Pumpenbereichs des Schlauchs freiwerdende Volumen. Das Verhältnis zwischen freiwerdendem Volumen und nachgefördertem Volumen pro Zeiteinheit wird durch diese Maßnahme wesentlich ver­ ringert, d. h. verbessert. Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß das Fördervolumen pro Pumpzyklus durch die Einengung des Pumpenschlauchs nicht beeinflußt wird. Das Fördervolumen der Pumpe wird während der Zeit definiert, in welcher der erste und der letzte Schieber den Schlauch (gleichzeitig) zusammendrücken. Das dann im Schlauch befindliche Volumen wird nachfolgend vorge­ trieben und gefördert.

Vorzugsweise wirkt auf den letzten Schieber eine Rück­ hubbegrenzungseinrichtung ein, die zweckmäßigerweise aus einem gehäusefesten Anschlag besteht. Dies hat den Vorteil einer sehr einfachen Ausführungsform, die keinerlei zusätzliche Bauteile oder Komponenten erfor­ dert. Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß der Steuernocken des letzten Schiebers in gleicher Weise ausgebildet sein kann wie die Steuernocken der übrigen Schieber. Natürlich müssen sämtliche Steuernocken der Nockenwelle umfangsmäßig gegeneinander versetzt sein. Die Schlauchpumpe kann daher generell mit den Kompo­ nenten üblicher Schlauchpumpen aufgebaut werden, wobei lediglich in dem letzten Schieber ggf. ein Schlitz vor­ zusehen ist, der es zuläßt, daß der zugehörige Steuer­ nocken der Nockenwelle sich weiterdreht, während dieser Schieber durch den die Rückhubbegrenzungseinrichtung bildenden Anschlag festgehalten wird.

Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 einen Schnitt durch die Schlauchpumpe,

Fig. 2 in vergrößertem Maßstab die Einzelheit II aus Fig. 1,

Fig. 3 in gleicher Darstellung wie Fig. 1 den Zustand des gleichzeitigen Abquetschens des Schlauchs am vorderen und hinteren Ende des Pumpbereichs zur Verdeutlichung des abgegrenzten Förder­ volumens und

Fig. 4 eine schematische Darstellung des durch den letzten Schieber in der Rückzugsposition ver­ drängten Volumens, das für den Rückzug des För­ dermediums nicht mehr zur Verfügung steht.

Die Schlauchpumpe 10 ist in einer frontseitigen Ge­ häusewand 11 des Gehäuses eines Infusionsgerätes in einer Aussparung 12 montiert. Sie besteht aus dem starren Rahmen 13 mit dem Gegenlager 14, der Quetsch­ vorrichtung 15 und der Andrückvorrichtung 16. Der Rahmen 13 weist ein Basisteil 17 und vier davon ab­ stehende Stangen 18 auf. An zwei der Stangen 18 ist über ein Gelenk das Gegenlager 14 angebracht, das als aufklappbare Tür ausgebildet ist und an den beiden anderen Stangen 18 mit einem Schnellverschluß befestigt werden kann.

Ein (nicht dargestellter) Antriebsmotor, der an dem Pumpengehäuse 21 befestigt ist, treibt über ein Unter­ setzungsgetriebe die in dem Pumpengehäuse 21 gelagerte Nockenwelle 22. Die Nockenwelle 22 besteht aus einer Welle 23 mit Sechskantprofil und auf dieser Welle sitzenden Nockenscheiben 24, die jeweils eine Sechs­ kantöffnung aufweisen und dadurch drehfest auf der Welle 23 sitzen. Je zwei Nockenscheiben 24 bilden eine Doppelnockenscheibe. Benachbarte Nockenscheiben sind umfangsmäßig um 30° zueinander versetzt auf der Welle 23 angeordnet und haben eine Exzentrizität von 2,5 mm, wodurch sich bei einer vollen Umdrehung der Nocken­ scheibe ein Hub von 5 mm ergibt.

Jede der Nockenscheiben 24 treibt einen Schieber 25. Die Schieber sind in dem Pumpengehäuse 27 in seitlichen Nuten längsverschiebbar geführt und sie verlaufen durch Schlitze 26 der dem Gegenlager 14 zugewandten Wand des Pumpengehäuse hindurch, wobei am Ende eines jeden Schiebers 25 ein verdickter Kopf 27 angeordnet ist. Das Lagerspiel der Führungsnuten für die Schieber 25 ist so gewählt, daß sich die Köpfe benachbarter Schieber gerade berühren, daß sich jedoch Toleranzen der Schie­ ber bzw. der Köpfe nicht addieren.

Die Köpfe 27 der Schieber sind von einer Membran 28 bedeckt, die an dem Pumpengehäuse 21 befestigt ist. Das Pumpengehäuse 21 weist ferner Flansche 29 auf, mit denen es an der Gehäusewand 11 des Gerätegehäuses be­ festigt ist. Ein Blendrahmen 30, der bündig und ab­ dichtend in die Öffnung 12 der Gehäusewand 11 einge­ setzt ist, bildet den äußeren Abschluß des Pumpenge­ häuses. Dieser Blendrahmen umschließt die Membran 28.

Das Pumpengehäuse 21 ist mit Gleitbuchsen längs der Stangen 18 geführt, so daß der Rahmen 13 relativ zu dem Pumpengehäuse 21 bzw. zur Quetschvorrichtung 15 in Längsrichtung der Stangen bewegt werden kann. Wenn das Gegenlager 14 sich in der Schließstellung befindet, ist es starrer Bestandteil des Rahmens 13 und kann mit diesem relativ zur Gehäusewand 11 bzw. zu der darin befestigten Quetschvorrichtung 15 horizontal verschoben werden.

An der Rückseite des Pumpengehäuses 21 ist eine aus mindestens einer Druckfeder bestehende Federvorrichtung 33 abgestützt. Die Federvorrichtung 33 ist in einem mit dem Pumpengehäuse 21 verbundenen Rohr 34 enthalten, das teleskopisch in ein von dem Basisteil 17 nach hinten abstehendes Rohr 35 eintaucht. Am Ende des Rohres 35 befindet sich eine Stellvorrichtung 36, die mit einem Gewinde in ein Innengewinde 37 des Rohres 35 eingreift und mit ihrem Ende gegen die Federvorrichtung 33 drückt. Durch Drehen der Stellvorrichtung 36 kann die Federkraft der Andrückvorrichtung 16 verändert werden. Die Federvorrichtung 33 greift an dem Basisteil 17 und an der Quetschvorrichtung 15 zentrisch an, d. h. entlang der Mittelachse der Quetschvorrichtung. Am Rohr 34 ist ein Gleitstück 38 vorgesehen, das ein reibungsarmes Gleiten der beiden Rohre 34 und 35 ermöglicht und das zusammen mit den Gleitbuchsen 32 dafür sorgt, daß der Rahmen 13 in Bezug auf die Quetschvorrichtung 15 ver­ kantungsfrei linear verschiebbar geführt ist.

Im Betrieb wird der Schlauch 40, der zwischen der Mem­ bran 28 und dem Gegenlager 14 vertikal verläuft, in jeder Phase der Umdrehung der Nockenwelle 22 durch min­ destens einen Schieber 25 okklusiv abgequetscht. Etwaige Toleranzen von Pumpe und/oder Schlauch werden durch die Andrückvorrichtung 16 ausgeglichen, die durch die Federvorrichtung 33 bewirkt, daß der Rahmen 13 zu­ sammen mit dem Gegenlager 14 gegen die Quetschvorrich­ tung 15, und somit auch gegen die Schieber 25 getrieben wird.

Auf der Auslaßseite der Schlauchpumpe ist am Pumpenge­ häuse 21 ein Drucktaster 39 verschiebbar angeordnet, der gegen die Membran 28 und gegen den Auslaßbereich des Pumpenschlauchs drückt. Der Drucktaster 39 ist mit einem (nicht dargestellten) Sensor gekoppelt, der die Stellung des Drucktasters 39 feststellt und dadurch den Ausgangsdruck der Pumpe ermittelt.

Beim Betrieb der Schlauchpumpe steuert die Nockenwelle 22 die Schieber 25 so, daß der Schlauch 40 fortlaufend von den Köpfen 27 zusammengedrückt und abgequetscht wird, wobei das Zusammendrücken in Förderrichtung fort­ schreitet, also in den Zeichnungen dieses Ausführungs­ beispieles von rechts nach links. Die Schieber wirken auf den Pumpbereich des Schlauchs in einem Abschnitt, der 360° des Pumpzyklus umfaßt, d. h. der erste und der letzte Schieber sind gleichphasig gesteuert.

In Fig. 3 ist der Zustand dargestellt, daß der in För­ derrichtung erste und der in Förderrichtung letzte Schieber 25 beide im äußersten vorgeschobenen Zustand sind. Die dazwischenliegenden Schieber 25 sind mehr oder weniger weit zurückgezogen, so daß das in diesem Bereich vom Schlauch 40 eingeschlossene Volumen V_F das Fördervolumen darstellt, das in diesem Augenblick all­ seitig umschlossen ist und das in Förderrichtung vorge­ schoben wird. In der Rückzugsstellung der Schieber nehmen die Köpfe 27 eine Position ein, die es dem Schlauch ermöglicht, den unverformten (runden) Zustand anzunehmen. Der Schlauch selbst hat eine eigene Rück­ stellfähigkeit.

Der in Förderrichtung letzte Schieber 25a ist generell in gleicher Weise ausgebildet wie die übrigen Schieber 25 und die ihn steuernde Nockenscheibe 24a hat die gleiche Form wie die übrigen Nockenscheiben 24. Unter­ schiedlich ist, daß eine Rückhubbegrenzungseinrichtung vorgesehen ist, die es dem Schieber 25a nicht erlaubt, sich soweit zurückzuziehen wie die übrigen Schieber 25. Diese Rückhubbegrenzungseinrichtung besteht aus einem Anschlag 42 der am Gehäuse 21 vorgesehen ist und gegen den der Kopf 27a des Schiebers 25a bei der Rückzugsbe­ wegung stößt. Dieser Anschlag 42 ist so angeordnet, daß der Schieber 25a in der äußersten Rückzugsstellung, also wenn sein Kopf 27a gegen den Anschlag 42 stößt, die Hälfte des Schlauchdurchmessers (oder etwas mehr) einnimmt, so wie dies aus Fig. 4 zu ersehen ist. In dieser Darstellung ist außerdem schraffiert das Schlauchvolumen V₁ dargestellt, das bei der Rückzugs­ bewegung des Schiebers 25a von der Freigabe ausge­ schlossen wird und das zur Verkleinerung oder Elimi­ nierung des Rücksoges beiträgt. Würde der Schieber 25a sich so weit zurückbewegen wie die übrigen Schieber, dann würde durch den sich in diesem Bereich aufweiten­ den Schlauch ein Rücksog auftreten.

Damit die Steuerung der Nockenscheibe 24a nicht mit der durch den Anschlag 42 bewirkten Rückhubbegrenzung kollidiert, ist in dem Schieber 25a ein Spalt 43 vorge­ sehen, in dem sich die Nockenscheibe 24a bewegt und der eine Längsbewegung der Nockenscheibe 24a in Bezug auf den Schieber 25a zuläßt. Dadurch wird das erforderliche Bewegungsspiel der Nockenwelle in Bezug auf den Schie­ ber 25a erreicht. Im übrigen ist der Schieber 25a in gleicher Weise ausgebildet wie die Schieber 25 und die Nockenscheibe 24a ist in gleicher Weise ausgebildet wie die Nockenscheiben 24.

Claims (3)

1. Schlauchpumpe mit mehreren einen Schlauch (40) peristaltisch zusammendrückenden Schiebern (25), die von einer Nockenwelle (22) angetrieben sind und Hubbewegungen gegen den Schlauch (40) ausführen, dadurch gekennzeichnet, daß der in Förderrichtung letzte Schieber (25a) derart gesteuert ist, daß er auch im zurückge­ zogenen Zustand den Schlauch (40) noch teilweise zusammengedrückt hält.

2. Schlauchpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß auf den letzten Schieber (25a) eine Rückhubbegrenzungseinrichtung einwirkt.

3. Schlauchpumpe nach Anspruch 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Rückhubbegrenzungseinrichtung ein gehäusefester Anschlag (42) ist und daß der letzte Schieber (25a) einen ein Bewegungsspiel gegenüber der Nockenwelle (22) ermöglichenden Spalt (43) aufweist.