DE69525650T2

DE69525650T2 - Peristaltische pumpe mit oklusivem eingang

Info

Publication number: DE69525650T2
Application number: DE69525650T
Authority: DE
Inventors: P. Montoya
Original assignee: MICHIGAN CRITICAL CARE CONSULT
Current assignee: MICHIGAN CRITICAL CARE CONSULT
Priority date: 1994-12-14
Filing date: 1995-12-13
Publication date: 2002-10-31
Anticipated expiration: 2015-12-14
Also published as: EP0797734A1; US5486099A; JPH10511161A; EP0797734B1; EP0797734A4; DE69525650D1; CA2207824A1; WO1996018819A1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft im Allgemeinen peristaltische Pumpen. Insbesondere betrifft diese Erfindung eine peristaltische Pumpe, bei der die Pumpröhre integral mit zwei Abschnitten ausgebildet ist. Der erste Abschnitt ist ein blockierender Abschnitt, der vollständig blockiert ist, wenn der Druck innerhalb dieses Abschnitts gleich oder niedriger ist als der darauf einwirkende Druck. Der zweite Abschnitt ist ein nicht-blockierender Abschnitt, der geringfügig vorgespannt ist, so dass dieser Abschnitt aufgebläht wird und einen offenen Durchgang definiert, wenn der Druck innerhalb des zweiten Abschnitts nicht wesentlich geringer ist als der Druck, der auf dessen Außenseite wirkt.
Peristaltische Pumpen wurden mit beträchtlichem Erfolg vielfältig für Kreislaufvorgänge außerhalb des Körpers verwendet. Im Allgemeinen werden während des Kreislaufs außerhalb des Körpers Blut oder andere Körperfluide zwischen einem Patienten und einer oder mehreren Vorrichtungen außerhalb des Körpers übertragen, die das Fluid bearbeiten, bevor es in den Patienten zurückgeführt wird. Medizinische Verfahren, bei denen gewöhnlich solche Pumpen verwendet werden, umfassen unter anderem die nachstehenden Verfahren: Chirurgie am offenen Herzen, Dialyseverfahren und andauernde Langzeit-Pflegesituationen. Während der Chirurgie am offenen Herzen wird Blut durch die Pumpe zwischen einem Patienten und mehreren Blutbearbeitungsvorrichtungen übertragen, wie z. B. einem Entschäumer, einem Oxygenator und einer Heizeinrichtung. Während Dialyseverfahren schickt die Pumpe das Blut durch eine Dialysevorrichtung, die Verunreinigungen entfernt. Bei andauernden Langzelt-Pflegesituationen werden intravenöse Lösungen langsam durch die Pumpe über einen Venenkatheter in den Patienten infundiert, und zwar entweder zur allgemeinen Verteilung oder zur lokalisierten Behandlung.
Peristaltische Pumpen können als volumetrische Pumpen beschrieben werden, die ein bewegbares oder sich drehendes Element mit Rollen umfassen, die eine flexible Pumpröhre an beabstandeten Intervallen komprimieren. Das aufeinanderfolgende Komprimieren der Röhre und die Relativbewegung dieses Kompressionspunkts entlang der Länge der Röhre drückt das Fluid durch die Röhre. Ihr einfacher Betrieb und das Fehlen eines direkten Kontakts zwischen dem gepumpten Fluid und den verschiedenen Pumpenkomponenten sind zwei der Hauptvorteile einer peristaltischen Pumpe.
Während diese mit einem beträchtlichen Erfolg eingesetzt worden sind, zeigen manche peristaltischen Pumpengestaltungen bestimmte inhärente Beschränkungen. Offensichtlich müssen diese Beschränkungen während des Gebrauchs der Pumpe berücksichtigt werden. Beispielsweise werden in manchen Pumpen nicht blockierende Röhren verwendet, die durch die Rollen zunehmend gegen einen Kanal oder einen Stator gedrückt und durch Motoren mit konstanter Geschwindigkeit angetrieben werden. Eine nicht blockierende Röhre weist einen normalerweise offenen Durchgang auf, der durch dessen Mitte definiert ist. Diese Pumpen ziehen Blut mit einer im Wesentlichen konstanten Geschwindigkeit. Wenn der Fluidkreislauf stromabwärts von einer solchen Pumpe blockiert wird, kann die Pumpe die Röhre mit einem zu hohen Druck beaufschlagen, was zu einem Reißen führt. Darüber hinaus wird die Pumpe dann, wenn die Stromaufwärts-Zufuhr von Fluid zu der Pumpe aufgrund eines Versperrens stoppt, wird die Pumpe stromabwärts von der blockierten Stelle einen negativen Druck erzeugen. Wenn dieser Druck ausreichend niedrig ist, wird er das Blut schädigen oder hämolysieren und/oder zu einem Entleeren des Fluidzufuhrbehälters führen. Wenn die Fluidzufuhr entleert ist, besteht die Möglichkeit, dass das Zufuhrgewebe-Gefäß des Patienten zusammenfällt, was zu einer Schädigung des Gewebes an der Drainagekatheterspitze führt.
Eine andere Art einer peristaltischen Pumpe umfasst eine nicht blockierende doppelwandige Röhre, bei der die innere Röhre aus einem dünnwandigen elastischen Material aufgebaut ist, das zusammenfallen kann, wenn der innen wirkende Druck gleich oder niedriger ist als der Druck, der außerhalb der Röhre wirkt. Diese Art einer peristaltischen Pumpe ist in der US-PS 4,515,589 beschrieben. Während diese Pumpe an ihren Einlässen bei einem Stromaufwärts- Versperren keine signifikanten negativen Drücke erzeugen kann, kann dann, wenn der Auslass blockiert ist, eine Beaufschlagung mit einem zu hohen Druck erfolgen, da die Röhre durch die Rollen unter Krafteinwirkung gegen einen Kanal oder einen Stator gedrückt wird. Die US-A-4,767,289, auf welcher der Oberbegriff von Anspruch 12 beruht, beschreibt eine andere Pumpe mit einer doppelwandigen Röhre, die in diesem Fall einen blockierten ersten Abschnitt und einen zweiten Abschnitt aufweist, der zu einem Auslass führt, der in einem freien Zustand ebenso blockiert ist.
Eine andere Art einer peristaltischen Pumpe umfasst eine blockierende Röhre. Diese Art von Pumpen ist so konstruiert, dass dann, wenn der Druck innerhalb der Röhre gleich oder niedriger ist als der Druck, der auf die Außenseite der Röhre einwirkt, die Röhre über ihre Länge im Wesentlichen blockiert ist. Eine solche Pumpe ist in der US-PS 5,222,880 beschrieben, auf der die Oberbegriffe der Ansprüche 1 und 11 beruhen. Während eine Pumpe dieser Art keine negativen Drücke erzeugen kann, wenn die Fluidzufuhr zu der Pumpe gestoppt wird, erfordert die Pumpe zum Betrieb und zur Überwindung der inhärenten Spannung der Schläuche Einlassfluiddrücke und Strömungsgeschwindigkeiten, die manchmal größer sein können, als es erwünscht oder erreichbar ist.
Im Hinblick auf die vorstehend erläuterten Nachteile und Beschränkungen ist ersichtlich, dass weiterhin ein Bedarf besteht, eine verbesserte peristaltische Pumpe bereitzustellen, welche die Erzeugung von negativen Drücken stromaufwärts vom Pumpeneinlass vermeidet, die stromabwärts von dem Pumpenauslass keinen Überdruck erzeugt, und die verglichen mit Pumpen, die normalerweise entlang ihrer Länge blockiert sind, bei niedrigeren Einlassdrücken eine größere Blutmenge Füllen und Pumpen kann.
Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine peristaltische Pumpe zu schaffen, die zum Füllen und Pumpen einer signifikanten Blutmenge niedrigere Einlassdrücke benötigt.
Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine peristaltische Pumpe zu schaffen, die mit dem Pumpen von Blut aufhören wird, wenn der Blutzufuhr-Fülldruck gleich dem Druck ist, der auf die Außenseite des Pumpeneinlasses wirkt, oder darunter fällt.
Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine peristaltische Pumpe zu schaffen, die stromaufwärts von dem Pumpeneinlass keine subatmosphärischen Drücke erzeugen kann.
Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine peristaltische Pumpe zu schaffen, die mit dem Pumpen von Blut aufhören wird, wenn der Fluidzufuhr-Fülldruck gleich dem Druck ist, der auf die Außenseite des Pumpeneinlasses wirkt, oder darunter fällt.
Es ist auch eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine peristaltische Pumpe zu schaffen, die einen geringfügig subatmosphärischen Druck stromabwärts ihres Einlasses erzeugen kann, wenn der Fluidzufuhr-Fülldruck gleich dem Druck oder niedriger als der Druck ist, der auf die Außenseite der Pumpenkammer wirkt.
Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine peristaltische Pumpe zu schaffen, die beim Blockieren des Auslasses keinen Überdruck erzeugen kann.
Erfindungsgemäß wird eine peristaltische Pumpe zum Pumpen von Fluiden bereitgestellt, die umfasst: einen Rahmen, der eine Mehrzahl von Rollen und ein Trägermittel zum Tragen der Rollen in einer voneinander getrennten Beziehung entlang eines vorbestimmten Wegs aufweist; ein Antriebsmittel zum Verursachen einer Bewegung des Trägermittels, wodurch die Rollen zur Bewegung entlang des vorbestimmten Wegs gebracht werden; eine flexible Röhre, die ein erstes und ein zweites Segment, die damit integral ausgebildet sind und zwischen einem Einlassende und einem Auslassende befindlich sind, aufweist, wobei das erste Segment stromaufwärts des zweiten Segments befindlich ist und das erste Segment in einem freien Zustand, wenn der Druck innerhalb des ersten Segments gleich dem auf der Außenseite des ersten Segments wirkenden Drucks ist, zusammengefallen ist und ein Durchgang durch dieses im Wesentlichen vollständig versperrt ist, wodurch der Durchgang von Fluiden durch dieses verhindert wird, wobei das erste Segment einen aufgeblähten Zustand, der einen ungehinderten Durchgang aufweist, annimmt, wenn der Druck innerhalb des ersten Segments größer als der auf die Außenseite des ersten Segments wirkende Druck ist, wodurch der Durchgang von Fluiden durch dieses erlaubt wird; und ein Montagemittel zum Eingriff mit dem Einlassende und dem Auslassende und zum Montieren der Röhre um die Rollen, wodurch die Röhre entlang eines Teils ihrer Länge mit den Rollen ohne die Verwendung eines Stators zusammenarbeitet, um dadurch Fluid durch die Röhre durch eine peristaltische Bewegung zu übertragen, gekennzeichnet durch das zweite Segment, das vorgespannt ist zum Zeigen eines aufgeblähten Zustands mit einem offenen Durchgang durch dieses in einem freien Zustand, wenn der Druck innerhalb des zweiten Segments gleich zu dem auf die Außenseite des ersten Segments wirkenden Druck ist, wodurch der Durchgang von Fluid durch dieses ermöglicht wird.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung stellt eine peristaltische Pumpe zum Pumpen von Fluiden bereit, die umfasst: einen Rahmen, der eine Mehrzahl von Rollen und ein Trägermittel zum Tragen der Rollen in einer voneinander beabstandeten Beziehung entlang eines vorbestimmten Wegs aufweist; ein Antriebsmittel zum Verursachen einer Bewegung des Trägermittels, um dadurch die Rollen zur Bewegung entlang des vorbestimmten Wegs zu bringen; eine flexible Röhre, die ein erstes und ein zweites Segment, die einheitlich ausgebildet sind und die zwischen einem Einlassende und einem Auslassende angeordnet sind, aufweist, wobei das erste Segment stromaufwärts des zweiten Segments befindlich ist, wobei das erste Segment in einem freien Zustand, wenn der Druck innerhalb des ersten Segments gleich dem Druck, der auf die Außenseite des erstens Segments wirkt, ist, zusammengedrückt ist und der Durchgang durch dieses im Wesentlichen vollständig versperrt ist, wodurch die Übertragung von Fluiden durch dieses verhindert wird, wobei das erste Segment einen aufgeblähten Zustand, der einen ungehinderten Durchgang aufweist, annimmt, wenn der Druck innerhalb und stromaufwärts des ersten Segments größer als der auf die Außenseite des ersten Segments wirkende Druck ist, wodurch der Durchgang von Fluiden durch dieses ermöglicht wird, wobei das zweite Segment länger in der Länge als das erste Segment ist und entlang mindestens eines Teils seiner Länge mit den Rollen zum Eingriff mit diesen zusammenarbeitet, um so Fluide durch die Röhre durch eine peristaltische Bewegung zu übertragen, wobei das erste Segment derart angeordnet ist, dass das erste Segment bei der Drehung der Rollen nicht in Eingriff mit den Rollen kommt und derart, dass die Rollen mit dem zweiten Segment im Wesentlichen benachbart zu dem ersten Segment in Eingriff kommen; und ein Montagemittel zum Montieren der Röhre um die Rollen und zum Eingriff mit einem Einlassende und dem Auslassende derselben, gekennzeichnet durch das zweite Segment, das vorgespannt ist zum Zeigen eines aufgeblähten Zustands mit einem offenen Durchgang durch dieses in einem freien Zustand, wenn der Druck innerhalb des zweiten Segments gleich zu dem auf die Außenseite des ersten Segments wirkenden Drucks ist, wodurch der Durchgang von Fluid durch dieses erlaubt wird, wodurch die Rollen das zweite Segment wenigstens teilweise ohne die Verwendung eines Stators zusammendrücken.
Ein dritter Aspekt der Erfindung stellt eine Pumpröhre für eine peristaltische Pumpe bereit, die einen Rahmen, der eine Mehrzahl von Rollen und ein Trägermittel zum Tragen der Rollen in einer voneinander getrennten Beziehung entlang eines vorbestimmten Wegs aufweist; und ein Antriebsmittel zum Verursachen einer Bewegung des Trägermittels, um dadurch die Rollen zur Bewegung entlang des vorbestimmten Wegs zu bringen, umfasst, wobei die Röhre flexibel ist und ein erstes und ein zweites Segment, die einheitlich ausgebildet sind und zwischen einem Einlassende und einem Auslassende befindlich sind, aufweist, wobei das erste Segment in einem freien Zustand, wenn der Druck innerhalb des ersten Segments gleich dem auf die Außenseite des ersten Segments wirkenden Drucks ist, zusammengedrückt ist und ein Durchgang durch dieses im Wesentlichen vollständig blockiert ist, wodurch der Durchgang von Fluiden durch dieses verhindert wird, wobei das erste Segment einen aufgeblähten Zustand, der einen ungehinderten Durchgang aufweist, annimmt, wenn der Druck innerhalb des ersten Segments größer als der auf die Außenseite des ersten Segments wirkende Druck ist, wodurch der Durchgang von Fluiden durch dieses ermöglicht wird, wobei das zweite Segment vorgespannt ist zum Zeigen eines aufgeblähten Zustands mit einem offenen Durchgang durch dieses in einem freien Zustand, wenn der Druck innerhalb des zweiten Segments gleich zu dem auf die Außenseite des ersten Segments wirkenden Druck ist, wodurch der Durchgang von Fluid durch dieses ermöglicht wird, gekennzeichnet durch das zweite Segment, das Abschnitte enthält, die allgemein Ränder definieren, wobei das zweite Segment einen inneren Krümmungsradius, der sich an den Rändern Null annähert, wenn es in einem freien Zustand ist, zeigt.
Wenn die peristaltische Pumpe auf diese Weise konstruiert ist, wird sie Blut oder ein anderes Fluid so lange pumpen, bis der Fluidzufuhr-Fülldruck über dem Druck liegt, der auf die Außenseite der Pumpenkammer wirkt. Das Fluid wird nicht mehr gepumpt werden, wenn der Fluidzufuhr- oder der Fülldruck gleich dem Druck ist, der auf die Außenseite der Pumpenkammer wirkt, oder darunter fällt. Dies findet selbst dann statt, wenn der Rotor der Pumpe weiter betrieben wird und sich dreht. Als Folge können stromaufwärts von dem blockierten Einlasssegment der Pumpröhre keine negativen Relativdrücke erzeugt werden. Wenn das blockierende Segment jedoch vollständig blockiert ist, kann die Pumpe geringfügige subatmosphärische Drücke stromabwärts von dem blockierenden Segment erzeugen, wenn sich der Rotor weiter dreht. Diese geringfügigen subatmosphärischen Drücke sind jedoch nicht ausreichend, um die Blutzellen zu schädigen.
Ein weiterer Vorteil dieser Pumpröhrengestaltung liegt darin, dass die Pumpe mehr Fluid bei niedrigeren Fülldrücken im Vergleich zu Pumpen füllen und pumpen kann, die Pumpröhren aufweisen, die entlang ihrer gesamten Länge blockierend sind.
Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass dann, wenn die Pumpe mit einem Vorratsbehälter verwendet wird, der sich stromaufwärts von der peristaltischen Pumpe befindet, die vorliegende Erfindung es verhindert, dass sich der Vorratsbehälter leert und es außerdem verhindert, dass potentiell Luft in einen Patienten gepumpt wird.
Nachstehend wird die Erfindung beispielhaft unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen weiter beschrieben, wobei:
Fig. 1 eine diagrammartige Veranschaulichung einer peristaltischen Pumpe gemäß den erfindungsgemäßen Prinzipien ist, wenn der Fluid-Fülldruck größer ist als der Druck, der auf die Außenseite des blockierenden Einlasssegments der Pumpröhre wirkt;
Fig. 2 eine diagrammartige Veranschaulichung einer peristaltischen Pumpe gemäß den erfindungsgemäßen Prinzipien ist, die das blockierende Einlasssegment der Pumpröhre zeigt, wenn der Zufuhrfluiddruck gleich dem Druck ist, der auf die Außenseite der Pumpröhre wirkt;
Fig. 3 eine diagrammartige Veranschaulichung einer peristaltischen Pumpe gemäß den erfindungsgemäßen Prinzipien ist, wenn der Fluid-Fülldruck gleich dem Druck auf die Außenseite der Pumpröhre ist oder darunter liegt, und nach der Entwicklung von geringfügig negativen Drücken in dem nicht-blockierenden Segment der Pumpröhre;
Fig. 4a und 4b Draufsichten und Seitenansichten einer Ausführungsform einer Pumpröhre sind, wie sie in einer peristaltischen Pumpe gemäß den erfindungsgemäßen Prinzipien verwendet wird;
Fig. 5 eine Querschnittsansicht im Wesentlichen entlang der Linie 5-5 in Fig. 4b des nichtblockierenden Segments der Pumpröhre ist;
Fig. 6 eine Querschnittsansicht im Wesentlichen entlang der Linie 6-6 in Fig. 4b ist, die das blockierende Einlasssegment der Pumpröhre in einem blockierten Zustand zeigt; und
Fig. 7 eine Querschnittsansicht durch das blockierende Einlasssegment von Fig. 6 in einem nicht-blockierten Zustand ist.
Eine peristaltische Pumpe 10 entsprechend den erfindungsgemäßen Prinzipien ist in Fig. 1 veranschaulicht. Es ist vorgesehen, dass die Pumpe 10 der vorliegenden Erfindung in einer Vielzahl von Pumpanwendungen breit einsetzbar ist, insbesondere für Anwendungen außerhalb des Körpers, einschließlich unter anderem für einen kardiopulmonalen Bypass, die Blutoxygenierung, die Entfernung von Kohlendioxid, die Hämodialyse und die Blutfiltration sowie bei andauernden Langzeit-Pflegesituationen, wie z. B. solchen, die eine Medikamenteninfusion erfordern.
Im Prinzip umfasst die Pumpe 10 eine Pumpröhre oder einen Pumpschlauch 12, einen Rahmen 14 und ein Rad oder einen Rotor 16. Der Rotor 16 ist an dem Rahmen 14 zur Drehung um eine Achse montiert, die durch eine Welle 18 definiert ist, die mittig in dem Rotor 16 angeordnet ist. Die Welle 18 wird durch einen Elektromotor 19 oder ein anderes geeignetes Antriebsmittel angetrieben, das eine Drehung des Rotors 16 im Uhrzeigersinn verursacht, die durch den Pfeil 20 angegeben ist.
Von dem Rotor 16 erstrecken sich im Wesentlichen parallel zu der Welle 18 eine Mehrzahl von Rollen 22. Die Rollen 22 sind radial um den Rotor 16 mit gleichen Abständen angeordnet und wenn der Rotor 16 gedreht wird bewegen sich die Rollen 22 in einem im Wesentlichen kreisförmigen Weg. In der veranschaulichten Ausführungsform sind drei Rollen 22 gezeigt, die etwa 120º voneinander beabstandet sind. Die Rollen 22 selbst sind zur Drehung um ihre eigene Achse montiert. Wenn sich folglich die Rollen 22 entlang der Pumpröhre 12 bewegen, werden die Rollen 22 kein signifikantes Ausmaß eines Reibungszugs oder einer Reibungsspannung auf die Röhre 12 ausüben, wodurch deren Gebrauchsdauer erhöht wird.
Dem Fachmann ist klar, dass die tatsächliche Anzahl der verwendeten Rollen von der spezifischen Anwendung abhängt und ohne von dem Wesen der vorliegenden Erfindung abzuweichen, variiert werden könnte. Alternativ könnte der Rotor 16 so gestaltet werden, dass er die Rollen 22 in einem nicht-kreisförmigen Weg trägt. Aus Gründen der Klarheit sind die Rollen 22 so veranschaulicht, dass sie sich von einer einzelnen Platte 24 erstrecken. Die Rollen 22 können sich jedoch zwischen einem Paar von Platten (einer inneren Platte und einer äußeren Platte) erstrecken, die zusammenwirken, um zu verhindern, dass die Röhre 12 versehentlich von den Rollen 22 abgleitet.
Die Röhre 12 ist aus einem flexiblen Material konstruiert, wie z. B. aus medizinischem Polyurethan oder einem anderen geeigneten Material und ist so angeordnet, dass sie sich um die Rollen 22 erstreckt, wobei deren Einlassende 26 bzw. deren Auslassende 28 an einer Einlasskupplung 30 und an einer Auslasskupplung 32 befestigt sind. Die Kupplungen 30 und 32 sind wiederum an dem Rahmen 14 der Pumpe 10 montiert und verbinden die Röhre 12 mit einer Einlasszufuhrleitung 34, die das gewünschte Fluid an die Pumpe 10 abgibt, und mit einer Auslasszufuhrleitung 36, die das gewünschte Fluid zurück zu dem Patienten oder an eine andere Vorrichtung außerhalb des Körpers leitet.
Obwohl dies nicht gezeigt ist, kann ein Gehäuse an dem Rahmen 14 montiert sein, um die Röhre 12 und den Rotor 16 schützend zu umgeben. Gegebenenfalls kann das Gehäuse bezüglich des Rahmens 14 gelenkig angebracht sein, um einen einfachen Zugang zu den verschiedenen Komponenten der Pumpe 10 zu ermöglichen.
In den Fig. 4a, 4b, 5, 6 und 7 ist ersichtlich, dass die Röhre 12 im Allgemeinen einstückig mit zwei integralen Abschnitten ausgebildet ist, die hier als blockierendes oder erstes Segment 38 und nicht blockierendes oder zweites Segment 40 bezeichnet werden. Das blockierende Segment 38 umfasst einen geringeren Teil der Länge der Röhre als der nicht blockierende Abschnitt 40, und zwar aus Gründen, die nachstehend genauer erläutert werden.
Der prinzipielle Unterschied zwischen den beiden Segmenten liegt darin, dass das blockierende Segment 38 natürlicherweise flach ist und der Durchgang 42 durch das blockierende Segment 38 vollständig blockiert ist, wenn der Pumpe 10 durch die Einlasszufuhrleitung 34 kein Blut zugeführt wird. Anders gesagt, wenn der äußere Druck, der auf die Außenseite des blockierenden Segments 38 wirkt, mindestens gleich dem Druck auf der Innenseite des blockierenden Segments 38 ist, dann wird der blockierende Abschnitt in einen vollständig blockierten Zustand zusammenfallen. Dies wird hier als der "freie" Zustand des blockierenden Segments 38 bezeichnet. Wenn es vollständig blockiert ist, macht es das blockierende Segment 38 unmöglich, dass negative Drücke innerhalb des blockierenden Segments 38 oder stromaufwärts von dem Segment 38 erzeugt werden. Wenn der Rotor 16 fortfährt, sich nach der Blockierung des blockierenden Segments 38 weiter zu drehen, verhindert die vorliegende Erfindung das Entleeren der stromaufwärts liegenden Röhre 34, das Zusammenfallen des Zufuhrgewebes (mit dem damit verbundenen Potenzial einer Beschädigung) und das Pumpen von Luft in den Patienten.
Um sicherzustellen, dass der blockierende Abschnitt 38 vollständig blockiert ist, wenn er sich im freien Zustand befindet, oder das negative Drücke innerhalb des blockierenden Segments 38 nicht erzeugt werden können, weist die Röhre 12 im Bereich des blockierenden Segments 38 einen inneren Krümmungsradius 44 auf, der an dessen Seitenkanten 46 Null ist oder sich Null nähert. Verfahren zur Konstruktion einer solchen Röhre 12 sind in der Industrie bekannt. Bei einem Konstruktionsverfahren wird ein dünnwandiger Schlauch aus einem flexiblen Material wie z. B. Polyurethan oder Vinyl wärmebehandelt und dauerhaft zu dieser Gestalt geformt. Eine anderes Verfahren zur Konstruktion des blockierenden Segments 38 umfasst das Kleben von zwei Filmen oder Blättern aus einem flachen flexiblen Material zusammen entlang ihrer Längskanten 46. Die Kanten 46 können durch Heißsiegeln oder mit Klebstoffen miteinander verbunden werden.
Wenn es über den Rollen 22 montiert wird, wird das blockierende Segment 38 der Röhre 12 so ausgerichtet, dass die Seitenkanten des blockierenden Segments 38 in Längsrichtung entlang der Drehachsen der Rollen 22 beabstandet sind, und zwar derart, dass eine flache Seite 48 des blockierenden Segments 38 in flächenberührendem Kontakt mit den Umfangsflächen der Rollen 22 steht.
Das nicht blockierende Segment 40 übt eine schwache Vorspannung aus, so dass der Durchgang 42 durch das nicht blockierende Segment offen ist, wenn das nicht blockierende Segment 40 in seinem freien Zustand vorliegt. Um jedoch sicherzustellen, dass der nicht blockierende Abschnitt 40, wenn er sich im zusammengefallenen Zustand befindet, vollständig blockiert ist, und das begrenzte negative Drücke nur innerhalb des nicht blockierenden Segments 40 erzeugt werden können, weist die Röhre 12 im Bereich des nicht blockierenden Segments 40 vorzugsweise einen inneren Krümmungsradius 44 auf, der an seinen Seitenkanten 46 Null ist oder sich Null annähert, entsprechend dem blockierenden Segment 38. Wenn demgemäß der Druck innerhalb des Durchgangs 42 in dem nicht blockierenden Segment 40 gleich dem Druck ist, der auf die Außenseite des nicht blockierenden Segments 40 wirkt, wird der Durchgang 42 offen sein, wie dies aus Fig. 5 ersichtlich ist. Dies lässt es zu, dass geringfügige, aber begrenzte negative Drücke in der Röhre 12 erzeugt werden, und zwar selbst dann, wenn sich der Rotor 16 weiterdreht. Ferner erfordert die Röhre 12 dadurch, dass sie nicht über ihre gesamte Länge blockierend ist, geringere Einlassdrücke und Strömungsgeschwindigkeiten, wodurch es möglich ist, dass eine größere Fluidmenge anfänglich mit geringeren Kräften und geringerem Ansaugen gepumpt werden kann.
Bei der um die Rollen 22 der Pumpe 10 angeordneten Röhre 12 ist ersichtlich (in Fig. 1), dass das blockierende Segment 38 stromaufwärts von der Position beginnt, an der die Rollen 22 erstmals die Röhre 12 während der Drehung in Eingriff nehmen, und es kann sich gegebenenfalls geringfügig in den Bereich, der von den Rollen 22 in Eingriff genommen ist, und der Röhre 12 erstrecken. Der Bereich des ersten Eingriffs zwischen den Rollen 22 und der Röhre 12 ist in Fig. 1 allgemein bei 49 veranschaulicht.
Wenn der Fluideinlass-Zufuhrdruck größer ist als der Druck, der auf das Äußere der Röhre 12 wirkt, wird sich das blockierende Segment 38 aufblähen und mit Fluid 50 füllen und die Pumpe 10 wird das Fluid 50 als Folge durch die Auslasszufuhrleitung 36 drücken. In seinem aufgeblähten Zustand nimmt das blockierende Segment 38 im Wesentlichen eine Zitronenform an, wie dies in Fig. 7 gezeigt ist. Eine Situation, bei der der Einlassfluiddruck größer ist als der äußere Druck auf die Röhre 12, liegt dann vor, wenn das Fluid 50 in einem Vorratsbehälter 52 enthalten ist und darin aufgenommen wird, wobei das Niveau 54 des Fluids 50 über dem Niveau liegt, welches das Einlassende 26 der Röhre 12 und der Pumpe 10 definiert. Dies ist in Fig. 1 gezeigt. Da das blockierende Segment 38 nur eine relativ kleine Länge der Röhre 12 umfasst, ist es durch die vorliegende Erfindung möglich, mehr Fluid bei niedrigeren Fülldrücken zu füllen und zu pumpen, als dies bei Pumpen der Fall ist, die Röhren aufweisen, die über ihre gesamte Länge blockierend sind.
Wenn der Fluiddruck an dem Einlassende 26 der Röhre gleich dem Druck ist, der auf die Außenseite des blockierenden Segments 38 wirkt, wird das blockierende Segment 38 seinen freien Zustand einnehmen, wodurch der Durchgang 42 des blockierenden Segments 38, der in Fig. 2 mit 56 bezeichnet ist, vollständig geschlossen wird. Eine Situation, bei der dies erfolgen würde, liegt dann vor, wenn das Niveau 58 des Fluids 50 in dem Vorratsbehälter 52 erstmals der Höhe des Einlassendes 26 der Pumpe 10 entspricht.
Wie es in Fig. 3 ersichtlich ist, wird dann, wenn sich der Rotor 16 weiterdreht und die Rollen 22 entlang der Länge der Röhre 12 bewegt, das gesamte Fluid, das den Durchgang 42 des nicht blockierenden Segments 40 füllt, fortschreitend aus der Pumpe 10 gedrückt, und zwar ohne dass zusätzliches Fluid 50 durch das blockierende Segment 38 in die Pumpe gezogen wird. Als Folge davon wird das nicht blockierende Segment 40 zunächst zusammenfallen, wenn relative Drücke innerhalb des nicht blockierenden Segments 40 der Röhre 12 erzeugt werden. Aufgrund des blockierenden Segments 38 kann die vorliegende Erfindung keine negativen Drücke an dem Einlassende 26 oder stromaufwärts davon erzeugen. Eine Pumpe, die über ihre gesamte Länge eine nicht blockierende oder normalerweise aufgeblähte Röhre aufweisen würde, könnte diese stromaufwärts gelegenen negativen Drücke erzeugen und die Zufuhrröhre potenziell zusammenfallen lassen und das Gewebe des Patienten beschädigen, und zwar als Folge davon, dass sich die Katheterspitzen in dem Zufuhrgewebe-Gefäß befindet.
Während die vorstehende Beschreibung die bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt, sollte beachtet werden, dass die Erfindung modifiziert, variiert und verändert werden kann, ohne vom Schutzbereich der beigefügten Patentansprüche abzuweichen.

Claims

1. Peristaltische Pumpe (10) zum Pumpen von Fluiden, die aufweist:

einen Rahmen (14), der eine Mehrzahl von Rollen (22) und ein Trägermittel (16, 18) zum Tragen der Rollen (22) in einer voneinander getrennten Beziehung entlang eines vorbestimmten Weges aufweist;

ein Antriebsmittel (19) zum Verursachen einer Bewegung des Trägermittels (16, 18), wodurch die Rollen (22) zur Bewegung entlang des vorbestimmten Weges gebracht werden;

eine flexible Röhre (12), die ein erstes und ein zweites Segment (38, 40), die damit integral ausgebildet sind und zwischen einem Einlaßende (26) und einem Auslaßende (28) befindlich sind, aufweist, wobei das erste Segment (38) stromaufwärts des zweiten Segmentes (40) befindlich ist und das erste Segment (38) in einem freien Zustand, wenn der Druck innerhalb des ersten Segmentes (38) gleich dem auf die Außenseite des ersten Segmentes (38) wirkenden Druckes ist, zusammengefallen ist und ein Durchgang durch dieses im wesentlichen vollständig versperrt ist, wodurch der Durchgang von Fluiden durch dieses verhindert wird, wobei das erste Segment (38) einen aufgeblähten Zustand, der einen unbehinderten Durchgang aufweist, annimmt, wenn der Druck innerhalb des ersten Segmentes (38) größer als der auf die Außenseite des ersten Segmentes (38) wirkende Druck ist, wodurch der Durchgang von Fluiden durch dieses erlaubt wird; und

ein Montagemittel (30, 32) zum Eingriff mit dem Einlaßende und dem Auslaßende (26, 28) und zum Montieren der Röhre (12) um die Rollen (22), wodurch die Röhre (12) entlang eines Teils ihrer Länge mit den Rollen (22) ohne die Verwendung eines Stators zusammenarbeitet, um dadurch Fluid durch die Röhre (5) durch eine peristaltische Bewegung zu übertragen, gekennzeichnet durch

das zweite Segment (40), das vorgespannt ist zum Zeigen eines aufgeblähten Zustandes mit einem offenen Durchgang durch dieses in einem freien Zustand, wenn der Druck innerhalb des zweiten Segmentes (40) gleich zu dem auf die Außenseite des ersten Segmentes (38) wirkenden Druck ist, wodurch der Durchgang von Fluid durch dieses ermöglicht wird.

2. Peristaltische Pumpe (10) nach Anspruch 1, bei der das erste Segment (38) einen aufgeblähten Zustand, der einen unblockierten Durchgang durch dieses aufweist, zeigt, wenn der Druck innerhalb und stromaufwärts des ersten Segments (38) größer als der auf die Außenseite des ersten Segmentes (38) wirkende Druck ist.

3. Peristaltische Pumpe (10) nach Anspruch 1 oder 2, bei der das erste Segment (38) in der Länge kürzer als das zweite Segment (40) ist.

4. Peristaltische Pumpe (10) nach Anspruch 1, 2 oder 3, bei der das erste Segment (38) derart angeordnet ist, daß das erste Segment (38) beim Drehen der Rollen (22) nicht in Eingriff mit den Rollen (22) kommt, das zweite Segment (40) entlang mindestens eines Teils seiner Länge zum Eingriff mit den Rollen (22) zusammenarbeitet, wodurch die Rollen (22) das zweite Segment (40) mindestens teilweise zusammendrücken, um so Fluide durch die Röhre (12) durch eine peristaltische Bewegung zu übertragen.

5. Peristaltische Pumpe (10) nach Anspruch 1, 2, 3 oder 4, bei der das erste und das zweite Segment (38, 40) einheitlich miteinander ausgebildet sind.

6. Peristaltische Pumpe (10) nach Anspruch 1, 2 oder 3, bei der nur das zweite Segment (40) mit den Rollen (22) in Eingriff bringbar ist.

7. Peristaltische Pumpe (10) nach Anspruch 6, bei der das zweite Segment (40) derart angeordnet ist, daß die Rollen (22) mit dem zweiten Segment (40) im wesentlichen benachbart zu dem ersten Segment (38) in Eingriff kommen.

8. Peristaltische Pumpe (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der das Trägermittel (16, 18) einen Rotor (16), der zur Drehung montiert ist, aufweist, und bei der der vorbestimmte Weg kreisförmig ist.

9. Peristaltische Pumpe (10) nach Anspruch 1, bei der die peristaltische Pumpe (10) keinen Stator zum Zusammendrücken des zweiten Segmentes (40) verwendet.

10. Peristaltische Pumpe (10) nach Anspruch 1, 2 oder 3, bei der die Röhre (12) um die Rollen (22) derart angeordnet ist, daß das erste Segment (38) mit den Rollen (22) in Eingriff bringbar ist.

11. Peristaltische Pumpe (10) zum Pumpen von Fluiden, mit einem Rahmen (14), der eine Mehrzahl von Rollen (22) und ein Trägermittel (16, 18) zum Tragen der Rollen (22) in einer voneinander beabstandeten Beziehung entlang eines vorbestimmten Weges aufweist, einem Antriebsmittel (19) zum Verursachen einer Bewegung des Trägermittels (16, 18), um dadurch die Rollen (22) zur Bewegung entlang des vorbestimmten Weges zu bringen, einer flexiblen Röhre (12), die ein erstes und ein zweites Segment (38, 40), die einheitlich ausgebildet sind und die zwischen einem Einlaßende (26) und einem Auslaßende (28) angeordnet sind, aufweist, wobei das erste Segment (38) stromaufwärts des zweiten Segmentes (40) befindlich ist, wobei das erste Segment (38) in einem freien Zustand, wenn der Druck innerhalb des ersten Segmentes (38) gleich dem Druck, der auf die Außenseite des ersten Segmentes (38) wirkt, ist, zusammengedrückt ist und der Durchgang durch dieses im wesentlichen vollständig versperrt ist, wodurch die Übertragung von Fluiden durch dieses verhindert wird, wobei das erste Segment (38) einen aufgeblähten Zustand, der einen unbehinderten Durchgang aufweist, annimmt, wenn der Druck innerhalb und stromaufwärts des ersten Segmentes (38) größer als der auf die Außenseite des ersten Segmentes (38) wirkende Druck ist, wodurch der Durchgang von Fluiden durch dieses ermöglicht wird, wobei das zweite Segment (40) länger in der Länge als das erste Segment (38) ist und entlang mindestens eines Teils seiner Länge mit den Rollen (22) zum Eingriff mit diesen zusammenarbeitet, um so Fluide durch die Röhre (12) durch eine peristaltische Bewegung zu übertragen, wobei das erste Segment (38) derart angeordnet ist, daß das erste Segment (38) bei der Drehung der Rollen (22) nicht in Eingriff mit den Rollen (38) kommt und derart, daß die Rollen (22) mit dem zweiten Segment (40) im wesentlichen benachbart zu dem ersten Segment (38) in Eingriff kommen, und einem Montagemittel (30, 32) zum Montieren der Röhre um die Rollen (22) und zum Eingriff mit einem Einlaßende und dem Auslaßende (26, 28) derselben, gekennzeichnet durch

das zweite Segment (40), das vorgespannt ist zum Zeigen eines aufgeblähten Zustandes mit einem offenen Durchgang durch dieses in einem freien Zustand, wenn der Druck innerhalb des zweiten Segmentes (40) gleich zu dem auf die Außenseite des ersten Segmentes (38) wirkenden Druckes ist, wodurch der Durchgang von Fluid durch dieses erlaubt wird, wodurch die Rollen (22) das zweite Segment (40) wenigstens teilweise ohne die Verwendung eines Stators zusammendrücken.

12. Pumpenröhre (12) für eine peristaltische Pumpe (10), die einen Rahmen (14), der eine Mehrzahl von Rollen (22) und ein Trägermittel (16, 18) zum Tragen der Rollen (22) in einer voneinander getrennten Beziehung entlang eines vorbestimmten Weges aufweist, ein Antriebsmittel (19) zum Verursachen einer Bewegung des Trägermittels (16, 18), um dadurch die Rollen (22) zur Bewegung entlang des vorbestimmten Weges zu bringen, enthält, wobei die Röhre (12) flexibel ist und ein erstes und ein zweites Segment (38, 40), die einheitlich ausgebildet sind und zwischen einem Einlaßende (26) und einem Auslaßende (28) befindlich sind, aufweist, wobei das erste Segment (38) in einem freien Zustand, wenn der Druck innerhalb des ersten Segmentes (38) gleich zu dem auf die Außenseite des ersten Segmentes (38) wirkenden Druck ist, zusammengedrückt ist und ein Durchgang durch dieses im wesentlichen vollständig blockiert ist, wodurch der Durchgang von Fluiden durch dieses verhindert wird, wobei das erste Segment (38) einen aufgeblähten Zustand, der einen ungehinderten Durchgang aufweist, annimmt, wenn der Druck innerhalb des ersten Segmentes (38) größer als der auf die Außenseite des ersten Segmentes (38) wirkende Druck ist, wodurch der Durchgang von Fluiden durch dieses ermöglicht wird, wobei das zweite Segment (40) vorgespannt ist zum Zeigen eines aufgeblähten Zustandes mit einem offenen Durchgang durch dieses in einem freien Zustand, wenn der Druck innerhalb des zweiten Segmentes (40) gleich zu dem auf die Außenseite des ersten Segmentes (38) wirkenden Druck ist, wodurch der Durchgang von Fluid durch dieses ermöglicht wird, gekennzeichnet durch

das zweite Segment (40), das Abschnitte enthält, die allgemein Ränder (40) definieren, wobei das zweite Segment (40) einen inneren Krümmungsradius (44), der sich an den Rändern (46) Null annähert, wenn es in einem freien Zustand ist, zeigt.

13. Pumpröhre (12) nach Anspruch 12, bei der das zweite Segment (40) in seiner Länge länger als das erste Segment (38) ist.

14. Pumpröhre (12) nach Anspruch 12 oder 13, bei der das erste Segment (38) in seinem freien Zustand einen Krümmungsradius (44), der sich an seinen Seitenrändern (46) Null annähert, zeigt.

15. Pumpröhre (12) nach Anspruch 12, 13 oder 14, bei der das erste Segment (38) in seinem freien Zustand im wesentlichen flach ist.

16. Pumpröhre (12) nach Anspruch 12, 13, 14 oder 15, bei der das erste Segment (38) stromaufwärts des zweiten Segments (40) befindlich ist.