DE69201766T2

DE69201766T2 - Peristaltische Pumpe mit Verstopfungsdetektor.

Info

Publication number: DE69201766T2
Application number: DE69201766T
Authority: DE
Inventors: Oscar E Hyman; Ahmadmahir M Moubayd
Original assignee: Imed Corp
Current assignee: CareFusion 303 Inc
Priority date: 1991-08-05
Filing date: 1992-03-03
Publication date: 1995-09-21
Anticipated expiration: 2012-03-04
Also published as: JPH05195959A; AU645415B2; AU1504192A; CA2062002A1; EP0526962B1; JP2726782B2; CA2062002C; US5217355A; DE69201766D1; EP0526962A1

Description

GEBIET DER ERFINDUNG

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Fluidpumpen. Insbesondere betrifft diese Erfindung peristaltische Pumpen bzw. Peristaltikpumpen, die einen elastischen Schlauch sequentiell zusammendrücken, um ein Fluid durch den Schlauch zu treiben. Die vorliegende Erfindung eignet sich speziell, aber nicht ausschließlich, als Pumpe für die Infusion medizinischer Lösungen in einen Patienten.

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

Im Laufe der Jahre sind zahlreiche Pumpen für die Infusion medizinischer Lösungen in Patienten entwickelt worden. Dieses Pumpen von Fluiden, d.h. Flüssigkeiten, ist routinemäßig mittels einer großen Vielfalt wohlbekannter Pumpmechanismen bewerkstelligt worden. Bei der Verabreichung von Fluiden (d.h. Flüssigkeiten) an einen Patienten ist es wünschenswert, daß die Pumpe von der "nichtbenetzenden" Art ist, wie sie beispielsweise durch die bekannte Peristaltikpumpe repräsentiert ist. Eine Peristaltikpumpe ist eine Pumpenart, die eine wellenförmige Bewegung gegen die Wände eines das zu fördernde Fluid enthaltenden Schlauches nutzt. Die nichtbenetzende Pumpe ist besonders in klinischen und medizinischen Anwendungsfällen deshalb zweckmäßig, weil das geförderte Fluid keiner Verunreinigung durch unmittelbare Berührung mit den Bauteilen der Pumpe unterworfen ist. Beim Pumpen bzw. Fördern von korrodierenden Fluiden ist ebenfalls keine unmittelbare Berührung des korrodierenden Fluids mit Bauteilen der Pumpe im Spiel.
Eine andere wünschenswerte Charakteristik von Pumpmechanismen allgemein besteht darin, daß die Pumpe das Fluid mit einer zweckmäßig konstantbleibenden Menge zu fördern vermag. Mit anderen Worten: im gesamten Pumpzyklus bzw. -takt sollte die Strömungsmenge im wesentlichen gleichbleibend sein, ohne daß etwaige (Druck-)Stöße oder wesentliche Schwankungen in der Strömungsmenge auftreten.
Peristaltikpumpen der nichtbenetzenden (oder nichtbenetzten) Art teilen sich grundsätzlich in zwei Arten ein, nämlich rotierende Peristaltikpumpen oder lineare Peristaltikpumpen. Ein Nachteil der rotierenden Peristaltikpumpen besteht jedoch darin, daß sie einen vergleichsweise niedrigen Wirkungsgrad aufweisen. Außerdem üben sie hohe Scher- und Zugspannungsbeanspruchungen auf die zum Fördern des Fluids benutzte Schlauchleitung aus. Ein anderer Nachteil besteht darin, daß aufgrund der durch rotierende Peristaltikpumpen typischerweise erzeugten großen Kräfte die Schlauchleitung möglicherweise einem Absplittern bzw. Abplatzen ihrer Innenwandungen unterliegt. Außerdem tritt nach einer (gewissen) Zeit eine bleibende plastische Verformung oder Dauerverformung ("Setzen") der Schlauchleitung auf. Mit anderen Worten: der normalerweise kreisförmige Querschnitt der Schlauchleitung wird zu einer eher ovalen Form abgeflacht oder abgeplattet.
Lineare Peristaltikpumpen verwenden dagegen typischerweise hin- und hergehende Teile zur Ausübung der peristaltischen Wirkung gegen den flexiblen Schlauch, um das Fluid durch den Schlauch zu treiben. Derartige Peristaltikpumpen bestehen aus einer Anzahl von typischerweise zwölf (12) hin- und hergehenden Pumpfingern, die sequentiell an den Schlauch angedrückt werden, um benachbarte Segmente der Schlauchleitung mit einer wellenartigen Wirkung zu okkludieren bzw. zu verschließen. Obgleich lineare Peristaltikpumpen einige der oben geschilderten Nachteile der rotierenden Peristaltikpumpen überwinden, tun sie dies bei beträchtlich erhöhten Kosten und mit größerer Komplexität aufgrund des Mechanismus, der für das einwandfreie Synchronisieren von zwölf (12) Pumpfingern benötigt wird. Da letztere zum sequentiellen Okkludieren benachbarter Segmente der Schlauchleitung angepreßt werden, sind die auf die Schlauchleitung und das Fluid ausgeübten Quetschkräfte denen vergleichbar, die bei rotierenden Peristaltikpumpen auftreten. Dabei ergibt sich allerdings eine geringere Beschädigung als sie von rotierenden Peristaltikpumpen herbeigeführt wird, weil die Okklusionskräfte auf den Bereich unterhalb eines jeden Fingers lokalisiert sind und nicht in (mit) der Bewegung längs der Gesamtlänge der Schlauchleitung ausgeübt werden. Dennoch ist auch bei einer linearen Peristaltikpumpe eine gewisse Beschädigung, wie plastische Verformung der Schlauchleitung, im Spiel. Infolgedessen wird der strukturelle Zusammenhalt des das Fluid führenden Schlauches beeinträchtigt, und wenn die Schlauchleitung eine zunehmend ovalere Querschnittsform annimmt, werden Volumen und Strömungsmenge des in jedem Pumpzyklus bzw. -takt gelieferten Fluids ungünstig beeinflußt.
Um weiterhin den Pump- oder Förderübergang vom einen Takt zum nächsten zu "glätten", weisen einige lineare Peristaltikpumpen eine sog. "Einschluß"-Zyklus bzw. -Takt ("wrap" cycle) auf, in welchem der die Pumpe antreibende Motor beschleunigt wird, um den stromaufseitigen Finger schnell in Okklusion zu treiben. Danach kann der Motor wieder auf die Normalgeschwindigkeit oder -drehzahl übergehen, um benachbarte, d.h. aneinander anschließende Abschnitte des Schlauches mit seiner wellenartigen Taktwirkung sequentiell zusammenzudrücken und zu okkludieren. Die Einbeziehung dieses "Einschluß"-Takts kann die Verwendung eines vergleichsweise komplizierten und aufwendigen Motors und einer entsprechenden Motoransteuerschaltung mit hoher Beschleunigungsfähigkeit erforderlich machen. Da zudem während dieses "Einschluß"-Takts kein Fluid geliefert bzw. gefördert wird, verwenden die meisten linearen Peristaltikpumpen zahlreiche Finger (z.B. zwölf (12) zusätzliche Pumpfinger, wie oben erwähnt), um den Zeitanteil des "Einschluß"- Takts zu minimieren. Die Aufrechterhaltung der einwandfreien Ausrichtung und der beziehungsmäßigen (relativen) Bewegung zwischen einer solchen Anzahl von Fingern verschlechtert auch die Zuverlässigkeit des Betriebs der Vorrichtung bei Erhöhung der Fertigungskosten.
Die EP-A-0 422 855, die als das am nächsten kommende Dokument des Stands der Technik angesehen wird, offenbart eine Vorrichtung zum Pumpen von Fluid durch einen elastischen Schlauch mit einer Platte zum Halten des Schlauches und einem Pumpmechanismus zum Anpressen oder Verquetschen des Schlauches gegen die Platte. Der Pumpmechanismus umfaßt einen ersten Pumpfinger, welcher den Schlauch an einer ersten Stelle zusammendrückt, und einen den Schlauch an einer zweiten Stelle zusammendrückenden zweiten Pumpfinger. Für ihre jeweiligen abwechselnden Pumpwirkungen ist der erste Pumpfinger so konfiguriert, und er wird so betrieben, daß er etwa das Doppelte des durch den zweiten Pumpfinger verdrängten Fluidvolumens verdrängt. Außerdem ist eine Ventileinheit an der Basis montiert und so positioniert, daß der Schlauch während des Pumpvorgangs des ersten Pumpfingers stromauf der ersten und zweiten Pumpfinger okkludiert und während des Pumpvorgangs des zweiten Pumpfingers zwischen ersten und zweiten, stromauf des zweiten Pumpfingers gelegenen Stellen okkludiert wird.
Abgesehen von der spezifischen Art der verwendeten Pumpe und unabhängig von der Zahl der in der Konstruktion der Pumpe vorgesehenen Finger ist es wünschenswert, irgendeine Einrichtung zum Überwachen des Fluiddrucks innerhalb des Schlauches vorzusehen. Durch eine solche Überwachung des Fluidschlauchdrucks können unerwünschte Systemokklusionen oder -verschlüsse, Strömungsunterbrechungen oder Lecks schnell entdeckt und behoben werden. Außerdem kann die verwendete Pumpe programmiert sein oder werden, um bei bekanntem Fluiddruck auf Fluiddruckänderungen zu reagieren und damit ein automatisches Ansprechen auf die oben geschilderten Arten von Pumpsystem-Unregelmäßigkeiten zu gewährleisten. Ein Beispiel einer Peristaltikpumpe, die einen Drucksensor enthält, ist in der US-PS 4 617 014 (Cannon) offenbart. Insbesondere beinhaltet die Vorrichtung nach Cannon eine Dehnungsmeßstreifenanordnung bei einer Zwölffinger-Peristaltikpumpe zum Überwachen des Fluiddrucks stromauf und stromab der Pumpe. Der Dehnungsmeßstreifen dient zur Lieferung automatischer Pumpensteuersignale in Abhängigkeit vom Fluiddruck in der Intravenös- bzw. IV-Leitung. Die Bedeutung der Fluiddrucküberwachung wird durch die Tatsache unterstrichen, daß auch verschiedene andere Vorschläge für die Überwachung des Fluiddrucks in einer IV-Leitung einer Peristaltikpumpe gemacht worden sind. Beispielsweise ist ein anderes derartiges System, das Änderungen im Außendurchmesser einer IV- Leitung zum Fluiddruck innerhalb der Leitung in Beziehung setzt, in der US-PS 4 836 752 (Burkett) offenbart. Ähnlich wie die in der Cannon-Druckschrift offenbarte Vorrichtung, verwendet Burkett ebenfalls eine Dehnungsmeßstreifen-Drucksensoranordnung, die auf Änderungen des Außendurchmessers eines IV- Schlauches reagiert, um dem Fluiddruck entsprechende Steuersignale zu erzeugen.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist damit die Schaffung einer Peristaltikpumpe der nichtbenetzenden Art, die einfach (aufgebaut) und im Betrieb wirkungsvoll ist. Eine andere Aufgabe dieser Erfindung ist die Schaffung einer Peristaltikpumpe, die verringerte Beanspruchungen am fluidführenden Schlauch und damit eine längere Schlauchlebensdauer gewährleistet. Noch eine andere Aufgabe dieser Erfindung ist die Schaffung einer Peristaltikpumpe, die eine im wesentlichen lineare, nichtpulsierende Strömung des geförderten Fluids erzeugt. Eine weitere Aufgabe dieser Erfindung ist die Schaffung einer Peristaltikpumpe mit Fluiddruck-Überwachungsfähigkeit. Noch eine andere Aufgabe dieser Erfindung ist die Schaffung einer Peristaltikpumpe, die vergleichsweise einfach herzustellen, dauerhaft und zuverlässig im Betrieb und vergleichsweise kosteneffektiv bzw. -günstig ist.
Mit der Erfindung werden eine Vorrichtung und ein Verfahren, wie sie in den beigefügten Ansprüchen definiert sind, geschaffen.
Eine bevorzugte Ausführungsform der Peristaltikpumpe zum Fördern von Fluid durch einen elastischen Schlauch umfaßt eine Basis, eine auf der Basis montierte Platte zum Halten des Schlauches sowie vier (4) an der Basis montierte und mit dem Schlauch in Eingriff bringbare Finger. Die vier Finger umfassen - in der Reihenfolge in Stromabrichtung gesehen - einen ersten Klemmfinger, einen ersten Pumpfinger, einen zweiten Klemmfinger und einen zweiten Pumpfinger. Die Finger sind an der Basis (geradlinig) hin- und hergehend geführt, so daß sie zwischen einer zurückgezogenen und einer vorgeschobenen Stellung gegen den Schlauch andrücken. Der erste Pumpfinger drückt den Schlauch zusammen, um ein Fluidvolumen zu verdrängen, das etwa das Doppelte des durch den zweiten Pumpfinger verdrängten Fluidvolumens beträgt.
Ein Antriebsmechanismus bewegt (verschiebt) den ersten Pumpfinger in seine vorgeschobene oder Ausfahr-Stellung, wenn der zweite Pumpfinger in seine zurückgezogene oder Rückzieh- Stellung bewegt wird. Der Antriebsmechanismus bewegt ferner den ersten Pumpfinger in seine Rückzieh-Stellung, wenn der zweite Pumpfinger in seine vorgeschobene oder Ausfahr-Stellung bewegt wird. Der erste Klemmfinger okkludiert den Schlauch stromauf des ersten Pumpfingers, während sich letzterer in seine vorgeschobene Stellung bewegt. Der zweite Klemmfinger okkludiert den Schlauch zwischen erstem und zweitem Pumpfinger, während sich der zweite Finger in seine vorgeschobene Stellung bewegt.
In einer Ausführungsform verdrängt der erste Pumpfinger doppelt soviel Fluid wie der zweite Pumpfinger, weil er doppelt so groß ist wie letzterer. In einer anderen Ausführungsform verdrängt der erste Pumpfinger das doppelte Fluidvolumen durch Bewegen über eine Strecke, die etwa das Doppelte der vom zweiten Pumpfinger zurückgelegten Strecke beträgt.
Die Peristaltikpumpenvorrichtung enthält auch einen Dehnungsmeßstreifen-Drucksensor, welcher Änderungen des Außendurchmessers des IV-Schlauches zur Überwachung des Drucks im Inneren des Schlauches mißt. Insbesondere ist der Dehnungs(meß)balken (strain beam) des Meßgeräts an einem Druckfinger montiert, der zwischen dem ersten Pumpfinger und dem zweiten Klemmfinger in Anlage gegen den Schlauch positioniert ist. Der Dehnungsmeßstreifen ist dabei zwischen den Klemmfingern angeordnet. Wenn somit die Klemmfinger der Pumpe die betreffenden Schlauchsektionen abwechselnd zusammendrücken, kann der Dehnungsmeßstreifen jeweils den Druck im Schlauch entweder stromauf oder stromab des Dehnungs(meß)balkens überwachen.
Weiterhin ist an der Basis nahe dem ersten Pumpfinger ein photoelektrischer Detektor montiert. Wenn sich dieser erste Pumpfinger vollständig vom IV-Schlauch zurückzieht, drückt der Antriebsmechanismus des Fingers gegen eine Blattfeder an, die eine angebrachte Fahne aufweist. Die Fahne an der Blattfeder wird demzufolge so bewegt, daß sie den Strahlengang des Detektors unterbricht und damit ein Signal erzeugt (wird), das anzeigt, daß der Finger während des Pumpzyklus oder -takts einwandfrei zurückgezogen worden ist.
Die neuartigen Merkmale dieser Erfindung sowie die Erfindung selbst bezüglich sowohl ihrer Ausgestaltung als auch ihrer Arbeitsweise ergeben sich am besten aus den beigefügten Zeichnungen in Verbindung mit der beigefügten (folgenden) Beschreibung; in den Zeichnungen, in denen gleiche Bezugsziffern für jeweils gleiche Teile gelten, zeigen:

KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Fig. 1 eine Peristaltikpumpe in ihrer vorgesehenen Umgebung,
Fig. 2 eine perspektivische Darstellung einer Ausführungsform des Peristaltikpumpenmechanismus zusammen mit einem zugeordneten Pumpenantriebsmechanismus,
Fig. 3 einen Schnitt längs der Linie 3-3 in Fig. 2 durch die Dehnungsmeßstreifenanordnung der Peristaltikpumpe mit der Deutlichkeit halber weggebrochenen Teilen, in ihrer Beziehung zur Fluidschlauchleitung und zur Basis der Peristaltikpumpe dargestellt,
Fig. 4 eine Schnittansicht eines Fingergestänges des Pumpenantriebsmechanismus in der voll zurückgezogenen Stellung,
Fig. 5 eine Schnittansicht eines Fingergestänges des Pumpenantriebsmechanismus in der voll vorgeschobenen Stellung,
Fig. 6 eine schematische Darstellung der Arbeitsweise der Peristaltikpumpe nach Fig. 2,
Fig 7 ein schematisches Diagramm (eine graphische Darstellung) der Relativbetätigung der Bewegung der Finger, wie sie im Betrieb der Peristaltikpumpe gemäß dieser Erfindung angewandt wird,
Fig. 8 eine schematische Darstellung einer anderen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Peristaltikpumpe,
Fig. 9 eine perspektivische Darstellung des großen Pumpfingers und der Blattfeder gemäß dieser Erfindung und
Fig. 10 eine Seitenansicht des großen Pumpfingers und der Blattfeder gemäß dieser Erfindung, wobei der photoelektrische Sensor der Übersichtlichkeit halber entfernt ist.

GENAUE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN

Fig. 1 veranschaulicht eine allgemein mit 10 bezeichnete Peristaltikpumpenvorrichtung in ihrer vorgesehenen Einsatzumgebung. Insbesondere ist die Peristaltikpumpenvorrichtung 10 an einem Intravenös- bzw. IV-Ständer 12 angebracht (aufgehängt) dargestellt, der einen ein IV-Fluid enthaltenden Fluid- bzw. Flüssigkeitsvorrat 14 trägt. An letzteren ist ein hohler elastischer Schlauch 16 strömungsmäßig angeschlossen. Der Schlauch 16 ist ein herkömmlicher IV-Infusionsschlauch, wie er typischerweise auf klinischem oder medizinischem Gebiet benutzt wird, und er besteht aus einer beliebigen Art einer flexiblen Schlauchleitung aus z.B. Polyvinylchlorid (PVC). Ein Abschnitt 18 des flexiblen Schlauches 16 ist in betrieblichem Eingriff bzw. in betrieblicher Beziehung mit bzw. zur Pumpenvorrichtung 10 montiert, um Fluid (d.h. Flüssigkeit) über den Schlauch 16 in den Arm 20 eines Patienten zu fördern.
Die Bauteile der Peristaltikpumpenvorrichtung 10 sind am besten aus Fig. 2 ersichtlich, woraus hervorgeht, daß die Peristaltikpumpenvorrichtung 10 eine Basis 22 mit einer im wesentlichen flachen Platte 24 aufweist. Die Platte 24 bildet eine Fläche, gegen die der Abschnitt 18 (in Fig. 2 in gestrichelten Linien dargestellt) des Schlauches 16 okkludierbar ist.
Auf der Basis 22 ist eine drehbare Welle 26 gelagert, die durch einen (nicht dargestellten) Motor angetrieben wird, der in ein Zahnrad 28 eingreift. Die Welle 26 ist außerdem mit Steuerkurven bzw. Nocken 30, 32, 34 und 36 versehen, die jeweils an entsprechenden Gestängen (von denen in Fig. 2 nur das dem Nocken 36 zugeordnete Gestänge 44 dargestellt ist) angreifen, um gegen die betreffenden Gestänge anzudrücken und dadurch Pumpfinger 46, 48, 50 bzw. 52 anzutreiben. Obgleich für den Antrieb der Finger 46, 48, 50 und 52 ein beliebiger geeigneter Pumpenantriebsmechanismus benutzt werden kann, bietet der in Fig. 2 dargestellte Pumpenantriebsmechanismus gegenüber herkömmlichen Antriebsmechanismen bestimmte Vorteile.
Wie oben beschrieben, sind die vier (4) Finger 46 bis 52 auf der Basis 22 hin- und hergehend gelagert oder geführt, um gegen den Schlauchabschnitt 16 angedrückt zu werden. Um einen weiteren Schutz für den Schlauchabschnitt 18 zu bieten und Schmutz sowie andere unerwünschte Stoffe von den inneren Bauteilen der Peristaltikpumpe 10 fernzuhalten, kann eine (nicht dargestellte) flexible Membran mit der Basis 22 verbunden und über oder zwischen den Fingern 46 bis 52 und dem Schlauchabschnitt 18 angeordnet sein. Jeder der Finger 46, 48, 50, 52 ist hin- und hergehend so gelagert, daß er gegenüber der Platte 24 rückwärts und vorwärts bewegbar ist. Jeder Finger 46 bis 52 ist zwischen einer Rückziehstellung oder oberen Endstellung und einer Ausfahrstellung oder unteren Endstellung bewegbar, um auf noch näher zu erläuternde Weise den Schlauchabschnitt 18 mit einer spezifischen Größe zu deformieren.
Insbesondere dienen Klemmfinger 46 und 50, die eine identische Ausgestaltung besitzen, als Abklemmventile. Die Finger 46 und 50 sind zwischen einer Rückziehstellung gemäß Fig. 4 und einer vorgeschobenen oder Ausfahrstellung gemäß Fig. 5 bewegbar bzw. verschiebbar. Unter Heranziehung eines einzelnen Fingers 46 als Beispiel geht aus den Fig. 4 und 5 hervor, daß eine Drehung der Welle 26 eine entsprechende Drehung des Form-Nockens 30 zur Folge hat. Der Nocken 30 ist auf der Welle 26 so positioniert, daß er gegen ein Kniestück 56 andrückt, das zwischen einem Antriebslenker 58 und einem Schwenklenker 60 geformt ist. Der Antriebslenker 58 ist schwenkbar mit einem Antriebselement 62 verbunden, das seinerseits fest am Finger 46 angebracht ist. Auf ähnliche Weise ist der Schwenklenker 60 schwenkbar mit einer Schwenkachse 64 verbunden bzw. darauf gelagert. Außerdem wird das Antriebselement 62 durch eine Führung 63 zu einer im wesentlichen linearen Bewegung gezwungen. Die Drehbewegung der Antriebswelle 26 wird demzufolge durch die beschriebene Nocken/Lenkeranordnung in eine geradlinige Translationsbewegung des Fingers 46 umgewandelt.
Ersichtlicherweise wird jeder der Finger 46, 48, 50 und 52 durch einen Antriebsmechanismus, ähnlich dem oben beschriebenen, betätigt. Wie sich aus obiger Beschreibung ergibt, wird der als Beispiel genommene Finger 46 bei seiner geradlinigen Hin- und Herbewegung abwechselnd an den Schlauchabschnitt 18 angepreßt und von ihm zurückgezogen. Dabei wird der Schlauchabschnitt 18 durch den Finger 46 abwechselnd okkludiert (verschlossen) und geöffnet. Insbesondere sind bezüglich der Finger 46 und 50 diese so positioniert, daß die kleinstmögliche Bewegung oder Verschiebung der Finger 46, 50 ausreicht, den Schlauchabschnitt 18 abwechselnd zu okkludieren oder zu öffnen und damit Fluid unter diesen Fingern hindurchströmen zu lassen. Mit anderen Worten: wenn sich die Finger 46, 50 in einer Offenstellung oder voll zurückgezogenen Stellung (vgl. Fig. 4) befinden, ist im Schlauchabschnitt 18 ein Durchgang vorhanden, der für eine vergleichsweise ungehinderte Strömung des Fluids unter dem Finger 46 oder 50 hindurch ausreicht. Typischerweise ist die Größe des Bewegungsbereichs der Klemmfinger 46 und 50 auf nicht mehr als das 1- bis 3-fache der Wanddicke des Schlauchabschnitts 18 festgelegt. Der erste Finger 46 und der dritte Finger 50 bilden somit im wesentlichen Klemmfinger.
Aus Fig. 2 geht außerdem ohne weiteres hervor, daß der zweite Finger 48 und der vierte Finger 52 Pumpfinger in dem Sinne sind, daß durch diese Finger der Schlauchabschnitt 18 zusammengedrückt, aber nicht vollständig okkludiert wird, um damit Fluid aus dem Schlauchabschnitt 18 herauszudrücken. Außerdem weist der erste Pumpfinger 48 eine einzigartige bzw. besondere Ausgestaltung auf, weshalb er als "großer" Pumpfinger bezeichnet wird. Der ebenfalls eine besondere Ausgestaltung aufweisende Finger 52 wird als "kleiner" Pumpfinger bezeichnet.
In der vorliegenden Beschreibung der Erfindung bezeichnen die Ausdrücke "groß" und "klein" solche Pumpfinger, die zur Bewegung gegen den Schlauchabschnitt 18 so ausgestaltet sind, daß die bei der Bewegung des "großen" Fingers 48 abwärts gegen den Schlauch bzw. Schlauchabschnitt 18 verdrängte Fluidmenge etwa das Doppelte der Fluidmenge beträgt, die bei einer gleichen geradlinigen Abwärtsbewegung des "kleinen" Fingers 52 verdrängt wird. Es ist wichtig darauf hinzuweisen, daß die geradlinige (Hin- und Her-)Bewegung der Finger 48 und 52 im allgemeinen in einem gleichen Bereich erfolgt, wobei jedoch die Pumpfinger 48, 52 in der voll ausgefahrenen und vorgeschobenen Stellung in keinem Fall die Schlauchleitung vollständig okkludieren. Vielmehr bewirken sie das Zusammendrücken oder Verquetschen des flexiblen Schlauchabschnitts 18 von einem vergleichsweise größeren Prozentsatz des anfänglichen Schlauchaußendurchmessers auf einen vergleichsweise kleineren Prozentsatz des anfänglichen Schlauchaußendurchmessers. Ersichtlicherweise werden die Finger 48, 52 durch Mechanismen, wie den oben für den Antrieb des Fingers 46 beschriebenen Mechanismus, angetrieben.
Die Vorrichtung gemäß dieser Erfindung enthält auch eine Meßgerätanordnung (gauge assembly) 80, die im wesentlichen auf die in Fig. 2 gezeigte Weise der Peristaltikpumpenanordnung 10 zugeordnet ist. Die Meßgerätanordnung 80 als solche läßt sich am besten anhand der Fig. 2 und 3 beschreiben.
Die Meßgerätanordnung 80 ist in Fig. 3 im Querschnitt dargestellt; sie weist einen oberen Tragblock 82 und einen unteren Tragblock 83 auf. Am Block 83 ist ein auskragender Dehnungs(meß)balken (strain beam) 84 montiert, auf dessen Oberfläche ein Dehnungsmeßstreifen 85 vorhanden ist. Die Gesamtanordnung aus dem Block 82, dem Block 83, dem Dehnungsbalken 84 und dem Dehnungsmeßstreifen 85 kann von einer ähnlichen Art sein wie das Gerät Modell Nr. X1680 der Firma Transducers, Inc., 14030 Bolsa Lane, Cerritos, Californien 90701.
Außerdem ist eine Tragplatte 86 dargestellt, welche den Dehnungsbalken 84 gegen den Block 82 hält. Insbesondere durchsetzt eine Schraube 88 den Block 82 und den Balken 84, und sie ist in eine Platte 86 eingeschraubt, um den Balken 84 gegen den Block 82 zu halten. Der Tragblock 82 ist an Verlängerungen 89a und 89b montiert. Wie möglicherweise am besten aus Fig. 2 hervorgeht, sind die Verlängerungen 89a und 89b ihrerseits mit Hilfe zweckmäßiger Mittel an der Basis 22 montiert bzw. angebracht. An dem von seiner Verbindung mit dem Tragblock 82 abgewandten Ende des auskragenden Dehnungsbalkens 84 ist ein Druckübertragungsfinger 90 befestigt. Gemäß den Fig. 2 und 3 ist der Finger 90 so angeordnet, daß er den auskragenden Dehnungsbalken 84 und den Schlauchabschnitt 18 physikalisch bzw. körperlich verbindet. Insbesondere ist der Balken 84 gegen den Finger 90 durch einen Block 83 gehalten, der mittels einer Schraube 91 am Balken 84 und am Finger 90 angebracht ist. Wenn der IV-Schlauch 16 gemäß den Fig. 2 und 3 in die Vorrichtung 10 eingelegt ist, befindet sich ein Abschnitt 18 des Schlauches 16 zwischen der Platte 24 und dem Druckübertragungsfinger 90, der mit dem auskragenden Dehnungsbalken 84 verbunden ist. Bei der Änderung des Durchmessers des Schlauchabschnitts 18 ändert sich somit auch die Stellung des Druckübertragungsfingers 90. Bei der Bewegung des Fingers 90 wird somit der Dehnungsbalken 84 ausgelenkt. Die Auslenkungen des Dehnungsbalkens 84 werden wiederum durch den Dehnungsmeßstreifen 85 abgegriffen.
In den Fig. 9 und 10 ist der große Pumpfinger 48 in betrieblicher Zuordnung zu einer Blattfeder 94 dargestellt. Wie noch näher beschrieben werden wird, wird die Blattfeder 94 ausgelenkt, wenn der große Pumpfinger 48 durch den im Inneren des Schlauchabschnitts 18 herrschenden Fluiddruck in seine voll zurückgezogene Stellung gedrängt wird. Damit die Vorrichtung 10 einwandfrei arbeiten kann, muß der Pumpfinger 48 in seine voll zurückgezogene Stellung gedrängt werden. Die Blattfeder 94 liefert somit eine Anzeige für die einwandfreie Funktion der Vorrichtung 10. Insbesondere ist ein Lenkerbolzen 96, welcher den Schwenklenker 98 mit dem Antriebslenker 100 des Gestänges 38 verbindet, mit einer Verlängerung bzw. einem Fortsatz 102 ausgebildet. Wenn sich der Finger 48 in seiner voll zurückgezogenen Stellung befindet, drückt der Fortsatz 102 des Lenkerbolzens 96 an einer Stelle 104 (vgl. Fig. 10) der Blattfeder 94 an diese an. Die Blattfeder 94 ist ihrerseits an ihrem Ende 106 zwischen einem oberen Halter oder Träger 108 und einem unteren Halter oder Träger 110 fest verspannt. Der Träger 110 ist seinerseits an der Basis 22 montiert. Im Bereich ihres festgelegten Endes 106 ist die Blattfeder 96, wie am besten aus Fig. 10 hervorgeht, mit einem Spannungsentlastungsteil 97 versehen. Am freien Ende 112 der Blattfeder 94 ist an dieser eine Fahne 114 angeformt oder angebracht. Die Fahne 114 kann aus einem beliebigen Werkstoff bestehen, der für Licht undurchlässig ist. Insbesondere besteht die Fahne 114 aus einem Werkstoff, der im Betrieb der Blattfeder 94, wie nachstehend näher erläutert, das Licht zu blockieren vermag, das von einem photoelektrischen Sender 116 zu einem photoelektrischen Empfänger 118 übertragen wird.
Die Arbeitsweise der vorliegenden Erfindung läßt sich möglicherweise am besten anhand der Fig. 6 und 7 erläutern. Fig. 6 veranschaulicht insbesondere die Relativbewegung der Finger 48, 48, 50 und 52. In Fig. 7 sind die Relativbewegungen der Klemmfinger 48 und 50 sowie der Pumpfinger 48 und 52, durch Bewegungskurven 47, 49, 51 bzw. 53 veranschaulicht, in Beziehung zueinander während einer Zeitspanne dargestellt, welche Bezugspunkte t&sub1;, t&sub2;, t&sub3;, t&sub4; und t&sub5; auf einer Zeitlinie oder -achse 66 enthält. Die Nocken 30, 32, 34 und 36 sind oder werden anfänglich an der Antriebswelle 26 orientiert, und sie werden anschließend auf bzw. mit der Antriebswelle 26 in Drehung versetzt, um das beschriebene Lenker- bzw. Gestängesystem so zu betätigen, daß die Finger 48 bis 52 hin- und hergehend bewegt werden, um bei der vorliegenden Ausführungsform eine Zweitaktbewegung (two-cycle motion) gemäß den Fig. 6 und 7 auszuführen. Der erste Takt (oder Zyklus) liegt zwischen den Zeitpunkten t&sub1; und t&sub2;, der zweite Takt zwischen den Zeitpunkten t&sub2; und t&sub3;.
Im ersten Takt wird der Finger 46 in seiner voll ausgefahrenen oder vorgeschobenen Stellung im Schließzustand gehalten, während der Finger 50 in seiner voll zurückgezogenen oder Offen-Stellung bleibt (vgl. Fig. 6). Dies ist in Fig. 7 durch die Bewegungskurve 47 am Startpunkt t&sub1; dargestellt. Am Punkt t&sub2; gemäß Fig. 6 befinden sich der Finger 46 in der unteren Stellung und der Finger 50 in der oberen Stellung. Bei der Drehung der Nocken 30, 32, 34 und 36 verbleiben die Finger 46 und 50 anfänglich in der gleichen Stellung, während sich die Finger 48 und 52 zu bewegen beginnen. Der Finger 48 bewegt sich in der durch einen Pfeil 68 angegebenen Richtung abwärts, nachdem er sich an einem oberen Endpunkt oder einer Höhenlage "b" in Bewegung gesetzt hat und sich zu einem unteren Endpunkt oder einer Höhe "c" verschiebt. In Fig. 6 ist somit der Finger 48 in seiner Stellung 70 dargestellt; wie durch die Bewegungskurve 49 in Fig. 7 gezeigt, befindet er sich in einer voll vorgeschobenen Stellung, in welcher er den Schlauchabschnitt 18 noch nicht okkludiert. Unmittelbar vor dem Zeitpunkt t&sub2; ist der Finger 46 somit immer noch herabgefahren. Gleichzeitig hat sich der Finger 52, dessen Abwärtsbewegung in der Höhe "c" zum Zeitpunkt t&sub1; einsetzt, unmittelbar vor dem Zeitpunkt t&sub2; - wie durch einen Pfeil 72 angedeutet - in die Stellung 74 aufwärts bewegt. Der Finger 48, der aus seiner äußersten zurückgezogenen Stellung in der Höhe "b" gegen die Platte 24 herabbewegt worden ist, treibt somit das Fluid im wesentlichen in der Richtung eines Auslaßpfeils 76 aus und in Richtung auf den Patienten 20. Gleichzeitig hat der Finger 52, wie durch die Bewegungskurve 53 in Fig. 7 gezeigt, zwischen den Zeitpunkten t&sub1; und t&sub2; seine Aufwärtsbewegung aus seiner äußersten vorgeschobenen Stellung aufgenommen. Der Größenunterschied der Finger, d.h. "groß" gegenüber "klein", resultiert in einer Netto- bzw. Gesamtlieferung von Fluid, die derjenigen vergleichbar ist, die sich aus der Verschiebung des allein wirkenden "kleinen" Fingers ergibt. Mit anderen Worten: da der "große" Finger 48 das doppelte Volumen des "kleinen" Fingers 52 verdrängt, besteht das Gesamtergebnis des Zyklus bzw. Takts in der Lieferung bzw. Förderung einer Volumeneinheit in Richtung auf den Auslaß des Schlauches 16, wie durch den Pfeil 76 dargestellt.
Wenn der erste Zyklus zum Zeitpunkt t&sub2; endet, haben der "große" Finger 48 und der "kleine" Finger 52 ihre lotrechten Stellungen gegeneinander vertauscht. Zum Zeitpunkt t&sub2; vertauschen auch die Klemmfinger 46 und 50 ihre gegenseitigen Stellungen. Der Klemmfinger 46 ist oder wird in seine am Höhenpunkt "c" gezeigte voll zurückgezogene Stellung hochgefahren, während der Klemmfinger 50, wie durch die Höhenlinie "d" dargestellt, herabgefahren ist oder wird. Da sich der Klemmfinger 50 nun im Schließzustand, der Klemmfinger 46 im Offenzustand befindet, wird - wie durch einen Einlaßpfeil 78 angedeutet - Fluid in die Schlauchleitung 16 und damit in den Abschnitt 18 eingesaugt. Die Strömungsmenge oder -geschwindigkeit des Fluids in den Einlaß des Schlauchabschnitts 18 ist doppelt so groß wie die Ausgangsmenge oder -geschwindigkeit, weil der Finger 48 doppelt so viel Fluid wie der Finger 52 verdrängt. Während sich sodann der Finger 48 zwischen den Zeitpunkten t&sub2; und t&sub3; zurückzieht, verlagert sich der Finger 52 gemäß Fig. 6 von der Höhe "b" auf die Höhe "c". Hierdurch wird ein Netto- oder Gesamtförderaustrag einer Fluideinheit in Richtung des Auslaßpfeils 76 geliefert.
Diese Wirkung setzt sich bis zum Zeitpunkt t&sub3; fort, zu dem der zweite Takt abgeschlossen ist. Zum Zeitpunkt t&sub3; kehren die Klemmfinger 46, 50 wiederum ihre Richtung um, so daß der Klemmfinger 46 wieder unten und der Klemmfinger 50 wieder oben ist und sich diese Finger zum Zeitpunkt t&sub1; im wesentlichen in der Stellung 70 befinden. Zum Zeitpunkt t&sub3; befindet sich das System hierauf im gleichen Zustand, in dem es sich zum Zeitpunkt t&sub1; befand. Die Zeitpunkte t&sub4; und t&sub5; sind lediglich Wiederholungen eines zusätzlichen oder weiteren Takts.
Es ist wesentlich, darauf hinzuweisen, daß die Geschwindigkeit, mit welcher sich die Pumpfinger während eines Zyklus oder Takts gegen die Schlauchleitung bewegen, idealerweise nicht konstant ist. Beim Zusammendrücken der Schlauchleitung resultieren gleich große Inkremente bzw. Teilstücke der Bewegung in einer Verdrängung von zunehmend größeren Fluidmengen. Mit anderen Worten: die lineare Hin- und Herbewegung der Finger gegen den Schlauch, während dieser zunehmend stärker zusammengedrückt wird, resultiert in einem schnelleren Fluidausstrom aus dem Bereich unter der deformierten Schlauchleitung. Um dies zu ermöglichen, ist die ideale Bewegung der Pumpfinger 48 und 52 derart, daß sich jeder Finger mit einer vergleichsweise hohen Geschwindigkeit in Richtung auf die Schlauchleitung bewegt und dann fortschreitend verlangsamt wird, wenn die Schlauchleitung stärer verformt wird. Der Vorteil einer solchen Bewegung ist eine gleichmäßige Fluidströmungsmenge, die aufgrund der Zusammendrückwirkung der jeweiligen Finger ausgetrieben wird.
Der Pumpmechanismus mit den zwei beschriebenen Zyklen bzw. Takten stellt somit eine höchst wirksame Vorrichtung zur Herbeiführung einer Fluidverdrängung dar. Er gewährleistet auch eine lineare, nichtpulsierende Fluidströmung, wie sie bei einer Peristaltikpumpenvorrichtung gewünscht wird. Außerdem ermöglicht diese Konstruktion die Verwendung wesentlich kleinerer Motoren, als sie bei linearen oder rotierenden herkömmlichen Peristaltikpumpen erforderlich wären. Da die Größe des erforderlichen Motors im allgemeinen eher die Spitze als die auftretende mittlere Last reflektiert, bewirkt der offenbarte kombinierte Mechanismus eine Umverteilung der reflektierten Last, so daß der Motor einen reduzierten Spitzenwert oder Peak aufweist. Ferner wird die erforderliche Okklusion durch zwei kleine Klemmfinger hervorgebracht, die weder nennenswerte Volumenmengen verdrängen noch den Meßabschnitt der Schlauchleitung verformen (distort). Andererseits bewirken die Pumpfinger im Gegensatz zu herkömmlichen peristaltischen Fingern in keinem Fall ein vollständiges Okkludieren der Schlauchleitung oder ein "Zusammenquetschen" derselben unter Herbeiführung unerwünschter Ergebnisse.
Es ist auch darauf hinzuweisen, daß mit der vorliegenden Erfindung die Energievergeudung bei herkömmlichen linearen und rotierenden Peristaltikpumpen vermieden wird. Der größte Teil dieser Antriebsenergie wird typischerweise durch Erwärmung der Schlauchleitung aufgrund der einwirkenden hohen Druck- und Scherkräfte verbraucht. Dies ist deshalb der Fall, weil - wie vorher erwähnt - die Finger nicht nur pumpen, sondern auch den Schlauch okkludieren müssen. Erfindungsgemäß sind dagegen die Funktionen des Pumpens (oder Förderns) und Okkludierens getrennt. Erfindungsgemäß entfällt somit aufgrund des Pumpaspekts die Notwendigkeit für ein solches wiederholtes Quetschen und Verformen der Schlauchleitung zum Okkludieren derselben. Insbesondere beeinträchtigt die plastische Dauerverformung oder Deformation aufgrund wiederholten Zusammenquetschens der Schlauchleitung die Genauigkeit der vorliegenden Vorrichtung nicht. Eine etwaige "Dauerverformung" um den Bereich unter den Klemmfingern 46, 50 herum ist wesentlich schmäler, weil diese Finger selbst wesentlich schmäler sind und die spezifische Funktion des Okkludierens des Schlauches übernehmen. In dem weiteren Bereich unterhalb der breiteren Pumpfinger 48 und 52 tritt dagegen die "Dauerverformungs"-Erscheinung nicht in nennenswertem Maße auf, weil diese Finger die Schlauchleitung nicht vollständig zu okkludieren brauchen. Mit anderen Worten: die Pumpfinger 48, 52 besitzen eine obere und eine untere Pumpfingergrenze, wie sie durch die Maße "b" und "c" in Fig. 6 dargestellt sind. Die Klemmfinger 46 und 50 besitzen dagegen eine kürzere Bewegung, um den Innendurchmesser "b" des Schlauches zwischen den Fingerhöhen "a" und der Plattenhöhe "d" vollständig zu okkludieren.
Gemäß der obigen Beschreibung werden die Finger 46, 48, 50, 52 durch ihre jeweils zugeordneten Profil-Nocken 30, 32, 34 bzw. 36 in ihre betreffenden ausgefahrenen oder Ausfahr-Stellungen gedrängt, wobei diese Nocken ihrerseits über die Antriebswelle 26 durch einen (nicht dargestellten) Motor angetrieben werden. Andererseits werden die Finger 46 bis 52 durch die nachgiebige Elastomer- bzw. Elastizitätskraft des mit Fluid gefüllten Schlauchabschnitts 18 in ihre jeweiligen zurückgezogenen Stellungen gedrängt. Es kann jedoch vorkommen, daß die zu einem Zurückführen der Finger führende Kraft, d.h. die Elastizitätskraft (elastomeric force) des Schlauchabschnitts 18 manchmal unzureichend ist, um einen oder mehrere der Finger 46, 48, 50, 52 in die voll zurückgezogene Stellung zu drücken. Dies kann beispielweise dann der Fall sein, wenn der Schlauchabschnitt 18 nach längerem Gebrauch einer Materialermüdung unterliegt. Es ist jedoch erforderlich, daß die Finger 46, 48, 50 vollständig zurückgeführt oder zurückgezogen werden, damit die Vorrichtung 10 das Fluid in der gewünschten bzw. vorgesehenen Menge zu fördern vermag. Es ist daher wesentlich, eine Überwachung auf ein einwandfreies Zurückziehen der Finger 46, 48, 50 vorzunehmen, um damit sicherzustellen, daß die Vorrichtung 10 einwandfrei funktioniert.
Es ist darauf hinzuweisen, daß zu diesem Zweck die Meßgerätanordnung 80 vorgesehen ist, um Maßdifferenzen im Außendurchmesser des Schlauchabschnitts 18 festzustellen und dadurch zu bestimmen, ob der zweite Klemmfinger 50 vollständig zurückgezogen worden ist. Gemäß Fig. 3 ist der Schlauchabschnitt 18 unmittelbar zwischen der Platte 24 und dem Druckübertragungsfinger 90 angeordnet. Beim Fördern von Fluid durch den Schlauchabschnitt 18 ändert sich der Außendurchmesser des Schlauchabschnitts 18 in Abhängigkeit von dem in seinem Inneren herrschenden Fluiddruck. Diese Druckänderung bewirkt eine entsprechende Änderung im Abstand zwischen dem Übertragungsfinger 90 und der Platte 24 auf jeweils gegenüberliegenden Seiten des Mittelteils des Schlauchabschnitts 18. Für den Fachmann ist ersichtlich, daß diese Maßänderung zu Änderungen im Fluiddruck innerhalb des Schlauchabschnitts 18 in Beziehung gesetzt werden kann. Für den Fachmann ist weiter ersichtlich, daß eine Änderung des Außendurchmessers des Schlauchabschnitts 18 und die davon herrührende Änderung des Abstands zwischen dem Finger 90 und der Platte 24 eine Bewegung des Druckübertragungsfingers 90 im allgemeinen oder im wesentlichen in den durch einen Pfeil 92 bezeichneten Richtungen herbeiführt. Weiterhin ist ersichtlich, daß die Bewegung des Druckübertragungsfingers 90 in jeder der durch den Pfeil 92 bezeichneten Richtungen sich als eine Auslenkung (fluctuation) des auskragenden Dehnungsbalkens 84 auswirkt. Mit einem am auskragenden Dehnungsbalken 84 angebrachten Dehnungsmeßstreifen 85 können die Auslenkungen oder auch Fluktuationen des Balkens 84 elektronisch gemessen und für Weiterverarbeitung übertragen werden.
Aus den Fig. 9 und 10 ist die Arbeits- oder Wirkungsweise der Blattfeder 94 ersichtlich. Wie sich aus der folgenden Beschreibung ergibt, besteht die Funktion der Blattfeder 94 in Kombination mit dem photoelektrischen Sender 116 und dem (photoelektrischen) Empfänger 118 darin, zu messen oder zu erfassen, wann der erste Pumpfinger 48 seine voll zurückgezogene Stellung erreicht. Genauer gesagt: wenn sich der erste Pumpfinger 48 in seiner voll zurückgezogenen Stellung befindet, hat sich der Schwenklenker 98 und demzufolge der Fortsatz 102 des Lenkerbolzens 96 relativ zur Basis 22 in die höchste Stellung im Zyklus bzw. Takt bewegt. An diesem Punkt im Takt drückt der Fortsatz 102 des Lenkerbolzens 96 gegen die Blattfeder 94 an, um diese in Richtung eines Pfeils 120 (vgl. Fig. 10) nach oben auszulenken. Hierdurch wird auch die an der Feder 94 befestigte Fahne 114 in Richtung des Pfeils 120 nach oben bewegt. Dabei unterbricht die Fahne 114 den Strahlengang zwischen dem photoelektrischen Sender 116 und dem photoelektrischen Empfänger 118.
Die Größe der Aufwärtsbewegung der Fahne 114 entspricht der Strecke, über die ein Punkt 104 der Blattfeder 94 nach oben ausgelenkt wird, multipliziert mit dem Verhältnis einer Strecke 122 (vom Zentrum 115 der Fahne 114 zu der durch den Punkt 104 verlaufenden vertikalen Linie 123) zu einer Strecke 124 (von der Linie 123 zum oberen Träger 108). Wenn der erste Pumpfinger 48 vollständig zurückgezogen ist, ist somit der oben angegebene photoelektrische Strahlengang unterbrochen. Falls sich der erste Pumpfinger 48 nicht vollständig in seine Rückziehstellung zurückzieht, wird die Fahne 114 durch den Fortsatz 102 des Bolzens 96 nicht weit genug nach oben gedrängt, um den photoelektrischen Strahlengang zu unterbrechen. Wenn der erste Pumpfinger 48 nicht vollständig in seine Rückziehstellung zurückgeführt ist, wird demzufolge der Strahlengang zwischen Sender 116 und Empfänger 118 nicht unterbrochen.
Dem photoelektrischen Empfänger 118 ist außerdem eine (nicht dargestellte) Elektronik zugeordnet, um entsprechend die Zyklen bzw. Takte des ersten Pumpfingers 48 anzuzeigen, in denen sich der Finger 48 nicht vollständig zurückzieht. Genauer gesagt: ein vollständiger Zyklus bzw. Takt des Fingers 48 besitzt eine Dauer einer bekannten Zeitspanne. Wenn sich der Finger 48 vollständig zurückzieht, sollte demzufolge der Strahlengang zum photoelektrischen Empfänger 118 während dieser Zeitspanne einmal unterbrochen werden. Wenn sich der Finger 48 nicht vollständig zurückzieht, wird dies durch den Empfänger 118 dadurch erfaßt, daß der Strahlengang zwischen Empfänger 118 und Sender 116 während einer zweckmäßigen Zeitspanne nicht unterbrochen wird. Dementsprechend kann der Empfänger 118 elektrisch mit einer geeigneten (nicht dargestellten) Alarmeinheit verbunden sein, um durch diese anzuzeigen, daß sich der Finger 48 während einer Zeitspanne entsprechend einem vollständigen Pumptakt nicht vollständig in seine Rückziehstellung zurückbewegt hat. Zur Verringerung der Möglichkeit für falschen Alarm kann es außerdem wünschenswert sein, daß ein Alarm nur dann ausgelöst wird, nachdem eine vorbestimmte Zahl von Takten des Pumpfingers 48 ohne Unterbrechung des beschriebenen photoelektrischen Strahlengangs stattgefunden haben.
Wie für den Fachmann offensichtlich ist, ist die durch den beschriebenen photoelektrischen Blattfeder-Sensor in Kombination mit der durch den Dehnungsmeßstreifensensor gebotenen Fähigkeit gewährleistete Überwachungsfähigkeit ein geeignetes Mittel zum Bestimmen, ob die Vorrichtung 10 Fluid in einer annehmbaren Strömungsmenge liefert oder nicht. Wie oben erwähnt, können insbesondere unerwünschte Verringerungen der Strömungsmenge durch den Schlauch 16 dann auftreten, wenn die elastomere Kraft oder Elastizitätskraft des elastischen Schlauches 16 nicht in der Lage ist, einen der Finger 46, 48 oder 50 in seine jeweilige voll zurückgezogene Stellung zu drängen. Andererseits tritt praktisch keine Strömungsminderung in dem Fall auf, in welchem sich der zweite Pumpfinger 52 nicht vollständig in seine Rückziehstellung zurückbewegen kann. Dies ist deshalb der Fall, weil der zweite Pumpfinger 52 nur die Strömungskontinuität durch den Schlauch 16, nicht aber die Gesamt-Strömungsmenge beeinflußt. Genauer gesagt: auch in seiner voll vorgeschobenen Stellung bewirkt der Finger 52 kein vollständiges Okkludieren des Schlauches 16. Demzufolge braucht nur die einwandfreie Arbeitsweise der Finger 46, 48, 50 überwacht zu werden, um zu bestimmen, ob die Vorrichtung 10 das Fluid in der gewünschten oder vorgesehenen Menge fördert.
Zu diesem Zweck liefert daher der Dehnungs(meß)balken 84 eine Anzeige für einwandfreies Arbeiten des zweiten Klemmfingers 50, während der photoelektrische Empfänger 118 eine Anzeige für einwandfreies Arbeiten des ersten Klemmfingers 46 und des ersten Pumpfingers 48 liefert. Insbesondere kann der Dehnungsbalken 84 einen anomal hohen Druck im Schlauchabschnitt 18 messen bzw. erfassen. Ein anomal hoher Druck im Schlauchabschnitt 18 zeigt an, daß der zweite Klemmfinger 50 nicht vollständig in seine Rückziehstellung zurückgeführt worden ist und der Schlauchabschnitt 18 deshalb durch den Finger 50 teilweise okkludiert bzw. verschlossen bleibt. In einem solchen Fall gerät daher der Schlauchabschnitt 18 unter einen Überdruck, wenn sich der erste Pumpfinger 48 vollständig in den Schlauchabschnitt 18 (hinein) vorschiebt. Wie oben beschrieben, erfaßt außerdem der photoelektrische Empfänger 118 unmittelbar, ob der Finger 48 vollständig in seine Rückziehstellung zurückgeführt worden ist. Darüber hinaus liefert der photoelektrische Empfänger 118 eine indirekte Anzeige dafür, daß sich der erste Klemmfinger 46 nicht vollständig in seine Rückziehstellung zurückbewegen konnte. Wenn sich der erste Klemmfinger 46 nicht vollständig zurückzieht, wird der Schlauch 16 durch den ersten Klemmfinger 46 weiterhin teilweise okkludiert Der durch den ersten Pumpfinger 48 unmittelbar zusammengedrückte Abschnitt des Schlauches 16 kann daher gemäß bekannten Prinzipien der Fluidströmung nicht vollständig mit Fluid in einer Menge gefüllt werden, die ausreicht, den Finger 48 in die voll zurückgezogene Stellung zu drücken. Anders ausgedrückt: wenn sich der Finger 46 nicht voll zurückzieht, ist die resultierende, gegen den ersten Pumpfinger 48 wirkende verringerte elastomere Kraft oder Elastizitätskraft des Schlauches 16 unzureichend, um den ersten Pumfinger 48 aus seiner vorgeschobenen Stellung in seine voll zurückgezogene Stellung zu drücken. Gemäß obiger Beschreibung kann der photoelektrische Empfänger 118 einen Alarm für die Anzeige eines fehlerhaften Arbeitens des Fingers 48, in diesem Fall durch fehlerhaftes Arbeiten des ersten Klemmfingers 46 verursacht, auslösen. Durch einen solchen Alarm wird die Bedienungsperson der Vorrichtung 10 darauf hingewiesen, daß unzweckmäßige Strömungsbedingungen durch die Vorrichtung 10 hindurch vorliegen.
In Fig. 8 ist schließlich schematisch eine andere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dargestellt, bei welcher Pumpfinger 48 und 52 jeweils gleiche Größe besitzen. Die zugeordneten Antriebselemente 62 sind dabei jedoch so angeordnet, daß die jeweils gleiche Größe besitzenden Pumpfinger 48 und 52 jeweils über einen unterschiedlich großen Hub geführt werden. Wie hieraus insbesondere ersichtlich ist, liegt einerseits die begrenzte Hubgröße des Fingers 52 zwischen den Höhen "b" und "c" (vgl. Fig. 8), während die begrenzte Hubgröße des Fingers 48 zwischen "b" und "f" liegt. Die Strecke zwischen "b" und "f" ist größer, so daß (in dieser Strecke) eine größere Bewegungsgröße bzw. ein größerer Hub vorliegt. Sofern ein solcher Hub während der gleichen Zeitspanne stattfindet, verdrängt somit der Finger 48 mehr Fluid. Durch zweckmäßige Wahl der Größe des Hubs und der dadurch bewirkten Verformung der Schlauchleitung kann die Hubgröße somit so eingestellt werden, daß der Finger 48 den Schlauch(abschnitt) 18 zusammendrückt, um ein Fluidvolumen zu verdrängen, das etwa das Doppelte des durch die Zusammendrückbewegung des Fingers 52 verdrängten Fluidvolumens beträgt.

Claims

1. Vorrichtung (10) zum Pumpen von Fluid durch einen elastischen Schlauch (16), umfassend:

eine Basis (22),

eine an der Basis montierte Platte (24) zum Halten des Schlauches,

(ein) an der Basis montierte(s) Mittel (48 und 52) zum abwechselnden Zusammendrücken des Schlauches gegen die Platte an einer ersten und einer zweiten Stelle, (und)

(ein) an der Basis montierte(s) Mittel (46 und 50) zum abwechselnden Okkludieren oder Verschließen des Schlauches stromauf der ersten Stelle sowie zwischen erster und zweiter Stelle, wobei die erste Stelle zusammengedrückt wird, während der Schlauch stromauf der ersten Stelle okkludiert ist oder wird,

ferner gekennzeichnet durch

ein an der Basis montiertes und mit dem Schlauch an einer dritten Stelle daran betrieblich bzw. wirkungsmäßig gekoppeltes Meßgerät (gauge) (80) zum Messen von Fluiddruck im Schlauch zu einem ersten Zeitpunkt, wenn der Schlauch stromab der ersten Stelle offen (patent) ist, und zu einem zweiten Zeitpunkt, wenn der Schlauch stromauf der dritten Stelle offen ist,

eine an der Basis angebrachte photoelektrische Sensoreinheit (116, 118) zum Anzeigen einer Position des Zusammendrückmittels, wenn dieses durch den elastischen Schlauch in eine Rückziehstellung nach außen gedrückt ist, und

(ein) Mittel zum Überwachen des Meßgeräts während des ersten Zeitpunkts und des photoelektrischen Sensors während des zweiten Zeitpunkts zur Gewährleistung einer Möglichkeit (means) zum Bestimmen, ob die Vorrichtung das Fluid in einer akzeptablen Menge fördert.

2. Vorrichtung zum Pumpen von Fluid durch einen elastischen Schlauch nach Anspruch 1, wobei das Zusammendrückmittel einen ersten Pumpfinger (48), der an der Basis hin- und hergehend montiert oder gelagert ist, um bei Bewegung zwischen einer zurückgezogenen Stellung und einer vorgeschobenen Stellung an der ersten Stelle gegen den Schlauch anzudrücken, und einen an der Basis hin- und hergehend montierten oder gelagerten zweiten Pumpfinger (52), um bei einer Bewegung zwischen einer zurückgezogenen Stellung und einer vorgeschobenen Stellung an der zweiten Stelle gegen den Schlauch anzudrücken, umfaßt.

3. Vorrichtung zum Pumpen von Fluid durch einen elastischen Schlauch nach Anspruch 2, wobei der erste Pumpfinger (48) den Schlauch zusammendrückt oder -quetscht, um ein Fluidvolumen zu verdrängen, das etwa das Doppelte des durch die Zusammendrückbewegung des zweiten Fingers (52) verdrängten Fluidvolumens beträgt.

4. Vorrichtung zum Pumpen von Fluid durch einen elastischen Schlauch nach Anspruch 3, wobei der erste Pumpfinger eine Fläche des Schlauches kontaktiert, die etwa doppelt so groß ist wie die vom zweiten Pumpfinger kontaktierte Fläche des Schlauches.

5. Vorrichtung zum Pumpen von Fluid durch einen elastischen Schlauch nach Anspruch 3, wobei sich der erste Pumpfinger zwischen den jeweiligen zurückgezogenen und vorgeschobenen Stellungen über eine Strecke bewegt, die etwa doppelt so groß ist wie die vom zweiten Pumpfinger zurückgelegte Strecke.

6. Vorrichtung zum Pumpen von Fluid durch einen elastischen Schlauch nach Anspruch 5, wobei der Schlauch einen ausgewählten Innendurchmesser aufweist und die von erstem und zweitem Pumpfinger zwischen ihren jeweiligen zurückgezogenen und vorgeschobenen Stellungen zurückgelegten Strecken kleiner sind als der ausgewählte Innendurchmesser.

7. Vorrichtung zum Pumpen von Fluid durch einen elastischen Schlauch nach Anspruch 1, wobei die zweite Stelle zusammengedrückt wird, während der Schlauch zwischen den ersten und zweiten Stellen okkludiert ist.

8. Vorrichtung zum Pumpen von Fluid durch einen elastischen Schlauch nach Anspruch 1, wobei das Okkludiermittel einen ersten Klemmfinger (46) zum Okkludieren des Schlauches stromauf der ersten Stelle und einen zweiten Klemmfinger (50) zum Okkludieren des Schlauches zwischen den ersten und zweiten Stellen umfaßt.

9. Vorrichtung zum Pumpen von Fluid durch einen elastischen Schlauch nach Anspruch 8, wobei das Meßgerät ein für betrieblichen oder wirkungsmäßigen Eingriff mit dem Schlauch zwischen dem ersten Pumpfinger (48) und dem zweiten Klemmfinger (50) montierter Dehnungsmeßstreifen (85) ist.

10. Vorrichtung zum Pumpen von Fluid durch einen elastischen Schlauch nach Anspruch 1, wobei das Meßgerät zum Festlegen (to establish) der ersten und zweiten Zeitpunkte mit dem Zusammendrückmittel synchronisiert ist.

11. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das Meßgerät abwechselnd den Außendurchmesser des Schlauches zu einem ersten Zeitpunkt, wenn der Schlauch stromab des Meßgeräts okkludiert ist, und zu einem zweiten Zeitpunkt, wenn der Schlauch stromauf des Meßgeräts okkludiert ist, mißt.

12. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, ferner umfassend Mittel (26, 30, 56, 58, 60, 62) zum Bewegen des ersten Pumpfingers in seine vorgeschobene Stellung, während der zweite Pumpfinger in seine zurückgezogene Stellung bewegt wird, und zum Bewegen des ersten Fingers in seine zurückgezogene Stellung, während der zweite Finger in seine vorgeschobene Stellung bewegt wird,

ein an der Basis montiertes erstes Ventil (46) zum Okkludieren des Schlauches stromauf des ersten Pumpfingers, während sich der erste Pumpfinger in seine vorgeschobene Stellung bewegt, und

ein an der Basis montiertes zweites Ventil (50) zum Okkludieren des Schlauches zwischen den ersten und zweiten Pumpfingern, während sich der zweite Finger in seine vorgeschobene Stellung bewegt.

13. Verfahren zum Pumpen von Fluid durch einen elastischen Schlauch, gekennzeichnet durch folgende Schritte:

Montieren bzw. Anbringen des Schlauches an einer Platte,

abwechselndes Zusammendrücken oder -quetschen des Schlauches an einer ersten Stelle und einer zweiten Stelle,

abwechselndes Okkludieren des Schlauches stromauf der ersten Stelle sowie zwischen erster und zweiter Stelle und

Überwachen des Fluiddrucks an einer festen Stelle des Schlauches mittels eines zwischen erster und zweiter Stelle betrieblich oder wirkungsmäßig mit dem Schlauch gekoppelten Meßgeräts (gauge), wobei das Meßgerät den Druck zu einem ersten Zeitpunkt, wenn der Schlauch stromab des Meßgeräts offen (patent) ist, und zu einem zweiten Zeitpunkt, wenn der Schlauch stromauf des Meßgeräts offen ist, überwacht,

Anzeigen einer Position des Zusammendrückmittels, während dieses durch den elastischen Schlauch auswärts in eine zurückgezogene Stellung gedrückt ist oder wird, unter Verwendung eines an einer Basis des Schlauches angebrachten photoelektrischen Sensormittels sowie

Überwachen des Meßgeräts während des ersten Zeitpunkts und des photoelektrischen Sensors während des zweiten Zeitpunkts zwecks Gewährleistung einer Einrichtung oder Möglichkeit (means) zum Bestimmen, ob die Vorrichtung das Fluid in einer akzeptablen Menge fördert.

14. Verfahren nach Anspruch 13, wobei der Schritt des Zusammendrückens des Schlauches an der ersten Stelle durchgeführt wird, während der Schlauch stromauf der ersten Stelle okkludiert ist.

15. Verfahren nach Anspruch 13 oder 14, wobei der Schritt des Zusammendrückens des Schlauches an der zweiten Stelle durchgeführt wird, während der Schlauch zwischen erster und zweiter Stelle okkludiert ist.

16. Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 15, wobei die erste Stelle zusammengedruckt wird, um etwa das Doppelte des Fluidvolumens, das beim Zusammendrücken der zweiten Stelle verdrängt wird, zu verdrängen.

17. Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 16, wobei der Schlauch an den ersten und zweiten Stellen offen (patent) bleibt.

18. Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 17, ferner umfassend den Schritt eines Anzeigens, wenn der Schlauch Stromauf des Meßgeräts nicht voll expandiert ist.