DE68914405T4

DE68914405T4 - Strömungskontrolle.

Info

Publication number: DE68914405T4
Application number: DE68914405T
Authority: DE
Inventors: Stephen R Hessel; Kelly A Pike
Original assignee: Baxter International Inc
Current assignee: Baxter International Inc
Priority date: 1988-11-15
Filing date: 1989-11-13
Publication date: 1995-05-11
Anticipated expiration: 2009-11-14
Also published as: CA1311396C; JPH02180274A; EP0369712A2; EP0369712A3; DE68914405T2; JPH0565195B2; EP0369712B1; DE68914405D1; US5009251A

Description

Hintergrund der Erfindung

Die Erfindung betrifft medizinische Infusionseinrichtungen und speziell Durchflußregler mit verstellbarer Durchflußrate zur präzisen Regelung des Abflusses von einer Druckfluidquelle.
Die intravenöse oder sonstige parenterale Verabreichung von Fluiden wird in Krankenhäusern, anderen medizinischen Einrichtungen und Notfalleinrichtungen im Feld routinemäßig durchgeführt. Je nach der Beschaffenheit des Infusats ist es erwünscht, daß der Kliniker in der Lage ist, eine geeignete Abgaberate exakt und rasch zu wählen. Beispielsweise wird die Infusion von normaler physiologischer Kochsalzlösung oder Ringer-Laktat-Lösung, um während eines chirurgischen Eingriffs oder nach Trauma Normovolämie zu erreichen, typischerweise mit einer relativ hohen Durchflußrate durchgeführt. Dagegen kann die Verabreichung von bestimmten Antiarrhythmika wie Lidocaine oder Procainamid nach einem Myokardinfarkt vorteilhaft mit jeder einer Vielzahl von relativ langsamen Raten durchgeführt werden. Zusätzlich muß die Verabreichung von bestimmten Antineoplastika mit einer sehr langsamen und gleichbleibenden Rate über einen langen Zeitraum durchgeführt werden, um eine lokalisierte Nekrose an der Infusionsstelle zu vermeiden. Auch die intravenöse Verabreichung von Antibiotika ist unter manchen Umständen mit relativ langsamen Abgaberaten wie etwa 50 cm³ über 90 min oder länger erwünscht. Es existiert nicht nur eine Vielzahl von Situationen, die jeweils besondere Durchflußraten verlangen, sondern es kann bei bestimmten Anwendungen auch erwünscht sein, daß man in der Lage ist, die Durchflußrate zu verändern, nachdem mit der Infusion begonnen wurde.
Eine Reihe von Durchflußreglern von der einfachen verstellbaren Klemme und der Zählung von Tropfen pro Minute bis zu komplexen peristaltischen Pumpeneinrichtungen ist entwickelt worden. Trotzdem besteht immer noch ein Bedarf für einen verstellbaren Durchflußregler, der genau ist, jede einer Reihe von zweckmäßigen vorgewählten Durchflußraten liefern kann und trotzdem billig in der Herstellung ist. Außerdem besteht ein Bedarf für eine solche Einrichtung, die kompakt und einfach anzuwenden ist und dadurch den Bedürfnissen im Operationssaal, im Feld und des ambulanten Patienten entspricht, während gleichzeitig präzise Abgaberaten bei Minimierung von Bedienerfehlern und eine mißbrauchssichere Einstellung der Durchflußrate ermöglicht werden. Außerdem besteht ein Bedarf für die Möglichkeit, die Durchflußrateneinstellung des verstellbaren Durchflußreglers rasch und genau festzustellen.
EP-A-0 270 499 zeigt eine Vorrichtung zur Regelung der Fluiddurchflußrate, die eine Zufluß- und eine Abflußöffnung sowie eine Dosierplatte hat, an deren Oberfläche eine serpentinenförmige Nut gebildet ist und die in der Durchflußbahn zwischen den Öffnungen vorgesehen ist. Die serpentinenförmige Nut hat ein Zuflußende und eine Vielzahl von über ihre Länge im Abstand angeordneten Abflußöffnungen. Außerdem ist eine Umgehungseinrichtung vorgesehen, die relativ zu der Dosierplatte drehbar ist und ein langgestrecktes Loch hat, das mit dem Zuflußende der serpentinenförmigen Nut und mit irgendeiner der Abflußöffnungen während des Drehens der Umgehungseinrichtung in Deckung bringbar ist, um wenigstens einen Teil der serpentinenförmigen Nut selektiv zu umgehen, während Fluid von der Zuflußöffnung zu der Abflußöffnung fließt. Auf diese Weise kann die Fluiddurchflußrate durch die Vorrichtung geregelt werden. Die Vorrichtung weist ferner eine "Venenoffenhalte"-Dosierplatte (KVO-Platte) mit einer entlang derselben gebildeten schraubenförmigen Nut auf, längs welcher Fluid von der Zuflußöffnung zu der Abflußöffnung fließen kann.
Der Oberbegriff des Anspruchs 1 basiert auf EP-A-0 270 499, und die Merkmale der Erfindung sind im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegeben.
WO-89/08787 bildet nur im Hinblick auf Art. 54(3) EPÜ Teil des Stands der Technik.
Gemäß einer Ausführungsform wird ein Durchflußregler mit verstellbarer Durchflußrate angegeben, um eine vorbestimmte Abgaberate von einer Druckfluidquelle zu liefern, wobei der Durchflußregler ein Gehäuse mit einer Zuflußöffnung, einer Abflußöffnung und wenigstens zwei Durchflußbegrenzungsbahnen dazwischen aufweist. Wenigstens zwei Ventile sind in dem Gehäuse vorgesehen, wobei jedes Ventil einer eigenen Durchflußbahn zugeordnet ist, und ein bewegbarer Nocken ist vorgesehen, um die Ventile selektiv zu Öffnen und zu schließen. Die Durchflußbahnen können in Reihe oder parallel zueinander angeordnet sein, oder sie können einen einzigen Abschnitt eines Durchflußbegrenzungskanals mit einer Zuflußöffnung und einer Vielzahl von Abflußöffnungen, die entlang seiner Länge angeordnet sind, aufweisen.
Jede Durchflußbahn ist vorteilhaft mit einem Quetschventil versehen, das bevorzugt eine bewegliche Wand aufweist, die von dem Nocken zusammendrückbar ist, um einen Fluiddurchfluß durch die zugehörige Durchflußbahn zu verhindern. Bevorzugt ist jedem Quetschventil ein Kolben zugeordnet, der aus einer ersten Position, in der zugelassen wird, daß Fluid durch das Ventil fließt, in eine zweite Position bewegbar ist, in der eine flexible Membran zusammengedrückt wird, um den Fluiddurchfluß durch das Ventil zu verhindern, wobei der Kolben zwischen der ersten und der zweiten Position nach Maßgabe der Drehposition des Nockens bewegbar ist.
Ein geeigneter Durchflußregler zur Verwendung mit der Durchflußregeleinrichtung mit verstellbarer Rate weist eine erste Platte, die einen Durchflußkanal an ihrer Oberfläche hat, und eine zweite Platte auf, die an der Oberfläche der ersten Platte befestigt ist und den Durchflußkanal umschließt, um einen Chip mit einem durchgehenden Kapillarrohr zu bilden. Eine Zuflußöffnung ist an dem Chip in Fluidverbindung mit dem Kapillarrohr vorgesehen, und eine Vielzahl von Ablauföffnungen ist an dem Chip vorgesehen, von denen jede mit dem Kapillarrohr entlang seiner Länge in einem jeweils verschiedenen Abstand von der Zuflußöffnung ist.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Fig. 1 ist eine schematische Darstellung eines Infusionssystems, das einen Durchflußregler aufweist.
Fig. 2 ist eine vergrößerte Perspektivansicht eines Durchflußreglers gemäß einer Ausführungsform.
Fig. 3 ist eine Querschnittsansicht eines Durchflußreglers entlang der Linie 3-3 von Fig. 2.
Fig. 4 ist eine perspektivische Explosionsansicht des Durchflußreglers von Fig. 3.
Fig. 5 ist eine teilweise geschnittene Draufsicht auf eine vereinfachte Durchflußreglerscheibe.
Fig. 6 ist eine Schnittansicht der Durchflußreglerscheibe entlang der Linie 6-6 von Fig. 5.
Fig. 7 ist eine Schnittansicht der Durchflußreglerscheibe entlang der Linie 7-7 von Fig. 5.
Fig. 8 ist eine Draufsicht von oben auf die bevorzugte Ausführungsform der Reglerscheibe.
Fig. 9 ist eine vergrößerte Draufsicht von oben auf den Filterbereich der Reglerscheibe der bevorzugten Ausführungsform.

Genaue Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen

Fig. 1 zeigt einen Infusionsapparat 20, der ausgebildet ist, um eine medizinische oder andere Flüssigkeit, die in einer Quelle 26 enthalten ist, an einen Patienten (nicht gezeigt) abzugeben. Die Quelle kann jede von diversen bekannten Medikations-Abgabeeinrichtungen von die Schwerkraft nutzenden intravenösen bzw. IV-Beuteln bis zu mechanischen Pumpen sein. Bevorzugt ist die Fluidquelle jedoch ein Abgabesystem mit relativ konstantem Druck wie etwa die elastomere Blaseninfusionspumpe Intermate® gemäß der US-PS 4 769 008, die im Handel von Infusion Systems Corporation, Huntington Beach, Calif., zu erhalten ist.
Der Infusionsapparat 20 weist außerdem einen Durchflußregler 22 in Fluidverbindung mit der Quelle 26 über eine Standard- IV-Leitung 24 auf. Fluid wird von dem Durchflußregler 22 zu einem Patienten durch die IV-Leitung 25 geleitet.
Optimal ist das abstromseitige Ende 28 der IV-Leitung 25 mit einer Standard-Luerkupplung 29 oder einem anderen Verbinder versehen, der zum bequemen Anbringen an einer IV-Nadel, einer Huckepackverbindung oder dergleichen ausgebildet ist. Außerdem ist zum leichteren Verbinden des Durchflußreglers 22 mit einer Quelle 26 das aufstromseitige Ende 31 der IV- Leitung 24 mit einem Verbinder 30 versehen, der einen Luer-, einen Einrast- oder sonstigen zweckmäßigen bekannten Verbinder aufweisen kann.
Fig. 2 ist eine vergrößerte Perspektivansicht des Durchflußreglers 22. Der Durchflußregler 22 hat bei Betrachtung unter einem Winkel, der zu der Steuerfläche 23 normal ist, ein allgemein kreisrundes Profil. Die Oberfläche 23 ist mit einem Wählknopf 108 versehen, der durch eine Reihe von Positionen drehbar ist, die eine abgestufte Serie von verschiedenen Durchflußraten ergeben. Fakultativ kann zusätzlich eine "Aus"-Position vorgesehen sein, um den Durchfluß vollständig zu unterbrechen. Die relative Position des Knopfs 108 kann von einer Bezugsmarkierung 107 bestimmt sein, die einen aufgemalten Streifen oder eine Nut aufweisen kann.
Von dem Knopf 108 verläuft ein ringförmiger Flansch 109 nach radial außen. Optimal ist der ringförmige Flansch 109 mit Markierungen 111 versehen, die den verschiedenen Durchflußraten des Reglers 22 entsprechen.
Der Zuflußkanal 36 und der Abflußkanal 38 sind zweckmäßig koaxial ausgefluchtet, so daß sie als Drehpunkte für eine transparente Abdeckung 39 wirken können. Zu diesem Zweck ist an jedem der Kanäle 36 und 38 eine Manschette 41 vorgesehen, und jede Manschette 41 hat eine ringförmige Aussparung 43 zum Eingriff mit einer Öffnung 45 in der Abdeckung 39. Auf diese Weise kann die Abdeckung 39 ohne weiteres verschwenkt werden, um den Knopf 108 zur Wahl einer Durchflußrate freizugeben, wie Fig. 2 zeigt, und dann zurückgeschwenkt werden, um den Knopf 108 abzudecken und vor einer ungewollten Neujustierung zu schützen.
Die Abdeckung 39 ist daher optimal aus einem einer Vielzahl von harten Thermoplastmaterialien wie Acryl oder Styrol geformt, die für sichtbares Licht im wesentlichen durchlässig sind, um die Sicht auf die gewählte Durchflußrate zuzulassen. Fakultativ kann die Abdeckung 39 mit einer Arretiereinrichtung versehen sein, um Zugang zu dem Stellknopf 108 zu verhindern, wenn die Abdeckung 39 in ihre Position gedreht worden ist.
Durch das Anbringen eines transparenten Gehäuses, das drehbar ist, um die Einstelleinrichtungen abzudecken, erhält man eine einfache Sichtbestätigung der Einstellungen. Außerdem kann das transparente Gehäuse ständig oder vorübergehend in seiner Schutzposition arretiert werden, um eine gewollte oder ungewollte mißbräuchliche Änderung der Einstellung zu verhindern.
Fig. 3 zeigt die Abdeckung 39 in ihrer Schutzkonfiguration in Phantomlinien, und die Zufluß-IV-Leitung 24 (in Strichlinien gezeigt) endet in einem Zuflußkanal 36 in der Basis 37 des Durchflußreglers 22.
Die IV-Leitung 24 kann in Fluidverbindung mit dem Zuflußkanal 36 durch einen Klebstoff, im Reibsitz oder durch mechanische Arretiereinrichtungen wie eine Luer-Arretierung je nach dem Verwendungszweck befestigt sein. Bevorzugt ist der Durchflußregler mit einem kurzen Stück einer Verbindungsleitung 24 versehen, die an dem Zuflußkanal 36 mit einem Klebstoff wie etwa einer Menge eines UV-gehärteten Epoxidklebstoffs auf Urethanbasis oder einem anderen Material befestigt sein, das in Gegenwart eines pharmazeutisch wirksamen Materials, das durch den Durchflußregler 22 abzugeben ist, im wesentlichen inert ist'.
Zwar sind viele körperliche Konfigurationen akzeptabel, aber die Basis 37 weist bevorzugt einen radialsymmetrischen Körper wie etwa einen allgemein zylindrischen Körper auf, der am besten in Fig. 4 zu sehen ist. Sämtliche zusätzlichen Hauptkomponenten des Durchflußreglers 22 einschließlich der Dichtung 44, der Ventilführung 86, der Nabe 100, des Knopfs 108 und des Flanschs 109 sind ebenfalls bevorzugt im wesentlichen um eine gemeinsame Achse, die zu der axialen Endfläche der Basis 37 senkrecht ist, radialsymmetrisch. Diese Konfiguration erleichtert die einfache Betätigung einer Dreheinstellung wie etwa des Knopfs 108, wie noch erläutert wird.
Die Basis 37 kann nach einem von vielen wohlbekannten Verfahren geformt sein, beispielsweise durch Spritzformen eines thermoplastischen Harzes. Die Wahl der Werkstoffe ist nicht kritisch, solange die Komponenten des Durchflußreglers aus einem Material bestehen oder damit beschichtet sind, das in Gegenwart der durchzuleitenden medizinischen Flüssigkeit im wesentlichen inert ist. Beispielsweise eignen sich Acryl oder Styrol im allgemeinen gut für diesen Zweck.
Nach den Fig. 3 und 4 wird Fluid von der Quelle 36 durch die IV-Leitung 24 und in den Kanal 36 gefördert. Der Kanal 36 ist mit einer Zuflußöffnung 40 in Verbindung, die bei der Ausführungsform von Fig. 3 senkrecht zu der Längsachse des Kanals 36 angeordnet ist. Die Öffnung 40 mündet an einer Zwischenfläche zwischen der oberen Oberfläche der Basis 37 und einem angrenzenden Dichtungskörper 44.
Die Fluidaustrittsöffnung 40 verläuft durch eine koaxial ausgefluchtete Öffnung 42 in dem Dichtungskörper 44. Der Dichtungskörper 44 besteht bevorzugt aus einem elastomeren Material, das gute elastische Abdichteigenschaften zeigt, wie noch beschrieben wird. Geeignete Materialien für den Dichtungskörper umfassen bekannte vulkanisierte synthetische Polyisoprene sowie Natur- oder Silikonkautschuk oder Gemische aus Natur- und synthetischem Kautschuk. Andere als Kautschukmaterialien können für den Dichtungskörper ebenfalls verwendet werden, und zwar entweder mit oder ohne einen Kautschuküberzug, wenn der Dichtungskörper fähig ist, seine Funktion der Abdichtung der Vielzahl von ihn durchsetzenden Durchflußkanälen auszuüben.
Der Dichtungskörper kann durch Stanzen aus einem Flächenkörper und Bohren oder Ätzen wie etwa durch mechanisches Bohren oder mittels Laser geformt werden, um die Öffnungen und Vertiefungen, die sich daran befinden, zu bilden; oder er kann nach bekannten Formverfahren geformt werden, was für den Fachmann ersichtlich ist. Da Bereiche des Dichtungskörpers mit der durch den Durchflußregler abzugebenden medizinischen Flüssigkeit in Kontakt gelangen, sollten wenigstens diese Bereiche (z. B. das Innere der Öffnung 42) aus einem Material bestehen oder damit beschichtet sein, das eine für diesen Zweck geeignete Festigkeit zeigt.
Es kann zwar jede einer Vielzahl von Konfigurationen gewählt werden, der der Dichtungskörper ist bevorzugt radialsymmetrisch, um die Drehbetätigung eines Nockens 96 an der unteren Oberfläche des Knopfs 108 aufzunehmen, wie noch erläutert wird. Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 4 hat der Dichtungskörper 44 im wesentlichen kreisrunde Gestalt, so daß er in die kreisrunde Vertiefung 52 an der Basis 37, die durch einen ringförmigen Flansch 54 gebildet ist, einsetzbar ist. Wie Fig. 4 zeigt, weist der ringförmige Flansch 54 bevorzugt eine Unterbrechung auf, um eine Führung 56 zur Aufnahme einer Nase 58 zu bilden, die sich von dem Dichtungskörper 44 nach radial außen erstreckt, um die Herstellung zu vereinfachen und den Dichtungskörper 44 in der richtigen Drehausfluchtung mit der Basis 37 zu halten. Alternative der Drehausfluchtung dienende Führungen, die nicht gezeigt sind, etwa ein oder mehr Öffnungen an dem Dichtungskörper 44 zur Aufnahme von entsprechenden Stiften, die von der oberen Oberfläche der Basis 37 ausgehen, können ebenfalls verwendet werden.
Die obere Oberfläche 60 des Dichtungskörpers 44 ist mit einer flachen Vertiefung 62 versehen, die dimensioniert ist, um eine Durchflußregelungsscheibe 46 aufzunehmen. Die Zuflußöffnung 42 verläuft über den Dichtungskörper 44 im Bereich der Vertiefung 62 zur Fluidverbindung mit der Regelungsscheibe 46. Außerdem verläuft eine Vielzahl von Abflußöffnungen 64. ebenfalls durch den Dichtungskörper 44 im Bereich der Vertiefung 62, um ebenfalls eine Fluidverbindung mit der Regelungsscheibe 46 herzustellen.
Die Fig. 5-7 zeigen eine vereinfachte Durchflußregelungsscheibe 46. Die Durchflußregelungsscheibe 46 weist eine erste Platte 112 auf, auf der ein Fluiddurchflußkanal 114 etwa durch chemische oder Laserätzverfahren gebildet ist. Der Kanal 114 ist von einer zweiten Platte 120 umschlossen, die an der Nuten aufweisenden Oberfläche der ersten Platte 112 befestigt ist, um eine Scheibe 46 mit einem sie durchsetzenden Durchflußbegrenzungskanal zu bilden. Die erste Platte 112 weise aus noch zu erläuternden Gründen bevorzugt Silizium auf, obwohl auch andere Werkstoffe verwendet werden können.
Die erste Platte 112 hat bevorzugt Viereckform, um die Handhabungs- und Herstellungsvorgänge zu erleichtern, obwohl auch andere Formen verwendbar sind, falls das gewünscht wird. Die Platte 112 hat eine Dicke von ca. 0,2 bis ca. 3 oder 4 mm, bevorzugt von ca. 0,2 bis ca. 2 mm. Die Plattenstärke sollte wenigstens ausreichend sein, um das Ätzen eines Durchflußkanals der gewünschten Tiefe zu erlauben, während gleichzeitig die strukturelle Integrität der Platte zum Befestigen an der zweiten Platte 120 und Anbringen im Durchflußregler 22 erhalten bleiben soll.
Der Fluiddurchflußkanal 114 und weitere noch zu beschreibende Durchflußkanäle können in der Platte 112 mit bekannten Techniken geformt sein. Bei der bevorzugten Ausführungsform ist die Platte 114 eine Siliziumscheibe, und alle Fluiddurchflußkanäle sind daran bevorzugt in einem einzigen Arbeitsgang unter Anwendung von Halbleiterbearbeitungs- und Mikrobearbeitungsverfahren angebracht, wie sie etwa in der US-PS 4 626 244 von Reinicke beschrieben sind.
Die erste Platte 112 ist bevorzugt ein Siliziumeinkristall, bei dem die [100]-Ebene parallel zu der Oberfläche der Platte 112, in der die Durchflußbegrenzungsnuten zu bilden sind, orientiert ist. Es wurde festgestellt, daß die Verwendung eines anisotropen Ätzmittels vorteilhaft ist, und zwar wegen der Fähigkeit solcher Ätzmittel, mit verschiedenen Geschwindigkeiten in verschiedenen Richtungen entlang dem Kristallgitter zu ätzen. Diese Eigenschaft erlaubt die Ausbildung von scharfen Kanten und Ecken während des Ätzvorgangs. Eine Vielzahl von geeigneten anisotropen Ätzmitteln ist bekannt, unter anderem heiße alkalische Lösungen wie wäßriges Kaliumhydroxid, wäßriges Natriumhydroxid und ein Gemisch aus Ethylendiamin, Pyrocatechol und Wasser, das allgemein als EDP bekannt ist.
Die inhärenten Atzeigenschaften der vorgenannten Ätzmittel in dem Siliziumkristall erlauben das Ätzen von Durchgängen mit verschiedenen Querschnittsbereichen unter Verwendung einer Maske, die freigelegte Bereiche unterschiedlicher Breiten auf der Siliziumscheibe beläßt. Ungeachtet der Ausgangsbreite neigen sich mit fortschreitendem Ätzvorgang die Seitenwände der Nuten nach innen entlang den konvergierenden [111]-Ebenen der Siliziumscheibe bis zum Schnittpunkt der [111]-Ebenen, wie der Fachmann weiß. Daher ist jede Nut, die fertig geätzt ist, durch eine scharfe V- Konfiguration charakterisiert, und sämtliche Wandbereiche der Nuten laufen schräg nach innen und unten unter einem Winkel von 54,74º relativ zu der ebenen Oberfläche der ersten Platte 112.
Das Herstellen von Durchflußbereichen niedriger Geschwindigkeit wie etwa des Hohlraums 162 erfolgt, indem ein viel breiterer Oberflächenbereich des Kristalls als zum Zweck der Bildung des Fluiddurchflußkanals 114 dem Ätzmittel ausgesetzt wird. Unter Verwendung der vorgenannten anisotropischen Ätzmittel können flachgründige Nuten in einem [100]- Kristall geformt werden, indem der Ätzvorgang abgebrochen wird, bevor die Tiefe erreicht ist, die dem Schnittpunkt der konvergierenden [111]-Ebenen entspricht. So können unter den gleichen Ätzbedingungen enge Durchflußbegrenzungskanäle, die präzise dreieckige Querschnittsbereiche haben, aufgrund der Konvergenz der [111]-Ebenen geformt werden, und größere, flachgründige Bereiche können geformt werden, indem der Ätzprozeß bei einer Tiefe abgebrochen wird, die vor der Konvergenz der [111]-Ebenen liegt, die der ursprünglichen Breite des Bereichs entspricht, der dem anisotropen Ätzmittel ausgesetzt wurde.
Optimal wird eine Vielzahl von ersten Siliziumplatten 112 gleichzeitig aus einer großen einzelnen Siliziumscheibe geformt. Nach dem Ätzvorgang wird eine zweite Platte 120 bevorzugt auf der gesamten Scheibe befestigt, wie noch erläutert wird, und der resultierende Sandwichkörper wird in eine Vielzahl von Regelungsscheiben 46 geschnitten. Die Scheibe kann unter Verwendung einer Diamantsäge oder durch Laserschneiden durchtrennt werden. Beim Sägen mit einer Diamantsäge wird vorteilhaft ein Band entweder über die erste Platte 112 oder die zweite Platte 120 gelegt in Abhängigkeit davon, welche von ihnen mit der Zuflußöffnung 118 und den Abflußöffnungen 122, 124, 126 usw. versehen wurde. Auf diese Weise tritt Staub, der beim Sägen erzeugt wird, nicht in das Netzwerk der Kapillarnuten ein.
Die Zuflußöffnung 118 und die Abflußöffnungen 122, 124 und 126 können entweder mechanisch gebohrt werden, etwa durch ein Schleifdampfstrahlverfahren, oder sie können mittels Laser gebohrt werden.
Unter Bezugnahme auf die beispielhafte Draufsicht von Fig. 5 hat die Platte 112 eine Dimension in Richtung der X-Achse im Bereich von ca. 1 bis ca. 20 mm, und die Dimension auf der Y-Achse fällt charakteristisch in den gleichen Bereich. Bevorzugt ist die Platte 112 ungefähr quadratisch und hat entlang der X- und der Y-Achse eine Dimension gleicher Länge von ca. 4-8 mm, aber die Größe kann konstruktionsbedingt geändert werden, um die gewünschten Dimensionen der Durchflußbahnen aufzunehmen.
Wie die Fig. 6 und 7 zeigen, ist eine zweite Platte 120 abdichtend auf der geätzten Oberfläche der ersten Platte 112 befestigt und umschließt den Durchflußkanal 114, um eine Regelungsscheibe 46 mit einem Kapillarrohr darin zu bilden.
Das dichte Anbringen der zweiten Platte 120 kann durch Elektrobonden erreicht werden.
Unter Bezugnahme auf Fig. 5 ist eine Vielzahl von Abflußöffnungen 122, 124, 126 durch die erste Platte 112 hindurch geformt, die das Kapillarrohr an verschiedenen Stellen zwischen der Zuflußöffnung 118 und dem abstromseitigen Ende 119 schneiden. Da die Durchflußrate eines Fluids durch ein Kapillarrohr eine Funktion der Länge der Durchflußbahn ist, wie noch beschrieben wird, ist jede Abzweigstelle entlang der Durchflußbahn einer anderen Entfernung von der Zuflußöffnung 118 und damit einer anderen Durchflußrate zugeordnet.
Wie Fig. 5 zeigt, hat also der Durchflußkanal 114 ein aufstromseitiges Ende 116, ein abstromseitiges Ende 119 und eine Zuflußöffnung 118, die durch die erste Platte 112 hindurch verlaufen, um die Fluidverbindung mit der Öffnung 42 in dem Dichtungskörper 44 herzustellen. Die Länge des Durchflußkanals 114, die Gesamtdimension der Regelungsscheibe 46 und die langsamste Abgaberate, deren das System fähig ist, stehen sämtlich miteinander in Beziehung aufgrund der bekannten Beziehung der Durchflußrate durch ein Kapillarrohr zu dem Querschnitt und der Länge des Kapillarrohrs. Diese Beziehung ist mathematisch durch das Hagen-Poiseuillesche Gesetz gemäß der folgenden Gleichung gegeben:
Q = (Pr&sup4;)/8Ln
für eine Kapillare mit einem kreisförmigen Innenquerschnitt, wobei Q die Durchflußrate in cm³/s durch das Kapillarrohr, P der Druckabfall durch das Rohr in dyn/cm², r der Innenradius des Rohrs in cm, L die Länge des Rohrs in cm und n die Viskosität in Poise ist. Die Durchflußrate durch den Durchflußkanal 114 ist daher eine Funktion des Kanalquerschnitts und der Kanallänge, die jeweils nach Wunsch änderbar sind, um Herstellungstoleranzen oder andere Überlegungen zu berücksichtigen. Es ist zwar möglich, eine Reihe von Berechnungen durchzuführen, um präzise Durchflußraten auf der Basis der Durchflußkanaldimensionen zu bestimmen, es kann aber alternativ erwünscht sein, Durchflußraten empirisch zu messen und die Dimensionen durch empirische Näherung zu optimieren.
Um eine Kapillarrohrlänge zu ermöglichen, die erheblich größer als die Dimensionen der Durchflußregelungsscheibe 46 ist, kann der Durchflußkanal 114 vorteilhaft in einer spiralförmigen, einer auf sich selbst zurückgehenden oder irgendeiner anderen raumsparenden Struktur geformt sein. So ist die Struktur gemäß Fig. 5 nur eine vereinfachte Darstellung der bevorzugten viereckigen spiralförmigen Struktur von Fig. 8. Vereinfacht bedeutet hier, daß der in Fig. 5 gezeigte Kanal 114 ungefähr zweieinhalb vollständige Umläufe ausführt, während der Kanal 114 der bevorzugten Ausführungsform gemäß Fig. 8 tatsächlich ausgelegt ist, um in Abhängigkeit von dem Querschnittsbereich des Kanals und gewünschten Durchflußrate-Parametern zwischen etwa 1 und etwa 30 oder mehr Umläufe zu haben.
Die Querschnittskonfiguration des Durchflußkanals 114 gemäß Fig. 6 ist im wesentlichen dreieckig infolge des bevorzugten Herstellungsverfahrens. Andere Querschnittskonfigurationen können jedoch ebenfalls verwendet werden. Bei einer Konfiguration, die ungefähr einem gleichseitigen Dreieck entspricht, hat der Kanal im optimalen Fall Seitenlängen im Bereich von 0,05 bis ca. 0,2 mm, was gleich einem Querschnitt im Bereich von ca. 0,002 mm² bis ca. 0,04 mm² ist.
Die Wahl der Querschnittsfläche für den Durchflußkanal kann von dem gewünschten Bereich von Durchflußraten für den Durchflußregler 22, der Durchflußkanalstruktur sowie u. a. von maschinellen Bearbeitungs- oder anderen Bearbeitungstoleranzen abhängen. Es gibt zwar keine theoretische Untergrenze für die Querschnittsfläche des Durchflußkanals, aber die kleineren Querschnitte sind für eine Blockierung anfälliger, und eventuell hat die Fluidviskosität eine stärkere Auswirkung, so daß sich verschiedene Medikationen unterschiedlich verhalten. Ebenso gibt es keine theoretische Grenze für den maximalen Durchmesser oder die maximale Querschnittsfläche des Durchflußkanals, außer daß an einem bestimmten Punkt der Kanal den Fluiddurchfluß nicht mehr auf eine nützliche Rate begrenzt, wie für den Fachmann ohne weiteres ersichtlich ist.
Bei der bevorzugten Ausführungsform der Regelungsscheibe 46, die in Fig. 8 gezeigt ist, ist der Durchflußkanal 140 in der ersten Platte 112 in Fluidverbindung mit der Öffnung 42 und der Zuflußöffnung 40 der Basis 37 (Fig. 3) durch die Zuflußöffnung 118 der Scheibe. Die erste Platte 112 der bevorzugten Ausführungsform der Regelungsscheibe 46 enthält außerdem einen Filterbereich 160, der dem aufstromseitigen Ende des Durchflußkanals 140 zugeordnet ist, sowie Kanäle 142 und 144 mit hoher Durchflußrate, wie noch erläutert wird.
Gemäß Fig. 8 enthält der Filterbereich 160 einen Niedriggeschwindigkeits-Hohlraum 162 und eine Vielzahl von Zuflußfilterkanälen 166, wie vergrößert in Fig. 9 zu sehen ist. Fluid, das in die Regelungsscheibe 146 durch die Zuflußöffnung 118 der Scheibe eintritt, wird auf die Vielzahl von Zuflußfilterkanälen 166 aufgeteilt. Die Zuflußfilterkanäle 166 dienen dazu, Fremdstoffe ausreichender Größe, um die Hochdurchflußraten-Kanäle 142, 144 oder den Niedrigdurchflußrate-Kanal 140 zu blockieren, zurückzuhalten. Es wird daher bevorzugt, daß die Zuflußfilterkanäle 166 die gleiche oder, stärker bevorzugt, eine kleinere Querschnittsfläche als der Niedrigdurchflußrate-Kanal 140 haben. Die Zahl der Filterkanäle 166 ist eine Funktion ihrer Querschnitts flächen. Optimal ist die Summe der Bereiche der Kanäle 166 signifikant größer als der Bereich des Durchflußkanals 140, so daß der Filter nicht zu einer die Rate begrenzenden Konstruktion wird. Daher kann die bevorzugte Ausführungsform teilchenförmige Fremdstoffe in einem Filterkanal 166 zurückhalten, ohne die gewünschte Durchflußrate zu beeinflussen.
Nach Durchströmen der Zuflußfilterkanäle 166 tritt das Fluid in den Niedriggeschwindigkeits-Hohlraum 162 ein. Der Hohlraum 162 dient zur Sammlung der Abflußenden sämtlicher Kanäle 166 zur Einleitung in den Durchflußkanal 140. Außerdem kann der Hohlraum 162 aufgrund der darin herrschenden verringerten Geschwindigkeit eine zusätzliche Filtration bewirken. Wegen des großen Querschnittsbereichs des Hohlraums 162 gegenüber dem Querschnittsbereich des Niedrigdurchflußrate- Kanals 140 oder einem der Hochdurchflußrate-Kanäle 142, 144 ist die Geschwindigkeit im Hohlraum 162 erheblich geringer als in den Durchflußkanälen 140, 142, 144. Daher kann die niedrige Fluiddurchflußgeschwindigkeit im Hohlraum 162 das Absetzen von teilchenförmigen Fremdstoffen zulassen, die etwa durch die Zuflußfilterkanäle 166 gelangt sind.
Gemäß Fig. 8 ist die bevorzugte Ausführungsform mit einem Durchflußbegrenzungskanal 140 versehen. Der Kanal 140 ist in Fluidverbindung mit dem Hohlraum 162 über eine Filteröffnung 130. Das distale Ende des Kanals 140 endet an dem abstromseitigen Ende 150. Zwischen der Filteröffnung 130 und dem abstromseitigen Ende 150 ist eine Vielzahl von Öffnungen 172, 174, 176, 178, 180 und 182 vorgesehen. Jede dieser Öffnungen 172, 174, 176, 178, 180 und 182 kann selektiv in Fluidverbindung mit der Abflußöffnung 50 gebracht werden, wie noch beschrieben wird. Die Öffnungen 172, 174, 176, 178, 180 und 182 sind entlang der Länge des Niedrigdurchflußrate- Kanals 140 so angeordnet, daß jede Öffnung in einem vorgewählten Abstand, entlang dem Durchflußkanal 140 angeordnet ist und daher einer speziellen vorbestimmten Durchflußrate entspricht.
Beispielsweise ist bei einer bestimmten Ausführungsform die Öffnung 172 an einer Durchflußkanallänge von ungefähr 10,29 cm von der Filteröffnung 130 positioniert, wobei der Durchflußkanal 140 eine Querschnittsfläche von ca. 0,045 cm hat. Angenommen, daß sämtliche anderen Öffnungen 174, 176, 178, 180 und 182 geschlossen sind, ergibt die Position der Niedrigdurchflußrate-Öffnung 172 eine Durchflußrate von ungefähr 1,65 ml/h.
Die Öffnung 174 ist an einer Länge von ungefähr 5,13 cm entlang dem Kanal 140 von der Filteröffnung 130 angeordnet. Wenn alle anderen Abflußöffnungen entlang dem Durchflußkanal 140 geschlossen sind, ergibt die Position der Niedrigdurchflußrate-Öffnung 174 eine Durchflußrate von ungefähr 3,03 ml/h.
Die Öffnung 176 ist an einer Länge von ungefähr 3,43 cm entlang dem Kanal 140 von der Filteröffnung 130 angeordnet. Dadurch ergibt die Position der Niedrigdurchflußrate-Öffnung 176 eine Durchflußrate durch die Öffnung 176 von ungefähr 4,95 ml/h.
Ebenso ist die Öffnung 178 an einer Länge von ungefähr 1,60 cm entlang dem Niedrigdurchflußrate-Kanal 140 von der Filteröffnung 130 positioniert. Somit ergibt die Position der Öffnung 178 eine Durchflußrate durch die Öffnung 178 von ungefähr 10,6 ml/h.
Die Öffnung 180 ist an einer Länge von ungefähr 0,724 cm entlang dem Kanal 140 von der Öffnung 130 angeordnet. Die Position der Öffnung 180 ergibt eine Durchflußrate von ungefähr 23,41 ml/h.
Schließlich ist die Öffnung 182 an einer Länge von ungefähr 0,176 cm entlang dem Durchflußkanal 140 von der Niedrigdurchflußrate-Filteröffnung 130 positioniert. Daher ergibt die Position der Öffnung 182 eine Durchflußrate von ungefähr 50,0 ml/h. Wie für den Fachmann ersichtlich ist, können mehr oder weniger Abflußöffnungen mit verschiedenen gewünschten Durchflußraten vorgesehen sein.
Für höhere Durchflußraten können zwei oder mehr Durchflußbegrenzungskanäle parallel miteinander verbunden werden. So sind die Hochdurchflußrate-Kanäle 142 und 144 in Fluidverbindung mit dem Hohlraum 162 durch die Öffnungen 132 bzw. 134 vorgesehen. Die Hochdurchflußrate-Kanäle 142 und 144 enden an abstromseitigen Enden 152 bzw. 154. Zwischen den Filteröffnungen 132, 134 und den abstromseitigen Enden 152, 154 des Hochdurchflußrate-Kanals befindet sich die Hochdurchflußrate-Öffnung 170. Die Hochdurchflußrate-Öffnung 170 ist mit den beiden Hochdurchflußrate-Kanälen 142 und 144 in Verbindung.
Die Hochdurchflußrate-Öffnung 170 ist an einer Länge von 0,146 cm entlang den Hochdurchflußrate-Kanälen 142, 144 von den Öffnungen 132, 134 positioniert. Die parallele Durchflußanordnung verdoppelt auf wirksame Weise den Querschnitt der einzelnen Durchflußbahn, um eine Durchflußrate von ungefähr 100 mm/h zu ergeben.
Eine alternative Konstruktion (nicht gezeigt) der Regelungsscheibe 46 kann mit einer Vielzahl von diskreten Durchflußkanälen ausgebildet sein, die so angeordnet sein können, daß sie entweder zueinander im wesentlichen parallel sind oder von einem zentralen Punkt radial verlaufen. Jeder diskrete Kanal ist mit einem aufstromseitigen Ende, das in ventilgesteuerter Verbindung mit der Fluidquelle ist, und einem abstromseitigen Ende versehen, die jeweils zweckmäßig zur Sammlung an einen gemeinsamen Abflußkanal angeschlossen sind. Bei dieser Ausführungsform erfolgt durch Drehen des Stellknopfs 108 eine sukzessive Erhöhung oder Verringerung der Anzahl von Durchflußbahnen, durch die Fluid strömt, und zwar nach Wunsch entweder seriell oder parallel, wodurch die Gesamtdurchflußrate beeinflußt wird. Bei einer Vielkanal- Ausführungsform könnten sämtliche Kanäle den gleichen Querschnitt haben, oder es können verschiedene Querschnittsflächen vorgesehen sein. Die Ventilführung 86, der Dichtungskörper 44 und andere Komponenten des Durchflußreglers 22 können ohne weiteres an sämtliche vorgenannten Abwandlungen der Regelungsscheibe 46 angepaßt werden.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung kann außerdem der Durchflußkanal 114 entlang mehr als einer einzigen Oberfläche der Platte 112 oder entlang zusätzlichen Platten verlaufen. Beispielsweise kann der Durchflußkanal 114 durch eine Öffnung (nicht gezeigt) in der Platte 112 zu der Plattenrückseite verlaufen, die mit einem weiteren Abschnitt eines Durchflußkanals versehen sein kann. Dieser weitere Kanal wäre durch das zusätzliche Anbringen einer dritten Platte (nicht gezeigt), die an der ersten Platte 112 auf der der Platte 120 abgewandten Seite befestigt ist, umschlossen, um ein Kapillarrohr zu bilden. Auf diese Weise wird eine große Konstruktions-Flexibilität ermöglicht, um eine Vielzahl von Längen und Konstruktionen von Durchflußbegrenzungskanälen aufzunehmen.
Wenn gemäß Fig. 3 die Regelungsscheibe 46 in der Vertiefung 62 des Dichtungskörpers 44 positioniert ist, ist die Öffnung 42 mit der Zuflußöffnung 118 an der Regelungsscheibe 46 ausgefluchtet. Fluid, das aus dem Zuflußkanal 36 durch die Öffnung 40 und die Öffnung 42 geht, tritt daher durch die Zuflußöffnung 118 in den Durchflußkanal 140 ein.
Jede der Abflußöffnungen 172, 174, 176, 178, 180 und 182 entlang der Länge des Niedrigdurchflußrate-Kanals 140 und die Abzweigung 170 der Hochdurchflußrate-Kanäle 142, 144 ist mit einer entsprechenden Abflußöffnung 64 in der Vertiefung 62 des Dichtungskörpers 44 (siehe Fig. 4) in Kommunikation. Ebenso kommuniziert jede Abflußöffnung 64 ,in dem Dichtungskörper 44 mit einem entsprechenden Durchflußkanal 80 an der Oberfläche der Basis 37. Es versteht sich, daß jeder der Vielzahl von Durchflußkanälen 80 in der Basis 37 auf gleiche Weise wirkt, so daß nur einer hier im einzelnen zu erläutern ist. Die Abflußöffnung 64 in dem Dichtungskörper 44 ist über den Durchflußkanal 80 und die Ventilkammer 82 in ventilgesteuerter Verbindung mit einem gemeinsamen Ablauf 84, an den jeder der Vielzahl von Durchflußkanälen angeschlossen ist. Somit strömt Fluid, das aus dem Kanal 140 durch eine der Abflußöffnungen 172, 1774, 176, 178, 180 oder 182 austritt, durch einen entsprechenden Kanal 80 und die Ventilkammer 82 in den Ablauf 84. Aus dem Ablauf 84 wird das Fluid durch die Öffnung 50 zum Ablaufkanal 38 geleitet.
Um ein Ventil in jeder Ventilkammer 82 zu bilden, ist gemäß Fig. 4 eine Ventilführung 86 an der Oberseite des Dichtungskörpers 44 angeordnet. Die Ventilführung 86 kann spritzgegossen oder gestanzt und angebohrt sein, wie für den Fachmann verständlich ist. Es kann zwar zweckmäßig sein, die Ventilführung 86 aus dem gleichen Material wie die Basis 37 zu formen, das ist aber nicht notwendig, weil das Material der Führung 86 nicht mit der medizinischen Flüssigkeit in Kontakt gelangt und daher nicht das gleiche Niveau hinsichtlich Biokompatibilität und chemischer Beständigkeit zu haben braucht. Um die richtige Drehausfluchtung beizubehalten, ist die Ventilführung 86 zweckmäßig mit einer Kerbe 87 versehen, die mit einem Stift 89 in Eingriff gelangt, der von dem ringförmigen Flansch 54 an der Basis in Axialrichtung nach oben ragt.
Die Ventilführung 86 enthält eine Vielzahl von sie durchsetzenden Perforationen 88, die bevorzugt radialsymmetrisch um den Außenumfang der Ventilführung 86 herum verteilt sind, wie Fig. 4 zeigt. Entsprechend jeder Perforation 88 in der Ventilführung 86 ist in dem Dichtungskörper 44 eine Vertiefung 90 gebildet. Am Grund der Vertiefung 90 verbleibt eine dünne, elastische Membran 92. In Abhängigkeit von der Dicke und Elastizität des Dichtungskörpers 44 und den Dimensionen der Ventilkammer 82 kann die Vertiefung 90 verschiedene Tiefen aufweisen oder vollständig entfallen, wie für den Fachmann ersichtlich ist.
Ein Kolben 94 ist in jeder Perforation 88 oder koaxial darüber angeordnet. Der Kolben 94 kann eine axiale Hin- und Herbewegung zwischen einer ersten, offenen Position und einer zweiten, geschlossenen Position ausführen. In der offenen Position, in der die Membran 92 relativ eben ist, fließt in dem Durchflußkanal 80, der zwischen der Basis 37 und dem Dichtungskörper 44 gebildet ist, befindliches Fluid ungehindert über die Ventilkammer 82 und in den Ablauf 84. Wenn der Kolben 94 durch eine untere Nockenfläche 96 an dem Knopf 108 nach axial unten in die zweite Position gedrückt wird, wie noch erläutert wird, verläuft der Kolben 94 durch die Perforation 88 und bewirkt eine elastische Verformung der Membran 92 derart, daß die entsprechende Ventilkammer 82 verschlossen wird, wodurch der Fluiddurchtritt durch sie verhindert wird. Um die Abdichtfunktion zu vereinfachen, können das äußerste Ende 98 des Kolbens 94 und der Grund der Ventilkammer 82 mit komplementären Oberflächenausbildungen versehen sein.
Bei einer alternativen Ausführungsform (nicht gezeigt) sind die Ventilkammern 82 und Fluidkanäle 80 und 84 in die Unterseite des Dichtungskörpers 44 eingeformt. Diese Ausführungsform arbeitet im wesentlichen auf die gleiche Weise wie die vorstehende Ausführungsform, wie für den Fachmann ersichtlich ist.
Jeder der Vielzahl von Kolben 94 kann zwar individuell geformt und in dem Durchflußregler 22 angebracht oder in Form von sphärischen Perlen in einem Laufring vorgesehen sein, es ist aber zweckmäßig, sie zu einer einheitlichen Konstruktion wie derjenigen von Fig. 4 zu formen. Bei dieser Ausführungsform ist jeder der Vielzahl von Kolben 94 radialsymmetrisch um eine zentrale Nabe 100 herum beabstandet und daran über einen elastischen Schenkel 102 befestigt. Jeder Kolben 94 weist einen im wesentlichen rohrförmigen Körper auf, der an seinem äußersten Ende 98 in eine konische Verjüngung ausläuft, um die zwischen der Membran 92 und der Ventilkammer 82 hergestellte Abdichtung zu verstärken.
An seinem Oberende ist jeder Kolben mit einem nach radial außen verlaufenden ringförmigen Bund 104 versehen. Der Bund 104 hat die Funktion, eine vergrößerte obere Oberfläche 106 zum Gleiteingriff mit der unteren Oberfläche eines drehbaren ringförmigen Nockens 96 zu bilden, der durch einen Wählknopf 108 drehbar positionierbar sein kann. Die untere Nockenfläche 96 des Wählknopfs 108 enthält eine Ausnehmung 110 zur Aufnahme jeweils einer der Vielzahl von Oberflächen 106.
Im zusammengebauten Zustand wirkt die untere Oberfläche des Nockens 96 nach unten auf jeden der Kolben 94, um dadurch die entsprechenden Ventile zu schließen, und zwar mit Ausnahme eines Kolbens 94, der mit der Ausnehmung 110 radial ausgefluchtet ist. Die elastische Eigenschaft der Membran 92 gemeinsam mit derjenigen des elastischen Schenkels 102, falls verwendet, ist wirksam, um eine Vorspannung jedes Kolbens 94 nach oben gegen die untere Nockenfläche 96 zu bewirken. In bezug auf einen Kolben 94, der mit der Ausnehmung 110 drehausgefluchtet ist, genügt die Aufwärtsbeaufschlagung, um diesen Kolben in die "offene" Position mit dem in der Ausnehmung 110 angeordneten Bund 104 zu bewegen. Auf diese Weise nimmt die entsprechende Membran 92 ihren unbeanspruchten Zustand wieder an, und die entsprechende Ventilkammer 82 erlaubt ungehinderten Durchtritt von Fluid aus dem Durchflußkanal 80 in den Ablauf 84. Alle anderen Kolben befinden sich in der "geschlossenen" Position aufgrund des Nockens 96.
Fluid, das über die Regelungsscheibe 46 und eine offene Ventilkammer 82 geströmt ist, wird in der gemeinsamen Ablaufleitung 84 gesammelt und zwangsläufig durch die Ablauföffnung 50 (siehe Fig. 3) in den Ablaufkanal 38 geleitet. Von dort wird das Fluid durch die IV-Leitung 25 zum Patienten geleitet.
Durch Verdrehen des Knopfs 108 kann jedes gewählte Ventil geöffnet werden, während gleichzeitig alle übrigen Ventile geschlossen gehalten werden. Auf diese Weise kann jede der vorgewählten Längen des Kapillarrohrs in der Regelungsscheibe gewählt werden. Da die wirksame Länge des Kapillarrohrs der die Rate regelnde Schritt ist, kann jede einer Vielzahl von vorbestimmten Fluidraten gewählt werden, beispielsweise in einem Bereich von 1 ml/h oder weniger am Niedrigraten- Bereichsende bis zu 100 ml/h oder mehr am Hochdurchflußraten-Bereichsende. Beispielsweise zeigte ein Durchflußregler gemäß der Erfindung Durchflußraten von ungefähr 2,08, 4,17, 6,25, 12,5, 25, 50 und 100 ml/h.
Der Wählknopf 108 ist mit einer Schraubenfeder 101 versehen, die einen tangential verlaufenden Schenkel 103 hat. Die Feder 101 ist an der Innenseite des Wählknopfs 108 drehbar befestigt (siehe Fig. 3), wobei der Schenkel 103 nach radial außen in die ringförmige Ausnehmung 105 in der Unterseite des ringförmigen Flanschs 109 verläuft. Die Ausnehmung 105 ist mit einer nach radial innen verlaufenden Verzahnung (nicht gezeigt) versehen, in die hinein der Schenkel 103 vorgespannt ist, so daß der Knopf 103 beim Drehen deutlich hörbar aus einer Position in die andere schnappt.
Die Erfindung wurde zwar unter Bezugnahme auf bestimmte bevorzugte Ausführungsformen beschrieben, aber andere Ausführungsformen, die sich für den Fachmann ergeben, liegen ebenfalls im Rahmen der Erfindung. Der Umfang der Erfindung soll daher nur ,durch Bezugnahme auf die beigefügten Ansprüche definiert sein.

Claims

1. Durchflußregler zum Regeln der Durchflußrate von einer Druckfluidquelle, wobei der Durchflußregler aufweist: ein Gehäuse (37) mit einer Zuflußöffnung (36), einer Abflußöffnung (38) und einer Fluiddurchflußbahn dazwischen, wobei die Durchflußbahn eine Durchflußbegrenzungseinrichtung (112) aufweist, um die Durchflußrate zu regeln, die Begrenzungseinrichtung entweder eine Vielzahl von Durchflußbegrenzungskanälen (140, 142, 144) mit einem gemeinsamen Zuflußende (118) und entsprechenden Abflußöffnungen (170, 172, 174, 176, 178, 180, 182) oder einen Durchflußbegrenzungskanal (114) mit einem Zuflußende (118) und mindestens zwei Durchflußbegrenzungsbereichen aufweist, die von mindestens zwei Abflußöffnungen (112, 124, 126) entlang ihrer Länge begrenzt sind, und eine Ventileinrichtung (44, 86, 94) in dem Gehäuse, die den Abflußöffnungen (122, 124, 126, 170, 172, 174, 176, 178, 180, 182) zugeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventileinrichtung (44, 86, 94) aufweist: eine elastische Membran (44) und eine Vielzahl von Ventilelementen (94), die jeweiligen Abflußöffnungen (122, 124, 126, 170, 172, 174, 176, 178, 180, 182) zugeordnet und jeweils zwischen einer normalerweise geschlossenen Position, in der die Membran (44) von dem Ventilelement (94) gedrängt wird, um die zugeordnete Öffnung zu schließen, und einer Offenposition hin- und herbewegbar sind, in der das Ventilelement (94) die Membran (44) freigibt, und eine Steuereinrichtung (96) die betätigbar ist, um eines der Ventilelemente (94) selektiv in seine Offenposition zu bewegen, um die Zuflußöffnung (36) durch einen gewählten Durchflußbegrenzungskanal oder einen gewählten Durchflußbegrenzungsbereich in Fluidverbindung mit der Abflußöffnung (38) zu bringen.

2. Durchflußregler nach Anspruch 1, der einen Fluiddurchgang (80) aufweist, wobei die Membran (92) eine bewegbare Wand des Fluiddurchgangs bildet und die Ventilelemente betätigbar sind, um die Membran (92) zusammenzudrücken, um Durchfluß durch den Durchgang (80) zu verhindern.

3. Durchflußregler nach Anspruch 2, wobei der Fluiddurchgang (80) im Bereich der Membran in der Querschnittsdimension vergrößert ist, um eine Ventilkammer (82) zur Aufnahme der Membran (92) zu bilden.

4. Durchflußregler nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Membran (92) ein flexibles elastomeres Material aufweist.

5. Durchflußregler nach einem der Ansprüche 2 bis 4, wobei der Fluiddurchgang (80) eine Nut, die an der Oberfläche des Gehäuses (37) gebildet ist, und eine elastomere Dichtung (44) aufweist, um die Nut zu umschließen, um den Fluiddurchgang (80) zu bilden.

6. Durchflußregler nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Begrenzungseinrichtung aufweist:

(a) eine erste Platte (112, 46), die entweder den genannten Durchflußbegrenzungskanal oder eine Vielzahl von Kanälen (114, 140, 142, 144) an ihrer Oberfläche hat;

(b) eine zweite Platte (120), die an der Oberfläche der ersten Platte (46, 112) befestigt ist und entweder den Durchflußbegrenzungskanal oder die Vielzahl von Kanälen (114, 140, 142, 144) umschließt, um einen Chip zu bilden, durch den entweder ein Kapillarrohr oder eine Vielzahl von Kapillarrohren verläuft, wobei das Zuflußende (118) in Fluidverbindung mit entweder dem Kapillarrohr oder der Vielzahl von Kapillarrohren ist und die Abflußöffnungen (122, 124, 126, 170, 172, 174, 176, 178, 180, 182) in Fluidverbindung mit entweder dem Kapillarrohr oder der Vielzahl von Kapillarrohren sind.

7. Durchflußregler nach Anspruch 6, wobei die erste Platte (46, 112) eine Siliciumscheibe ist.

8. Durchflußregler nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Steuereinrichtung ein beweglicher Nocken (96) ist.

9. Durchflußregler nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Durchflußbegrenzungsbereiche in Reihenbeziehung zwischen den Zufluß- und Abflußöffnungen (36, 38) angeordnet sind.

10. Durchflußregler nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei die Vielzahl von Durchflußbegrenzungskanälen (142, 144) in Parallelbeziehung zwischen den Zufluß- und Abflußöffnungen (36, 38) angeordnet sind.

11. Verstellbarer Durchflußregler nach Anspruch 8, wobei der Nocken (96) drehbar ist.

12. Verstellbarer Durchflußregler nach Anspruch 11, wobei jedes Ventilelement ein Kolben (94) ist, der in Abhängigkeit von der Drehposition des Nockens (96) hin- und herbewegbar ist.