蠕动泵的制作方法

蠕动泵
1.相关申请的交叉应用
2.本技术要求2019年3月15日提交的美国临时专利申请no.62/819,016的优先权和权益，该申请通过引用整体结合于本文中。


背景技术：

3.蠕动泵可以泵送流体通过管道，而不会使流体与管道外部或任何泵部件接触。这一特性在医疗和实验室装置中有重要意义。在这些装置中，保持流体无菌通常至关重要。经常用蠕动泵泵送的流体的一种示例是血液和其他生物流体。这种流体由于泵的闭合缺失和过压而受到损害。例如，将血液置于体外管道系统中的高压下可能导致血细胞在高压下被迫使通过闭合不良的狭窄通路。
4.蠕动泵是容积式正排量泵，其通过在一个方向上逐渐地压缩流体管道来使流体移动通过管道。蠕动泵通常包括：壳体，该壳体具有形成在用于接收流体管道的底座上的半圆形的内部通道；以及安装在由通道形成的半圆形的中心中的旋转构件。旋转构件通常具有将流体管道压靠通道的滚子元件。
5.对于血液泵来说，存在迫使滚子朝向底座或者迫使底座朝向滚子的弹簧。力通常被设置为用于实现完全闭合。对于血液和其他生物流体来说，这可能是有利的，因为它防止了细胞被损坏。
6.这里并非试图阐述和描述本发明的所有各种目的和优点，但是其他目的和优点将被提及或者将根据下文而变得明显。


技术实现要素：

7.当结合附图考虑时，根据以下描述，所公开主题的实施例的目的和优点将变得明显。
8.在一些实施例中，一种蠕动泵底座具有至少一个受约束的旋转自由度。在一些实施例中，所述底座具有至少两个受约束的旋转自由度。在一些实施例中，底座的三个旋转自由度和两个位移自由度受约束。
9.在一些实施例中，一种蠕动泵底座被线性轴承约束成沿z轴滑动。在一些实施例中，线性轴承具有teflon衬套。在一些实施例中，线性轴承具有两个teflon衬垫，在它们之间捕获有润滑剂的储池。
10.在一些实施例中，底座接合泵致动器的小于180
°
的弧度。在一些实施例中，底座接合泵致动器的小于150
°
的弧度。在一些实施例中，底座接合泵致动器的小于120
°
的弧度。
附图说明
11.下面将参考附图详细描述各个实施例，其中，相同的附图标记表示相同的元件。附图不一定是按比例绘制的。在适用的情况下，一些特征可能没有被示出以帮助描述基础特征。
12.图1a至图1c示出了根据所公开主题的实施例的来自三个正交视图的蠕动泵。
13.图1d示出了根据所公开主题的实施例的图1a至图1c的泵，其中，致动器接合泵送管道部段。
14.图1e示出了根据所公开主题的实施例的用于约束图1a至图1c的泵的泵底座的机构。
15.图2a和图2b示出了根据所公开主题的实施例的线性轴承。
16.图3示出了根据所公开主题的实施例的蠕动泵的详细实施例。
17.图4a和图4b比较了根据实施例的泵和现有技术的泵的压力波动。
具体实施方式
18.当结合附图参考下面的详细描述时，本发明将变得更加清楚，附图以示例的方式示出了本发明思想的优选实施例，其中，相同的附图标记始终表示相同的部件。
19.图1a至图1c示出了根据所公开主题的实施例的来自三个正交视图的蠕动泵。图1a示出了泵送致动器118的俯视图，其中，泵送管道部段122被部分地隐藏。图1b示出了从泵送致动器118的平面看的侧视图。图1c示出了沿着泵送管道部段122观察的泵的端视图。图1d示出了根据所公开主题的实施例的图1a至图1c的泵，其中，致动器118通过滚子120接合泵送管道部段。图1d示出了与图1b相同的视图，只是图1d示出了泵送管道被致动器夹紧在泵送底座和致动器之间。
20.致动器118具有八个滚子120(为了避免混乱，每个图中只有一个由附图标记表示)。注意，该致动器118可以具有任意数量的滚子，并且八个滚子的示例不限制所公开的主题。泵送管道部段122被夹设在泵送底座124和滚子120之间。泵送底座124被线性轴承110沿z轴线约束移动，该线性轴承110约束刚性地附接到泵送底座124的轴114的移动。
21.线性轴承110约束围绕滚动轴线106和俯仰轴线104的旋转运动。弹簧116将泵送底座推向泵送致动器。在一端上，弹簧116由管套112保持，该管套112具有凹部，弹簧116的端部位于该凹部中。凹部防止弹簧116的横向移动。弹簧绕着轴114居中地定位。在一些实施例中，偏航运动可以通过壳体130(见图1e)来约束，泵送底座124在该壳体内滑动。
22.注意，图1e的机构能够抑制滚动106、俯仰104和偏航102动作，并且可以用作图1a至图1c的线性轴承110的替代。因此，在一些实施例中，线性轴承110和轴114可以由壳体130代替。线性轴承可以是具有teflon衬套208的金属圆柱形套筒202，该teflon衬套208支撑轴210，如图2a所示。在一种实施例中，如图2b所示，具有两个teflon衬套206和208，它们与金属圆柱形套筒202和轴210一起围封润滑剂的储池204。
23.图3示出了根据所公开主题的实施例的蠕动泵的详细实施例的横截面(在垂直于致动器312的转子轴线345的平面中)。致动器312承载八个滚子308，这些滚子沿单一方向旋转并且还被约束。滚子308将泵送管道部段330夹靠泵底座306。泵底座306具有沿着泵底座306的中心区域由半径320限定的曲率。泵底座由弹簧317推动。泵底座由销316约束以免偏航旋转。由基座302支撑的线性轴承轴304通过在基座340中的孔315内滑动来支撑z轴运动，从而约束泵底座防止滚动旋转和俯仰旋转。额外的滚子310具有沿着致动器312的轴线的半径的旋转轴线，并且用于约束泵送管道部段330以防相对于底座306的横向移动。在泵送管道部段330的每一侧上可以具有单个滚子310。这些滚子310可以在泵送管道部段330的一侧
或两侧上延伸，从而为泵送管道部段330提供横向支撑。导向销316保持并定位弹簧317，以提供力来推动底座306抵靠泵送管道部段330，该泵送管道部段330受到滚子308的对抗。导向销316在孔329内滑动。
24.图4a和图4b比较了根据一种实施例的泵和现有技术的泵的压力波动。图4a的曲线350代表现有技术的泵。该曲线标有各个滚子碰撞，以显示对应于致动器的相位的较低频振荡。在根据实施例的泵中，这种低频振荡不存在，如图4b的曲线360所示。低频振荡可视为是每分钟1转(rpm)的振荡，因为它在保持滚子的转子(或致动器)每转一圈时重复。这种没有低频振荡的结果是，相对于现有技术的泵，获得闭合所需的最小力减小了。
25.在一些实施例中，泵底座仅被约束防止滚动旋转。这种模式下的旋转会防止对于给定的泵送管道压缩力的完全闭合。没有完全闭合会对比如血液等生物流体造成损害。在后一种情况下，血液被迫通过小空间回流，导致溶血。
26.根据一些实施例，所公开的主题包括具有致动器的蠕动泵，该致动器具有由致动器保持的滚子，使得滚子能自由旋转，但是被固定至滚子。底座被定位成迫使管道位于滚子和底座之间。底座被压靠在滚子上，并被约束以防止在至少一个自由度上的枢转。所述实施例包括多种变型，其中，底座被约束以免在所有自由度上枢转。所述实施例包括多种变型，其中，底座被约束以防除了朝向和远离致动器之外的所有的的移位模式。这些实施例包括多种变型，其中，底座被约束防止除了朝向和远离致动器之外的所有的移位模式。实施例包括一些变型，其中，底座承载在线性轴承上。这些实施例包括多种变型，其中，通过滑动壳体约束底座以防止偏航旋转。
27.根据一些实施例，所公开的主题包括一种操作蠕动泵的方法，该方法包括通过将泵底座朝向至少一个滚子推动来在所述至少一个致动器滚子和泵底座之间挤压管道。该方法包括约束所述至少一个滚子在一个旋转方向上的运动，并将泵底座约束为单一位移且无旋转方向。
28.这些实施例包括多种变型，其中，推动有助于最小化闭合所需的在管道上的总力。这些实施例包括多种变型，其中，底座通过滑动壳体被约束以防止偏航旋转。这些实施例包括多种变型，其中，底座通过滑动壳体被约束以防止偏航旋转。
29.根据一些实施例，所公开的主题包括蠕动泵致动器。致动器具有由致动器保持的滚子，使得它们可以自由旋转，但是被固定到滚子。推动机构被构造成朝向该滚子推动底座。底座被压靠在滚子上，并被约束以防在至少一个自由度中枢转。通过将底座封装在仅允许在z轴方向上的滑动运动的壳体中，底座被约束以防止偏航旋转。
30.所述实施例包括一些变型，其中，推动机构包括弹簧。所述实施例包括多种变型，其中，除了沿着z轴的运动之外，底座的旋转运动通过线性轴承来约束。实施例包括多种变型，其中，线性轴承包括一对teflon衬套和润滑剂。实施例包括多种变型，其中，线性轴承包括一对teflon衬套和浸有润滑剂的海绵。实施例包括一些变型，其中，底座跨越小于150
°
的弧度。所述实施例包括一些变型，其中，底座跨越小于120
°
的弧度。实施例包括一些变型，其中，泵产生没有1rpm成分的压力脉冲。
31.可以观察到，致动器的由底座对应的弧度可以小于180
°
。在比如图4的实施例中，对应弧度可以小于45
°
。在其他实施例中，弧度小于150
°
，小于120
°
，小于90
°
，小于60
°
。在一些实施例中，由于短的弧度，泵送管道的初始状态可以是直的。
32.显然，根据本公开提供了一种蠕动泵。本公开能够实现许多替换、修改和变型。在本发明的范围内，所公开的实施例的特征可以被组合、重新排列、省略等，以产生另外的实施例。此外，在有些情况下，可以有利地使用某些特征，而不相应地使用其他特征。因此，申请人希望包含在本发明的精神和范围内的所有这样的替换、修改、等同物和变型。