DE60014360T3

DE60014360T3 - Peristaltische fluidpumpe

Info

Publication number: DE60014360T3
Application number: DE60014360T
Authority: DE
Inventors: G. John Andersen; Per Baron BREKKE
Original assignee: DIA MEDICAL AS
Current assignee: DIA MEDICAL A/S, KALUNDBORG, DK
Priority date: 1999-05-12
Filing date: 2000-05-09
Publication date: 2009-10-22
Anticipated expiration: 2020-05-10
Also published as: DE60014360D1; DK1180215T5; DK1180215T3; AU4392200A; US6551080B2; AU770310B2; EP1180215B2; CN1174170C; CN1350617A; DE60014360T2; DK1180215T4; EP1180215A1; US20020064470A1; JP2002544439A; ATE278107T1; WO2000070225A1; EP1180215B1; CA2373397A1; CA2373397C

Description

Die Erfindung betrifft eine peristaltische Fluidpumpe mit einer Saugseite und einer Pumpseite von der Art mit einem Pumpengehäuse mit einer im wesentlichen gebogenen Stützfläche, einem flexiblen Schlauch, der sich entlang dieser Fläche erstreckt, einem Rotor mit zwei einander gegenüberliegenden Walzen, die während des Betriebs über den flexiblen Schlauch entlang eines Eingangsabschnitts, in dem der Schlauch sukzessiv zusammengedrückt, einem Pumpenabschnitt, der sich über einen Winkel von weniger als 180° erstreckt und einem Ausgangsabschnitt, in dem das Zusammendrücken sukzessiv beendet wird, rollen, wobei die beiden Abschnitte eine Freizone haben, in der keine Pumpwirkung gegeben ist, und eine Pumpzone, in der eine Pumpwirkung besteht, Mitteln, die während des Betriebs den Rotor in Drehung versetzen, dass die gebogene Stützfläche derart konstruiert ist, dass die beiden einander gegenüberliegenden Walzen während des Betriebs nicht synchron in entgegengesetzter Phase arbeiten.
Solch eine peristaltische Fluidpumpe wird unter anderem zur Hämodialyse bei einem Patienten mit Niereninsuffizienz verwendet, wobei die Pumpe das Blut des Patienten durch ein Dialysegerät pumpt.
Üblicherweise ist eine Blutpumpe derart eingerichtet, dass die beiden Walzen während des Gebrauchs mit dem flexiblen Schlauch simultan im Pumpbetrieb sein können. Dadurch wird das zwischen den Walzen im Schlauch eingeschlossene Blut im Verhältnis zum gewünschten Entladungsdruck der Pumpe einem beträchtlichen Überdruck ausgesetzt. Wenn die Führungswalze wieder vom Schlauch abgesetzt wird, wird der Überdruck verringert. Der Überdruck und die Kompressionswellen resultieren in der Hämolyse der roten Blutzellen.
Aus dem US Patent Nr. 3,787,148 ist eine peristaltische Fluidpumpe mit einer gebogenen Tragfläche bekannt, die sich entlang einer Länge von kürzer als 180° des Bogens erstreckt und an den Enden in symmetrisch eingerichtete, kurze Rampen, die sich schräg in die gebogene Tragfläche erstrecken, passt. In der Anmeldung wird angegeben, dass eine der Walzen mit dem Abplatten des Schlauchs beginnt, zur selben Zeit wie die andere Walze mit der ent gegengesetzten Operation beginnt. Jedoch kann diese Ausführung nicht verhindern, dass ein erheblicher Überdruck und Kompressionswellen in der gepumpten Flüssigkeit entstehen.
Während des Eingangs in den Eingangsabschnitt verdrängt nämlich die hinterste Walze sukzessive etwas Flüssigkeit im Schlauch. Dieser Vorgang entspricht dem Vorgang in einem hydraulischen Druckzylinder, in dem ein Kolben die Flüssigkeit in einem Zylinder ersetzt. Die Länge des Eingangsabschnitts wird daher dem Hub des Kolbens entsprechen.
Jedoch führt die Anwesenheit der schrägen Rampen in der aus dem oben genannten US-Patent bekannten Pumpe zu einer kurzen Hubstrecke mit einer schnellen Verdrängung der Flüssigkeit unter der Walze. Diese schnelle Verdrängung der Flüssigkeit verursacht die Bildung einer Kompressionswelle im Schlauch.
Der umgekehrte Vorgang findet im Ausgangsabschnitt statt, in dem die vorderste Walze schnell aus dem Verbund mit dem Schlauch gezogen wird und dadurch einen Raum hinterlässt, der genau so schnell mit abfließender Flüssigkeit gefüllt wird.
Daher tragen die schrägen Rampen zu einer Neigung bei, einen Überdruck und Kompressionswellen in der gepumpten Flüssigkeit zu produzieren.
Die US-Anmeldung basiert weiterhin auf der Bedingung, dass der Vorgang im Eingangsabschnitt durch den im Ausgangsabschnitt auftretenden in entgegengesetzte Richtungen wirkenden Vorgang ausgeglichen wird.
In Wahrheit ist es anders, weil die hinterste Walze mit dem Pressen auf einen gefüllten Schlauch beginnt, während die vorderste Walze mit dem Entlasten eines platten Schlauchs beginnt und das verdrängte Flüssigkeitsvolumen mit dem Pressen des Schlauchs zunimmt und gleichzeitig abnimmt, wenn die Kompression beendet wird. Wenn der vorderste Schlauch mit dem Öffnen beginnt, besteht weiterhin eine Druckdifferenz über die Öffnung entsprechend der Differenz zwischen dem Zuführungsdruck und dem Saugdruck. Diese Druckdifferenz ist nicht beim simultanen Verschließen des Schlauchs durch die hinterste Walze vorhanden.
Dadurch können weder die herkömmlichen peristaltischen Pumpen noch die aus dem US Patent Nr. 3,787,148 bekannte Pumpe ohne erheblichen, in der Flüssigkeit auftretenden, zyklisch wiederholten Druckanstieg funktionieren.
Aus dem US Patent Nr. 4,564,342 und dem US Patent Nr. 5,470,211 sind andere peristaltische Pumpen bekannt, die beide derart eingerichtet sind, dass der flexible Schlauch jederzeit vollständig durch eine Walze verschlossen ist. Daher können diese Pumpen nur mit einigen Kompressionswellen arbeiten.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine peristaltische Fluidpumpe der in dem ersten Paragraph der Beschreibung benannten Art bereitzustellen, die eingerichtet ist, eine Flüssigkeit mit geringeren Druckdifferenzen und Kompressionswellen in der Flüssigkeit zu pumpen als bisher bekannt.
Eine zweite Aufgabe der Erfindung ist es, eine peristaltische Fluidpumpe der im ersten Paragraphen der Beschreibung genannten Art bereitzustellen, die eingerichtet ist, mit einem Entladungsdruck zu pumpen, der während eines gesamten Pumpzyklus konstant ist.
Diese und weitere Aufgaben werden von einer Pumpe nach Anspruch 1 gelöst.
Wie bereits erwähnt, wird die Flüssigkeit sukzessive im Schlauch verdrängt, während die hinterste Walze den Eingangsabschnitt durchläuft. Zur selben Zeit erzeugt die Walze einen viel größeren Eindruck auf den Schlauch. Der Eindruck verhält sich wie ein Kolben, der die Flüssigkeit während des Pumpvorgangs vor sich her drückt. Die Walze bewegt sich daher über den Schlauch mit derselben Geschwindigkeit, mit der die Flüssigkeit im Schlauch fließt.
Zunächst ist der Eindruck im Schlauch nicht groß genug, um eine bemerkbare Druckdifferenz zwischen dem Anfang und dem Ende des Eindrucks zu erzeugen. Der Druck wird kontinuierlich über den immer noch relativ großen Spalt unter dem Eindruck im Schlauch ausgeglichen. Entlang einer Zone, die im folgenden Freizone des Eingangsabschnitts genannt wird, entsteht daher keine Pumpwirkung.
Ab einem bestimmten Zeitpunkt ist der Eindruck so groß, dass ein Druckausgleich zwischen der Vorderseite und der Rückseite über den nun relativ schmalen Spalt im Schlauch unter der Walze nicht mehr stattfinden kann. Von diesem Moment an beginnt die Walze entlang einer Zone, die im folgenden die Pumpzone des Eingangsabschnitts genannt wird, mit einem Druck, der von Null bis zum vollständigen Zuführungsdruck ansteigt, zu pumpen.
Die Pumpzone des Eingangsabschnitts geht kontinuierlich in den Pumpabschnitt des Schlauchs über, wobei sich der Pumpabschnitt in den Ausgangsabschnitt des Schlauchs erstreckt und genau wie der Eingangsabschnitt besitzt der Ausgangsabschnitt eine Pumpzone und eine Freizone, die augenscheinlich in umgekehrter Reihenfolge in Bezug auf die Rotationsrichtung des Rotors angeordnet sind.
Die vorderste Walze beginnt ihren Betrieb mit einem Saugdruck auf der Rückseite und einem Zuführungsdruck auf der Vorderseite. Die Druckdifferenz neigt dazu, die Flüssigkeit in die entgegengesetzte als die gewünschte Richtung fließen zu lassen. Diesem Nachteil wird dadurch Abhilfe geschaffen, dass die Pumpe derart eingerichtet ist, dass die hinterste Walze so weit in ihre Pumpzone hinein reicht, dass sie die oben erwähnte Druckdifferenz ausgleichen kann, bevor die vorderste Walze mit dem Betrieb beginnt.
Der Druckausgleich kann zweckmäßigerweise dadurch erfolgen, dass der Winkel zwischen dem Ende des Eingangs und dem Beginn des Ausgangs kleiner als 180° sein lässt.
Weiterhin kann der Winkel zwischen dem Anfang des Eingangsabschnitts und dem Ende des Pumpabschnitts bevorzugt größer als 180° sein. Dadurch wird sichergestellt, dass die vorderste Walze Zeit hat, die überschüssige Flüssigkeit von der folgenden Kompression des Schlauchs der hintersten Walze während des Passierens durch den Pumpabschnitt ohne signifikanten Druckabschnitt auf der Saugseite mit sich zu ziehen.
Um zu vermeiden, dass ungewollte Kompressionswellen auftreten, wenn die Flüssigkeit gepumpt wird, können sowohl Eingang als auch Ausgang mit einer relativ großen Länge gestaltet sein, um sicherzustellen, dass die Pumpe einen langen Hub hat und dadurch weich und stetig läuft.
Weiterhin kann sich die gebogene Stützfläche derart erstrecken, dass die Flüssigkeitsverdrängung während des Passierens des Eingangs- und Ausgangsabschnitts linear ansteigt und abnimmt. Dieses verhindert auch das Entstehen von Kompressionswellen, wenn die Pumpe in Betrieb ist.
Gewöhnlich wird der Schlauch aus einem geeigneten Kunststoff bestehen. Oftmals wird Kunststoff jedoch permanent verformt, wenn er wiederholt starken Deformationen unterworfen ist. Deshalb wird der Schlauch zunehmend flach werden. Mit dieser Form wird das Verdrängungsvolumen des Schlauchs nicht mehr dasselbe wie vorher sein. Die effektive Kapazität der Pumpe wird daher während des Gebrauchs stetig abfallen.
Um diesen unerwünschten Effekt zu vermeiden, kann die Pumpe mit Druckmitteln zum Druck gegen die Seiten des Schlauchs versehen sein und dadurch den Schlauch in Form halten, so dass die Außenseiten der mit den Walzen in Berührung kommenden Bereiche immer dieselbe Menge an Flüssigkeit pro Längenabschnitt enthalten. Das bedeutet, dass das Verdrängungsvolumen und die Kapazität der Pumpe immer konstante Werte sein werden.
Die erzwungene Form des Schlauchs kann z. B. ein Oval mit einer Hauptachse senkrecht zur Rotationsachse des Rotors sein. Wenn diese Druckmittel weiterhin derart angeordnet sind, dass sie elastisch gegen die Seiten des Schlauchs drücken, dient der Schlauch als Puffer zur Absorption möglicher Kompressionswellen in der Flüssigkeit.
In einer einfachen und effektiven Ausgestaltung dieser Erfindung können diese Druckmittel aus zwei Tellerfedern, die an jeder Seite des Schlauchs angebracht sind, bestehen.
Nach der Erfindung umfasst die Pumpe kann weiterhin eine Vorrichtung, z. B. eine Feder, um den Schlauch mit einer Federkraft in dem Eingangsabschnitt des Schlauchs zu beauflasten. Diese Vorrichtung dient als Sicherheitsventil, um zu verhindern, dass der Druck in dem Schlauch eine vorherbestimmte Grenze dem Eingangsabschnitt der hintersten Walze überschreitet.
Die Sprungkraft der Feder kann bevorzugt einstellbar sein, so dass der Entladungsdruck der Pumpe an Dialysegeräte mit unterschiedlicher Flussresistenz angepasst werden kann. Dadurch kann die Pumpe eingestellt werden, mit derselben Ausgangsmenge zu pumpen, unabhängig von der individuellen Flussresistenz des jeweiligen Dialysegerätes.
Nach der Erfindung umfasst die Pumpe kann weiterhin eine Einrichtung, z. B. eine Feder, um den Schlauch mit einer Federkraft in einem Abschnitt unterhalb des Ausgangsabschnitts des Schlauchs zu beauflasten. Diese Einrichtung dient als eine Art Rückstoßventil, das die Neigung der Flüssigkeit in die entgegengesetzte Richtung als die gewünschte zu laufen, reduziert oder verhindert.
Die Erfindung wird im Folgenden im Detail erklärt, wobei mit Bezug auf die Zeichnungen nur exemplarische Ausgestaltungen der Erfindung beschrieben werden, wobei
1 eine Übersichtsseitenansicht der Peristaltikpumpe mit entferntem Gehäuse entsprechend der Erfindung ist,
2 eine Ansicht der Peristaltikpumpe aus 1 entlang der Linie 11-11 ist,
3 eine Teilansicht bei größerer Vergrößerung der Pumpe aus 2, aber in einer zweiten Pumpphase ist,
4 eine Teilansicht der Walze, die in einer ersten Pumpphase über den Schlauch der Peristaltikpumpe rollt, ist,
5 eine Ansicht der Walze aus 4 entlang der Linie V-V ist,
6 eine Teilansicht der Walze in einer zweiten Pumphase ist,
7 eine Ansicht der Walze aus 6 entlang der Linie V11-V11 ist,
8 eine Teilansicht der Walze in einer dritten Pumpphase ist,
9 eine Ansicht der Walze aus 9 entlang der Linie 1X-1X ist,
10 ein Diagramm der Arbeitszyklen der Pumpe ist und
11 eine graphische Ansicht der Hämolyse, die mit einer konventionellen Blutpumpe und einer Blutpumpe entsprechend der vorliegenden Erfindung ist.
Die Pumpe der vorliegenden Erfindung kann vorteilhaft an verschiedenen Orten eingesetzt werden, z. B. in der Industrie zum Pumpen z. B. korrodierter Flüssigkeiten oder zum Pumpen von Getränken wie Milch, die hohe hygienische Standards erfüllen muss.
Die Pumpe kann ebenso mit großem Vorteil als Herzpumpe oder zum Pumpen des Bluts eines Patienten durch ein Dialysegerät verwendet werden. Im Folgenden wird angenommen, dass die Pumpe als Blutpumpe verwendet wird.
Die Hauptbestandteile der Blutpumpe in den 1 und 2 sind das Pumpengehäuse 1, ein Rotor 2 und ein flexibler Schlauch 3.
Im Gehäuse 1 ist eine gebogene Stützfläche 4 zur Unterstützung des Schlauchs 3 vorgesehen. Auf der Vorderseite ist das Gehäuse mit einer Frontabdeckung 5 und auf der Rückseite mit einer Rückseitenabdeckung mit einem Lager 7 versehen.
Der Rotor 2 wird durch einen Rotorschaft 8 in dem Lager 7 der Rückseitenabdeckung geführt. Auf der Seite des Schafts, die im Inneren des Gehäuses ist, sind zwei parallele Rotorarme 9 in gegenseitigem Abstand angebracht. Im gleichen Abstand vom Schaft 8 werden eine Walze 10' und 10'' drehbar am Ende eines jeden dieser Rotorarme geführt.
Der Teil des Rotorschafts 8, der sich aus dem Gehäuse 1 erstreckt, ist zur Drehung des Rotors während des Betriebs über ein Kupplungsmittel 11 mit einem Motor 12 verbunden.
Auf dem Rotorschaft sind weiterhin zwei Tellerfedern 13 angebracht, die durch ein Abstandsrohr 14 in gegenseitigem Abstand gehalten werden und an dem Schaft 8 durch Verriegelungsringe 15 verriegelt werden.
In jeder Tellerfeder sind eine Anzahl von sich radial erstreckenden Schnitten 16 zur Bereitstellung der gewünschten Federcharakteristik und weiterhin zwei andere Schnitte 17, um den Walzen Platz zu machen, eingerichtet.
Während des Betriebs dreht sich der Rotor gegen den Uhrzeigersinn wie mit dem Pfeil angezeigt. Auf der Eingangsseite der Walzen wird der Schlauch durch eine Feder 18 unterstützt, während die zweite Feder 19 gegen den Schlauch am Ausgangsende presst.
Wie in den 4 bis 9 gezeigt, wird der Schlauch während des Eintritts der Walzen sukzessiv zu einer Pumpenkonfiguration abgeplattet, in der die Walzen das Blut durch den Schlauch pumpen. Am Ausgangsende findet derselbe Vorgang, aber in umgekehrter Reihenfolge statt.
Wenn ein Überdruck und Kompressionswellen im gepumpten Blut entstehen, erfolgt die Hämolyse der roten Blutzellen.
Die Feder 18 am Eingangsende des Schlauchs dient als Sicherheitsventil zum Verhindern eines solchen Überdrucks im Schlauch. Zu diesem Zweck ist die Feder 18 derart eingerichtet, dass sie nachgibt, wenn der Druck im Schlauch eine vorgegebene Größe übersteigt.
Die Feder 19 dient als Rückstoßventil zum Verhindern eines Rückflusses, wenn die vorderste Walze mit dem Ablösen von dem Schlauch beginnt. Die Feder 19 ist derart eingerichtet, dass sie den Schlauch im Fall eines Druckabfalls mehr oder weniger zusammenpresst. Dadurch wird ein möglicher Rückfluss kontrolliert oder verhindert.
Am besten ist 3 zu entnehmen, dass die Tellerfedern 13 den Schlauch in eine ovale Form pressen. Dadurch ist der Querschnitt im Verhältnis zu einem vollständig runden Schlauch reduziert, so dass der ovale Schlauch während des Eintritts der hintersten Walze mehr Blut aufnehmen kann, ohne einen signifikanten Anstieg im Druck, wenn die Tellerfedern währenddessen lediglich abgeben und dem Schlauch ermöglichen, seine ursprüngliche runde Form anzunehmen.
Die Tellerfedern können z. B. aus einfachem Federstahl mit einem kleineren Reibungsfaktor im Verhältnis zum Schlauchmaterial hergestellt werden. Die Federn können z. B. auf der dem Schlauch zugewandten Seite z. B. mit Teflon beschichtet sein, um die Reibung zu verringern. Alternativ können die Tellerfedern aus Kunststoff, z. B. Teflon, sein. Die Schnitte 16 in den Sprungfedern dienen dazu, den Federn die notwendige Flexibilität zu verleihen. Die Ausgestaltung der Federn 18; 19 und der Tellerfedern 13, die gezeigt und beschrieben wurden, sind nur als Beispiele anzusehen, da sie innerhalb des Umfangs der Erfindung jede zweckdienliche Gestalt haben können.
Die Tellerfedern 13 können daher durch elastisch deformierbare, gebogene Streifen (nicht gezeigt) aus z. B. einem geeigneten zellulären Gummi ersetzt werden. Die Streifen üben elastisch einen Druck auf die Seiten des flexiblen Schlauchs aus und werden während des Betriebs gleichzeitig mit dem Schlauch zusammengedrückt, wenn die Walze vorbeiläuft.
Bei der Dialysebehandlung ist es wünschenswert, dass das verwendete Dialysegerät an die individuellen Bedürfnisse des Patienten angepasst ist. Die Blutpumpe entsprechend der Erfindung wird daher wahrscheinlich mit Dialysegeräten mit unterschiedlichem Flusswiderstand verwendet werden. Wenn die Kapazität der Blutpumpe immer noch nicht auf einem festen Wert gehalten kann, muss es möglich sein, den Entladungsdruck in Abhängigkeit vom Flusswiderstand im jeweiligen Dialysegerät anzupassen. Dieses Anpassen erfolgt vorzugsweise durch eine Justierschraube 22 zum Einstellen des Werts der Federkraft der Feder. Wie gezeigt wird die Schraube 22 in eine Mutter 23 auf einem gebogenen Ende 24 der Feder 19 ge schraubt. Die gegenüberliegende Seite der Schraube ist mit einem Justierknopf 25 mit einer Anzeigeeinrichtung 26 versehen, um den aktuellen Wert der Federkraft auf einer nicht gezeigten Skala anzuzeigen.
Die 4 bis 9 illustrieren, wie der Eingang der Walze stattfindet. Der Ausgang findet in umgekehrter Reihenfolge statt.
In den 4 und 5 berührt die Walze 10 den Schlauch 3 vorbereitend. Es gibt keinen Pumpvorgang. Der Pumpvorgang beginnt nicht, bevor die Walze den Schlauch ausreichend zusammenpresst. Es wird angenommen, dass dies in den 6 und 7 der Fall ist. In den 8 und 9 wird ein vollständiger Pumpvorgang erreicht. In diesem Zusammenhang wird erwähnt, dass die Blutpumpe auch dann effektiv funktioniert, wenn der Schlauch nicht vollständig zusammengepresst wird. In einigen Fällen ist es jedoch bevorzugt, dass mit einem vollständig zusammengepressten Schlauch gepumpt wird.
10 zeigt den Arbeitszyklus der Blutpumpe in einem Diagramm. Der von den Walzen beschriebene Kreis ist als gestrichelte Linie 20 dargestellt. Die gebogene Stützfläche 4 ist als durchgezogene Linie dargestellt und der von den Walzen während des Vorbeilaufens produzierte Druck ist als dünne Linie 21 dargestellt. Die Walzen werden durch die gezeigten Pfeile dargestellt, während die unterschiedlichen Pumpphasen durch die Buchstaben a-g angezeigt werden. Der Rotor dreht sich gegen den Uhrzeigersinn in der Richtung, die durch den Pfeil angezeigt wird.
Eine Walze beginnt ihr Zusammenwirken mit dem flexiblen Schlauch am Punkt a in den 4 und 5 gezeigten Position und löst sich in derselben Position am Punkt g. Der gesamte Weg der Walze ist daher der Abstand a-g.
Zuerst wird der Schlauch nur so wenig zusammengedrückt, dass es keine Pumpaktivität gibt. Bei b wird angenommen, dass die in den 6 und 7 dargestellte Situation eingetreten ist. Die Pumpaktivität beginnt. Bei d ist die in den 8 und 9 dargestellte Situation erreicht. Jetzt gibt es eine vollständige Pumpaktivität.
Während sich fortsetzender Drehung des Rotors wird nun bei voller Kraft gepumpt, bis der Punkt e erreicht worden ist. Hier beginnen die Walzen den Schlauch zu öffnen. Bei f ist die in der 7 dargestellte Situation wieder eingetreten. Die Pumpaktivität wurde beendet. Von f-g löst sich die Walze schrittweise vom Schlauch, aber ohne Pumpaktivität. In g berührt die Walze den Schlauch lediglich. Von g-a berührt die Walze den Schlauch nicht.
Daher ist der Weg a-g in einen Eingangabschnitt a-d, einen vollständigen Pumpabschnitt d-e und einen Ausgangsabschnitt e-g unterteilt.
Der Eingangsabschnitt a-d ist weiterhin unterteilt in eine Freizone a-b und eine Pumpzone b-d, ebenso ist der Ausgangsabschnitt e-g in eine Pumpzone e-f und eine Freizone f-g unterteilt.
Bei e öffnet die vorderste Walze in einigen der konventionellen Blutpumpen den Schlauch mit einem Zuführungsdruck auf der Vorderseite und einem Saugdruck auf der Rückseite. Die Druckdifferenz zwischen diesen zwei Drücken verursacht, dass das Blut in die entgegengesetzte Richtung der gewünschten Richtung fließt, die im Uhrzeigersinn statt im Gegenuhrzeigersinn ist.
Die Arbeitszyklen der Blutpumpe sind daher derart angeordnet, dass die diametral gegenüberliegende hinterste Walze bei c so weit in die Pumpzone der Eingangssektion b-d eingetreten ist, dass der Walze ermöglicht wurde, zwischen der vordersten und der hintersten Walze einen Druck in Höhe des Pumpdrucks aufzubauen.
Dadurch wird ein Rückfluss verhindert und man erhält vorzugsweise, dass die Blutpumpe mit einem konstanten Entlastungsdruck arbeitet.
Eine Bedingung, um diesen Effekt zu erhalten, ist, dass der Winkel α zwischen dem Ende d des Eingangsabschnitts und dem Anfang e des Endabschnitts kleiner als 180° ist.
Eine zweite Bedingung besteht darin, dass das Ende f der Pumpzone des Ausgangsabschnitts an einem Winkel des Bogens β von mehr als 180° in Bezug auf den Anfang b der Pumpzone im Eingangsabschnitt angelegt ist.
Es ist wichtig, dass die Walze während des Eingangs den Schlauch ruhig und langsam zusammendrückt, so dass schädigende Kompressionswellen vermieden werden und es ist offensichtlich ebenso wichtig, dass die Walze wieder langsam und ruhig von ihrer Verbindung mit dem Schlauch abgelöst wird.
Daher erstrecken sich sowohl der Eingangsabschnitt a-d und der Endabschnitt e-g über eine Länge des Bodens χ; δ zwischen 130° und 30°, bevorzugt zwischen 110° und 50°, und besonders bevorzugt zwischen 70° und 100°.
Um weiterhin zu gewährleisten, dass keine Kompressionswellen im gepumpten Blut produziert werden, sind der Eingangsabschnitt a-d und der Endabschnitt e-g derart eingerichtet, dass die verdrängte Menge Blut während der Passage der Walzen durch jede dieser Abschnitte linear verändert wird.
11 ist eine graphische Anzeige der Hämolyse, die mit einer konventionellen Blutpumpe und einer Blutpumpe entsprechend der Erfindung erzeugt wurde.
Der Test wurde in beiden Fällen ausgeführt mit

Blutvolumen: 200 ml

Pumprate: 300 ml/min

Hinzugefügtes Na-Heparin 70 ie/ml
Hämolyse kann über eine Änderung des Kaliumgehalts gemessen werden, dadurch, dass die roten Blutzellen einen sehr hohen Kaliumgehalt besitzen, der bei Hämolyse (Platzen der Zellmembranen der Blutzellen) an das Blutplasma (Serum) freigesetzt wird und dadurch als Anstieg des Kaliumgehaltes gemessen werden kann.
Wie gezeigt, kann die Hämolyse drastisch verringert werden, wenn anstatt einer konventionellen Blutpumpe eine Blutpumpe entsprechend der Erfindung verwendet wird.

Claims

Eine peristaltische Fluidpumpe mit einer Saugseite und einer Pumpseite von der Art mit folgenden Merkmalen: – einem Pumpengehäuse (1) mit einer im wesentlichen gebogenen Stützfläche (4), – einem flexiblen Schlauch (3), der sich entlang dieser Fläche erstreckt, – einem Rotor (2) mit zwei einander gegenüberliegenden Walzen (10', 106''), die während des Betriebs über den flexiblen Schlauch entlang eines Eingangsabschnitts (a-d), in dem der Schlauch sukzessiv zusammengedrückt wird, einem Pumpabschnitt (d-e), der sich über einen Winkel von weniger als 180° erstreckt und einem Ausgangsabschnitt (e-g), in dem das Zusammendrücken sukzessiv beendet wird, rollen, wobei die beiden Abschnitte (a-d bzw. e-g) eine Freizone (a-b bzw. f-g) haben, in der keine Pumpwirkung gegeben ist, und ein Pumpzone (b-d bzw. e-f), in der eine Pumpwirkung besteht, – Mitteln (12), die während des Betriebs den Rotor in Drehung versetzen, – dass die gebogene Stützfläche (4) derart konstruiert ist, dass die beiden einander gegenüberliegenden Walzen (10' 10'') während des Betriebs nicht synchron in entgegengesetzter Phase arbeiten, – dadurch gekennzeichnet, dass der Winkel (α) zwischen dem Ende (d) des Eingangsabschnitts (a-d) und dem Anfang (e) des Ausgangsabschnitts (e-g) kleiner ist als 180° und dass die Pumpe eine Einrichtung (18) zum Belasten des Schlauchs (3) mit einer Federkraft in dem Eingangsbereich (a-d) des Schlauches aufweist und dass die Pumpe eine Einrichtung (19) zum Belasten des Schlauchs (3) mit einer Federkraft in einem Bereich stromabwärts des Ausgangsabschnitts (e-g) des Schlauches aufweist.
Eine peristaltische Fluidpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die gebogene Stützfläche (4) derart konstruiert ist, dass die diametral gegenüberliegende hinterste Walze an einem Punkt (c) soweit in die Pumpzone (b-d) des Eingangsabschnitts (a-d) reicht, dass die Walze dazu in die Lage versetzt worden ist, den Druck zwischen der vordersten und der hintersten Walze auf den Pumpdruck aufzubauen.
Eine peristaltische Fluidpumpe nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Ende (f) der Pumpzone (e-f) des Ausgangsabschnitts (e-g) um einen Winkel von mehr als 180° in Bezug zu dem Anfang (b) der Pumpzone (b-d) in dem Eingangsabschnitt (a-d) verlagert ist.
Eine peristaltische Fluidpumpe nach einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass sich sowohl der Eingangsabschnitt (d) als auch der Ausgangsabschnitt (e-g) über einen Bogen χ; δ zwischen 130° und 30°, vorzugsweise zwischen 110° und 50°, ganz besonders bevorzugt zwischen 70° und 100° erstrecken.
Eine peristaltische Fluidpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die gebogene Stützfläche (4) der Pumpe sich über einen solchen Bogen erstreckt, dass die Fluidverlagerung während der Passage der Walzen (10', 10'') in dem Eingangsabschnitt (a-d) bzw. in dem Ausgangsabschnitt (e-f) des Schlauchs (3) während des Betriebs linear verändert wird.
Eine peristaltische Fluidpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Pumpe Druckmittel (13) zum elastischen Drücken gegen die Seiten des Schlauches (3) und zum Beibehalten einer vorgegebenen Form des Schlauches (3) außerhalb des Bereichs des Eingriffs der Walzen (10', 10'') aufweist.
Eine peristaltische Fluidpumpe nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Druckmittel aus zwei Tellerfedern (13), die auf jeder Seite des Schlauches (3) angeordnet sind, besteht.