Mechanisch betriebene Flussigkeitspumpe
B e s c h r e i b u n g
Die Erfindung betrifft eine mechanisch betriebene Flussigkeitspumpe, insbesondere für medizinische und ernährungsphysiologische Flüssigkeiten.
Eine mechanisch betriebene Flussigkeitspumpe für medizinische Flüssigkeiten ist aus dem US-Patent 5 334 197 bekannt. Bei dieser ist eine Kammer zur Aufnahme der Flüssigkeit vorgesehen. Eine Wandung der Kammer ist elastisch ausgebildet und der anderen Wandung der Kammer eine in eine Schnappstellung überführbare Blattfeder zugeordnet. Die Blattfeder überfuhrt in dieser Schnappstellung die elastische Wandung, bei Druckerhöhung der Flüssigkeit, in eine gedehnte Stellung. Durch eine Öffnung in der Blattfeder und einer dieser zugeordneten anderen Wandung der Kammer wird die Flüssigkeit ausgegeben. Die elastische Wandung der Kammer ist mit der anderen Wandung in deren Randbereichen verbunden. Vor dem Gebrauch der Pumpe wird die Blattfeder in einem Deckel gehalten, der die Blattfeder somit in einer definierten Form fixiert. Wird der Deckel von der Blattfeder entfernt, schnappt die Blattfeder in die Position über, in der sie zur elastischen Wandung hin gebogen ist. Hierdurch wird durch die in der Kammer befindliche Flüssigkeit die elastische Wandung gedehnt, und zwar in einer Form, die der Wölbung der übergeschnappten Blattfeder entspricht. Unter dem Druck der gedehnten elastischen Wandung wird die Flüssigkeit aus der Abgangsleitung ausgegeben, wobei sich der elastische Wandungsabschnitt immer mehr dem gewölbten Blattfederabschnitt, bis zur vollständigen Entleerung der Kammer, annähert. -
Eine derartige Flussigkeitspumpe lässt sich zwar ausschließlich mechanisch betreiben, weist aber eine Vielzahl von Teilen und einen sehr hohen Herstellungsaufwand auf. Das Anwender- Handling ist recht kompliziert. Auch ist diese Pumpe nicht geeignet, im Zusammenhang mit einem separaten Beutel, der die Flüssigkeit aufnimmt, verwendet zu werden.
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Mechanisch betriebene Flüssigkeitspumpen, die im Zusammenhang mit einem separaten Beutel, der die Flüssigkeit aufnimmt, verwendet werden, sind beispielsweise aus den US- Patenten 5 810 783, 5 797 881, 4 596 558 bekannt. Bei diesen sind die einzelnen Wandungsabschnitte mittels eines Scharniers oder dergleichen miteinander verbunden und in 0 den den Scharnieren oder dergleichen abgewandten Bereichen über Rastelemente oder dergleichen verbindbar. Die Wandungen sind nachgiebig gestaltet und klemmen zwischen sich, unter Vorspannung, den mit Flüssigkeit gefüllten Beutel. - Derartige mechanisch betriebene Flüssigkeitspumpen arbeiten nicht nach dem Wirkprinzip der Blattfeder, die durch Überschnappung in eine Wirkposition den Druck auf die im Beutel befindliche Flüssigkeit 5 ausübt.
Aus der bislang nicht veröffentlichten deutschen Patentanmeldung 199 28 133.5 des Anmelders ist eine mechanisch betriebene Flussigkeitspumpe bekannt, bei der ein Rahmen die Blattfeder aufnimmt, die zwischen zwei Schnappstellungen beweglich ist. Dort ist die o Blattfeder, die mit dem Spannrahmen eine Baueinheit bildet, in einer separaten Federkammer der Pumpe angeordnet. Die Blattfeder wirkt in deren der elastischen Wandung zugeordneten Schnappstellung nicht unmittelbar auf den Beutel ein.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine baulich einfach gestaltete und besonders preisgünstig 5 herzustellende mechanisch betriebene Flussigkeitspumpe zu schaffen, die einfach gehandhabt werden kann und universell einsetzbar ist.
Die Erfindung schlägt eine mechanisch betriebene Flussigkeitspumpe, insbesondere für medizinische und ernährungsphysiologische Flüssigkeiten vor, mit einem Rahmen zur o Aufnahme einer Blattfeder, die zwischen zwei Schnappstellungen beweglich ist, einer im Rahmen gehaltenen elastischen Membran, einem zwischen die Blattfeder und die Membran eingelegten Beutel zur Aufnahme der Flüssigkeit, einem Abgang am Beutel für die Flüssigkeit, wobei in der auf die Membran zu bewegten einen Schnappstellung der Blattfeder
diese auf den Beutel, bei Druckerhöhung der in diesem befindlichen Flüssigkeit, einwirkt, und die elastische Membran durch den Beutel in eine gedehnte Stellung überführt wird.
Die Erfindung schlägt damit eine mechanisch betriebene Flussigkeitspumpe vor, bei der der mit der Flüssigkeit gefüllte Beutel unmittelbar zwischen der Blattfeder und der elastischen Membran angeordnet ist. Der die Funktion eines Spannrahmens aufweisende Rahmen dient in diesem Zustand, in dem die Blattfeder auf den Beutel einwirkt, sowohl der Lagerung der Blattfeder als auch der elastischen Membran. Während die Blattfeder vorzugsweise dauerhaft mit dem Rahmen verbunden sein sollte, wird es als vorteilhaft angesehen, wenn die elastische Membran bzw. diejenigen Bauteile, die die elastische Membran halten, vom Rahmen lösbar sind, so dass der Beutel frei auf die in der einen Schnappstellung befindliche Blattfeder aufgelegt werden kann. Es wird dann vorzugsweise die Blattfeder im Bereich eines Endes über deren Haltemittel in den Rahmen im Bereich eines Endes eingehängt, die elastische Membran über den mit Flüssigkeit gefüllten Beutel gezogen und dann werden die im Bereich des anderen Endes der elastischen Membran befindlichen Haltemittel dort in den Rahmen eingehängt. Die bereits teilweise unter Vorspannung stehende elastische Membran wird beim Überschnappen der Blattfeder in eine größere Vorspannung überführt. Der Überschnappvorgang erfolgt vorzugsweise manuell, indem die Pumpe mit zwei Händen ergriffen wird und von hinten die Blattfeder mit den Daumen in deren Überschnapprichtung bis zum Überschnappen gedrückt wird.
Eine baulich besonders vorteilhafte Gestaltung sieht vor, dass die Blattfeder mit dem Rahmen eine Baueinheit bildet, und der Rahmen außen umlaufend und die Blattfeder innen liegend angeordnet sind. Die Blattfeder kann durch Federscharniernuten und/oder Federgelenkscharniere und/oder integrierte Gelenknuten und/oder seitliche Bewegungsnuten mit dem Rahmen verbunden sein. Insbesondere bei dieser Gestaltung bietet es sich an, die Baueinheit aus Kunststoff herzustellen. Dessen ungeachtet besteht die Blattfeder beispielsweise aus Stahl oder Kunststoff und ist vorzugsweise mittels eines Zweistufenspritzgusses hergestellt, insbesondere aus einem Material mit Memory-Effekt.
Die erfindungsgemäße Flussigkeitspumpe kann einmal verwendet oder mehrmals wiederverwendet werden. Dies gilt gleichfalls für die bei der Pumpe gegebenenfalls verwendeten Beutel. Je nach der gewählten Elastizität der elastischen Wandung lassen sich unterschiedliche Flowraten und Entleerungszeiten erzielen. Die elastische Wandung ist im Rückstellverhalten so
ausgelegt, dass die Flüssigkeit bis zur vollständigen Entleerung des Beutels aus diesem ausgedrückt wird. Die erfindungsgemäße Pumpe kann jederzeit an jedem Ort in Temperaturbereichen von mindestens 10 bis 16° C eingesetzt werden. Die verwendeten Rohstoffe sind ökologisch abbaubar und regenerierbar. Die Pumpe ist damit umweltfreundlich und durch einfache konstruktive Gestaltung und Bauart bedingt in kleiner Verpackungsgröße kostengünstig herstellbar und dem Markt anzubieten.
Die Pumpe kann für unterschiedliche Viskositäten verwendet werden, zum Beispiel bei Infusion, interaler Ernährung, Transfusion usw.. Sie ist in allen Flüssigkeitsanwendungsbereichen kleinerer und mittlerer Fördermengen in kurzen oder langen Zeiten einsetzbar. Die Pumpwirkung kann einfach durch Überführen der Blattfeder in die andere Schnappstellung unterbrochen und bei Bedarf einfach wieder gestartet werden, im Gegensatz zu der Pumpe nach der US 5 334 197, bei der ein umfangreiches Handling notwendig ist. Die Pumpe kann bei Bedarf mit einem wieder verwendbaren elektronischen Signalgeber ausgerüstet werden, der das Ende des Flüssigkeitstransportes oder die Entleerung des Beutels anzeigt.
Durch die besonders einfache Gestaltung der Flussigkeitspumpe bietet diese vielfältige Möglichkeiten der Verwendung bzw. Anwendung. Der Anwender kann sie überall sofort, ohne längere Anlaufzeiten, einsetzen. Sie kann vom Anwender tragbar, wie auch statisch benutzt werden, und zwar in allen normalen Lebensbereichen, außerhalb wie innerhalb der Medizin. Sie ist sterilisiert einsetzbar und gewährleistet einen minimalen Bedienungs- Handling-Aufwand. Die Pumpe ist aufgrund der einfachen Konstruktion der wenigen Bauteile kostengünstig herstellbar, was Voraussetzung dafür ist, sie insbesondere in ambulanten und finanzschwachen Märkten einzusetzen. Das geringe Gewicht der Pumpe ermöglicht den Einsatz im Unfall-, Notarzt-, Lazarett- sowie Katastrophenbereich. Die Funktionselemente der Pumpe sind einzeln oder insgesamt austauschbar. Die Pumpe ist für kurze oder lange Förderzeiten geeignet, für offene oder geschlossene Systeme, für ungefüllte oder vorgefüllte Infusionssysteme unterschiedlicher geometrischer Ausführungen, insbesondere auch im Zusammenhang mit der Verwendung als Mikropumpe, das heißt Systemen von 1 bis 10 ml.
Der die Flüssigkeit aufnehmende Beutel kann beliebig gestaltet sein, vorzugsweise eckig, insbesondere in rechteckiger Form.
Bei der erfindungsgemäßen Pumpe sind die elastische Wandung und die Geometrie des übergeschnappten Federelementes so ausgelegt, dass der von der Pumpe ausgegebene Volumenstrom relativ konstant ist. Gemäß einer besonderen Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass mit der Pumpe ein Durchflussventil zusammenwirkt, das die Ausgabe des 5 Volumenstromes aus der Pumpe weiter optimiert. Dieses Ventil sollte für unterschiedliche Flowraten einsetzbar sein. Obwohl Flowraten von > 1000 ml pro Stunde durchaus denkbar sind, wird als bevorzugtes Anwendungsgebiet eine Flowrate von 0,5 bis 10 ml pro Stunde angesehen. Das Ventil kann zusätzlich mit einem Flüssigkeitsfilter versehen sein.
0 Weitere Merkmale der Erfindung sind in den Unteransprüchen, der Beschreibung der Figuren und den Figuren selbst dargestellt, wobei bemerkt wird, dass alle Einzelmerkmale und alle Kombinationen von Einzelmerkmalen erfindungswesentlich sind.
Iα den Figuren ist die Erfindung anhand eines Ausfülmingsbeispieles dargestellt, ohne hierauf 5 beschränkt zu sein. Es stellt dar:
Figur 1 eine räumliche Ansicht der mechanisch betriebenen Flussigkeitspumpe, bei eingelegtem, entleertem Beutel, Figur 2 die in Figur 1 gezeigte Flussigkeitspumpe in einer Explosionsdarstellung zur o Verdeutlichung der Einzelteile der Pumpe,
Figur 3 eine räumliche Ansicht der Flussigkeitspumpe, in geöffnetem Zustand, bei nicht eingelegtem Beutel, Figur 4 eine Darstellung der Pumpe gemäß Figur 3, bei eingelegtem Beutel,
Figur 5 eine räumliche Ansicht der Flussigkeitspumpe, bei eingelegtem Beutel und in 5 geschlossener Position befindlicher elastischer Membran,
Figur 6 eine räumliche Ansicht der Flussigkeitspumpe, in geschlossenem Zustand und von der einen Schnappstellung in die andere Schnappstellung überführter
Blattfeder.
o Die mechanisch betriebene Flussigkeitspumpe 1 weist als wesentliches Bauteil einen Rahmen 2 auf. Dieser besitzt im wesentlichen rechteckige Form mit zwei kurzen Stegen 3 und zwei diese verbindenden langen Stegen 4. Der Rahmen 2 bildet mit einer Blattfeder 5 eine Baueinheit. Die Blattfeder 5 besitzt Rechteckform und ist im Bereich ihrer langen Schenkel über Federscharniernuten 7 mit den Stegen 4 des Rahmens 2 verbunden. Die Federscharniernuten 7
sind als Dünnstelle ausgebildet, weisen somit eine geringere Stärke auf als diejenige der Blattfeder 5. Da die Blattfeder 5 im Bereich der kurzen Stege 3 des Rahmens 2 nicht mit diesen verbunden ist, kann sie frei zwischen den Stegen 4 bewegt werden. Die Erstreckung der Blattfeder 5 zwischen den Stegen 4 des Rahmens 2 ist größer als der Abstand der Stege 4 voneinander. Hierdurch ergibt sich eine Wölbung der Blattfeder 5 aus der Rahmenebene, und zwar in zwei Schnappstellungen. Eine Schnappstellung ist in der Figur 3 veranschaulicht und zeigt die Position der Blattfeder 5, in der diese, auf die Orientierung der Figur 3 bezogen, nach unten gewölbt ist. In dieser Position dient die Blattfeder 5 der Aufnahme des mit der medizinischen oder ernährungsphysiologischen Flüssigkeit gefüllten Beutels 8, und zwar vor dem Beaufschlagen des Beutels 8 zwecks Ausgabe der Flüssigkeit aus diesem.
Die aus dem Rahmen 2 und der Blattfeder 5 gebildete Baueinheit 6 besteht beispielsweise aus Kunststoff und ist als Kunststoffspritzgussteil gestaltet.
Auch der Beutel 8 besteht vorzugsweise aus Kunststoff, wobei die Form des Beutels 8 der vom Rahmen 2 umschlossenen Öffnung 9 bzw. der Blattfeder 5 angepasst ist. So weist der Beutel 8 eine im wesentlichen rechteckige, mit der Blattfeder 5 in Kontakt gelangende Grundfläche auf und eine solche Höhe, dass er bei Auflage auf der in Schnappstellung gemäß Figur 4 befindlichen Blattfeder etwa mit der Hälfte seiner Höhe die obere Kontur des Rahmens 2 überragt. Im Bereich seiner einen Längsseite ist der Beutel 8 mit einer als flexibler Kunststoffschlauch ausgebildeten Abgangsleitung 10 versehen, die der Ausgabe der Flüssigkeit aus dem Beutel 8 dient. Der der Abgangsleitung 10 zugewandte Steg 3 des Rahmens 2 ist auf seiner Oberseite mit einer Halteplatte 11 für die Abgangsleitung 10 versehen, wobei diese in einen Schlitz 12 der Halteplatte 11 eingesteckt ist.
Im Bereich der jeweiligen Enden der Stege 3 des Rahmens 2 sind die Stege 3 mit vom Rahmen 2 weg weisenden Schlitzausnehmungen versehen, wobei die dem einen Steg 4 zugeordneten Schlitzausnehmungen mit der Bezugsziffer 13 und die dem anderen Steg 4 zugeordneten Schlitzausnehmungen mit der Bezugsziffer 14 bezeichnet sind.
Ein weiteres wesentliches Element der Flussigkeitspumpe 1 stellt die elastische Membran 15 dar, die beispielsweise aus einem Elastomer besteht. Die Membran 15 weist einen im wesentlichen entsprechend der Blattfeder 5 gestalteten flächigen Abschnitt 16 auf, an den sich, den Stegen 4 des Rahmens 2 zugeordnet, zwei wulstartige Verdickungen 17 anschließen, deren parallel
verlaufende Durchgänge 18 Befestigungsstäbe durchsetzen, wobei der dem einen Steg 4 des Rahmens 2 zugeordnete Befestigungsstab mit der Bezugsziffer 19 und der dem anderen Steg 4 des Rahmens 2 zugeordnete Befestigungsstab mit der Bezugsziffer 20 bezeichnet ist.
Wie der Darstellung der Figur 4 zu entnehmen ist, wird bei in unterer Schnappstellung positionierter Blattfeder 5 und auf dieser aufgelegtem, gefülltem Beutel 8 die Membran 15 am Rahmen 2 befestigt. Dies erfolgt, indem die freien Enden des den Durchgang 18 der Membran 15 durchsetzenden Befestigungsstabes 19 in die Schlitzausnehmungen 13 des Rahmens 2 eingesetzt werden. Der mit dem anderen Ende der Membran 15 verbundene Befestigungsstab 20 ist etwas länger ausgebildet als der Befestigungsstab 19 und dient zusätzlich der Aufnahme eines Schließbügels 21. Dessen parallel zueinander angeordnete Schenkel 22 sind in Abstand zu der vom Befestigungsstab 20 durchsetzten Verdickung 17 platziert. Der Schließbügel 21 wird im Bereich des die Schenkel 22 verbindenden Steges 23 ergriffen und zusammen mit der Membran 15 über den Beutel 8 bewegt. Hierbei wird über den Schließbügel 21 eine Spannkraft auf die Membran 15 ausgeübt und die Membran 15 geringfügig gedehnt, so dass in der in Figur 5 gezeigten Endstellung der Membran 15 und des Schließbügels 21 der dem Schließbügel 21 zugeordnete Befestigungsstab in die Schlitzausnehmungen 14 des Rahmens 2 eingehängt ist. In dieser Position des Befestigungsstabes 20 liegt die Membran 15 mit geringer Vorspannung am Beutel 8 an. Es wird dann der Schließbügel 21 in die in Figur 6 gezeigte Endstellung verschwenkt, so dass die Flussigkeitspumpe 1 eine kompakte Einheit darstellt. Der gekrümmte Abschnitt des der Halteplatte 11 zugeordneten Schenkels 22 des Schließbügels 21 stellt dabei einen gewissen Berührungsschutz für die Abgangsleitung 10 dar, die unterhalb des gekrümmten Abschnittes 24 positioniert ist.
Wie der Darstellung der Figur 6 zu entnehmen ist, wird bei in den Rahmen 2 eingesetzter Membran 15 die Blattfeder 5 in die andere Schnappstellung gedrückt, so dass die Wölbung der Blattfeder 5 in etwa der Wölbung der Membran 15 entspricht. Das Überschnappen der Blattfeder 6 in diese Position erfolgt auf einfache Art und Weise, indem die Flussigkeitspumpe im Bereich der beiden Stege 3 des Rahmens 2 ergriffen wird und durch Bewegen des Daumens, der an der Blattfeder 5 anliegt, diese in Richtung der Membran 15 gedrückt wird. In der hierdurch erreichten Schnappstellung wird infolge der auf den Beutel 8 einwirkenden Kraft der Blattfeder 5 die Membran 15 gedehnt und durch die zwischen der Membran 15 und der Blattfeder 5 wirkenden, flächigen, auf den Beutel 8 wirkenden Druckkraft, die Flüssigkeit aus diesem ausgegeben.
Die Figur 1 zeigt einen Zustand der Flussigkeitspumpe, wie er in Figur 6 veranschaulicht ist, allerdings bei vollständig entleertem Beutel 8. Es ist zu erkennen, dass der Beutel 8 zwischen der Blattfeder 5 und der Membran 15 zusammengedrückt ist und demzufolge eine flache Gestalt aufweist. Figur 2 zeigt die Flussigkeitspumpe 1 in einer Explosionsdarstellung, bei entleertem Beutel 8, somit einer Situation, wie sie in Figur 1 veranschaulicht ist.
Figur 3 verdeutlicht die Verhältnisse bei geöffneter Flussigkeitspumpe 1 und in der anderen Schnappstellung befindlicher Blattfeder 5, bei entferntem Beutel 8.