Устройство для подачи микроколичеств текучей среды
DEVICE FOR SUPPLYING OF MICRO-QUANTITIES OF A FLUID

Изобретение относится к медицинской технике и касается насосов-дозаторов для дозированной подачи микроколичеств текучей среды, например лекарственных растворов для лечения различных заболеваний, и может найти применение при самостоятельном лечении пациентом, например, сахарного диабета.
Устройства для дозирования бывают различного типа: механические, автоматические и электронные.
Наибольшее распространение для дозированной подачи жидких веществ получили механические устройства поршневого типа, так называемые шприцы-дозаторы с механизмом микроподачи типа винт-гайка.
Известен шприц-инъектор МЕТА (Ostrava) - MADI (Чехия), содержащий корпус с защитным колпачком, в котором размещен резервуар со сменной иглой, поршень со штоком и винтовым механизмом перемещения штока, связанный с вращающейся дозирующей кнопкой и расположенный в концевой части корпуса. Для осуществления инъекции снимают защитный колпачок, вводят иглу в тело пациента и затем, вращая дозирующую кнопку, вводят необходимое количество препарата. При этом винтовой механизм преобразовывает вращение кнопки в поступательное движение штока с поршнем, который выдавливает препарат из резервуара в иглу. Доза формируется путем подсчета оборотов дозирующей кнопки. Этот шприц-инъектор неудобен для пациента, т.к. ему приходится производить инъекции двумя руками: одной рукой удерживать прибор, а другой вращать дозирующую кнопку.
В последние годы встречаются сообщения об успешном использовании электронных дозирующих систем для лечения онкологических и хирургических заболеваний (пат. РФ №2221594, №2368312, ПМ РФ №157058). Эти дозаторы позволяют непрерывно и с большой точностью вводить лекарственные препараты. Однако дозаторы очень дороги, сложно введение нескольких препаратов, что требует последовательного и параллельного подключения дозирующих устройств.
Известны и широко используются механические устройства мембранного (диафрагменного) типа.
Известен мембранный электромагнитный насос, содержащий установленную в корпусе мембрану с жестким центром из ферромагнитного материала, ограничивающую камеру электромагнитного привода, сообщающую с атмосферой разгрузочного канала, в котором установлен регулируемый дроссель (авт. св. СССР №628334).
Известен диафрагменный насос-дозатор, содержащий корпус, установленный в корпусе подпружиненный диафрагменный вытеснитель и однообмоточный электромагнитный привод, подключенный к блоку питания импульсным током (авт. св. СССР №1705609).
Известен объемный насос, в котором клапанный узел содержит единый гибкий пластинчатый запорный элемент, взаимодействующий периферийной частью одной стороны с входным седлом, проходное отверстие которого сообщено с входным патрубком, а центральной частью другой стороны - с выходным седлом, проходное отверстие которого сообщено с выходным патрубком насоса. При этом запорный элемент выполнен в виде сплошного гибкого диска, свободно размещенного между седлами, а последние установлены соосно с возможностью взаимного осевого перемещения (авт. св СССР №840459). Кроме того, по меньшей мере одним из седел запорного элемента служит торец соответствующего патрубка насоса.
Известен объемный насос-дозатор для эндоваскулярного введения лекарственных препаратов, содержащий корпус с входным каналом и нагнетательный клапан, упругую диафрагму, размещенную в корпусе с образованием камеры вытеснения, и плунжер, установленный с возможностью взаимодействия с диафрагмой. При этом на торце корпуса со стороны камеры вытеснения предусмотрена кольцевая канавка, сообщенная с входным каналом и расположенная коаксиально камере вытеснения с образованием между ней и канавкой разделительного пояска со скругленной со стороны камеры вытеснения кромка (авт. свид. СССР №1585548).
Известно устройство для подачи микроколичеств текучей среды, включающее электропривод, насос-дозатор для подачи микроколичеств текучей среды, содержащий линии нагнетания и всасывания, камеру вытеснения с рабочей диафрагмой и центральным отверстием, камеру всасывания с разделительной диафрагмой и выходной клапан с диафрагмой (пат. РФ №1086215). Недостаток данного насоса-дозатора - низкие эксплуатационные качества, невозможность замены насоса-дозатора.
Наиболее близким техническим решением к предлагаемому техническому решению является устройство для подачи микроколичеств текучей среды, включающее электропривод и насос-дозатор, содержащий линии нагнетания и всасывания, камеру вытеснения с рабочей диафрагмой и центральным отверстием, камеру всасывания с разделительной диафрагмой и выходной клапан с диафрагмой, при этом электропривод снабжен переходным корпусом, в котором установлен насос-дозатор и закреплен в нем с помощью крышки-фиксатора, при этом на штоке электропривода установлена муфта, соединяющаяся с магнитом, расположенным внутри камеры всасывания в разделительной диафрагме (ПМ РФ 109664).
Общими недостатками мембранных насосов являются низкие эксплуатационные качества, большой расход электропотребления, колебания подачи в зависимости от внешних условий за счет изменения амплитуды колебания мембраны и невозможность регулирования амплитуды при постоянном напряжения электропитания, ненадежное дозирование жидкой среды с пузырьками газа в ней.
Цель предлагаемого технического решения - повышение эксплуатационных свойств устройства для подачи микроколичеств текущей жидкости, например для длительного введения антикоагулянтов и других лекарственных растворов в выбранные для проведения локального лечения региональные участки артериальной системы человека.
Техническим результатом является повышение выходного давления, создаваемого насосом без дополнительного увеличения энергопотребления, обеспечение надежной герметизации камеры вытеснения и выходной камеры от других полостей насоса, надежное дозирование жидкой среды.
Технический результат достигается за счет использования устройства для подачи микроколичеств текучей среды, включающего электропривод, на штоке которого установлена муфта, соединяющаяся с магнитом, расположенным внутри камеры всасывания в разделительной диафрагме насоса-дозатора, установленного в переходном корпусе электропривода и содержащего линии нагнетания и всасывания, камеру вытеснения с рабочей диафрагмой и центральным отверстием, камеру всасывания с разделительной диафрагмой и выходной клапан с диафрагмой. При этом поверхность разделительной диафрагмы камеры всасывания выполнена по окружности гофрированной, а диафрагма выходного клапана выполнена в виде стакана, на поверхности которого, обращенной к корпусу камеры вытеснения, по центру диафрагмы выполнен круглый выступ с полостью внутри, сопряженной с центральным каналом камеры вытеснения, и содержит не менее 4-х отверстий, при этом объем камеры вытеснения превышает объем выходного канала в камере вытеснения не менее чем в 5 раз.
Техническая сущность предлагаемого решения заключается в следующем:
- разделительная диафрагмы камеры всасывания с расположенным в ее полости магнитом выполнена по окружности гофрированной, что уменьшает в несколько раз ее сопротивление продвижению штока электропривода;
- диафрагма выходного клапана, которая выполнена в соответствии с предлагаемым техническим решением, обеспечивает надежное прилегание выходной диафрагмы к поверхности корпуса камеры вытеснения и усиливает ее клапанное свойство по сравнению с обычной плоской диафрагмой;
- на диафрагме выходного клапана расположенные по окружности отверстия снижают сопротивление движению струи жидкости при подачи очередной порции;
- объем камеры вытеснения должен превышать объем выходного канала в камере вытеснения не менее чем в 5 раз, что обеспечивает надежное дозирование жидкой среды с содержанием пузырьков газа в ней.
Сущность изобретения выражается в совокупности существенных признаков, достаточных для достижения технического результата.
Предлагаемое изобретение позволяет создавать выходное давление в месте введения лекарственного раствора более 0,5 ATM. Это значительно снижает вероятность образования тромбов не только при внутривенных инфузиях, но, в особенности, при инфузиях внутриартериальных. Применение заявляемого насоса для инфузий в различные участки артериальной системы открывает новые возможности для лечения сердечно-сосудистых, онкологических и целого ряда других заболеваний.
Проведенные патентные исследования показали, что неизвестны технические решения с указанной совокупностью существенных признаков в аналогичных устройствах для дозированной инъекции лекарственного препарата пациентом самостоятельно, т.е. предлагаемое решение соответствует критерию новизна.
Считаем, что сведений, изложенных в материалах заявки, достаточно для практического осуществления изобретения.
Сущность предлагаемой системы поясняется нижеследующим описанием и чертежами.
На фиг. 1 представлена общая схема устройства, где 1 - электропривод, 2 - шток электропривода, 3 - муфта, 4 - переходной корпус электропривода, 5 - корпус насоса-дозатора, 6 - магнит, 7 - днище насоса, 8 - камера всасывания, 9 - разделительная диафрагма камеры всасывания, 10 - линия всасывания, 11 - линия нагнетания, 12 - камера вытеснения, 13 - рабочая диафрагма камеры вытеснения, 14 - центральное отверстие в рабочей диафрагме, 15 - выходная камера, 16 - выходной клапан, 17 - диафрагма выходного клапана, 18 - выходной штуцер, 19 - крышка-фиксатор
На фиг. 2 приведена разделительная диафрагма камеры всасывания, где 20 - гофрированная поверхность разделительной диафрагмы, 21 - полость для установки магнита.
На фиг. 3 приведена диафрагма выходного клапана, где 22 - круглый выступ, 23 - полость в круглом выступе, 24 - отверстия.
На фиг. 4 приведен выходной штуцер, где 25 - кольцевая канавка для установки диафрагмы выходного штуцера.
На фиг. 5 приведена центральная часть насоса, где 26 - кольцевой выступ камеры вытеснения, 27 - выходной канал в камере вытеснения.
Описание работы устройства
В собранном состоянии устройства (фиг. 1) рабочая диафрагма (13) насоса-дозатора (5) плотно установлена на кольцевые выступы (26) камеры вытеснения (12), а диафрагма выходного клапана (17) установлена в кольцевую канавку (25) выходного штуцера (18) и при установке остальных деталей насоса-дозатора обеспечивают герметизацию камеры вытеснения (12) и выходной камера (15) от других полостей насоса.
В исходном состоянии насос-дозатор (5) (фиг.1) вставлен в переходной корпус (4) электропривода (1) и закреплен крышкой-фиксатором (19).
При отвинчивании крышки-фиксатора (19) насос-дозатор (5) легко удаляется из переходного корпуса (4) электропривода (1).
При установке насоса-дозатора (5) в переходном корпусе (4) магнит (6) притягивает к себе муфту (3), выполненную из намагничиваемого материала, и соединяет разделительную диафрагму (9) с подвижным штоком (2) электропривода, образуя тем самым неразрывную конструкцию, т.е. возвратно-поступательное движение штока (2) при работе электропривода (1) вызывает соответственно возвратно-поступательное движение разделительной диафрагмы (9).
Дозируемая жидкость через линию всасывания (10) камеру всасывания (8) и центральное отверстие (14) в рабочей диафрагме (13) поступает в камеру вытеснения (12), образуемую одной поверхностью корпуса камеры вытеснения (12). При движении разделительной диафрагмы (9) под действием штока (2) электропривода (1) вправо выступающая часть разделительной диафрагмы перекрывает центральное отверстие (14) в рабочей диафрагме (13) и порция жидкости выталкивается из камеры вытеснения (12) через выходной клапан (16), образуемый другой плоской поверхностью корпуса камеры вытеснения (12) и диафрагмой выходного клапана (17) в выходную камеру (15) и далее через выходной штуцер (18) и линию нагнетания (11) наружу.
При движении разделительной диафрагмы (9) влево новая порция жидкости из камеры всасывания (8) через отверстие (14) вновь поступает в камеру вытеснения (12).
При объеме камеры вытеснения (12) меньше чем в 5 раз объема выходного канала (27) и в случае наличия пузырьков газа в дозируемой жидкой среде, а также при противодавлении на выходе насоса, вызванным, например, артериальным давлением в кровеносном сосуде, куда вводится жидкость, порция жидкости вместе с газом может не подаваться из камеры вытеснения, что может приводить к отрицательным последствиям.