DE69529163T2

DE69529163T2 - Schieberdurchflussregler mit veränderlicher kanalnut

Info

Publication number: DE69529163T2
Application number: DE69529163T
Authority: DE
Inventors: S. Minami; S. Nason
Original assignee: Alaris Medical Systems Inc
Current assignee: CareFusion 303 Inc
Priority date: 1994-09-12
Filing date: 1995-09-07
Publication date: 2003-10-09
Anticipated expiration: 2015-09-08
Also published as: DE69529163D1; HK1012431A1; ES2112221T3; WO1996008666A1; JP3025019B2; JPH10502439A; US5568912A; EP0777832A4; ATE229626T1; EP0777832A1; CA2199160C; DE777832T1; ES2112221T1; GR970300056T1; PT777832E; EP0777832B1; CA2199160A1; DK0777832T3

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich im allgemeinen auf Flüssigkeit- bzw. Fluidsteuerungseinrichtungen und genauer auf Einrichtungen, die die Flüssigkeits- bzw. Fluiddurchdurchflußmenge durch ein Rohr steuern.
Flüssigkeitsverabreichungsysteme werden im medizinischen Bereich verbreitet zur Lieferung von parenteralen Flüssigkeiten an einen Patienten verwendet. Solche Systeme enthalten normalerweise eine manuelle Durchflußsteuereinrichtung zur Steuerung des Flüssigkeitsflusses durch eine Verabreichungseinstellungsleitung, wie eine Rollerklammer. Diese Rollerklammern sind typischerweise stromaufwärts von dem Abschnitt der Leitung, auf die durch ein Pumpsystem eingewirkt wird, angeordnet. Da sie beabstandet von dem Pumpsystem sind, ist ein manueller Vorgang notwendig, um sie richtig für einen Pumpvorgang oder zur Entfernung der Leitung von der Pumpe zu konfigurieren. Zum Beispiel, wenn die Leitung einmal in die Pumpe eingesetzt ist, muß der Durchflußstop so in der Position für einen unbeschränkten Durchfluß konfiguriert werden, daß die Pumpe den Durchfluß durch die Leitung steuern kann. Wenn die Leitung von der Pumpe entfernt wird, muß der Durchflußsteuerer zunächst in die Durchflußanhalteposition eingestellt werden.
Eine konventionelle Durchflußsteuereinrichtung enthält einen gerillten Roller, der Enden aufweist, die innerhalb von lateral voneinander beabstandeten Nuten, die in vertikalen Seitenwänden eines Gehäuses, durch welches ein flexibler runder Schlauch des Pumpsystems verläuft, wandern. Das Gehäuse enthält ebenfalls eine gegenüberliegende Wand, die in einem Winkel zu dem Weg des Rollers geneigt ist. Das Gehäuse nimmt den runden Schlauch zwischen dem Weg des Rollers und der gegenüberliegenden Wand auf. Durch Veränderung der Position des Rollers entlang der Nuten kann der Grad des Verschlusses des Schlauchs und entsprechend die Durchlußrate durch das System gesteuert werden.
Durchflußsteuereinrichtungen dieses Typs sind dennoch dadurch begrenzt, daß der flexible Schlauch aufgrund der Kompressionskraft, die durch die Klammer, den Hebel oder Roller ausgeübt wird, abgeplattet oder anders dimensional deformiert werden. Diese Deformation kann mit dem Ergebnis, daß die Durchflußrate in dem System sich von einer erwarteten Rate ändert, mit der Zeit zunehmen.
Andere Flüssigkeitssteuerungseinrichtungen enthalten eine flexible, runde Leitung, die mit einem Segment aus konventionellem Schlauch verbunden ist und dieses ersetzt und enthält einen zylindrischen Einsatz, der innerhalb der Leitung angeordnet wird. Der zylindrische Einsatz legt einen Kanal für einen Flüssigkeitsdurchfluß fest, wobei ein Bereich von diesem einen progressiv ansteigenden Querschnittsbereich entlang seiner Achse aufweist. Eine äußere Hülse paßt über die flexible zylindrische Leitung und enthält einen Roller, der innerhalb eines Weges, der in der äußeren Hülse ausgebildet ist, gleitet. Durch Positionierung des Rollers entlang der flexiblen zylindrischen Leitung werden Bereiche der flexiblen Leitung in den Kanal, der durch den zylindrischen Einsatz festgelegt ist, gezwungen, wodurch ein Flüssigkeitsdurchfluß gesteuert, wird. Diese Einrichtung ist jedoch unvollkommen, da der Querschnittsbereich der zylindrischen Leitung mit der Zeit wechseln kann und es daher notwendig macht, daß der Benutzer Justagen durchführt, um die gewünschten Durchflußraten zu erzielen. Darüber hinaus ist die Einrichtung unvollkommen, da sie eine relativ komplexe Ausgestaltung aufweist, die eine Vielzahl von wechselwirkenden und bewegenden Teilen aufweist, die eine Hochpräzisionsherstellung notwendig machen.
Während es erwünscht ist, eine Durchflußsteuereinrichtung bereitzustellen, die automatisch durch eine Pumpe betrieben werden kann, sollte solch eine Durchflußsteuereinrichtung ebenfalls manuell betreibbar sein, so daß verschiedene Verfahren, wie eine Anfangseinspritzung, ausgeführt werden können. Zusätzlich sollte solch eine Durchflußsteuereinrichtung einen Bereich für einen kompletten Durchflußstop und einen Bereich für einen unbeschränkten Durchfluß aufweisen. Es wäre auch wünschenswert, eine integrierte Durchflußsteuerung in einem Pumpsegment bereitzustellen, das automatisch durch die Pumpe betreibbar ist, wobei der Durchflußsteuerer eine größere Genauigkeit aufweist und weniger anfällig für eine Deformierung über die Zeit ist.
Die US-A-4,065,093 offenbart eine Durchflußsteuereinrichtung für ein Flüssigkeitsdurchflußsystem, welches ein Einsatzglied aufweist, das eine darin ausgebildete Nut mit variierenden Querschnittsabschnitten aufweist. Das Einsatzglied ist innerhalb einer flexiblen Leitung für den Durchfluß von Flüssigkeit angeordnet. Außerhalb der Leitung, in dem Bereich des Einsatzglieds, wird ein Gehäuse bereitgestellt, das im wesentlichen die Leitung einschließt. Das Gehäuse ist mit einem Roller ausgestattet, der für eine Bewegung entlang eines Weges parallel zu der Hauptachse des Gehäuses und daher ebenfalls zu der Hauptachse der Leitung eingespannt ist. Der Roller dient dazu, die Leitung in die Nut, die in dem Einsatz ausgebildet ist, zu pressen, und dies ermöglicht aufgrund des variierenden Querschnitts der Nut eine Veränderung des Flüssigkeitsdurchflusses durch die Leitung.
Entsprechend besteht ein Bedarf für eine neue und verbesserte Durchflußsteuereinrichtung für Flüssigkeitsverabreichungssysteme, die automatisch durch eine Pumpe betrieben werden kann, die aber ebenfalls manuell betrieben werden kann, und die einen unbeschränkten Bereich von genauerer Durchflußsteuerung und mit einem reduzierten Hang dazu, sich während der Benutzung zu deformieren, bereitstellt. Die Erfindung erfüllt diese Bedürfnisse.

Zusammenfassung der Erfindung

Entsprechend der vorliegenden Erfindung wird ein Schieberdurchflußsteuerer, umfassend eine steife Komponente, mit einem Flüssigkeitskontrollbereich, durch den die Flüssigkeit fließt, bereitgestellt, der dadurch gekennzeichnet ist, daß eine Nut mit variabler Größe in dem Flüssigkeitskontrollbereich der steifen Komponente ausgebildet ist, wobei die Nut mit variabler Größe eine variable Querschnittsfläche aufweist; eine Elastomermembran, die über dem Flüssigkeitskontrollbereich und der Nut mit variabler Größe liegt, wobei die Elastomermembran und die Nut mit variabler Größe einen abgedichteten Kanal für einen Flüssigkeitsdurchfluß festlegt; und ein Schieber, der verschiebbar an der steifen Komponente angebracht ist und einen Durchflußkontrollvorsprung aufweist, der entlang der Elastomermembran bewegbar ist, wenn der Schieber entlang der steifen Komponente gleitet, und die Elastomermembran gegen den Flüssigkeitskontrollbereich und die Nut mit variabler Größe deformieren kann, um dadurch den Flüssigkeitsdurchfluß zu steuern.
Kurz und im allgemeinen stellt die vorliegende Erfindung einen neuen und verbesserten Durchflußsteuerer bereit, der eine neue Ausgestaltung aufweist, die einen Flüssigkeitsstrom durch eine Flüssigkeitsleitung steuert. Der Schieberdurchflußsteuerer ist in einem Segment für einen Flüssigkeitsdurchfluß enthalten, der in einem Flüssigkeitszufuhrsystem eingebaut ist.
Unter einem Aspekt enthält der Durchflußsteuerer einen Schieber, der mit einer Elastomermembran wechselwirkt, die über einer Nut mit variabler Größe liegt. Die Elastomermembran und die Nut mit variabler Größe legen einen Flüssigkeitssteuerabschnitt eines Kanals für einen Flüssigkeitsdurchfluß fest. Die Nut mit variabler Größe weist einen Querschnittsbereich auf, der sich von Null für einen Durchflußstop auf ein Maximum, um eine maximale gewünschte Durchflußrate zu erlauben, verändert. Der Schieber enthält eine Vertiefung zur Aufnahme eines Balls, der entlang der Elastomermembran, die über der Nut mit variabler Größe liegt, wandern und dichtend die Elastomermembran gegen die Nut mit variabler Größe pressen kann, um so den Flüssigkeitsdurchfluß zu steuern.
In einem detaillierteren Aspekt wechselwirkt der Schieber mit der Nut mit variabler Größe durch die Verwendung einer ebenen Membran. Da die Nut steif ist und die Membran der einzige flexible Bereich des Durchflußsteuersystems ist, ergibt sich eine größere Genauigkeit und Wiederholbarkeit der Durchflußsteuerung. Diese Kombination neigt weniger dazu, sich über die Zeit mit einem resultierenden Wechsel der Flüssigkeitsdurchflußparameter zu deformieren, da der einzige flexible Bereich die ebene Membran ist.
In einem anderen Aspekt umfaßt die Elastomermembran eine Konkavität über einen vorbestimmten Bereich der Nut zum Aufnehmen des Vorsprungs des Schiebers. Die Konkavität ist über, einen besonderen Bereich der Durchflußkontrollnut angeordnet, in einem Fall dem Bereich mit unbeschränktem Durchfluß.
Unter einem weiteren Aspekt des Durchflußsteuerers umfaßt der Schieber eine Vertiefung, die den Finger einer Bedienperson zum Bewegen des Schiebers entlang der Membran aufnehmen kann. Die Vertiefung enthält eine geneigte Fläche auf dem Äußeren des Schiebers, wobei die Vertiefung eine konkave Form aufweist, in einem Fall zur Aufnahme des Daumens eines Benutzers.
In noch weiteren Merkmalen enthält das Pumpsegment eine erste Klickrastung und der Schieber umfaßt eine zweite Klickrastung, wobei die erste Klickrastung und zweite Klickrastung jeweils so angeordnet sind, daß sie ineinandergreifen, wenn der Schieber in eine vorbestimmte Position auf dem Pumpsegment bewegt wird. Die Klickrastungen stellen eine betätigende, sensorische Anzeige für eine Bedienperson des Schiebers dafür dar, daß die vorbestimmte Position, die in einem Aspekt die Position des Durchflußstops ist, erreicht worden ist.
In einem Aspekt der Erfindung umfaßt der Schieber eine Nut, die in einer Außenfläche ausgebildet ist, wobei die Nut mit zumindest einem Drehvorsprung eines Flüssigkeitszuführsystems, das den Schieber in vorbestimmte Durchflußsteuerpositionen bewegt, zusammenwirken kann.
In detaillierteren Aspekten dient der Durchflußsteuerer für einen Betrieb mit einem Pumpsegment, wobei das Pumpsegment einen Pumpbereich, einen Flüssigkeitsregulierungsbereich und einen Sensierbereich aufweist, wobei das Pumpsegment ausgestaltet ist, um an einem Pumpsystem angebracht zu werden. Der Durchflußsteuerer umfaßt eine Nut mit variabler Größe, die in dem Flüssigkeitsregulierbereich ausgebildet ist, wobei die Nut mit variabler Größe einen variablen Querschnittsbereich aufweist. Eine Elastomermembran liegt über der Nut mit variabler Größe, wobei die Elastomermembran und die Nut mit variabler Größe einen abgedichteten Kanal für einen Flüssigkeitsdurchfluß festlegen. Ein Schieber, der einen Durchflußkontrollvorsprung aufweist, kann sich entlang der Elastomermembran bewegen und die Elastomermembran gegen die Nut mit variabler Größe deformieren, um dadurch einen Flüssigkeitsdurchfluß zu steuern, wobei der Schieber auf die Konfiguration des Pumpsystems antwortet, um den Flüssigkeitsdurchfluß zu steuern.
Andere Aspekte und Vorteile der Erfindung werden aus der nachfolgenden detaillierten Beschreibung, die im Zusammenhang mit den angefügten Zeichnungen zu verstehen ist, die im Wege eines Beispiels die Prinzipien der Erfindung darstellen, ersichtlich.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Fig. 1 ist eine perspektivische Ansicht der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, die eine Oberseite eines entwickelten Pumpsegments darstellt und einen Schieber zeigt, der einen Flüssigkeitsdurchfluß steuert;
Fig. 2 ist eine Explosionsansicht des entwickelten Pumpsegments der Fig. 1, die die Basis, die Membran, die Abdeckung und den Schieber von der Unterseitenansichtsperspektive zeigt;
Fig. 3 ist eine teilweise zusammengebaute Ansicht des entwickelten Pumpsegments, das in Fig. 1 gezeigt ist, die die Unterseite zeigt und den Schieber distal zu dem Segment zeigt;
Fig. 4 ist eine Explosionsansicht des entwickelten Pumpsegments der Fig. 1 aus der perspektivischen Oberseitenansicht und ohne den Schieber;
Fig. 5 ist eine vergrößerte Querschnittsansicht entlang der Linien 5-5 der Fig. 1;
Fig. 6 ist eine vergrößerte Teilansicht des Flüssigkeitsregulationsbereichs der Basis des explodierten entwickelten Pumpsegments, das in Fig. 2 gezeigt ist;
Fig. 7 ist eine vergrößerte Teil-Querschnittsansicht des Flüssigkeitsregulationsbereichs des Segments, die den Schieber mit dem Ball in einer proximalen Position mit ungehindertem Durchfluß zeigt;
Fig. 8 ist eine Seitenansicht des entwickelten Pumpsegments der Fig. 1, gezeigt in einem Teilquerschnitt, die die Anbringung des Schiebers zeigt;
Fig. 9 ist eine vergrößerte Teilansicht der Querschnittsansicht der Fig. 7, die die Wechselwirkung des Balls des Schiebers mit der Membran zeigt;
Fig. 10 ist, eine Teilquerschnittsansicht des Luftausstoßbereichs des Pumpsegments;
Fig. 11 ist eine Aufsicht auf die Luftausstoßvorrichtung der Fig. 10;
Fig. 12 ist eine perspektivische Ansicht des entwickelten Pumpsegments der Fig. 1, das in einem Infusionssystem angeordnet gezeigt ist;
Fig. 13 ist eine vergrößerte Teilansicht der Fig. 12, die das entwickelte Pumpsegment und den entsprechenden Abschnitt des Infusionssystems zeigt;
Fig. 14 ist eine vergrößerte Querschnittsansicht entlang der Linie 14-14 der Fig. 1;
Fig. 15 ist eine Querschnittsansicht der Fig. 14, die das entwickelte Pumpsegment an einen Drucksensor gekoppelt zeigt;
Fig. 16 ist eine schematische Querschnittsdarstellung des Druckbehälterbereichs des entwickelten Pumpsegments der Fig. 14 und 15, die zeigt, wie demselben Drücke auferlegt werden; und
Fig. 17 ist eine Seitenansicht eines peristaltischen Fingers eines Pumpmechanismus, der mit der Membran und Nut, die in Fig. 5 gezeigt ist, verwendbar ist.

Detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen

Wie in den Zeichnungen, die zum Zwecke der Illustration und nicht beschränkend bereitgestellt werden, gezeigt, ist die Erfindung in einem entwickelten Pumpsegment verkörpert, das, in einer einzelnen Einrichtung, ein effektives und genaues Pumpen von Flüssigkeiten in einem Pumpsystem ermöglicht, das einen Flüssigkeitsdurchfluß reguliert und eine effektive Schnittstelle zum Sensieren des Flüssigkeitsdrucks bereitstellt.
Nun Bezug nehmend auf die Zeichnungen, insbesondere auf Fig. 1, ist dort ein entwickeltes Pumpsegment 10 gezeigt. Im allgemeinen ist das entwickelte Pumpsegment 10 eine Einrichtung, die dazu dient, abnehmbar an einem Pumpsystem (in Fig. 10 gezeigt), das dazu dient, den Übergang einer Flüssigkeit von einem Reservoir an eine Zuführstelle zu kontrollieren, angebracht zu sein. Das Pumpsystem liefert Flüssigkeit von dem Reservoir an ein proximales Ende 15 des Pumpsegments 10 mittels eines konventionellen Schlauchs. Die Flüssigkeit geht durch das Pumpsegment 10 und verläßt ein distales Ende 17 des Pumpsegments 10. An dem distalen Ende 17 ist ein zusätzlicher konventioneller Schlauch des Pumpsystems angebracht, der die Flüssigkeit weg von dem Pumpsegment 10 und in Richtung der Zuführstelle transportiert.
Das entwickelte Pumpsegment 10 enthält drei Basiskomponenten. Wie am besten in Fig. 5, die eine Querschnittsansicht ist, zu sehen ist, enthält die bevorzugte Ausführungsform des entwickelten Pumpsegments 10 eine Elastomermembran 12, die zwischen einer Basis 14 und einer Abdeckung 16 schichtweise angeordnet ist. Wenn zusammengebaut, befindet sich die Abdeckung 16 entweder auf demselben Niveau mit oder unterhalb der Höhe der Basis 14. Wie in Fig. 5 gezeigt, befindet sich die Abdeckung auf einem Niveau mit dem Basisflansch. Im allgemeinen ist der Weg, den eine Flüssigkeit durch das Pumpsegment 10 nimmt, durch die Membran 12 und die Basis 14 festgelegt. Die Abdeckung 16 dient im allgemeinen dazu, um dichtend die Membran 12 gegen die Basis, als auch gegenüber sich selbst zu halten. Der Aufbau der Membran 12, die Basis 14 und Abdeckung 16 wird später weiter unten detailliert beschrieben.
Das Pumpsegment 10 führt drei verschiedene Funktionen aus. Nahe dem proximalen Ende 15 des entwickelten Pumpsegments 10 befindet sich eine Struktur, die dazu dient, Durchflußraten durch das Pumpsegment 10 zu regulieren. In einem Mittelabschnitt 13 des Pumpsegments 10 befindet sich eine Struktur, die dazu geeignet ist, mit dem Pumpsystem zusammenzuwirken, um peristaltisch Flüssigkeiten durch das Pumpsegment 10 zu pumpen. Nahe seinem distalen Ende 17 weist das Pumpsegment 10 eine Struktur auf, die geeignet ist, um mit dem Pumpsystem zusammenzuwirken, um den Druck einer Flüssigkeit, die durch das Pumpsegment 10 hindurchgeht, zu sensieren.
Eine Flüssigkeitsdurchflußregulierung wird im allgemeinen in dem Pumpsegment 10 durch das Zusammenwirken der Benutzung eines Schiebers 18 bewirkt. Der Aufbau des Schiebers 18 wird detailliert später beschrieben. Nahe dem proximalen Ende 15 des Pumpsegments 10 stellt die Abdeckung 16 einen Zugang zu der Elastomermembran 12 bereit. Mittels dieses Zugangs, der durch die Abdeckung 16 bereitgestellt ist, dient der Schieber 18 dazu, die Membran 12 gegen den Flüssigkeitsdurchflußweg herunterzudrücken, wodurch der Querschnittsbereich, durch den Flüssigkeit durchfließen kann, verändert wird. Wenn der Schieber 18 sich entlang der Basis 14 bewegt, drückt er die Membran 12 dichtend gegen die Basis 14 hinunter, wodurch der Durchfluß, ausgenommen in den Nuten 60 mit variablem Querschnitt, versperrt wird. Durch Veränderung des Flüssigkeitsdurchflußweges und derartiges Verschließen in unterschiedlichen Umfängen, reguliert der Schieber 18 den Flüssigkeitsdurchfluß durch das Pumpsegment 10.
Sich nun dem peristaltischen Pumpen von Flüssigkeiten durch das Pumpsegment 10 zuwendend, wird ein peristaltisches Pumpen primär durch das Zusammenwirken der Membran 12 und Basis 14 des Pumpsegmentes 10 erreicht. In dem Mittelabschnitt 13 des Pumpsegments 10 stellt die Abdeckung 16 einen weiteren Zugang zu der Membran 12 bereit, durch welchen ein peristaltischer Pumpmechanismus (nicht dargestellt) des Pumpsystems arbeitet. Im allgemeinen arbeitet der peristaltische Pumpmechanismus, um alternierend sequentiell benachbarte Bereich der Membran 12 gegen den Flüssigkeitsdurchflußweg gegen die Nut in der Basis 14 zu pressen, um dadurch Flüssigkeit durch das Pumpsegment 10 voranzutreiben.
Eine Drucksensierung von Flüssigkeiten, die durch das Pumpsegment 10 fließen, wird primär durch die Zusammenwirkung der Membran 12 und, der Abdeckung 16 des Pumpsegments 10 erreicht. Nahe dem distalen Ende 17 des Pumpsegments 10 stellt die Abdeckung 16 wiederum einen Zugang zu der Membran 12 bereit. In diesem Bereich ist die Membran 12 in einen im allgemeinen hohlen und flexiblen geschlossenen Zylinder geformt, der eine Krone aufweist, wobei Teile desselben einen kuppelförmigen Abschnitt enthalten. Zur Vereinfachung der Beschreibung wird auf den Behälter 36 als ein kuppelförmiger Druckbehälter 36 Bezug genommen. Der Behälter dient als Druckmembran zur Übertragung von Druckinformationen bezüglich der Flüssigkeit, die durch das Pumpsegment 10 fließt.
Nun, da die Basisfunktionen und -komponenten des entwickelten Pumpsegments 10 identifiziert worden sind, wird eine detaillierte Beschreibung der Struktur des Pumpsegments 10 folgen. Der Gesamtaufbau des Pumpsegments 10 wird als erstes beschrieben, gefolgt von Grundbeschreibungen der Gesamtaufbauten der Komponenten des Pumpsegments 10. Danach werden die Details der Komponenten und deren Funktionen als auch deren Zusammenwirken mit einer zugehörigen Struktur des Pumpsystems, an dem das Pumpsegment 10 lösbar angebracht ist, angegeben.
In der bevorzugten Ausführungsform, wie in Fig. 1 gezeigt, ist das entwickelte Pumpsegment 10 länglich in seiner Form mit longitudinalen und lateralen Achsen 111, 113. Die Länge des länglichen Pumpsegments 10 ist größer als sowohl seine Breite als auch seine Höhe und die Breite des Pumpsegments 10 ist größer als seine Höhe.
Die Gesamtlänge des gezeigten Pumpsegments 10 wurde in Übereinstimmung mit anthropometrischen Studien ausgewählt, um ungefähr gleich der durchschnittlichen (50%igen) Handbreite einer erwachsenen Frau zu sein, so daß das Segment 10 mit einigen Fingern auf die Handfläche gepreßt werden kann und der Daumen den Schieber 18 manipulieren kann. Dadurch wird ein Einhandbetrieb des Pumpsegments 10 gut ermöglicht.
Die äußere Gesamtaufbau des Pumpsegments 10 nähert sich im allgemeinen, wenn es so betrachtet wird, daß die gesamte Breite desselben gesehen werden kann, ungefähr einem länglichen Oval an, wobei eines seiner Enden verkürzt ist. Das proximale Ende 15 des Pumpsegments 10 enthält den verkürzten Bereich des länglichen Ovals und das distale Ende 17 enthält das rundliche Ende des länglichen Ovals.
Sich von dem proximalen Ende 15 erstreckend und parallel zu der longitudinalen Achse 111 des länglichen Pumpsegments 10 befindet sich eine zylindrische Schlaucharmatur 44, die geeignet ist, um an einem konventionellen Schlauch des Pumpsystems befestigt zu werden und welche einen Eingang für den Durchfluß von Flüssigkeit in das Pumpsegment 10 festlegt. Ähnlich, sich erstreckend von dem distalen Ende 17 und parallel zu der longitudinalen Achse 111 des Pumpsegments 10, ist eine weitere zylindrische Schlaucharmatur 45 vorhanden, die ebenfalls geeignet ist, um an einem konventionellen Schlauch eines Pumpsystems befestigt zu werden und welche einen Ausgangsanschluß für Flüssigkeit, die durch das Pumpsegment 10 hindurchgeht, festlegt.
Der Gesamtaufbau der Basis 14, der Abdeckung 16, der Membran 12 und des Schiebers 18 werden als nächstes beschrieben. Bezug nehmend nun auf Fig. 2, welche eine Explosionsansicht des Pumpsegments 10 ist, definiert die Basis 14 im allgemeinen den verkürzten ovalförmigen Gesamtaufbau des Pumpsegments 10, wie zuvor beschrieben, und enthält die zylindrischen Schlaucharmaturen 44, 45. Die Basis 14 ist aus einem Bodenbereich 34 und einer Seitenwand 19, die sich im wesentlichen um einen Umfang 63 des Bodenbereichs 34 erstreckt, gebildet. Die Seitenwand 19 und der Bodenbereich 34 legen einen inneren Bereich 42 der Basis 14 fest. Eine Nut 21, die in dem Bodenbereich 34 der Basis 14 und parallel zu der longitudinalen Achse 111 des Pumpsegments 10 gebildet ist, legt einen unteren Bereich eines Kanals 22 (siehe Fig. 5) für einen Flüssigkeitsdurchfluß fest. Wie später detaillierter angegeben wird, kommuniziert der Kanal 22 mit den Schlaucharmaturen 44, 45.
Nun Bezug nehmend auf Fig. 4, die eine umgedrehte Explosionsansicht des Pumpsegments 10 ohne den Schieber 18 darstellt, wird der Gesamtaufbau der Abdeckung 16 beschrieben. Die Abdeckung 16 weist einen im allgemeinen (relativ zu der Basis 14) passenden, verkürzten ovalförmigen Aufbau auf, mit einem im wesentlichen ebenen Oberteilbereich 47 und einer Seitenwand 49, die sich von demselben in einer im wesentlichen senkrechten Weise im wesentlichen um einen Umfang 65 desselben erstreckt, um einen inneren Bereich 52 innerhalb der Abdeckung 16 festzulegen. Anstelle dem verkürzten, oval geformten Umfang 65 der Abdeckung 16 zu folgen, bildet die Seitenwand 49 an einem proximalen Ende 50 der Abdeckung 16 eine halbkreisförmige Form, die eine halbkreisförmige Form der Seitenwand 49, die sich von einem distalen Ende 51 der Abdeckung 16 erstreckt, nachahmt. Somit weist die Seitenwand 49 einen länglichen, ovalförmigen Aufbau auf, der nicht verkürzt ist.
Der Gesamtaufbau der Abdeckung 16 ist etwas schmaler als derjenige der Basis 14 und ist so angepaßt, daß der Umfang 65 und die Seitenwand 49 der Abdeckung 16 gut in die Seitenwand 19 der Basis 14 passen, wenn die Abdeckung 16 innerhalb der Basis 14, mit dem inneren Bereich 52 der Abdeckung 16 in Richtung des inneren Bereichs 42 der Basis 14 gerichtet, angeordnet wird. Ferner ist die Seitenwand 49 der Abdeckung 16 geeignet, um um einen Umfang 28 der Membran 12 zu passen.
Der Gesamtaufbau der Membran 12 ist in Fig. 2 gezeigt. Der Umfang 28 der Membran 12 weist einen im allgemeinen länglichen und oval geformten Aufbau auf, der geeignet ist, um dichtend innerhalb des inneren Bereichs 42 der Basis 14 und dem inneren Bereich 52 der Abdeckung zu sitzen. Die ovalförmige Membran 12 enthält ein proximales abgerundetes Abschlußende 42, ein distales abgerundetes Abschlußende 25 und einen ebenen Mittelbereich 23. Eine Konkavität 33 ist benachbart dem proximalen Ende 24 enthalten. In der gezeigten Ausführungsform ist sie oval in der Gesamtform und die Membran ist dünner, obwohl die Unterseite der Membran eben bleibt. Der Ball 20 des Schiebers paßt, wie detailliert nachfolgend diskutiert wird, in die Konkavität 33 bei der Position mit unbegrenztem Durchfluß. Die reduzierte Menge an Membranmaterial an dieser Position reduziert die Chancen des Balls, die Membran in die Nut zu pressen und dadurch die Menge an Durchfluß zu reduzieren. Die anderen Details ihres Aufbaus, inklusive denjenigen bezüglich des hohlen und flexiblen kuppelförmigen Druckbehälters 36, werden weiter unten detaillierter beschrieben werden.
Wie festgestellt werden kann, ist die Membran flexibel und ein Wechsel in einer Kopfhöhe kann bewirken, daß sie sich weg von oder näher an die Leitung 22 bewegt, was in einem Wechsel in dem Füllvolumen der Leitung resultiert. Die Distanz über die Membran, die Breite und Tiefe der Nut werden so ausgewählt, daß nur ein 4%-Wechsel des Füllvolumens des Pumpsegments auftreten würde, wenn das Flüssigkeitsreservoir bewegt würde, um in einem Druckwechsel von 762 mm (30 inch) Wassersäule zu resultieren. In einer Ausführungsform resultiert dies in einem Wechsel von 2,4 ul.
In der bevorzugten Ausführungsform enthält das entwickelte Pumpsegment 10 auch einen Schieber 18. Der Schieber 18 ist geeignet, um um einen Bereich des Pumpsegments 10 nahe seinem proximalen Ende 15 zu passen und entlang diesem zu wandern. Die Bewegung des Schiebers 18 entlang des Pumpsegments 10 ist parallel zu der longitudinalen Achse 111.
Wie in Fig. 2 gezeigt, nähert sich der Gesamtaufbau einer Ausführungsform des Schiebers 18 im wesentlichen einer hohlen rechtwinkligen Hülse an, und weil er um das Pumpsegment 10 paßt, weist der Schieber 18 auch eine Breite auf, die größer ist als seine Höhe. Ferner ist die Länge des Schiebers 18 geringer als seine Breite und ist ähnlich in der Größe zu seiner Höhe. Der Schieber 18 ist geeignet, um einen Ball 20 aufzunehmen.
Weitere Details der einzelnen Komponenten des Pumpsegments 10 werden nun diskutiert. Die Membran 12 kann durch Flüssigkeitsspritzgießen oder durch andere Methoden hergestellt werden und kann ein Elastomermaterial, wie Silikon GE 6030, hergestellt durch General Electric, umfassen, das eine ausreichende Stärke und Elastizität aufweist, so daß immer wieder die gewünschten Funktionen effektiv und mit Genauigkeit über eine lange Zeitspanne ausgeführt werden können. Bezug nehmend auf Fig. 2 wird die obere Oberfläche 26 der Membran 12 am besten gesehen. Die obere Oberfläche 26 enthält einen mittleren ebenen Bereich 23. Sich erstreckend von dem gesamten Umfang 28 der oberen Oberfläche 26 und herausragend von dem mittleren ebenen Bereich 23 der Membran 12 befindet sich eine obere Seitenwand 29. Die obere Seitenwand 29 ist so ausgeführt, daß sie eine erste dichtende Beziehung mit der Abdeckung 16 bildet. Nahe dem distalen Abschlußende 25 der Membran 12 angeordnet und von seinem mittleren ebenen Bereich 23 herausragend, befindet sich der flexible kuppelförmige Druckbehälter 36, welcher als die Druckmembran wirkt. Der kuppelförmige Druckbehälter 36 weist eine zylindrische Seitenwand 126 auf und erstreckt sich so einen vorbestimmten Abstand von der oberen Oberfläche 26 der Membran 12', um eine Schnittstelle zu bilden, die gegen und in direkten Kontakt mit einem Drucksensor (in Fig. 12 gezeigt und weiter unten diskutiert) vorgespannt werden kann.
Bezug nehmend nun auf Fig. 4, ist eine untere Oberfläche 27 der Membran 12 gezeigt. Die untere Oberfläche 27 enthält ebenfalls einen mittleren, ebenen Bereich 23. Sich erstreckend von dem gesamten Umfang 28 der Membran 12 und herausragend von dem mittleren ebenen Bereich 23 der unteren Oberfläche 27 befindet sich eine untere Seitenwand 30. Die untere Seitenwand 30 ist so ausgestaltet, daß sie eine zweite dichtende Beziehung mit der Basis 14 bildet. An den Abschlußenden 24, 25 der Membran 12 und in der unteren Seitenwand 30 sind halbkreisförmige Bogengänge 32 ausgebildet, die zugehörige Strukturen der Basis 14 in Angriff nehmen, wodurch der Eingang und der Ausgang des Kanals 22 für einen Flüssigkeitsdurchfluß festgelegt wird. Die untere Oberfläche 25 der Membran 12 enthält auch einen Hohlraum 37, der die Unterseite der hohlen und flexiblen kuppelförmigen Hülse 36 bildet.
Sich wieder der Fig. 2 zuwendend, werden zusätzliche Details der Basis 14 beschrieben. Das Innere 42 der Basis 14 enthält eine Struktur, die ausgebildet ist, um die Seitenwand 49 der Abdeckung 16 und die untere Seitenwand 30 der Membran 12 aufzunehmen und mit diesen zu passen. Dementsprechend ist im Inneren 42 der Basis 14 eine ovale Membranaufnahme 46 ausgebildet, die geeignet ist, um die ovale untere Seitenwand 30 der Membran 12 aufzunehmen und mit dieser zu dichten. Ferner ist eine ovale Abdeckaufnahme 48 in dem Inneren 42 der Basis 14 ausgebildet, die geeignet ist, um die ovale Seitenwand 49 der Abdeckung 16 aufzunehmen. Die Membran und Abdeckaufnahmen 46, 48 bilden daher konzentrische, ovalförmige Mulden in der Basis 14, wobei die Membranaufnahme 46 innerhalb der Abdeckaufnahme 48 liegt.
Nahe den Enden 40, 41 der Basis 14 und in beiden Enden der ovalen Abdeckaufnahme 48 sind runde Erhebungen 31, die parallel mit der longitudinalen Achse 115 der Basis 14 liegen, vorhanden. Die runden Erhebungen weisen jeweils eine innere Bohrung 67 (nur die Bohrung in der proximalen abgerundeten Erhebung 31 kann in den Zeichnungen gesehen werden) auf und befinden sich jeweils in Flüssigkeitsverbindung mit einer zugehörigen Schlaucharmatur 44, 45, um dadurch Ein- und Auslässe in das Innere 42 der Basis 14 bereitzustellen. Ferner weist das Innere 42 der Basis 14 nahe dem distalen Ende 41 der Basis 14 und in der Nut 21 darin ausgebildet eine sich nach oben erstreckende Mikrospitze auf, die als ein Bläschenauswurf 64 wirkt.
Die Auslaßarmatur 45 weist eine Länge auf, die ausgewählt wird, um zu einer geringeren Biegung der angebrachten Flüssigkeitsleitung nahe dem Pumpsegment 10 zu führen. Wie in Fig. 12 gezeigt, ist das Pumpsegment 10 in einer Pumpe 300 installiert. Die Auslaßarmatur 45 weist einen flexiblen Flüssigkeitsleitungsschlauch 334 auf, der in Richtung eines "Luft-in- Leitung"-Sensorsystems 336 ausgerichtet und ist dazu bestimmt ist, durch das "Luft-in- Leitung"-System aufgenommen zu werden, wenn es in die Position rotiert. Da die Auslaßarmatur 45 relativ steif ist, beginnt der Flüssigkeitsschlauch 334 keine Kräuselung, die er von einer Verpackung erlangen könnte, bis zu einem Punkt stromabwärts von seinem Verbindungspunkt mit der Auslaßarmatur 45. Die Länge der Auslaßarmatur ist ausgewählt, um diesen Kräuselpunkt so weit stromabwärts wie möglich zu bewegen, so daß der Schlauch weniger dazu neigt, sich stark vor dem "Luft-in-Leitung"-Sensor zu kräuseln.
Bezug nehmend auf die Fig. 2 und 6 weist die Nut 21 einen erhöhten Abschnitt nahe einem proximalen Ende 40 der Basis 14 auf, der als ein Flüssigkeitskontrollbereich 59 dient. In dem Flüssigkeitskontrollbereich 59 und sich parallel zu einer longitudinalen Achse 115 der Basis 14 erstreckend ist eine weitere Nut 60 ausgebildet, die eine variable Tiefe und/oder Breite (variable Querschnittsgröße) und einen Querschnittsbereich aufweist, der von Null 310 zu einer gewünschten Tiefe 312, die geeignet ist, um eine maximale gewünschte Durchflußrate zu erlauben, rangiert.
Die Basis 14 enthält auch einen Flansch 62, der sich im wesentlichen senkrecht von dem Oberteil der Seitenwand 19 der Basis 14 und fort von dem Inneren 42 der Basis 14 erstreckt. Der Flansch 62 ist um das distale Ende 41 und auf jeder Seite des Mittelabschnitts der Basis 14 gebildet und endet an parallelen, longitudinalen Stellen auf jeder Seite der Basis 14, distal zu der longitudinalen Position des Durchflußkontrollbereichs 59. Ferner sind rechtwinklige Kerben 63 in den Flansch 62 an parallelen, longitudinalen Stellen entlang der Basis 14 nahe dem distalen Ende 41 der Basis 14 geschnitten.
Wie in Fig. 4 gezeigt, sind auf der Außenseite 117 der Basis 14 zwei Klickrastungen 80 gebildet, die zwei sich nach oben erstreckende Niedrigprofilvorsprünge sind. Die Klickrastungen sind lateral voneinander an den gleichen longitudinalen Positionen entlang der Basis 14 beabstandet und sind nahe an der Stelle angeordnet, wo der Flansch 62 endet. Korrespondierende, sich nach oben erstreckende Klickrastvorsprünge 314 sind ebenfalls auf dem Schieber (Fig. 2) angeordnet. Die Wechselwirkung dieser Klickrastungen 80 und 314 stellen eine bestätigende, sensorische Anzeige für eine Bedienperson des Schiebers 18, daß eine vorbestimmte Position erreicht worden ist, in diesem Fall die Durchflußanhalteposition, bereit. Ein hörbares Geräusch wird ebenfalls erzeugt.
Weiterhin Bezug nehmend auf Fig. 4, werden die Details der Abdeckung 16 als nächstes beschrieben. Die Abdeckung 16 ist länglich und weist proximale und distale Abschlußenden 50, 51, ein im wesentlichen konkaves Inneres 52 und ein im wesentliches konvexes Äußeres 53 auf. In der Seitenwand 49 an jedem Abschlußende 50, 51 der Abdeckung 16 sind Abdeckungsaufnahmen 54 ausgebildet, die sich Halbkreisen annähern und die geeignet sind, die länglichen, abgerundeten Vorsprünge 31 der Basis 14 aufzunehmen. Innerhalb des Inneren 52 der Abdeckung 16 ist eine ovalförmige Membranvertiefung 55 vorhanden, die so ausgebildet ist, um die im allgemeinen ovalförmige obere Seitenwand 29 der Membran 12 aufzunehmen und mit dieser zusammenzupassen.
In der bevorzugten Ausführungsform weist die Abdeckung 16 auch Öffnungen auf, die, wenn das Pumpsegment 10 sich in seiner zusammengebauten Form befindet, einen Zugang zu verschiedenen Bereichen der Membran 12 bereitstellen. Eine kreisförmige Öffnung 56 ist nahe dem distalen Abschlußende 51 und im wesentlichen in der Mitte der Breite der Abdeckung 16 gebildet. Die Öffnung 56 umgebend ist ein Vorsprung 152, der bei der Zentrierung der Membran während einem Zusammenbau des Pumpsegments 10 hilft, vorhanden. Der Vorsprung 152 verläuft komplett um die Öffnung 56 und wechselwirkt mit dem Druckbehälterbereich 36 der Membran, um sie in der Öffnung 56 während eines Zusammenbaus des Segments 10 zu zentrieren. Ohne den Vorsprung kann der Behälter dazu neigen, sich während der Herstellung longitudinal zu bewegen und nicht zentriert angeordnet, zu sein, wenn er zusammengebaut wird.
In einem mittleren Bereich der Abdeckung, und ebenfalls im wesentlichen in seiner Breite zentriert, befindet sich eine längliche, mittlere Öffnung 57. Schließlich ist eine längliche Flüssigkeitssteueröffnung 58 in der Abdeckung 16, nahe dem proximalen Abschlußende 50 der Abdeckung 16, zentriert.
Nun Bezug nehmend auf Fig. 2 ist ein Kanal 338 zwischen dem Pumpabschnitt 340 der Basis und dem Druckbehälterabschnitt 36 ausgebildet. Dieser Kanal 338 weist Abmessungen auf, die ausgewählt sind, um die Übertragung von Pumpgeräuschen von dem Pumpabschnitt 340 zu dem Drucksensierabschnitt 36 zu reduzieren. In der gezeigten Ausführungsform wurde die Länge des Kanals 338 so ausgewählt, um dreimal seiner Breite zu entsprechen. Es wurde herausgefunden, daß diese Abmessungen die Menge an Pumpgeräusch, die einen Sensor, der an den Druckbehälter 36 gekoppelt ist, erreichen, reduziert.
Die Basis und die Abdeckung wurden in einer Ausführungsform, aus Polymeracryl wie Acrylcyro XT250 von Cyro Industries, 100 Valley, Road, Mt. Arlington, NJ, hergestellt.
Nachfolgend werden zusätzliche Details des Schiebers 18 unter Bezugnahme auf Fig. 2 beschrieben. Wie zuvor erwähnt, ist der Schieber 18 in der bevorzugten Ausführungsform geeignet, um einen Ball 20 aufzunehmen. In einer Ausführungsform wurde der Ball aus rostfreiem Stahl und der Schieber aus Acetalpolymer, wie BASF W2320 von BASF, 100 Cherry hill Road, Parsippany, NJ, gebildet. Der Schieber 18 ist im allgemeinen eine hohle Struktur, die einen im wesentlichen rechtwinkligen Querschnitt und eine ausreichende Länge aufweist, um eine Handmanipulation zu ermöglichen. Dei Schieber 18 weist eine erste lange Seite 68 und eine zweite lange Seite 69 und ein Paar von kurzen Seiten 61, die die im allgemeinen rechtwinklige Querschnittsform komplettieren, auf. Das Äußere des Schiebers ist glatt ohne scharfe Ränder, so daß er weniger dazu neigt, etwas in seiner Benutzungsumgebung (wie die Kleidung einer Bedienperson) zu fangen und unbeabsichtigt bewegt zu werden.
Im wesentlichen in der Mitte der ersten langen Seite 68 ist eine Nut 74 ausgebildet. Die Ausgestaltung der Nut 74 ähnelt einer Handflächenansicht einer rechten Hand ohne Finger, aber enthaltend einen Daumen, der in Richtung einer der kurzen Seiten 61 weist und enthaltend einen Abschnitt von etwas, was als sich davon erstreckendes Gelenk beschrieben werden kann. Im wesentlichen in der Mitte der ersten langen Seite 68 und innerhalb der Nut 74 ist eine Hülse 71 ausgebildet, die geeignet ist, um den Ball 20 aufzunehmen und zu halten. Der · Durchmesser der Hülse 71 ist geringer als der Durchmesser des Balls 20; daher hält die Hülse den Ball zwischen sich und der Membran, wenn der Ball einmal durch die Hülse 71 gepreßt wurde. Ferner sind in den kurzen Seiten 61 des Schiebers 18, sich von der Länge des Schiebers 18 und im wesentlichen senkrecht davon erstreckend, abgerundete Niedrigprofilvorsprünge oder Ohren 82 ausgebildet.
Wie am besten in Fig. 3 zu sehen, enthält der Mittelbereich der zweiten langen Seite 69 einen geneigten Vorsprung 79, der sich von demselben unter einem Winkel zu der Länge des Schiebers 18 erstreckt. Der geneigte Vorsprung 79 weist eine konkave Form auf, die gut zur Aufnahme des Daumens einer Bedienperson geeignet ist. In dem konkavförmigen, geneigten Vorsprung 79 sind eine Vielzahl von parallelen Rippen 72, die sich lateral über den geneigten Vorsprung 79 erstrecken und dazu dienen, die Bedienperson beim Greifen des Schiebers 18 zu unterstützen, ausgebildet.
Wie in den Fig. 1, 2, 3, 7 und 13 gesehen, enthält der Schieber eine Zugentlastungskerbe 316, die dazu neigt, die Hülse 71 und den Schieber 18 von einem Brechen während dem Zusammenbau des Balls 20 durch die Hülse aufzuhalten. In einer weiteren Eigenheit, die in Fig. 7 gezeigt ist, enthält die Hülse 71 eine Gegenbohrung 318 an ihrer oberen Oberfläche. Diese Gegenbohrung ermöglicht den Zusammenbau des Balls durch die Hülse, indem der Ball nun durch weniger Material hindurchgehen muß, um seinen endgültigen Bestimmungsort zu erreichen. Das restliche Schiebermaterial zwischen dem Ball und der Gegenbohrung ist ausreichend, um den Drücken zu wiederstehen, die während des Betriebs erfahren werden können.
Nun, da die Details der einzelnen Komponenten des Pumpsegments 10 beschrieben worden sind, wird die Wechselwirkung und der Zusammenbau beschrieben. Bezug nehmend auf Fig. 2 wird die Membran 12 innerhalb der Basis 14 mit dem flexiblen, kuppelförmigen Druckbehälter 36 von dem Inneren 42 der Basis 14 weg zeigend und den Bläschenauswurf 64 der Basis 14 bedeckend angeordnet, um das Pumpsegment 10 zusammenzubauen. Anschließend wird die Abdeckung 16 innerhalb der Basis 14 so angeordnet, daß die runde Öffnung 56 der Abdeckung 16 um den kuppelförmigen Druckbehälter paßt und so, daß das Innere 52 der Abdeckung 16 dem Inneren 42 der Basis 14 zugewandt ist. Wie zuvor erwähnt, hilft der Vorsprung 152 bei der Zentrierung der Membran in der Abdeckung.
Nachfolgend, wie man von Fig. 3 erkennen kann, kann der Schieber 18 über der Basis 14 und Abdeckung 16 angeordnet werden, wenn die Membran 12 einmal schichtweise zwischen der Basis 14 und der Abdeckung 16 angeordnet ist. Der Schieber 18 ist so orientiert, daß seine zweite lange Seite 69 das Äußere 117 der Basis 14 bedeckt und so, daß der erhöhteste Abschnitt des geneigten Vorsprungs 79 am nächsten an dem proximalen Ende 40 des Pumpsegments 10 angeordnet ist. Schließlich wird der Ball 20 durch die Gegenbohrung 318 und die Hülse 71 gedrückt, um nun in Position zwischen der Hülse 71 und der Membran gehalten zu werden, um den Zusammenbau des Pumpsegments 10 zu komplettieren. Da sich nun der Ball zwischen dem Schieberund der Membran befindet, hält er den Schieber auf der zusammengebauten Basis, wenn der Schieber in Richtung des proximalen Endes des Segments 10 bewegt wird, da der Ball auf die Endwand 81 der Abdeckung auftreffen und von einer weiteren Bewegung abgehalten wird.
Wie in Fig. 5 gezeigt, bilden die Membran 12 und die Basis 14 einen abgedichteten Kanal 22 für einen Flüssigkeitsdurchfluß. Wie zuvor dargelegt, enthält die Basis 14 eine Nut 21, die sich longitudinal entlang und im wesentlichen der Länge der Basis 14 erstreckt. Wenn das Pumpsegment 10 zusammengebaut ist, wird die Membran 12 zwischen der Basis 14 und der Abdeckung 16 mit ihren oberen und unteren Seitenwänden 29, 30 dichtend jeweils innerhalb der Membranaufnahme 46 der Basis 14 und der Membranvertiefung 55 der Abdeckung 16 sitzend und mit ihrer unteren Oberfläche 27 die Nut 21 bedeckend, angeordnet. Wenn das Pumpsegment 10 so zusammengebaut ist, existiert zwischen der unteren Oberfläche 27 der Membran 12 und der Nut 21 der Basis 14 ein Freiraum in der Form eines abgedichteten Kanals 22. (Es sollte festgestellt werden, daß alle weiteren Bezüge auf die Struktur des Pumpsegments 10 und die Komponenten derselben diejenigen eines zusammengebauten Pumpsegments 10 sind.)
Der Kanal wird mittels der Ausgestaltung des Membranrands und den Formen der Basis und der Abdeckung, die den Membranrand aufnehmen, abgedichtet. Aufgrund dieser Ausgestaltung wird eine selbstverstärkende Dichtung gebildet. Nun Bezug nehmend auf die Fig. 5, 14 und 1 S ist der Rand 28 der Membran 12 gezeigt. In den Fig. 14 und 15 kann der Rand in seiner entspannten Ausgestaltung gesehen werden. In Fig. 5 ist der Rand in seiner Betriebsform zwischen der Basis 14 und der Abdeckung 16 gepreßt. Obwohl die Fig. 14 und 15 die Membran zusammengebaut mit der Abdeckung und der Basis zeigen, ist der Rand 28 der Membran nur zur Deutlichkeit der Darstellung nicht zusammengepreßt gezeigt. Die Basis 14 enthält ein erhöhtes Dichtglied 320, das eine schräge Oberfläche 322 zur Aufnahme des Randes 28 der Membran 12 aufweist. Der Punkt des Dichtglieds 320, der mit der Membran wechselwirkt, stellt eine erste Dichtung für Flüssigkeit in der Nut 21 bereit. Sollte der Flüssigkeitsdruck die erste Dichtung übergehen, würde er versuchen, zwischen die schräge Oberfläche 322 und den Membranrand 28 zu laufen. Jedoch nimmt die schräge Oberfläche 322 die Kraft des zusammengepreßten Rands 28 gegen sich auf und wirkt als eine O-Ringdichtung, die eine weitere Leckage verhindert. Aus diesem Grund wird die Dichtung im allgemeinen als selbstverstärkende Dichtung bezeichnet.
Der Weg für einen Flüssigkeitsdurchfluß durch das zusammengebaute Pumpsegment 10 wird als nächstes beschrieben. Bezug nehmend auf Fig. 8 legt die Schlaucharmatur 44, die an dem proximalen Ende 40 des Pumpsegments 10 ausgebildet ist, den Eingang zu dem Pumpsegment 10 fest. Flüssigkeit, die in die Schlaucharmatur 44 eintritt, trifft zuerst auf den Bereich des Kanals 22, der durch den Flüssigkeitskontrollbereich 59, der in der Nut 21 ausgebildet ist, und den Bereich der Membran 12, der den Kontrollbereich 59 bedeckt, festgelegt ist.
Von dort bewegt sich die Flüssigkeit durch den Mittelabschnitt 13 des Pumpsegments 10 vorwärts.
Als nächstes wird die Wechselwirkung des Schiebers 18 mit den anderen Komponenten des Pumpsegments beschrieben. Wie zuvor dargestellt, ist der Schieber 18 geeignet, um longitudinal entlang des Pumpsegments 10 nahe seinem proximalen Ende 40 zu wandern. Nun ebenfalls Bezug nehmend auf Fig. 9 ist die longitudinale Bewegung des Schiebers 18 in Richtung des distalen Endes 41 des Pumpsegments 10 durch die Abschlußenden 119 des Flansches 62 der Basis 14 begrenzt. Der Schieber 18 bewirkt ferner, daß die Klickrastungen 80 und 314 (Fig. 2 und 4) eingreifen, wenn der Schieber 18 sich den Abschlußenden 119 des Flansches 62 annähert, was ein hörbares "Klicken" und ein Kennungsgefühl erzeugt, welche anzeigen, daß der Schieber in die Mitte des Pumpsegments 10 oder in seine distalste Position, d. h. in Richtung dem distalen Ende 41 des Pumpsegments 10, bewegt wurde.
Wie in den Fig. 7 und 9 gezeigt, ist der Ball 20 des Schiebers 18 geeignet, um innerhalb der Flüssigkeitsregulierungsöffnung 58 der Abdeckung 16 zu wandern und dazu zu dienen, die Membran 12 dichtend gegen den Kontrollbereich 59 der Basis 14 zu pressen, um so einen Durchfluß, ausgenommen durch die Nut mit variablem Querschnitt 60 (siehe Fig. 6), zu verhindern. Da der Regulierungsabschnitt 59 die ungefähre Form des Balls 20 hat, und die Membran durch den Ball zusammengepreßt wird, wird Flüssigkeit nicht durch den Abschnitt, ausgenommen durch die Nut 60 mit variablem Querschnitt, fließen. Daher wird eine Bewegung des Balls entlang dem Regulierungsabschnitt 59 mehr oder weniger Bereich der Nut freigeben und dadurch den Durchfluß steuern. Solch eine Bewegung dient dazu, die Flüssigkeitsdurchflußrate durch das Pumpsegment 10 zu steuern. Wenn der Schieber 18 in seiner distalsten Position angeordnet wird, drückt der Ball 20 die Membran 12 gegen den Bereich des Regulierungsabschnitts 324, der keine Nut aufweist, wodurch der Durchfluß durch das Pumpsegment 10 komplett angehalten wird. Es sollte ebenfalls wahrgenommen werden, daß zusätzlich zu den Enden 119 des Flansches 62, die eine Wanderung des Schiebers 18 in die distale Richtung begrenzen, wenn der Schieber 18 innerhalb der Flüssigkeitsregulierungsöffnung 58 bewegt wird, die longitudinale Bewegung des Schiebers 18 entlang dem Pumpsegment 10 in die proximale Richtung auch durch die Inangriffnahme des Balls 20 mit longitudinal voneinander beabstandeten Endwänden 81 und 83 der Flüssigkeitsregulierungsöffnung 58 beschränkt wird.
In einer weiteren Ausführungsform (nicht dargestellt) weist der Schieber 18 eine Struktur auf, die den Ball 20 ersetzt und dazu dient, die Membran 12 gegen die Basis 14 zu drücken. Zum Beispiel wird in Erwägung gezogen, daß der Schieber 18 einen Vorsprung enthält, der eine vorher bestimmte Breite aufweist und sich eine vorbestimmte Distanz von der Unterseite der eisten Seite des Schiebers 18 erstreckt, so daß ein ausreichender Bereich der Membran 12 mit dem Kontrollbereich 59 der Basis wechselwirkt, um dadurch den Flüssigkeitsdurchfluß zu steuern.
Das Pumpsegment, das in den Figuren gezeigt ist und hier beschrieben wird, stellt eine verbesserte Genauigkeit dadurch bereit, daß nur ein Bereich flexibel ist; das ist die Membran. Der Rest des Pumpbereichs des Segments ist steif. Insbesondere enthält die Basis 14 die Pumpnut 21, die die peristaltischen Finger eines Pumpmechanismus aufnehmen. Nur eine ebene Membran 12 überdeckt diese Pumpnut. Die Nutgröße kann genauer während der Herstellung gesteuert werden, als die Dimensionen der ebenen Membran. Dieses Merkmal stellt Vorteile gegenüber vorherigen Systemen, die auf einen zylindrischen Schlauch als Flüssigkeitsrohr wirken, bereit. Die Abmessungen solcher Schläuche können sich signifikant von Hersteller zu Hersteller unterscheiden und der Schlauch neigt dazu, sich nach der Benutzung zu deformieren.
Die Kombination der Basis und der Membran mit dem Schieber für die Durchflußsteuerung erhöht ebenfalls die Genauigkeit. Der Schieber wirkt auch mit einem steifen Bereich, der Nut 60 mit variablem Querschnittsbereich. Wie mit dem Pumpbereich überdeckt nur die ebene Membran 12 die Nut 60. Da mehr des Durchflußsteuerabschnitts aus steifen Komponenten gebildet ist, kann eine erhöhte Genauigkeit während der Herstellung erreicht werden. Diese Durchflußsteuerkonfiguration stellt daher Vorteile gegenüber vorherigen Systemen, die auf zylindrische Schläuche wirken, bereit.
Wie in den Fig. 8, 10 und 11 gezeigt, trifft Flüssigkeit auf eine Rinne 120, die derjenige Abschnitt des Kanals 22 ist, der durch den Bläschenauslaß 64, der von der Basis 14 und dem kuppelförmigen Druckbehälter 36, der in der Membran 12 ausgebildet ist, herausragt, gebildet ist. Der kuppelförmige Druckbehälter 36 ist so angebracht, daß er die Flüssigkeit der Leitung empfängt, sich aber nicht im direkten Durchflußweg dieser Flüssigkeit befindet. Daher können sich Luftbläschen in der Leitung in dem Druckbehälter aufgrund des nicht vorhandenen Flusses, um diese auszuwaschen, sammeln. Das Luftbläschenauslaßsystem leitet den Durchfluß der Flüssigkeit durch die Leitung so um, daß er durch den Behälter 36 weitergeht, um alle Luftbläschen, die in den Behälter eintreten können, auszuwaschen. Allgemein gesprochen wirkt der Bläschenauslaß 64 mit dem Inneren 37 des Druckbehälters 36 zusammen, um einen Totraum zu eliminieren und die Produktion von Luftbläschen in der Flüssigkeit zu hemmen, was durch den Durchfluß durch die Rinne 120 bewirkt wird. So wird die Ansammlung von kompressiblen Luftbläschen in dem Drucksensierbehälter gehemmt und die Genauigkeit wird erhöht. Da Luft kompressibel ist, wird die Genauigkeit einer Druckabnahme, die von dem Behälter, der Luftbläschen innerhalb aufweist, ausgeglichen. Die Flüssigkeit geht durch die Rinne 120 und verläßt das Pumpsegment 10 durch die Schlaucharmatur 45, die an dem distalen Ende 41 der Basis 14 ausgebildet ist.
Der Flügel 64 ist in der Leitung unter dem Behälter 36 angeordnet, um den Durchfluß der Flüssigkeit von der Leitung in den Behälter so zu führen, daß der Behälter nun direkt in dem Durchflußweg von Flüssigkeit durch die Leitung liegt. Die umgelenkte Flüssigkeit wäscht den Behälter 36 von allen Luftbläschen, die sich dort angehäuft haben können, frei. Der Flügel ist so ausgeformt, daß die umgeleitete Flüssigkeit aus der Leitung alle Teile des Behälters erreicht, um jedes Bläschen zu entfernen. In den dargestellten Ausführungsformen hat der Flügel 64 das Aussehen eines Uhrenglases mit abgerundeten Rändern. Es wurde herausgefunden, daß diese Form bewirkt, daß Flüssigkeit, die an dem Flügel 64 fließt, nach oben in das Innere 37 des Behälters gerichtet wird, wo sie alle Teile des Behälters erreicht, bevor sie die distale Seite des Flügels hinunter und aus der Auslaßarmatur 45 fließt.
In der gezeigten Ausführungsform ist der Flügel unter einem rechten Winkel zu der Leitung 22 angeordnet und weist eine Größe auf, die entsprechend seiner Höhe so variiert, daß der Durchflußweg über den Flügel und durch das Innere 37 des Behälters 36 einen im wesentlichen konstanten Querschnittsbereich aufweist. Die Höhe ist so ausgewählt, um in dem annähernd konstanten Querschnittsdurchflußbereich durch die Rinne 120 zu resultieren, wenn die Kuppel 36 nach innen während einer standardvorgeladenen Installation in einem Drucksensor deformiert wird. Eine solche Deformation ist in Fig. 15 gezeigt und wird im Detail weiter unten beschrieben.
Wie am besten in Fig. 10 zu beobachten ist, ist der Flügel 64 des Bläschenauslasses mit der Mittelachse des Behälters 36 ausgerichtet. Darüber hinaus ist der Flügel 64 ausgeformt, um graduelle und nicht abrupte Flüssigkeitsdurchflußübergänge zu gewährleisten, während immer noch ein gleichmäßiger Durchflußdurchgangsbereich 120 aufrechterhalten wird. Die Durchflußbereichsübergänge werden durch im wesentlichen weich gekrümmte Oberflächen, die sich über ungefähr 90º über die Richtung des Flüssigkeitsdurchflusses erstrecken, festgelegt. Es wurden Ausrundungen hinzugefügt, um den Krümmungswinkel zu glätten und die graduellen und nicht abprupten Übergänge bereitzustellen. Graduelle Übergänge werden bereitgestellt, um einen besser kontrollierten Flüssigkeitsdurchfluß zu bewirken und um die Menge an erzeugten Turbulenzen zu reduzieren.
Insbesondere Bezug nehmend auf Fig. 11 überspannt der Flügel 64 nicht komplett die Breite der Leitung 22 und einiger Durchfluß wird um den Flügel herum auftreten. Dennoch ist eine ausreichende Menge an Durchfluß nach oben in das Innere des Behälters, gerichtet, um Bläschen auszuwaschen.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist der Bläschenauslaß 64 aus demselben Material und als ein integraler Teil der entwickelten Pumpsegmentbasis 14 gebildet. Dennoch wird es durch Fachmänner erkannt werden, daß andere Materialien und Verfahren zur Herstellung verwendet werden können.
Nun Bezug nehmend auf Fig. 14 wird die Aufmerksamkeit auf das Zusammenwirkung des kuppelförmigen Druckbehälters 36 der Membran 12 und der Abdeckung 16 gerichtet. In der bevorzugten Ausführungsform des Pumpsegments 10 enthält die Abdeckung 16 eine Struktur, die als laterale Beschränkung 150 dient. Die laterale Beschränkung 150 umgibt und unterstützt den kuppelförmigen Druckbehälter 36, wenn Innendrücke in dem Druckbehälter 36 existieren und der Druckbehälter 36 nicht an einen Sensor gekoppelt ist.
Wenn mit dem Drucksensor gekoppelt, stellt der Drucksensor eine erhebliche strukturelle Unterstützung für die Druckkuppel bereit, was derselben die Möglichkeit gibt, sehr hohen Flüssigkeitsinnendrücken zu widerstehen. Jedoch weist die Druckkuppel nicht die strukturelle Unterstützung des Sensors auf, wenn das Pumpsegment von der Pumpe entkoppelt wird. Die Kuppel muß in diesem "freien" Zustand die gesamte Kuppelinnendruckbelastung aufnehmen. Die Kuppel muß unter diesen Bedingungen ihre strukturelle Integrität aufrechterhalten und nicht sich ausbeulen oder reißen.
Es wurde herausgefunden, daß alleine durch Begrenzung der lateralen Versetzung des Seitenwandbereichs der Kuppel eine signifikante Steigerung im Widerstand des gesamten Kuppelbereichs gegen Ausbeulungen und Risse unter hohen Drücken erreicht werden kann. Durch Bereitstellung eines begrenzten Zwischenraums zwischen der Kuppelseitenwand und der lateralen Verstärkungsmerkmale in der Abdeckung wird die laterale Auslenkung des Kuppelseitenwandbereichs nicht daran gehindert, auf normale Flüssigkeitsdrücke zu reagieren, aber es wird verhindert, daß er reißt, wenn er hohen Flüssigkeitsdrücken ausgesetzt wird. Daher wird die lineare Eigenschaft der Drucksensierung nicht durch Flüssigkeitdrücke in dem normalen Arbeitsbereich beeinträchtigt.
Im wesentlichen enthält die laterale Beschränkung 150 den Bereich der Abdeckung 16, der die kreisförmige Öffnung 56, die den kuppelförmigen Druckbehälter 36 umgibt, bildet, was ebenfalls in Fig. 2 beobachtet werden kann. Ein lateraler Abstand 151, zum Beispiel 0,305 mm (12 minch) existiert zwischen der zylindrischen Seitenwand 126 (im Querschnitt in Fig. 11 gezeigt) des kuppelförmigen Behälters 36 und der lateralen Beschränkung 150. Die laterale Beschränkung 150 enthält auch einen Vorsprung 152, der sich von der lateralen Beschränkung 150 erstreckt und in Richtung des Inneren 42 der Basis 14 gerichtet ist. Der laterale Beschränkungsvorsprung 152 umgibt auch den Druckbehälter 36. Der Vorsprung 152 enthält eine 45º Schräge, die an dem einen Ende derselben ausgebildet ist und die sich fort von dem kuppelförmigen Druckbehälter 36 erstreckt und bei der Unterstützung des kuppelförmigen Druckbehälters 36 hilft. Die Schräge vermeidet Wechselwirkungen mit dem normalen Betrieb des Druckbehälters durch die laterale Beschränkung 150, aber fährt fort, eine ausreichende Menge an Material zur Benutzung als die laterale Beschränkung, bereitzustellen.
Bei einer Benutzung, wie in Fig. 12 gezeigt, wird das Pumpsegment 10 innerhalb einer länglichen Vertiefung 199 des peristaltischen Pumpsystems 300, das arbeitet, um peristaltisch Flüssigkeit durch das Pumpsegment 10 zu pumen, als auch den Flüssigkeitsdurchfluß zu kontrollieren und den Flüssigkeitsliniendruck zu messen, angeordnet. Die verschiedenartige äußere Form des Segments 10 hilft bei einer richtigen Beladung des Segments. Da es abgerundet an einem Ende ist und flach an dem anderen, kann es nur in einer Orientierung eingebaut werden. Zusätzlich, wie besser in Fig. 13 gesehen werden kann, kooperieren die rechtwinkligen Kerben 63 in dem Flansch 62 des Pumpsegments 10 mit lateralen Zungen 263 in der Aufnahmevertiefung 199. Die lateralen Zungen 263 weisen eine Gestaltung auf, die geeignet ist, um mit den rechtwinkligen Kerben 63 zusammenzupassen und sicherzustellen, daß das Pumpsegment 10 richtig in der Aufnahmevertiefung 199 plaziert wird.
Das Pumpsegment 10 enthält auch Abflachungen zur Unterstützung bei einer richtigen Anbringung in der Aufnahmevertiefung 199. Eine proximale Abflachung 326 trifft mit einer Schulter 328 in der Vertiefung zusammen, um bei der Ausrichtung zu helfen. Eine distale Abflachung 330 trifft auch mit einer distalen Schulter 332 in der Vertiefung 199 zusammen. Diese Abflachungs/Schulterkombinationen steuern den Abstand, mit dem das Pumpsegment in die Vertiefung 199 eingeführt werden kann.
Darüberhinaus wechselwirken abgerundete Ausschnitte 282 ähnlich mit den Ohren 82, die sich von dem Schieber 18 des Pumpsegments 10 erstrecken, und passen mit diesen, um sicherzustellen, daß das Pumpsegment 10 in dem Pumpsystem 300 mit seinem Schieber 18 in der Durchflußanhalteposition angeordnet wird, obwohl in Fig. 13 der Schieber 18 in seiner Position für einen ungehinderten Durchfluß dargestellt ist. Daher muß der Schieber 18 in seine distalste oder seine Flüssigkeitsanhalteposition bewegt werden, bevor das Pumpsegment 10 in der Aufnahmevertiefung 199 aufgenommen werden kann, da nur in dieser Position erreicht wird, daß die Ohren 82 innerhalb der abgerundeten Ausschnitte 282 aufgenommen werden. Mit dem Schieber 18 in seiner Flüssigkeitsanhalteposition werden eine oder mehrere Pump-/Schiebervorsprünge 220, die sich senkrecht von einer drehbaren kreisförmigen Platte 274, die in der länglichen Aufnahmevertiefung 199 des peristaltischen Pumpsystems 300 aufgenommen ist, erstrecken, innerhalb der Nut 74, die in dem Schieber 18 ausgebildet ist, angeordnet. Ein Schließarm 259 des peristaltischen Pumpsystems 300, welches mechanisch mit der drehbaren kreisförmigen Platte 274 verbunden ist, wird geschlossen, um das Pumpsegment 10 in dem Pumpsystem 300 zu halten. Wenn der Schließarm 259 geschlossen wird, bewegt sich die drehbare kreisförmige Platte 274 und eine Bewegung wird von der drehbaren kreisförmigen Platte 274 an die Nut 74 übertragen, um zu bewirken, daß der Schieber 18 in seine proximalste Position entlang des entwickelten Pumpsegments 10 bewegt wird. An dieser Position wird der maximal zu erwartende Durchfluß erlaubt, abgesehen dort, wo das Pumpsegment in einer Pumpe installiert ist, wobei in diesem Fall ein oder mehrere peristaltische Finger den Durchflußweg stromabwärts versperren werden. Wenn der Schieber in die proximale Richtung bewegt wird, bewegen sich die Ohren 82 unter die Rippen 334, die auf beiden Seiten der Vertiefung 199 angeordnet sind. Die Rippen 334 halten den Schieber 18 und so das Pumpsegment in der Vertiefung 199, so daß es nicht entfernt werden kann, solange der Schieber nicht in seine Durchflußanhalteposition bewegt wird.
Wenn einmal das entwickelte Pumpsegment 10 innerhalb des peristaltischen Pumpsystems 300 angeordnet ist, können die Pumpfinger 230, die im wesentlichen senkrecht von der länglichen Aufnahmevertiefung 199 herausragen, innerhalb der mittleren Öffnung 57, die in der. Abdeckung 16 ausgebildet ist und auf den mittleren ebenen Bereich 23 der Membran 12, die die Nut 21 überdeckt, wirken. Die peristaltischen Pumpfinger 230 erheben sich und fallen in einer senkrechten Bewegung systematisch relativ zu der Membran 12 und drücken benachbarte Bereich der Membran 12 gegen die Nut 21, um dadurch Flüssigkeit durch das entwickelte Pumpsegment 10 zu zwingen.
Eine Drucksensierung wird auch erreicht, wenn das entwickelte Pumpsegment 10 in dem peristaltischen Pumpsystem 300 angeordnet worden ist. Um eine Drucksensierung zu erreichen, wird der kuppelförmige Druckbehälter 36 in einem kontinuierlichen und direkten Kontakt mit einem drucksensitiven Bereich eines Sensors 200, der innerhalb der länglichen Aufnahmevertiefung 199 angebracht ist, um eine effektive Schnittstelle zur Sensierung von Drücken, die durch einen Flüssigkeitdurchfluß durch das entwickelte Pumpsegment 10 erzeugt werden, zu ermöglichen, gebracht.
Wie in Fig. 15 gezeigt, wird der Druckbehälter 36 in der bevorzugten Ausführungsform an einen im wesentlichen ebenen Sensor 200 gekoppelt, so daß Flüssigkeitsdruckabnahmen von einer Flüssigkeit, die durch ein Inneres 37 des Behälters 36 fließt, genommen werden können. Die strukturelle Ausgestaltung des Druckbehälters 36 ist so ausgewählt, um eine optimale Schnittstelle mit den Sensor 200 sicherzustellen, wie im Detail unten beschrieben werden wird. Im allgemeinen wird eine optimale Oberteilkontur des Druckbehälters 36 durch Anwendung eines neuen Verfahrens erreicht. Zusätzlich wird ein weiteres neues Verfahren verwendet, um eine Sensor/Küppelvorbelastungsverlagerung zu optimieren. Durch Vorbelastung eines optimal geformten Druckbehälters 36 gegen den drucksensitiven Bereich eines Sensors mit optimaler Vorbelastungsverlagerung wird eine gute Schnittstellenkontaktspannung mit dem Sensor 200 sichergestellt, wodurch die Druckkommunikation von dem Behälter 36 zu dem Sensor auch in Situationen sichergestellt wird, wo ein negativer Druck in dem Pumpsegment 10 existiert.
Wieder Bezug nehmend auf Fig. 14 wird die detaillierte Ausgestaltung des kuppelförmigen Druckbehälters 36 beschrieben. In der bevorzugten Ausführungsform weist der kuppelförmige Druckbehälter 36 eine Krone 122 und einen peripheren Membranbereich 124 auf, der die Krone 122 mit dem Umfang 28 und einen ebenen Bereich der Membran 12 verbindet. Die Krone 122 weist zylindrische Seitenwände 126 auf, die sich im wesentlichen senkrecht von den ebenen Bereichen der Membran erstrecken und welche einen äußeren Randbereich 128 festlegen. Der äußere Randbereich 128 wird durch das Oberteil der zylindrischen Seitenwände 126 festgelegt und ist selber rund in seiner Form. Vervollständigt wird die Krone 122 durch einen Mittelkuppelbereich 130. Der Mittelkuppelbereich 130 ist die Abdeckung des Behälters 36 oder der Bereich des Behälters, der ein Ende der zylindrischen Seitenwände 126 verschließt. Von seiner Verbindung zu den Seitenwänden 126 weist der Mittelkuppelbereich 130 eine gebogene Oberflächenkontur auf, die sich graduell weiter von den ebenen Bereichen der Membran 12 weg erstreckt und eine kuppelförmige Form bildet.
Der periphere Membranbereich 124 ist ein gewölbter Bereich der Membran 12, der sich von den Seitenwänden 126 fort erstreckt, um einen Übergang zu den oberen und unteren Seitenwänden 29, 30, die an dem distalen Abschlußende 25 der Mebran gebildet sind, als auch einen Übergang zu dem ebenen Mittelbereich 23 (nicht dargestellt in Fig. 14), der sich in Richtung dem proximalen Abschlußende 26 der Membran erstreckt, bereitzustellen. Der periphere Membranbereich 124 wirkt als flache Federunterlegscheibe. Wie zum Ausdruck kommen wird, stellt der periphere Membranbereich 124 eine elastische Steifigkeit bereit, während er dem Mittelkuppelbereich 130 erlaubt, abgeplattet zu werden und dem Randbereich 128 gegen den Sensor 200 vorbelastet zu werden.
Es wird auch erwogen, daß die Kronenhöhe, Dicke und das Elastizitätsmodul ausgewählt wird, um annehmbare Druckübertragungscharakteristiken bereitzustellen. Ähnlich wird die Dicke und das Elastizitätsmodul der Seitenwand 126 als auch des peripheren Membranbereichs 124 mit solchen Charakteristiken im Hinterkopf ausgewählt. Insbesondere können die physikalischen Charakteristiken des peripheren Membranbereichs 124 ausgewählt werden, um eine Kuppel/Sensorablösung unter den Bedingungen von negativen IV- Flüssigkeitsdrücken zu verhindern. Zusätzlich wird erwogen, daß der Durchmesser des Mittelkuppelbereichs 130 doppelt so groß ist wie die größten Abmessungen des Sensierbereichs 231 des Drucksensors 200, wodurch der Effekt von lateralen Anordnungsfehlern auf die Sensorgenauigkeit minimiert wird.
In der bevorzugten Ausführungsform beträgt die Dicke der Krone 122 und der Mittelkuppelbereich 130 von 0,838 bis 0,889 mm (0,033-0,035 inches). Der Radius des Kronenbereichs von der Außenseite der Seitenwände 126 zu einer longitudinalen Achse, die durch die Krone verläuft, beträgt 2,718 bis 2.769 mm (0,107 bis 0,109 inches). Die Höhe der zylindrischen Seitenwände 126 von einem Punkt nahe, wo der periphere Membranbereich 126 die obere Seitenwand 29 trifft, beträgt 2,667 bis 2,718 mm (0,105 bis 0,107 inches). Die Wölbung der oberen Seite 26 des peripheren Membranbereichs 124, wo er die zylindrischen Seitenwände 126 trifft, weist einen Radius von ungefähr 0,831 mm (0,032 inches) auf, wohingegen die Wölbung der unteren Seite 27 einen Radius von ungefähr 1,829 mm (0,072 inches) aufweist. Entsprechend erhöht sich die Wanddicke des peripheren Membranbereichs 124 von 0,965 bis 1,016 mm (0,038-0,040 inches) bis ungefähr 1,651 mm (0,065 inches). Der Mittelkuppelbereich 130 neigt sich graduell auf eine Höhe von 0,279 bis 0,33 mm (0,011-0,013 inches) über dem äußeren Randbereich 128. Eine Beschreibung einer bevorzugten Mittelkuppelbereichskontur 130, ausgedrückt in radialer Position und Höhe über dem äußeren Randbereich 128 wird nachfolgend zusammengefaßt.
Der kuppelförmige Druckbehälter 36 weist eine ungekoppelte anfängliche Oberteiloberflächenkontur derart auf, daß eine relativ gleichmäßige Kontaktspannungsverteilung des Mittelbereichs der Kuppel an der Schnittstelle zwischen dem Sensor 200 und der Kuppel 130 für einen gegebenen Flüssigkeitsinnendruck aufgrund einer Verbindung an eine Sensoroberfläche ergibt. Durch Annäherung an eine gleichmäßige Kontaktspannungsverteilung wird eine genauere Übertragung einer Flüssigkeitsdruckinformation von der Kuppel 130 an den Sensor 200 erreicht, da der gesamte Kuppelbereich 130 dem Sensor 200 die gleiche Information anbietet. Dieses Merkmal kompensiert verschiedene Heistellungstoleranzen. Zum Beispiel, wenn der Drucksensor in einer Position von seiner Ausgestaltungsposition während der Herstellung einer Pumpe versetzt ist, wird die Chance, daß das Drucksensiersystem genau funktioniert, erhöht, aufgrund der gleichmäßigen Kontaktspannungsverteilung, die durch den Behälter bereitgestellt wird. Ähnlich kann der Druckbehälter an dem Drucksensor in einer versetzten Position von seiner Ausgestaltungsposition angebracht werden, und immer noch genau funktionieren, aufgrund der gleichmäßigen Kontaktspannungsverteilung, die durch die kuppelförmige Kontur des Behälters bereitgestellt wird.
Um eine geeignete Anfangskontur, von der eine bevorzugte Ausführungsform in der obigen Tabelle bereitgestellt wird, zu bestimmen, wird ein neuartiges Verfahren zur Bereitstellung des kuppelförmigen Druckbehälters 36 mit einer optimalen Oberteilkontur eingesetzt. Das Folgende ist eine Beschreibung dieses Verfahrens.
Um eine optimale Oberteilkontur (siehe Fig. 16) bereitszustellen, wird bevorzugt, daß eine erste gleichmäßige Kontaktspannung Pr134 (dargestellt durch Pfeile) und eine zweite gleichmäßige Kontaktspannung Pc136 (dargestellt durch Pfeile) jeweils an dem Randbereich 128 und dem Mittelkuppelbereich 130 angelegt wird. Die gleichmäßigen Kontaktspannungen Pr134 und Pc136 simulieren die Kräfte, die an den kuppelförmigen Druckbehälter 36 aufgrund einer Ankopplung an einen Sensor 200 angelegt werden. Die Spannungen Pr134 und Pc136 sind notwendigerweise unterschiedlich aufgrund der Unterschiede in der Steifigkeit oder Festigkeit des Randes 128 und der Mittelkuppelbereiche 130 und Pr134 ist im wesentlichen größer aufgrund der größeren Festigkeit des Rands 128. Ferner ist es wichtig, daß die Kräfte gleichmäßig sind, insbesondere für die Mittelkuppelspannung Pc136, da es erwünscht ist, den Sensor 200 mit einer gleichmäßigen Spannungsverteilung zu kontaktieren. Aufgrund des Anlegens einer ausreichenden Spannung oder aufgrund der Kopplung an den Sensor 200 wird der Oberteilbereich des kuppelförmigen Druckbehälters 36 im wesentlichen gegen die Sensoroberfläche abgeflacht. Es ist zu verstehen, daß nicht lediglich eine Kopplung einer verformbaren, unregelmäßig geformten Oberfläche gegen eine glatte Sensoroberfläche, um die unregelmäßig geformte Oberfläche abzuflachen, notwendigerweise in einer gleichmäßigen Spannungsverteilung über die verformbare, unregelmäßig geformte Oberfläche führt. Eine derartig geformte Oberfläche weist wahrscheinlich Bereich mit verschiedenen Spannungsverteilungen über seine abgeflachte Oberfläche auf, da es wahrscheinlich verschiedener Spannungen bedarf, um verschiedene Bereiche der Oberfläche abzuflachen. Zusätzlich wird die Kopplung einer flachen Oberfläche, die durch Seitenwände, die senkrecht von derselben vorspringen, gegen eine flache Sensoroberfläche wahrscheinlich in den Bereichen der flachen Oberfläche nahe den Seitenwänden dazu führen, daß dieselbe eine unterschiedliche Spannungsverteilung aufweisen als diejenige des Mittelbereichs der flachen Oberfläche. Entsprechend führt das Verfahren der Optimierung der anfänglichen Oberteiloberflächenkontur des kuppelförmigen Druckbehälters 36 zur Bereitstellung des entwickelten Punktsegments 10 mit verbesserten Mitteln zur Übertragung von Druckinformationen an einen Sensor.
Um die optimale Oberteilkontur zu erreichen, wird eine anfängliche Kontur h(dc, dr) 140 (dargestellt durch die verbundenen Punkte in Fig. 16) ausgewählt, wobei dc142 und dr144 (beide als Pfeile in Fig. 16 dargestellt), jeweils die Ablenkungskoordinaten der Kuppelmitte 130 und des Kuppelrands 128 darstellen. In diesem Verfahren stellt y(dc, dr) 141 die absolute Verlagerungsantwort von h(dc, dr) 140 auf das Anlegen von gleichmäßigen Spannungen Pr134 und Pc136 dar. Um die Beziehung zwischen y(dc, dr) 141 und h(dc, dr) 140 zu verstehen, muß man konzeptionell h(dc, dr) 140 als eine durchgehende Linie 143 grafisch auswerten, wobei sowohl dc142 und dr141 gleich Null sind und die Verlagerungsantwort y(dc, dr) 141 als einen Ausdruck der Veränderungen in den Auslenkkoordinaten dc 142 und dr 144 aufgrund angelegter Spannungen darstellen. Es ist erwünscht, daß in Antwort auf angelegte Spannungen, die anfängliche Kontur h(dc, dr) 140 gleich der relativen Verlagerungsantwort y(dc, dr) 652 ist, so daß der Mittelkuppelbereich 130 im wesentlichen abgeplattet ist. Nach Beobachtung einer relativen Antwort y(dc, dr) 141 (durch Pfeile in Fig. 16 dargestellt) des Oberteilbereichs auf gleichmäßige Spannungen Pr134 und Pc136 kann es nötig sein, eine verbesserte Kontur h(dc, dr)' zu bestimmen. Das heißt, die verbesserte anfängliche Kontur h(dc, dr)' kann notwendig sein, wo y(dc, dr) 141 nicht die gewünschte relative Antwort des Oberteilbereichs des Druckbehälters auf angelegte gleichmäßige Spannung Pr134 und Pc136 ist. Wenn einmal h(ck, dr) 140, oder genauer eine verbesserte Schätzung h(dc, dr)' von h(dc, dr) 140 gleich y(dc, dr) 652 wird, wird die optimale Kontur des Oberteilbereichs des Behälters 36 erreicht.
Aufgrund der Ankopplung an einen Sensor 200 oder durch das Anlegen von gleichmäßigen Kontaktspannungen Pr134 und Pc136 wird sich der optimal geformte Oberteilbereich ausreichend auslenken, um den Mittelkuppelbereich 130 (siehe Fig. 15) abzuplatten. Ferner deformiert sich der periphere Membranbereich 124 in seiner Wirkung als flache Federunterlegscheibe, um eine Menge, die der Auslenkung des Randbereichs 128 entspricht, wodurch er die Kräfte, die auf den Randbereich 128 wirken, absorbiert und ermöglicht, daß die Seitenwände 126 im wesentlichen gerade bleiben. Allgemein gesprochen existiert in einem optimal geformten kuppelförmigen Druckbehälter 36, wo der Mittelkuppelbereich 130 ausreichend in Reaktion auf gleichmäßige Spannungen abgeplattet wird, eine relativ gleichmäßige Spannungsverteilung über den Mittelkuppelbereich 130. Daher überträgt die Kuppel 130 aufgrund einer Kopplung einen gleichmäßigen und genauen Druck an den Sensierbereich 131 des Senosors 200.
Um die Genauigkeit zu erhöhen, ist es wünschenswert, einen Druckbehälter bereitzustellen, der sich mit einem Drucksensor so verbindet, daß die Kontaktspannungen zwischen dem Behälter und dem Sensor linear über den gesamten Ausbildungsbereich von internen Drücken des Behälters sind. Die vorliegende Erfindung enthält ebenfalls ein Verfahren zur Optimierung der Vorbelastungsverlagerung des kuppelförmigen Druckbehälters 36, so daß, wenn er an den Sensor 200 (siehe Fig. 15 und 16) gekoppelt wird, der Randbereich 128 den Mittelkuppelbereich 130 von äußeren Zuständen isoliert und so daß eine genaue Schnittstelle für alle erwarteten mechanischen Toleranzabweichungen und für negative Druckzustände im ungünstigsten Fall, d. h. -4 psi, existieren. Um zu einer optimalen Vorbelastungsverlagerung zu gelangen, wird eine Nennvorbelastungsverlagerung bei einem internen Druck von Null angenommen und die resultierenden Spannungen zwischen dem Rand- und dem Mittelkuppelbereich 128, 130 und dem Sensor 200 werden für die im ungünstigsten Fall zu erwartenden negativen Druckzustände bestimmt. Wenn ausreichend positive resultierende Druckspannungen berechnet werden, wird die angenommene Nennvorbelastungsverlagerung als optimiert angesehen. Auf der anderen Seite wird eine neue Annahme für die anfängliche Nennverlagerung erstellt, wenn die resultierenden Spannungen nicht ausreichend positiv sind, und die resultierenden Spannungen werden erneut ausreichend beobachtet. Um andere Annahmen für anfängliche Nennverlagerungen zu erhalten, kann es notwendig sein, die Membransteifigkeit durch Hinzufügen von Material oder durch Veränderung ihrer Zusammensetzung zu modifizieren.
Um eine optimale Vorbelastungsverlagerung für alle zu erwartenden Flüssigkeitsinnendrücke zu erreichen, wird eine anfängliche Vorbelastungsverlagerung für den Randbereich 128 und den Mittelkuppelbereich 130 unter Zuständen mit einem inneren Druck von Null ausgewählt. Die Spannungen, die in dem Rand- und den Mittelkuppelbereich existieren, werden dann für diese anfängliche Vorbelastungsverlagerung bestimmt. Anschließend wird ein Ausdruck entwickelt, der die Beziehung zwischen den resultierenden Kontaktspannungen Pc134 und Pr 136 für alle erwarteten internen Drücke und Kontaktspannungswerte für einen internen Druck Pco und Pro und Druckübertragungskoeffizienten Cc und Qr darstellt, entwickelt. Schließlich werden die resultierenden Spannungen ausreichend ausgewertet.
Die Spannungswerte Pco und Pro werden anfänglich aus den folgenden Gleichungen abgeschätzt, die lineare Schätzungen des Mittelkuppelbereich 130 und des Kuppelrandbereichs 128 unter Zuständen von einem Innendruck von Null für geringe Verlagerungsabweichungen dc, dr von den Nennwerten darstellt.
Pco = Pco,nom + (dPco/ddc) · (dc - dc,nom)
Pro = Pro,nom + (dPro/ddr) · (dr - dr,nom)
In den beiden vorherigen Gleichungen sind die angenommenen anfänglichen Nennvorbelastungsverlagerungen dc,nom und dr,nom unter Innendruckzuständen von Null bekannt. Sie werden dadurch bestimmt, daß die optimale anfängliche Oberteiloberflächenkontur, wie sie durch Verwendung des zuvor beschriebenen Verfahrens erhalten wird, bekannt ist, und durch Beobachtung der Veränderungen in der optimalen anfänglichen Oberteiloberflächenkontur aufgrund der Kopplung des Sensors 200 zu dem angenommenen Umfang beobachtet wird. Für eine solche angenommene anfängliche Nennvorbelastungsauslenkung sind entsprechende Nennspannungen der Kuppelmitte und des Rands Pco,nom und Pro,nom bekannt. Aufgrund von mechanischen Toleranzabweichungen werden dennoch die vorhandenen Kontaktspannungen zwischen dem kuppelförmigen Druckbehälter 36 und dem Sensor 200, Pco und Pro, nicht den Nennwerten entsprechen. Die vorherigen Gleichungen werden eingesetzt, um geringe Auslenkungsabweichungen von dem Nennzustand einzubeziehen, die wahrscheinlich in den Kontaktspannungen des Randbereichs Pro und dem Mittelkuppelbereich Pco unter Innendruckzuständen von Null auftreten. Dies wird durch Addition des Effekts, den geringe Abweichungen in der Auslenkung von Nennwerten auf die Kontaktspannungswerte hat, zu den Nennkontaktstreßwerten erreicht. Die aktuellen Kontaktspannungen, Pco und Pro des Mittelkuppelbereichs und des Randbereichs werden dann für einige Auslenkungsabweichungen, dc und dr von dem Nennzustand, die repräsentativ für zuerwartende Abweichungen sind und für einige zugehörige bekannte Änderungen in aktuellen Mittelkuppel- und Randkontaktspannungen in bezug auf die erwarteten Abweichungen an den Mittelkuppel- und Randabweichungen, dPco/ddc und dPro/ddr bestimmt. Es ist zu beachten, daß dPco/ddc und dPro/ddr durch Beobachtung der Veränderung der Mittelkuppel- und Randbereichskontaktspannung unter Null- Innenzuständen für verschiedene Auslenkungen des Mittelkuppel- und Randbereichs 130, 128 bekannt sind. Daher wird eine realistischere und bessere Annäherung an die aktuellen Kontaktspannungen unter Zuständen mit einem Innendruck von Null erreicht.
Wenn einmal Pro und Pro abgeschätzt worden sind, werden sie verwendet, um die resultierenden Kontaktspannungen Pr134 und Pr136 für jeden zu erwartenden Behälterinnendruck Pint aus den folgenden Beziehungen zu bestimmen.
Pc = Pco + Cc · Pint
Pr = Pro + Cr · Pint
Um eine solche Berechnung durchzuführen, werden die Druckübertragungskoeffizienten Cc und Cr abgeschätzt, basierend auf der Reaktion des Behälters 36 auf das Anlegen von Spannungen Pr134 und Pc136, unter Verwendung einer finite Elemente-Spannungsanalyse, zum Beispiel des finite Elemente-Spannungsanalyseprogramms von MARC Analysis Research Corporation, Palo Alto, Kalifornien, für gegebene Vorspannungsverlagerungen. Für jeden Innendruck Pint werden daher Pc 136 und Pr 134 bestimmt.
Wo ausreichende positive Druckkontaktspannungen Pc136 und Pr134 berechnet werden, das heißt, daß durch die Anwendung von Kontaktspannungen der Mittelkuppenbereich 130 ausreichend durch den Randbereich 128 unter negativen Druckzuständen des ungünstigsten Falls isoliert ist, ist dann die angenommene Auslenkung des Druckbehälters 36, die in der Anlayse verwendet wird, optimal. Anderenfalls sollte der Membranbereich benachbart der Kuppel in seiner Dicke vergrößert (oder versteift) werden, und ein großer Vorspannungsverlagerungswert verwendet werden. In solch einem Fall wird die beschriebene Optimierungsanalyse unter Verwendung der neuen Annahme mit den Spannungen Pc und Pr erneut durchgeführt, wiederum angemessen beobachtet.
Es muß erkannt werden, daß die zuvor beschriebene optimale Kontur- und optimale Vorbelastungsverlagerungsmethoden abhängig von der spezifischen Anwendung und den physikalischen Charakteristiken der Druckübertragungselement des Werkstücks sind. Obwohl verschiedene Anwendungen unterschiedliche Resultate aufweisen werden, wird das hier dargestellte Verfahren Mittel zur Optimierung der Leistung eines Druckübertragungselements bereitstellen.
Unsere Aufmerksamkeit wird nun auf eine andere grundlegende Funktion des Pumpsegments 10, namentlich der Flüssigkeitsdurchflußregulierung, gewandt. Kurz gesagt, Bezug nehmend auf Fig. 13, muß das Pumpsegment 10 von dem Pumpsystem 300 entfernt werden, um die Durchflußraten durch das Pumpsegment 10 zu regulieren und der Schieber 18 muß von Hand manipuliert werden. Wie erinnert werden kann, wird der Schieber 18, wenn der Schließarm 259 geschlossen wird, um das Pumpsegment 10 innerhalb des Pumpsystems 300 zu halten, in seine proximalste Position bewegt, wo der Flüssigkeitsdurchfluß durch das Pumpsegment 10 sein Maximum hat. Ferner kann sich erinnert werden, daß, um den Schieber 18 innerhalb des Pumpsystems 300 anzuordnen, der Schieber 18 in seiner distalsten oder seiner Durchflußanhalteposition sein muß, um nur später zu seiner maximalen Durchflußposition bewegt zu werden, wenn der Schließarm 259 geschlossen wird. Daher muß der Schieber 18 von dem Pumpsystem 300 entfernt und von Hand manipuliert werden, sollte eine Durchflußregulierung erwünscht sein, da die Position des Schiebers 18 derart vorgespannt ist, um in seiner maximalen Durchflußposition zu sein, wenn er gegen das Pumpsystem 300 gehalten wird. Unter solchen Bedingungen bewirkt die Gravitation, daß Flüssigkeit, die von dem Reservoir (nicht dargestellt) kommt durch das Pumpsegment 10 hindurchgeht, wobei die Flüssigkeitsdurchflußrate durch dasselbe durch den Schieber 18 festgelegt wird.
Nun Bezug nehmend auf Fig. 17 wird die Form eines peristaltischen Fingers 342 gezeigt, der mit dem dargestellten Pumpsegment 10 verwendbar ist. Wie dargestellt, weist der Finger 342 eine komplexe Wölbung an seinem distalen Ende zum Zusammendrücken der Membran 12 auf. Während die Spitze eine konvexe Wölbung umfaßt, umfassen die Teile der Fingerspitze zwischen dem Zentrum und den Rändern 344 konkave Wölbungen. Es wurde herausgefunden, daß diese Form des Fingers 342 zu einem geringeren Verschleiß der Membran während der Pumpaktion führt.
Von dem Vorangehenden wird erkannt werden, daß die vorliegende Erfindung ein entwickeltes Pumpsegment 110 bereitstellt, das eine einfache Ausgestaltung aufweist und in einer einzelnen Einrichtung ein effizientes und genaues peristaltisches Pumpen einer Flüssigkeit über lange Zeitspannen ermöglicht, das eine effektive Schnittstelle zur Sondierung von Flüssigkeitsdrücken unter allen Liniendruckbedingungen bereitstellt und das eine Regulierung des Flüssigkeitsdurchflusses bereitstellt, während es die Systemungenauigkeiten minimiert.
Während verschiedene besondere Funktionen der Erfindung dargestellt und beschrieben wurden, wird erkannt werden, daß verschiedene Modifikationen durchgeführt werden können, ohne den Bereich der Erfindung, wie er durch die angefügten Ansprüche festgelegt ist, zu verfassen.

Claims

1. Schieberdurchflußsteuerer, umfassend eine steife Komponente (14) mit einem Flüssigkeitskontrollbereich (59), durch den die Flüssigkeit fließt, dadurch gekennzeichnet, daß eine Nut (60) mit variabler Größe in dem Flüssigkeitskontrollbereich (59) der steifen Komponente (14) ausgebildet ist, wobei die Nut (60) mit variabler Größe eine variable Querschnittsfläche aufweist;

eine Elastomermembran (12), die über dem Flüssigkeitskontrollbereich (59) und der Nut (60) mit variabler Größe liegt, wobei

die Elastomermembran (12) und die Nut (60) mit variabler Größe einen abgedichteten Kanal für den Flüssigkeitsdurchfluß festgelegt; und

ein Schieber (18), der verschiebbar an der steifen Komponente angebracht ist und einen Durchflüßkontrollvorsprung (20) aufweist, der entlang der Elastomermembran (12) bewegbar ist, wenn der Schieber entlang der steifen Komponente gleitet, und die Elastomermembran (12) gegen den Flüssigkeitskontrollbereich (59) und die Nut (60) mit variabler Größe deformieren kann, um dadurch den Flüssigkeitsdurchfluß zu steuern.

2. Durchflußsteuerer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchflußkontrollvorsprung (20) sich in einem vorherbestimmten Abstand von dem Schieber (18) in Kontakt mit der Elastomermembran (12) erstreckt.

3. Durchflußsteuerer nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchflußkontrollvorsprung (20) einen Ball (20) umfaßt, der sich entlang der Elastomermembran (12) bewegt, um den Flüssigkeitsdurchfluß zu steuern.

4. Durchflußsteuerer nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Nut (60) mit variabler Größe einen ersten Bereich, in dem die Querschnittsfläche am größten für einen maximalen Durchfluß durch die Nut (60) ist, und einen zweiten Bereich, in dem die Nut (60) eine reduzierte Querschnittsfläche für einen reduzierten Durchfluß aufweist, enthält;

der Durchflußkontrollbereich (59) einen Bereich (324) ohne Nut (60) benachbart zu der Nut (60) aufweist, um einen Durchfluß anzuhalten; und

der Schieber (18) mit dem Vorsprung (20) zu dem ersten Bereich (312) für einen maximalen Durchfluß und zu dem zweiten Bereich (310) für einen reduzierten Durchfluß und zu dem Bereich (324) ohne Nut für das Anhalten eines Durchflusses bewegt werden kann.

5. Durchflußsteuerer nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Membran (12) eine Konkavität (33) über einen vorherbestimmten Bereich der Nut (60) zum Aufnehmen des Vorsprungs (20) umfaßt.

6. Durchflußsteuerer nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Nut (60) mit variabler Größe einen ersten Bereich (312), in dem die Querschnittsfläche am größten für einen maximalen Durchfluß durch die Nüt (60) ist, und einen zweiten Bereich (310), in dem die Nut (60) eine reduzierte Querschnittsfläche für einen reduzierten Durchfluß aufweist, enthält;

der Durchflußkontrollbereich (59) einen Bereich (324) ohne Nut benachbart zu der Nut (60) zum Anhalten des Durchflusses enthält;

der Schieber (18) mit dem Vorsprung (20) in den ersten Bereich (312) für einen maximalen Durchfluß und in den zweiten Bereich (310) für einen reduzierten Durchfluß und in den Bereich (324) ohne Nut zu einem Anhalten des Durchflusses bewegt werden kann; und

die Konkavität (33) oberhalb des ersten Bereichs (312) angeordnet ist.

7. Durchflußsteuerer nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Schieber (18) eine Vertiefung aufweist, die den Finger einer Bedienperson zum Bewegen des Schiebers (18) entlang der Membran (12) aufnehmen kann.

8. Durchflußsteuerer nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Vertiefung in einer geneigten Fläche auf dem Äußeren des Schiebers angeordnet ist, wobei die Vertiefung eine konkave Form aufweist.

9. Durchflußsteuerer nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Vertiefung zum Aufnehmen des Daumens einer Bedienperson ausgebildet ist.

10. Durchflußsteuerer nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß

die steife Komponente (14) eine erste Klickrastung (80) enthält;

der Schieber (18) eine zweite Klickrastung (314) umfaßt;

wobei die erste Klickrastung (80) und die zweite Klickrastung (314) jeweils so angeordnet sind, daß sie ineinandergreifen, wenn der Schieber (18) in eine vorherbestimmte Position auf dem steifen Glied (14) bewegt ist:

11. Durchflußsteuerer nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet; daß die Klickrasterung (80, 314) eine bestätigende sensorische Anzeige für eine Bedienperson des Schiebers (18) dafür darstellen, daß die vorherbestimmte Position erreicht worden ist.

12. Durchflußsteuerer nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Nut (74) in einer Außenfläche des Schiebers (18) ausgebildet ist, wobei die Nut (74) mit zumindest einem Drehvorsprung (220) eines Flüssigkeitszuführsystems (300) zusammenwirken kann, um den Flüssigkeitsdurchflußkontrollvorsprung (20) entlang der Elastomermembran (12) zu bewegen.