DE4126089A1 - Pumpenschlauch fuer eine peristaltische pumpe - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Pumpenschlauch für eine peristaltische Pumpe, dessen Wandung einen Schlauchkanal umschließt und der einen oberen Einlaufab­ schnitt, einen als Pumpsegment dienenden Mittelteil und einen unteren Auslaufabschnitt aufweist.

Im medizinischen Bereich werden Peristaltikpumpen oder Schlauchpumpen als Infusionspumpen zum sterilen Trans­ port von größeren Mengen Infusionsflüssigkeit verwendet. Der Pumpenschlauch ist auswechselbar in der Pumpe ange­ ordnet und stellt ein preiswertes Einmalerzeugnis dar, welches in steriler Form geliefert wird, vom Benutzer in das Infusionsgerät eingesetzt werden kann und nach Ge­ brauch fortgeworfen wird. Das Fördervolumen hängt von den Querschnittsabmessungen des Pumpenschlauches ab und von dessen Rückstellfähigkeit. Das verwendete Material muß physiologisch unbedenklich, d. h., gegenüber den ver­ wendeten Medien inert sein. Umgebungseinflüsse, wie Tem­ peratur, Luftfeuchte, Licht und Desinfektionsmittel dür­ fen das Material nicht beeinflussen. Üblicherweise werden Pumpenschläuche für peristaltische Pumpen aus hochela­ stischem Material, z. B. Silikon, hergestellt.

Ist ein Pumpenschlauch ordnungsgemäß in den Kanal einer peristaltischen Pumpe eingelegt, so wird er zwischen Andrückelementen und einem Gegenlager an mindestens ei­ ner Stelle peristaltisch okklusiv gequetscht, so daß ein unkontrollierter Fluß des zu pumpenden Mediums ausge­ schlossen ist. Die Andrückelemente können Schieber, Schwertventile, Rollen oder dergleichen sein. Oft wird die Andrückkraft so gewählt, daß der Pumpenschlauch bis zu einem definierten Druck des Mediums von zum Beispiel 1,5 bar verschlossen bleibt. Bei weiterem Druckanstieg heben die Andrückelemente ab und der Druck kann entwei­ chen.

Bei Betriebsstörungen, zur Inspektion und zum Auswech­ seln des Pumpenschlauches wird die peristaltische Pumpe geöffnet, indem das Gegenlager, das zum Beispiel an ei­ ner den Kanal, in den der Pumpenschlauch eingelegt ist, verschließenden Tür ausgebildet ist, von den Andrückele­ menten abgehoben wird. Hierdurch entfällt die okklusive Abquetschung des Pumpenschlauches und sein Verschluß ist aufgehoben. Bei Infusionspumpen kann es durch das stati­ sche Gefälle zwischen dem am saugseitigen Ende ange­ schlossenen Infusionsbehälter und dem am druckseitigen Ende befindlichen Patientenanschluß zu einem unkontrol­ lierten Fluß der Infusionslösung kommen. Dieser Fluß stellt eine Patientengefährdung dar. Moderne Infusions­ apparate sind mit einer zusätzlichen Sicherheitsklemme ausgerüstet, welche beim Öffnen der Peristaltikpumpe den Pumpenschlauch zwischen zwei Schenkeln okklusiv quetscht, wodurch der unkontrollierte Fluß der Infusi­ onslösung verhindert wird. Zu einem unkontrollierten Fluß von Infusionslösung kann es bei diesen Apparaten jedoch dann kommen, wenn der Infusionsschlauch der pe­ ristaltischen Pumpe entnommen wird, so daß weder die Pumpe noch die Sicherheitsklemme eine Quetschung des Schlauches bewirken. Um auch diese Gefährdung aus zu­ schließen, ist es unbedingt notwendig, daß das Bedie­ nungspersonal mit Hilfe einer Klemme den Pumpenschlauch von Hand verschließt. Die Sicherheit der Infusionen ist damit weitgehend abhängig von der Aufmerksamkeit der Bedienungsperson und Flüchtigkeitsfehler sind nicht aus­ geschlossen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Pumpen­ schlauch so auszubilden, daß zur Steigerung der Sicher­ heit einer Infusionsbehandlung unkontrollierter Fluß der Infusionslösung zu jedem Zeitpunkt seiner Benutzung ver­ hindert ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Schlauchkanal im unteren Bereich eines verformbaren Teilstückes des Auslaufabschnittes durch eine ringförmi­ ge Sitzfläche verengt ist, daß auf der Sitzfläche ein frei beweglicher Ventilkörper liegt, der den Schlauchka­ nal verschließt und daß zur Öffnung des Schlauchkanals der Ventilkörper durch Krafteinwirkung von außen von der Sitzfläche abhebbar ist.

Der Pumpenschlauch erhält auf diese Weise in Fließrich­ tung hinter der peristaltischen Pumpe ein integriertes Ventil, das ein Fließen des zu pumpenden Mediums verhin­ dert, solange der Pumpenschlauch nicht oder nicht ord­ nungsgemäß in die Peristaltikpumpe eingelegt ist. Das Ventil ist vom Prinzip her ein Rückschlagventil, dessen Ventilkörper den innerhalb der ringförmigen Sitzfläche verbleibenden offenen Schlauchkanal verschließt und der nur dann den Schlauchkanal freigibt, wenn es erwünscht ist. Nur dann nämlich wird die Krafteinwirkung von außen effektiv und hebt den Ventilkörper von der Sitzfläche ab.

Bei einer Infusionsleitung mit dem in erfindungsgemäßer Weise ausgebildeten Pumpenschlauch wird ein unkontrol­ lierter Fluß des Mediums außerhalb der peristaltischen Pumpe automatisch verhindert. In vorteilhafter Ausge­ staltung der Erfindung wird das verformbare Teilstück von einer radialen Klemmvorrichtung so deformiert, daß es unrunden Querschnitt erhält, wodurch der Ventilkörper von der Sitzfläche weggedrängt wird und an seinem Umfang örtliche Durchlässe für das Infusionsmedium entstehen. Die Klemmvorrichtung kann aus Klemmbacken bestehen, die am Pumpengehäuse einerseits und am Gegenlager anderer­ seits angeordnet sind. Sie tritt in Aktion, sobald das Gegenlager, z. B. eine Pumpenklappe an dem den Pumpen­ schlauch aufnehmenden Kanal, geschlossen worden ist und die Pumpe mit dem Pumpenschlauch betriebsbereit ist.

Die radiale Verformbarkeit des Teilstückes des Auslauf­ abschnittes, der das Ventil enthält, ermöglicht nicht nur eine dauernde Öffnung des Schlauchkanals, sondern erlaubt auch eine kurzfristige Aufhebung der Ventilsper­ re von Hand, z. B. zur Entlüftung der Infusionsleitung oder zur Füllung der gesamten Infusionsleitung mit dem zu fördernden Medium vor Beginn der Geräteinfusion mit Hilfe der Schwerkraft. Zwischen Daumen und Zeigefinger einer Hand wird das verformbare Teilstück radial etwas zusammengedrückt, wodurch der Ventilkörper von der Sitz­ fläche weggeschoben wird und an seinem Umfang Durchlässe entstehen, die für den gewünschten Zweck genügen.

Bei Infusionsleitungen, welche für die Geräteinfusion bestimmt sind, ist es zusätzlich zu einer kurzfristigen Schlauchquerschnittöffnung zuweilen erwünscht, in einem akuten Fall eine Schwerkraftinfusion einzusetzen. Zu diesem Zweck kann durch gezielte manuelle Verformung des verformbaren Teilstückes eine länger dauernde Öffnung des Schlauchkanals bewirkt werden. Es befindet sich mit axialem Abstand über der Sitzfläche an der Innenfläche des Teilstückes ein Kranz radialer Vorsprünge. Die radi­ alen Vorsprünge sind mit gegenseitigem Abstand ringför­ mig über den Umfang des Teilstückes verteilte Warzen, die an die Innenfläche des Teilstückes angeformt sind. Die radiale Höhe der Warzen ist so gewählt, daß ihre Spitzen einen freien Durchgang begrenzen, durch den der Ventilkörper bei Deformation des Teilstückes durch die Ebene des Warzenkranzes hindurchgedrückt werden kann, nicht aber durch Schwerkraft nach unten zurückgleitet. Ruht der Ventilkörper auf dem Warzenkranz, so bleiben zwischen den einzelnen Warzen freie Durchlässe, deren Gesamtquerschnitt für den Durchlaß des Infusionsmediums bei einer gewollten Schwerkraftinfusion ausreicht. Die Rückführung des Ventilkörpers in den Schlauchkanalab­ schnitt unterhalb des Warzenkranzes kann durch manuelle Verformung des Teilstückes erfolgen. Es kann jedoch auch die erwähnte gegen das Teilstück wirkende radiale Klemm­ vorrichtung an der peristaltischen Pumpe so ausgestaltet sein, daß sie nicht nur den Ventilkörper von der Sitz­ fläche abhebt, sondern daß sie auch in der Lage ist, den Ventilkörper bei Pumpenbetrieb von dem Warzenkranz zu­ rück in die Ausgangslage unterhalb des Warzenkranzes zu drücken.

Krafteinwirkung von außen zur Öffnung des Schlauchkanals bei in die Pumpe eingelegtem Pumpenschlauch läßt sich erfindungsgemäß auch dadurch hervorrufen, daß der Ven­ tilkörper aus ferritischem Material besteht und daß eine Magnetvorrichtung gegen das Teilstück angesetzt ist. Sobald die Pumpe betriebsbereit ist, wird durch magneti­ sche Kraft eines Magneten, welcher als Teil der Pumpe im Bereich des Teilstückes des Pumpenschlauches angeordnet sein kann, der Ventilkörper von der Sitzfläche abgehoben und mit Abstand über dieser gehalten.

Der Ventilkörper ist vorzugsweise als Kugel gestaltet, die auf die radialen Verformungen des Teilstückes zügig anspricht und keine Neigung zur Verklemmung in dem Teil­ stück hat. Sowohl auf dem Warzenkranz als auch auf der Sitzfläche erfüllt eine Kugel ihre Aufgabe zufrieden­ stellend. Die Sitzfläche ist vorzugsweise als Kugel-Gür­ telzone gestaltet, so daß sich eine gute Abdichtwirkung zwischen Kugel und Sitzfläche ergibt.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfin­ dung schematisch dargestellt.

Es zeigt:

Fig. 1 eine Draufsicht auf einen Pumpenschlauch, der im Bereich des in Schließposition befindlichen Rück­ schlagventils längsgeschnitten ist,

Fig. 2 einen Querschnitt längs der Linie II-II in Fig. 1,

Fig. 3 das Rückschlagventil nach Fig. 1 und 2 in Öffnungsposition unter dem Einfluß einer Klemmvor­ richtung,

Fig. 4 einen Schnitt längs der Linie IV-IV in Fig. 3,

Fig. 5 eine peristaltische Pumpe mit eingebautem Pumpenschlauch, dessen Rückschlagventil den in Figu­ ren 3 und 4 gezeigten Zustand innehat,

Fig. 6 eine Draufsicht auf den Pumpenschlauch, der im Bereich des Rückschlagventils längsgeschnitten ist ist und den Ventilkörper in einer alternativen Öff­ nungsposition zeigt und

Fig. 7 einen Schnitt längs der Linie VII-VII in Fi­ gur 6.

Der Pumpenschlauch 10 gemäß Fig. 1 besteht aus hochela­ stischem Material, z. B. Silikon. Er weist einen langge­ streckten Mittelteil 11 auf, an dessen oberes Ende eine kreiszylindrische Muffe 12a eines Einlaufabschnittes 12 angeformt ist, und dessen unteres Ende mit einem kreis­ zylindrischen Auslaufabschnitt 13 versehen ist, der aus einem manuell radial verformbaren Teilstück 14 mit kreiszylindrischer Innen- und Außenfläche und einer Muf­ fe 14a besteht. Der Mittelteil 11 des Schlauches 10 weist im Querschnitt zwei bogenförmige Abschnitte auf, die einen Schlauchkanal 15 derart umschließen, daß er die Querschnittsform einer bikonvexen Linse hat. An die beiden Längsränder des Schlauches 10 in der Ebene der längeren Achse seines Querschnittes schließen sich nach außen weisende Stege 18 an. In der Nähe des unteren En­ des des Mittelteiles 11 mit linsenförmigem Querschnitt ist die Wandstärke des Schlauches 10 reduziert, so daß ein Längenabschnitt entsteht, der als Druckmeßzone 16 benutzt werden kann, an die ein den Innendruck messender Drucksensor 51 einer peristaltischen Pumpe 50 von außen angesetzt werden kann. Das quadratische Symbol kenn­ zeichnet eine nach außen gerichtete Warze, die Beschädi­ gungen der Schlauchwandung unter dem Einfluß des Druck­ sensors 51 verhindern soll.

Das Pumpengehäuse 53 enthält Andrückelemente in Form von Pumpenschiebern 54, die auf einer von einem Motor 56 angetriebenen Welle 55 so angeordnet sind, daß sie den in einem Kanal des Gehäuses 53 gerade von oben nach un­ ten verlaufenden Pumpenschlauch 10 peristaltisch okklu­ siv gegen eine Fläche eines Gegenlagers drücken, das bei dem gezeichneten Beispiel eine schwenkbare Pumpenklappe 57 ist.

In die Muffe 12a des Einlaufabschnittes 12 ist ein rohr­ förmiges Fixierstück 19 eingepaßt, dessen kreiszylindri­ scher Kanal der Befestigung eines eingeschobenen Zulei­ tungsschlauches 21 dient, der zu einem Infusionsbehälter 17 (Fig. 5) führt und Teil einer etwa 2 m langen Infu­ sionsleitung ist, die am Auslaufabschnitt 13 des Pumpen­ schlauches 10 durch einen Ableitungsschlauch 22 fortge­ setzt wird, der zum Patienten verläuft. Das Ende des Ableitungsschlauches 22 ist in einem rohrförmigen Fi­ xierstück 20 befestigt, das in die Muffe 14a passend eingesetzt ist. Es rastet mit einem äußeren Ringbund 23 in eine Ringrille 24 des Fixierstückes 20 festsitzend ein. Der Schlauchkanal 15 erstreckt sich durch die ge­ samte Infusionsleitung 21, 10, 22.

Die Muffe 12a am saugseitigen Ende des Pumpenschlauches 10 ist mit einer Aufhängevorrichtung 25 versehen. Sie besteht aus zwei identischen Laschen 26, die in gemein­ samer Ebene symmetrisch zur Längsachse des Schlauches 10 nach entgegengesetzten Seiten gerichtet und einstückig an den Körper des Schlauches 10 angeformt sind. Jede Lasche 26 ist dreieckig mit abgerundeter Ecke und die beiden Laschen 26 sind so orientiert, daß eine gegen das andere Ende des Schlauches 10 weisende Pfeilspitze ent­ steht. Mit dem Öffnungsrand der Muffe 12a schließen die beiden Laschen 26 bündig ab. Das Pfeilspitzenende der beiden Laschen 26 geht in die beiden Stege 18 des Mit­ telteiles 11 des Schlauches 10 über. In jeder Lasche 26 ist eine Lochöse 27 in Form einer kreisrunden Durchbre­ chung ausgebildet. Die beiden Lochösen 27 sind zur Schlauchlängsachse symmetrisch angeordnet und liegen mit ihren Mittelpunkten auf einer gemeinsamen Linie, die zur Schlauchlängsachse senkrecht verläuft. Die Lochösen 27 werden auf angepaßte Haltestifte 52 des Gehäuses 53 der Pumpe 50 aufgesteckt.

An die Muffe 14a am druckseitigen Ende des Pumpenschlau­ ches 10 sind zwei identische Laschen 28 angeformt. Sie sind nach entgegengesetzten Seiten gerichtet und verlau­ fen in gemeinsamer Ebene sowie in der Ebene der Laschen 26. Die beiden Laschen 28 haben rechteckige Form mit abgerundeten äußeren Ecken. Sie sind jeweils von einer rechteckigen Lochöse 29 durchbrochen. Die Längsachsen der Laschen 28 und der Lochösen 29 verlaufen parallel zur Längsachse des Schlauches 10. Die Mittelpunkte der Lochösen 29 sind zur Schlauchlängsachse symmetrisch an­ geordnet und liegen auf einer gemeinsamen Linie, die zur Schlauchlängsachse senkrecht verläuft. In bezug auf die Mittelpunkte der Lochösen 27 liegen die Mittelpunkte der Lochösen 29 nicht in gerader Flucht unter diesen, son­ dern sie sind symmetrisch etwas nach innen versetzt. Die rechteckigen Lochösen 29 schließen sich direkt an die Außenfläche der Muffe 14a an und nehmen angepaßte Halte­ rungen des Gehäuses 53 auf.

In den Auslaufabschnitt 13 am druckseitigen Ende des Pumpenschlauches 10 ist ein Rückschlagventil integriert. Dieses besteht aus einer in den unteren Bereich des ver­ formbaren Teilstückes 14 eingearbeiteten ringförmigen Sitzfläche 30 und aus einer Kugel 31, die durch Schwer­ kraft gegen die Sitzfläche 30 anliegt. Die Sitzfläche 30 ist als Kugel-Gürtelzone gestaltet und nimmt den ent­ sprechenden Bereich der Kugel 31 abdichtend auf, so daß der Schlauchkanal 15 am unteren Ende gesperrt ist, wenn der Pumpenschlauch 10 senkrecht hängt. Die Sitzfläche 30 kann eine an die Innenfläche des verformbaren Teiles 14 angeformte radiale Wulst sein oder sie kann - wie darge­ stellt - die Übergangsfläche zwischen dem allgemeinen Durchmesser des Schlauchkanals 15 und einer anschließen­ den unteren Verengung 15a sein. In einem etwa dem dop­ pelten Kugeldurchmesser entsprechenden Abstand über der Sitzfläche 30 ist ein Kranz radialer Vorsprünge 32 aus­ gebildet, die gleiche gegenseitige Abstände haben und gegen die Längsmittelachse des Pumpenschlauches 10 ge­ richtet sind. Im vorliegenden Falle sind vier warzen­ artige Vorsprünge 32 an die Innenfläche des Teilstückes 14 angeformt (Fig. 7). Die Vorsprünge 32 haben eine gewisse Flexibilität und ihre radiale Höhe ist so bemes­ sen, daß durch radiale Verformung des Teilstückes 14 die Kugel 31 durch den von ihnen umgebenen Zentralbereich des Schlauchkanals 15 nach oben bzw. unten hindurchge­ drückt werden kann.

Wenn der Pumpenschlauch 10 in das Gehäuse 53 der peri­ staltischen Pumpe 50 wie in Fig. 5 dargestellt einge­ hängt ist, befindet sich sein Auslaufabschnitt 13 außer­ halb des Pumpbereiches und entsprechend läßt sich das Rückschlagventil unabhängig von dem als Pumpsegment die­ nenden Mittelteil 11 des Pumpenschlauches 10 betätigen. Bei ordnungsgemäß eingesetzter Infusionsleitung 21, 10, 22, wird die Geräteinfusion durch Öffnung des Rück­ schlagventils ermöglicht, indem die Pumpenklappe 57 ge­ schlossen wird. An der Innenseite der Pumpenklappe 57 und an der gegenüberliegenden Wand des Pumpengehäuses 53 ist je eine etwa dreieckige Klemmbacke 58 bzw. 59 vorge­ sehen, die bei geschlossener Pumpenklappe 57 an einer Stelle unterhalb der Sitzfläche 30 gegen den verformba­ ren Teil 14 des Pumpenschlauches 10 drücken und diesen etwas zusammendrücken. Dies ist in den Fig. 3 und 4 vergrößert dargestellt. Die Einschnürung verformt das im Querschnitt kreisförmige Teilstück 14 zu einem unrunden Querschnitt (rechte Seite Fig. 4) und hebt die Kugel 31 etwas von der Sitzfläche 30 ab. Auf diese Weise entste­ hen auf zwei einander gegenüberliegenden Seiten der Ku­ gel 31 kleine Durchlässe 33, durch die das geförderte Medium in den Ableitungsschlauch 22 gedrückt wird.

Den in Fig. 4 gezeigten Effekt erreicht man auch manu­ ell bei nichtverschlossener Pumpenklappe 57. Dies kann zur kurzfristigen Öffnung des Rückschlagventils er­ wünscht sein, z. B. um die Infusionsleitung zu befüllen oder zu entlüften. Eine längerdauernde Aufhebung der Rückschlagventilfunktion zur Durchführung einer gewoll­ ten Schwerkraftinfusion ohne Mitwirkung der peristalti­ schen Pumpe 50 läßt sich ebenfalls von Hand erreichen. Zu diesem Zweck wird das Teilstück 14 manuell so kräftig zusammengedrückt, daß die Kugel 31 über die radialen Vorsprünge 32 hinwegrutscht und auf diesen liegen bleibt (Fig. 6 und 7). Das den Schlauchkanal 15 durchströmende Medium kann an der Kugel 31 vorbei durch die schmalen Schlitze 34 hindurchfließen, die zwischen dem Umfang der Kugel 31 und der Innenwandung des Teilstückes 14 um­ fangsmäßig zwischen den Vorsprüngen 32 offen sind. Zur Rückführung der Kugel 31 in ihre Schließposition auf der Sitzfläche 30 wird die Kugel 31 von außen durch die Wan­ dung des Teilstückes 14 hindurch über die Vorsprünge 32 hinweg nach unten gedrückt. Die Verstellung, der Kugel 31 in bezug auf den Kranz radialer Vorsprünge 32 kann an­ statt von Hand durch geeignete Profilierungen an dem Gehäuse 53 der Pumpe und der Pumpenklappe 57 erreicht werden.

Sobald die Pumpenklappe 57 geöffnet und das Teilstück 14 von den Klemmbacken 58, 59 befreit ist, fällt die Kugel 31 auf ihre Sitzfläche 30 und der Durchstrom der Infusi­ onsflüssigkeit durch den Schlauchkanal 15 ist gesperrt, so daß keine Infusionslösung unter Schwerkrafteinfluß zum Patienten gelangt.

Claims (5)

1. Pumpenschlauch für eine peristaltische Pumpe, dessen Wandung einen Schlauchkanal (15) umschließt und der ei­ nen oberen Einlaufabschnitt (12), einen als Pumpsegment dienenden Mittelteil (11) und einen unteren Auslaufab­ schnitt (13) aufweist,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Schlauchkanal (15) im unteren Bereich eines verformbaren Teilstückes (14) des Auslaufabschnittes (13) durch eine ringförmige Sitzfläche (30) verengt ist,
daß auf der Sitzfläche (30) ein frei beweglicher Ventil­ körper (31) liegt, der den Schlauchkanal (15) ver­ schließt und
daß zur Öffnung des Schlauchkanals (15) der Ventilkörper (31) durch Krafteinwirkung von außen von der Sitzfläche (30) abhebbar ist.

2. Pumpenschlauch nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine radiale Klemmvorrichtung (58, 59) gegen das Teil­ stück (14) angesetzt ist.

3. Pumpenschlauch nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß mit axialem Abstand über der Sitzfläche (30) an der In­ nenfläche des Teilstückes (14) ein Kranz radialer Vor­ sprünge (32) ausgebildet ist.

4. Pumpenschlauch nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilkörper (31) als Kugel gestaltet ist.

5. Pumpenschlauch nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilkörper (31) aus ferritischem Material besteht und daß eine Magnetvorrichtung gegen das Teilstück (14) angesetzt ist.