DE69709665T2 - Peristaltische miniatur-pumpe - Google Patents

Description

• The vorliegende Erfindung bezieht sich auf tragbare Peristaltikpumpen. Hierbei geht es im Besonderen um eine peristaltische Miniaturpumpe zur Injektion von Medikamentenlösungen.
• Miniaturpumpen oder Mikropumpen sind bereits seit einigen Jahren bekannt. Sie sind klein und leicht und können vom Patienten so getragen werden, dass er sie nicht spürt. Mit diesen Pumpen können dem Patienten entweder subkutan oder intravenös, kontinuierlich oder nach vorgegebenen Dosierungen Medikamentenlösungen verabreicht werden, ohne dass er hierzu im Bett liegen oder an einen großen, teuren oder lauten Apparat angeschlossen werden muss.
• Bei diesen Pumpen handelt es sich in der Regel um rotierende Peristaltikpumpen, die so aufgebaut sind, dass sie einen mit dem Tank, der die entsprechende Lösung enthält, verbundenen Schlauch besitzen, der lokal durch Druckrollen gegen ein rundes Stützteil komprimiert wird, wobei die Druckrollen auf einem Rotor montiert sind, der durch einen Motor angetrieben wird, welcher wiederum mit einem Zahnradvorgelege angetrieben wird. So wird die Flüssigkeit aus dem Tank angesaugt und zum Auslass befördert, um dem Patienten injiziert werden zu können.
• Die Patente EP 388 787, EP 447 909, EP 521 184 und WO 94/06491 beschreiben peristaltische Miniaturpumpen diesen Typs.
• Bei der Planung solcher Pumpen ist es besonders wichtig, auf eine optimale Verbindung zwischen den Rollen und dem Schlauch zu achten, den sie jeweils abwechselnd gegen das Stützteil pressen.
• Messungen haben ergeben, dass der Mindestdruck auf eine Rolle von 5 mm Durchmesser, der erforderlich ist, um eine Flüssigkeit in einem Plastikschlauch von einem Innendurchmesser von 1,47 mm und einem Außendurchmesser von 1,96 mm zu befördern, 95 g beträgt. Die entsprechende Zugkraft, die von der Rolle ausgeübt wird, beträgt 15 g. Der Druck auf die Rolle kann bis zu 150 g ansteigen, ohne dass proportional dazu die Zugkraft steigt, die somit lediglich zwischen 15 und 20 g liegt, über diesen Grenzwert hinaus steigt die Zugkraft ausgesprochen schnell. Bei einem Druck von 200 g erreicht sie tatsächlich 50 g, danach werden Messungen unmöglich.
• Solche Feststellungen erklären sich dadurch, dass sobald der Schlauch bis zu seinem vollständigen Verschluss komprimiert ist, jeder Druckanstieg eine Deformation des Kunststoffmaterials hervorruft und somit auch die entsprechende Zugkraft im Verhältnis zu seinem Elastizitätsmodul steigt.
• So beansprucht jede Positionsveränderung der Rolle zum Schlauch über die Position hinaus, bei der der Schlauch verschlossen wird, den Rotor, der die Rollen trägt, stark und auch seinen Motor, wodurch dieser schnell blockiert wird und die Pumpe stoppt. Dieser Effekt ist noch deutlicher bei Miniaturpumpen, die mit Motoren ausgestattet sind, die selbstverständlich wesentlich leistungsschwächer sind als die Motoren von nicht tragbaren Pumpen.
• Umgekehrt erlaubt eine Positionsänderung der Rolle diesseits der Position, mit der der vollständige Verschluss des Schlauches erreicht wird, keine normalen Beförderung der Flüssigkeit.
• Aus diesem Grunde ist es im Hinblick auf eine kontinuierlich funktionierende Pumpe besonders wichtig, dass der Abstand, der die Rolle vom Stützteil trennt, eindeutig definiert und konstant ist, um so ein Blockieren oder eine ungenügende Flüssigkeitsausgabe zu verhindern.
• Sind also das Stützteil und die Rolle fixiert, so werden äußerst strenge Herstellertoleranzen erforderlich, wodurch der Herstellungspreis für die Pumpe erheblich steigt.
• Aus diesem Grunde wären schwächere Toleranzen vorzuziehen und Mittel zu planen, mit denen automatisch jeder Positionsabstand zwischen dem Stützteil und der Rolle ausgeglichen werden kann.
• Die bereits erwähnten Patente EP 388 787 und EP 447 909 beschreiben knapp Vorrichtungen zur Lösung dieses Problems.
• Patent EP 388 787 ist dadurch gekennzeichnet, dass das Stützteil die Form eines Hakens hat, der an einem seiner Enden durch einen Zapfen angelenkt ist und mittels einer, durch eine Schraube komprimierte, Feder gegen den Schlauch gepresst wird. Da dieses Stützteil in der Praxis konstant durch zwei Rollen beansprucht wird, kann es den Ausgleiclh der Positionsabstände für jede einzelne Rolle nicht übernehmen.
• Beim Patent EP 447 909 sind die Rollen auf ihrer Achse mit einem leichten Spiel montiert, um so über einen gewissen radialen Federungsweg zu verfügen, wobei die Federn mit Einzelblatt direkt auf deren Mittelteil wirken und sie nach außen schieben. Eine solche Vorlichtung hat zwei Nachteile, einerseits erschwert sie die Montage des Rotors und andererseits rutscht der Rotor eher auf dem Schlauch statt zu drehen. In diesem Dokument wird weiterhin darauf hingewiesen, dass die Federn durch ein einziges elastisches Stück ersetzt werden könnten, das jedoch in keiner Weise beschrieben wird, und dass sie eigentlich weggelassen werden können, da die Rollen durch die Elastizität des Schlauches an sich radial versetzt werden. Dies zeigt, dass die Bedeutung des Problems nicht umfassend erkannt wurde.
• Andere Lösungen zum Ausgleich von Positionsabständen zwischen den Rollen und ihrem Stützteil werden in den Patenten US 4 950 136 und CH 562 402 vorgeschlagen. Bei den beschriebenen Umsetzungen ist jede zylindrische Rolle auf eine Achse montiert, deren Enden in den länglichen Öffnungen des Rotors liegen. Im US-Patent wirken zwei halbrunde Federn durch ihre Enden auf jedes Achsenende, so dass diese nach außen geschoben wird. Im CH- Patent wird nur eine halbrunde Feder vorgesehen. Solche Lösungen sind jedoch nur für Pumpen mit zwei Rollen möglich.
• Für medizinische Anwendungen werden am häufigsten die sogenannten Kassettenpumpen verwendet. Sie bestehen aus zwei Teilen: Einmal der eigentlichen Pumpe, dem Motor, der Steuerungselektronik, der Batterie, dem Pumpenkopf, der aus dem Rotor gebildet wird und den Druckrollen und andererseits der Kassette, die in die Pumpe eingehängt wird und zu der der Schlauch und das Stützteil gehören. Ist der Tank sehr klein, dann ist er Bestandteil der Kassette oder er wird außen frei angebracht, wenn er größer ist.
• Bei den Pumpen der Patente EP 447 909, EP 521 184 und WO 94J06491 handelt es sich um solche Pumpen.
• In den drei Fällen sind der Schlauch, das Stützteil und der Tank, die fest montiert sind, Bestandteil der Kassette. Die Pumpen der beiden EP-Patente sind nur einmal verwendbar, da die beiden Module nach ihrer Befestigung nicht wieder getrennt werden können. Nach Abschluss der Behandlung oder wenn die Kassette leer ist wird alles weggeworfen, einschließlich dem Motor, Pumpenkopf, Stützteil, Zahnradvorgelege und Schaltkreis, die jedoch alle noch einmal verwendet werden könnten. Bei der Pumpe des Patents WO sind die Kassette und der Tank wegwerfbar. So werden bei diesen drei Pumpen Bestandteile weggeworfen, die noch einmal vennrendet werden könnten, da sie noch nicht gebraucht wurden oder keinen Kontakt zu dem Medikament hatten, das dem Patienten injiziert wurde.
• In den Patenten US 4 817 057 und EP 120 284 werden außerdem größere peristaltische Kassettenpumpen beschrieben, d. h. Kassettenpumpen, die nicht tragbar sind. Obwohl der Schlauch leicht in die Kassette - oder aus der Kassette heraus- geführt werden kann, besitzt er am Füllstutzen, der aus dem Tank geführt wird ein Anschlussstück und der Teil, der der peristaltischen Kraft ausgesetzt wird, ist speziell so konzipiert, dass er einer längeren Exposition an die Kompressionswirkung der Rollen standhält. Eine solche Konstruktion führt zu Nachteilen, da sie zum einen die Wiederverwendung des Schlauches zur Vergabe anderer Medikamentlösungen bei anderen Patienten verhindert und da die Verfahren zur Verbindung der beiden Rohre das Infektionsrisiko durch Bakterien erhöhen.
• Bei der Planung solcher Pumpen ist es besonders wichtig, das Problem der Entlüftung der Schlauchstutzen zu berücksichtigen, das heißt, dass die Luft entfernt werden muss, die dort noch vorhanden ist, bevor die Nadel in den Patienten geführt wird. Da die Rotationsgeschwindigkeit des Rotors äußerst gering ist, normalerweise unter 1 Umdrehung/Minute, muss dieses Verfahren, um nicht allzu zeitaufwendig zu sein, so ausgeführt werden, dass der Rotor durch externe Mittel schneller gedreht wird. Im Patent EP 388 787 wird ein Rad vorgesehen, das fest mit dem Rotor verbunden und mit einer Reihe von Löchern durchsetzt ist, in die die Spitze, beispielsweise eines Kugelschreibers, eingeführt werden kann, um das Rad schneller zu drehen. Mit Sicherheit handelt es sich dabei um einen interessanten Vorschlag, jedoch wird keinerlei Vorkehrung getroffen, damit durch dieses Verfahren das Zahnradvorgelege nicht beschädigt wird.
• Bei vorliegender Erfindung wird eine tragbare peristaltische Miniaturpumpe vorgeschlagen, die die Nachteile der früheren Erfindungen nicht mehr aufweist.
• Die verbesserte peristaltische Miniaturpumpe umfasst nach der Erfindung:
• - einen Rotor mit mindestens drei drehbaren Rollen, die aus einem im Wesentlichen zylindrischen Korpus und einer Achse bestehen, auf der der Korpus drehend montiert ist, wobei die Enden der Rollenachsen in den länglichen Öffnungen liegen, die radial im Rotor ausgerichtet sind,
• - Mittel zum Antrieb des Rotors,
• - Mittel zur Steuerung Antriebsmittel,
• - ein Stützteil, das konzentrisch zum Rotor angebracht ist und gegen das bei Betrieb die Rollen einen mit dem Flüssigkeitstank verbundenen flexiblen Schlauch nach außen pressen, und
• - Mittel zum automatischen Ausgleich von Positionsabständen zwischen den Rollen und dem Stützteil.
• Diese Pumpe ist dadurch gekennzeichnet, dass die Ausgleichsmittel aus zwei Federn bestehen, die auf Höhe der jeweiligen Enden der Rollenachsen angebracht sind und ein Mittelteil haben, das konzentrisch zum Rotor liegt, sowie drei gekrümmte Federarme (einer für jede Rolle), von denen ein Ende mit dem Mittelteil verbunden ist und das andere sich auf das entsprechende Ende einer Rollenachse stützt, um diese nach außen zu schieben und ihr so zu erlauben, auf den Schlauch eine im Wesentlichen konstante Kompressionskraft auszuüben.
• Andere Eigenschaften der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachstehenden Beschreibung, die zu den beigefügten Abbildungen erstellt wurde und die beispielhaft und keinesfalls begrenzend, die optimale Umsetzungsform der Pumpe wiedergeben. Bei diesen Abbildungen handelt es sich um:
• - Abb. 1 allgemeine Außenansicht des Pumpenmoduls, Abb. 2 Tankmodul,
• - Abb. 3 Kassettenmodul,
• - Abb. 4 Verbindung der drei Module,
• Abb. 5 Detailabbildung im Querschnitt von Abb. 4 nach Herstellung der Verbindung,
• - Ab. 6 allgemeine Ansicht der montierten Pumpe,
• Abb. 7 Obenansicht des Pumpenmoduls,
• Abb. 8 Querschnitt des Pumpenmoduls gemäß der Linie VIII-VIII Abb. 7,
• Abb. 9 Obenansicht auf den Rotor des Pumpenmoduls, Abb. 10 elektronisches Modul zur Steuerung der Pumpe,
• - Abb. 11 Plan des Pumpensteuerkreises,
• - Abb. 12 schließlich eine Umsetzungsvariani:e des Tankmoduls.
• So besteht die Miniaturpumpe nach der Erfindung, wie dies auch in den Abb. 1-5 gezeigt wird, aus drei Modulen: Einem Pumpenmodul 100, einem Tankmodul 200 und einem Kassettenmodul 300, die jeweils als Pumpe, Tank und Kassette bezeichnet werden. Der Tank 200 wird beweglich in der Kassette 300 angebracht, die wiederum beweglich in der Pumpe 100 befestigt wird.
• Um sich eine bessere Vorstellung machen zu können und als Beispiel hat die hier montierte Pumpe eine Länge von 110 mm, eine Breite von 55 mm und eine Dicke von 13 mm, wobei der Tank über ein Fassungsvermögen von 10 ml verfügt.
• Das Pumpenmodul 100, das in Abb. 1 dargestellt ist, verfügt über ein Gehäuse aus Hartplastik 101, dessen Boden auf einer Seite verlängert ist, um die Sohle für zwei parallele Führungen 102 zu bilden, die wie bei einer Schublade die Einführung des Kassettenmoduls 300 ermöglichen. So ist, wie auf Abb. 5 besser zu sehen ist, jede Führung 102 mit einer Bohrung 103 durchsetzt, in der eine biegsame Lasche 104 befestigt ist, wodurch ein Druckknopf zur Herausführung der Kassette gebildet wird, wenn diese aus der Pumpe entnommen werden soll.
• Auf seiner Oberseite hat das Gehäuse 101 einen Schalter START/STOP 105 zur Betätigung des Pumpenstarts und -stops, einen Schalter "BOLUS" 106 zur Verabreichung weiterer Lösungen, ein akustisches Meldegerät 107, sowie eine LCD-Anzeige 108.
• Das Gehäuse 101 verfügt zwischen seinen beiden Führungen 102 über einen Rotor 109, der drei Rollen 110 trägt und den Pumpenkopf bildet. Dies wird nachstehend bei der Darstellung der Antriebsmittel detaillierter beschrieben. Das Tankmodul 200, das in Abb. 2 dargestellt ist, wird aus einer Plastiktasche 201, die bei der dargestellten Pumpenausführung ein Volumen von 10 ml hat, und aus einem weichen Plastikschlauch 202 gebildet, von dem ein Ende mit der Tasche und das andere Ende, das durch einen Stopfen 203 verschlossen wird, mit einer subkutanen oder intravenösen Injektionsnadel verbunden wird. Ist der Schlauch größer bemessen, so verfügt er darüber hinaus über zwei starre gekrümmte Anschlussstücke (204 und 205), die seine Befestigung in der Kassette ermöglichen, was später noch genauer erklärt wird.
• Das Kassettenmodul 300, das in Abb. 3 in einer Untenansicht dargestellt ist, besteht aus Hartplastik und verfügt über ein Fach 301 zur Einführung der Plastiktasche 201. Das Fach hat im Wesentlichen die gleiche Stärke und Breite wie das Gehäuse 101 und verfügt auf Höhe des Bodens über einen Deckel 302, der auf zwei Scharnieren 303 montiert ist und an dessen anderem Ende Laschen 304 befestigt sind, die seinen Verschluss durch Einrasten ermöglichen. Das Fach 301 wird durch eine Platte 305 fortgeführt, die so profiliert und bemessen ist, dass sie wie eine Schublade zwischen die Führungen 102 des Gehäuses geschoben werden kann. Zwei Laschen 306, die an ihrer Seite angebracht sind, erlauben dort ihr Einrasten durch Verankerung ihres Endes in den Bohrungen 103, wie in Abb. 5 dargestellt.
• Die Platte 305 ist am Boden mit einer U-förmigen Aussparung 307 versehen, die so bemessen ist, dass sie den Rotor 109 des Pumpenmoduls aufnehmen kann. Sie verfügt hierzu über einen abgerundeten Innenteil 308 von circa 120 Grad, dessen Radius etwas größer ist als der des Kreises, der von der Außenseite der Rollen 110 durchlaufen wird. Bei Betrieb komprimieren die drei Rollen jeweils abwechselnd den weichen Schlauch 202 gegen diesen abgerundeten Teil 308. Um den abgerundeten Teil 308 herum ist zur Aufnahme des unteren Rotorteils 109, der einen Kreis beschreibt, der größer ist als der Kreis, der von den Rollen beschrieben wird, eine zusätzliche abgerundete Nebenfläche 309 vorgesehen, dies wird später noch näher ausgeführt.
• Der Boden der U-förmigen Aussparung 307, der die obere Wand des Moduls bildet, ist in der Mitte des abgerundeten Teils 308 von einem runden Loch 310 durchsetzt, das sich gegenüber der Stelle befindet, auf der die Rotorenachse 109 liegt, damit die Pumpe vor ihrem Gebrauch entlüftet werden kann, wie im Folgenden beschrieben wird. Dieses Loch kann mit einem Deckel 311 verschlossen werden, der in einer Aussparung 312 der oberen Wand des Moduls mitgleitet.
• Bestandteil der Platte 305 sind auch zwei Kanäle 313 und 314, die jeweils am Boden seitlich und parallel zu ihr angebracht sind. Der Kanal 313 verbindet das Fach 301 mit dem Vorderteil der U-förmigen Aussparung 307. Bevor er in diesen mündet, weist er einen gekrümmten Teil 315 auf, der einen größeren Durchmesser hat und so ausgerichtet und bemessen ist, dass er das starre Anschlussstück 205 des Schlauches 202 über Verankerung aufnehmen und halten kann.
• Wir kommen nun zu den Abb. 4, 5 und 6, die zeigen, wie die drei Module, die oben beschrieben wurden, miteinander verbunden werden, um entsprechend der Erfindung die Miniaturpumpe zu bilden.
• Das Tankmodul 200 wird zunächst in das Kassettenmodul 300 eingeführt. Die Plastiktasche wird in das Fach 301 und der flexilble Schlauch in die Kanäle 313 und 314 geführt, wobei darauf zu achten ist, dass seine beiden starren Anschlussstücke 204 und 205 jeweils in den gekrümmten Teilen 315 und 316 der Platte 305 liegen und einrasten. Nach Verschluss des Deckels 302 muss nur noch die Kassette in die Führungen 102 des Pumpenmoduls 100 eingeschoben werden bis die Laschen 306 in den Bohrungen 103 (Abb. 5) einrasten. Das untere Ende des Rotors 109 liegt dann in der abgerundeten Nebenfläche 309 der Platte 305, während der mittlere Teil des flexiblen Schlauchs 202 so automatisch zwischen dem Rotor 109 und dem abgerundeten Teil 308 festgehalten wird. Wird der Rotor in Pfeilrichtung I (gegen den Uhrzeigersinn) zum Drehen gebracht, komprimieren die Rollen 110 den Schlauch 102, um so die Lösung, die dieser enthält, nach außen zu schieben.
• Sobald die Pumpe so beladen ist, wird der Stopfen 203 aus dem Schlauch entnommen und, wie in Abb. 6 beschrieben" durch einen Schlauch 601 ersetzt, der in einer Nadel 602 mündet. Bevor diese in den Patienten eingeführt wird, muss der Kreislauf entlüftet werden und die Lösung, die zu injizieren ist, muss dorthin geführt werden. Da die normale Rotationsgeschwindigkeit des Rotors 109 äußerst gering ist (0,625 Umdrehungen/Minute), muss diese Entlüftung, um nicht allzu zeitaufwendig zu sein, so durchgeführt werden, dass der Rotor durch externe Mittel angetrieben wird. Dies wird später genauer beschrieben. Das obere Ende der Rotorenachse verfügt hierzu über eine Passung 134 in dem runden Loch 310 der Kassette, die mit Hilfe eines geeigneten Werkzeugs die schnelle Rotation des Rotors ermöglicht, bis die ersten Tropfen der Flüssigkeit, die dem Pallienten injiziert werden muss, aus der Nadel 602 tropfen. Dann kann die Nadel in den Patienten eingeführt werden, wonach die Pumpe in Betrieb gesetzt wird, indem der Schalter 105 betätigt wird, der durch Mittel, die später beschrieben werden, die Rotation des Rotors 109 steuert.
• Ami Ende der Behandlung werden das Pumpenmodul 100 und Kassettenmodul 300 getrennt, indem die beiden Schalter 104 betätigt werden, so dass die Laschen 306 aus den Bohrungen 103 gehoben werden. Dann kann die Kassette entnommen werden, indem sie nach außen gezogen wird, bevor der Tank 200 entnommen wird, der dann durch einen anderen Tank ersetzt werden kann, so dass die Kassette und die Pumpe bei einer weiteren Behandlung wiederverwendet werden können.
• Das Pumpenmodul 100 wird nun unter Bezugnahme auf die Abb. 7-11 näher beschrieben. Diese zeigen den Rotor 109, einen Schrittmotor 111, ein Zahnradvorgelege 112, das den Motor mit dem Rotor verbindet, ein elektronisches Steuerungsmodul 113 und eine Stabbatterie 114.
• Der Rotor 109, der detailliert in den Abb. 8 und 9 dargestellt ist, hat eine runde Sohle 115, die am Rand verzahnt ist 116 und frei drehend auf einem Drehzapfen 117 montiert ist, der sich am Böden des Gehäuses 101 befindet. Ein Radkranz 118 mit einem Außendurchmesser, der etwas geringer ist als der Durchmesser der Sohle 115, wird auf Letztere montiert und mit Schrauben 119 befestigt. Dieser Radkranz hat nach innen drei biegsame Arme 120, die aus seiner Masse jeweils bei 120º ausgeschnitten sind und Klinken bilden, deren Enden mit der Außenseite aus Sägezähnen 121 eines Rades 122 zusammenwirken. Dieses bildet das Traggestell einer zylindrischen Rollenträgerplatte 123, die auf die Achse der Sohle 115 montiert ist und um die sie frei drehen kann.
• Die Außenwand der Rollenträgerplatte 123 hat ein nach innen gebogenes Profil 124, so dass ein Kanal zur Durchführung dies flexiblen Schlauches 202 entsteht. Weiterhin ist die Außenwand von drei U-förmigen Aussparungen 125 durchbohrt, die im 120º Winkel zueinander stehen und die drei Rollen 110 zur Konnpression des Schlauches aufzunehmen.
• Jede Rolle 110 ist aus einer Achse 126 und einem zylindrischen Korpus 127 geformt, der auf die Achse montiert ist, um die er frei drehen kann. Die beiden Endlen dieser Achse liegen in den länglichen Öffnungen 128, die radial in den Teilen der Rollenträgerplatte 123 ausgerichtet sind, die die ebenen Ober- und Untarwände der Aussparungen 125 bilden. Die Rollen werden in vertikaler Position gehalten, das heißt ihre Achse steht parallel zur Rotorenachse und ist einer radialen Kraft unterworfen, die sich mittels zweier Federn 129 nach außen richtet, die auf beiden Seiten der Rollenträgerplatte 123 angebracht sind. Jede Feder hat ein starres Mittelteil 130, das dreieckig und konzentrisch zur Platte mit Nieten 131 befestigt ist und drei gekrümmte flexible Federarme 132, deren freien Enden sich auf die jeweiligen Achsenenden 126 stützen und diese nach außen drücken, so dass die Rollen 110 auf den Schlauch 202 eine deutlich konstante Kraft ausüben, die im beschriebenen Beispiel 120 g beträgt. So werden Fehler in der Positionierung der Rollen und des Schlauches, die auf unvermeidliche Herstellungsfehler zurückzuführen sind, automatisch ausgeglichen, was dazu beiträgt, eine zu große oder zu geringe Konnpression des Schlauches 202 zu vermeiden.
• Die Rollenträgerplatte 123 wird axial nach oben durch eine Verlängerung 133 fortgesetzt, die das Mittelteil 130 der oberen Feder 129 durchquert. Diese Verlängerung ist von der Passung 134, die bereits erwähnt wurde, durchbohrt, in die durch das runde Loch 310 in der Kassette die profilierte Spitze eines Werkzeugs (nicht dargestellt) entsprechend eingeführt werden kann, um die schnelle Drehung der Platte zu gewährleisten und somit die Pumpe zu entlüften.
• Der Rotor 109 wird durch den Schrittmotor 111 in Rotation versetzt, dabei handelt es sich um einen klassischen zweipoligen, einphasigen Typus, so kommt es aufgrund der zwei Schritte pro Umdrehung zur einer Drehung mit einer Geschwindigkeit von 16 Umdrehungen/Sekunde. Sein Spulenkern und sein Leitrad, die unter den Referenzen 135 und 136 geführt werden, sind auf Füßen befestigt, die auf dem Boden des Gehäuses 101 durch zwei Schrauben 137 gebildet werden. Sein Rotor 138 dreht sich zwischen dem Gehäuseboden und einer Brücke 139, die mittels Schrauben 140 auf festen Füßen fixiert ist, die am Boden des Gehäuses befestigt sind.
• Der Rotor 138 trägt ein Ritzel 141, das mit einem Rad 142 verzahnt ist und die erste Bewegung des Zahnradvorgeleges 112 verursacht. Das Ritzel 143 dieses Rades ist selbst mit einem Rad verzahnt 144, dessen Ritzel 145 schließlich mit der äußeren Verzahnung 116 der Sohle 115 des Rotors 109 verzahnt ist, um ihn mit einer Geschwindigkeit von 0,625 Umdrehungen pro Minute in Rotation zu versetzen. Die Räder 142 und 144 drehen, wie auch der Rotor 138, zwischen dem Gehäuseboden und der Brücke 139. Letztere mündet nach einer Krümmung in zwei Armen 146, die in Abb. 9 nicht dargestellt sind, deren gemeinsames Ende mit einer rundlichen Öffnung versehen ist, in der die Verlängerung 133 des Rotors 109 gehalten wird und rotiert.
• Wirdl bei Betrieb die Sohle 115 des Rotors in Richtung des Pfeils F durch den Motor 111 mittels des Zahnradvorgeleges 112 angetrieben, dreht diese die Verzahnung 116 mit, an der sie befestigt ist. Die drei Klinken 120 des Zahnrads wirken mit den äußeren Sägezähnen 121 des Rads 122, um dieses in Rotation zu versetzen und mit ihr die Rollenträgerplatte 123, deren Sohle sie bildet. Die Rollen 110 komprimieren somit jeweils den Schlauch 102, um so die Flüssigkeit, die er enthält, in Richtung der Injektionsnadel 602 zu befördern.
• Wird zur Entlüftung der Anschlussstücke die Rollenträgerplatte 123 anhand eines geeigneten Werkzeugs gedreht, das in die Passung 134 gesteckt wird, werden die Sohle 115 und der Radkranz 118 fixiert, da sie durch das Verzögerungsmoment des Motors 111 und sein Zahnradvorgelege 112 gebremst werden. So erfolgt eine automatische Trennung von Radkranz 118 und Rad 122, da die Rotation desselben ein Lösen der drei Klinken 120 aus den Sägezähnen 121 bewirkt. Die Rollenträgerplatte 123 kann somit schnell gedreht werden, ohne dass dies Auswirkungen auf das Zahnradvorgelege oder den Motor hätte.
• Das elektronische Steuerungsmodul 113, das in Abb. 10 dargestellt ist, hat als Sockelplatte eine Schaltplatte 147, die auf der Oberseite des Gehäuses befestigt und mit den Schaltern 105 und 106, dem akustischen Meldegerät 107 und der LCD-Anzeige 108 versehen ist. Die Schaltplatte trägt außerdem einen Mikroprozessorkreislauf 148, der die wichtigsten der nachstehenden Funktionen übernimmt: Spannungsdoppler, eigene Quarzzeit, Speicher, LCD-Driver und Tonerzeuger. Da es sich hierbei um einen bekannten Mikroprozessor, wie z. B. des Typs EPSON 62L35 handelt, wird dieser nicht im Detail beschrieben. Alle diese Bestandteile, sowie die Batterie 114 und die Spule des Motors 111 werden gemäß dem vereinfachten Schema aus Abb. 11 miteinander verbunden.
• Der Mikroprozessor 148 wird entsprechend den Vorgehensweisen der Fachleute so programmiert, dass die Gesamtkonstruktion folgendermaßen betrieben werden kann:
• Wird der Schalter 105 zum ersten Mal betätigt, löst er den Betrieb des Mikroprozessors 148 aus, der gemäß den Befehlen eines Ausgabeprogramms, das im Speicher aufgezeichnet ist, Motorimpulse einer Frequenz von 32 Hz an die Anschlussklemmen des Schrittmotors 111 weitergibt, die seine Drehung bei einer Geschwindigkeit von 0,625 Umdrehungen/Sekunde bewirken. Somit wird der Rotor der Rollenträgerplatte 109 bei einer Geschwindigkeit von 0,625 Umdrehungen/Sekunde angetrieben. Der Betrieb der Pumpe wird unterbrochen, wenn der Schalter 105 ein zweites Mal betätigt wird.
• Zur Vorstellung: Mit einem Rotationsradius der Rollenträgerplatte von 10,44 mm und einer Geschwindigkeit von 0,625 Umdrehungen/Minute wird die Lösung im Schlauch mit einer Geschwindigkeit von 41 mm/min befördert. Wird ein Schlauch gewählt, der einen Innendurchmesser von 1,47 mm hat, beträgt die direkte Pumpenausgabe somit 69,54 mm³, also 100 cm³/Tag.
• Der Mikroprozessor 148 erlaubt außerdem in Reaktion auf Betätigung des Schalters 106 eine Umgehung des gespeicherten Ausgabeprogramms, um somit die Injektion einer zusätzlichen Menge der Lösung zu ermöglichen (Bolus). Dieses Verfahren eignet sich insbesondere in der Schmerztherapie.
• Des Weiteren verfügt die Pumpe über Mittel zur Betätigung des akustischen Meldegerätes 107 und/oder der LCD-Anzeige 108 bei fehlerhaftem Betrieb: Nicht Beachtung des Programms, Stillstand, Verstopfung der Nadel, leere Batterie etc. Da diese Mittel nicht Gegenstand des vorliegenden Patente sind, werden sie nicht beschrieben.
• Schließlich beziehen wir uns auf Abb. 12, die eine Umsetzungsvariante des Kassettenmoduls 300 für Behandlungen darstellt, die die Injektion von großen Mengen an Lösung erforderlich machen. Selbstverständlich kann die Kassette zur Aufnahme eines größeren Tanks verlängert werden, wenn jedoch dessen Volumen über 20 ml hinausgeht, so machen die Bemessungen der Pumpe diese unpraktisch. Daher enthält das Kassettenmodul aus Abb. 12 nur die Platte 305, die in Abb. 3 dargestellt ist, die gleichen Referenzen werden verwendet, um die gleichen Elemente zu beschreiben.
• Das Tankmodul hat demnach eine Tasche eines großen Volumens 206, die nicht in die Kassette eingeführt wird, sondern nur mit dieser über einen flexiblen Schlauch 202 verbunden, der länger ist, jedoch ansonsten dem Sehlauch aus Abb. 2 entspricht.

Claims (11)

1. Miniaturisierte Peristaltikpumpe mit:

- einem Rotor (109) mit drei drehbaren Rollen (110), die aus einem im Wesentlichen zylindrischen Korpus (127) und einer Achse bestehen, auf der der Korpus drehbar montiert ist, so dass die Enden der Rollenachsen in den länglichen Öffnungen (128) liegen, die radial im Rotor ausgerichtet sind,

- Vorrichtungen zum Antrieb des Rotors (111, 112),

- Steuerungen für die Antriebsvorrichtungen, einem Stützstück mit einem abgerundeten Anteil (308), der im Wesentlichen konzentrisch zum Rotor angebracht ist und gegen den die Rollen bei Betrieb einen flexiblen Schlauch (202) komprimieren, der mit einem Flüssigkeitstank verbunden ist (201), um ihn nach außen zu pressen, und einer Vorrichtung mit Federn zum automatischen Ausgleich von Positionsspalten zwischen den Rollen und dem Stützstück, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausgleichsvorrichtung mit zwei Federn (129) ausgeführt ist, die sich jeweils auf Höhe der Achsenenden befinden und die ein starres Mittelteil (130) haben, das konzentrisch zum Rotor angebracht ist und drei gekrümmte Federarme (132) hat, einen für jede Rolle, von denen ein Ende mit dem Mittelteil verbunden ist und das Andere sich auf das entsprechende Ende einer Rollenachse stützt, um diese so nach außen zu schieben und ihr so zu erlauben, auf den Schlauch eine im Wesentlichen konstante Kompressionskraft auszuüben.

2. Miniaturisierte Peristaltikpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass:

der Rotor und seine Rollen, die Antriebsvorrichtung und die Steuerungsvorrichtung ein erstes Modul (100) bilden, das sogenannte Pumpenmodul,

- das Stützstück zu einem zweiten Modul (300) gehört, dem sogenannten Kassettenmodul,

- die Module jeweils mit Vorrichtungen ausgestattet sind, die ihre Verbindung ermöglichen, und

- das Kassettenmodul Vorrichtungen enthält, um abwechselnd den Schlauch aufzunehmen (202) und diesen automatisch so zu positionieren, dass bei der Verbindung der beiden Module der Schlauch gegen den abgerundeten Anteil (308) gepresst wird, um dort von den Rollen komprimiert zu werden, wodurch Schlauch und Tank ein drittes Modul (200) bilden, das sogenannte Tankmodul, das nach seinem Gebrauch einfach durch ein Anderes ersetzt werden kann.

3. Peristaltische Miniaturpumpe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Kassettenmodul (300) mit einer Platte (305) ausgestattet ist, die wie eine Schublade in das Pumpenmodul greift und diese eine U-förmige Aussparung (307) hat, die so profiliert und bemessen ist, dass sie den Rotor umgreift und deren abgerundeter Boden (308) den Schlauch stützt und bei der die Vorrichtungen zur Aufnahme und Positionierung des Schlauches einen ersten (313) und einen zweiten Kanal (314) umfassen, die entlang den · jeweiligen Seiten des Bodens verlaufen, wobei ein Ende der Kanäle nach außen zum Boden offen ist, während das andere gegenüberliegende Ende jeweils in der Öffnung der Aussparung mündet.

4. Peristaltische Miniaturpumpe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die. Kanäle. Einrastvorrichtungen zur Fixierung des Schlauches besitzen.

5. Peristaltische Miniaturpumpe nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtungen zur Fixierung des Schlauches aus gekrümmten Anteilen (315, 316) der Kanäle bestehen, die so profiliert und bemessen sind, dass die gleichgeformten Anschlussstücke (204, 205) des Schlauches nicht verrutschen und über Einrasten festgehalten werden.

6. Peristaltische Miniaturpumpe nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Kassettenmodul über Einrasten des Bodens in die Führung (102) des Pumpenmoduls in das Pumpenmodul montiert wird.

7. Peristaltische Miniaturpumpe nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Kassettenmodul unter anderem mit einem Fach (301) zur Aufnahme des Flüssigkeitstanks ausgeführt ist.

8. Peristaltische Miniaturpumpe nach einem der obigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sie zusätzlich Vorrichtungen besitzt, mit denen der Rotor zur Entlüftung des Schlauches über einen externen Befehl gedreht werden kann.

9. Peristaltische Miniaturpumpe nach anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Rotor aus zwei konzentrischen übereinanderliegenden Teilen zusammengesetzt ist, von denen der erste Teil mit der Antriebsvorrichtung verbunden ist und der zweite Teil die Rollen trägt und des Weiteren eine Ein- und Ausrückvorrichtung besitzt, mit der:

- bei gewöhnlichem Betrieb diese beiden Teile zusammenwirken, um ihn über die Antriebsvorrichtung zu drehen,

- die beiden Teile automatisch getrennt werden, wenn er über einen externen Befehl in Rotation versetzt wird.

10. Peristaltische Miniaturpumpe nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Teil des Rotors mit einem Zahnrad (115) ausgestattet ist, das mit der Antriebsvorrichtung verbunden ist und auch der zweite Teil des Rotors ein Zahnrad besitzt (122), das die Funktion eines Trägergestells für eine Rollenträgerplatte (123) übernimmt und bei der die Ein- und Ausrückvorrichtung mit einem Radkranz (118) ausgeführt ist, der auf dem Zahnrad (115) des ersten konzentrischen Teils befestigt ist und das Zahnrad (12 : 2) des zweiten Teils umgibt, wobei so drei flexible Arme (120) nach innen Verschlüsse bilden, deren Enden mit dem Zahnrad des zweiten Teils gekoppelt sind.

11. Peristaltische Miniaturpumpe nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zur Drehung des Rotors über einen externen Befehl mit einer Verlängerung (133) ausgestattet sind, die die Rotorenachse fortsetzt und die mit einer Passung (134) versehen ist, die es erlaubt, das Ende eines Werkzeugs mit entsprechender Form aufzunehmen.