(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ピストンを有する少なくともひとつのシリンダであって、前記ピストンは、ドライブにより前記シリンダの長軸方向に沿って前記シリンダの内部を移動可能である、シリンダを備える、流体をポンピングするためのピストンポンプであって、それぞれの前記シリンダは、端面において少なくともひとつのシリンダ開口部を有する載置フランジ、かつ、それぞれの前記ピストンと前記載置フランジとの間のシリンダ側面において、前記ピストンが前記シリンダの内部を移動する際に変化する体積を有するチャンバを形成し、前記ピストンポンプは、流体の供給用の入口および排出用の出口を有し、回転可能なバルブプレートが前記載置フランジの側面に配置され、前記側面は前記シリンダから離れる方向を向いており、前記バルブプレートは前記載置フランジと当接し、前記入口および／または前記出口は少なくともひとつの前記載置フランジに取り付けられ、前記載置フランジは前記入口および前記出口の領域内に少なくとも一つの流路を有し、前記流路を通じて前記流体が前記入口および／または前記出口と、前記載置フランジの他方の側面との間を流れ、
前記バルブプレートは少なくとも一つの面において、流体移送手段としてのリセスキャビティを有し、それは対向しない面の方向でブロックされ、それによって、２つの角度位置の間でのバルブプレートの回転に伴い、前記２つの角度位置の各々において、少なくとも一つのシリンダ開口部が入口および／または出口の流路と結合可能であり、
２つの前記載置フランジが与えられ、それらの間に前記バルブプレートが配置され、前記少なくともひとつのシリンダ開口部を有する前記シリンダが前記２つの載置フランジの各々に取り付けられ、前記入口および前記出口が前記２つの載置フランジの一方において一緒に配置されている、ことを特徴とするピストンポンプ。
【請求項２】
ピストンを有する少なくともひとつのシリンダであって、前記ピストンは、ドライブにより前記シリンダの長軸方向に沿って前記シリンダの内部を移動可能である、シリンダを備える、流体をポンピングするためのピストンポンプであって、それぞれの前記シリンダは、端面において少なくともひとつのシリンダ開口部を有する載置フランジ、かつ、それぞれの前記ピストンと前記載置フランジとの間のシリンダ側面において、前記ピストンが前記シリンダの内部を移動する際に変化する体積を有するチャンバを形成し、前記ピストンポンプは、流体の供給用の入口および排出用の出口を有し、回転可能なバルブプレートが前記載置フランジの側面に配置され、前記側面は前記シリンダから離れる方向を向いており、前記バルブプレートは前記載置フランジと当接し、前記入口および／または前記出口は少なくともひとつの前記載置フランジに取り付けられ、前記載置フランジは前記入口および前記出口の領域内に少なくとも一つの流路を有し、前記流路を通じて前記流体が前記入口および／または前記出口と、前記載置フランジの他方の側面との間を流れ、
前記バルブプレートは少なくとも一つの面において、流体移送手段としてのリセスキャビティを有し、それは対向しない面の方向でブロックされ、それによって、２つの角度位置の間でのバルブプレートの回転に伴い、前記２つの角度位置の各々において、少なくとも一つのシリンダ開口部が入口および／または出口の流路と結合可能であり、
少なくとも第３の角度位置まで前記バルブプレートが回転すると、前記バルブプレートの前記流体移送手段は前記シリンダ開口部を前記入口および／または前記出口の前記流路と結合せず、
２つの前記載置フランジが与えられ、それらの間に前記バルブプレートが配置され、前記少なくともひとつのシリンダ開口部を有する前記シリンダが前記２つの載置フランジの各々に取り付けられ、前記入口および前記出口が前記２つの載置フランジの一方において一緒に配置されている、ことを特徴とするピストンポンプ。
【請求項３】
ピストンを有する少なくともひとつのシリンダであって、前記ピストンは、ドライブにより前記シリンダの長軸方向に沿って前記シリンダの内部を移動可能である、シリンダを備える、流体をポンピングするためのピストンポンプであって、それぞれの前記シリンダは、端面において少なくともひとつのシリンダ開口部を有する載置フランジ、かつ、それぞれの前記ピストンと前記載置フランジとの間のシリンダ側面において、前記ピストンが前記シリンダの内部を移動する際に変化する体積を有するチャンバを形成し、前記ピストンポンプは、流体の供給用の入口および排出用の出口を有し、回転可能なバルブプレートが前記載置フランジの側面に配置され、前記側面は前記シリンダから離れる方向を向いており、前記バルブプレートは前記載置フランジと当接し、前記入口および／または前記出口は少なくともひとつの前記載置フランジに取り付けられ、前記載置フランジは前記入口および前記出口の領域内に少なくとも一つの流路を有し、前記流路を通じて前記流体が前記入口および／または前記出口と、前記載置フランジの他方の側面との間を流れ、
前記バルブプレートは少なくとも一つの面において、流体移送手段としてのリセスキャビティを有し、それは対向しない面の方向でブロックされ、それによって、２つの角度位置の間でのバルブプレートの回転に伴い、前記２つの角度位置の各々において、少なくとも一つのシリンダ開口部が入口および／または出口の流路と結合可能であり、
前記入口および／または前記出口は少なくとも一つの前記シリンダの方向に沿って設けられており、
２つの前記載置フランジが与えられ、それらの間に前記バルブプレートが配置され、前記少なくともひとつのシリンダ開口部を有する前記シリンダが前記２つの載置フランジの各々に取り付けられ、前記入口および前記出口が前記２つの載置フランジの一方において一緒に配置されている、ことを特徴とするピストンポンプ。
【請求項４】
ピストンを有する少なくともひとつのシリンダであって、前記ピストンは、ドライブにより前記シリンダの長軸方向に沿って前記シリンダの内部を移動可能である、シリンダを備える、流体をポンピングするためのピストンポンプであって、それぞれの前記シリンダは、端面において少なくともひとつのシリンダ開口部を有する載置フランジ、かつ、それぞれの前記ピストンと前記載置フランジとの間のシリンダ側面において、前記ピストンが前記シリンダの内部を移動する際に変化する体積を有するチャンバを形成し、前記ピストンポンプは、流体の供給用の入口および排出用の出口を有し、回転可能なバルブプレートが前記載置フランジの側面に配置され、前記側面は前記シリンダから離れる方向を向いており、前記バルブプレートは前記載置フランジと当接し、前記入口および／または前記出口は少なくともひとつの前記載置フランジに取り付けられ、前記載置フランジは前記入口および前記出口の領域内に少なくとも一つの流路を有し、前記流路を通じて前記流体が前記入口および／または前記出口と、前記載置フランジの他方の側面との間を流れ、
前記バルブプレートは少なくとも一つの面において、流体移送手段としてのリセスキャビティを有し、それは対向しない面の方向でブロックされ、それによって、２つの角度位置の間でのバルブプレートの回転に伴い、前記２つの角度位置の各々において、少なくとも一つのシリンダ開口部が入口および／または出口の流路と結合可能であり、
少なくとも第３の角度位置まで前記バルブプレートが回転すると、前記バルブプレートの前記流体移送手段は前記シリンダ開口部を前記入口および／または前記出口の前記流路と結合せず、
前記入口および／または前記出口は少なくとも一つの前記シリンダの方向に沿って設けられており、
２つの前記載置フランジが与えられ、それらの間に前記バルブプレートが配置され、前記少なくともひとつのシリンダ開口部を有する前記シリンダが前記２つの載置フランジの各々に取り付けられ、前記入口および前記出口が前記２つの載置フランジの一方において一緒に配置されている、ことを特徴とするピストンポンプ。
【請求項５】
ピストンを有する少なくともひとつのシリンダであって、前記ピストンは、ドライブにより前記シリンダの長軸方向に沿って前記シリンダの内部を移動可能である、シリンダを備える、流体をポンピングするためのピストンポンプであって、それぞれの前記シリンダは、端面において少なくともひとつのシリンダ開口部を有する載置フランジ、かつ、それぞれの前記ピストンと前記載置フランジとの間のシリンダ側面において、前記ピストンが前記シリンダの内部を移動する際に変化する体積を有するチャンバを形成し、前記ピストンポンプは、流体の供給用の入口および排出用の出口を有し、回転可能なバルブプレートが前記載置フランジの側面に配置され、前記側面は前記シリンダから離れる方向を向いており、前記バルブプレートは前記載置フランジと当接し、前記入口および／または前記出口は少なくともひとつの前記載置フランジに取り付けられ、前記載置フランジは前記入口および前記出口の領域内に少なくとも一つの流路を有し、前記流路を通じて前記流体が前記入口および／または前記出口と、前記載置フランジの他方の側面との間を流れ、
前記バルブプレートは少なくとも一つの面において、流体移送手段としてのリセスキャビティを有し、それは対向しない面の方向でブロックされ、それによって、２つの角度位置の間でのバルブプレートの回転に伴い、前記２つの角度位置の各々において、少なくとも一つのシリンダ開口部が入口および／または出口の流路と結合可能であり、
２つの前記載置フランジが与えられ、それらの間に前記バルブプレートが配置され、それぞれの前記シリンダは前記少なくともひとつのシリンダ開口部を有し、前記入口または前記出口ポートが前記載置フランジの両方にそれぞれ取り付けられている、ことを特徴とするピストンポンプ。
【請求項６】
ピストンを有する少なくともひとつのシリンダであって、前記ピストンは、ドライブにより前記シリンダの長軸方向に沿って前記シリンダの内部を移動可能である、シリンダを備える、流体をポンピングするためのピストンポンプであって、それぞれの前記シリンダは、端面において少なくともひとつのシリンダ開口部を有する載置フランジ、かつ、それぞれの前記ピストンと前記載置フランジとの間のシリンダ側面において、前記ピストンが前記シリンダの内部を移動する際に変化する体積を有するチャンバを形成し、前記ピストンポンプは、流体の供給用の入口および排出用の出口を有し、回転可能なバルブプレートが前記載置フランジの側面に配置され、前記側面は前記シリンダから離れる方向を向いており、前記バルブプレートは前記載置フランジと当接し、前記入口および／または前記出口は少なくともひとつの前記載置フランジに取り付けられ、前記載置フランジは前記入口および前記出口の領域内に少なくとも一つの流路を有し、前記流路を通じて前記流体が前記入口および／または前記出口と、前記載置フランジの他方の側面との間を流れ、
前記バルブプレートは少なくとも一つの面において、流体移送手段としてのリセスキャビティを有し、それは対向しない面の方向でブロックされ、それによって、２つの角度位置の間でのバルブプレートの回転に伴い、前記２つの角度位置の各々において、少なくとも一つのシリンダ開口部が入口および／または出口の流路と結合可能であり、
少なくとも第３の角度位置まで前記バルブプレートが回転すると、前記バルブプレートの前記流体移送手段は前記シリンダ開口部を前記入口および／または前記出口の前記流路と結合せず、
２つの前記載置フランジが与えられ、それらの間に前記バルブプレートが配置され、それぞれの前記シリンダは前記少なくともひとつのシリンダ開口部を有し、前記入口または前記出口ポートが前記載置フランジの両方にそれぞれ取り付けられている、ことを特徴とするピストンポンプ。
【請求項７】
ピストンを有する少なくともひとつのシリンダであって、前記ピストンは、ドライブにより前記シリンダの長軸方向に沿って前記シリンダの内部を移動可能である、シリンダを備える、流体をポンピングするためのピストンポンプであって、それぞれの前記シリンダは、端面において少なくともひとつのシリンダ開口部を有する載置フランジ、かつ、それぞれの前記ピストンと前記載置フランジとの間のシリンダ側面において、前記ピストンが前記シリンダの内部を移動する際に変化する体積を有するチャンバを形成し、前記ピストンポンプは、流体の供給用の入口および排出用の出口を有し、回転可能なバルブプレートが前記載置フランジの側面に配置され、前記側面は前記シリンダから離れる方向を向いており、前記バルブプレートは前記載置フランジと当接し、前記入口および／または前記出口は少なくともひとつの前記載置フランジに取り付けられ、前記載置フランジは前記入口および前記出口の領域内に少なくとも一つの流路を有し、前記流路を通じて前記流体が前記入口および／または前記出口と、前記載置フランジの他方の側面との間を流れ、
前記バルブプレートは少なくとも一つの面において、流体移送手段としてのリセスキャビティを有し、それは対向しない面の方向でブロックされ、それによって、２つの角度位置の間でのバルブプレートの回転に伴い、前記２つの角度位置の各々において、少なくとも一つのシリンダ開口部が入口および／または出口の流路と結合可能であり、
前記入口および／または前記出口は少なくとも一つの前記シリンダの方向に沿って設けられており、
２つの前記載置フランジが与えられ、それらの間に前記バルブプレートが配置され、それぞれの前記シリンダは前記少なくともひとつのシリンダ開口部を有し、前記入口または前記出口ポートが前記載置フランジの両方にそれぞれ取り付けられている、ことを特徴とするピストンポンプ。
【請求項８】
ピストンを有する少なくともひとつのシリンダであって、前記ピストンは、ドライブにより前記シリンダの長軸方向に沿って前記シリンダの内部を移動可能である、シリンダを備える、流体をポンピングするためのピストンポンプであって、それぞれの前記シリンダは、端面において少なくともひとつのシリンダ開口部を有する載置フランジ、かつ、それぞれの前記ピストンと前記載置フランジとの間のシリンダ側面において、前記ピストンが前記シリンダの内部を移動する際に変化する体積を有するチャンバを形成し、前記ピストンポンプは、流体の供給用の入口および排出用の出口を有し、回転可能なバルブプレートが前記載置フランジの側面に配置され、前記側面は前記シリンダから離れる方向を向いており、前記バルブプレートは前記載置フランジと当接し、前記入口および／または前記出口は少なくともひとつの前記載置フランジに取り付けられ、前記載置フランジは前記入口および前記出口の領域内に少なくとも一つの流路を有し、前記流路を通じて前記流体が前記入口および／または前記出口と、前記載置フランジの他方の側面との間を流れ、
前記バルブプレートは少なくとも一つの面において、流体移送手段としてのリセスキャビティを有し、それは対向しない面の方向でブロックされ、それによって、２つの角度位置の間でのバルブプレートの回転に伴い、前記２つの角度位置の各々において、少なくとも一つのシリンダ開口部が入口および／または出口の流路と結合可能であり、
少なくとも第３の角度位置まで前記バルブプレートが回転すると、前記バルブプレートの前記流体移送手段は前記シリンダ開口部を前記入口および／または前記出口の前記流路と結合せず、
前記入口および／または前記出口は少なくとも一つの前記シリンダの方向に沿って設けられており、
２つの前記載置フランジが与えられ、それらの間に前記バルブプレートが配置され、それぞれの前記シリンダは前記少なくともひとつのシリンダ開口部を有し、前記入口または前記出口ポートが前記載置フランジの両方にそれぞれ取り付けられている、ことを特徴とするピストンポンプ。
【請求項９】
前記少なくともひとつのキャビティが前記バルブプレートの表面に凹んで形成され、前記表面は前記入口および／または前記出口を有する前記載置フランジと対向し、前記バルブプレートを回転させることにより、前記シリンダ開口部および、前記入口および前記出口の流路と同時に一致するように、前記キャビティが構成される、ことを特徴とする請求項１から８のいずれか一項に記載のピストンポンプ。
【請求項１０】
前記少なくともひとつのキャビティは前記バルブプレートの表面に凹んで形成され、前記表面は前記入口および／または前記出口を有する前記載置フランジと対向し、前記バルブプレートを通じて前記キャビティから伸長する流路チャネルをさらに備え、前記キャビティおよび前記流路チャネルは、前記バルブプレートを回転させることにより、前記シリンダ開口部および、対向して配置される前記入口および前記出口の前記流路と同時に一致するように構成される、ことを特徴とする請求項１から９のいずれか一項に記載のピストンポンプ。
【請求項１１】
閉塞センサが前記入口および／または前記出口に一体化され、前記閉塞センサは非破壊的に分離不能である、ことを特徴とする請求項１から１０のいずれか一項に記載のピストンポンプ。
【請求項１２】
少なくともひとつのリセスが前記入口および／または前記出口に設けられ、前記リセスは圧力検知材料からなるセンサーコンポーネントによってきつく覆われ、前記入口および／または前記出口の材料は、前記センサーコンポーネントの前記圧力検知材料よりも硬く、前記ピストンポンプは、前記リセス領域内の前記センサーコンポーネントの誘起圧力の変化を測定可能なフォースセンサを有する、ことを特徴とする請求項１１に記載のピストンポンプ。
【請求項１３】
前記センサーコンポーネントはチューブであり、かつ、内側または外側からそれぞれのリセスをきつく覆うように前記入口および／または前記出口に取り付けられている、ことを特徴とする請求項１２に記載のピストンポンプ。
【請求項１４】
前記入口および／または前記出口の内部の気泡を検出するために、超音波センサが前記入口および／または前記出口に一体化されており、前記超音波センサは、非破壊的に分離不能である、ことを特徴とする請求項１から１３のいずれか一項に記載のピストンポンプ。
【請求項１５】
前記入口および／または前記出口の内側面を、前記センサーコンポーネントと当接させる形状固定子を有し、前記入口および／または前記出口の内側にはチューブが挿入され、それを通じて、前記流体が前記入口へ供給され、または前記出口から放出され、付加的な超音波センサの複数の脱着面は、関連する前記入口および／または前記出口の両面側において、前記チューブの領域内に設けられる、ことを特徴とする請求項１４に記載のピストンポンプ。
【請求項１６】
前記複数の脱着面は同一面上にあるように形成される、ことを特徴とする請求項１５に記載のピストンポンプ。
【請求項１７】
前記入口および／または前記出口は少なくとも一つの他のリセスを有する、ことを特徴とする請求項１６に記載のピストンポンプ。
【請求項１８】
ピストンを有する少なくともひとつのシリンダであって、前記ピストンは、ドライブにより前記シリンダの長軸方向に沿って前記シリンダの内部を移動可能である、シリンダを備える、流体をポンピングするためのピストンポンプであって、それぞれの前記シリンダは、端面において少なくともひとつのシリンダ開口部を有する載置フランジ、かつ、それぞれの前記ピストンと前記載置フランジとの間のシリンダ側面において、前記ピストンが前記シリンダの内部を移動する際に変化する体積を有するチャンバを形成し、前記ピストンポンプは、流体の供給用の入口および排出用の出口を有し、前記入口および前記出口は前記シリンダの方向にのみ伸長し、回転可能なバルブプレートが前記載置フランジの側面に配置され、前記側面は前記シリンダから離れる方向を向いており、前記バルブプレートは前記載置フランジと当接し、前記入口および／または前記出口は少なくともひとつの前記載置フランジに取り付けられ、前記載置フランジは前記入口および前記出口の領域内に少なくとも一つの流路を有し、前記流路を通じて前記流体が前記入口および／または前記出口と、前記載置フランジの他方の側面との間を流れ、
前記バルブプレートは少なくとも一つの面において、流体移送手段としてのリセスキャビティを有し、それは対向しない面の方向でブロックされ、それによって、２つの角度位置の間でのバルブプレートの回転に伴い、前記２つの角度位置の各々において、少なくとも一つのシリンダ開口部が入口および／または出口の流路と結合可能である、ことを特徴とするピストンポンプ。
【請求項１９】
少なくとも第３の角度位置まで前記バルブプレートが回転すると、前記バルブプレートの前記流体移送手段は前記シリンダ開口部を前記入口および／または前記出口の前記流路と結合しない、ことを特徴とする請求項１８に記載のピストンポンプ。
【請求項２０】
前記入口および／または前記出口は少なくとも一つの前記シリンダの方向に沿って設けられている、ことを特徴とする請求項１８または１９に記載のピストンポンプ。 
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願発明は、流体をポンピングするためのピストンポンプに関する。当該ピストンポンプは、シリンダの内部をドライブによって当該シリンダの長軸方向に沿って移動するピストンを有する少なくともひとつのシリンダであって、それぞれのシリンダが端面において少なくともひとつのシリンダ開口部を有する載置フランジを有するシリンダと、関連ピストンがシリンダ内部を移動する際に体積が変化するチャンバであって、それぞれのピストンと載置フランジとの間のシリンダ側面に形成されたチャンバとを有する。また、当該ピストンポンプは流体を供給するための入口および流体を排出するための出口を有する。
【背景技術】
【０００２】
このようなピストンポンプは、医療用注入技術での使用に特に適している。主に、チューブポンプおよび噴射ポンプが現在使用されている。大量の流体を投与しなければならない場合には、とりわけ蠕動原理によって動作するチューブポンプが使用される。大量の流体の供給は、例えば、注入バッグによって行われる。噴射ポンプの場合、注入ボディを通過する分配体積は制限され、概して、５０ｍｌ未満である。いくつかのモデルでは、１００ｍｌまでの液体を供給することが可能である。
【０００３】
蠕動原理に従うチューブポンプは広範に使用されており、歩きながらの人口栄養の摂取にも使用されている。ポンプ原理のために、それらの分配精度は注入ポンプより悪い。一方、周期的に動作するピストンポンプは、注射ポンプと同様に非常に高い精度を有し、蠕動ポンプと同様に交換可能な格納タンクから液体を吸引し、排出することができる。
【０００４】
医療用注入技術用のピストンポンプは、例えば、米国特許第７，８８７，３０８号に記載されている。このポンプは、径方向に互いに対向して配置された入口および出口を含む円筒ハウジングを有する。ハウジング内部においてピストンは、ハウジングの長軸方向に沿って移動すると同時にこの長軸方向の周りに回転するように、当該ハウジングに取り付けられたローターによって双方向に移動する。この移動によって、ピストン内部のチャネルが切り替わり、それぞれ入口および出口に結合され、測定された量の流体が運ばれる。他の例において、２つの同軸ピストンが設けられ、両者はハウジング内部をこのハウジングの長軸方向に沿って移動し、ハウジング内に体積可変のチャンバを形成している。２つのピストンの間にバルブプレートが配置され、入口および出口が互いに対向してバルブプレートに組み込まれている。バルブプレートはそれに取り付けられたローターによって双方向に移動可能であり、ハウジングは、ピストンの長軸方向に沿って前方および後方に移動する。同時に、バルブプレート内のチャネルは、長軸の周りのバルブプレートの回転によって交互に覆われ、シリンダチャンバは入口および出口と交互に結合される。これによって、ポンプは連続的にポンピング動作が可能となる。入口および出口は往復運動するバルブプレートに取り付けられているため、結合したチューブはポンピング動作と一緒に移動する。それにより、ポンプ部品が大きく動き、好ましくない。特に、これは非常に大きな機能的スペースを必要とし、とりわけポンプのコンパクトな構造を妨げる。
【０００５】
周期的に動作するピストンポンプによれば、大量の分配容積においても、高い分配精度を達成することが可能である。しかし、このようなピストンポンプおよび他のコンポーネントを非常にコンパクトに形成することがしばしば所望される。例えば、家庭介護の分野における医療用使い捨て物品および／または注入技術を扱う場合、交換可能な注入容器用のポンプが患者、不慣れな家族またはヘルパーによって、容易に結合できなければならない。付加的なコンポーネントと一緒にポンプ全体をカセットタイプで収容することが有利である。これらの付加的コンポーネントには、閉塞および気泡を検出するための特定のセンサーシステムが含まれる。
【０００６】
閉塞の検出は、流体を供給するために機能するチューブ内の内圧を直接測定することによって実行される。閉塞が存在する場合、ポンプの下流側のチューブの内圧が増加し、それが直接観測可能である。チューブの円形断面はバイアス力によって楕円形に変形し、決定されるべきチューブの内圧はこのバイアス力を増減し、フォースセンサによって決定される。ＤＥ３８３８６８９Ｃ１にはこのような圧力測定および閉塞検出の方法が開示されている。
【０００７】
この方法は、チューブの変形が数時間持続するクリーププロセスを導くという欠点を有する。このクリープはチューブ断面内のテンションを解放し、それが測定される力の連続的な変化をもたらす。クリープに生じる不所望な力の変化は、チューブの内圧の変化による所望の測定結果と類似のオーダである。したがって、信頼できる閉塞検出が妨げられる。シリコンのような特別のエラストマーは有意に減少したクリープ特性を有し、閉塞センサ用のチューブセグメントとして予め形成される。プロセス安定な接着ジョイントは不可能のため、シリコンと非シリコン材料との組み合わせは非常にコストが高い。
【０００８】
また、医療用注入セットおよび透析応用において気泡の検出は重要である。しばしば気泡は測定すべきチューブ片の両側に音的に結合された超音波トランスミッタおよびレシーバを介して認識される。しかし、超音波コンポーネントと流体充填チューブとの間に存在する気泡を、チューブの空気充満部分から区別することは測量的に不可能である。したがって、チューブ片は、２つの超音波コンポーネントの間の特別のサポートによって手動で押しつけられ、それに対応して変形し、その結果、気泡が回避される可能性が上がる。
【０００９】
従来、ポンプ内にチューブセットを挿入する場合、個々のセンサに応答可能なチューブセグメントは特定のサポート内に手で挿入されなければならなかった。それは家庭介護の分野に限らず問題である。関連技術として、米国特許公開公報第ＵＳ２００８／０２９４０４０Ａ１、ＵＳ２０１１／００２１９９０Ａ１、および、米国特許第ＵＳ４８５４８３６Ａが上げられる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
したがって、本願発明の目的は、コンパクトな構成で、かつ、ポンピング機能および、閉塞センサおよび超音波センサのような付加的コンポーネントの両方を簡単に扱うことができるピストンポンプを与えることである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本願発明に従い、この目的は、独立項１にかかるピストンポンプによって達成される。ピストンポンプの付加的な利点は従属項２−１５にかかるピストンポンプによって達成される。
【００１２】
本願発明にしたがうピストンポンプは流体をポンピングするよう機能し、シリンダの内部をドライブによってシリンダの長軸方向に沿って移動可能なピストンを有する少なくともひとつのシリンダを含む。各シリンダは端面において、少なくともひとつのシリンダ開口部を有する載置フランジを有し、それぞれのピストンと載置フランジとの間のシリンダ側面においてシリンダ内を関連するピストンが移動するとき体積が変化するチャンバを形成する。また、ピストンポンプは流体を供給するための入口および流体を排出するための出口を有する。
【００１３】
本願発明にしたがって、回転可能なバルブプレートが載置フランジの側面に配置される。その側面はシリンダから離れる方向を向いており、バルブプレートはそれぞれの載置フランジと当接する。本願発明において、これは、主面または上面を有する例えば円筒形状のバルブプレートが載置フランジと当接することを意味する。バルブプレートの回転軸はピストンの動作方向と好適に平行に設けられるが、平行からのずれも本願発明によってカバーされる。バルブプレートの回転軸は移動方向にのみ設けられても良い。平行からのずれは例えば、１°〜２０°のオーダであってよいが、これに限定されない。
【００１４】
入口および／または出口は少なくともひとつの載置フランジに取り付けられる。載置フランジは入口および出口の領域内に少なくともひとつの流路をそれぞれ有する。その流路を通じて流体が入口および／または出口と載置フランジの他方側との間を流れる。バルブ機能に対して、バルブプレートは流体移送手段を有し、それによって、２つの角度位置の間でバルブプレートが回転するにともない、２つの角度位置のそれぞれにおいて、少なくともひとつのシリンダ開口部が入口および／または出口の流路を結合される。
【００１５】
入口および出口は動かず、バルブプレートの回転移動と独立である。こうして、可動パーツを有する他のポンプと比べてスペースを節約することができる。また、ピストンポンプの組み立ては明確に単純となり、ポートからチューブへの結合はポートの移動によって妨害されることもない。したがって、バルブプレートの回転移動がシリンダのピストンの往復運動に結合され、その結果ピストン位置に応じてバルブが機能するようになる。
【００１６】
本願発明のひとつの態様において、少なくとも第３の角度位置までのバルブプレートの回転の際、流体移送手段は、シリンダ開口部を入口および／または出口と結合しない。この角度位置において、シリンダ、または、入口および／または出口はバルブプレートによって完全にブロックされる。
【００１７】
入口および／または出口の各々は、少なくとも一つのシリンダの方向に好適に設けられる。さらに、入口および／または出口の各々が、少なくとも一つのシリンダと平行に設けられるが、平行からわずかにずれた態様も本願発明に含まれる。このずれは、１°〜２０°のオーダであってよいが、これに限定されない。したがって、バルブプレートの軸線もまた少なくとも一つのシリンダの軸線に対して平行またはその方向に伸長する。これら両方が個別にまたは組み合わされることによって、ピストンポンプの特にコンパクトな構造な達成される。
【００１８】
ピストンポンプは単一ピストンポンプとして実行される。個別のシリンダおよび入口および出口は、共通の載置フランジに配置される。本願発明の他の態様において、ピストンポンプは複数ピストンポンプとして実行される。それによって、中断のない分配が達成される。さらに、２つの載置フランジが設けられ、それらの間にバルブプレートが配置される。少なくともひとつのシリンダ開口部を有するシリンダは両方のフランジにそれぞれ取り付けられ、入口および出口は２つの載置フランジの一方において一緒に配置される。この複数ピストンポンプの他の態様において、入口または出口がそれぞれの載置フランジに取り付けられる。よって、各載置フランジにおいて、シリンダおよびひとつのポートがそれぞれ配置される。
【００１９】
シリンダ開口部とポートへの流路との結合を実現させるために、流体移送手段はさまざまな方法によって実行される。例えば、流体移送手段はバルブプレートの面に凹んで形成された少なくともひとつのキャビティを有してよい。その表面は、入口および／または出口を有する載置フランジに対向する。キャビティはバルブプレートを回転することによって、シリンダ開口部および、入口および／または出口の流路とそれぞれ同時に一致することができるように構成されている。この流体移送手段はフランジ側面の流体をバルブプレートの側面に移送するように機能し、バルブプレート内にリセス形状のチャネルによって適宜形成される。
【００２０】
しかし流体移送手段は、入口および／または出口を有する載置フランジと対向するバルブプレートの表面で凹んで形成され、バルブプレートを通じてこれから伸長する流路チャネルを形成する、少なくともひとつのキャビティを有してよい。この場合、キャビティおよび関連する流路チャネルは、バルブプレートの回転によって、それらがシリンダ開口部および対向して配置される入口および／または出口の流路と同時に一致することができるように構成される。したがって、流体移送手段は、バルブプレートを通じて流体を移送することができる。
【００２１】
流体移送手段の変形例が、選択的にまたは組み合わせて使用されてもよい。その選択は、ピストンポンプの選択した態様に本質的に依存する。例えば、シリンダの側面に入口および出口を有する単一ピストンポンプの場合、バルブプレートを通じた流体移送は要求されない。その結果、バルブ機能を実行するために、バルブプレートの側面における単純なキャビティは、流体移送手段として十分である。シリンダおよび／または入口および出口がバルブプレートの２つの対向側に配置された２つの載置フランジに配置されるとき、バルブプレートを通じて流体が移送可能となるように、流路チャネルを有する流体移送手段が要求される。
【００２２】
付加的に、閉塞センサがピストンポンプの入口および／または出口に一体化されてもよい。閉塞センサは非破壊的に分離不能である。例えば、付加的に少なくともひとつのリセスが入口および／または出口に設けられ、圧力検知材料からなるセンサーコンポーネントによってきつく覆われる。それによって、入口および／または出口の材料はセンサーコンポーネントの材料よりも硬くなる、ピストンポンプはそれぞれのリセス領域内でセンサーコンポーネント誘起圧力変化を測定するフォースセンサを有する。
【００２３】
本願発明は、圧力膜の動作原理を使用するが、別々のエレメントとして使用するのではなく、ハード材料の一部に対応するセンサーコンポーネントを一体化する。それを通じて、流体が分配される。したがって、一体化される閉塞センサの機械的センサーコンポーネントは、流体中の圧力を測定する原理に従い、圧力膜と物理的に類似の性質を有する弾性材料によって実現される。一方で、ソフトコンポーネントとしてセンサーコンポーネントの変形が生じるため、ポートの内圧が決定される。
【００２４】
閉塞センサはスペースを節約するために、ハードなポート内に直接一体化されてもよい。それによって非常にコンパクトなデザインとなる。ポートは、流体をポンプへまたはポンプから患者へ注入する入口および／または出口であってもよい。ハウジング内でポンプとともにコンパクトに収容されるように、関連ポートは適当に配置される。このポートにおいて閉塞センサはより大きなスペースを要求しない。
【００２５】
インストールする必要がなく、かつ、装置の試運転中にアライメントする必要がなくなるように、センサーコンポーネントは一体的であり、かつ、入口および／または出口の除去不能な部分である。これにより、装置の取り扱いが容易となり、セットアップエラーおよび測定エラーを回避できる。
【００２６】
好適には、フォースセンサが、リセス領域内で、センサーコンポーネントの面と接触している。フォースセンサはリセス領域内でセンサーコンポーネントの面と接触する、例えばプランジャを有する。ここでこの領域内でのセンサーコンポーネントの拡張の変化が測定される。
【００２７】
また、センサーコンポーネントはエラストマーから形成される。特に、シリコンまたは熱弾性エラストマーが好ましい。低いクリープ特性を有するこの特定のエラストマーの物理的性質は有利に利用される。射出成形法のような適当な方法がポートとセンサーコンポーネントとの間のシール接続で使用可能であるため、シリコンおよび非シリコン材料の形状固定結合は必要ではない。ポートおよびセンサーコンポーネントは２コンポーネントプロセスによって製造されてもよい。代替的に、ポートとセンサーコンポーネントとの間の結合は、他の結合技術によって製造されてもよい。例えば、プラグイン、クリック、ねじまたは接着ジョイントなどが可能である。
【００２８】
閉塞センサのひとつの態様において、センサーコンポーネントは外側からリセスをきつく覆う形状固定子によりポートを包囲するチューブである。他の態様において、チューブはセンサーコンポーネントが内側から対応するリセスを覆うように、形状固定子によってポートの内側に取り付けられる。ポートおよびセンサーコンポーネントは類似または同じ断面を有する。例えば、円形断面を有するチューブが、円形ポート内に形状固定子によって導入されるか、または、それを包囲する。センサーコンポーネントはチューブでなくてもよく、リセスを覆う適当な任意の形状であってよい。
【００２９】
しかし、センサーコンポーネントが楕円断面を有するのが好ましい。センサーコンポーネントの平坦側面がリセスの領域内に配置される。これは、内側センサーコンポーネントおよび外側センサーコンポーネントの場合に有効である。ポートの断面は対応して調節されなければならない。ソフトコンポーネントの形状によって、センサーコンポーネントはすでに内圧測定に必要な楕円変形を有する。その結果、熱プラスチックエラストマーによる不所望なクリープ特性は最大限に防止されている。
【００３０】
楕円断面は、最初に円形の断面を有するチューブが入口および／または出口に組み立てられる前に適宜変形されることによって達成可能である。変形はその後のアセンブリを通じて為されることはなく、不所望なクリープ特性を防止するために所望の楕円断面になるまで、チューブを前もって変形させるだけでよい。
【００３１】
閉塞センサの他の態様において、センサーコンポーネントは少なくとも２つの対向配置される膜側面を含む断面を有する特定形状の測定膜である。各々の側面は内側に屈曲しており、その上面は２つの膜側面を互いに接続する直線面に形成され、リセスの領域内に配置されている。フォースセンサは内部応力によってもはや変形されない測定膜の直線面上に載置されており、その結果、力の線形関係が得られる。
【００３２】
さらに、それぞれのポート内の気泡を検出するための超音波センサが入口および／または出口にそれぞれ一体化されてもよい。超音波センサは非破壊的に分離不能である。本願発明のひとつの態様において、超音波センサは、入口および／または出口内で形状固定子によって挿入されたチューブとして実行される。当該チューブを通じて流体が入口へ供給され、当該チューブを通じて流体が出口から排出される。超音波センサの脱着用の面はチューブ領域内の関連する入口および／または出口の２つの側面に設けられる。超音波センサの着脱用の面は平坦に作成されるが、超音波センサの形状に適合して異なる形状を有してもよい。
【００３３】
入口および／または出口はこれらの面がひとつの平面に存在するように形成されるのが好ましい。また、入口および／または出口を、試験すべきチューブ片を通過する超音波経路の短絡パスを防止するためにリセスを有するように構成することが実際的である。本願発明のひとつの態様において、このリセスは超音波センサの脱着面に対向して配置されている。しかし、リセスは任意に配置されてよい。複数のリセスがこの目的のために用いられても良い。
【００３４】
本願発明に従うピストンポンプの応用分野は、点滴または透析システムなどの医療用使い捨て品、または、薬剤分野の薬の個人注入用の使い捨てデバイスである。上述した構成は医療用注入セットに一体化されてよく、分配に必要な蠕動セグメントと交換可能である。医療装置は、純粋なポンピング機能に加え、ピストンポンプに一体化されてもよい。その場合、医用装置は閉塞または気泡を検出するような流体センサの機械的部品を形成し、外部の電気センサーコンポーネントに対する単純な機械的インターフェースを構成する。ポート内にセンサーコンポーネントを実装することにより、閉塞センサに対して重要な圧力測定セグメントを置き換えることもできる。潜在的な気泡を認識可能な超音波センサに対する光学インターフェースによって、ポンプ−センサユニットのコンパクトなカセットシステムが達成される。
【００３５】
医療用センサーコンポーネントは、高価な載置またはアセンブリ技術によってポンプモジュール内で個別のコンポーネントとして配置されなくとも良く、むしろ一体的かつ除去不能なポンプのコンポーネントを形成する。この目的のために、インテリジェントな配置および機械的デザインが見いだされ、それは経済的な製造技術、特に、複数コンポーネント射出成形技術を考慮する。ポンプ自身は、周期的に動作するピストンポンプによって実現され、高い分配精度の利点およびひとつの供給バッグから分配する能力を合わせもつことができる。
【００３６】
本願発明のさらなる利点、特徴および応用は、図面を参照して説明される以下の好適実施形態の詳細な説明によって明らかとなる。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１Ａ】図１Ａは、排出プロセス中の単一ピストンポンプとしてのピストンポンプの第１実施形態の動作原理を説明する概略図である。
【図１Ｂ】図１Ｂは、吸引プロセス中の図１Ａに従うピストンポンプを示す。
【図２Ａ】図２Ａは、第１のピストン位置における、一方側に入口および出口を有する複数ピストンポンプとしてのピストンポンプの第２実施形態の動作原理を説明する概略図である。
【図２Ｂ】図２Ｂは、図２Ａに従う複数ピストンポンプの断面図である。
【図３Ａ】図３Ａは、第１のピストン位置における、両側に入口および出口を有する複数ピストンポンプとしてのピストンポンプの第３実施形態の動作原理を説明する概略図である。
【図３Ｂ】図３Ｂは、第２のピストン位置における、図３Ａに従う複数ピストンポンプを示す。
【図４Ａ】図４Ａは、一方側に入口および出口を有する複数ピストンポンプ用のバルブプレートを有する第１フランジの概略図である。
【図４Ｂ】図４Ｂは、一方側に入口および出口を有する複数ピストンポンプ用のバルブプレートを有する第２フランジの概略図である。
【図５Ａ】図５Ａは、吸引処理中に、第１シリンダの側面に入口および出口を有する複数ピストンポンプ用のバルブプレートの動作原理を説明する概略図である。
【図５Ｂ】図５Ｂは、第２のシリンダに対して排出処理中の図５Ａに従う複数ピストンポンプ用のバルブプレートの動作原理を説明する概略図である。
【図６Ａ】図６Ａは、第１のシリンダに対して排出処理中の図５Ａに従うバルブプレートの動作原理を説明する概略図である。
【図６Ｂ】図６Ｂは、第２のシリンダに対して吸引動作中の図５Ｂに従うバルブプレートの動作原理を説明する概略図である。
【図７】図７は外側に配置されたセンサーコンポーネントを有するポートを通じる長手方向断面図である。
【図８】図８は、図７に従うポートを通じる断面図である。
【図９】図９は、内側に配置されたセンサーコンポーネントを有するポートを通じる長手方向断面図である。
【図１０】図１０は図９に従うポートを通じる第１断面図である。
【図１１】図１１は図９に従うポートを通じる第２断面図である。
【図１２】図１２は内側に配置されたセンサーコンポーネントを有するポートを通じる断面図である。
【図１３】図１３は内側に配置されたセンサーコンポーネントおよび超音波センサを有するポートを通じる長手方向の断面図である。
【図１４】図１４は、図１３に従う超音波センサを有するポートを通じた断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３８】
図１Ａおよび図１Ｂは、本願発明にかかる単一ピストンポンプ型のピストンポンプの実施形態を概略的に示す。図１Ａは、排出処理中のピストンポンプを示し、図１Ｂは吸引処理中のピストンポンプを示す。ピストン１６および対応する供給されるべき流体の動きは、それぞれの矢印によって吸引および排出として示されている。
【００３９】
図１Ａおよび図１Ｂの略示図はピストンポンプを通じた直線部分を示さず、ポンピング処理中の流体の主経路のみを示す。図示されたシリンダ、ポートおよび開口部は平面を通じた断面でなくてもよく、異なる面上に配置されてもよい。同様のことが図２Ａ、図２Ｂ、図３Ａ、図３Ｂに対しても言える。オフセット面上のシリンダ、ポートおよび開口部の例は、図４Ａおよび図４Ｂから明らかである。
【００４０】
図１Ａおよび図１Ｂに記載の単一ピストンポンプ１０の場合、シリンダ１１を有する第１フランジ１４が設けられ、その内部に、ピストン１６が可動状態で組み込まれる。端面においてシリンダ１１の外周を包囲するだけでなく、他のコンポーネントがこの載置フランジに取り付けられるため、このフランジ１４は載置フランジとも呼ばれる。特に、入口１２および出口１３がフランジ１４に取り付けられる。シリンダ１１は入口１２と出口１３との間に配置されるのが好ましい。シリンダ１１の長手軸および入口１２および出口１３は、互いに対して本質的に平行である。ドライブ（図示せず）によって生じるシリンダ１１内でのピストン１６の移動によって、可変体積を有するチャンバ２３は、フランジ１４とピストン１６との間のシリンダ側面に形成されている。シリンダ１１の端面の領域において、少なくともひとつのシリンダ開口部がフランジ１４内に設けられ、ピストン１６が動いたとき、それを通じて流体がシリンダ１１とフランジ１４の他の側面との間を流れる。
【００４１】
図示された実施形態において、２つのシリンダ開口部３０、３１がそれぞれのシリンダ１１に設けられている。また流路３４、３５がフランジ１４内のそれぞれのポート１２、１３に設けられており、それを通じて流体はそれぞれのポートとフランジ１４の他の側面との間を流れる。
【００４２】
ポンプ１０の吸引および排出機能の切り替えは、前方および後方に回転するバルブプレートによって実現される。バルブプレート２０は少なくとも２つの角度位置の間で回転軸２６の周りを回転する。バルブプレート２０の回転軸２６がシリンダの軸線と一致し、ピストン１６の移動方向と一致することが有利である。しかし、本願発明はこれに限定されない。
【００４３】
バルブプレート２０は反対側において他のフランジ１５と接している。付加的に、バルブプレート２０は両方のフランジ１４、１５と当接し、流体移送手段を構成する。それによってポンピングされるべき流体は、シリンダとポートとの間のバルブプレートを介して移動可能である。流体移送手段は、バルブプレート２０の表面で凹んで形成され、バルブプレート２０の回転とともにその位置を変化させる少なくともひとつのキャビティ２１、２１’であるのが好ましい。この少なくともひとつのキャビティはバルブ機能を実行する。キャビティは、バルブプレート２０の表面において、円形、曲線または直線リセスチャネルを通じて実現される。キャビティのエッジにおけるシール媒体は、流体がチャネルから離れることができないことを好適に保証する。この目的のため、シーリングリップが使用されるか、またはバルブプレート２０の面が特別の材料によってシールされた面を形成する。
【００４４】
バルブプレート２０の面内のキャビティ２１、２１’の代わりに、バルブプレート２０を介してまたは通じて流体を移送するために、他の形式のチャネルが使用されても良い。例えば、それらはバルブプレートを通過する穴でもよい。それはフランジ側面においてバルブプレートの面の下側を通過し、この側面上の２つの開口部によってバルブプレートを通じた流体の移送を実現する。
【００４５】
図１Ａの排出プロセスにおいて、上部領域のキャビティ２１はシリンダ開口部３０と一致しており、したがって出口１３内の流路３４とも一致する。これに対してシリンダ開口部３１および出口１２内の流路３５は覆われており、バルブプレート２０によってブロックされている。矢印の方向でピストン１６が移動する場合、先に吸引された流体は、シリンダ開口部３０を通じてチャンバ２３から出口１３内に押し出される。そこから、流体はチューブを介して他のコンポーネントまたは患者へ供給される。
【００４６】
排出の後、バルブプレート２０は図１Ｂに示す第２の角度位置まで回転し、今度は下側領域のキャビティ２１’がシリンダ開口部３０と一致し、同時に、入口１２内の流路３５と一致する。ピストン１６が矢印の方向に同時に移動するとき、流体は格納タンク（図示せず）から入口１２を通じて吸引される。それによって、流体は流路３５を通じて入口１２からキャビティ２１’内に吸引され、そこからシリンダ開口部３０を通じてシリンダ１１内のチャンバ２３に吸引される。
【００４７】
排出中に、バルブプレート２０のある角度領域で、シリンダ１１から出口１３への結合が達成される、他の角度領域では吸引中に入口１２がシリンダ１１と結合されている。したがって、ピストンのストロークとは独立に、ひとつのピストンの往復運動を通じてバルブ制御が達成される。図１Ａおよび図１Ｂに示すように、バルブプレート２０のキャビティ２１、２１’は交互に２つのシリンダ開口部３０、３１の他方と一致する。しかし、ひとつのシリンダ開口部のみが設けられても良い。バルブプレート２０の両方の角度位置で一致するように、キャビティ２１、２１’およびシリンダ開口部は適当に形成され配置される。
【００４８】
図１Ａおよび図１Ｂに示す例において、２つのキャビティ２１、２１’が設けられるが、それらはバルブプレート上に対称に配置されなくてもよい。それらは、互いに関して１８０°以下のオフセット角度で配置されてよい。例えば、バルブ機能は、互いに関して９０°のオフセット角度で配置された２つのキャビティを通じて達成されてもよい。こうして、２つの位置の間で変化するためにバルブプレートはこの角度だけ回転されればよい。フランジ１４上での入口１２および出口１３、ならびにシリンダ１１の配置に応じて、この角度はさらに増加または減少してよい。
【００４９】
バルブ機能は２つの角度位置の間で往復運動する単一キャビティを通じて達成されてもよい。この例では、キャビティ２１、２１’は同一となる。ポート１２、１３およびシリンダ１１の配列に応じて、キャビティを２つの必要位置にもっていくべく、バルブプレート２０はより大きい角度領域だけ回転されなければならない。
【００５０】
図２Ａから図３Ｂは、上述した単一シリンダ型から派生したシリンダの変形例を示す。例えば、図２Ａおよび図２Ｂに対応して、ピストン１６’を有する第２のシリンダ１１’がフランジ１５に一体化される。両方のピストン１６、１６’は常に水平の同じ方向に移動し、それによってバルブプレート２０の位置に対して、ひとつのピストンが吸引機能を引き継ぎ、残りのピストンが排出機能を引き継ぐ。
【００５１】
ピストン１６による排出と同時に、先に吸引された流体はシリンダ開口部３０を通じてキャビティ２１内に押し出され、さらにそこから、流路３４を通じて出口１３へと押し出される。同時に流体は、他方のピストン１６’の移動によって、流路３５を通じて入口１２から、バルブプレート２０内部のチャネル２４に吸引される。このチャネル２４はバルブプレート２０を通じて形成され両側で互いのピストンを結合する。チャネル２４はバルブプレート２０の他方側において他のキャビティ２２に対して開放されており、それはシリンダ１１’内のシリンダ開口部３３と一致するように形成されかつ配置されている。こうして、流体は入口１２からシリンダ１１’のチャンバ２３’内へ流れる。
【００５２】
図２Ｂに示すように、ピストン１６、１６’が異なる方向に移動する場合、バルブプレート２０は第２の角度位置に配置される。流体は流路３５、キャビティ２１’およびシリンダ開口部３１を通じて入口１２からチャンバ２３内に吸引され、チャンバ２３’内に先に吸引されていた流体は、バルブプレート２０の他方側の流路３２、キャビティ２２’、チャネル２４’および流路３４を通じて出口１３内に押し出される。この動作を繰り返すことにより、ポンピングが非断続的となる。
【００５３】
異なるタイプのキャビティ２１、２２がバルブプレートに設けられる。第１のキャビティ２１はシリンダとポートとの間のバルブプレートの一方側で流体を移送するように機能する。このタイプのキャビティはバルブプレート２０の表面において適切なチャネルによって形成され、フランジ側面において流体の移送用のキャビティを代表する。このキャビティ２２がバルブプレートを通じて常にチャネル２４と結合され、かつ、バルブプレートを通じた流体の移送用のキャビティを代表するように、第２のキャビティ２２は流体をバルブプレートの一方の側面から他方の側面へ移送するように機能する。バルブプレート２０の表面内の凹んだチャネルは第１のキャビティ２１に比べ典型的に異なる形状を有する。
【００５４】
ピストンポンプの実施形態に従って、バルブプレートの一方の側面にはひとつまたは両方のキャビティが設けられる。図２Ａおよび図２Ｂの実施形態において、各々の側面はひとつのキャビティのみを有するため、両方の角度位置において、バルブプレートのそれぞれの側面で単一のキャビティが使用されても良い。
【００５５】
図３Ａおよび図３Ｂは、第２のシリンダ１１’および入口１２がフランジ１５に取り付けられたピストンポンプ１０の他の実施形態を示す。出口１３および第１シリンダ１１は他のフランジ１４上に配置される。この構成において、バルブプレート２０は、バルブプレート２０のさまざまな角度位置で２つの側面の間で流体を分配するために、さまざまな種類のキャビティに応じて修正可能である。右側が流路チャネルを有しないひとつのキャビティ２１および流路チャネル２４を有するひとつのキャビティ２２を含むように、それぞれのタイプのキャビティがバルブプレートのそれぞれの側面に設けられる。バルブプレートの左側は流路チャネルを有しないキャビティ２１’および流路チャネル２４’を有する第２キャビティを含む。この例において、異なるタイプのキャビティが角度位置において必要となるため、バルブプレートの片側のキャビティは２つの角度位置に対して使用可能ではない。
【００５６】
図３Ａのピストン位置において、流体はシリンダ開口部３０を通じてチャンバ２３からキャビティ１２へ押し出され、つづいて、そこから流路３４を通じて出口１３に押し出される。同時に、流体は入口１２から流路３５を通じてキャビティ２１’へ、そこからシリンダ開口部３３を通じてチャンバ２３’へ吸引される。バルブプレート２０のこの角度位置において、バルブプレート２０を通じる流体の移送は存在せず、流体はフランジ側でのみ移動する。
【００５７】
ピストン１６、１６’が図３Ｂに示すように他の方向に移動する場合、バルブプレート２０は第２の角度位置に配置される、先にチャンバ２３’内に吸引された流体が、シリンダ開口部３２を通過し、キャビティ２２’およびチャネル２４’を介して、流路３４を通じて出口１３に押し出される。同時に、新しい流体が入口１２から流路３５を通じてチャネル２４を介してキャビティ２２内に吸引され、そこからシリンダ開口部３１を通じてチャンバ２３内に流れ込む。この角度位置において、流体の排他的移動がバルブプレートを通じて生じる連続ポンプが達成される。
【００５８】
図４Ａおよび図４Ｂはバルブプレート２０の動作原理を説明する概略図である。これは図２Ａおよび図２Ｂに従う複数ピストンポンプの実施形態を示し、同じ種類の２つのキャビティがバルブプレート２０のそれぞれの側面に設けられている。２つの図は、シリンダの軸線２６に沿って、シリンダ１１’の外側からフランジ１４、１５に向かう方向で見た図である。この方向から見た、シリンダ１１、１１’、ポート１２、１３およびバルブプレートの外周２５が示されている。図４Ａにおいてフランジ１５上のシリンダ１１’の突起部は破線により示されている。円３２および３３は、シリンダ１１’のシリンダ開口部を表し、それらはフランジ１５での貫通孔として形成されている。バルブプレート機能はキャビティ２２、２２’および対向側のバルブプレートへの２つの流路チャネル２４、２４’によって実現されている。図示されるバルブプレート位置でのシリンダ開口部３２および３３はキャビティ２２、２２’から分離されているため、シリンダ１１’は完全にブロックされている。
【００５９】
図４Ｂはシリンダ１１、ポンプの入口１２および出口１３の突起部を有するフランジ１４を示す。これらの突起部を破線の円で示す。シリンダ１１のシリンダ開口部３０、３１はフランジ１４内の貫通孔として形成され、入口１２および出口１３内の流路は円３４、３５によって示されている。フランジ１４における流路３４、３５を介して入口１２および出口１３への結合が為されるため、機能に応じて、バルブプレート側面はより長いキャビティ２１、２１’を有する。流路３４、３５はシリンダ１１に対する開口部３０，３１と同様のフランジ貫通孔として形成される。図示するバルブプレート位置において、シリンダ１１はバルブプレート２０によりブロックされ、入口１２および出口１３から完全に分離される。
【００６０】
図５Ａから図６Ｂは、バルブプレート２０のメカニズムを示す。バルブプレートは図２Ａおよび図４Ｂの位置から移動されている。図４Ａおよび図４Ｂにおける２つのフランジ１４、１５が同様に示されている。図５Ａに示すようにシリンダ１１’は吸引し、同時に、図５Ｂに示すようにシリンダ１１は押し出す。逆に、図６Ａのシリンダ１１’は押し出し、図６Ｂのシリンダ１１は吸引する。
【００６１】
図５Ａに示すように、バルブプレート２０の時計回りの回転は、シリンダ１１’の入口開口部３３に達するキャビティ２２を生じさせ、対向側に設けられたキャビティ２２’はシリンダ開口部３２から離れる方向に移動する。バルブプレートの他方側のキャビティもまた対応して回転し、バルブプレートの他方側のキャビティ２１は流路チャネル２４に達する。シリンダ１１’が流体を入口１２から吸引することができるように、このキャビティ２１は流路３５を介して入口１２と結合する。図５Ａおよび図５Ｂに示すこの流路は矢印で示されている。
【００６２】
同時に、図５Ｂのシリンダ１１の開口部３０はキャビティ２１’および流路３４を介して出口１３に結合される。シリンダ１１は出口１３を介して流体を押しだし、それは図５Ｂで矢印により示され、全体として図２Ａに示す状況に対応する。
【００６３】
図６Ａおよび図６Ｂにおいて、バルブプレート２０はさらに時計回りまたは反時計回りに回転する。図６Ａにおいて、キャビティ２２’はシリンダ１１’の開口部３２と結合される。先に吸引された流体はチャネル２４’を介してシリンダ１１’からバルブプレート２０の他方側に通過し、そこからフランジ１４における流路３４を介して出口１３へ通じる。同時に、キャビティ２１はフランジ１４における流路３５を介して入口１２をシリンダ１１の開口部３１へ結合する。シリンダ１１内のピストン１６による吸引が保証され、それは全体として図２Ｂの状況に対応する。
【００６４】
シリンダ開口部３０、３１、３２、３３、キャビティ２１、２１’、２２、２２’、および、流路チャネル２４、２４’の選択された構造的配列は、角度に依存するバルブ機能および特にデッドタイム、すなわち、バルブ機能が吸引から排出に切り替わる角度領域およびピストンの移動が許されない時間間隔を決定する。
【００６５】
図１Ａから図３Ｂに示す実施形態において、センサーコンポーネント４０，４１は入口１２および出口１３にそれぞれ組み込まれる。これは図７から図１２を参照してさらに詳細に説明される。センサーコンポーネント４０を有する入口１２の関連領域が図示されている。
【００６６】
図７は、入口１２を通じる長手軸方向の断面を示す。外側に配置されたセンサーコンポーネント４０は形状固定子によってリセス５０の領域内で入口１２を包囲する。入口１２と中空のセンサーコンポーネント４０との間でシール結合が達成されている。図７に示すようにリセス５０内にその一部が挿入されるようにして、センサーコンポーネント４０はその内側に形成されてもよい。閉塞センサは射出成形による２コンポーネントプロセスで有利に作成可能である。センサーコンポーネント４０はハードコンポーネントから中空の入口１２を形成した後に、第２のプロセスによって形成される。ハードコンポーネントの材料として、硬質プラスチックが選択されてよい。センサーコンポーネントは弾性およびエラストマーのような圧力検知材料から形成される。
【００６７】
リセス５０は任意の断面形状を有し、均一な力分布の点で円形断面が有利である。また、リセス５０のサイズは適宜選択可能である。図８は、図７の長手方向の中央断面図を示す。リセス５０は非常に深く選択され、入口１２の中央線にほぼ達している。
【００６８】
センサーコンポーネント４０の外側の領域と接触し、かつ、膜２０の変形を機械的に検出するように、フォースセンサ６０がリセス５０を通じて設けられる。これは例えばプランジャ６０がセンサーコンポーネントと当接することにより生じる。入口１２の内圧が閉塞により上昇するとき、センサーコンポーネント４０外側に曲がり、それがプランジャ６０により検出される。閉塞によって入口１２内の圧力が減少する場合、センサーコンポーネント４０の曲率が減少し、それがプランジャ６０によって検出可能である。
【００６９】
図９は本願発明の第２の実施形態を示す。中空のセンサーコンポーネント４０は入口１２の内側に取り付けられ、内側からリセス５０をきつく覆う。この閉塞センサはソフトコンポーネントとして連続内側チューブ形式で射出成形による２コンポーネントプロセスにより作成され、関連する入口および出口はハードコンポーネントとして上層サポートパイプまたはサポートスケルトンのように一体的かつ非破壊的に形成される。センサーコンポーネント４０を定位置に固定しかつ軸方向のスライドを防止するように、入口１２の内側面が構成されてもよい（図示せず）。
【００７０】
図１０は、線Ａ−Ａに沿った入口を通じる断面図を示す、センサーコンポーネント４０は楕円形の断面を有する。入口１２の内壁は形状固定子によってセンサーコンポーネント４０を収容することが可能なように適宜選択される。図１１は、線Ｂ−Ｂに沿った第２の断面図を示す。プランジャ６０がリセス５０を通じてセンサーコンポーネントの外側面と接触する。
【００７１】
センサーコンポーネント４０の内部応力をできる限り防止するために、それは図１２に示すような特別形状の測定膜として形成される。測定膜４０は２つの対向する膜側面４３、４４を有し、それらは内側に屈曲している。膜上面４２は２つの膜側面４３、４４と結合し、直線状に形成され、かつ、プランジャ６０と接触する。膜上面４２はもはや内部応力によって変形しない。それによって力の線形関係、すなわち、力＝内圧×膜表面積、が得られる。
【００７２】
センサーコンポーネント４０の断面は個別に形成され、以下の機能の少なくともひとつを含む。
測定目的に必要な膜の形状を決定する直線または略直線、
中空またはスケルトンのハードコンポーネントに関してソフトコンポーネントのサポート機能を実行する、膜に対向する直線または曲線、
ソフトコンポーネントの２つの側面でバネ機能を実現する構造、それによって、大気圧以下の圧力測定に必要なプレロードが設定可能となる。付加的に、内部圧力の増加と同時に、膜がそれ自身を対向する支持面から除去するために、バネ機能が必要である。
【００７３】
入口１２の内側面は測定膜４０が形状固定子によってそれと当接し、圧力の増加に伴って不所望な方向、例えば、横方向に拡張しないように適宜形成される。入口１２のこの特定の形状は、閉塞センサの領域内にのみ設けられてもよい。それによって入口の内部全体に形成することなくコストの増加を抑制できる。
【００７４】
プランジャ６０を包囲するハードコンポーネントは好適に平坦面を有し、プランジャの上部エッジのほぼ下側に配置される。プランジャが他方側の面に対して押されたとき、この面は当接面として機能する。プランジャは、その後、オーバーハングの分だけ押され、圧力センサ用の一定のプレロードが作成される。
【００７５】
図７から１２に示す実施形態において、リセス５０およびプランジャ６０は入口１２の上部に常に配置されるが、他の配置が選択されてもよい。
【００７６】
図１３は、本願発明に従うピストンポンプ１０用の付加的に超音波センサおよび内側に配置されたセンサーコンポーネント４０を示す、超音波センサはチューブを手で特定のホルダ内に挿入する過剰な手間をもたらす。この超音波センサによって、注入チューブシステム内の気泡が認識可能となる。超音波センサは入口１２および／または出口１３の内部に取り付けられても良い。図１３において、超音波センサは入口１２内に示されている。このため、入口１２はその端部において内側が広く形成され、柔軟なチューブ７０がその内部に導入され糊付けによって固定される。線Ａ−Ａに沿った断面図である図１４に示すように、超音波センサの脱着は好適に平坦に形成された２つの対向面７１、７２において生じる。２つの面７１、７２はひとつの面上にある。しかし、他の形状の固定結合、例えば、円錐であってもよい。入口１２におけるリセス７３は平坦面７１、７２に対向して配置されている。
【００７７】
閉塞センサと同様に、気泡検出用の機械的コンポーネントは中空ポートと一体形成するのが好ましく、非破壊的に分解不能である。センサを支持するポンプ装置の適用も可能である。例えば、代替的に、光学的気泡認識方法、または、温度測定用のインターフェースの形成が可能となる。
【００７８】
超音波センサ用の脱着面および閉塞センサ用の当接面は好適に平坦面を形成し、関連する電子センサへのインターフェースもまた医療デバイス内に配置可能な平面を形成する。これらの手段を通じて、良好でかつ単純な要求が有利に満たされる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００７９】
【特許文献１】ドイツ国特許出願公開第ＤＥ３８３８６８９号明細書
【特許文献２】米国特許第７，８８７，３０８号明細書
【特許文献３】米国特許公開第２００８／０２９４０４０Ａ１号明細書
【特許文献４】米国特許公開第２０１１／００２１９９０Ａ１号明細書
【特許文献５】米国特許第４８５４８３６号明細書
【符号の説明】
【００８０】
１０    ピストンポンプ、単一ピストンポンプ、複数ピストンポンプ
１１、１１’    シリンダ
１２    ポート、入口
１３    ポート、出口
１４，１５    フランジ、載置フランジ
１６、１６’    ピストン
２０    バルブプレート
２１、２１’    流体移送手段、フランジ側面流体移送用キャビティ
２２、２２’    流体移送手段、バルブプレートを通じた流体移送用キャビティ
２３、２３’    チャンバ
２４、２４’    流体移送手段、流路チャネル
２５    バルブプレートの外周面
２６    バルブプレートの回転軸、シリンダ軸
３０、３１、３２、３３    シリンダ開口部
３４、３５    ポート内流路
４０、４１    センサーコンポーネント、測定膜
４２    膜上面
４３、４４    膜側面
５０    閉塞センサ用リセス
６０    フォースセンサ、プランジャ
７０    チューブ
７１、７２    脱着面
７３    超音波用リセス
【図１ａ】
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【図１ｂ】
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【図２ａ】
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【図２ｂ】
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【図３ａ】
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【図３ｂ】
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【図４ａ】
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【図４ｂ】
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【図５ａ】
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【図５ｂ】
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【図６ａ】
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【図６ｂ】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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