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Dokumentenidentifikation DE69725698T2 22.07.2004
EP-Veröffentlichungsnummer 0000872252
Titel Peristaltische Pumpe
Anmelder Société des Produits Nestlé S.A., Vevey, CH
Erfinder Barak, Swi, IL 30660 Caesarea, IL
Vertreter Andrae Flach Haug, 81541 München
DE-Aktenzeichen 69725698
Vertragsstaaten AT, BE, CH, DE, DK, ES, FI, FR, GB, GR, IE, IT, LI, LU, NL, PT, SE
Sprache des Dokument EN
EP-Anmeldetag 07.08.1997
EP-Aktenzeichen 972024517
EP-Offenlegungsdatum 21.10.1998
EP date of grant 22.10.2003
Veröffentlichungstag im Patentblatt 22.07.2004
IPC-Hauptklasse A61M 5/142
IPC-Nebenklasse F04B 43/08   

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft eine peristaltische Pumpe, die für die Verwendung in Systemen für die Verabreichung von Flüssigkeiten an einen Patienten geeignet ist.

Systeme zur Verabreichung von Flüssigkeiten an einen Patienten sind weit verbreitet. Die Art und Weise des Vorantreibens der Flüssigkeit zu den Patienten kann durch Gravitation, mittels eines an einen verformbaren Behälter anliegenden Drucks oder mittels einer Pumpe erfolgen. Bei pumpenbetriebenen Verabreichungssystemen muß die Pumpe fähig sein, die Flüssigkeit auf eine kontrollierte andauernde Weise zu verabreichen. Ein bestimmtes Beispiel einer Pumpe, die bei pumpenbetriebenen Verabreichungssystemen eingesetzt wird, ist eine peristaltische Pumpe. Jedoch sind peristaltische Pumpen Rückflußproblemen unterworfen.

Die EP 0 526 962 offenbart eine peristaltische Zweikreispumpe zum Pumpen eines Fluids durch eine elastische Leitung einschließlich eines Paars Pumpstifte, eines Paars Klemmstifte und eines Dehnungsmessers, um den Druck in dem Rohr zu überwachen.

In der GB 2 071 222 ist ein medizinisches Infusionssystem beschrieben, bei dem die Verwendung einer Kassette mit einer Pumpkammer und einer Vorrichtung gemacht wird, um Leitungen daran anzubringen. Um Fluid in einer Richtung voranzutreiben, wird das Volumen der Pumpkammer durch Einsetzen eines Betätigers vermindert, während die Transportrichtung durch Verschließen einer der beiden Leitungen ausgewählt wird.

Gemäß der US-P-4,869,646 wird eine im wesentlichen ununterbrochene Fluidlieferung bei einer peristaltischen Pumpe erreicht, indem die Pumpe bei einer maximalen Drehzahl während der Großteil der toten Zone unabhängig von der Lieferrate betrieben wird.

In der EP 0 214 443 wird eine Transfusionspumpe offenbart, bei der eine Transfusionsleitung, eine Vielzahl von Stiftplatten und eine Empfängerplatte gegenüber den Stiftplatten zum Halten der anderen Seite der Transfusionsleitung angeordnet sind. Die Stiftplatten berühren Nocken, die auf einer Drehwelle montiert sind, und sie sind auf ihrer anderen Seite gleitend mit Führungselementen versehen.

Die EP-A-0858812, die nach dem Anmeldetag der vorliegenden Anmeldung veröffentlicht wurde, aber ein früheres Prioritätsdatum hat und daher als dem Stande der Technik gemäß Artikel 54 (3) und (4) EPÜ zugehörig betrachtet wird, betrifft eine lineare peristaltische Pumpe, bei der ein erster Nocken und ein erster Nockenstößel in der Form eines Einlassventils, zumindest drei Zwischennocken und Nockenstößel zum Pumpbetrieb und zumindest eine letzte Nocke und ein letzter Nockenstößel in der Form eines Auslassventils verwendet werden.

Daher besteht ein Bedarf für eine peristaltische Pumpe, die fähig ist, die Flüssigkeit auf eine kontrollierte andauernde Weise ohne Rückfluß von Flüssigkeit zu verabreichen.

Diese Erfindung betrifft eine peristaltische Pumpe zum Vorantreiben von Flüssigkeit durch ein flexibles Leitungssegment, wobei die Pumpe folgendes umfaßt:

eine Nockenwelle, die eine Vielzahl von Nocken trägt, die jeweils eine Antriebsfläche aufweisen, wobei die Antriebsflächen benachbarter Nocken in einem Winkel um die Nockenwelle zueinander beabstandet sind;

eine Vielzahl von Nockenstößeln, die jeweils reziprok in einer gemeinsamen Richtung senkrecht zu der Achse der Nockenwelle liegen, wobei jeder Nockenstößel eine Nockenfläche, die auf der Antriebsfläche eines Nockens reitet, und eine Leitungseingrifffläche zum In-Eingriff-Nehmen des flexiblen Leitungssegments aufweist, wobei zumindest einer der Nockenstößel ein Beschränkungsnockenstößel ist, dessen Leitungseingrifffläche das flexible Leitungssegment eine längere Zeitdauer in Eingriff nimmt, als die der anderen Nocken; und

einen Motor zum Drehen der Nockenwelle, wodurch die Nocken die Nockenstößel veranlassen, jeweils das flexible Leitungssegment in Eingriff zu nehmen und zu verschließen, um eine sich fortpflanzende Depressionswelle in dem flexiblen Leitungssegment zu bilden, um Flüssigkeit voranzutreiben; wobei die Beschränkungsnockenstößel einen Rückfluß der Flüssigkeit verhindern.

Vorzugsweise erstrecken sich die Leitungseingriffflächen der Beschränkungsnockenstößel weiter von den Nocken als die Leitungseingriffflächen der anderen Nockenstößel. Das kann gemacht werden, indem die Leitungseingrifffläche jedes Beschränkungsnockenstößel mit einer ebenen Leitungseingrifffläche versehen wird, während die anderen Nockenstößel eine konkave Leitungseingrifffläche haben.

Ein Beschränkungsnockenstößel ist vorzugsweise als der letzte Nockenstößel montiert; insbesondere als der in Vorwärtspumprichtung der Pumpe letzte Nockenstößel.

Der Beschränkungsnockenstößel zieht sich vorzugsweise zurück, um das flexible Leitungssegment nur zu öffnen, wenn der hintere abschließende Nockenstößel vollständig ausgestreckt ist.

Vorzugsweise umfaßt die Pumpe desweiteren Sensormittel zum Bestimmen der Rotationsrichtung und der Drehzahl der Nockenwelle. Die Sensormittel können

eine Scheibe, die sich in Übereinstimmung mit der Nockenwelle dreht, wobei die Scheibe eine Vielzahl im wesentlichen identische Durchgangsöffnungen aufweist, die um ihre Achse gleich beabstandet sind; und

ein Paar Sensoren umfassen, die benachbart der Scheibe in Ausrichtung mit den Öffnungen montiert sind, wobei die Sensoren bestimmen können, ob beide Sensoren mit der gleichen Öffnung ausgerichtet sind, ob ein Sensor mit einer Öffnung ausgerichtet ist, aber der andere nicht; und ob beide Sensoren nicht mit einer Öffnung ausgerichtet sind, wobei die Rotationsrichtung und Drehzahl der Scheibe aus dieser Information berechenbar ist.

Jede Nocke ist vorzugsweise in einem Winkel von 30° bezüglich ihrer benachbarten Nocken ausgerichtet. Zwölf Nocken können vorgesehen werden.

Die Pumpe kann desweiteren ein Gehäuse mit einer Kammer umfassen, durch die sich das Leitungssegment erstreckt, und in die sich die Nockenstößel reziprok erstrecken, wobei die Kammer ein entfernbares Wandelement umfaßt, das das Leitungssegment zwischen sich und den Leitungseingriffflächen der Nockenstößel hält.

Der Motor kann vorzugsweise die Welle im Uhrzeigerrichtung und gegen den Uhrzeigersinn drehen, was es ermöglicht, daß Flüssigkeit durch das Leitungssegment in beide Richtungen vorangetrieben wird.

Die Nockenstößel sind vorzugsweise in einem inneren Feld auf der Welle angeordnet, und so angeordnet, daß die Drehung der Nockenwelle eine Phasenverschiebung in der reziproken Bewegung der Nockenstößel entlang des linearen Felds verursacht. Dementsprechend "schreitet das" Verschließen in dem Leitungssegment von einem Leitungsabschnitt zu dem Nächsten fort, auf eine andauernde wellenartige Weise. Das treibt die Flüssigkeit durch das Leitungssegment und somit zu dem Patienten durch einen Flüssigkeitsfließsatz.

Die Pumpe umfaßt vorzugsweise einen oder mehrere Sensoren zum Messen der Fließparameter oder Parameter, die auf den Druck in dem Leitungssegment hinweisen. Eine Beispiel eines geeigneten Sensors ist ein Drucksensor, der den Durchmesser des Leitungssegments mißt (was ein Hinweis auf den Flüssigkeitsdruck in dem Leitungssegment ist). Ein besonderes Beispiel eines derartigen Drucksensors ist ein Dehnungsmesser. Die Bestimmung des Drucks kann wichtig sein, um das Vorliegen von Fließproblemen zu bestimmen, wie z. B. einem Verschluß des Fließsatzes, und die Anwesenheit von Lecks. Ein weiteres Beispiel eines geeigneten Sensors kann ein Sensor sein, der das Vorliegen von Lufttaschen oder Schaum in dem Leitungssegment testet. Ein bestimmtes Beispiel eines derartigen Sensors ist ein Ultraschallsensor, der die Abschwächung eines Ultraschallsignals mißt, das durch das Leitungssegment tritt, was für Flüssigkeit oder Gas unterschiedlich ist. Die Sensoren können an die Steuereinheit für die Pumpe angeschlossen werden, und beim Detektieren eines fehlerhaften Fließparamenters oder des Vorliegens von Lufttaschen oder Schaum kann die Steuereinheit veranlaßt werden, die Pumpe anzuhahten, und optional auch, ein Alarmsignal zu erzeugen.

Ausführungen der Erfindung werden nun nur beispielhaft mit Bezug auf die Zeichnungen beschrieben, wobei:

1 eine isometrische Vorderansicht einer Pumpe zeigt, wobei die Behältertür vor dem Eingriff mit einem Leitungsabschnitt eines Fließsatzes geöffnet ist,

2 einen Teilquerschnitt entlang der Linien II-II in 1 zeigt, wobei die Tür geschlossen und ein Leitungssegment in dem Behälter ist;

3 eine isometrische Rückansicht der Pumpe zeigt, wobei die Abdeckung entfernt ist, um die inneren Bauteile zu zeigen;

4 in Alleinstellung die Metallhaltestruktur zeigt, die den elektrischen Motor und die Nockenwelle hält, wobei einige der Nocken entfernt sind, um die Welle freizulegen;

5 eine isometrische Ansicht eines Abschnitts der Nockenwelle zeigt, wobei verschiedene Nocken darauf den Winkelversatz zwischen benachbarten Nocken darstellen;

6A und 6B axiale Ansichten von zwei Nockenarten zeigen, die sich voneinander in der Winkelorientierung der Wellenaussparungsbohrung unterscheiden;

7 in Alleinstellung zwei Nockenstößel zeigt, wobei

7A einen Nockenstößel mit einer konkaven Leitungseingriffsfläche zeigt, und

7B einen abschließenden Nockenstößel mit einer flachen Leitungseingrifffläche zeigt;

8 eine schematische Darstellung zeigt, die eine Seitenansicht von zwei verschiedenen Nockenstößeln darstellen, beide in zwei Betriebszuständen, wobei

8A die Nockenstößel in einer ausgestreckten Stellung zeigen, wo sie das Leitungssegment drücken und verschließen, und

8B die Nockenstößel in einer zurückgezogenen Stellung zeigen, wobei sie von dem Leitungssegment außer Eingriff sind, um die Bohrung voll zu öffnen, um es der Flüssigkeit zu gestatten, dadurch zu fließen; und

9 eine Seitenansicht zeigt, die die Nockenwelle mit den darauf montierten Nocken, die Nockenstößel und das Leitungssegment in Alleinstellung in unmittelbar aufeinanderfolgenden Phasen bei dem Betrieb der Pumpe zeigt.

Mit Bezug auf die Zeichnungen umfaßt eine Pumpe 10 ein Gehäuse 12, das eine Anwenderschnittstelleneinheit 14 und eine Pumpenanordnung 16 hat. Die Anwenderschnittstelle 14 hat eine Tastatur 18, ein Audiosignalelement 20 und eine Anzeige 22. Die Tastatur 18 kann verwendet werden, um die Pumpe anzustellen oder anzuhalten, und zu Eingaben von Daten, wie z. B. die Flußrate, die Fließzeit und dergleichen. Das Audiosignalelement 20 ist typischerweise ein kleiner Lautsprecher zum Bereitstellen von Alarmsignalen.

Die Pumpenanordnung 16 ist in einem rechteckigen Becken 26 in dem Gehäuse 12 angeordnet und umfaßt eine Motorhaltestruktur 33 und eine Tür 28, die die Öffnung von dem Becken 26 verschließt. Die Tür 28 ist gelenkig mit der Motorhaltestruktur 33 durch Gelenkglieder 30, Drehzapfen 31 und Drehgelenkelemente 32 verbunden. Die Drehglieder 30 sind integral mit der Tür 28 ausgebildet und durch die Drehzapfen 31 mit den Gelenkelementen 32 verbunden, die integral mit der Motorhaltestruktur 33 ausgebildet sind. Die Gelenkelemente 32 sind an einem Ende eines Vorsprungs 32' der Motorhaltestruktur 33 angeordnet. Die Tür 28 umfaßt auch einen Riegel 34 mit einem Lösehebel 35, einer Vorspannfeder 36 und einem Haken 37. Der Haken 37 greift in eine seitliche Schulter 38 einer Riegelaussparung 39 in dem Gehäuse 12 ein, um die an dem Gehäuse 12 geschlossene Tür 28 zu verriegeln.

Ein Kanal 40 zum Aufnehmen eines flexiblen Leitungssegments 42 eines Fließsatzes (nicht gezeigt) erstreckt sich quer über das Gehäuse 12 zwischen einem Paar Öffnungen 42 und 44 in den Seitenwänden des Gehäuses 12. Der Kanal 40 definiert eine erste Achse 45. Der Kanal 40 hat ein Paar schachtförmiger Abschnitte 46 und 48 an jedem Ende, die durch einen primären Kanalabschnitt 50 getrennt sind. Der primäre Kanalabschnitt 50 des Kanals 40 hat zwei Paare sich gegenüberliegender die Leitung zentrierender Segmente 54 und 56. Benachbart zu einer Öffnung 42 weist der Kanal 40 einen Hohlraum 60 auf, der zusammen mit der Öffnung 42 als ein Sockel zum Aufnehmen eines geformten Anschließers 62 dient, der in dem Leitungssegment 42 befestigt ist. Das Anbringen des geformten Anschließers 62 in dem Sockel gewährleistet das richtige Ineinandergreifen des Leitungssegments 42 mit der Pumpe 10. Desweiteren kann der Hohlraum 60 einen Mikroschalter (nicht gezeigt) umfassen, um ein Signal zu der Steuereinheit der Pumpe 10 bereitzustellen, das auf den Eingriff des Leitungssegments 42 in der Pumpe 10 hinweist.

Desweiteren umfaßt die Tür 32 ein Paar von Vorsprüngen 84 und 86, die, wenn die Tür 32 geschlossen ist, dabei helfen, das Leitungssegment 42 fest in den Kanal 40 zu schieben.

Ein Wandelement 70 ist drehgelenkig mit den Drehzapfen 31 durch Drehgelenkglieder 78 verbunden. Das Wandelement 70 hat eine ebene Leitungseingrifffläche 72 und weist zwei Paare Aussparungen 74 entsprechend den Zentriersegmenten 54 und 56 auf. Das Wandelement 70 ist an die Tür 32 mittels Vorspannfedern 80 angeschlossen, wodurch das Verschließen der Tür 32 eine Vorspannkraft auf das Wandelement 70 ausübt.

Jeder schachtförmige Abschnitt 46 und 48 hat an seiner Bodenfläche (nicht gezeigt) einen Sensor. Einer der Sensoren ist ein Ultraschallsensor, um die Bestandteile von der Flüssigkeit zu detektieren, die durch das Leitungssegment 42 tritt, insbesondere, um zu bestimmen, ob sie Blasen oder Lufttaschen enthält. Der andere Sensor ist ein Dehnungsmesser zum Messen des Durchmessers des Leitungssegments 42, um den Druck der Flüssigkeit in dem Leitungssegment 42 zu bestimmen. Jeder geeignete Sensor kann verwendet werden. Geeignete Sensoren sind bekannt.

Die Bodenfläche des primären Kanalabschnitts 50 des Kanals 40 ist mit einem Stoff 90 ausgekleidet. Daher wird, sobald das Leitungssegment 42 in dem Kanal 40 plaziert und die Tür 32 geschlossen ist, das Leitungssegment 42 zwischen der Leitungseingrifffläche 72 des Wandelements 70 und dem Stoff 90 gehalten (siehe 2). Der Stoff 90 kann ein Plastikfilm oder dergleichen sein. Der Stoff 90 dient dazu, das Leitungssegment 42 gegen Abnutzung und Ziehen zu schützen.

Der Pumpmechanismus der Pumpe 10 ist aus einer Vielzahl von Nocken 100 und Nockenstößeln 94 gebildet; das gezeigte Ausführungsbeispiel hat zwölf. Wie am besten in den 2 und 7 zu sehen ist, haben die Nockenstößel 94 eine Leitungseingrifffläche 96 an einem Ende und eine Nockenfläche 98 an ihrem gegenüberliegenden Ende. Die Nockenfläche 98 von jedem Nockenstößel 94 drückt auf eine Nocke 100. Bestimmte Nockenstößel 94 haben eine konkave Leitungseingrifffläche 96, die dazu dient, das Leitungssegment 42 in der Kammer 40 zu zentrieren. Das verhindert Störungen in der linearen Anordnung des Leitungssegments 42.

Jede Nocke 100 ist exzentrisch auf einer hexagonalen Welle 102 fixiert, die auf einer Achse parallel zu der ersten Achse 45 liegt. Aufgrund der exzentrischen Anordnung der Nocken 100 auf der hexagonalen Welle 102 werden die Nockenstößel 94 veranlaßt, sich linear in einer Richtung 106 senkrecht zu der ersten Achse 45 hin und her zu bewegen, wenn sich die Nocken 100 mit der Welle 102 drehen. Während dieser reziproken Bewegung bewegen sich die Nockenstößel 94 zwischen einer ersten ausgestreckten Stellung, wo sie einen Teil des Leitunssegments 42 zum Verschließen niederdrücken, und einer zweiten zurückgezogenen Stellung (wie in 2 gezeigt), wo die Bohrung 43 des Leitungssegments 42 offen ist, um eine Flüssigkeitsströmung zuzulassen.

Wie am besten in 6 dargestellt, hat jede Nocke 100 eine hexagonale Bohrung 140, in der die hexagonale Welle 102 aufgenommen ist. Desweiteren hat jede Nocke 100 eine sichelförmige Aussparung 142 in jeder Fläche. Eine zylindrische Bohrung 144 erstreckt sich durch jede Nocke 100 von der Aussparung 142 in einer Fläche zu der Aussparung 142 in der anderen Fläche. Ein zylindrischer Stift 146 steht nach außen von einer Fläche der Nocke 100 von innerhalb der Aussparung 142 vor. Der Winkel zwischen der zylindrischen Bohrung 144 und dem zylindrischen Stift 146 auf der Fläche, gemessen von der Mitte der Bohrung 140, beträgt 30°.

Die Nocken 100 sind in zwei unterschiedlichen Konfigurationen vorgesehen. Eine Konfiguration ist als Nocke 100' in 6A dargestellt. Bei dieser Konfiguration ist die sichelförmige Aussparung 142 mittig oberhalb einer Seite der hexagonalen Bohrung 140 ausgerichtet. Die andere Konfiguration ist als Nocke 100'' in 6B dargestellt. Bei dieser Konfiguration ist die sichelförmige Aussparung 142 zentral oberhalb eines Apex der hexagonalen Bohrung 142 ausgerichtet. Somit unterscheiden sich die beiden Konfigurationen voneinander in der relativen Orientierung der hexagonalen Bohrung 144 bezüglich dem Rest der Nocke 100, wobei der Unterschied in der Orientierung 30° beträgt.

Die Nocken 100 sind auf der hexagonalen Welle 102 derart montiert, daß eine Nocke 100' einer Konfiguration von einer Nocke 100" der anderen Konfiguration gefolgt ist. Ruf diese Weise sind benachbarte Nocken 100 in einem Winkel von 30° zueinander ausgerichtet. Wenn der zylindrische Stift 146 auf der hexagonalen Welle 102 montiert ist, steht er von einer Nocke 100' vor, die in die zylindrische Bohrung 144 der benachbarten Nocke 100" paßt. Auf diese Weise erhält man ein lineares Feld von Nocken 100, wobei jede Nocke 100 in einem Winkel von 30° zu jeder benachbarten Nocke 100 ausgerichtet ist. Die Summe der Winkel zwischen allen zwölf Nocken 100, nämlich zwischen der ersten Nocke 100 in dem Feld und der letzten, beträgt 330°. Das bedeutet, daß es einen Phasenunterschied von 30° bei dem Zyklus des Hin- und Hergehens der Nockenstößel 94 an einem Ende und dem der an dem anderen Ende gibt.

Wie man am besten in 3 sehen kann, stehen die Nockenflächen 98 der Nockenstößel 94 durch Öffnungen 112 in der Motorhaltestruktur 33 in Richtung der Nocken 100 vor. Die Nocken 100 sind in drei Gruppen von jeweils vier Nocken angeordnet, wobei jede Gruppe einer der Öffnungen 112 entspricht. Die drei Gruppen sind voneinander durch Abstandselemente 111 getrennt.

Jedes Abstandselement 111 hat eine zylindrische Bohrung an einem Ende zum Aufnehmen eines zylindrischen Stifts 146, der von der benachbarten Nocke 100 vorsteht. Auch ist jedes Abstandselement 111 mit einem zylindrischen Stift (nicht gezeigt) an einer gegenüberliegenden Seite ausgestattet, um in die zylindrische Bohrung 144 einer Nocke 100 an dieser Seite einzugreifen. Ein Ring (nicht gezeigt) ist an beiden Seiten des Nockenfelds 100 montiert, um die Nocken 100 auf der hexagonalen Welle 102 in Stellung zu halten. Der Ring an einer Seite hat einen zylindrischen Stift zum Eingreifen in die zylindrische Bohrung 144 der benachbarten Nocke 100, und der Ring an der anderen Seite hat eine zylindrische Bohrung zum Aufnehmen des zylindrischen Stifts 146 von seinem benachbarten Nocken 100.

Einer der Nockenstößel, ein Beschränkungsnockenstößel 94', der in 7B dargestellt ist, erstreckt sich des weiteren in seiner ausgestreckten Stellung in Richtung des Leitungssegments 42 im Vergleich zu den anderen Nockenstößeln 94. Das kann auf eine Anzahl von Wegen gemacht werden. Zum Beispiel kann der Beschränkungsnockenstößel 94' etwas länger als die anderen Nockenstößel 94 sein. Alternativ kann, wenn die Nockenstößel 94 eine konkave Leitungseingrifffläche 96 aufweisen, der Beschränkungsnockenstößel 94' mit einer geraden oder konvexen Leitungseingrifffläche 96' augestattet sein. In dem Fall, daß der Beschränkungsnockenstößel 94' mit einer geraden Leitungseingriffsfläche 96' versehen ist, ist die Gesamtlänge des Beschränkungsnockenstößel 94' die gleiche, wie die von allen anderen Nockenstößeln 94. Wenn alle Nockenstößel 94 identisch wären, würde das Leitungssegment 42 an dem vorderen Nockenstößel 94 öffnen, bevor das Verschließen des Leitungssegments 42 an dem hinteren Nockenstößel 94 abgeschlossen sein würde. Das würde zu einem kleinen Maß an Rückfluß von Fluid in dem kleinen Zeitintervall vor dem vollständigen Verschluß des Leitungssegments 42 an dem hinteren Nockenstößel 94 führen. Jedoch kann dieses Problem durch Bereitstellen eines Beschränkungsnockenstößel 94' vermieden werden. Üblicherweise hat die Pumpe 10 eine Pumprichtung, die als die Vorwärtspumprichtung definiert ist. Der Beschränkungsnockenstößel 94' ist vorzugsweise an dem vorderen abschließenden Nockenstößel angeordnet.

Die vollständig ausgestreckte und vollständig zurückgezogene Stellung eines Standardnockenstößels 94 und eines Beschränkungsnockenstößels 94' sind in den 8A und 8B dargestellt. 8A stellt beide Arten Nockenstößel 94 und 94' in ihrer voll ausgestreckten Stellung dar, bei der sie einen Teil des Leitungssegments 42 durch den dazwischenliegenden Stoff 90 verschließen. In dem Fall von dem Standardnockenstößel 94 ist der Sattel 148 der Leitungseingrifffläche 96 mit dem Leitungssegment 42 in Eingriff. Da der Beschränkungsnockenstößel 94' eine ebene Leitungseingrifffläche 96' aufweist, erstreckt sich die Leitungseingrifffläche 96' weiter in Richtung der Wand 72 und quetscht somit das Leitungssegment 42 in einem größeren Ausmaß im Vergleich zu dem Standardnockenstößel 94. Beide Arten Nockenstößel 94 und 94' sind in 8B in ihrer vollständig zurückgezogenen Stellung dargestellt, wobei das Leitungssegment 42 voll-ständig geöffnet ist, um eine Flüssigkeitsströmung durch ihre Bohrung 43 zu ermöglichen.

Ein elektrischer Motor 108 ist auf der Motorhaltestruktur fixiert. Das kann man am besten in 4 sehen. Der elektrische Motor 108 hat ein Zahnrad 120, das mit einem Zahnrad 122 auf der hexagonalen Welle 102 gekoppelt ist. Der Motor 108 ist an eine Steuereinheit 136 über ein Kabel 138 angeschlossen.

Ein Enkoderrad 124 ist an einem Ende der hexagonalen Welle 102 befestigt. Das Enkoderrad 124 weist eine Vielzahl von Durchgangsöffnungen 126 auf, die in einem Kreis um die Mitte des Enkoderrads 124 angeordnet sind. Jede Öffnung 126 hat exakt die gleiche Größe und Form wie jede andere Öffnung 126. Desweiteren ist jede Öffnung 126 in einem Abstand von der Mitte des Enkoderrads 124 angeordnet, die gleich zu dem von jeder anderen Öffnung 126 ist. Auch ist der Winkel zwischen irgendeinem Paar von Öffnungen 126 der gleiche, wie der zwischen irgendeinem anderen Paar Öffnungen, derart, daß die Öffnungen 126 um die Mitte des Enkoderrads 124 gleichbeabstandet sind. Der Winkelabstand zwischen jedem Paar Öffnungen 126 beträgt ungefähr das gleiche wie die Winkelabmessung jeder Öffnung 126.

Ein Paar optischer Sensoren 130 ist auf der Motorhaltestruktur 33 in direkter Nähe zu dem Enkoderrad 124 und zueinander befestigt. Die optischen Sensoren 130 sind mit den Öffnungen 126 derart ausgerichtet, daß sie feststellen können, ob es eine Öffnung 126 vor ihnen gibt oder nicht. Desweiteren ist der Abstand zwischen den optischen Sensoren 130 derart, daß beide Sensoren vor einer Öffnung 126 oder vor dem Gebiet zwischen einem Paar Öffnungen 126 ausgerichtet sein können.

Zu irgendeinem Punkt bei der Drehung des Enkoderrads 124 bestehen vier mögliche Situationen. Erstens können beide Sensoren vor einer Öffnung 126 sein. Zweitens kann der erste Sensor vor einer Öffnung 126 sein, während der zweite vor dem Gebiet zwischen zwei Öffnungen 126 ist. Drittens kann der zweite Sensor vor einer Öffnung 126 sein, während der erste vor dem Gebiet zwischen zwei Öffnungen 126 ist. Schließlich können beide Sensoren vor dem Gebiet zwischen zwei Öffnungen 126 sein. Somit können die Sensoren 130 eingesetzt werden, um die Rotationsrichtung und die Drehzahl der Öffnung 126 zu überwachen, und somit können sie eingesetzt werden, um die Rotationsrichtung und die Drehzahl der Pumpe 10 zu bestimmen. Daraus kann die Strömungsrichtung und die Strömungsrate der Flüssigkeit durch das Leitungssegment 42 festgestellt werden.

Die Sensoren 130 werden vorzugsweise derart kontrolliert, daß, wenn ein Sensor nicht arbeitet, der andere Sensor 130 nicht funktionieren wird. Das verhindert Fehlzählprobleme, die auftauchen können, wenn nur ein Sensor 130 arbeiten würde.

9 zeigt drei unmittelbar aufeinanderfolgende Phasen des Betriebs der Pumpe 10. Wenn sich die Nockenwelle 102 und die Nocken 100 drehen, schreitet der Punkt des Verschluß des Leitungssegments 42 von links 150 (9A) in Richtung der Mitte des Segments 142 (9B) und nach rechts 154 ( 9C) auf eine wellenartige Weise fort. Diese Abfolge wird andauernd wiederholt, und somit wird ein Flüssigkeitskörper ununterbrochen von links nach rechts vorangetrieben. Der Beschränkungsnockenstößel 94' ist typischerweise der am weitesten rechts angeordnete. Da er sich in seiner ausgestreckten Stellung weiter erstreckt, verschließt er das Leitungssegment 42 etwas länger als die anderen Nockenstößel 94. Das verhindert den Rückfluß von Flüssigkeit.

Zahlreiche Modifikationen können bei den Ausführungsbeispielen gemacht werden, die oben beschrieben wurden, ohne von dem Schutzbereich der Erfindung abzuweichen. Zum Beispiel ist es nicht notwendig, zwölf Nocken 100 zu verwenden; irgendeine geeignete Anzahl an Nocken 100 kann verwendet werden. Auch ist es nicht notwendig, eine hexagonale Welle 102 zu verwenden. Stattdessen kann eine welle irgendeines geeigneten Querschnitts eingesetzt werden. Wenn z. B. eine Welle 102 mit oktagonalen Querschnitt verwendet wird, würden benachbarte Wellen 100 in einem Winkel von ungefähr 22,5° zueinander angeordnet werden. In diesem Fall wird die Gesamtzahl an Nocken 100 vorteilhafterweise 16 sein. Desweiteren müssen die Nocken 100 nicht auf der Welle 102 in Gruppen von vier montiert sein.

Desweiteren bewirkt das beschriebene Ausführungsbeispiel eine einzelne sich fortpflanzende Depression in dem Leitungssegment. Das ist jedoch nicht entscheidend, und die Nocken 100 können angeordnet werden, um zu bewirken, daß die Depressionswelle mehr als einen Zyklus hat.


Anspruch[de]
  1. Peristaltische Pumpe (10) zum Vorantreiben von Flüssigkeit durch ein flexibles Leitungssegment (42), wobei die Pumpe folgendes umfaßt:

    eine Nockenwelle (102), die eine Vielzahl von Nocken (100, 100', 100") trägt, die jeweils eine Antriebsfläche aufweisen, wobei die Antriebsflächen benachbarter Nocken in einem Winkel um die Nockenwelle zueinander beabstandet sind;

    eine Vielzahl von Nockenstößeln (94, 94'), die jeweils reziprok in einer gemeinsamen Richtung senkrecht zu der Achse der Nockenwelle liegen, wobei jeder Nockenstößel (94, 94') eine Nockenfläche, die auf der Antriebsfläche eines Nocken reitet, und eine Leitungseingrifffläche zum In-Eingriff-Nehmen des flexiblen Leitungssegments (42) aufweist, wobei zumindest einer der Nockenstößel (94, 94') ein Beschränkungsnockenstößel (94') ist, dessen Leitungseingrifffläche das flexible Leitungssegment (42) eine längere Zeitdauer in Eingriff nimmt, als die der anderen Nockenstößel (94); und

    einen Motor (108) zum Drehen der Nockenwelle (102), wodurch die Nocken (100, 100', 100") die Nockenstößel (94, 94') veranlassen, jeweils das flexible Leitungssegment (42) in Eingriff zu nehmen und zu verschließen, um eine sich fortpflanzende Depressionswelle in dem flexiblen Leitungssegment (42) zu bilden, um Flüssigkeit voranzutreiben, wobei die Beschränkungsnockenstößel (94') einen Rückfluß der Flüssigkeit verhindern.
  2. Pumpe nach Anspruch 1, bei der sich die Leitungseingriffflächen der Beschränkungsnockenstößel (94') weiter von den Nocken (100, 100', 100'') als die Leitungseingriffflächen der anderen Nockenstößel (94) erstrecken.
  3. Pumpe nach Anspruch 2, bei der die Leitungseingriffsflächen der Beschränkungsnockenstößel (94') eine ebene Leitungseingrifffläche aufweisen, während die anderen Nockenstößel (94) eine konkave Leitungseingrifffläche haben.
  4. Pumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei der ein Beschränkungsnockenstößel (94') als ein abschließender Nockenstößel montiert ist.
  5. Pumpe nach Anspruch 4, bei der der Beschränkungsnockenstößel (94') als der in Vorwärtspumprichtung der Pumpe letzte Nockenstößel montiert ist.
  6. Pumpe nach Anspruch 5, bei der sich der Abschlußnockenstößel zurückzieht, um das flexible Leitungssegment (42) nur zu öffnen, wenn der hintere abschließende Nockenstößel vollständig ausgestreckt ist.
  7. Pumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 6, desweiteren mit Sensormitteln zum Bestimmen der Rotationsrichtung und der Drehzahl der Nockenwelle (102).
  8. Pumpe nach Anspruch 7, bei der die Sensormittel folgendes umfassen:

    eine Scheibe, die sich in Übereinstimmung mit der Nockenwelle (102) dreht, wobei die Scheibe eine Vielzahl von im wesentlichen identischen Durchgangsöffnungen (126) aufweist, die um ihre Achse gleichbeabstandet sind; und

    einem Paar Sensoren (130), die benachbart der Scheibe in Ausrichtung mit den Öffnungen (126) montiert sind, wobei die Sensoren fähig sind, bei jedem Zeitpunkt zu bestimmen, ob beide Sensoren mit der gleichen Öffnung ausgerichtet sind, ob ein Sensor aber nicht der andere mit einer Öffnung ausgerichtet ist, oder ob beide Sensoren nicht mit einer Öffnung ausgerichtet sind, wobei es das Überwachen der Änderungen der Ausrichtung der Sensoren mit den Öffnungen ermöglicht, die Rotationsrichtung und die Drehzahl der Scheibe zu berechnen.
  9. Pumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 8, bei dem jeder Nocken (100, 100', 100") in einem Winkel von 30° bezüglich seiner benachbarten Nocken (100, 100', 100") ausgerichtet ist.
  10. Pumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 9, desweiteren mit einem Gehäuse (12), das eine Kammer umfaßt, durch die sich das Leitungssegment (42) erstreckt, und in die sich die Nockenstößel (94, 94') reziprok erstrecken, wobei die Kammer ein entfernbares Wandelement (70) umfaßt, das das Leitungssegment zwischen sich und den Leitungseingriffflächen der Nockenstößel hält.
Es folgen 7 Blatt Zeichnungen






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