WO2012034238A1 - Membranvakuumpumpe - Google Patents

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WO2012034238A1
WO2012034238A1 PCT/CH2011/000171 CH2011000171W WO2012034238A1 WO 2012034238 A1 WO2012034238 A1 WO 2012034238A1 CH 2011000171 W CH2011000171 W CH 2011000171W WO 2012034238 A1 WO2012034238 A1 WO 2012034238A1
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WO
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membrane
vacuum
vacuum pump
pump according
bobbin
Prior art date
Application number
PCT/CH2011/000171
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English (en)
French (fr)
Inventor
Armin Felber
Beda Weber
Roland Koch
Etienne Furrer
Original Assignee
Medela Holding Ag
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Publication date
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Priority to BR112013005644A priority patent/BR112013005644A2/pt
Priority to JP2013528483A priority patent/JP5860467B2/ja
Priority to RU2013115346/14A priority patent/RU2572746C2/ru
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    • A61M2205/33—Controlling, regulating or measuring
    • A61M2205/3306—Optical measuring means

Definitions

  • the present invention relates to a diaphragm vacuum pump according to the preamble of claim 1.
  • Such membrane vacuum pumps are used for various medical technical applications, in particular for drainage applications such as wound drainage or chest drainage. They are also well-known as breast pumps for pumping out human breast milk. Examples of these are WO 96/22116, US 2009/0099511, US 2008/0287037, US 7 094 217 and US 2008/0039781.
  • the drive consists of an electric motor, which transmits via an eccentric, a connecting rod or other power transmission unit, the rotational movement of the motor to the membrane and this cyclically deflects.
  • a disadvantage of many such pumps is that they are relatively large and loud.
  • the pump should be as discreet and thus as small and quiet as possible, "hands-free” in this context means that the entire device works without hands after switching on, ie that neither the pump still the breast cap must be held by hand.
  • the membrane vacuum pump according to the invention has an electrically operated drive unit and a membrane which separates a pumping chamber into a drive-side part and a drive-remote part and which can be deflected by means of the drive unit.
  • the drive unit is an electromagnetic drive unit, and the deflection of the diaphragm takes place in the direction of a linear movement electromagnetically generated in the drive unit.
  • Such drive units can be made very small. Thanks to the direct coupling with the membrane and the deflection of the membrane in the same direction as the electromagnetically movable part of the unit, no complex and space consuming power transmission elements are necessary.
  • a further advantage is that this linear movement is quieter compared to the usual rotary drives of diaphragm vacuum pumps and less vibration and structure-borne noise are generated.
  • the stroke length can also be changed in contrast to the known diaphragm vacuum pumps. It can be controlled electronically in particular. This allows precise control even at high vacuum levels.
  • the drive unit has at least one permanent magnet and a bobbin with a coil, wherein the coil is arranged on the bobbin, wherein the coil body is held linearly displaceable with the coil with respect to the magnet along a longitudinal axis and wherein the bobbin connected to the membrane is and deflects in the said displacement of the bobbin in the direction of its displacement.
  • the bobbin preferably has a length which is greater by a multiple than its width. It can be formed in one or more pieces.
  • the membrane has a diameter larger by a multiple than the piston.
  • the membrane is formed substantially circular and consists of a thin material, in particular silicone.
  • the bobbin preferably serves as a piston for the deflection of the membrane.
  • the piston has a first end, on which the membrane is arranged.
  • the power transmission is thus very direct and accurate.
  • the deflection of the diaphragm can be selectively controlled and the vacuum pump operates within a very narrow tolerance limit. Precision can be increased even more when the diaphragm is mounted centrally on the first end of the piston.
  • the vacuum pump operates to a negative pressure of 0 to 300 mmHg.
  • the membrane can be driven at a frequency of 5 to 120 cycles per minute.
  • the piston has a second end, which is held linearly displaceable in a first preferred embodiment.
  • a second membrane may also be attached to this second end.
  • This second membrane is preferably identical to the first membrane and also arranged in a pumping chamber.
  • a double pump is present, which is preferably formed centrally with respect to its longitudinal axis mirror-symmetrical.
  • the movable part of the unit is operatively connected to a ventilation valve, so that the linear movement of the movable part of the unit is optionally also used at the same time for actuating the ventilation valve.
  • the venting valve is for this purpose arranged on the vacuum membrane opposite end of the movable unit part.
  • the movable unit part opens the venting valve at the appropriate stroke.
  • the aggregate part preferably has at least one pin, which on at least one valve flap acts so that it releases a ventilation opening.
  • the valve flap is part of a ventilation membrane, which is attached to the movable unit part. Since the movable unit part can also be used to actuate the ventilation valve, the structure of the unit is simplified, and relatively few items are needed. It is advantageous that no separate motor and no separate control are necessary to operate the ventilation valve. This increases process reliability and reduces costs.
  • both membranes i. E. the vacuum membrane as well as the aeration membrane serve as storage for the moving part of the unit, so that friction is avoided.
  • This pump unit can thus be used for a relatively long maintenance-free.
  • the coil is in a preferred embodiment, in particular in the above examples, a flat coil and there are at least two permanent magnets, which are arranged on both sides of the coil and the bobbin.
  • a permanent magnet pair is present on both sides of the coil.
  • the second end of the piston is slidably supported between an iron core and a magnet.
  • the coil may be a plunger coil, wherein the plunger coil and the permanent magnet are rotationally symmetrical and the plunger coil is penetrated by the iron core.
  • a position detector is provided for determining the relative position of the bobbin to the permanent magnet.
  • the position detector is an optical sensor.
  • a position scale can be arranged, which is monitored by the optical sensor.
  • the position scale may, for example, consist of one, two or more gray scale bands which move with the bobbin relative to the sensor. If the position detector generates a signal which is used to control the pump as a function of the relative position of the bobbin, then the deflection of the diaphragm can be controlled very precisely.
  • the vacuum pump operated within a very narrow tolerance range in terms of frequency and amplitude, ie achieved vacuum.
  • This vacuum pump is suitable for a wide variety of applications, in particular for medical use.
  • a preferred application is the pumping of human breast milk, ie in the breast pump area.
  • Other preferred applications are chest drainage and wound drainage.
  • an outlet is present in the drive-remote part of the pumping chamber, which is connected to an inlet of a second chamber, wherein the chamber has a second membrane, which separates this chamber into two parts.
  • This membrane is used for media separation and transmission of the generated vacuum to the outside. Thanks to this second diaphragm, it is possible to use a system which switches from an initial pneumatic negative pressure in a breast cap attached to the breast to a hydraulic negative pressure. Already pumped milk acts as a fluid of the hydraulic system, which pumps out further milk from the chest.
  • the vacuum pump according to the invention can also be used for breastpumps which apply a cyclic vacuum to the breastshield and in which the milk passes into a milk collecting container via a path separated from the airline.
  • FIG. 2 shows a longitudinal section through a vacuum pump according to the invention in a second embodiment
  • FIG. 3 shows an exploded view of a device for pumping off
  • FIG. 4 shows a device for pumping breast milk in a second
  • FIG. 5 an exploded view of a vacuum pump according to the invention in a first embodiment with a part of the device according to FIG. 3;
  • FIG. 6 shows a longitudinal section through part of the device according to FIG. 5;
  • FIG. 7 a schematic representation of a vacuum pump according to the invention in a third embodiment including a control unit
  • Figure 8 is an exploded view of the vacuum pump according to Figure 7;
  • Figure 9 is a side view of the vacuum pump according to Figure 7 in a partially assembled state
  • FIG. 10 shows a longitudinal section through the vacuum pump according to FIG. 7 during the
  • Vacuum generation in a first position shows an enlarged detail A according to FIG. 10 with a closed one
  • FIG. 12 shows an enlarged detail E according to FIG. 10 with an opened one Exhaust flap and closed vacuum flap;
  • FIG. 13 a longitudinal section through the vacuum pump according to FIG. 7 during the
  • FIG. 14 shows an enlarged detail D according to FIG. 13 with a closed section
  • FIG. 15 a longitudinal section through the vacuum pump according to FIG. 7 during the aeration
  • FIG. 16 shows an enlarged detail B according to FIG. 15 with an opened one
  • FIG. 17 shows an enlarged section C according to FIG. 15.
  • the pump unit has a housing 90, which is preferably made of metal or plastic.
  • the housing 90 preferably has a cuboid shape.
  • a flat iron core or an iron plate 911 and a permanent magnet 91 attached thereto are arranged on one side.
  • the iron plate 911 rests on the housing 90, so that the permanent magnet 91 is disposed in a recess of the housing.
  • the permanent magnet 91 consists of two parts, which are spaced from each other, so that between them a recess 910 is present.
  • a flat bobbin 92 extends with an inserted into the bobbin 92 coil 921st
  • the bobbin 92 is formed substantially rod-shaped or plate-shaped. At one end it is held fixed in position in a guide bearing 93.
  • the guide bearing 93 is displaceable with the coil body 92 including the coil 921 relative to the housing 90 and thus relative to the permanent magnet 91 along the longitudinal axis of the housing 90.
  • the housing 90 on a sliding bearing 900.
  • the movement of the bobbin 92 is shown in the figure 1 with a double arrow.
  • the other end of the bobbin 92 is fixedly connected to a membrane, here called vacuum membrane 94.
  • the vacuum membrane 94 is located at the front end of the housing 90 at this and is clamped between the housing 90 and a valve plate 95.
  • the membrane 94 separates a pump chamber 96 from the bobbin 92.
  • the vacuum membrane 94 preferably has a circular outline, wherein it preferably has a conventional shape for membranes of membrane vacuum pumps.
  • the valve plate 95 is held between the housing 90 and a lid 99.
  • these three parts are detachably or non-detachably connected tightly, for example screwed.
  • the corresponding holes are provided in the cover 99 with the reference numeral 991.
  • the cover 99 has a connection opening 990 for the vacuum line 12 ', which is connected to the pumping chamber 96.
  • An air inlet opening 992 in the lid 99 also connects the environment via the valve plate 95 with the pumping chamber 96.
  • the valve plate 95 has the usual valves for diaphragm vacuum pumps, inlets and outlets. These are not described in detail here.
  • the electromagnetic field changes and the bobbin 92 moves relative to the permanent magnet 91.
  • the bobbin 92 acts like a piston or plunger and cyclically reciprocates the vacuum membrane 94.
  • the force acting on the vacuum membrane 94 is proportional to a current applied to the coil.
  • a cyclically changing vacuum is built up in the pumping chamber 96, which abuts the output 990.
  • the vacuum membrane 94 of the pump unit 9 is thus driven by an electromagnetically generated linear movement, wherein the bobbin 92 acts as a piston. It is advantageous that the movement is quiet compared to the usual rotary drives and less vibration and structure-borne noise are generated.
  • the stroke length can be changed in contrast to the prior art. It can be controlled electronically. This allows precise control even with low vacuum levels.
  • the path or the position of the bobbin 92 is monitored.
  • Position and / or motion sensors are used for this purpose. In this example, this is done by an optical sensor which detects a position scale.
  • the position scale 920 is preferably applied to the bobbin 92.
  • a light source 97 sends its light perpendicular to the longitudinal direction of the bobbin 92 to an opposite detector 98, passing the position scale 920.
  • the bobbin 92 is transparent in this area.
  • the position scale can be formed, for example, by one, two or more gray scale bars, which pass through the sensor together with the bobbin. If two gray scale bars running parallel to one another are arranged, one having an ascending and one descending graduation and two sensors being used, the difference of these two signals can be used as a very precise position determination.
  • the light source 97 and the detector 98 are disposed in the recesses 910 of the permanent magnet 91.
  • Other types of position measurement are possible.
  • the measured signal is sent to an electronic controller of the vacuum pump and the current is applied to the coil in accordance with this signal. This allows the position, amplitude and frequency to be controlled independently. Vacuum values of 0 to 300 mmHg are usually achieved. The frequencies are usually 0 to 150 cycles per minute.
  • a second membrane may be arranged which is similar or identical to the vacuum membrane 94. As a result, a symmetrical structure is present, which also ensures a guide and thus a linear movement of the bobbin 92 within the housing 90. The second membrane can also be used to build up the vacuum so that the flow rate can be increased.
  • FIG. 2 shows a second embodiment of a vacuum pump with an electromagnetically generated linear drive movement of the membrane.
  • a plunger coil is used here. Magnet and coil are rotationally symmetrical, in particular annular or cylindrical.
  • a housing 90 ' is present.
  • a permanent magnet 91 ' is disposed at the rear end of the plunger coil remote from the breast shield. It is penetrated by an iron core 911 ', which rests on a first end face of the permanent magnet 91'.
  • an iron ring 912 'on On the opposite end face of the permanent magnet.
  • the bobbin 92 ' surrounds the iron core 911' and is axially guided by this.
  • the wrapped coil 92 surrounds the bobbin 92 'in this area.
  • the pumping chamber is designated by the reference numeral 96 ', the valve plate by the reference numeral 95' and the cover by the reference numeral 99 '.
  • the connection opening has the reference numeral 990 'and the air inlet opening 992'.
  • the light source is designated here by the reference numeral 97 ', the detector by 98' and the position scale by 920 '.
  • the position scale is preferably transparent. In contrast to the previous example, here this sensor is located outside the range of the permanent magnet 91 '. In this embodiment, vacuum values of 0 to 300 mmHg are usually achieved. The frequencies are usually 0 to 150 cycles per minute.
  • FIGS. 7 to 17 show a third embodiment of a vacuum pump according to the invention with an electromagnetically generated linear drive movement of the membrane. It essentially represents a further development of the pumping unit according to FIG.
  • FIG. 7 shows the pumping unit 9 "according to the third embodiment, which is connected via lines 16 to the power supply and for the data transfer to a control unit 15.
  • the control unit 15 has operating elements 150 for operating the breast pump.
  • the pump unit 9 shows this pump unit 9 "in a partially exploded view, the individual parts of the unit 9" being clearly visible in FIG.
  • the pump unit 9 in turn has a housing 90", which is preferably made of metal or plastic.
  • the housing 90 ", formed by two side parts 90" is closed on both sides with a planar cover 99 ", 902.
  • the corresponding fastening holes 908 in the housing 90" and in the covers 99 ", 902 are clearly visible in FIG associated screws are not shown.
  • a bobbin or body 92 In the housing, a bobbin or body 92 "is arranged with a flat coil 921 attached thereto". End turns 922 of the coil 921 "surround a rod-shaped end of the bobbin 92". This rod-shaped end preferably has a round cross-section.
  • the spool 921 has a central recess in which a position scale 920" is arranged.
  • a position scale 920 By means of an opposite transmitter and receiver or detector 98 ", the position of the bobbin 92" relative to the housing can be determined on the basis of this position scale 920.
  • the transmitter / receiver 98 preferably comprises a light-emitting diode and a photodiode.
  • the position scale 920 may be, for example, a grayscale scale
  • the connections for an associated measurement print are designated in the figure by the reference numeral 980. Other types of position determination are possible.
  • an iron plate 911 On one side of the bobbin 92 "an iron plate 911" is arranged. On the other side there are permanent magnets or permanent magnets 91 "and an iron plate 911" adjoining them and the permanent magnets 91 "interconnected to one another.”
  • the permanent magnets 91 “are preferably of cuboid shape. They may also be arranged on both sides of the coil 921 "as in Figure 1. Likewise, the magnets 91 of the embodiment according to Figure 1 may be present only on one side of the coil.
  • a vacuum membrane 94 On one side of the elongated bobbin 92 ", a vacuum membrane 94" is disposed and fixedly connected thereto.
  • the vacuum membrane 94 ' has a known, preferably round shape with grooves or beads, and is thus preferably substantially plate-shaped, and is preferably made of an elastic material, in particular of silicone provided central hole, as can be seen in Figure 12.
  • the vacuum membrane 94 "preferably has two diametrically opposite wings, which are integrally formed with the remaining membrane 94". These two wings form an inlet valve or vacuum flap 942 and an outlet valve flap 943.
  • the vacuum membrane 94 is fixed with clamping means at the first end of the bobbin 92".
  • a first spacer 940 and a counterpart 941 are present, as can be seen in Figures 8 and 12.
  • the counterpart 941 has for this purpose a plate and a pin formed thereon.
  • the first spacer 940 is formed cuboid with a hole for receiving the pin.
  • the counterpart 941 is placed on the underside of the diaphragm 94 ", the spigot penetrates the diaphragm 94" and the first spacer 940 and engages an opening in the lower end of the spool holder 92 ",
  • the spigot and opening each have a thread ,
  • valve plate 95 In the lid 99 " is a valve plate 95" arranged. It may be inserted into a corresponding recess of the cover 99 "or be formed integrally therewith.
  • the valve plate 95 has the usual valve ports and channels for diaphragm pumps, which are in communication with the valve flaps 942, 943.
  • a vacuum connection 952 which is clearly visible in FIGS. 8 and 12, leads to the outside, so that a vacuum generated externally in the pumping unit, more precisely in a pumping chamber 96 "'can be applied, for example in a breastplate of a breastpump Vacuum port 952 are connected to each other via a vacuum channel 953.
  • a vacuum channel 953 In the housing 90 "is a corresponding Anschlußöff 990 available to lead the vacuum port 952, here a nozzle to the outside.
  • a second membrane 903 is arranged on the end of the bobbin 92 "opposite the vacuum membrane 94.
  • This membrane 903 forms with the back cover 902 a valve which serves to ventilate the unit, more precisely the vacuum channel 953 and thus the vacuum port 952.
  • this vent membrane 903 can be an externally applied vacuum quickly and selectively reduce, so that the pressure in the vacuum channel 953 and at the vacuum connection 952, depending on the duration of the ventilation, it is increased to atmospheric pressure.
  • the air for ventilation comes from the interior of the housing 90 ", which is not hermetically sealed to the outside except in the relevant areas for generating the vacuum.
  • This vent membrane 903 is also fixedly connected to the bobbin 92 "and is preferably round with grooves or corrugations, ie cup-shaped, also having two diametrically opposed wings, at least one of which, preferably both, forming a vent flap 903 ' Ventilation membrane 903 may be formed substantially identical to the vacuum membrane 94 ". However, it can also have a different shape and / or size.
  • the venting membrane 903 has a central hole for attachment to the back cover 902 by suitable clamping means.
  • the clamping means are preferably a second spacer 904 and a counterpart 909.
  • This second spacer 904 and the counterpart 909 are preferably of the same design as the corresponding parts for fastening the vacuum membrane 94 ".
  • a pin of the counterpart 909 is in a corresponding opening of the second End of the bobbin 92 "added.
  • This second end of the bobbin 92 " is surmounted by at least one, here two ventilation actuators 923.
  • the ventilation actuators 923 in this example are each a pin pointing in the axial direction of the bobbin 92 'toward the ventilation flaps 903' Spool 92 'are arranged, preferably integrally formed with, and are diametrically opposed, and the spacing of pins 923 from the central axis of bobbin 92' is sized to contact breathers 903 '.
  • FIG. 10 shows a cross section through the assembled aggregate. It is in a first maximum stroke position in which a vacuum is generated.
  • the bobbin 92 is in a vacuum chamber 96" near position, here called lower position.
  • FIG. 11 It can be seen in FIG. 11 that the ventilation membrane 903 rests on the housing 90 "and the ventilation flaps 903 'close off a ventilation channel 901 running in the housing 90".
  • the vent channel 901 is capped at one end for ease of manufacture with a plug 906 to close a corresponding bore 907 in the housing 90 ", for the same reason the other end of the vent channel 901 is also provided with a plug 994.
  • the vent membrane 903 is preloaded to ensure this closure optimal.
  • FIG 12 shows the situation at the same time in the lower region containing the vacuum membrane 94 "The vacuum membrane 94" is in its lowermost position closest to the lid 99 "The vacuum valve flap 942 is closed and the connection between Pump chamber 96 “and vacuum channel 953 is interrupted. The exhaust valve flap 943, however, is open. Air, which was still in the cover-side region of the pumping chamber 96 ", is thereby discharged into the housing 90" or outwards via an outlet channel 993 extending in the valve plate 95 'or in the cover 99 ".
  • the bobbin 92 "is now shown in a third, still further raised position, in which position the actuators 923 lift the breathers 903 'and thus open a connection to the ventilation channel 901.
  • Air can flow from the housing 90" or from the outside pass through the channel 901 to the vacuum port 952, thus reducing the applied vacuum and raising the pressure to atmospheric pressure or to a desired base vacuum. This is clearly visible in FIG. The arrow shows the path of the incoming air.
  • this pumping unit not only is the linear movement of the coil body 92 "of the electromagnet converted into a parallel movement of the vacuum membrane, but the same coil body 92" is also used to open the ventilation valve, for which purpose it utilizes its movement in the same direction as for the vacuum strokes becomes.
  • a vacuum is generated or the ventilation activated.
  • the third stroke which activates the ventilation is greater than either of the other two strokes, or at least greater than the rectified stroke for generating the vacuum.
  • This third stroke is generated in accordance with the electronic controller 15 of the aggregate 9 ", but the third stroke does not have to occur every cycle, which allows pumping sequences with different and varying waveforms and pauses to be generated.
  • the position of the bobbin 92 "relative to the housing 90" can be accurately identified and used to control the strokes.
  • other ways of accurately detecting the position of the bobbin 92 "and the size of the strokes are also possible.
  • both membranes i. the vacuum membrane 94 "and the venting membrane 903 serve as a bearing for the movement of the bobbin 92" and thus friction is avoided.
  • FIGS. 3 to 6 Examples of such devices are shown in FIGS. 3 to 6.
  • FIG. 3 shows a first embodiment of such a device. It has a breast pump 1, a first line 2, a coupling part 3, a breast shield 4, a check valve 5, a second line 6 and a milk collecting container 7.
  • the breast cap 4 is connected to the breast pump 1 via the coupling part 3 and the first flexible conduit 2. From the breast pump 1, the second flexible line 6 leads to the milk collection container 7, this connection being provided with the check valve 5.
  • the two flexible lines 2, 6 are preferably hoses, in particular of silicone.
  • the milk collecting container 7 may also be fastened directly to the breast pump 1.
  • a suitably shaped connection piece 70 is preferably present on the milk collection container 7, which is releasably connectable to a housing 10 of the breast pump.
  • the breast pump 1 has the said housing 10, in which the vacuum pump according to the invention, hereinafter called the pump unit, is arranged together with a control.
  • the pump unit and the controller may be network operated or battery powered.
  • the controls may include, but are not limited to, an on / off switch, buttons or buttons for selecting the pumping frequency and applied vacuum, and the duration of the pump down operation. There may also be a display.
  • a second chamber 8 (see FIG. 6) is formed, which likewise acts from the pumping chamber.
  • the lid 13 is preferably detachably connected to the housing 10.
  • a membrane 14 is arranged, which is held by the lid 13 in position. The membrane 14 divides this pumping chamber 8 into an aggregate-side and an aggregate-distant part 80, 81, wherein these two parts mutually seals.
  • the membrane 14 shown here preferably on a substantially circular ground plan.
  • laterally projecting wings 140 are present.
  • the base plate which is preferably part of the housing 10, has lateral stops 110 between which these wings 140 are held.
  • the membrane 14 can be kept in an unambiguous position in the second chamber 8. This facilitates the assembly.
  • the cover 13 has connections for the first and second line 2, 6 and for the Milk collection container on. These terminals are provided with the reference numerals 130 and 131.
  • the second port 131 is preferably provided with a check valve 5.
  • the connection with the counter-plate, which is part of the housing 10, is preferably via snap or screw, wherein the corresponding holes in the figure 5 are provided with the reference numerals 132 and 111.
  • Vacuum, which was generated in the pump unit is transmitted via a line 12 to this second chamber 8.
  • the line 12 is connected to the output 990.
  • the pressure changes are transmitted via the vacuum line 12 to the second chamber 8, where the membrane 14 is moved analogously to the first membrane 94.
  • the pump can be operated with temporally constant cycle or the suction curve, as is known in the art, be adapted in shape, frequency and intensity, the sucking behavior of the infant and / or the needs of the mother.
  • the second chamber 8 has inputs and outputs which are not all visible in the figures.
  • the lid 13 may be formed in one piece or in several pieces. It not only forms a tight seal but also serves as a valve plate for this second pumping chamber 8. In the lid 13 are therefore not shown here in detail channels and valves arranged, which have a structure of the vacuum in the aggregate remote, i. Breast-side part 81 allow the second pumping chamber.
  • the first outlet opening 130 is present, which connects the environment with the lid-side 81 part of the pumping chamber 8.
  • This outlet opening 130 serves as the first connection for the first line 2.
  • the second outlet opening 131 which likewise connects the lid or breast-side part 81 of the second pumping chamber 8 to the surroundings, is designed as a second connection.
  • This second connection is provided with the check valve 5.
  • a beak valve is used, which is attached to a socket. Other types of valves can also be used.
  • the breast shield 4 is placed on the mother's breast, so that it comprises at least the nipple.
  • the breast pump 1 is turned on and operated as described above.
  • the transmitted to the second pumping chamber 8 vacuum evacuates the first line 2, so that there is a negative pressure in the breast cap 4.
  • milk is pumped out of the mother's breast and passes through the breast cap 4 and the coupling part 3 in the first conduit 2.
  • the milk flows through the first port 130 in the lid-side part of the second pumping chamber.
  • the pumped milk leaves the second pumping chamber 8 through the second port 131 and the check valve 5 and passes via the second line 6 (see FIG.
  • the first line 2 also serves as a suction line and milk transport line.
  • the device thus changes after initial pneumatic pumps in a hydraulic pumping. This is another approach to the natural suckling of infants.
  • the membrane 14 in the second pumping chamber has two functions. First, it serves as a partition between the air in the pump-side part of the second pumping chamber and the milk in the lid-side part of the second pumping chamber. It thus serves as a media separation. This prevents milk from entering the vacuum line 12 and thus the pump unit. But it also prevents contamination of the pump unit can get into the first and second line 2, 6.
  • milk collection container 7, breast cap 4 and breast pump 1 can be arranged in mutually independent positions during the pumping down.
  • the milk collection container 7 may be located above the breast pump 1 and / or the breast cap 4.
  • the breast pump 1 can also be above the milk collection container 7 and / or the breast cap 4. This also allows the mother to pump lying down or, when sitting, to put the milk collector 7 and breast pump 1 out of the reach of small children on a shelf or other elevated platform.
  • the check valve 5 preferably opens only at sufficient pressure, ie when the second pumping chamber 8 is sufficiently filled with milk. This allows the dead volume, which must be evacuated, keep minimal.
  • the dead volume can also be reduced by using a small breast shield 4, which only comprises the nipple and no or as little as possible of the remaining breast.
  • a suitable breast shield 4 is shown in the figures. Alternative forms of breast shields can also be used.
  • the inventive vacuum pump is relatively small and compact and operates quietly. It is particularly suitable for "hands-free”, ie hands-free applications of breast pumps.
  • vent port hole 902 back cover diaphragm 903 side wing vent diaphragm 903 'vent door control unit 904 second standoff controls 906 plugs tubing 907 bore
  • Coupling part 910 recess

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Abstract

Eine Membranvakuumpumpe weist ein elektrisch betriebenes Antriebsaggregat und eine Vakuummembran (94") auf, welche eine Pumpkammer (96") in einen antriebsseitigen Teil und einen antriebsfernen Teil trennt und welche mittels eines beweglichen Teils (92") des Antriebsaggregats auslenkbar ist. Das Antriebsaggregat ist ein elektromagnetisches Antriebsaggregat und die Auslenkung der Vakuummembran (94") erfolgt in Richtung einer im Antriebsaggregat elektromagnetisch erzeugten linearen Bewegung. Vorzugsweise wird mittels dieses beweglichen Teils (92') auch ein Belüftungsventil (903) betätigt. Diese Vakuumpumpe ist relativ klein und kompakt und arbeitet geräuscharm. Sie eignet sich insbesondere für "hands-free" Anwendungen von Brustpumpen.

Description

TITEL Membranvakuumpumpe
TECHNISCHES GEBIET Die vorliegende Erfindung betrifft eine Membranvakuumpumpe gemäss Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
STAND DER TECHNIK Derartige Membranvakuumpumpen werden für verschiedene medizinaltechnische Anwendungen, insbesondere für Drainageapplikationen wie Wunddrainage oder Thoraxdrainage eingesetzt. Auch als Brustpumpen zum Abpumpen von menschlicher Muttermilch sind sie hinlänglich bekannt. Beispiele hierfür sind WO 96/22116, US 2009/0099511, US 2008/0287037, US 7 094 217 und US 2008/0039781.
Üblicherweise besteht der Antrieb aus einem Elektromotor, welcher über einen Exzenter, einem Pleuel oder einer sonstigen Kraftübertragungseinheit die Rotationsbewegung des Motors auf die Membran überträgt und diese zyklisch auslenkt. Nachteilig an vielen derartigen Pumpen ist, dass sie relativ gross und laut sind. Insbesondere bei sogenannten „hand-free" Anwendungen sollte die Pumpe jedoch möglichst diskret und somit möglichst klein und geräuscharm ausgebildet sein,„hands-free" bedeutet in diesem Zusammenhang, dass die gesamte Vorrichtung nach dem Einschalten ohne Hände funktioniert, d.h. dass weder die Pumpe noch die Brusthaube von Hand gehalten werden müssen. WO 02/102437 und WO 2008/137678 zeigen beispielsweise „hands-free" Abpump Vorrichtungen. Hier ist die Brusthaube jeweils in einem Pumpengehäuse integriert und dient gleichzeitig als Membran zur Erzeugung eines Unterdrucks. Als Antrieb ist jeweils ein Schrittmotor eingesetzt. DARSTELLUNG DER ERFINDUNG Es ist eine Aufgabe der Erfindung, eine Vakuumpumpe zu schaffen, welche möglichst klein ausgebildet ist.
Diese Aufgabe löst eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Die erfindungsgemässe Membranvakuumpumpe weist ein elektrisch betriebenes Antriebsaggregat und eine Membran auf, welche eine Pumpkammer in einen antriebsseitigen Teil und einen antriebsfernen Teil trennt und welche mittels des Antriebsaggregats auslenkbar ist. Erfindungsgemäss ist das Antriebsaggregat ein elektromagnetisches Antriebsaggregat und die Auslenkung der Membran erfolgt in Richtung einer im Antriebsaggregat elektromagnetisch erzeugten linearen Bewegung.
Derartige Antriebsaggregate lassen sich sehr klein ausbilden. Dank der direkten Kopplung mit der Membran und der Auslenkung der Membran in dieselbe Richtung wie das elektromagnetisch bewegliche Teil des Aggregats, sind auch keine aufwendigen und platzverbrauchenden Kraftübertragungselemente notwendig.
Vorteilhaft ist ferner, dass diese lineare Bewegung im Vergleich zu den sonst üblichen rotierenden Antrieben von Membranvakuumpumpen ruhiger ist und weniger Vibrationen und Körperschall erzeugt werden. Die Hublänge lässt sich zudem im Gegensatz zu den bekannten Membranvakuumpumpen verändern. Sie kann insbesondere elektronisch gesteuert werden. Dies erlaubt eine präzise Regelung auch bei hohen Vakuumpegeln.
In einer bevorzugten Ausfuhrungsform weist das Antriebsaggregat mindestens einen Permanentmagneten und einen Spulenkörper mit einer Spule, wobei die Spule auf dem Spulenkörper angeordnet ist, wobei der Spulenkörper mit der Spule bezüglich des Magneten entlang einer Längsachse linear verschiebbar gehalten ist und wobei der Spulenkörper mit der Membran verbunden ist und diese bei der genannten Verschiebung des Spulenkörpers in Richtung seiner Verschiebung auslenkt. Der Spulenkörper weist vorzugsweise eine Länge auf, welche um ein Vielfaches grösser ist als seine Breite. Er kann ein- oder mehrstückig ausgebildet sein. Vorzugsweise weist die Membran einen um ein Vielfaches grösseren Durchmesser auf als der Kolben. Vorzugsweise ist die Membran im Wesentlichen kreisförmig ausgebildet und besteht aus einem dünnen Material, insbesondere aus Silikon.
Der Spulenkörper dient vorzugsweise als Kolben für die Auslenkung der Membran. Der Kolben weist ein erstes Ende auf, an welchem die Membran angeordnet ist. Die Kraftübertragung erfolgt somit sehr direkt und präzise. Die Auslenkung der Membran lässt sich gezielt steuern und die Vakuumpumpe arbeitet innerhalb einer sehr engen Toleranzgrenze. Die Präzision lässt sich noch erhöhen, wenn die Membran mittig am ersten Ende des Kolbens befestigt ist. Typischerweise arbeitet die Vakuumpumpe bis zu einem Unterdruck von 0 bis 300 mmHg. Die Membran kann mit einer Frequenz von 5 bis 120 Zyklen pro Minute angetrieben werden.
Der Kolben weist ein zweites Ende auf, welches in einer ersten bevorzugten Ausführungsform linear verschieblich gehalten ist.
Alternativ kann an diesem zweiten Ende auch eine zweite Membran befestigt sein. Diese zweite Membran ist vorzugsweise identisch zur ersten Membran ausgebildet und ebenfalls in einer Pumpkammer angeordnet. Somit ist eine Doppelpumpe vorhanden, welche vorzugsweise mittig bezüglich ihrer Längsachse spiegelsymmetrisch ausgebildet ist.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist der bewegliche Teil des Aggregats mit einem Belüftungsventil wirkverbunden, so dass die lineare Bewegung des beweglichen Teils des Aggregats wahlweise auch zugleich zur Betätigung des Belüftungsventils verwendet wird. In einer bevorzugten Ausführungsform ist das Belüftungsventil hierzu am der Vakuummembran gegenüberliegenden Ende des beweglichen Aggregatteils angeordnet. Das bewegliche Aggregatteil öffnet bei entsprechendem Hub das Belüftungsventil. Vorzugsweise weist das Aggregatteil hierzu mindestens einen Stift auf, welcher auf mindestens eine Ventilklappe einwirkt, so dass diese eine Belüftungsöffhung freigibt. Vorzugsweise ist die Ventilklappe Teil einer Belüftungsmembran, welche am beweglichen Aggregatteil befestigt ist. Da das bewegliche Aggregatteil auch zur Betätigung des Belüftungsventils eingesetzt werden kann, ist der Aufbau des Aggregats vereinfacht, und es werden relativ wenig Einzelteile benötigt. Vorteilhaft ist, dass zur Betätigung des Belüftungsventils kein separater Motor und keine separate Steuerung notwendig sind. Dies erhöht die Prozesssicherheit und reduziert die Kosten.
Vorteilhaft ist ferner, dass beide Membranen, d.h. die Vakuummembran wie auch die Belüftungsmembran als Lagerung für den beweglichen Teil des Aggregats dienen, so dass Reibung vermieden wird. Dieses Pumpaggregat kann somit relativ lange wartungsfrei eingesetzt werden.
Die Spule ist in einem bevorzugten Ausführungsbeispiel, insbesondere in den oben genannten Beispielen, eine Flachspule und es sind mindestens zwei Permanentmagnete vorhanden, welche beidseits der Spule und des Spulenkörpers angeordnet sind. Vorzugsweise ist auf beiden Seiten der Spule je ein Permanentmagnetpaar vorhanden.
In einem anderen bevorzugten Ausführungsbeispiel ist das zweite Ende des Kolbens zwischen einem Eisenkern und einem Magneten verschieblich gelagert.
Die Spule kann eine Tauchspule sein, wobei die Tauchspule und der Permanentmagnet rotationssymmetrisch ausgebildet sind und die Tauchspule vom Eisenkern durchsetzt ist.
Vorzugsweise ist ein Positionsdetektor vorhanden zur Bestimmung der relativen Lage des Spulenkörpers zum Permanentmagneten. Dadurch lässt sich auch die jeweilige Auslenkung der Membran eindeutig bestimmen. Vorzugsweise ist der Positionsdetektor ein optischer Sensor. Auf dem Spulenkörper kann beispielsweise eine Positionsskala angeordnet sein, welche vom optischen Sensor überwacht wird. Die Positionsskala kann beispielsweise aus einer, zwei oder mehreren Graustufenbändern bestehen, welche sich mit dem Spulenkörper relativ zum Sensor bewegen. Erzeugt der Positionsdetektor in Abhängigkeit der relativen Lage des Spulenkörpers ein Signal, welches zur Steuerung der Pumpe verwendet wird, so lässt sich die Auslenkung der Membran sehr präzise steuern. Die Vakuumpumpe arbeitete innerhalb eines sehr engen Toleranzbereiches in Bezug auf Frequenz und Amplitude, d.h. erzieltem Vakuum.
Diese Vakuumpumpe eignet sich für verschiedenste Anwendungsbereiche, insbesondere für den medizinaltechnischen Gebrauch. Eine bevorzugte Anwendung liegt im Abpumpen von menschlicher Muttermilch, also im Brustpumpenbereich. Weitere bevorzugte Anwendungen sind die Thoraxdrainage und die Wunddrainage.
In einer bevorzugten Brustpumpe, welche das erfindungsgemässe Aggregat aufweist, ist im antriebsfernen Teil der Pumpkammer ein Auslass vorhanden, welcher mit einem Einlass einer zweiten Kammer verbunden ist, wobei die Kammer eine zweite Membran aufweist, welche diese Kammer in zwei Teile trennt. Diese Membran dient zur Medientrennung und zur Übertragung des erzeugten Vakuums nach aussen. Dank dieser zweiten Membran lässt sich ein System einsetzen, welches von einem anfänglichen pneumatischen Unterdruck in einer an die Brust angelegten Brusthaube zu einem hydraulischen Unterdruck wechselt. Dabei wirkt bereits abgepumpte Milch als Fluid des hydraulischen Systems, welches weitere Milch aus der Brust abpumpt.
Die erfindungsgemässe Vakuumpumpe lässt sich jedoch auch für Brustpumpen einsetzten, welche ein zyklisches Vakuum an die Brusthaube anlegen und bei denen die Milch über einen von der Luftleitung getrennten Weg in einen Milchsammelbehälter gelangt.
Weitere vorteilhafte Ausführungsformen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung werden im Folgenden anhand der Zeichnungen beschrieben, die lediglich zur Erläuterung dienen und nicht einschränkend auszulegen sind. In den Zeichnungen zeigen: Figur 1 einen Längsschnitt durch eine erfindungsgemässe Vakuumpumpe;
Figur 2 einen Längsschnitt durch eine erfindungsgemässe Vakuumpumpe in einer zweiten Ausführungsform;
Figur 3 eine Explosionsdarstellung einer Vorrichtung zum Abpumpen von
Muttermilch mit der erfindungsgemässen Vakuumpumpe gemäss Figur 1 ; Figur 4 eine Vorrichtung zum Abpumpen von Muttermilch in einer zweiten
Ausführungsform;
Figur 5 eine Explosionsdarstellung einer erfindungsgemässen Vakuumpumpe in einer ersten Ausfuhrungsform mit einem Teil der Vorrichtung gemäss Figur 3;
Figur 6 einen Längsschnitt durch einen Teil der Vorrichtung gemäss Figur 5;
Figur 7 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemässen Vakuumpumpe in einer dritten Ausführungsform inklusive Steuerungseinheit;
Figur 8 eine Explosionsdarstellung der Vakuumpumpe gemäss Figur 7;
Figur 9 eine Seitenansicht der Vakuumpumpe gemäss Figur 7 in teilweise zusammengefügtem Zustand;
Figur 10 einen Längsschnitt durch die Vakuumpumpe gemäss Figur 7 während der
Vakuumerzeugung in einer ersten Position; Figur 11 einen vergrößerten Ausschnitt A gemäss Figur 10 mit einer geschlossenen
Belüftungsklappe;
Figur 12 einen vergrößerten Ausschnitt E gemäss Figur 10 mit einer geöffneten Auspuffklappe und geschlossener Vakuumklappe;
Figur 13 einen Längsschnitt durch die Vakuumpumpe gemäss Figur 7 während der
Vakuumerzeugung in einer zweiten Position;
Figur 14 einen vergrösserten Ausschnitt D gemäss Figur 13 mit einer geschlossenen
Auspuffklappe und geöffneter Vakuumklappe;
Figur 15 einen Längsschnitt durch die Vakuumpumpe gemäss Figur 7 während der des Belüftens;
Figur 16 einen vergrösserten Ausschnitt B gemäss Figur 15 mit einer geöffneten
Belüftungsklappe und
Figur 17 einen vergrösserten Ausschnitt C gemäss Figur 15 .
Gleiche Teile sind in den Figuren mit denselben Bezugszeichen versehen.
BESCHREIBUNG BEVORZUGTER AUSFÜHRUNGSFORMEN
In Figur 1 ist eine erste Ausfuhrungsform der erfindungsgemässen Vakuumpumpe bzw. eines erfindungsgemässen Pumpaggregats mit elektromagnetischem Antrieb dargestellt. Das Pumpaggregat weist ein Gehäuse 90 auf, welches vorzugsweise aus Metall oder Kunststoff gefertigt ist. Das Gehäuse 90 weist vorzugsweise eine quaderförmige Gestalt auf. Im Gehäuse 90 ist auf einer Seite ein flacher Eisenkern bzw. eine Eisenplatte 911 und ein daran befestigter Dauermagnet 91 angeordnet. Die Eisenplatte 911 liegt auf dem Gehäuse 90 auf, so dass der Dauermagnet 91 in einer Ausnehmung des Gehäuses angeordnet ist. Der Dauermagnet 91 besteht aus zwei Teilen, welche beabstandet zueinander angeordnet sind, so dass zwischen ihnen eine Aussparung 910 vorhanden ist.
Auf einer gegenüberliegenden Seite des Gehäuses ist der identische Aufbau nochmals vorhanden. Auch hier sind eine Eisenplatte 911 und ein daran befestigter zweiteiliger Dauermagnet 91 angeordnet.
Zwischen diesen zwei einander gegenüberliegenden Dauermagnetpaaren 91 verläuft ein flacher Spulenkörper 92 mit einer in den Spulenkörper 92 eingelegten Spule 921.
Der Spulenkörper 92 ist im Wesentlichen stabförmig oder plattenformig ausgebildet. An einem Ende ist er in einem Führungslager 93 lagefixiert gehalten. Das Führungslager 93 ist mit dem Spulenkörper 92 inklusive der Spule 921 relativ zum Gehäuse 90 und somit relativ zum Dauermagneten 91 entlang der Längsachse des Gehäuses 90 verschiebbar. Hierfür weist das Gehäuse 90 ein Gleitlager 900 auf. Die Bewegung des Spulenkörpers 92 ist in der Figur 1 mit einem Doppelpfeil dargestellt.
Das andere Ende des Spulenkörpers 92 ist fest mit einer Membran, hier Vakuummembran 94 genannt, verbunden. Die Vakuummembran 94 liegt am stirnseitigen Ende des Gehäuses 90 an diesem an und ist zwischen Gehäuse 90 und einer Ventilplatte 95 festgeklemmt. Die Membran 94 trennt eine Pumpkammer 96 vom Spulenkörper 92. Die Vakuummembran 94 weist vorzugsweise einen kreisförmigen Grundriss auf, wobei sie vorzugsweise eine für Membranen von Membranvakuumpumpen übliche Form aufweist. Die Ventilplatte 95 ist zwischen dem Gehäuse 90 und einem Deckel 99 gehalten. Vorzugsweise sind diese drei Teile lösbar oder unlösbar dicht miteinander verbunden, beispielsweise verschraubt. Die entsprechenden Löcher sind im Deckel 99 mit der Bezugsziffer 991 versehen. Der Deckel 99 weist eine Anschlussöffhung 990 für die Vakuumleitung 12' auf, welche mit der Pumpkammer 96 verbunden ist. Eine Lufteinlassöffnung 992 im Deckel 99 verbindet ebenfalls die Umwelt über die Ventilplatte 95 mit der Pumpkammer 96. Die Ventilplatte 95 weist die für Membranvakuumpumpen üblichen Ventile, Ein- und Auslässe auf. Diese werden hier nicht im Detail beschrieben.
Fliesst ein elektrischer Wechselstrom durch die Spule 921, so verändert sich das elektromagnetische Feld und der Spulenkörper 92 bewegt sich relativ zum Dauermagneten 91. Der Spulenkörper 92 wirkt wie ein Kolben oder Stössel und bewegt die Vakuummembran 94 zyklisch hin und her. Die Kraft, welche auf die Vakuummembran 94 wirkt, ist dabei proportional zu einem an die Spule angelegten Strom. Durch die Bewegung der Vakuummembran 94 wird in der Pumpkammer 96 ein sich zyklisch änderndes Vakuum aufgebaut, welches am Ausgang 990 anliegt.
Die Vakuummembran 94 des Pumpaggregats 9 wird somit über eine elektromagnetisch erzeugte lineare Bewegung angetrieben, wobei der Spulenkörper 92 als Kolben wirkt. Vorteilhaft ist, dass die Bewegung im Vergleich zu den sonst üblichen rotierenden Antrieben ruhiger ist und weniger Vibrationen und Körperschall erzeugt werden. Die Hublänge lässt sich im Gegensatz zum Stand der Technik verändern. Sie kann elektronisch gesteuert werden. Dies erlaubt eine präzise Regelung auch bei tiefen Vakuumpegeln.
Damit die Hublänge gezielt gesteuert werden kann, wird der Weg bzw. die Position des Spulenkörpers 92 überwacht. Hierfür werden Positions- und/oder Bewegungssensoren verwendet. In diesem Beispiel erfolgt dies durch einen optischen Sensor, welcher eine Positionsskala detektiert. Die Positionsskala 920 ist vorzugsweise auf dem Spulenkörper 92 aufgebracht. Eine Lichtquelle 97 sendet ihr Licht senkrecht zur Längsrichtung des Spulenkörpers 92 zu einem gegenüberliegenden Detektor 98, wobei es die Positionsskala 920 passiert. Der Spulenkörper 92 ist in diesem Bereich transparent ausgebildet.
Die Positionsskala kann beispielsweise durch einen, zwei oder mehrere Graustufenbalken gebildet sein, welche gemeinsam mit dem Spulenkörper den Sensor passieren. Sind zwei parallel zueinander verlaufende Graustufenbalken angeordnet, wobei einer eine ansteigende und einer eine abfallende Abstufung aufweist und werden zwei Sensoren verwendet, so kann die Differenz dieser zwei Signale als sehr präzise Positionsbestimmung verwendet werden.
Vorzugsweise sind die Lichtquelle 97 und der Detektor 98 in den Ausnehmungen 910 des Dauermagneten 91 angeordnet. Andere Arten der Positionsmessung sind möglich. Das gemessene Signal wird an eine elektronische Steuerung der Vakuumpumpe gesendet und der Strom wird nach Massgabe dieses Signals an die Spule angelegt. Dadurch lassen sich die Position, die Auslenkungsamplitude und die Frequenz unabhängig voneinander steuern. Es werden üblicherweise Vakuumwerte von 0 bis zu 300 mmHg erzielt. Die Frequenzen sind üblicherweise 0 bis 150 Zyklen pro Minute. Alternativ kann anstelle des Führungslagers 93 auch eine zweite Membran angeordnet sein, welche ähnlich oder identisch zur Vakuummembran 94 ausgebildet ist. Dadurch ist ein symmetrischer Aufbau vorhanden, welcher ebenfalls eine Führung und somit eine lineare Bewegung des Spulenkörpers 92 innerhalb des Gehäuses 90 gewährleistet. Die zweite Membran kann zudem ebenfalls zum Aufbau des Vakuums verwendet werden, so dass die Flussrate gesteigert werden kann.
Figur 2 zeigt eine zweite Ausführungsform einer Vakuumpumpe mit einer elektromagnetisch erzeugten linearen Antriebsbewegung der Membran. Im Gegensatz zur oben beschriebenen Flachspule ist hier eine Tauchspule eingesetzt. Magnet und Spule sind rotationssymmetrisch, insbesondere ringförmig bzw. zylinderförmig ausgebildet. Auch hier ist ein Gehäuse 90' vorhanden. Ein Dauermagnet 91 ' ist am hinteren, der Brusthaube entfernten Ende der Tauchspule angeordnet. Er ist von einem Eisenkern 911 ' durchsetzt, welcher auf einer ersten Stirnseite des Dauermagneten 91 ' anliegt. Auf der gegenüberliegenden Stirnseite des Dauermagneten liegt ein Eisenring 912' an. Der Spulenkörper 92' umgreift den Eisenkern 911 ' und ist durch diesen axial geführt. Der Spulenkörper 92' erstreckt sich zwischen dem Eisenkern 911 ' und dem Dauermagneten 91 ' bzw. dem Eisenring 912'. Er ist im Dauermagneten 91 ' und im Eisenring 912' berührungslos geführt. Die umwickelte Spule 92 umgibt dabei den Spulenkörper 92' in diesem Bereich.
Auch hier ist der Spulenkörper 92' mit der Vakuummembran 94' fest verbunden und wirkt als Kolben für den linearen Antrieb der Vakuummembran 94'. Die Pumpkammer ist mit der Bezugsziffer 96', die Ventilplatte mit der Bezugsziffer 95' und der Deckel mit der Bezugsziffer 99' versehen. Die Anschlussöffnung weist die Bezugsziffer 990' und die Lufteinlassöffnung 992' auf. Auch hier ist wiederum ein Positionssensor vorhanden, welcher die Position des Spulenkörpers 92' relativ zum Magneten 91 ' und somit die Bewegung bzw. Position der Vakuummembran 94' an eine Steuerung meldet, um das Vakuum zu regulieren. Die Lichtquelle ist hier mit der Bezugziffer 97', der Detektor mit 98' und die Positionsskala mit 920' bezeichnet. Die Positionsskala ist vorzugsweise transparent ausgeführt. Im Gegensatz zum vorherigen Beispiel ist hier dieser Sensor ausserhalb des Bereichs des Dauermagneten 91 ' angeordnet. Es werden in dieser Ausführungsform üblicherweise Vakuumwerte von 0 bis zu 300 mmHg erzielt. Die Frequenzen sind üblicherweise 0 bis 150 Zyklen pro Minute.
In den Figuren 7 bis 17 ist eine dritte Ausführungsform einer erfmdungsgemässen Vakuumpumpe mit einer elektromagnetisch erzeugten linearen Antriebsbewegung der Membran dargestellt. Sie stellt im Wesentlichen eine Weiterentwicklung des Pumpaggregats gemäss Figur 1 dar.
Figur 7 zeigt das Pumpaggregat 9" gemäss der dritten Ausführungsform, welches über Leitungen 16 zur Stromversorgung und für den Datentransfer mit einer Steuereinheit 15 verbunden ist. Die Steuereinheit 15 verfügt über Bedienungselemente 150 zum Betrieb der Brustpumpe.
Figur 9 zeigt dieses Pumpaggregat 9" in einer teilweisen Explosionsdarstellung. Die Einzelteile des Aggregats 9" sind in Figur 8 gut erkennbar. Das Pumpaggregat 9" weist wiederum ein Gehäuse 90" auf, welches vorzugsweise aus Metall oder Kunststoff gefertigt ist. Das Gehäuse 90", gebildet durch zwei Seitenteile 90", ist auf beiden Seiten mit einem planen Deckel 99", 902 verschlossen. Die entsprechenden Befestigungslöcher 908 im Gehäuse 90" und in den Deckeln 99", 902 sind in Figur 8 gut erkennbar. Die zugehörigen Schrauben sind nicht dargestellt.
Im Gehäuse ist ein Spulenträger oder -körper 92" angeordnet mit einer daran befestigten Flachspule 921". Endwindungen 922 der Spule 921" umgeben ein stabförmiges Ende des Spulenkörpers 92". Dieses stabförmige Ende weist vorzugsweise einen runden Querschnitt auf.
Die Spule 921" weist eine zentrale Ausnehmung auf, in welcher eine Positionsskala 920" angeordnet ist. Mittels eines gegenüberliegenden Senders und Empfängers bzw. Detektors 98" lässt sich anhand dieser Positionsskala 920" die Position des Spulenkörpers 92" relativ zum Gehäuse bestimmen. Der Sender/Empfänger 98" umfasst vorzugsweise eine lichtemittierende Diode und eine Photodiode. Die Positionsskala 920" kann beispielsweise eine Graustufenskala sein. Die Anschlüsse für einen zugehörigen Messprint sind in der Figur mit dem Bezugszeichen 980 bezeichnet. Andere Arten der Positionsbestimmung sind möglich.
Auf einer Seite des Spulenkörpers 92" ist eine Eisenplatte 911" angeordnet. Auf der anderen Seite sind Permanent- oder Dauermagnete 91" sowie eine daran anschliessende und die Dauermagnete 91" miteinander verbindende Eisenplatte 911" vorhanden. Die Dauermagnete 91" sind in dieser Ausführungsform vorzugsweise quaderförmig ausgebildet. Sie können auch wie in Figur 1 auf beiden Seiten der Spule 921" angeordnet sein. Ebenso können die Magnete 91 der Ausführungsform gemäss Figur 1 nur auf einer Seite der Spule vorhanden sein.
Auf einer Seite des länglichen Spulenkörpers 92" ist eine Vakuummembran 94" angeordnet und mit diesem fest verbunden. Die Vakuummembran 94" weist eine bekannte, vorzugsweise runde Form mit Rillen bzw. Sicken auf. Sie ist somit vorzugsweise im Wesentlichen tellerförmig. Sie ist vorzugsweise aus einem elastischen Material, insbesondere aus Silikon gefertigt. Zur Befestigung am Spulenkörper 92" ist die Membran mit einem zentralen Loch versehen, wie dies in Figur 12 erkennbar ist.
Die Vakuummembran 94" weist vorzugsweise zwei einander diametral entgegen gesetzte Flügel auf, welche einstückig mit der restlichen Membran 94" ausgebildet sind. Diese zwei Flügel bilden eine Einlassventil- oder Vakuumklappe 942 und eine Auslassventilklappe 943.
Die Vakuummembran 94" ist mit Klemmmitteln am ersten Ende des Spulenkörpers 92" befestigt. Hierfür sind ein erster Distanzhalter 940 und ein Gegenstück 941 vorhanden, wie dies in den Figuren 8 und 12 erkennbar ist. Das Gegenstück 941 weist hierfür einen Teller und einen daran angeformten Zapfen auf. Der erste Distanzhalter 940 ist quaderförmig mit einem Loch zur Aufnahme des Zapfens ausgebildet. Das Gegenstück 941 wird auf der Unterseite der Membran 94" angeordnet, der Zapfen durchdringt die Membran 94" und den ersten Distanzhalter 940 und greift in eine Öffnung im unteren Ende des Spulenhalters 92" ein. Vorzugsweise weisen der Zapfen und diese Öffnung je ein Gewinde auf.
Im Deckel 99" ist eine Ventilplatte 95" angeordnet. Sie kann in eine entsprechende Ausnehmung des Deckels 99" eingelegt sein oder einstückig in diesem ausgebildet sein. Die Ventilplatte 95" weist die für Membranpumpen üblichen Ventilöffnungen und -kanäle auf, welche mit den Ventilklappen 942, 943 in Verbindung stehen.
Ein Vakuumanschluss 952, welcher in den Figuren 8 und 12 gut erkennbar ist, führt nach aussen, so dass im Pumpaggregat, genauer in einer Pumpkammer 96"' erzeugtes Vakuum extern, z.B. in einer Brusthaube einer Brustpumpe, angelegt werden kann. Pumpkammer 96" und Vakuumanschluss 952 sind über einen Vakuumkanal 953 miteinander verbunden. Im Gehäuse 90" ist eine entsprechende Anschlussöff ung 990 vorhanden, um den Vakuumanschluss 952, hier ein Stutzen, nach aussen zu führen.
Erfindungsgemäss ist an dem der Vakuummembran 94" gegenüberliegenden Ende des Spulenkörpers 92" eine zweite Membran 903 angeordnet. Diese Membran 903 bildet mit dem rückseitigen Deckel 902 ein Ventil, welches zur Belüftung des Aggregats dient, genauer des Vakuumkanals 953 und somit des Vakuumanschlusses 952. Mit Hilfe dieser Belüftungsmembran 903 lässt sich ein extern angelegtes Vakuum schnell und gezielt reduzieren, so dass sich der Druck im Vakuumkanal 953 und am Vakuumanschluss 952 je nach Dauer der Belüftung auf Atmosphärendruck erhöht. Die Luft zur Belüftung stammt aus dem Innern des Gehäuses 90", welches ausser in den für das Erzeugen des Vakuums relevanten Bereichen gegen aussen nicht luftdicht verschlossen ist.
Diese Belüftungsmembran 903 ist ebenfalls fest mit dem Spulenkörper 92" verbunden. Sie ist vorzugsweise rund mit Rillen oder Sicken, d.h. tellerförmig ausgebildet, wobei auch sie zwei diametral gegenüberliegende Flügel aufweist, wobei mindestens einer davon, vorzugsweise beide, eine Belüftungsklappe 903' bildet. Die Belüftungsmembran 903 kann im Wesentlichen identisch ausgebildet sein wie die Vakuummembran 94". Sie kann jedoch auch eine andere Form und/oder Grösse aufweisen.
Die Belüftungsmembran 903 weist ein zentrales Loch auf, damit sie mit geeigneten Klemmmitteln am rückseitigen Deckel 902 befestigt werden kann. Die Klemmmittel sind vorzugsweise ein zweiter Distanzhalter 904 und ein Gegenstück 909. Dieser zweite Distanzhalter 904 und das Gegenstück 909 sind vorzugsweise gleich ausgebildet wie die entsprechenden Teile zur Befestigung der Vakuummembran 94". Auch hier ist ein Zapfen des Gegenstücks 909 in eine entsprechende Öffnung des zweiten Endes des Spulenkörpers 92" aufgenommen.
Dieses zweite Ende des Spulenkörpers 92" ist von mindestens einem, hier zwei Belüftungsaktuatoren 923 überragt. Die Belüftungsaktuatoren 923 sind in diesem Beispiel je ein zu den Belüftungskiappen 903' hin gerichteter, in axialer Richtung des Spulenkörpers 92' verlaufender Stift. Die Stifte 923 sind am Spulenkörper 92' angeordnet, vorzugsweise sind sie einstückig mit diesem ausgebildet. Sie sind einander diametral gegenüberliegend angeordnet. Der Abstand der Stifte 923 von der Mittelachse des Spulenkörpers 92' ist so bemessen, dass sie die Belüftungskiappen 903' berühren können. Es ist auch möglich, nur einen einzigen Stift zu verwenden. Aus Symmetriegründen, insbesondere um eine gleichmässige Bewegung des Spulenkörpers 92" zu ermöglichen, empfiehlt sich jedoch die Verwendung von zwei oder mehr Stiften.
In Figur 10 ist ein Querschnitt durch das zusammengefügte Aggregat dargestellt. Es befindet sich in einer ersten maximalen Hubposition, in welcher ein Vakuum erzeugt wird. Der Spulenkörper 92" befindet sich in einer der Vakuumkammer 96" nahen Position, hier untere Position genannt. In Figur 11 ist erkennbar, dass die Belüftungsmembran 903 auf dem Gehäuse 90" aufliegt und die Belüftungskiappen 903' einen im Gehäuse 90" verlaufenden Belüftungskanal 901 verschliessen. Der Belüftungskanal 901 ist an einem Ende zwecks einfacherer Herstellung mit einem Verschlussstopfen 906 versehen, um eine entsprechende Bohrung 907 im Gehäuse 90" zu verschliessen. Aus demselben Grund ist das andere Ende des Belüftungskanals 901 ebenfalls mit einem Verschlussstopfen 994 versehen. Vorzugsweise ist die Belüftungsmembran 903 vorgespannt, um diesen Verschluss optimal zu gewährleisten.
Figur 12 zeigt die Situation im unteren, die Vakuummembran 94" beinhaltenden Bereich zu demselben Zeitpunkt. Die Vakuummembran 94" befindet sich in ihrer untersten Position, in welcher sie dem Deckel 99" am nächsten ist. Die Vakuumventilklappe 942 ist geschlossen, und die Verbindung zwischen Pumpkammer 96" und Vakuumkanal 953 ist unterbrochen. Die Auslassventilklappe 943 hingegen ist offen. Luft, welche sich noch im deckelseitigen Bereich der Pumpkammer 96" befand, wird dadurch über einen in der Ventilplatte 95' bzw. im Deckel 99" verlaufenden Auslasskanal 993 ins Gehäuse 90" bzw. nach aussen entlassen. In Figur 13 ist der Spulenkörper 92" in einer zweiten Hubposition dargestellt. Die Belüftungsmembran 903 verschliesst nach wie vor den Belüftungskanal 901, so dass von aussen keine Luft in den Vakuumkanal 953 gelangen kann. Der Belüftungsaktuator 923 hat sich zwar der Belüftungsklappe 903 ' angenähert, sie jedoch noch nicht angehoben.
In Figur 14 ist diese Situation im Bereich der Vakuummembran 94" vergrössert dargestellt. Der deckelseitige Bereich der Vakuumkammer 96' ist dank der angehobenen Vakuummembran 94" expandiert und weist einen Unterdruck auf. Die Auslassventilklappe 943 ist geschlossen, die Vakuumklappe 942 hingegen offen, so dass der Unterdruck über den Vakuumkanal 953 an den Vakuumanschluss 952 angelegt wird. Der Belüftungskanal 901 bildet zwar ein zusätzliches Totvolumen, welches auch evakuiert werden muss. Da er jedoch ein relativ geringes Volumen aufweist, wirkt sich der Kanal 901 kaum störend auf die Leistungsfähigkeit des Pumpaggregats aus.
In Figur 15 ist der Spulenkörper 92" nun in einer dritten, noch weiter angehobenen Position dargestellt. In dieser Position heben die Aktuatoren 923 die Belüftungskiappen 903' an und öffnen so eine Verbindung zum Belüftungskanal 901. Luft kann vom Gehäuse 90" bzw. von aussen durch den Kanal 901 zum Vakuumanschluss 952 gelangen und so das angelegte Vakuum reduzieren und den Druck auf Atmosphärendruck oder auf ein gewünschtes Basisvakuum anheben. Dies ist in Figur 16 gut erkennbar. Der Pfeil zeigt den Weg der einströmenden Luft.
Wie in Figur 17 erkennbar ist, ist in dieser Situation die Vakuummembran 94" noch weiter angehoben und somit für den nächsten, vakuumerzeugenden Hub bereit. Die Vakuumklappe 942 und auch die Auslassklappe 943 sind beide angehoben und geben somit die entsprechenden Öffnungen frei.
In diesem erfindungsgemässen Pumpaggregat wird somit nicht nur die lineare Bewegung des Spulenkörpers 92" des Elektromagneten in eine parallele Bewegung der Vakuummembran umgesetzt. Es wird derselbe Spulenkörper 92" auch zum Öffnen des Belüftungsventils verwendet, wobei hierfür seine Bewegung in derselben Richtung wie für die Vakuumhübe ausgenützt wird. Je nach Position des Spulenkörpers 92" relativ zum Permanentmagnet 91" und somit zum Gehäuse 90" wird ein Vakuum erzeugt oder die Belüftung aktiviert. Hierzu sind lediglich drei verschiedene Hubpositionen des Spulenkörpers 92" notwendig. Der dritte Hub, welcher die Belüftung aktiviert, ist dabei grösser als jeder der zwei anderen Hübe oder er ist wenigstens grösser als der gleichgerichtete Hub zur Vakuumerzeugung. Diese drei Hübe sind, insbesondere in ihrer Grösse, kontrolliert und gezielt durch die elektronische Steuerung 15 erzeugbar.
Dieser dritte Hub wird, wie auch die zwei anderen Hübe, nach Massgabe der elektronischen Steuerung 15 des Aggregats 9" erzeugt. Der dritte Hub muss jedoch nicht in jedem Zyklus erfolgen. Dadurch lassen sich Pumpsequenzen mit unterschiedlichen und variierenden Kurvenformen und Pausen generieren.
Dank der Positionsskala lässt sich die Position des Spulenkörpers 92" relativ zum Gehäuse 90" genau erkennen und zur Steuerung der Hübe einsetzen. Andere Arten, um die Position des Spulenkörpers 92" und die Grösse der Hübe genau zu erkennen, sind jedoch auch möglich.
Vorteilhaft ist ferner, dass beide Membrane, d.h. die Vakuummembran 94" und die Belüftungsmembran 903 als Lager für die Bewegung des Spulenkörpers 92" dienen und somit Reibung vermieden wird.
Die gemäss den oben beschriebenen Ausführungsbeispielen dargelegte erfindungsgemässe Vakuumpumpe lässt sich nun beispielsweise in Vorrichtungen zum Abpumpen von menschlicher Muttermilch einsetzen. Beispiele derartiger Vorrichtungen sind in den Figuren 3 bis 6 dargestellt.
In Figur 3 ist eine erste Ausführungsform einer derartigen Vorrichtung dargestellt. Sie weist eine Brustpumpe 1, eine erste Leitung 2, ein Kopplungsteil 3, eine Brusthaube 4, ein Rückschlagventil 5, eine zweite Leitung 6 und einen Milchsammelbehälter 7 auf.
Die Brusthaube 4 ist über das Kopplungsteil 3 und die erste flexible Leitung 2 mit der Brustpumpe 1 verbunden. Von der Brustpumpe 1 führt die zweite flexible Leitung 6 zum Milchsammelbehälter 7, wobei diese Verbindung mit dem Rückschlagventil 5 versehen ist. Die zwei flexiblen Leitungen 2, 6 sind vorzugsweise Schläuche, insbesondere aus Silikon.
Wie in Figur 4 dargestellt ist, kann alternativ der Milchsammelbehälter 7 auch direkt an der Brustpumpe 1 befestigt sein. Hierfür ist vorzugsweise ein geeignet geformter Verbindungsstutzen 70 am Milchsammelbehälter 7 vorhanden, welcher mit einem Gehäuse 10 der Brustpumpe lösbar verbindbar ist.
Die Brustpumpe 1 weist das genannte Gehäuse 10 auf, in welchem die erfindungsgemässe Vakuumpumpe, nachfolgend Pumpaggregat genannt, gemeinsam mit einer Steuerung angeordnet ist. Das Pumpaggregat und die Steuerung können netzwerkbetrieben oder batteriebetrieben sein.
Am Gehäuse 10 sind hier nicht dargestellte Bedienungselemente vorhanden. Die Bedienungselemente können unter anderem einen Ein/Ausschaltelement, Tasten oder Knöpfe zur Wahl der Pumpfrequenz und des angelegten Vakuums und der Zeitdauer des Abpumpvorgangs enthalten. Es kann auch ein Display vorhanden sein.
Zwischen einer Ausnehmung des Gehäuses 10 und einem diese Ausnehmung überdeckenden Deckel 13 ist eine zweite Kammer 8 (siehe Figur 6) gebildet, welche ebenfalls aus Pumpkammer wirkt. Der Deckel 13 ist vorzugsweise lösbar mit dem Gehäuse 10 verbunden. In dieser zweiten Kammer 8 ist eine Membran 14 angeordnet, welcher vom Deckel 13 in ihrer Lage gehalten ist. Die Membran 14 unterteilt diese Pumpkammer 8 in einen aggregatseitigen und einen aggregatfernen Teil 80, 81, wobei sie diese zwei Teile gegenseitig dichtet.
Die hier dargestellte Membran 14 weist, wie in Figur 5 erkennbar ist, vorzugsweise einen im Wesentlichen kreisförmigen Grundriss auf. Vorzugsweise sind seitlich vorstehende Flügel 140 vorhanden. Hier sind drei Flügel 140 vorhanden. Die Grundplatte, welche vorzugsweise Teil des Gehäuses 10 ist, weist seitliche Anschläge 110 auf, zwischen welchen diese Flügel 140 gehalten sind. Dadurch lässt sich die Membran 14 in eindeutiger Lage in der zweiten Kammer 8 halten. Dies erleichtert die Montage.
Der Deckel 13 weist Anschlüsse für die erste und zweite Leitung 2, 6 bzw. für den Milchsammelbehälter auf. Diese Anschlüsse sind mit den Bezugszeichen 130 und 131 versehen. Der zweite Anschluss 131 ist vorzugsweise mit einem Rückschlagventil 5 versehen. Die Verbindung mit der Gegenplatte, welche Teil der Gehäuses 10 ist, erfolgt vorzugsweise über Schnapp- oder Schraubverbindungen, wobei die entsprechenden Löcher in der Figur 5 mit den Bezugszeichen 132 und 111 versehen sind.
Vakuum, welches im Pumpaggregat erzeugt wurde, wird über eine Leitung 12 an diese zweite Kammer 8 übermittelt. Die Leitung 12 ist am Ausgang 990 angeschlossen. Die Druckänderungen werden über die Vakuumleitung 12 an die zweite Kammer 8 weitergeben, wo die Membran 14 analog zur ersten Membran 94 bewegt wird.
Die Pumpe lässt sich dabei mit zeitlich gleichbleibendem Zyklus betreiben oder die Saugkurve kann, wie dies im Stand der Technik bekannt ist, in ihrer Form, Frequenz und Intensität, dem Saugverhalten des Säuglings und/oder den Bedürfnissen der Mutter angepasst sein.
Die zweite Kammer 8 weist Ein- und Ausgänge auf, welche in den Figuren nicht alle sichtbar sind. Der Deckel 13 kann einstückig oder mehrstückig ausgebildet sein. Er bildet nicht nur einen dichten Abschluss sondern dient auch als Ventilplatte für die diese zweite Pumpkammer 8. Im Deckel 13 sind deshalb hier nicht im Detail dargestellte Kanäle und Ventile angeordnet, welche einen Aufbau des Vakuums im aggregatfernen, d.h. brustseitigen Teil 81 der zweiten Pumpkammer ermöglichen.
Im Deckel 13 ist die erste Auslassöffnung 130 vorhanden, welche die Umwelt mit dem deckelseitigen 81 Teil der Pumpkammer 8 verbindet. Diese Auslassöffnung 130 dient als erster Anschluss für die erste Leitung 2. Die zweite Auslassöffnung 131, welche ebenfalls den deckel- bzw. brustseitigen Teil 81 der zweiten Pumpkammer 8 mit der Umgebung verbindet, ist als zweiter Anschluss ausgebildet. Dieser zweite Anschluss ist mit dem Rückschlagventil 5 versehen. Hier wird ein Schnabelventil verwendet, welches auf einen Stutzen aufgesteckt ist. Andere Ventilarten sind jedoch auch einsetzbar.
Wird die Vorrichtung nun verwendet, so wird die Brusthaube 4 auf die Mutterbrust aufgesetzt, so dass sie mindestens die Brustwarze umfasst. Vorzugsweise ist zusätzlich maximal die Areola von der Brusthaube 4 umfasst. Die Brustpumpe 1 wird eingeschaltet und wie oben beschrieben betrieben. Das an die zweite Pumpkammer 8 übermittelte Vakuum evakuiert die erste Leitung 2, so dass in der Brusthaube 4 ein Unterdruck vorliegt. Dadurch wird Milch aus der Mutterbrust abgepumpt und gelangt durch die Brusthaube 4 und das Kopplungsteil 3 in die erste Leitung 2. Die Milch fliesst durch den ersten Anschluss 130 in den deckelseitigen Teil der zweiten Pumpkammer. Die abgepumpte Milch verlässt die zweite Pumpkammer 8 durch den zweiten Anschluss 131 und das Rückschlagventil 5 und gelangt über die zweite Leitung 6 (siehe Figur 3) bzw. je nach Ausführungsform auch direkt in den Milchsammelbehälter 7 (siehe Figur 4). Es ist somit keine separate Leitung für den Milchtransport vorhanden. Die erste Leitung 2 dient gleichzeitig als Saugleitung und als Milchtransportleitung. Die Vorrichtung wechselt somit nach anfänglichem pneumatischen Pumpen in ein hydraulisches Pumpen. Dies ist eine weitere Annäherung an das natürliche Saugen von Säuglingen. Die Membran 14 in der zweiten Pumpkammer weist zwei Funktionen auf. Erstens dient sie als Scheidewand zwischen der Luft im pumpenseitigen Teil der zweiten Pumpkammer und der Milch im deckelseitigen Teil der zweiten Pumpkammer. Sie dient somit als Medientrennung. Dadurch verhindert sie, dass Milch in die Vakuumleitung 12 und somit in das Pumpaggregat gelangen kann. Sie verhindert aber auch, dass Verschmutzungen des Pumpaggregats in die erste und zweite Leitung 2, 6 gelangen können. Zweitens führt ihre zyklische Bewegung innerhalb der zweiten Pumpkammer dazu, dass sie die Milch fördert und transportiert. Dank dieser zweiten Funktion können während des Abpumpens Milchsammelbehälter 7, Brusthaube 4 und Brustpumpe 1 in voneinander unabhängigen Lagen angeordnet sein. Beispielsweise kann sich der Milchsammelbehälter 7 oberhalb der Brustpumpe 1 und/oder der Brusthaube 4 befinden. Auch die Brustpumpe 1 kann oberhalb des Milchsammelbehälters 7 und/oder der Brusthaube 4 sein. Dies ermöglicht der Mutter auch liegend abzupumpen oder, wenn sie sitzt, den Milchsammelbehälter 7 und die Brustpumpe 1 ausser Reichweite von Kleinkindern auf ein Regal oder eine andere erhöhte Plattform zu stellen.
Das Rückschlagventil 5 öffnet sich vorzugsweise erst bei genügendem Druck, d.h. wenn die zweite Pumpkammer 8 ausreichend mit Milch gefüllt ist. Dadurch lässt sich das Totvolumen, welches evakuiert werden muss, minimal halten. Das Totvolumen lässt sich zudem reduzieren, indem eine kleine Brusthaube 4 verwendet wird, welche nur die Brustwarze und keinen oder einen möglichst geringen Teil der restlichen Brust umfasst. Eine geeignete Brusthaube 4 ist in den Figuren dargestellt. Alternative Formen von Brusthauben lassen sich auch einsetzen.
Die Elemente der oben beschriebenen Ausführungsformen lassen sich einzeln oder in Gruppen miteinander kombinieren, um weitere Ausfuhrungsformen zu bilden.
Die erfindungsgemässe Vakuumpumpe ist relativ klein und kompakt und arbeitet geräuscharm. Sie eignet sich insbesondere für„hands-free", d.h. handfreie Anwendungen von Brustpumpen.
BEZUGSZEICHENLISTE Brustpumpe Kammerteil
Gehäuse 81 brusthaubenseitiger seitlicher Anschlag Kammerteil
Loch
Vakuumleitung 9, 9', 9" Pumpaggregat
Deckel 90, 90', 90" Gehäuse
erster Anschluss 900 Gleitlager
zweiter Anschluss 901 Belüftungskanal Loch 902 rückseitiger Deckel Membran 903 Belüftungsmembran seitlicher Flügel 903' Belüftungsklappe Steuereinheit 904 zweiter Distanzhalter Bedienungselemente 906 Verschlussstopfen Leitungen 907 Bohrung
908 Befestigungslöcher erste Leitung 909 zweites Gegenstück
91, 91', 91" Dauermagnet
Kopplungsteil 910 Ausnehmung
91 Γ Eisenkern
Brusthaube 911, 911" Eisenplatte
912' Eisenring
Rückschlagventil 92, 92', 92" Spulenkörper mit Spule
920, 920' Positionsskala zweite Leitung 920" Positionsskala
Ventilkappe 921, 921' Spule
921" Spule
Milchsammelbehälter 922 Windungsenden Verbindungsstutzen 923 Belüftungsaktuator
93 Führungslager
Pumpkammer 94, 94', 94" Vakuummembran antriebsseitiger 940 erster Distanzhalter 1 erstes Gegenstück 98, 98', 98" Detektor
2 Vakuumventilklappe 980 Anschluss an Messprint
(Einlassventilklappe) 99, 99', 99" Deckel
3 Auslassventilklappe 990 Anschlussöffhung, 95', 95" Ventilplatte 991 Loch
2 Vakuumanschluss 992 Lufteinlassöffnung3 Vakuumkanal 993 Auslasskanal
, 96', 96" Pumpkammer 994 Verschlussstopfen, 97' Lichtquelle

Claims

PATENTANSPRÜCHE
1. Membranvakuumpumpe mit einem elektrisch betriebenen Antriebsaggregat und einer Vakuummembran (94, 94', 94"), welche eine Pumpkammer (96, 96', 96") in einen antriebsseitigen Teil und einen antriebsfernen Teil trennt und welche mittels eines beweglichen Teils (92, 92', 92") des Antriebsaggregats auslenkbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Antriebsaggregat ein elektromagnetisches Antriebsaggregat ist, dass die Bewegung des beweglichen Teils (92, 92', 92") eine lineare Bewegung ist und dass die Auslenkung der Vakuummembran (94, 94', 94") in Richtung dieser im Antriebsaggregat elektromagnetisch erzeugten linearen Bewegung erfolgt.
2. Membranvakuumpumpe nach Anspruch 1, wobei der bewegliche Teil (92") mit einem Belüftungsventil (903) zur Belüftung der Membranvakuumpumpe wirkverbunden ist, wobei die im Antriebsaggregat erzeugte lineare Bewegung wahlweise das Belüftungsventil (903) betätigt.
3. Membranvakuumpumpe nach Anspruch 2, wobei das bewegliche Teil (92") ein erstes Ende und ein zweites dem ersten Ende gegenüberliegendes Ende aufweist, wobei die Vakuummembran (94") mit dem ersten Ende wirkverbunden ist und das Belüftungsventil (903) mit dem zweiten Ende wirkverbunden ist.
4. Membranvakuumpumpe nach einem der Ansprüche 2 oder 3, wobei das Belüftungsventil eine Belüftungsmembran (903) aufweist.
5. Membranvakuumpumpe gemäss Anspruch 4, wobei die Vakuummembran (94") fest mit dem ersten Ende und die Belüftungsmembran (903) fest mit dem zweiten Ende des beweglichen Teils (92") verbunden sind und dass sie die Lagerung des beweglichen Teils (92") innerhalb des Antriebsaggregats bilden.
6. Membranvakuumpumpe gemäss einem der Ansprüche 2 bis 5, wobei der bewegliche Teil (92") mittels einer Steuerung in einem ersten und zweiten Hub zur Erzeugung eines Vakuums in der Pumpkammer (96") bewegbar ist und in einem dritten Hub zur Betätigung des Belüftungsventils (903) bewegbar ist, wobei der dritte Hub in Richtung des zweiten Hubs erfolgt, jedoch grösser als dieser zweite Hub ist.
7. Membranvakuumpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei das Antriebsaggregat mindestens einen Permanentmagneten (91, 9 , 91 ") und einen Spulenkörper (92, 92', 92") mit einer Spule aufweist, wobei die Spule auf dem Spulenkörper (92, 92', 92") angeordnet ist, wobei der Spulenkörper (92, 92', 92") mit der Spule bezüglich des Magneten (91, 91 ', 91") entlang einer Längsachse in zwei Richtungen linear verschiebbar gehalten ist und wobei der Spulenkörper (92, 92', 92") den beweglichen Teil bildet und fest mit der Vakuummembran (94, 94', 94") verbunden ist und diese bei der genannten Verschiebung des Spulenkörpers (92, 92', 92") in beiden Richtungen seiner Verschiebung auslenkt.
8. Membranvakuumpumpe nach Anspruch 7, wobei der Spulenkörper (92, 92', 92") einen Kolben mit einem ersten Ende bildet, an welchem die Vakuummembran (94, 94', 94") angeordnet ist.
9. Membranvakuumpumpe nach Anspruch 8, wobei die Vakuummembran (94, 94', 94") einen um ein Vielfaches grösseren Durchmesser als der Kolben (92, 92', 92") aufweist.
10. Membranvakuumpumpe nach Anspruch 9, wobei die Vakuummembran (94, 94', 94") mittig auf dem ersten Ende des Kolbens (92, 92', 92") befestigt ist.
11. Membranvakuumpumpe nach einem der Ansprüche 8 bis 10, wobei der Kolben (92, 92', 92") ein zweites Ende aufweist, welches linear verschieblich gehalten ist.
12. Membranvakuumpumpe nach einem der Ansprüche 8 bis 11, wobei der Kolben (92, 92") ein zweites Ende aufweist, an welchem eine weitere Membran (903) befestigt ist.
13. Membranvakuumpumpe nach einem der Ansprüche 8 bis 12, wobei die Spule (921, 921") eine Flachspule ist und wobei mindestens ein Permanentmagnet (91, 91") vorhanden ist, welcher lagefixiert in einem Gehäuse (90, 90") der Mebranvakuumpumpe gehalten ist.
14. Membranvakuumpumpe nach einem der Ansprüche 8 bis 11, wobei der Kolben (92') ein zweites Ende aufweist, welches zwischen einem Eisenkern (911 ') und einem Magneten (91 ') verschieblich gelagert ist.
15. Membranvakuumpumpe nach einem der Ansprüche 8 bis 11 oder 14, wobei die Spule eine Tauchspule ist, die Tauchspule und der Permanentmagnet rotationssymmetrisch ausgebildet (91 ') sind und die Tauchspule von einem Eisenkern (911 ') durchsetzt ist.
16. Membranvakuumpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 15, wobei mindestens ein Positionsdetektor (97, 97'; 98, 98', 98") vorhanden ist zur Bestimmung der relativen Lage des beweglichen Teils (92, 92', 92") des Antriebsaggregats zum lagefixierten restlichen Teil des Antriebsaggregats.
17. Membranvakuumpumpe nach Anspruch 16, wobei der Positionsdetektor (97, 97';
98, 98', 98") in Abhängigkeit der relativen Lage des Spulenkörpers (92, 92', 92") ein Signal erzeugt, welches zur Steuerung der Vakuumpumpe verwendet wird.
18. Membranvakuumpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 17, wobei im antriebsfernen Teil der Pumpkammer (96, 96', 96") ein Auslass (990) vorhanden ist, welcher mit einem Einlass einer zweiten Kammer (8) verbunden ist, wobei die zweite Kammer (8) eine weitere Membran (14) aufweist, welche diese zweite Kammer (8) in zwei Teile (80, 81) trennt und wobei die weitere Membran (14) als Medientrennung und zur Übertragung des in der Pumpkammer erzeugten Vakuums dient.
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