用于醫(yī)療用途的泵的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及用于輸送流體(液體)的醫(yī)用泵，其中通過同時應(yīng)用使用流動元件之一次性物品的原理來實(shí)現(xiàn)容積和壓力的最佳可能控制。
【背景技術(shù)】
[0002]在日常臨床實(shí)踐中，尤其對于密集醫(yī)療患者，所謂輸注泵用于連續(xù)或短間隔施用活性劑。通常，這些泵是注射泵或容積泵(例如軟管泵、蠕動擠壓泵、滾子泵等)。這兩種泵類型在最大可選擇輸送速率方面具有基本不同性質(zhì)，即最高可能容積流量、在不改變一次性制品的情況下最大可施用的總?cè)莘e、輸送概況和準(zhǔn)確性(例如計量準(zhǔn)確性)。簡單來說，以下選擇標(biāo)準(zhǔn)適用于這些泵:
[0003]-注射泵用于:
[0004]關(guān)于容積流量精確度的較高要求(例如隨著時間的推移的較高計量精確度和/或較高輸送均勻性)，
[0005]關(guān)于壓力概況的較高要求(舉例來說，例如無“縮回階段”產(chǎn)生的壓力下降)。
[0006]較小容積流量，
[0007]容積流量的較高長期一致性(例如沒有老化效應(yīng)和/或疲勞過程，例如由于塑料軟管磨碎且/或沒有無定形塑料軟管“蠕變”的影響)，和
[0008]用于每個一次性制品(例如注射器)的較低施用容積。
[0009]-容積泵用于:
[0010]關(guān)于容積流量精確度的較低要求(隨著時間的推移的較低計量精確度)，
[0011]關(guān)于壓力概況的較低要求(例如由于“縮回階段”產(chǎn)生的壓力變化)，
[0012]較大容積流量，
[0013]較低長期一致性，和
[0014]增強(qiáng)每個一次性制品的施用容積(例如軟管-例如使用基于流量的抽送原理允許使用泵上游的任何容器(大小)并且將其更換而不改變軟管)。
[0015]因此，兩個不同泵系統(tǒng)(根據(jù)不同抽送方法)在市場中確立，其具有不同(迄今不可組合的)性能概況以及由此具有不同應(yīng)用情況.
[0016]具體來說，注射泵在概念上具有活塞/筒組件(形成并同時還限制存儲總體積)并且通過電動機(jī)動力經(jīng)由例如旋轉(zhuǎn)平移轉(zhuǎn)換齒輪來將(注射器)活塞在(注射器)筒中移動，而容積泵通過力效應(yīng)(具有圓周間隔擠壓元件的泵轉(zhuǎn)子)將軟管區(qū)段依序細(xì)分成，流體分離流體腔室或?qū)⑵洳糠株P(guān)閉(也稱為閉塞)并且例如周期性地移動所述閉塞例如作為朝向泵輸出(即朝向患者，例如)的蠕動。
[0017]現(xiàn)有技術(shù)
[0018]現(xiàn)有技術(shù)已知醫(yī)學(xué)應(yīng)用領(lǐng)域中的注射泵和容積泵的許多不同泵結(jié)構(gòu)。
[0019]容積泵結(jié)構(gòu)的特有特征是將要施用的流體從分離流體容器中獲得，然后在壓力下朝向患者輸送，所需抽吸效應(yīng)主要通過通常作為一次性制品提供的擠壓軟管的回復(fù)能力(固有彈性)來產(chǎn)生。由于這個事實(shí)，容積流量顯著取決于泵入口(泵的抽吸側(cè))中的流動阻力，容器與泵/抽吸機(jī)械系統(tǒng)之間的高度差異和軟管材料的(基本上可變)自身動力學(xué)。另一方面，相同結(jié)構(gòu)和環(huán)境條件的絕對準(zhǔn)確性基本上受軟管材料例如壁厚度、內(nèi)徑、材料的組成/質(zhì)量等的準(zhǔn)確性所限制。因?yàn)榉忾]構(gòu)件/閉塞點(diǎn)的機(jī)械移位代表所使用軟管材料的實(shí)質(zhì)性機(jī)械應(yīng)力，所以由于軟管材料的磨損、疲勞、老化和蠕變方面的效應(yīng)，容積流量隨著時間的推移而連續(xù)變化。
[0020]因此，存在對于一種類型的醫(yī)療通用泵的基本需要，其中如上所述的兩種泵類型的應(yīng)用優(yōu)勢組合于單一泵原理中。這意味著醫(yī)療通用泵應(yīng)該在容積流量和對應(yīng)于注射泵的壓力概況方面展示改進(jìn)可控制性，這種改進(jìn)是通過容積泵的本身已知的有影響的變量的較大獨(dú)立性來體現(xiàn)的，例如
[0021]-流體系統(tǒng)，尤其入口，以及出口中的流動阻力，
[0022]-一次性制品的幾何形狀和材料變化，
[0023]-一次性制品的自身動力學(xué)的變化，
[0024]-一次性制品的磨損、疲勞、老化和塑料蠕變方面的效應(yīng)，
[0025]-流體系統(tǒng)，尤其在泵區(qū)段前面和后面的壓力，和環(huán)境壓力，
[0026]-裝置溫度、環(huán)境溫度和流體溫度。
[0027]此外，通用泵應(yīng)能夠輸送任何所需大小的總體積而無需更換一次性制品包括泵區(qū)段-如容積泵可例如更換例如輸注袋子而無需改變例如包括泵區(qū)段的輸注軟管。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0028]因此，本發(fā)明基于提供醫(yī)用泵的目標(biāo)，其中本身已知的注射泵的積極特性與本身已知容積泵(擠壓泵/軟管泵)的積極特性結(jié)合。
[0029]此目標(biāo)通過包括如權(quán)利要求1所述的特征的通用泵的醫(yī)用精確性來實(shí)現(xiàn)。本發(fā)明的有利配置形成附屬權(quán)利要求的主題。
[0030]根據(jù)本發(fā)明的醫(yī)用(抽吸/壓力)泵的基本原理在于布置兩個分離液壓/氣動系統(tǒng)或液壓/氣動回路。第一液壓(或氣動)系統(tǒng)(回路)充當(dāng)提供抽吸/壓力的主要能量源并且不與施用至患者的流體直接接觸(這是尤其有利的，因?yàn)榉駝t泵在使用之后或之前需要清潔和/或滅菌)。被設(shè)計成類似于注射泵系統(tǒng)并且形成一種內(nèi)部模擬回路的此第一系統(tǒng)的顯著之處是在泵區(qū)段“上游”(在泵區(qū)段前面)和/或“下游”(在泵區(qū)段之后)產(chǎn)生、測量和/或控制容積流量和壓力的高精度。第二液壓(或氣動)系統(tǒng)(回路)充當(dāng)抽吸和輸送施用至患者的流體的輔助能量源，因而被設(shè)計成一次性流動制品(類似于容積泵原理)并且包括具有流入和流出的一次性制品。第二系統(tǒng)(具體來說，第二系統(tǒng)的一次性制品)經(jīng)由/通過第一(可重復(fù)使用的)系統(tǒng)來致動/操作。
[0031]根據(jù)本發(fā)明，第一系統(tǒng)可重復(fù)使用并且優(yōu)選地以一種方式直接耦接至第二系統(tǒng)或其一次性制品，所述方式使得第一系統(tǒng)的容積的變化導(dǎo)致相應(yīng)第二系統(tǒng)(一次性制品)的容積的可能相同，但是至少可預(yù)測的和/或可確定的變化；舉例來說，例如封閉于第一或第二系統(tǒng)中的氣泡可基于其壓縮曲線來測量、考慮和/或補(bǔ)償。這是第二系統(tǒng)(一次性制品)基本上重現(xiàn)第一系統(tǒng)的準(zhǔn)確性的原因。
[0032]第一系統(tǒng)可為耐壓流體腔室(即存在于流體腔室中的負(fù)或正壓在到達(dá)平衡狀態(tài)之后保持基本上穩(wěn)定，或者壓力過程是可預(yù)測的)，其包括至少一個膜或膜狀、可移動和/或可變形壁。耦接至第二系統(tǒng)經(jīng)由膜來實(shí)現(xiàn)。如果第一系統(tǒng)的膜以基本上形狀配合方式置于第二系統(tǒng)的膜(或膜狀壁)上，它例如以變形形式將第一系統(tǒng)中的任何壓力變化傳輸至第二系統(tǒng)并且由此傳輸例如第二系統(tǒng)的流體腔室的擴(kuò)大或減小。如果第一與第二流體腔室之間的耦接以類似于壓力載荷傳感器的方式來構(gòu)建，則是尤其有利的，即膜之間的形狀配合可例如通過抽空或填充膜間隙和/或空間來實(shí)現(xiàn)、支持和/或改進(jìn)，所述膜間隙和/或空間圍繞(連接)膜并且其壁可由例如屬于第一系統(tǒng)的壁以及屬于第二系統(tǒng)的壁組成(并且由此僅在第二系統(tǒng)的一次性制品插入第一系統(tǒng)的可重復(fù)使用的制品中時，形成可抽空/可填充壓力載荷傳感器)。這意味著第一與第二系統(tǒng)之間的(穩(wěn)固)耦接通過包括由至少一個可移動壁分隔的兩個壓力腔室的(耐壓)流體壓力腔室來實(shí)現(xiàn)。此耦接概念還提供例如以下基本可能性:例如可模制任何所需形狀的任何彈性一次性制品(例如包含軟管內(nèi)部容積作為第二壓力腔室的軟管)，并且第一壓力室(作為第一系統(tǒng)的一部分)的容積是可變的，例如根據(jù)注射泵原理第二壓力腔室的容積經(jīng)由第一系統(tǒng)來壓縮和/或膨脹。這意味著第二系統(tǒng)(一次性制品)的變形可引起第二壓力腔室的容積變化(增加/減小)。因此，通過第二系統(tǒng)來合適啟動第一系統(tǒng)允許從容器吸入流體(通過第一壓力腔室的容積的減小或第一壓力腔室的移位來使第二壓力腔室膨脹)或使其移位(通過第一壓力腔室的容積的增加或第一壓力腔室的移位來使第二壓力腔室壓縮)。由于此特性，根據(jù)本發(fā)明，所述方法還能夠排空連接至上游側(cè)的注射器(作為注射泵典型的流體容器)并且還能夠排空例如瓶或袋(作為容積泵典型的流體容器)，這是因?yàn)橛傻谝幌到y(tǒng)控制的抽吸特性(獨(dú)立于最初提到的因素)。
[0033]更具體來說，設(shè)置問題通過醫(yī)用液泵來解決，所述醫(yī)用液泵包括第一內(nèi)部流體系統(tǒng)，所述系統(tǒng)尤其由電動機(jī)驅(qū)動的抽吸/壓力單元或容積移位單元和可用流體填充或可通過抽吸/壓力單元來排空的第一流體空間組成。另外，根據(jù)本發(fā)明的泵包括第二、外部流體系統(tǒng)，所述系統(tǒng)由第二流體壓力腔室組成，所述腔室經(jīng)由可移動分隔壁以不漏流體的和耐壓的方式和或容積動態(tài)方式耦接至第一流體壓力腔室，并且隨著第一流體系統(tǒng)的抽吸/壓力單元的當(dāng)前工作階段，通過優(yōu)選地第二流體系統(tǒng)的閥構(gòu)件來交替地連接至抽吸管路和壓力管路。
[0034]因此，抽吸/壓力單元的致動允許改變第一流體壓力腔室的填充容積，此環(huán)境相應(yīng)地通過可移動分隔壁轉(zhuǎn)移至第二流體壓力腔室。這意味著第二流體壓力腔室也對應(yīng)于分隔壁的平衡移動來改變其容積，由此通過抽吸管路從供應(yīng)容器吸入流體且/或?qū)⒘黧w通過壓力管路朝向患者噴出。在此發(fā)生的容積流量的調(diào)整的精確度基本上通過抽吸/壓力單元來實(shí)現(xiàn)，與例如分隔壁的材料的可能變化性質(zhì)無關(guān)。同時，以不漏流體方式將系統(tǒng)劃分成兩個部分允許將外部系統(tǒng)或其部分設(shè)計為一次性制品。尤其有利的是此措施允許防止第二系統(tǒng)的任何部件，例如其分隔壁接觸到(“液壓”)系統(tǒng)的流體。這允許基本上消除任何額外操作如例如定期用流體再充填和/或清洗，而在有這類流體接觸的情況下則需要這些額外操作。此外，系統(tǒng)可有利地被設(shè)計成因需無菌來密封的系統(tǒng)，例如一次性制品系統(tǒng)。這允許消除額外操作如特殊殺菌或滅菌，否則則需要這些額外操作。
[0035]優(yōu)選地第一流體系統(tǒng)包括第一壓力腔室內(nèi)的壓力傳感器和優(yōu)選地第一壓力腔室與抽吸/壓力單元之間的容積/質(zhì)量流量傳感器，其用于控制抽吸/壓力單元或其驅(qū)動單元，且