DE69533801T2

DE69533801T2 - Entwickeltes pumpensegment

Info

Publication number: DE69533801T2
Application number: DE69533801T
Authority: DE
Inventors: G. Matthew MORRIS; E. Charles CLEMENS; A. Stephen MARTIN; S. Donald MINAMI; R. William GEORGE; L. Paul HOWARD; H. Lee LAITERMAN
Original assignee: Alaris Medical Systems Inc
Current assignee: CareFusion 303 Inc
Priority date: 1994-09-12
Filing date: 1995-09-07
Publication date: 2005-12-15
Anticipated expiration: 2015-09-08
Also published as: EP0781379A4; DE69533801D1; US5575632A; ATE283426T1; ES2110932T1; JPH10502429A; CA2199406A1; ES2110932T3; PT781379E; CA2199406C; GR970300060T1; EP0781379A1; JP3064014B2; DE781379T1; EP0781379B1; WO1996008651A1

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Diese Erfindung bezieht sich im allgemeinen auf peristaltische Pumpsysteme und insbesondere auf ein Pupsegment als Bestandteil eines peristaltischen Pumpsystems, das ein wirkungsvolles und präzises peristaltisches Pumpen von Fluiden (bzw. Flüssigkeiten) ermöglicht und darüber hinaus den Fluidfluß reguliert und eine wirksame Schnittstelle zum Erfassen des Fluiddrucks bildet.
Bei traditionellen medizinischen und industriellen Anwendungen bewerkstelligen peristaltische Pumpen das Pumpen von Fluiden, indem ein im wesentlichen rundes Rohr, das ein Fluid enthält, fortschreitend verschlossen wird, was zu einer Vorwärtsbewegung des Fluids durch das Rohr führt. Im allgemeinen ist es der Fall, daß das Rohr vollständig verschlossen wird, wobei gegenüberliegende Wände des Rohrs in Kontakt gebracht werden, wodurch das Rohr dichtend abgeschlossen und ein Rückfluß verhindert wird. Da ein rundes Rohr stark verformbar sein muß, um das Verschließen des Rohrs zu ermöglichen, können große Spannungen in den Wänden des Rohrs entstehen.
Infolge dieser hohen Spannungen können sich die physikalischen Abmessungen des Rohrs im Laufe der Zeit ändern, wodurch der Fluidfluß und der Fluiddruck beeinflußt werden, was zu Abweichungen von den erwarteten Bedingungen führt. Um diesem Problem zu begegnen, beinhalten einige Systeme ein Rohrsegment, das Materialien umfaßt, die eine hohe Festigkeit und Elastizität aufweisen. Ein derartiges Rohr ist im vergleich zu einem herkömmlichen Rohr im allgemeinen sehr teuer. Darüber hinaus wird lediglich durch das Verwenden eines runden Rohrsegmentes, das eine höhere Festigkeit und Elastizität hat, den Problemen, die mit der Kraft und der Spannung in Verbindung stehen, die für das Zusammendrücken des Rohres erforderlich sind, nicht vollständig Rechnung getragen.
Bei anderen Anwendungen verwenden die Pumpsysteme eine separate Fluidkammer, die sich in einem Pumpsegment befindet, das mit einem herkömmlichen Rohr verbunden ist und das einen Aufbau betätigt, der das Pumpen ermöglicht. Die typische Konfiguration dieser Pumpsysteme besteht aus einem Kolben, der mit der Kammer zusammenwirkt, um Fluid zu pumpen. Diese Kammern tragen den Problemen mit der Kraft und den Spannungen in einem herkömmlichen Rohr Rechnung, sind jedoch in der Herstellung relativ teuer. Darüber haben Systeme, die derartige Kammern beinhalten, Beschränkungen, da ihre Aufbauten komplexer sind und deren Herstellung schwieriger und kostenintensiver ist.
In einem peristaltischen Pumpsystem sind die Steuerung und die Überwachung des Fluidleitungsdrucks erwünscht Bei herkömmlichen peristaltischen Pumpsystemen werden normalerweise separate Vorrichtungen verwendet, um dies zu erreichen, wobei eine Vorrichtung das peristaltische Pumpen und eine weitere Vorrichtung die Messung des Leitungsdrucks durchführt. Derartige konventionelle Systeme nehmen die Druckmessungen direkt am Rohr vor. Wenn ein peristaltisches Pumpsystem die Druckmessungen direkt am Rohr vornimmt, müssen die Rohrabmessungen und die elastischen Eigenschaften präzise und mit wenig Toleranz gesteuert werden, um genaue Messungen sicherzustellen.
Um genaue Druckmessungen vorzunehmen, ist es zudem von Bedeutung, daß das peristaltische Pumpsystem einen Aufbau hat, der eine wirkungsvolle Schnittstelle zwischen dem Fluiddruck und dem Druckerfassungselement sicherstellt. Konventionelle Systeme, die die Fluiddruckmessungen direkt am Rohr vornehmen, haben Einschränkungen, da es in vielen Fällen an einer optimalen Schnittstelle zwischen dem Rohr und dem Sensor mangelt. Allgemein gesagt, kann ein deutlicher Unterdruck, der sich im Rohr aufbauen kann, dazu führen, daß sich der Schnittstellenaufbau des herkömmlichen Systems vom Sensor löst, wodurch ein Übertragen des Fluiddrucks zum Sensor verhindert wird.
Bei peristaltischen Pumpsystemen kann es ebenfalls erwünscht sein, über eine automatisch betätigte Flußsteuervorrichtung zu verfügen, die auf die Fluidleitung wirkt, jedoch ebenfalls manuelle Operationen zuläßt. Herkömmliche Systeme weisen im allgemeinen Einrichtungen zur Fluidflußregulierung in einer Vorrichtung, die von jenen getrennt ist, die das peristaltische Pumpen des Fluids ermöglichen, und von jenen, die die Messung des Fluidleitungsdrucks ermöglichen, auf. Derartige Fluidfluß-Reguliereinrichtungen, die bislang verwendet wurden, verwendeten unterschiedliche Klemm-, Hebel- oder Walzenanordnungen, um ein flexibles rundes Rohr an einem Punkt stromaufwärts vom Pumpmechanismus teilweise oder vollstän dig zu crimpen. Eine herkömmliche Flußsteuervorrichtung enthält eine gerippte Walze mit Enden, die sich innerhalb seitlich beabstandeter Rillen bewegen, die in vertikalen Seitenwänden eines Gehäuses ausgebildet sind, durch das ein flexibles rundes Rohr des Pumpsystems läuft. Das Gehäuse beinhaltet zudem eine gegenüberliegende Wand, die in einem Winkel zum Weg der Walze geneigt ist, wobei das Gehäuse das runde Rohr zwischen dem Durchgang von Walze und gegenüberliegender Wand aufnimmt. Durch Ändern der Stellung der Walze entlang der Rillen kann der Grad des Rohrverschlusses und somit die Flußrate des Fluids durch das System gesteuert werden.
Flußsteuervorrichtungen dieser Art sind jedoch dadurch eingeschränkt, daß das flexible Rohr, auf das sie einwirken, infolge der Druckkraft, die durch eine Klemme, Hebel oder Walze für eine Zeitdauer ausgeübt wird, flachgedrückt oder anderweitig in seinen Abmessungen verformt werden können. Die Verformung oder das Kriechen kann im Laufe der Zeit fortschreiten, mit dem Ergebnis, daß sich die Flußrate im System von einer erwarteten Rate ändert, weshalb das System erfordert, daß der Benutzer die Fluidsteuervorrichtung periodisch korrigiert, um die gewünschten Flußraten zu erzielen.
Andere Fluidsteuervorrichtungen stellen eine flexible runde Leitung dar, die mit einem Segment eines konventionellen Rohres verbunden ist und dieses ersetzt und ein zylindrisches Einsatzelement enthält, das sich in der Leitung befindet. Der zylindrische Einsatz definiert einen Kanal für den Fluidfluß, von dem ein Abschnitt entlang seiner Achse eine allmählich zunehmende Querschnittsfläche aufweist. Eine Außenhülse paßt über die flexible zylindrische Leitung und bildet eine Walze aus, die innerhalb einer Spur gleitet, die in der Außenhülse ausgebildet ist. Durch Positionieren der Walze entlang der flexiblen zylindrischen Leitung, werden Abschnitte der flexiblen Leitung in den Kanal gedrückt, der durch den zylindrischen Einsatz definiert ist, wodurch der Fluidfluß gesteuert wird. Diese Vorrichtung hat jedoch Einschränkungen, da sich die Querschnittsfläche der zylindrischen Leitung im Laufe der Zeit ändern kann, und erfordert daher die Durchführung von Einstellungen, um die gewünschten Flußraten zu erreichen. Darüber hinaus sind die Vorrichtungen dadurch eingeschränkt, daß sie einen relativ komplexen Aufbau mit einer Zahl von zusammenwirkenden und sich bewegenden Teilen hat, die eine hochpräzise Herstellung erfordern, wodurch die Kosten zunehmen.
Die US 4 493 706 offenbart eine Einwegpumpkassette zur Verwendung mit einer linearen peristaltischen Pumpe. Die Kassette kann entnehmbar an einer peristaltischen Pumpe befestigt werden und ist derart beschaffen, daß sie eine Länge eines flexiblen Rohres gegen die Pump finger der peristaltischen Pumpe halten kann. Die Pumpkassette hat einen im wesentlichen starren Rahmen, der einen Fluideinlaß und einen Fluidauslaß festlegt, wobei der Fluideinlaß und der Fluidauslaß durch die Länge des flexiblen Rohres verbunden sind. Die Pumpkassette der US 4 493 706 ist integral weder mit einem Fluidregulieraufbau noch einem Drucksensor-Schnittstellenaufbau versehen.
Die EP 0293592 A2 offenbart eine Pumpkassette zur Verwendung mit einer Pumpe, die mit einem sich hin und herbewegenden Kolben versehen ist. Die Pumpkassette der EP 0293592 A2 ist mit einem Drucksensor-Schnittstellenaufbau in Gestalt einer Drucksensoröffnung ausgestattet, die es einer stabähnlichen Verlängerung eines Drucksensors gestattet, einen Druckerfassungsabschnitt einer Membran zu berühren. Diese Anordnung enthält jedoch keinen integralen Fluidregulieraufbau.
Demzufolge bleibt ein Bedarf an einer einzelnen Vorrichtung bestehen, die ein effizientes und präzises peristaltisches Pumpen von Fluiden über lange Zeit gestattet, die eine wirkungsvolle Schnittstelle zum Erfassen des Fluiddrucks unter sich ändernden Bedingungen des Leitungsdrucks einschließlich Unterdruck bereitstellt, und die die Regulierung des Fluidflusses ermöglicht, wobei die Systemungenauigkeiten minimiert werden. Die vorliegende Erfindung erfüllt diesen Bedarf.
ÜBERSICHT ÜBER DIE ERFINDUNG
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Fluidleitungssegment für die Verwendung mit einer Fluidpumpe bereitgestellt, die auf das Segment für einen kontrollierten Fluidfluß zu einer Ausgabestelle wirkt; wobei das Segment einen starren Körper mit einem Einlaßanschluß und einem Auslaßanschluß aufweist und der Einlaßanschluß sowie der Auslaßanschluß in dem starren Körper derart angeordnet sind, daß sie einander gegenüberliegen; gekennzeichnet, durch:
den starren Körper, der eine Basis, eine Abdeckung und eine Membran enthält, wobei die Membran zwischen der Basis und der Abdeckung angeordnet ist und die Basis sowie die Membran einen Fluidflußweg festlegen;
einen Fluidregulieraufbau, der sich in dem starren Körper befindet, wobei der Fluidregulieraufbau die Membran, die Basis und einen Schieber umfaßt, der mit der Membran in Eingriff steht, um den Fluß durch das Fluidleitungssegment zu steuern, und derart beschaffen ist, daß er entlang des Fluidleitungssegmentes in einer Bewegung parallel zu einer longitudinalen Achse des Fluidleitungssegments gleitet; und
einen Drucksensor-Schnittstellenaufbau, der eine Oberfläche der Membran enthält und der zur Übertragung von Druckinformationen betreffend den Fluidfluß durch das Segment zu einem Sensor angeordnet ist.
Vorzugsweise weist der Fuidregulieraufbau Klickrasten auf.
Vorzugsweise enthält die Basis einen Flansch, wobei der Flansch darin ausgebildete rechteckige Einkerbungen aufweist.
Vorteilhafterweise enthält der Schieber Ohren zum Halten des Schiebers in der Fluidpumpe.
Vorzugsweise ist die Membran aus einem elastischen Elastomermaterial gebildet und weist eine Seitenwand, die im wesentlichen senkrecht um deren Umfang hervorragt, auf, wobei die Seitenwand derart ausgebildet ist, daß sie eine sich selbstverstärkende Dichtung mit der Basis und der Abdeckung ausbildet.
In geeigneter Weise weist ein proximales Ende des Segments für eine Überwachung einer geeigneten Ausrichtung des Segments eine von einem distalen Ende des Segments abweichende Form auf.
Vorteilhafterweise sind der Einlaßanschluß und der Auslaßanschluß axial ausgerichtet.
Vorzugsweise enthält der Schieber zur manuellen Steuerung der Position des Schiebers eine Fingergreifvorrichtung.
In geeigneter Weise enthält der Schieber einen Vorsprung, wobei dieser Vorsprung derartig wirksam ist, um mit der Membran in Eingriff zu stehen und den Flüssigkeitsweg, der durch die Membran und die Basis festgelegt ist, zu steuern.
Vorteilhafterweise weist die Membran eine Konkavität für die Aufnahme des Vorsprungs auf, wenn sich der Schieber in einer Volldurchflußstellung befindet.
Vorzugsweise ist der Schieber derart ausgebildet, daß er sich longitudinal entlang des Segments bewegt.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine Perspektivansicht der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, die eine Oberseite eines konstruierten Pumpsegmentes zeigt;
2 ist eine Explosionsansicht des konstruierten Pumpsegmentes von 1, die die Basis, die Membran, die Abdeckung und den Schieber aus einer Perspektivunteransicht darstellt;
3 ist eine teilweise zusammengesetzte Ansicht des konstruierten Pumpensegmentes aus 1, die die Unterseite und den Schieber distal von dem Segment darstellt;
4 ist eine Explosionsansicht des konstruierten Pumpsegmentes aus 1 aus einer Perspektivoberansicht ohne den Schieber;
5 ist eine vergrößerte Querschnittsansicht entlang der Linien 5-5 von 1;
6 ist eine vergrößerte fragmentarische Ansicht des Fluidregulierabschnittes der Basis des explosionsartig dargestellten konstruierten Pumpsegmentes aus 2;
7 ist eine vergrößerte Querschnittsansicht der Fluidregulierfläche des Segmentes, die den Schieber mit einer Kugel in einer proximalen Stellung zeigt;
8 ist eine Seitenansicht des konstruierten Pumpsegments von 1 in einer Teilquerschnittsansicht;
9 ist eine vergrößerte fragmentarische Ansicht der Querschnittsansicht aus 7;
10 ist eine Teilquerschnittsansicht des Luftausstoßabschnittes des Pumpsegmentes;
11 ist eine Oberansicht der Luftausstoßvorrichtung aus 10;
12 ist eine Perspektivansicht des konstruierten Pumpsegmentes aus 1, dargestellt in einem Infusionssystem;
13 ist eine vergrößerte fragmentarische Ansicht aus 12, die das konstruierte Pumpsegment und den entsprechenden Abschnitt des Infusionssystems zeigt;
14 ist eine vergrößerte Querschnittsansicht entlang der Linie 14-14 von 1;
15 ist die Querschnittsansicht von 14, die das konstruierte Pumpsegment angeschlossen an einen Drucksensor darstellt;
16 ist eine schematische Querschnittsdarstellung des Druckbehälterabschnittes des konstruierten Pumpsegmentes aus 14 und 15, die zeigt, wie auf diesen Druck einwirkt, und
17 ist eine Seitenansicht eines peristaltischen Pumpmechanismusfingers, der mit der Membran und der Rille aus 5 verwendet werden kann.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Wie es in den Zeichnungen dargestellt ist, die der Veranschaulichung und nicht der Einschränkung dienen, ist die Erfindung als konstruiertes Pumpsegment ausgebildet, das in einer einzelnen Vorrichtung das wirkungsvolle und präzise Pumpen von Fluiden in einem Pumpsystem gestattet, den Fluidfluß reguliert und eine wirkungsvolle Schnittstelle zum Erfassen des Fluiddrucks bereitstellt.
Wendet man sich nun den Zeichnungen und insbesondere 1 zu, so ist ein konstruiertes Pumpsegment 10 dargestellt. Im allgemeinen ist das konstruierte Pumpsegment 10 eine Vorrichtung, die lösbar in einem Pumpsystem (in 10 gezeigt) angebracht werden soll, das den Transfer von Fluid aus einem Reservoir zu einer Ausgabestelle steuert. Das Pumpsystem gibt Fluid aus dem Reservoir zu einem proximalen Ende 15 des Pumpsegmentes 10 über ein konventionelles Rohr aus. Das Fluid durchläuft das Pumpsegment 10 und tritt an einem distalen Ende 17 des Pumpsegmentes 10 aus. An dem distalen Ende 17 ist ein zusätzliches herkömmliches Rohr des Pumpsystems angebracht, das das Fluid weg von dem Pumpsegment 10 und hin zu der Ausgabestelle transportiert.
Das konstruierte Pumpsegment 10 enthält drei Basiskomponenten. Wie es am besten in 5 zu sehen ist, die eine Querschnittsansicht ist, enthält die bevorzugte Ausführungsform des konstruieren Pumpsegmentes 10 eine Elastomermembran 12, die zwischen einer Basis 14 und einer Abdeckung 16 sandwichartig angebracht ist. Zusammengebaut befindet sich die Abdeckung 16 entweder in derselben Ebene mit oder unter der Höhe der Basis 14. Wie in 5 gezeigt, befindet sich die Abdeckung in einer Ebene mit dem Basisflansch. Im Allgemeinen ist der Weg, den das Fluid durch das Pumpsegment 10 nimmt, durch die Membran 12 und die Basis 14 festgelegt. Die Abdeckung 16 bewirkt im allgemeinen, daß die Membran 12 dichtend gegen die Basis 14 wie auch gegen sich selbst gehalten wird. Die Konfigurationen der Membran 12, der Basis 14 und der Abdeckung 16 werden im Detail unten beschrieben.
Das Pumpsegment 10 führt drei unterschiedliche Funktionen aus. In der Nähe des proximalen Endes 15 des konstruierten Pumpsegmentes 10 befindet sich ein Aufbau, der die Flußraten durch das Pumpsegment 10 reguliert. In einem Zwischenabschnitt 13 des Pumpsegmentes 10 befindet sich ein Aufbau, der dazu geeignet ist, mit dem Pumpsystem zusammenzuwirken, um peristaltisch Fluide durch das Pumpsegment 10 zu pumpen. In der Nähe seines distalen Endes 17 hat das Pumpsegment 10 einen Aufbau, der dazu geeignet ist, mit dem Pumpsystem zusammenzuwirken, um den Druck des Fluids zu erfassen, das das Pumpsegment 10 durchläuft.
Die Fluidregulierung wird in dem Pumpsegment 10 im allgemeinen in Zusammenwirkung mit der Verwendung eines Schiebers 18 bewerkstelligt. Der Aufbau des Schiebers 18 wird im folgenden detailliert beschrieben. In der Nähe des proximalen Endes 15 des Pumpsegmentes 10 bietet die Abdeckung 16 Zugang zu der Elastomermembran 12. Durch den Zugang, der durch die Abdeckung 16 gegeben ist, drückt der Schieber 18 die Membran 12 auf den Fluidweg nieder, wodurch die Querschnittsfläche verändert wird, durch die das Fluid fließen kann. Wenn sich der Schieber 18 entlang der Basis 14 bewegt, drückt er die Membran 12 dichtend auf die Basis 14 nieder, wodurch der Fluß mit Ausnahme in der Rille 60 mit veränderbarem Querschnitt unterbunden wird. Durch Verändern des Fluidflußweges in unterschiedlicher Weise reguliert der Schieber 18 den Fluß des Fluids durch das Pumpsegment 10.
Wendet man sich nun dem peristaltischen Pumpen von Fluiden durch das Pumpsegment 10 zu, wird das peristaltische Pumpen in erster Linie durch das Zusammenwirken der Membran 12 und der Basis 14 des Pumpsegmentes 10 ermöglicht. Am Zwischenabschnitt 13 des Pumpsegmentes 10 bietet die Abdeckung 16 weiteren Zugang zu der Membran 12, durch den ein peristaltischer Pumpmechanismus (nicht gezeigt) des Pumpsystems arbeitet. Im allgemeinen arbeitet der peristaltische Pumpmechanismus derart, daß er nacheinander alternativ benachbarte Abschnitte der Membran 12 auf den Fluidflußweg gegen die Rille in der Basis 14 drückt, um dadurch das Fluid durch das Pumpsegment 10 vorwärtszubewegen.
Die Druckerfassung von Fluiden, die durch das Pumpsegment 10 fließen, erfolgt hauptsächlich durch das Zusammenwirken der Membran 12 und der Abdeckung 16 des Pumpsegmentes 10. In der Nähe des distalen Endes 17 des Pumpsegmentes 10 bietet die Abdeckung 16 wiederum Zugang zu der Membran 12. In diesem Bereich ist die Membran 12 zu einem im wesentlichen hohlen und flexiblen verschlossenen Zylinder ausgebildet, der über einen Kopf verfügt, von dem ein Teil einen kuppelförmigen Abschnitt aufweist. Der besseren Beschreibung wegen, wird der Behälter 36 als kuppelförmiger Druckbehälter 36 bezeichnet. Der Behälter verhält sich wie eine Druckmembran, die Druckinformationen bezüglich des Fluids weitergibt, das durch das Pumpsegment 10 fließt.
Da nun die grundlegenden Funktionen und Bestandteile des konstruierten Pumpsegmentes 10 erläutert wurden, folgt eine detailliertere Beschreibung des Aufbaus des Pumpsegmentes 10. Der Gesamtaufbau des Pumpsegmentes 10 wird zuerst beschrieben, gefolgt von grundlegenden Erläuterungen der Gesamtaufbauten der Komponenten des Pumpsegmentes 10. Anschließend wird sich den Details der Bestandteile und ihrer Funktionen im einzelnen zugewandt, wie auch ihrem Zusammenwirken mit dem zugehörigen Aufbau des Pumpsystems, in dem das Pumpsegment 10 lösbar angebracht ist.
Bei der bevorzugten Ausführungsform hat, wie in 1 gezeigt, das konstruierte Pumpsegment 10 eine längliche Form mit longitudinaler und lateraler Achse 111, 113. Die Länge des länglichen Pumpsegmentes 10 ist größer als sowohl seine Breite als auch Höhe, wobei die Breite des Pumpsegmentes 10 größer ist als dessen Höhe.
Die Gesamtlänge des dargestellten Pumpsegmentes 10 wurde gemäß anthropometrischer Untersuchungen so gewählt, daß sie etwa gleich der durchschnittlichen (50 Perzentil) Breite einer weiblichen Hand ist, so daß das Segment 10 mit einigen Fingern auf die Handfläche gedrückt werden und der Daumen den Schieber 18 manipulieren kann. Somit wird in großem Maße eine Einhandbedienung des Pumpsegmentes 10 ermöglicht.
Der gesamte äußere Aufbau des Pumpsegmentes 10 ist, wenn er so betrachtet wird, daß seine gesamte Breite betrachtet werden kann, im wesentlichen ein längliches Oval, dessen eines Ende abgeschnitten ist. Das proximale Ende 15 des Pumpsegmentes 10 enthält den abgeschnittenen Teil des länglichen Ovals, und das distale Ende 17 weist das runde Ende des länglichen Ovals auf.
Von dem proximalen Ende 15, parallel zu der longitudinalen Achse 111 des länglichen Pumpsegmentes 10, erstreckt sich ein zylindrisches Rohrpaßstück 44, das geeignet ist, an ein herkömmliches Rohr des Pumpsystems angeschlossen zu werden, und das einen Eingang für den Durchgang des Fluids in das Pumpsegment 10 bildet. In ähnlicher Weise erstreckt sich von dem distalen Ende 17 parallel zu der longitudinalen Achse 111 des Pumpsegmentes 10 ein weiteres zylindrisches Rohrpaßstück 45, das ebenfalls geeignet ist, mit einem herkömmlichen Rohr eines Pumpsystems verbunden zu werden, und das einen Ausgangsanschluß für das Fluid bildet, das durch das Pumpsegment 10 fließt.
Als nächstes werden die Gesamtaufbauten der Basis 14, der Abdeckung 16, der Membran 12 und des Schiebers 18 beschrieben. Unter Bezugnahme auf 2, die eine Explosionsdarstellung des Pumpsegmentes 10 ist, bildet die Basis 14 im allgemeinen die gesamte abgeschnittene ovale Konfiguration des Pumpsegmentes 10, wie es oben beschrieben wurde, und enthält die zylindrischen Rohrpaßstücke 44, 45. Die Basis 14 besteht aus einem Bodenabschnitt 34 und einer Seitenwand 19, die sich im wesentlichen um eine Umrandung 63 des Bodenabschnittes 34 erstreckt. Die Seitenwand 19 und der Bodenabschnitt 34 bilden einen Innenbereich 42 der Basis 14. Eine Rille 21, die in dem Bodenabschnitt 34 der Basis 14 und parallel zu der longitudinalen Achse 111 des Pumpsegmentes 10 ausgebildet ist, legt einen unteren Abschnitt eines Kanals 22 (siehe 5) für den Fluidfluß fest. Wie es später detaillierter beschrieben werden wird, steht der Kanal 22 mit den Rohrpaßstücken 44, 45 in Verbindung.
Unter Bezugnahme auf 4, die eine umgedrehte Explosionsdarstellung des Pumpsegmentes 10 ohne den Schieber 18 ist, wird der Gesamtaufbau der Abdeckung 16 beschrieben. Die Abdeckung 16 hat eine im wesentlichen (im Bezug auf die Basis 14) passende abgeschnittene ovale Ausbildung mit einem im wesentlichen flachen oberen Abschnitt 47 und einer Seitenwand 49, die sich davon im wesentlichen senkrecht um dessen Umfang 65 erstreckt, um einen Innenbereich 52 innerhalb der Abdeckung 16 abzugrenzen. An einem proximalen Ende 50 der Abdeckung 16 hat die Seitenwand 49, anstatt dem abgeschnittenen ovalen Umfang 65 der Abdeckung 16 zu folgen, eine halbkreisförmige Ausbildung, die eine halbkreisförmige Ge stalt der Seitenwand 49 nachahmt, die sich von einem vorderen Ende 51 der Abdeckung 16 erstreckt. Somit hat die Seitenwand 49 eine längliche ovale Gestalt, die nicht abgeschnitten ist.
Der Gesamtaufbau der Abdeckung 16 ist geringfügig kleiner als der der Basis 14 und derart beschaffen, daß der Umfang 65 und die Seitenwand 49 der Abdeckung 16 innerhalb der Seitenwand 19 der Basis 14 gut sitzend Platz finden, wenn die Abdeckung 16 innerhalb der Basis 14 angeordnet ist, wobei der Innenbereich 52 der Abdeckung 16 dem Innenbereich 42 der Basis 14 zugewandt ist. Weiterhin ist die Seitenwand 49 der Abdeckung 16 dazu geeignet, um um einen Umfang 28 der Membran 12 zu passen.
Der Gesamtaufbau der Membran 12 ist in 2 dargestellt. Der Umfang 28 der Membran 12 hat eine im wesentlichen längliche und ovale Gesamtform, die dazu geeignet ist, dichtend innerhalb des Innenbereiches 42 der Basis 14 und des Innenbereiches 52 der Abdeckung zu sitzen. Die ovale Membran 12 enthält ein proximales rundes Anschlußende 24, ein distales rundes Anschlußende 25 und einen zentralen planen Bereich 23. Eine Konkavität 33 befindet benachbart zu dem proximalen Ende 24. Bei der dargestellten Ausführungsform hat sie eine ovale Gesamtform und die Membran ist dünner, wenngleich die Unterseite der Membran plan bleibt. Die Kugel 20 des Schiebers paßt, wie es unten im Detail beschrieben ist, in der Volldurchflußstellung in die Wölbung 33. Die verringerte Menge des Membranmaterials an dieser Stelle verringert die Möglichkeiten, daß die Kugel die Membran in die Rille drückt und somit die Durchflußmenge verringert. Die anderen Details dieses Aufbaus, einschließlich jenen, die sich auf den hohlen und flexiblen kuppelförmigen Druckbehälter 36 beziehen, werden im folgenden detaillierter beschrieben.
Wie zu erkennen ist, ist die Membran flexibel, wobei eine Änderung der Kopfhöhe bewirken kann, daß sie sich von der Leitung 22 weg oder darauf zu bewegt, was zu einer Änderung des Füllvolumens der Leitung führt. Der Abstand über die Membran, die Breite und Tiefe der Rille wurden derart gewählt, daß lediglich eine vierprozentige Änderung des Füllvolumens des Pumpsegmentes auftreten würden, wenn das Fluidreservoir bewegt würde, um eine Druckänderung von 30 Zoll Wasser zu bewirken. Bei einer Ausführungsform führte dies zu einer Änderung von 2,4 μl.
Zudem enthält das konstruierte Pumpsegment 10 bei der bevorzugten Ausführungsform den Schieber 18. Der Schieber 18 ist so beschaffen, daß er um einen Abschnitt des Pumpsegmen tes 10 in der Nähe seines proximalen Endes 15 paßt und sich entlang desselben bewegt. Die Bewegung des Schiebers 18 entlang des Pumpsegmentes 10 ist parallel zu der longitudinalen Achse 111.
Wie es in 2 gezeigt ist, nähert sich der Gesamtaufbau einer Ausführungsform des Schiebers 18 im wesentlichen der Gestalt einer hohlen rechteckigen Hülse an, und da er um das Pumpsegment 10 paßt, ist die Breite der Schiebers 18 ebenfalls größer als dessen Höhe. Weiterhin ist die Länge des Schiebers 18 geringer als seine Breite und von ähnlicher Größe wie seine Höhe. Der Schieber 18 ist dazu geeignet, die Kugel 20 aufzunehmen.
Zusätzliche Details der einzelnen Bestandteile des Pumpsegmentes 10 werden nun beschrieben. Die Membran 12 kann durch Spritzgießen oder andere Verfahren hergestellt sein und kann ein Elastomermaterial, wie etwa Silikon GE 6030, das von General Electric hergestellt wird und eine ausreichende Festigkeit sowie Elastizität bietet, daß es wiederholt wirkungsvoll und präzise gewünschte Funktionen über einen längeren Zeitraum ausführen kann, umfassen. Unter Bezugnahme auf 2 ist die Oberseite 26 der Membran 12 am besten zu sehen. Die Oberseite 26 enthält einen zentralen planen Bereich 23. Eine obere Seitenwand 29 erstreckt sich um den gesamten Umfang 28 der Oberseite 26 und ragt von dem zentralen planen Bereich 23 der Membran 12 hervor. Die obere Seitenwand 29 ist derart beschaffen, daß sie eine erste Dichtung mit der Abdeckung 16 bildet. In der Nähe des distalen Anschlußendes 25 der Membran und hervorragend von deren zentralem planen Bereich 23, befindet sich der flexible kuppelförmige Druckbehälter 36, der als Druckdiaphragma wirkt. Der kuppelförmige Druckbehälter 36 weist eine zylindrische Seitenwand 126 auf, die sich einen vorbestimmten Abstand von der Oberseite 26 der Membran 12 erstreckt, so daß sie eine Schnittstelle bildet, die gegen einen Drucksensor (gezeigt in 12 und im folgenden weiter beschrieben) vorbelastet ist und mit diesem in direktem Kontakt steht.
Wendet man sich nun 4 zu, so ist eine Unterseite 27 der Membran 12 dargestellt. Die Unterseite 27 weist ebenfalls einen zentralen planen Bereich 23 auf. Eine untere Seitenwand 30 erstreckt sich um den gesamten Umfang 28 der Membran 12 und ragt von dem zentralen planen Bereich 23 der Unterseite 27 hervor. Die untere Seitenwand 30 ist derart ausgebildet, daß sie eine zweite Dichtung mit der Basis 14 bildet. An den Anschlußenden 24, 25 der Membran 12 und in der unteren Seitenwand 30 sind halbkreisförmige Bogengänge 32 ausgebildet, die in einen zugehörigen Aufbau der Basis 14 eingreifen, der den Eingang und Ausgang in den Kanal 22 für den Fluidfluß bildet. Die Unterseite 27 der Membran 12 enthält zu dem einen Hohlraum 37, der die Unterseite des hohlen und flexiblen kuppelförmigen Behälters 36 bildet.
Wendet man sich nun wieder 2 zu, so werden zusätzliche Details der Basis 14 beschrieben. Das Innere 42 der Basis 14 weist einen Aufbau auf, der so beschaffen ist, daß er die Seitenwand 49 der Abdeckung 16 und die untere Seitenwand 30 der Membran 12 aufnimmt und damit zusammenpaßt. Demzufolge ist im Inneren 42 der Basis 14 eine ovale Membranaussparung 46 ausgebildet, die dazu geeignet ist, daß sie die ovale untere Seitenwand 30 der Membran 12 aufnimmt und abdichtet. Weiterhin ist eine ovale Abdeckungsausnehmung 48, die dazu geeignet ist, die ovale Seitenwand 49 der Abdeckung 16 aufzunehmen, im Inneren 42 der Basis 14 ausgebildet. Die Membran und die Abdeckungsausnehmung 46, 48 bilden somit konzentrische, oval-ähnliche Durchgänge in der Basis 14, wobei die Membranaussparung 46 innerhalb der Abdeckungsaussparung 48 ruht.
In der Nähe jedes Endes 40, 41 der Basis 14 und an jedem Ende der ovalen Abdeckungsaussparung 48 sind längliche abgerundete Vorsprünge 31 ausgebildet, die parallel zu einer longitudinalen Achse 115 der Basis 14 verlaufen. Die abgerundeten Vorsprünge 31 haben jeweils eine Innenbohrung 67 (lediglich eine Bohrung in dem proximalen abgerundeten Vorsprung 31 ist in den Zeichnungen zu sehen) und stehen jeweils mit einem zugehörigen Rohrpassstück 44, 45 in Fluidverbindung, um dadurch Einlässe und Auslässe in das Innere 42 der Basis 14 zu bilden. In der Nähe des distalen Endes 41 der Basis 14 und in der Rille 21 weist das Innere 42 der Basis 14 weiterhin einen nach oben verlaufenden Vorsprung, der als Blasenausstoß 64 dient, auf.
Das Auslaßpaßstück 45 hat eine Länge, die derart gewählt ist, daß sie eine geringere Krümmung der angeschlossenen Fluidleitung in der Nähe des Pumpsegmentes 10 bewirkt. Wie es in 12 gezeigt ist, ist das Pumpsegment 10 in einer Pumpe 300 installiert. Das Auslaßpaßstück 45 weist ein flexibles Fluidleitungsrohr 334 auf, das einem Luft-in-Leitung-Sensorsystem 336 zugewandt ist und das vom Luft-in-Leitung-Sensorsystem erfasst werden soll, wenn es sich in Position dreht. Da das Auslaßpaßstück 45 relativ starr ist, nimmt das Fluidrohr 334 bis zu einem Punkt stromabwärts von seinem Verbindungspunkt mit dem Auslaßpaßstück 45 keine Krümmung an, die von der Verpackung herrühren kann. Die Länge des Auslaßpaßstückes ist derart gewählt, daß dieser Krümmungspunkt soweit wie möglich stromabwärts verschoben ist, so daß die Wahrscheinlichkeit geringer ist, daß sich das Rohr vor dem Luft-in-Leitung-Sensor stark krümmt.
Unter Bezugnahme auf die 2 und 6 weist die Rille 21 in der Nähe eines proximalen Endes 40 der Basis 14 einen erhöhten Abschnitt auf, der als Fluidsteuerbereich 59 dient. Im Fluidsteuerbereich 59, und parallel zu einer longitudinalen Achse 115 der Basis 14 verlaufend, ist eine weitere Rille 60 ausgebildet, die eine veränderbare Tiefe und/oder Breite (veränderbare Querschnittsgröße) sowie eine Querschnittsfläche aufweist, die von Null 310 bis zu einer gewünschten Tiefe 312 reicht, die geeignet ist, um eine maximal gewünschte Flußrate zu gestatten.
Die Basis 14 beinhaltet zudem einen Flansch 62, der sich im wesentlichen senkrecht von der Oberseite der Seitenwand 19 der Basis 14 und weg von dem Inneren 42 der Basis 14 erstreckt. Der Flansch 62 ist um das distale Ende 41 und auf beiden Seiten des Mittelabschnittes der Basis 14 ausgebildet und endet an parallel länglichen Stellen auf jeder Seite der Basis 14, entfernt zur Längsposition des Fluidsteuerbereiches 59. Weiterhin sind rechteckige Auskerbungen 63 in den Flansch 62 an parallelen longitudinalen Stellen entlang der Basis 14 in der Nähe des distalen Endes 41 der Basis 14 ausgebildet.
Wie es in 4 gezeigt ist, sind auf der Außenseite 117 der Basis 14 zwei Klickrasten 80 ausgebildet, die zwei nach oben ragende Vorsprünge mit niedrigem Profil sind. Die Klickrasten sind an derselben longitudinalen Stelle entlang der Basis 14 seitlich beabstandet und befindet sich in der Nähe des Ortes, wo der Flansch 62 endet. Entsprechend den Klickrasten nach oben ragende Vorsprünge 314 befinden sich zudem auf dem Schieber (2). Das Zusammenwirken dieser Klickrasten 80 und 314 liefert der Bedienperson eine sichere Sensoranzeige, daß der Schieber 18 eine vorbestimmte Stellung einnimmt, in diesem Fall, die Flußstoppstellung. Es wird zudem ein hörbarer Geräusch erzeugt.
Unter weiterer Bezugnahme auf 4 werden als nächstes die Details der Abdeckung 16 beschrieben. Die Abdeckung 16 ist länglich und verfügt über ein proximales sowie ein distales Anschlußende 50, 51 und ein im wesentlichen konkaves Inneres 52 sowie ein im wesentlichen konvexes Äußeres 53. In der Seitenwand 49 befinden sich an jedem Anschlußende 50, 51 der Abdeckung Abdeckungsaussparungen 54, die sich Halbkreisen annähern und dazu geeignet sind, die länglichen abgerundeten Vorsprünge 31 der Basis 14 aufzunehmen. Im Inneren 52 der Abdeckung 16 befindet sich eine ovale Vertiefung 55, die so eingerichtet ist, daß sie die im wesentlichen ovale obere Seitenwand 29 der Membran 12 aufnimmt und mit dieser zusammenpaßt.
Bei der bevorzugten Ausführungsform weist die Abdeckung 16 zudem Öffnungen auf, die, wenn das Pumpsegment 10 zusammengesetzt ist, einen Zugang zu unterschiedlichen Teilen der Membran 12 bereitstellen. Eine kreisförmige Öffnung 56 ist in der Nähe des distalen Anschlußendes 51 und im wesentlichen in der Mitte der Breite der Abdeckung 16 ausgebildet. Die Öffnung 56 umgibt ein Vorsprung 152, der eine Zentrierung der Membran während des Zusammenbaus des Pumpsegmentes 10 unterstützt. Der Vorsprung 152 verläuft vollständig um die Öffnung 56 und wirkt mit dem Abschnitt des Druckbehälters 36 der Membran zusammen, um diese in der Öffnung 56 während des Zusammenbaus des Segmentes 10 zu zentrieren. Ohne den Vorsprung besteht die Wahrscheinlichkeit, daß sich der Behälter während der Herstellung longitudinal bewegt und beim Zusammenbau außermittig ist.
In einem Zwischenabschnitt der Abdeckung und ebenfalls im wesentlichen zentriert ist eine längliche Zwischenöffnung 57 ausgebildet. Schließlich ist eine längliche Fluidsteueröffnung 58 in der Abdeckung 16 in der Nähe des proximalen Anschlußendes 50 der Abdeckung 16 zentriert.
Wendet man sich nun 2 zu, so ist ein Kanal 338 zwischen dem Pumpabschnitt 340 der Basis und dem Abschnitt des Druckbehälters 36 ausgebildet. Dieser Kanal 338 hat Abmessungen, die derart gewählt sind, daß die Übertragung von Pumpgeräuschen von dem Pumpabschnitt 340 auf den Druckerfassungsabschnitt 36 verringert wird. Bei der dargestellten Ausführungsform wurde die Länge des Kanals 338 so gewählt, daß sie das Dreifache seiner Breite beträgt. Es hat sich gezeigt, daß diese Abmessungen den Umfang der Pumpgeräusche verringerten, die einen Sensor erreichen, der mit dem Druckbehälter 36 verbunden ist.
Die Basis und die Abdeckung bestanden bei einer Ausführungsform aus Polymeracryl, wie etwa Acryl Cyro XT250 der Cyro Industries, 100 Valley Road, Mt. Arlington, NJ.
Als nächstes werden unter Bezugnahme auf 2 zusätzliche Details des Schiebers 18 beschrieben. Wie es oben beschrieben wurde, ist bei der bevorzugten Ausführungsform der Schieber 18 derart beschaffen, daß er die Kugel 20 aufnimmt. Bei einer Ausführungsform bestand die Kugel aus Edelstahl und der Schieber aus einem Acetalpolymer, wie etwa BASF W2320 von BASF, 100 Cherry Hill Road, Parsippany, NJ. Der Schieber 18 hat einen im wesentlichen hohlen Aufbau mit einem im wesentlichen rechteckigen Querschnitt und einer ausreichenden Länge, um eine Manipulation von Hand zu gestatten. Der Schieber 18 weist eine erste lange Seite 68 und eine zweite lange Seite 69 sowie ein Paar kurzer Seiten 61 auf, die die im wesentlichen rechteckige Gestalt vervollständigen. Das Äußere des Schiebers ist glatt ohne scharfe Kanten, so daß die Wahrscheinlichkeit geringer ist, daß er sich an einem Gegenstand in seiner Arbeitsumgebung (wie etwa der Kleidung der Bedienperson) verfängt und unabsichtlich bewegt wird.
Im wesentliche in der Mitte der ersten langen Seite 68 ist eine Rille 74 ausgebildet. Die Gestalt der Rille 74 gleicht der Fläche einer rechten Hand ohne Finger, enthält jedoch einen Daumen, der zu einer der kurzen Seiten 61 zeigt und einen Teil dessen enthält, was als Handgelenk bezeichnet werden kann, von dem er sich erstreckt. Im wesentlichen in der Mitte der ersten langen Seite 68 und innerhalb der Rille 74 ist eine Fassung 71 ausgebildet, die dazu geeignet ist, die Kugel 20 zu halten und aufzunehmen. Der Durchmesser der Fassung 71 ist geringer als der Durchmesser der Kugel 20; sobald die Kugel durch die Fassung 71 durchgedrückt wird, hält die Fassung somit die Kugel zwischen sich und der Membran. In der kurzen Seite 61 des Schiebers 18, in Länge des Schiebers 18 verlaufend und im wesentlichen senkrecht davon, sind zudem abgerundete Flachvorsprünge oder Ohren 82 ausgebildet.
Wie es am besten in 3 zu sehen ist, enthält der mittlere Abschnitt der zweiten langen Seite 69 einen schrägen Vorsprung 79, der sich von dieser in einem Winkel zu der Länge des Schiebers 18 erstreckt. Der schräge Abschnitt 79 weist eine konkave Form auf, die sich sehr gut dazu eignet, den Daumen einer Bedienperson aufzunehmen. In dem konkaven schrägen Abschnitt 79 sind mehrere parallele Stege 72 ausgebildet, die quer über den schrägen Abschnitt 79 verlaufen und dazu dienen, das Greifen des Schiebers 18 durch die Bedienperson zu erleichtern.
Wie in 1, 2, 3, 7 und 13 zu erkennen, enthält der Schieber eine Entlastungskerbe 316, die versucht zu verhindern, daß die Fassung 71 und der Schieber 18 während des Durchführens der Kugel 20 durch die Fassung beschädigt werden. Als weiteres Merkmal, das in 7 gezeigt ist, enthält die Fassung 71 eine Senkung 318 in ihrer Oberseite. Diese Senkung erleichtert die Durchführung der Kugel durch die Fassung dahingehend, daß die Kugel nun weniger Material durchdringen muß, um ihre engültige Position zu erreichen. Das übrige Schiebermaterial zwischen der Kugel und der Senkung reicht aus, um dem Druck zu widerstehen, der während dieses Vorgangs ausgeübt werden kann.
Da nun die Details der einzelnen Komponenten des Pumpsegmentes 10 beschrieben worden sind, erfolgt eine Beschreibung ihres Zusammenwirkens und Zusammenbaus. Unter Bezug nahme auf 2 wird, um das Pumpsegment 10 zusammenzusetzen, die Membran 12 in der Basis 14 angeordnet, wobei der flexible kuppelförmige Druckbehälter 36 vom Inneren 42 der Basis 14 abgewandt ist und den Blasenausstoß 64 der Basis 14 überdeckt. Als nächstes wird die Abdeckung 16 in der Basis 14 derart angeordnet, daß die kreisförmige Öffnung 56 der Abdeckung 16 um den kuppelförmigen Druckbehälter paßt und das Innere 52 der Abdeckung 16 dem Inneren 42 der Basis 14 zugewandt ist. Wie es oben erwähnt wurde, unterstützt der Vorsprung 152 die Zentrierung der Membran in der Abdeckung.
Wie es in 3 zu erkennen ist, kann weiterhin, sobald die Membran 12 zwischen der Basis 14 und der Abdeckung 16 sandwichartig angeordnet ist, der Schieber 18 über der Basis 14 und der Abdeckung 16 angeordnet werden. Der Schieber 18 ist derart ausgerichtet, daß seine zweite lange Seite 69 das Äußere 117 der Basis 14 überdeckt, und daß der höchste Teil des schrägen Abschnittes 79 am nächsten zu dem proximalen Ende 40 des Pumpsegmentes 10 angeordnet ist. Um schließlich den Zusammenbau des Pumpsegmentes 10 zu vervollständigen, wird die Kugel 20 durch die Senkung 318 und die Fassung 71 gedrückt, um nun zwischen der Fassung 71 und der Membran an der richtigen Stelle gehalten zu werden. Da sich die Kugel nun zwischen dem Schieber und der Membran befindet, hält sie den Schieber auf der zusammengesetzten Basis, wenn der Schieber zu dem proximalen Ende des Segmentes 10 bewegt wird, da die Kugel auf die Stirnwand 81 der Abdeckung trifft und sich nicht weiter bewegen kann.
Wie es in 5 gezeigt ist, bilden bei der bevorzugten Ausführungsform die Membran 12 und die Basis 14 einen abgedichteten Kanal 22 für den Fluidfluß. Wie es oben erläutert wurde, enthält die Basis 14 eine Rille 21, die longitudinal entlang und im wesentlichen mit der Länge der Basis 14 verläuft. Ist das Pumpsegment 10 zusammengesetzt, befindet sich die Membran 12 zwischen der Basis 14 und der Abdeckung 16, wobei ihre obere und untere Seitenwand 29, 30 dichtend in der Membranaussparung 46 der Basis 14 bzw. der Membranvertiefung 55 der Abdeckung 16 sitzen und ihre Unterseite 27 die Rille 21 überdeckt. Ist das Pumpsegment 10 in dieser Weise zusammengesetzt, besteht ein Zwischenraum für den Fluidfluß zwischen der Unterseite 27 der Membran 12 und der Rille 21 der Basis 14 in Gestalt eines dichten Kanals 22. (Es wird darauf hingewiesen, daß sich sämtliche folgenden Bezugnahmen auf den Aufbau des Pumpsegmentes 10 und dessen Bestandteile auf ein zusammengesetztes Pumpsegment 10 beziehen.)
Der Kanal ist mittels der Gestalt des Membranrandes und der Form der Basis und der Abdec kung, die den Membranrand aufnehmen, abgedichtet. Durch diesen Aufbau ist eine selbstverstärkende Dichtung ausgebildet. Wendet man sich nun 5, 14 und 15 zu, so ist der Rand 28 der Membran 12 dargestellt. In 14 und 15 ist dieser Rand in seinem entspannten Zustand zu sehen. In 5 ist der Rand zwischen der Basis 14 und der Abdeckung 16 in seine Betriebsstellung gepreßt. Wenngleich 14 und 15 die Membran in zusammengesetztem Zustand mit Abdeckung und Basis zeigen, ist der Rand 28 der Membran lediglich aus Gründen der Klarheit der Darstellung nicht zusammengedrückt gezeigt. Die Basis 14 enthält ein erhabenes Dichtungselement 320 mit einer abgeschrägten Oberfläche 322, die den Rand 28 der Membran 12 greift. Der Punkt des Dichtungselementes 320, das mit der Membran zusammenwirkt, erzeugt eine erste Dichtung für das Fluid in der Rille 21. Sollte der Fluiddruck die erste Dichtung überwinden, würde er versuchen, zwischen der geneigten Fläche 322 und dem Membranrand 28 auszutreten. Die geneigte Fläche 322 nimmt jedoch die auf sie wirkende Kraft des komprimierten Randes 28 auf und wirkt als O-Ring-Dichtung, die ein weiteres Lecken verhindert. Aus diesem Grund wird diese Dichtung gemeinhin als selbstverstärkende Dichtung bezeichnet.
Als nächstes wird der Weg des Fluidflusses durch das zusammengesetzte Pumpsegment 10 beschrieben. Unter Bezugnahme auf 8 bildet das Rohrpaßstück 44, das an dem proximalen Ende 40 des Pumpsegmentes 10 ausgebildet ist, den Eingang in das Pumpsegment 10. Fluid, das in das Rohrpaßstück 44 eintritt, trifft zunächst auf den Abschnitt des Kanals 22, der durch den Fluidsteuerbereich 59 festgelegt ist, der in der Rille 21 ausgebildet ist, und den Abschnitt der Membran 12, die den Steuerbereich 59 überdeckt. Von dort breitet sich das Fluid durch den Zwischenabschnitt 13 des Pumpsegmentes 10 aus.
Als nächstes wird das Zusammenwirken des Schiebers 18 mit den anderen Bestandteilen des Pumpsegmentes beschrieben. Wie es zuvor erläutert wurde, ist der Schieber 18 dazu geeignet, sich longitudinal entlang des Pumpsegmentes 10 in der Nähe seines proximalen Endes 40 zu bewegen. Wendet man sich nun auch 9 zu, so ist die longitudinale Bewegung des Schiebers 18 hin zu dem distalen Ende 41 des Pumpsegmentes 10 durch die Abschlußenden 119 des Flansches 62 der Basis 14 begrenzt. Zudem bewirkt der Schieber 18, daß die Klickrasten 80 und 314 (2 und 4) in Eingriff gelangen, wenn sich der Schieber 18 den Abschlußenden 119 des Flansches 62 nähert, wodurch ein hörbares "Klicken" und ein wahrnehmbares Gefühl erzeugt werden, die anzeigen, daß der Schieber in die Mitte des Pumpsegmentes 10 oder in seine distalste Stellung, d. h. hin zu dem distalen Ende 41 des Pumpsegmentes 10, bewegt wurde.
Wie es in 7 und 9 dargestellt ist, ist die Kugel 20 des Schiebers 18 dazu geeignet, sich innerhalb der Fluidregulieröffnung 58 der Abdeckung 16 zu bewegen, und so wirkt, daß er die Membran 12 dichtend gegen den Steuerbereich 59 der Basis 14 drückt, wodurch ein Fluß mit Ausnahme durch die Rille 60 mit veränderbarem Querschnitt (siehe 6) verhindert wird. Da der Regulierabschnitt 59 die annähernde Form der Kugel 20 hat und die Membran durch die Kugel zusammengedrückt wird, fließt kein Fluid, mit Ausnahme durch die Rille 60 mit veränderbarem Querschnitt, durch den Abschnitt. Somit gibt eine Bewegung der Kugel entlang des Regulierabschnittes 59 mehr oder weniger Fläche der Rille frei, wodurch der Fluidfluß gesteuert wird. Eine derartige Bewegung bewirkt, daß die Flußrate des Fluids durch das Pumpsegment 10 gesteuert wird. Wenn sich der Schieber 18 in seiner distalsten Stellung befindet, drückt die Kugel 20 die Membran 12 gegen den Teil des Regulierabschnittes 324, der keine Rille aufweist, wodurch der Fluß durch das Pumpsegment 10 vollständig unterbunden wird. Es wird zudem darauf hingewiesen, daß zusätzlich zu den Enden 119 des Flansches 62, der die Bewegung des Schiebers 18 in die distale Richtung begrenzt, wenn der Schieber 18 innerhalb der Fluidregulieröffnung 58 bewegt wird, die longitudinale Bewegung des Schiebers 18 entlang des Pumpsegmentes 10 in die proximale Richtung ebenfalls durch den Eingriff der Kugel 20 mit den longitudinal beabstandeten Stirnwänden 81 und 83 der Fluidregulieröffnung 58 begrenzt ist.
Bei einer weiteren Ausführungsform (nicht gezeigt) hat der Schieber 18 einen Aufbau, der die Kugel 20 ersetzt und die Membran 12 auf die Basis 14 niederdrückt. Es wird beispielsweise in Erwägung gezogen, daß der Schieber 18 einen Vorsprung in einer vorbestimmten Breite haben kann, der sich einen bestimmten Abstand von der Unterseite der ersten Seite des Schiebers 18 derart erstreckt, daß ein ausreichender Teil der Membran 12 mit dem Steuerbereich 59 der Basis zusammenwirkt, um dadurch den Fluidfluß zu steuern.
Das Pumpsegment, das in den Zeichnungen dargestellt und hier beschrieben ist, bietet eine erhöhte Genauigkeit dahingehend, daß lediglich ein Teil flexibel ist, nämlich die Membran. Der übrige Teil des Pumpabschnittes des Segmentes ist starr. Insbesondere weist die Basis 14 eine Pumprille 21 auf, die die peristaltischen Finger eines Pumpmechanismus aufnimmt. Lediglich eine plane Membran 12 bedeckt die Pumprille. Die Rillengröße kann während der Herstellung genauer kontrolliert werden als die Abmessungen der planen Membran. Diese Merkmale bilden Vorteile gegenüber vorherigen Systemen, die ein zylindrisches Rohr als Fluidleitung betätigen. Die Abmessungen eines derartigen Rohres können von Hersteller zu Hersteller deutlich abweichen, wobei das Rohr dazu neigt, sich nach der Verwendung zu ver formen.
Das Kombinieren der Basis und der Membran mit dem Schieber zur Flußsteuerung verbessert ebenfalls die Genauigkeit. Der Schieber arbeitet zudem mit einem starren Abschnitt, der Rille 60 mit veränderbarer Querschnittsfläche. Wie beim Pumpabschnitt, liegt lediglich die plane Membran 12 über der Rille 60. Da ein größerer Teil des Flußsteuerabschnittes aus starren Elementen ausgebildet ist, kann während der Herstellung eine höhere Genauigkeit erreicht werden. Dieser Flußsteueraufbau bietet somit Vorteile gegenüber älteren Systemen, die mit einem zylindrischen Rohr arbeiten.
Wie in 8, 10 und 11 dargestellt, trifft das Fluid auf eine Rinne 120, die jener Teil des Kanals 22 ist, der durch den Blasenausstoß 64, der von der Basis 14 hervorsteht, und dem kuppelförmigen Druckbehälter 36, der in der Membran 12 ausgebildet ist, ausgebildet ist. Der kuppelförmige Druckbehälter 36 ist derart angebracht, daß er das Fluid in der Leitung aufnimmt, aber sich nicht im direkten Flußweg dieses Fluids befindet. Daher können sich Luftblasen in der Leitung im Druckbehälter infolge eines Flußmangels sammeln, um diese auszuspülen. Das Luftblasen-Ausstoßsystem leitet den Fluß des Fluids durch die Leitung derart zurück, daß er sich durch den Behälter 36 ausbreitet, um Luftblasen auszuspülen, die in den Behälter eintreten können. Allgemein gesagt arbeitet der Blasenausstoß 64 mit dem Inneren 37 des Druckbehälters 36 zusammen, um einen Totraum zu beseitigen und die Bildung von Blasen in dem Fluid zu verhindern, das durch die Rinne 120 fließt. Auf diese Weise wird die Ansammlung von komprimierbaren Luftblasen in dem druckerfassenden Behälter verhindert und die Genauigkeit verbessert. Da Luft komprimiert werden kann, kann die Genauigkeit von Druckmessungen, die an dem Druckbehälter vorgenommen werden, der Luftblasen enthält, beeinträchtigt werden. Das Fluid durchläuft die Rinne 120 und verläßt anschließend das Pumpsegment 10 durch das Rohrpaßstück 45, das an dem distalen Ende 41 der Basis 14 ausgebildet ist.
Der Leitflügel 64 befindet sich in der Leitung unter dem Behälter 36, um den Fluß des Fluids von der Leitung in den Behälter so zu leiten, daß der Behälter nun direkt im Flußweg des Fluids durch die Leitung liegt. Das zurückgeleitete Fluid spült die Luftblasen aus dem Behälter 36, die sich dort gesammelt haben könnten. Der Leitflügel ist derart beschaffen, daß das aus der Leitung zurückgeleitete Fluid sämtliche Teile des Behälters erreicht, um sämtliche Blasen zu entfernen. Bei den dargestellten Ausführungsformen ist der Leitflügel 64 sanduhrförmig mit gerundeten Kanten. Es hat sich gezeigt, daß diese Form bewirkt, daß Fluid, das am Leit flügel 64 vorbeifließt, nach oben in das Innere 37 des Behälters geleitet wird, wo es sämtliche Teile des Behälters erreicht, bevor es nach unten zu der distalen Seite des Leitflügels und aus dem Ausgangspaßstück 45 fließt.
Bei der dargestellten Ausführungsform ist der Leitflügel in einem rechten Winkel zu der Leitung 22 angeordnet und hat eine Größe, die sich gemäß seiner Höhe derart ändert, daß der Flußweg über den Leitflügel und durch das Innere 37 des Behälters 36 eine in etwa konstante Querschnittsfläche hat. Die Höhe ist so gewählt, daß sie zu der im wesentlichen konstanten Flußquerschnittsfläche durch die Rinne 120 führt, wenn die Kuppel 36 während einer herkömmlichen vorbelasteten Installation in einem Drucksensor nach innen verformt ist. Eine derartige Verformung ist in 15 gezeigt und wird im folgenden detaillierter beschrieben.
Wie es am besten in 10 zu sehen ist, ist der Leitflügel 64 des Blasenausstoßes mit der Mittelachse des Behälters 36 ausgerichtet. Weiterhin ist der Leitflügel 64 derart beschaffen, daß er allmähliche und nicht abrupte Fluidflußübergänge erzeugt, während er dennoch eine einheitliche Flußdurchgangsfläche 120 beibehält. Die Flußflächenübergänge sind durch im wesentlichen sanft gekrümmte Oberflächen ausgebildet, die sich über etwa 90° quer zur Richtung des Fluidflusses erstrecken. Es sind Ausrundungen hinzugefügt, um den Krümmungswinkel auszukleiden und die allmählichen und nicht abrupten Übergänge zu erzeugen. Die allmählichen Übergänge dienen einem besser gesteuerten Fluidfluß und einer Verringerung des Ausmaßes erzeugter Turbulenzen.
Unter besonderer Bezugnahme auf 11 überspannt der Leitflügel 64 nicht vollständig die Breite der Leitung 22, wodurch ein Teil des Flusses um den Leitflügel herum stattfindet. Jedoch wird eine ausreichende Menge des Flusses nach oben in das Innere 37 des Behälters geleitet, um die Blasen auszuspülen.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist der Blasenausstoß 64 aus demselben Material ausgebildet wie ein integraler Teil der Basis 14 des konstruierten Pumpsegmentes. Der Fachmann wird jedoch erkennen, daß andere Materialien und Verfahren zur Herstellung verwendet werden können.
Wendet man sich nun 14 zu, so ist die Aufmerksamkeit auf das Zusammenwirken des kuppelförmigen Druckbehälters 36 der Membran 12 mit der Abdeckung 16 gerichtet. Bei der bevorzugten Ausführungsform des Pumpsegmentes 10 enthält die Abdeckung 16 einen Auf bau, der als seitliche Begrenzung 150 dient. Die seitliche Begrenzung 150 umgibt und hält den kuppelförmigen Druckbehälter 36, wenn im Druckbehälter 36 ein Innendruck herrscht und der Druckbehälter 36 nicht mit einem Sensor verbunden ist.
Wenn er mit dem Drucksensor verbunden ist, bietet der Sensor der Druckkuppel einen wesentlichen strukturellen Halt, wodurch ihm die Fähigkeit verliehen wird, sehr hohen inneren Fluiddrücken zu widerstehen. Wenn jedoch das Pumpsegment von der Pumpe getrennt ist, verfügt die Druckkuppel nicht über den strukturellen Halt durch den Sensor. Die Kuppel muß in diesem "freien" Zustand die gesamte Innendruckbelastung in der Kuppel tragen. Die Kuppel muß die strukturelle Festigkeit beibehalten und darf sich unter diesen Bedingungen nicht wölben oder reißen.
Es hat sich gezeigt, daß lediglich durch Begrenzen der lateralen Verschiebung des Kuppel-Seitenwandbereiches ein deutlicher Gewinn des Widerstands des gesamten Kuppelbereiches gegen ein Wölben und Reißen unter hohem Druck erzielt werden kann. Durch Ausbilden eines beschränkten Zwischenraums zwischen der Kuppelseitenwand und dem seitlichen Begrenzungsmerkmals in der Abdeckung wird die seitliche Biegung des Kuppelseitenwandbereiches nicht daran gehindert, auf normalen Fluiddruck zu reagieren, sondern an einem Reißen gehindert, wenn hohe Fluiddrücke erwartet werden. Auf diese Weise wird das lineare Verhalten der Druckerfassung mit Fluiddrücken im normalen Betriebszustand nicht beeinflußt.
Im wesentlichen enthält die seitliche Begrenzung 150 jenen Teil der Abdeckung 16, der die kreisförmige Öffnung 56 ausbildet, die den kuppelförmigen Druckbehälter 36 umgibt, was ebenfalls in 2 zu sehen ist. Ein seitlicher Zwischenraum 151, wie etwa 12 mm, besteht zwischen der zylindrischen Seitenwand 126 (im Querschnitt in 11 zu sehen) des kuppelförmigen Behälters 36 und der seitlichen Begrenzung 150. Zudem enthält die seitliche Begrenzung 150 einen Vorsprung 152, der sich von der seitlichen Begrenzung 150 erstreckt und auf das Inneren 42 der Basis 14 ausgerichtet ist. Der seitliche Begrenzungsvorsprung 152 umgibt zudem den Druckbehälter 36. Der Vorsprung 152 weist eine 45° Fase auf, die an dem Ende ausgebildet ist, das sich von diesem weg erstreckt, und die den Halt des kuppelförmigen Druckbehälters 36 unterstützt. Die Fase verhindert einen Konflikt mit dem normalen Betrieb des Druckbehälters durch die seitliche Begrenzung 150, stellt aber weiterhin eine ausreichende Materialmenge zur Verwendung als seitliche Begrenzung zur Verfügung.
Bei Benutzung befindet sich, wie in 12 gezeigt, das Pumpsegment 10 in einer länglichen Aufnahmeaussparung 199 eines peristaltischen Pumpsystems 300, das Fluid peristaltisch durch das Pumpsegment 10 pumpt, den Fluidfluß steuert und den Fluidleitungsdruck mißt. Die variierte äußere Gestalt des Segmentes 10 unterstützt eine ordnungsgemäße Befüllung des Segmentes. Da es auf einer Seite abgerundet und auf der anderen Seite flach ist, kann es in nur einer Ausrichtung installiert werden. Wie es besser in 13 zu erkennen ist, wirken darüber hinaus die rechteckigen Kerben 63 in dem Flansch 62 des Pumpsegmentes 10 mit seitlichen Zungen 263 in der Aufnahmeaussparung 199 zusammen. Die seitlichen Zungen 263 sind so beschaffen, daß sie mit den rechteckigen Kerben 63 zusammenpassen und sicherstellen, daß das Pumpsegment 10 ordnungsgemäß in der Aufnahmeaussparung 199 angeordnet ist.
Das Pumpsegment weist zudem Abflachungen auf, die eine ordnungsgemäße Anbringung in der Aufnahmeaussparung 199 unterstützen. Eine proximale Abflachung 326 berührt einen Anschlag 328 in der Aussparung, um die Ausrichtung zu erleichtern. Eine distale Abflachung 330 berührt zudem einen distalen Anschlag 332 in der Aussparung 199. Diese Abflachungs-Anschlag-Kombinationen regulieren den Abstand, mit dem das Pumpsegment in die Aussparung 199 eingesetzt werden kann.
Weiterhin wirken in ähnlicher Weise abgerundete Ausschnitte 282 mit den Ohren 82 zusammen, die sich von dem Schieber 18 des Pumpsegmentes 10 erstrecken, um sicherzustellen, daß das Pumpsegment 10 so in dem Pumpsystem 300 plaziert ist, daß sich sein Schieber 18 in der Flußstopstellung befindet, wenngleich in 13 der Schieber 18 in seiner Vollflußstellung dargestellt ist. Somit muß der Schieber 18 in seine distalste Stellung oder seine Fluidstoppstellung bewegt werden, bevor das Pumpsegment 10 in der Aufnahmeaussparung 199 plaziert werden kann, da nur in dieser Stellung die Ohren 82 in den abgerundeten Ausschnitten 282 aufgenommen sind. Befindet sich der Schieber 18 in seiner Flußstoppstellung, sind ein oder mehrere Pumpen-/Schiebervorsprünge 220, die sich senkrecht von einer drehbaren runden Platte 274 erstrecken, die in der länglichen Aufnahmeaussparung 199 des peristaltischen Pumpsystems 300 enthalten ist, in der Rille 74 positioniert, die im Schieber 18 ausgebildet ist. Ein Verriegelungsarm 259 des peristaltischen Pumpsystems 300, der mit der drehbaren runden Platte 274 mechanisch verbunden ist, ist geschlossen, um das Pumpsegment 10 in dem Pumpsystem 300 zu halten. Wenn der Verriegelungsarm 259 geschlossen ist, dreht sich die drehbare runde Platte 274, wobei die Bewegung der drehbaren runden Platte 274 auf die Rille 74 übertragen wird, um zu bewirken, daß sich der Schieber 18 in seine proximalste Stellung entlang des konstruierten Pumpsegments 10 bewegt. In dieser Stellung wird der ma ximal mögliche Fluß zugelassen, außer wenn das Pumpsegment in einer Pumpe installiert ist, wobei in diesem Fall ein oder mehrere peristaltische Finger den Flußweg stromabwärts verschließen. Wird der Schieber in die proximale Richtung bewegt, bewegen sich die Ohren 82 unter die Stege 334, die sich auf jeder Seite der Aussparung 199 befinden. Die Stege 334 halten den Schieber 18 und somit das Pumpsegment in dem Hohlraum 199, so daß es nicht entnommen werden kann, solange der Schieber nicht in seine Flußstoppstellung bewegt wird.
Sobald sich das konstruierte Pumpsegment 10 in dem peristaltischen Pumpsystem 300 befindet, können peristaltische Pumpfinger 230, die im wesentlichen senkrecht von der länglichen Aufnahmeaussparung 199 hervorragen, in der Zwischenöffnung 57, die in der Abdeckung 16 ausgebildet ist, und auf den zentralen flachen Bereich 23 der Membran 12 wirken, die die Rille 21 überdeckt. Die peristaltischen Pumpfinger 230 führen systematisch eine Aufwärts- und Abwärtsbewegung senkrecht relativ zu der Membran 12 aus und drücken benachbarte Abschnitte der Membran 12 gegen die Rille 21, um dadurch Fluid durch das konstruierte Pumpsegment 10 zu drücken.
Die Druckerfassung wird ebenfalls erreicht, wenn das konstruierte Pumpsegment 10 in ein peristaltisches Pumpsystem 300 eingesetzt wurde. Um eine Druckerfassung zu bewerkstelligen, wird der kuppelförmige Druckbehälter 36 in ununterbrochenen und direkten Kontakt mit einem druckempfindlichen Bereich eines Sensors 200 gebracht, der in der länglichen Aufnahmeaussparung 199 angebracht ist, um eine wirkungsvolle Schnittstelle zum Erfassen von Drücken, die durch Fluid erzeugt werden, das durch das konstruierte Pumpsegment 10 fließt, auszubilden.
Wie es in 15 gezeigt ist, ist bei der bevorzugten Ausführungsform der Druckbehälter 36 mit einem im wesentlichen planen Sensor 200 derart verbunden, daß Fluiddruckmessungen eines Fluids, das durch ein Inneres 37 des Behälters 36 fließt, vorgenommen werden können. Der konstruktive Aufbau des Druckbehälters 36 ist derart gewählt, daß ein optimales Zusammenwirken mit dem Sensor 200 sichergestellt ist, wie es unten im Detail beschrieben wird. Im allgemeinen wird eine optimale Ausgangskontur des Druckbehälters 36 dadurch erreicht, daß ein neuartiges Verfahren angewandt wird. Darüber hinaus findet ein weiteres neuartiges Verfahren Anwendung, um die Sensor-/Kuppel-Vorlastverschiebung zu optimieren. Durch Vorbelasten eines optimal ausgebildeten Druckbehälters 36 gegen den druckempfindlichen Bereich eines Sensors mit einer optimalen Vorlastverschiebung, wird eine geeignete Schnittstellen-Kontaktspannung mit dem Sensor 200 sichergestellt, wodurch eine Druckverbindung von dem Behälter 36 zu dem Sensor auch in Situationen sichergestellt ist, in denen in dem Pumpsegment 10 ein Unterdruck herrscht.
Wiederum unter Bezugnahme auf 14 ist der detaillierte Aufbau des kuppelförmigen Druckbehälters 36 beschrieben. Bei der bevorzugten Ausführungsform hat der kuppelförmige Druckbehälter 36 eine Krone 122 sowie einen Membranumfangsbereich 124, der die Krone 122 mit dem Umfang 28 und einem planen Bereich der Membran 12 verbindet. Die Krone 122 weist zylindrische Seitenwände 126 auf, die im wesentlichen senkrecht von den planen Abschnitten der Membran hervorstehen und einen äußeren Kranzbereich 128 bilden. Der äußere Kranzbereich 128 ist durch die Oberseite der zylindrischen Seitenwände 126 ausgebildet und ist an sich kreisförmig. Die Krone 122 wird durch einen zentralen Kuppelbereich 130 vervollständigt. Der zentrale Kuppelbereich 130 ist die Kappe des Behälters 36 oder jener Teil des Behälters, der ein Ende der zylindrischen Seitenwände 126 verschließt. Von seiner Verbindung mit den Seitenwänden 126 hat der zentrale Kuppelbereich 130 eine bogenförmige Oberflächenkontur, die sich allmählich weiter von den planen Abschnitten der Membran 12 weg erstreckt und eine kuppelähnliche Gestalt ausbildet.
Der Membranumfangsbereich 124 ist ein gekrümmter Abschnitt der Membran 12, der sich von den Seitenwänden 126 wegerstreckt, um einen Übergang zu den oberen und unteren Seitenwänden 29, 30, die an dem distalen Anschlußende 25 der Membran ausgebildet sind, wie auch einen Übergang zu dem zentralen planen Bereich 23 (in 14 nicht gezeigt) zu bilden, der sich zu dem proximalen Anschlußende 26 der Membran erstreckt. Der Membranumfangsbereich 124 dient als flache Scheibenfeder. Wie es deutlich werden wird, bietet der Membranumfangsbereich 124 eine elastische Steifigkeit, während er es zuläßt, daß der zentrale Kuppelbereich 130 flachgedrückt und der Kranzbereich 128 gegen den Sensor 200 vorbelastet wird.
Es wird ebenfalls in Erwägung gezogen, daß die Höhe, Dicke und der Elastizitätsmodul der Krone derart gewählt sind, daß akzeptable Drucktransfereigenschaften gegeben sind. In ähnlicher Weise werden die Dicke und der Elastizitätsmodul der Seitenwand 126 wie auch des Membranumfangsbereiches 124 unter Berücksichtigung dieser Eigenschaften gewählt. Insbesondere können die physikalischen Eigenschaften des Membranumfangsbereiches 124 derart gewählt werden, daß ein Abheben der Kuppel/des Sensors unter Bedingungen eines Fluidunterdrucks verhindert wird. Darüber hinaus wird erwägt, daß der Durchmesser des zentralen Kuppelbereiches 130 größer als das Doppelte der größten Abmessung des Erfassungsab schnitts 231 des Drucksensors 200 ist, wodurch die Auswirkungen seitlicher Positionsfehler auf die Sensorgenauigkeit minimiert werden.

Bei der bevorzugten Ausführungsform liegt die Wandstärke der Krone 122 und des zentralen Kuppelbereiches 130 in einem Bereich von 0,033–0,035 Zoll. Der Radius des Kronenabschnittes von der Außenseite der Seitenwände 126 zu einer Längsachse, die durch die Krone verläuft, beträgt 0,107–0,109 Zoll. Die Höhe der zylindrischen Seitenwände 126 von einem Punkt in der Nähe der Stelle, an der der Membranumfangsbereich 124 auf die obere Seitenwand 29 trifft, beträgt 0,105–0,107 Zoll. Die Krümmung der Oberseite 26 des Membranumfangsbereiches 124 an der Stelle, wo sie auf die zylindrischen Seitenwände 126 trifft, hat einen Radius von etwa 0,032 Zoll, wohingegen die Krümmung der Unterseite 27 einen Radius von etwa 0,072 Zoll hat. Demzufolge nimmt die Wandstärke des Membranumfangsbereiches 124 von 0,038–0,040 Zoll auf etwa 0,065 Zoll zu. Der zentrale Kuppelbereich 130 neigt sich allmählich auf eine Höhe von 0,011–0,013 Zoll über den Kranzbereich 128. Eine Beschreibung der Kontur eines bevorzugten zentralen Kuppelbereiches 130 hinsichtlich der Radialposition und der Höhe über den äußeren Kranzbereich 128 ist unten zusammengefaßt.

Radius	Höhe
(Zoll)	(Zoll)
0,0000	0,01200
0,0024	0,011979
0,0048	0,011952
0,0072	0,011883
0,0096	0,011801
0,0120	0,011683
0,0144	0,01155
0,0168	0,011376
0,0192	0,011175
0,0216	0,010961
0,0240	0,010715
0,0264	0,010448
0,0288	0,010151
0,0312	0,009835
0,0336	0,009487
0,0360	0,009133
0,0384	0,008761
0,0408	0,008351
0,0432	0,007919
0,0456	0,007483
0,0480	0,007028
0,0504	0,006543
0,0528	0,006053

0,0552	0,005556
0,0576	0,005078
0,0600	0,004606
0,0624	0,004188
0,0648	0,003769
0,0672	0,003489
0,0696	0,003274
0,0720	0,0003076
0,0744	0,002875
0,0768	0,002631
0,0792	0,002363
0,0816	0,002103
0,0840	0,001882
0,0864	0,001697
0,0888	0,001419
0,0912	0,001293
0,0936	0,001125
0,0960	0,000952
0,0984	0,000789
0,1008	0,000613
0,1032	0,000352
0,1056	0,000133
0,1080	0,0

Der kuppelförmige Druckbehälter 36 hat im unverbundenen Zustand eine Oberflächen-Ausgangskontur, die derart beschaffen ist, daß bei einer Verbindung mit einer Sensorfläche eine relativ gleichmäßige Kontaktspannungsverteilung des zentrale Kuppelbereiches an der Schnittstelle zwischen dem Sensor 200 und der Kuppel 130 bei einem gegebenen Fluidinnendruck erzeugt wird. Durch Annäherung an eine gleichmäßige Kontaktspannungsverteilung wird ein präziserer Transfer der Fluiddruckinformationen von der Kuppel 130 auf den Sensor 200 erreicht, da der gesamte Kuppelteil 130 den Sensor 200 mit derselben Information versorgt. Dieses Merkmal kompensiert die unterschiedlichen Fertigungstoleranzen. Wenn beispielsweise der Drucksensor an einer Stelle, die von seiner geplanten Position abweicht, bei der Herstellung einer Pumpe angebracht sein sollte, werden die Chancen, daß das Druckerfassungssystem präzise funktioniert, infolge der gleichmäßigen Kontaktspannungsverteilung, die durch den Behälter gegeben ist, verbessert. In ähnlicher Weise kann der Druckbehälter an dem Drucksensor in einer von der geplanten Position verschobenen Position angebracht sein und trotzdem präzise funktionieren, da durch die kuppelförmige Kontur des Behälters eine gleichmäßige Kontaktspannungsverteilung gegeben ist.
Um eine geeignete Ausgangskontur zu bestimmen, wird gemäß einer bevorzugten Ausführungsform, die in der obigen Tabelle aufgeführt ist, ein neuartiges Verfahren zum Ausbilden des kuppelförmigen Druckbehälters 36 mit einer optimalen Oberseitenkontur angewendet. Im folgenden wird eine Beschreibung dieses Verfahrens angegeben.
Um eine optimale Oberseitenkontur (siehe 16) zu bestimmen, wird eine erste gleichmäßige Kontaktspannung P_r 134 (dargestellt durch Pfeile) und eine zweite gleichmäßige Kontaktspannung P_c 136 (dargestellt durch Pfeile) auf den Kranzbereich 128 bzw. den zentralen Kuppelbereich 130 ausgeübt. Die gleichmäßigen Kontaktspannungen P_r 134 und P_c 136 simulieren die Kräfte, die auf den kuppelförmigen Druckbehälter 36 beim Verbinden mit einem Sensor 200 einwirken. Die Spannungen P_r 134 und P_c 136 unterscheiden sich infolge von Unterschieden der Steifigkeit oder der Starrheit des Kranzes 128 sowie der zentralen Bereiche der Kuppel 130 zwangsläufig voneinander, wobei P_r 134 wegen der größeren Starrheit des Kranzes 128 wesentlich größer ist. Weiterhin ist es von Bedeutung, daß die Spannungen insbesondere für die Spannung P_c 136 der zentralen Kuppel gleichmäßig sind, da es erwünscht ist, den Sensor 200 mit einer gleichmäßigen Spannungsverteilung zu berühren. Bei der Einwirkung ausreichender Spannungen oder bei der Verbindung mit dem Sensor 200, soll der obere Teil des kuppelförmigen Druckbehälters 36 gegen die Sensorfläche im wesentlichen flachgedrückt werden. Es versteht sich, daß lediglich das Verbinden einer verformbaren unregelmäßigen Oberfläche mit einer flachen Sensorfläche, um so die unregelmäßig geformte Oberfläche flachzudrücken, nicht unbedingt zu einer gleichmäßigen Spannungsverteilung in der verformbaren unregelmäßig geformten Oberfläche führt. Eine derartig gestaltete Oberfläche hat mit Wahrscheinlichkeit Bereiche einer unterschiedlichen Spannungsverteilung in ihrer flachgedrückten Oberfläche, da sie wahrscheinlich unterschiedliche Spannungen erfordern würde, um die unterschiedlichen Bereiche der Oberfläche flachzudrücken. Darüber hinaus führt das Verbinden einer flachen Oberfläche, die von Seitenwänden gehalten wird, die senkrecht von dieser hervorstehen, mit einer flachen Sensorfläche wahrscheinlich zu Abschnitten der flachen Oberfläche in der Nähe der Seitenwände, die eine andere Spannungsverteilung haben als jene des zentralen Bereiches der flachen Oberfläche. Demzufolge führt das Verfahren zum Optimieren der ursprünglichen oberen Oberflächenkontur des kuppelförmigen Druckbehälters 36 zu einem konstruierten Pumpsegment 10 mit verbesserten Einrichtungen für den Transfer von Druckinformationen an einen Sensor.
Um die optimale obere Kontur einzurichten, wird eine anfängliche Kontur h(d_c, d_r) 140 (dargestellt durch die verbundenen Punkte in 16) gewählt, wobei d_c 142 und d_r 144 (beide als Pfeile in 16 gezeigt) Biegekoordinaten des Kuppelzentralbereiches 130 bzw. des Kuppelkranzes 128 sind. Bei diesem Verfahren repräsentiert y(d_c, d_r) 141 die absolute Verschie bungsreaktion von h(d_c, d_r) 140 auf das Einwirken gleichmäßiger Spannungen P_r 134 und P_c 136. Um die Beziehung zwischen y(d_c, d_r) 141 und h(d_c, d_r) 140 zu verstehen, muß man konzeptionell h(d_c, d_r) 140 als gerade Linie 143 erneut auftragen, wobei sowohl d_c 142 als auch d_r 141 gleich Null sind, und die Verschiebungsreaktion y(d_c, d_r) 141 als einen Ausdruck der Änderungen der Biegekoordinaten d_c 142 und d_r 144 auf die einwirkenden Spannungen visualisieren. Es ist erwünscht, daß in Reaktion auf die einwirkenden Spannungen die ursprüngliche Kontur h(d_c, d_r) 140 gleich der relativen Verschiebungsreaktion y(d_c, d_r) 652 ist, so daß der zentrale Kuppelbereich 130 im wesentlichen flachgedrückt wird. Nach der Beobachtung einer relativen Reaktion y(d_c, d_r) 141 (dargestellt durch Pfeile in 16) des oberen Teils auf gleichmäßige Spannungen P_r 134 und P_c 136, kann es erforderlich sein, eine revidierte Kontur h(d_c, d_r)' zu bestimmen. Das heißt, eine revidierte Ausgangskontur h(d_c, d_r)' kann erforderlich sein, wenn y(d_c, d_r) 141 nicht die gewünschte relative Reaktion des oberen Teils des Druckbehälters auf die einwirkenden gleichmäßigen Spannungen P_r 134 und P_c 136 ist. Sobald h(d_c, d_r) 652, oder genauer gesagt eine revidierte Bewertung h(d_c, d_r)' von h(d_c, d_r) 140, gleich y(d_c, d_r) 140 ist, wurde die optimale Kontur für den oberen Teil des Behälters 36 erreicht.
Beim Verbinden mit dem Sensor 200 oder durch die Einwirkung von gleichmäßigen Kontaktspannungen P_r 134 und P_c 136 verbiegt sich der optimal geformte obere Teil ausreichend, um den zentralen Kuppelbereich 130 flachzudrücken (siehe 15). Weiterhin verformt sich der Membranumfangsbereich 124, der sich als flache Scheibenfeder verhält, in einem Umfang entsprechend der Biegung des Kranzbereiches 128, wodurch die Kräfte absorbiert werden, die auf den Kranzbereich 128 wirken, und es ermöglicht wird, daß die Seitenwände 126 im wesentlichen gerade bleiben. Bei einem optimal geformten kuppelförmigen Druckbehälter 36, bei dem der zentrale Kuppelbereich 130 in Reaktion auf gleichmäßige Spannungen ausreichend flachgedrückt wird, existiert allgemein gesagt eine relativ gleichmäßige Spannungsverteilung in dem zentralen Kuppelbereich 130. Daher überträgt die Kuppel 130 bei der Verbindung einen gleichmäßigen und präzisen Druck auf den Erfassungsabschnitt 131 des Sensors 200.
Um die Genauigkeit zu verbessern, ist es erwünscht, einen Druckbehälter bereitzustellen, der mit einem Drucksensor derart zusammenwirkt, daß die Kontaktspannungen zwischen dem Behälter und dem Sensor über den gesamten Entwicklungsbereich der Innendrücke des Behälters linear sind. Die vorliegende Erfindung umfaßt zudem ein Verfahren zum Optimieren der Vorlastverschiebung des kuppelförmigen Druckbehälters 36, so daß, wenn er mit dem Sensor 200 verbunden ist (siehe 15 und 16), der Kranzbereich 128 den zentralen Kuppel bereich 130 von äußeren Einflüssen derart isoliert, daß eine geeignete Schnittstelle für sämtliche mechanischen Toleranzabweichungen und für Unterdruckbedingungen im stärksten Fall, d. h. –4 psi, vorhanden ist. Um zu einer optimalen Vorlastverschiebung zu gelangen, wird von einer anfänglichen nominalen Vorlastverschiebung unter Bedingungen eines Unterdrucks von Null ausgegangen und werden die resultierenden Spannungen zwischen dem Kranz und den zentralen Kuppelbereichen 128, 130 sowie dem Sensor 200 für die stärksten zu erwartenden Unterdruckbedingungen festgelegt. Werden ausreichende Überdruckreaktionsspannungen berechnet, dann wird die angenommene nominale Vorlastverschiebung als optimiert angesehen. Liegen andererseits die resultierenden Spannungen nicht ausreichend im Überdruckbereich, wird von einer neuen Annahme für die nominale Ausgangsverschiebung ausgegangen und die resultierenden Spannungen auf die Zulänglichkeit erneut überwacht. Um andere Voraussetzungen für die nominale Ausgangsverschiebung zu erhalten, kann es erforderlich sein, die Membransteifigkeit abzuändern, indem Material hinzugefügt oder ihre Zusammensetzung geändert wird.
Um die optimale Vorlastverschiebung für alle zu erwartenden inneren Fluidinnendrücke zu erreichen, wird eine Ausgangs-Vorlastverschiebung für den Kranzbereich 130 und den zentralen Kuppelbereich 128 unter Bedingungen eines Innendrucks von Null gewählt. Die Spannungen, die im Kranz und den zentralen Kuppelbereichen existieren, werden anschließend für diese Ausgangs-Vorlastverschiebung ermittelt. Als nächstes wird eine Gleichung entwickelt, die die Beziehung zwischen resultierenden Kontaktspannungen P_c 134 und P_r 136 für sämtliche zu erwartenden Innendrücke, den Kontaktspannungswerten für einen Innendruck Null P_co und P_ro und den Drucktransferkoeffizienten C_c und C_r ausdrückt. Schließlich werden die resultierenden Spannungen auf Zulänglichkeit bewertet.
Die Spannungswerte P_co und P_ro werden zu Beginn aus den folgenden Gleichungen näherungsweise ermittelt, die lineare Abschätzungen der Spannungen der zentralen Kuppel 130 und des Kranzbereiches 128 unter Bedingungen eines Innendrucks Null für geringe Verschiebungsabweichungen d_c, d_r vom Nominalwert ausdrücken. Pco = Pco,nom + (dPco/ddc) × (dc – dc,nom) Pro = Pro,nom + (dPro/ddr) × (dr – dr,nom)
Bei den oberen beiden Gleichungen sind die angenommenen nominalen Ausgangsbiegungen d_c,nom und d_r,nom unter Bedingungen eines Ausgangsdrucks Null bekannt. Sie werden mit dem Wissen der optimalen Oberflächenausgangskontur der Oberseite bestimmt, wie man sie durch Anwendung des oben beschriebenen Verfahrens erreicht, und durch Beobachten der Änderung der optimalen Oberflächenausgangskontur der Oberseite um das angenommene Maß beim Verbinden mit dem Sensor 200. Für jede angenommene nominale Vorlastausgangsbiegung gibt es bekannte zugehörige nominale Spannungen der zentralen Kuppel und des Kranzes P_c,nom und P_ro,nom. Infolge mechanischer Toleranzabweichungen gleichen jedoch die tatsächlichen Kontaktspannungen zwischen dem kuppelförmigen Druckbehälter 36 und dem Sensor 200, P_co und P_ro, nicht den nominalen Werten. Die obigen Gleichungen werden verwendet, um geringe Verschiebungsabweichungen vom Nominalwert zu berücksichtigen, die mit Wahrscheinlichkeit in den Kontaktspannungen des Kranzbereiches P_ro und des zentralen Kuppelbereiches P_co unter Bedingungen eines Druckes Null auftreten. Dies wird erreicht, indem zu den nominalen Kontaktspannungswerten die Auswirkung addiert wird, die die geringen Verschiebungsabweichungen vom Nennwert auf die Kontaktspannungswerte haben. Die tatsächlichen Kontaktspannungen des zentralen Kuppelbereiches und des Kranzbereiches, P_co und P_ro, werden anschließend für Verschiebungsabweichungen d_c und d_r vom Nominalwert, die für erwartete Abweichungen repräsentativ sind, und für eine zugehörige bekannte Änderung der tatsächlichen Kontaktspannungen der zentralen Kuppel und des Kranzes im Bezug auf die erwarteten Abweichungen der Verschiebungen der zentralen Kuppel und des Kranzes, dP_co/dd_c und dP/dd_r, berechnet. Es wird darauf hingewiesen, daß dP_co/dd_c und dP_ro/dd_r durch die Beobachtung der Änderung der Kontaktspannungen in der zentralen Kuppel und im Randbereich unter inneren Bedingungen von Null für unterschiedliche Verschiebungen der zentralen Kuppel und des Randbereiches 130, 128 bekannt sind. Was demzufolge erreicht wird, ist eine realistischere und bessere näherungsweise Bestimmung der tatsächlichen Kontaktspannungen und Innendruckbedingungen von Null.
Sobald P_co und P_ro geschätzt sind, werden sie verwendet, um die resultierenden Kontaktspannungen P_r 134 und P_c 136 für jeden erwarteten Behälterinnendruck P_int aus den folgenden Beziehungen zu berechnen. Pc = Pco + Cc × Pint Pr = Pro + Cr × Pint
Um eine derartige Berechnung auszuführen, werden die Drucktransferkoeffizienten C_c und C_r auf der Basis der Reaktion des Behälters 36 auf das Einwirken der Spannungen P_r 134 und P_c 136 unter Anwendung einer Finite-Elemente-Spannungsanalyse, wie etwa mit dem Finite- Elemente-Spannungsanalyseprogramm der MARC Analysis Research Corporation, Palo Alto, Kalifornien, für eine gegebene Vorlastverschiebung geschätzt. Für einen beliebigen Innendruck P_int können daher P_c 136 und P_r 134 ermittelt werden.
Wenn ausreichend positive Kompressionskontaktspannungen P_c 136 und P_r 134 berechnet sind, d. h. durch die Anwendung der Kontaktspannungen ist der zentrale Kuppelbereich 130 durch den Kranzbereich 128 unter den stärksten zu erwartenden Unterdruckbedingungen ausreichend isoliert, dann ist die angenommene Verschiebung des Druckbehälters 36, der bei der Analyse verwendet wird, optimal. Andernfalls muß die Dicke des an die Kuppel grenzenden Membranbereichs verstärkt (oder versteift) werden und ein größerer Vorlastverschiebungswert verwendet werden. In einem derartigen Fall würde die komplette beschriebene Optimierungsanalyse unter Verwendung der neuen Annahmen wiederholt werden, wobei die Spannungen P_c und P_r wiederum auf Zulänglichkeit geprüft würden.
Es wird darauf hingewiesen, daß die zuvor beschriebenen Verfahren für die optimale Kontur und die optimale Vorlastverschiebung von der spezifischen Anwendung und physikalischen Eigenschaften des betreffenden Druckübertragungselementes abhängig sind. Wenngleich unterschiedliche Anwendungen unterschiedliche Ergebnisse haben, stellt das beschriebene Verfahren Mittel zum Optimieren der Leistungsfähigkeit eines Druckübertragungselementes zur Verfügung.
Unsere Aufmerksamkeit wendet sich nun einer weiteren grundlegenden Funktion des Pumpsegmentes 10 zu, nämlich der Fluidflußregulierung. Unter Bezugnahme auf 13 muß kurz gesagt zur Regulierung der Flußraten durch das Pumpsegment 10 das Pumpsegment 10 aus dem Pumpsystem 300 entnommen und der Schieber 18 von Hand betätigt werden. Wenn, wie man sich erinnert, der Verriegelungsarm 259 geschlossen ist, um das Pumpsegment 10 in dem Pumpsystem 300 zu halten, ist der Schieber 18 in seine proximalste Stellung geschoben, in der der Fluidfluß durch das Pumpsegment 10 maximal ist. Weiterhin möge man sich erinnern, daß sich, um den Schieber 18 in dem Pumpsystem 300 anzuordnen, der Schieber 18 in seiner distalsten Stellung oder seiner Flußstoppstellung befinden muß, damit er nur später in seine Maximalflußstellung bewegt werden kann, wenn der Verriegelungsarm 259 geschlossen ist. Da die Stellung des Schiebers 18 auf seine Maximalflußstellung beschränkt ist, wenn er in dem Pumpsystem 300 gehalten ist, muß daher der Schieber 18 aus dem Pumpsystem 300 entnommen und von Hand manipuliert werden, sollte eine Flußregulierung erwünscht sein. Unter derartigen Bedingungen bewirkt die Schwerkraft, daß das Fluid das aus dem Reservoir (nicht gezeigt) stammt, das Pumpsegment 10 durchläuft, dessen Fluiddurchflußrate durch den Schieber 18 festgelegt ist.
Unter Bezugnahme auf 17 ist die Form eines peristaltischen Fingers 342 dargestellt, der sich für das Pumpsegment 10 eignet. Wie gezeigt, hat der Finger 342 eine komplexe Krümmung an seinem distalen Ende, um die Membran 12 zusammenzudrücken. Wenngleich die Spitze eine konvexe Krümmung aufweist, haben die Teile der Fingerspitze zwischen der Mitte und den Rändern 344 konkave Krümmungen. Es hat sich gezeigt, daß die Form des Fingers 342 zur geringeren Abnutzung an der Membran während der Pumptätigkeit führt.
Aus dem Vorgenannten wird deutlich, daß die vorliegende Erfindung ein konstruiertes Pumpsegment 10 angibt, das einen einfachen Aufbau hat und das als einzelne Vorrichtung ein wirkungsvolles und peristaltisches Pumpen von Fluid über lange Zeiträume ermöglicht, das eine wirkungsvolle Schnittstelle zum Erfassen von Fluiddruck unter sämtlichen Bedingungen des Leitungsdrucks bietet und das eine Regulierung des Fluidflusses ermöglicht, wobei Ungenauigkeiten des Systems minimiert werden.
Obwohl einige spezielle Ausführungsformen der Erfindung dargestellt und beschrieben wurden, versteht es sich, daß unterschiedliche Abänderungen daran vorgenommen werden können, ohne vom Geltungsbereich der Erfindung abzuweichen. Demzufolge ist, mit Ausnahme durch die beigefügten Ansprüche, eine Einschränkung der Erfindung nicht beabsichtigt.

Claims

Fluidleitungssegment (10) für die Verwendung mit einer Fluidpumpe (300), die auf das Segment (10) für einen kontrollierten Fluidfluß zu einer Ausgabestelle wirkt; wobei das Segment (10) einen starren Körper (14, 16) mit einem Einlaßanschluß (44) und einem Auslaßanschluß (45) aufweist und der Einlaßanschluß (44) sowie der Auslaßanschluß (45) in dem starren Körper (14, 16) derart angeordnet sind, daß sie einander gegenüberliegen; gekennzeichnet durch: den starren Körper, der eine Basis (14), eine Abdeckung (16) und eine Membran (12) enthält, wobei die Membran (12) zwischen der Basis (14) und der Abdeckung (16) angeordnet ist und die Basis (14) sowie die Membran (12) einen Fluidflußweg festlegen; einen Fluidregulieraufbau (12, 14, 18), der sich in dem starren Körper (14, 16) befindet, wobei der Fluidregulieraufbau (12, 14, 18) die Membran (12), die Basis (14) und einen Schieber (18) umfaßt, der mit der Membran (12) in Eingriff steht, um den Fluß durch das Fluidleitungssegment (10) zu steuern, und derart beschaffen ist, daß er entlang des Fluidleitungssegments (10) in einer Bewegung parallel zu einer longitudinalen Achse (111) des Fluidleitungssegments (10) gleitet; und einen Drucksensor-Schnittstellenaufbau (36), der eine Oberfläche (26) der Membran (12) enthält und der zur Übertragung von Druckinformationen betreffend den Fluidfluß durch das Segment (10) zu einem Sensor (200) angeordnet ist.
Segment nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Fluidregulieraufbau (12, 14, 18) Klickrasten (80) aufweist.
Segment nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Basis (14) einen Flansch (62) enthält, wobei der Flansch (62) darin ausgebildete rechteckige Einkerbungen (63) aufweist.
Segment nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schieber (18) Ohren (82) zum Halten des Schiebers (18) in der Fluidpumpe (300) enthält.
Segment nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Membran (12) aus einem elastischen Elastomermaterial gebildet ist und eine Seitenwand (29, 30) aufweist, die im wesentlichen senkrecht um deren Umfang (28) hervorragt, wobei die Seitenwand (29, 30) derart ausgebildet ist, daß sie eine sich selbstverstärkende Dichtung mit der Basis (14) und der Abdeckung (16) ausbildet.
Segment nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein proximales Ende (15) des Segmentes (10) für eine Überwachung einer geeigneten Ausrichtung des Segments (10) eine von einem distalen Ende (17) des Segments (10) abweichende Form aufweist.
Segment nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Einlaßanschluß (44) und der Auslaßanschluß (45) axial ausgerichtet sind.
Segment nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schieber (18) zur manuellen Steuerung der Position des Schiebers (18) eine Fingergreifvorrichtung (79) aufweist.
Segment nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schieber (18) einen Vorsprung (20) enthält, wobei dieser Vorsprung (20) derart wirksam ist, um mit der Membran (12) in Eingriff zu stehen und den Flüssigkeitsweg, der durch die Membran (12) und die Basis (14) festgelegt ist, zu steuern.
Segment nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Membran (12) eine Konkavität für die Aufnahme des Vorsprungs (20) aufweist, wenn sich der Schieber (18) in einer Volldurchflußstellung befindet.
Segment nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schieber (18) derart ausgebildet ist, daß er sich longitudinal entlang des Segments (10) bewegt.