DK147863B - Rullepumpe, fortrinsvis til doseret injektion af en vaeske - Google Patents

Description

i 147863

Opfindelsen angår en rullepumpe fortrinsvis til doseret injektion af en væske og omfattende en i et pumpehus indlagt og mod en i det væsentlige cirkulærcylindrisk modtryks- eller rullebane med en første radius elastisk samnentrykkelig slange til fremføring af nævnte væske, samt en 5 pumperotor med mindst to herpå drejeligt monterede og en cirkulær bane beskrivende trykruller, af hvilke mindst een ad gangen sammenklemmer slangen til lukning mod nævnte trykbane, hvilken trykbane ender i en ligeledes hovedsagelig cirkulærcylindrisk udløbsbane med en anden radius, der er længere end den første radius.

10

En sådan rullepumpe kendes eksempelvis fra beskrivelsen til den danske patentansøgning nr. 2213/80. Den i dette skrift angivne betingelse, at rullepumpen har en indløbsstrækning og en udløbsstrækning til forhindring af stødende gang og tilbagesugning, har ved nærmere undersøgelse 15 vist sig at være utilstrækkelig til at sikre, at der ikke under nogen del af rullepumpens drejning kan ske tilbagesugning af væske fra rullepumpens udløb, så at vævsvæske kan tilstoppe kateteret.

En rullepumpe af ovennævnte art er ligeledes kendt fra tysk fremlæggel-20 sesskrift nr. 1.553.005, men problemstillingen her er en lidt anden, i-det det er slangens tendens til at vandre som følge af trykrullernes fremadskubbende virkning, som søges forhindret.

Endelig kendes fra beskrivelsen til USA patent nr. 3.753.239 en rulle-25 pumpe, livor problemet omkring tilbagestrømningen ved udløbet er belyst.

Det primære formål ifølge patentskriftet er at tilvejebringe en kontrolleret styring af det pågældende mediums strømningshastighed gennem udløbsbanen, og dette opnås ved at indrette udløbsbanen på en sådan måde, at dennes afstand fra trykrullecentrenes bevægelsesbane i trykrul-30 lernes bevægelsesretning øges omvendt proportionalt med den ønskede strømningshastighed for det pågældende medium gennem udløbsbanen. En sådan dynamisk betinget afhængighed mellem udløbsbanens længde og hastigheden af det strømmende medium kan imidlertid ikke anvendes som forskrift for udformningen af rullepumper, der fortrinsvis er bestemt 35 til doseret injektion af en væske, der i disse tilfælde administreres 147863 2 impulsagtigt i små doser ad gangen svarende til, at puraperotoren drejes nogle få grader.

En rullepumpe af indledningsvist nævnte art er ifølge opfindelsen ejen-5 domraelig ved, at trykbanen og udløbsbanen har fælles tangent i deres sammenstødssted, og at udløbsbanen har en længde, der målt som pumperotorens drejningsvinkel er større end eller lig med den vinkel over den ukomprimerede slange, som repræsenterer det væskevolumen, der fortrænges under en trykrulle.

10

Herved opnås med sikkerhed, at tilbagesugning i slangens udløbsdel ikke forekommer under nogen del af rullepumpens arbejdsslag, sådan som der er gjort nærmere rede for i det følgende under henvisning til tegningen, hvilket er et ufravigeligt krav for pumpens anvendelse f.eks. som 15 doseringsmekanisme ved indgivelse af medikamenter i blodbanen hos mennesker eller dyr, navnlig ved implanterede enheder.

Ovennævnte drejningsvinkels størrelse afhænger af slangens diametre, trykrullernes diameter og radius for udløbsbanen.

20 Opfindelsen forklares nærmere nedenfor under henvisning til tegningen, hvor fig. 1 viser en udførelsesform for en rullepumpe ifølge opfindelsen, fig. 2 en skitse af forskellige grader a'f sammentrykning af hulrummet i en elastisk sammentrykkelig slange, og 25 fig. 3 dels en beregnet kurve for arealerne af ellipser med forskellige forhold mellem lilleaksen 2a og storaksen 2b, men med konstant periferi, dels andre kurver til forklaring af rullepumpens funktion.

30 I fig. 1 er 1 rullepumpens hus, i hvilket er lejret en punqperotor 2, der bærer lejer 3 og 3' for trykruller 4 og 4‘ , hvis periferi 5 og 5' under pumperotorens drejning beskriver en cirkelbane 6. Huset 1 har en udboring, hvis cylindervæg danner en trykbane 7 i huset 1. En i snit vist elastisk sammentrykkelig slange 8 er lagt ind mod indervæggen af 35 trykbanen 7. Radius for cirkelbanen 6 er så lang, at trykrullernes 4 og 4' periferi henholdsvis 5 og 5' tæt sammenklemmer slangen 8, hvorved 3 147863 der dannes en under punqierotorens rotation, som vist ved en pil 9, i dennes retning vandrende langstrakt sammentrykning 10.

En diameter 11 i cirklen 6 danner skillelinie mellem rullepumpens 3 trykbane 7 og til venstre dens indløbsbane 12 og til højre dens udløbsbane 13. Denne strækker sig over en vinkel 14 og indløbsbanen over en vinkel 15. Slangens 8 indløbsdel 16 er trukket igennem en port 18 i huset 1, og på tilsvarende måde er slangens 8 udløbsdel 17 trukket igennem en port 19 i huset 1.

10 Når en pumpe af den omhandlede art er subkutant indopereret og udløbet 19 er ført gennem et kateter, må der under ingen omstændigheder kunne optræde sugning i udløbsdelen af slangen, idet der da ville være fare for, at vævsvæske kunne trænge ind i kateteret, hvor det kunne 15 koagulere og tilstoppe kateteret. Det vil umiddelbart forstås, at faren herfor hidrører fra, at hver gang en trykrulle passerer diameteren 11 undervejs fra cylindervæggen 7 til udløbsbanen 13, så påbegyndes en åbning af slangens sammenklemning, men når en sammenklemning fjernes, skal den genfyldes med væske. Dersom denne væskemængde skal tages fra 20 udløbsdelen af slangen, vil der optræde sugning, men dersom det kan sikres, at den efterfølgende sammentrykning pr. tidsenhed altid fører mere væske frem, end hvad der er nødvendigt til i samme tidsrum at udfylde det slangevolumen, som opstår under sammentrykningens åbning, så vil sugning aldrig kunne opstå. Der vil i det følgende blive 25 redegjort for betingelsen for opnåelsen heraf.

Det, der sker under en sammentrykning af en elastisk sammentrykkelig slange, er at dens tværsnit fra at være en cirkel ændrer sig gennem tilnærmet ellipseformer til en ellipse med mindre og mindre lilleakse 30 indtil ellipsen tilsidst lukker helt sammen til en streg. Dette er vist i fig. 2. Herunder må ellipsens periferi i hovedsagen bevare sin længde. En ellipses areal er som bekendt A = πab, medens dens periferi er π/2 35 f /- P = 4b ) yi - k2 sin2e dø 147863 4 ·1\/ 2 2 hvor 2a er ellipsens lilleakse, 2b dens storakse og k = b Vb - a På basis heraf er det let at beregne den i fig. 3 skitserede kurve 22 for arealet A af ellipser med konstant periferi P, som funktion af lilleaksen 2a. Af denne kurve 22 ses det tydeligt, at arealet vokser 5 stærkt ved små lilleakser, de meget flade ellipser, men kun lidet ved overgangen til cirklen, de store lilleakser.

Den foreligende opfindelse beror på erkendelsen af, at det son en yderligere men nødvendig betingelse må kræves, at udløbsbanen 13 ved 10 sin begyndelse har fælles tangent med trykbanen 7 i dette punkt, for at sikre, at den væskemængde, der skal erstatte sammentrykningen, vil komme til at hidrøre fra forskydningen af den efterfølgende væskemængde. I så fald vil nemlig arealtilvæksten ved små lilleakser ske langsomt i forhold til rullepumpens vinkeldrejning φ, så at den 15 samlede volumentilvækst pr. grads drejning kommer til at følge en kurve 23, der har vandret tangent ved begyndelsen af udløbsbanen 13. Da den fra det . efterfølgende væskerumfang hidrørende væskemængde er proportional med drejningen, følger den den rette linie 24, der altid ligger over kurven 23.

20

Udløbsbanen 13 har sit centrum 20, jvnf. fig. 1, beliggende på forlængelsen af den radius, halvdelen af diameteren 11, der går til trykbanen i det sted, hvor trykbanen 7 går over i udløbsbanen 13.

25 For fuldstændigheds skyld skal det bemærkes, at det er uønsket under åbningen af en sammenklemning kun lige at afbalancere væsketilførslen fra den efterfølgende væskelomme med volumenforøgelsen hidrørende fra sammenklemningens fjernelse, idet rullepurapen da vil afgive en meget ujævn væskemængde. Det er derfor hensigtsmæssigt at gøre udløbsbanen 13 30 så lang som mulig og fortrinsvis lige så lang som afstanden mellem to på hinanden følgende trykruller. I så fald vil væskeafgivelsen blive i hovedsagen konstant uafhængig af pumperotorens vinkelstilling. Dette kan kræve mere end to trykruller, dersom man vil undgå den tykkelsesforøgelse af rullepumpen, som vil blive resultatet af, at 35 udløbsbanen 13 forlænges hen forbi indløbsbanen.