Die Erfindung bezieht sich auf eine Schlauchrollenpumpe mit auswechselbaren Rotoren, insbesondere für eine Dialysiereinrichtung.
Schlauchrollenpumpen dienen zum okkludierenden Fördern von Flüssigkeiten und werden beispielsweise häufig in Laboratorien, Kleinproduktionsanlagen, Analysegeräten, Infusionspumpen und insbesondere auch in Dialysiereinrichtungen eingesetzt. Sie besitzen einen Stator und einen darin umlaufenden Rotor mit mindestens zwei Quetschrollen, die einen zwischen Stator und Rotor eingelegten Förderschlauch okkludieren und so eine im Förderschlauch befindliche Flüssigkeit antreiben.
Bei derartigen Schlauchrollenpumpen ist es in der Regel möglich, den Rotor beispielsweise zum Zwecke von Reinigung, Reparatur oder zum Austausch des Rotors zur Anpassung an verschiedene Schlauchmaterialien, -durchmesser und/oder -wandstärken von der Rotoraufnahme zu trennen, um beispielsweise die Andruckfedern für die Quetschrollen des Rotors einzustellen oder den Rotor gegen eine andere Rotorausführung auszutauschen. Zudem besitzen viele Schlauchrollenpumpen - insbesondere solche, die in Laboratorien, Kleinproduktionsanlagen, Analysegeräten und Dialysiereinrichtungen zum Einsatz kommen, mehrere Fördereinrichtungen mit untereinander austauschbaren Rotoren, die jedoch unterschiedliche Eigenschaften besitzen können. Diese Eigenschaften können beispielsweise von den eingesetzten Förderschläuchen, weiteren Bauteilen im Förderstrom der Schlauchrollenpumpe, der Viskosität des zu fördernden Mediums, den gewünschten Förderdrücken und anderen Parametern abhängen.
Bei einem Verschluss des Schlauches oder einem Anstieg des Durchgangswiderstands stromabwärts der Pumpe steigt der Druck im Schlauch bei weiterem Betrieb der Schlauchrollenpumpe sehr schnell an und würde ohne weitere Sicherungsvorkehrungen unweigerlich zu Beschädigungen des Schlauches oder von mit dem Schlauch verbundenen weiteren Bauteilen, wie Filtern, Membranen, Dialysatoren oder Tropfkammern, führen.
Um solchen Beschädigungen entgegenzuwirken, können beispielsweise die Quetschrollen des Rotors senkrecht zur Drehrichtung federnd gelagert sein, so dass sie einem sich im Schlauch aufbauenden Druck nachgeben. Die Federkonstante der Lagerung bestimmt hierbei den maximalen Okklusionsdruck und begrenzt damit den Förderdruck der Schlauchrollenpumpe. Dies kann beispielsweise dadurch technisch realisiert werden, dass der Rotor zwei zueinander parallel federnd verschiebbare Arme aufweist, an deren Enden die Quetschrollen drehbar gelagert sind.
Die Federkonstante der Rotoren kann beispielsweise bei Schlauchrollenpumpen für Dialysiereinrichtungen für die gepumpte Flüssigkeit, das eingelegte Schlauchset mit dem Förderschlauch, weitere verwendete Bauteile (wie Filter, Membranen, Dialysatoren, Membranen und/oder Tropfkammern) und die Behandlungsart unterschiedlich sein. So kann beispielsweise der Rotor der Schlauchrollenpumpe einer Dialysiereinrichtung für die Substituatlösung mit geringerer Federkraft, also auch mit geringerem maximalem Okklusionsdruck, ausgestattet sein, als beispielsweise der Rotor der Blutpumpe. Konstruktiv sind die Fördereinrichtungen der Schlauchrollenpumpen ansonsten aber identisch, so dass jeder Rotor in jeden Stator eingelegt werden kann.
Bei der Reinigung und Desinfektion der Dialysiereinrichtung werden nun die Rotoren der Pumpen aus den Statoren entfernt, um die Dialysiereinrichtung und die Rotoren besser desinfizieren zu können. Um die Statoren identifizieren zu können und den richtigen Rotor in die jeweilige Fördereinrichtung einbauen zu können, sind die Rotoren nach dem Stand der Technik üblicherweise mit Aufklebern versehen, die sich jedoch im Laufe der Zeit ablösen können. Selbst bei intaktem Aufkleber besteht die Gefahr von menschlichen Fehlern bei der Aufrüstung, wenn die Beschriftung oder Markierung auf den Aufklebern nicht richtig gelesen und deshalb beispielsweise nicht an das eingelegte Schlauchset, die verwendeten Bauteile (wie Filter, Membranen, Dialysatoren und/oder Tropfkammern) und die Behandlungsart angepasst wird. Es besteht somit die Gefahr, dass nach erfolgter Desinfizierung des Gerätes Rotoren verwechselt werden, also beispielsweise Rotoren mit falscher Rollenfederkraft in die jeweilige Fördereinrichtung eingelegt werden, oder beispielsweise beim Wechsel der Behandlungsart der Austausch der Rotoren vergessen wird. Hierdurch kann es nicht nur zur Beschädigung von Bauteilen der Dialysiereinrichtungen, sondern auch zu schlechten Behandlungsergebnissen und zur Gefährdung von Gesundheit oder Leben der Patienten kommen. Siehe
Es ist somit Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die korrekte Bestückung der Dialysiereinrichtung mit Rotoren des richtigen Typs und insbesondere der richtigen Federkraft in der jeweiligen Fördereinrichtung sicherzustellen und eine Fehlaufrüstung der Dialysiereinrichtung unter allen Umständen zuverlässig auszuschließen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Schlauchrollenpumpe gemäß Anspruch 1 gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen sind in den Unteransprüchen angegeben.
Gemäß vorliegender Erfindung wird eine Schlauchrollenpumpe, vorzugsweise für eine Dialysiereinrichtung, angegeben, mit einer Rotoraufnahme, einem Rotor, der mit der Rotoraufnahme verbunden werden kann und vorzugsweise eine Mehrzahl von Markierungsvorrichtungen aufweist, durch deren Art und/oder Anordnung mindestens eine Eigenschaft des Rotors kodiert ist, und einer Sicherheitseinrichtung mit mindestens einer Erfassungsvorrichtung, mittels welcher die durch die Markierungsvorrichtung(en) kodierte mindestens eine Eigenschaft des Rotors kontrolliert werden kann, wobei die Sicherheitseinrichtung in Abhängigkeit von mindestens einer dieser Eigenschaften des Rotors aktiviert werden kann.
Durch eine solche Schlauchrollenpumpe, wie sie in Anspruch 1 angegeben ist, ist es möglich, beispielsweise den Rotortyp oder eine Einstellung des Rotors oder zumindest eine Eigenschaft des in einer Fördereinrichtung der Schlauchrollenpumpe montierten Rotors mittels der mindestens einen Erfassungsvorrichtung der Sicherheitseinrichtung automatisch zu kontrollieren und im Falle einer Fehlaufrüstung die Sicherheitseinrichtung zu aktivieren und so eine geeignete Aktion auszulösen. Zusätzlich ist es technisch leicht durchführbar, derartige Erfassungsvorrichtungen fest in den Rotor zu integrieren oder unverlierbar mit diesem zu verbinden. Eine andere vorstellbare Möglichkeit wäre es, beispielsweise eine solche Erfassungsvorrichtung an einem Einstellelement der Andruckfeder anzubringen, wobei über die Erfassung der Position dieser Erfassungsvorrichtung die Vorspannung und damit die Andruckkraft der Einstellfeder und so der Okklusionsdruck automatisch kontrolliert werden kann. Auch im Routinebetrieb durch wenig geschultes Personal oder in hektischen Krankenhaussituationen kann so eine Fehlbestückung der Fördereinrichtungen zuverlässig ausgeschlossen werden.
In einer bevorzugten Ausführungsform kann bei Inbetriebnahme der Schlauchrollenpumpe mit einem Rotor mit falschen oder ungeeigneten Eigenschaften die Schlauchrollenpumpe durch die Sicherheitseinrichtung deaktivierbar und/oder ein Warnsignal auslösbar sein. Hierdurch ist es unmittelbar möglich - zusätzlich zu beispielsweise einer Beschränkung der Betriebszustände der Schlauchrollenpumpe auf ungefährliche Werte (z.B. lediglich Inbetriebnahme des Motors im Kriechbetrieb zur Entlüftung oder Testung des Systems) oder einer ebenfalls denkbaren Protokollierung der Rotorbestückung -, jeglichen Betrieb der Schlauchrollenpumpe beispielsweise nach einer oder wenigen Umdrehungen des Rotors zu verhindern. Dabei wird unter einem Rotor mit falschen oder ungeeigneten Eigenschaften ein Rotor verstanden, der hinsichtlich seines Typs, seiner Einstellung (im Falle beispielsweise eines Rotors mit verstellbarer Andruckkraft) oder mindestens einer Rotoreigenschaft nicht mit den Erfordernissen des jeweiligen Einsatzes übereinstimmt. So ist es beispielsweise möglich, dass der Istwert der mindestens einen Eigenschaft des Rotors nicht mit dem für die Betriebsbedingungen erforderlichen oder optimalen Sollwert übereinstimmt, oder dass der Istwert der mindestens einen Eigenschaft des Rotors nicht innerhalb eines für die Betriebsbedingungen vorgegebenen Sollwertbereiches liegt. Dabei ist es beispielsweise im Falle einer Schlauchrollenpumpe für eine Dialysiereinrichtung vorstellbar, dass im Hinblick auf die Betriebsbedingungen zusätzlich auch weitere Faktoren, wie die Betriebsart der Schlauchrollenpumpe, die Eigenschaften verwendeter Bauteile - insbesondere von Schläuchen, Filter-, Membranvorrichtungen und/oder weiteren Rotoren -, Arbeitsprogramme und/oder weiteren Daten - insbesondere Behandlungs- und/oder Patientendaten - berücksichtigt werden. Hierdurch kann ein Maximum an Sicherheit gewährleistet werden.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform kann/können die Markierungsvorrichtung(en) derart bzgl. des Rotors angeordnet sein, dass diese bei Drehung des Rotors an der mindestens einen Erfassungsvorrichtung vorbeigeführt wird/werden und hierdurch ein Signalmuster durch die mindestens eine Erfassungsvorrichtung erzeugt wird, durch welches die mindestens eine Eigenschaft des Rotors detektiert werden kann. Dies stellt eine technisch besonders vorteilhafte Weiterbildung der Schlauchrollenpumpe dar, bei der unter Rückgriff auf wenige einfache, zuverlässige Sensoren (ohne beispielsweise den Einsatz bildgebender Verfahren oder Mustererkennung) die mindestens eine Eigenschaft des Rotors detektiert werden kann. Bereits nach einer oder wenigen Umdrehungen des Rotors kann dabei im Falle einer Fehlbestückung die Sicherheitseinrichtung ausgelöst und der Weiterbetrieb der Schlauchrollenpumpe so frühzeitig unterbunden werden.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform kann das Signalmuster der mindestens einen Erfassungsvorrichtung unter Verrechnung mit einem Drehgeschwindigkeitssignal eines Schlauchrollenpumpenantriebs ausgewertet werden. Als Drehgeschwindigkeitssignal kann dabei ein Ansteuersignal eines Schrittmotors, ein motoreigenes, z.B. durch den Kommutator erzeugtes oder durch einen separaten Tachogeber generiertes Tachosignal, ein Generatorsignal oder jedes andere Drehgeschwindigkeitssignal zur Anwendung kommen. Hierdurch ist es möglich, beispielsweise den Winkelabstand zwischen zwei Markierungsvorrichtungen drehzahlunabhängig präzise zu erfassen oder die Erstreckung einer Markierungsvorrichtung zu erkennen und so zwischen verschiedenen Abmessungen von Markierungsvorrichtungen zu differenzieren.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform kann jede der Markierungsvorrichtungen bei jeder Umdrehung durch mindestens zwei Erfassungsvorrichtungen erfasst werden. Dies stellt eine weitere Möglichkeit dar, um beispielsweise die Rotationsgeschwindigkeit des Rotors zu bestimmen und hierdurch beispielsweise den Winkelabstand zwischen zwei Markierungsvorrichtungen drehzahlunabhängig präzise zu erfassen oder die Erstreckung einer Markierungsvorrichtung zu erkennen und so zwischen verschiedenen Abessungen von Markierungsvorrichtungen zu differenzieren.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform kann aus dem Signalmuster der mindestens einen Erfassungsvorrichtung außerdem Drehzahl und/oder Drehrichtung des Rotors bestimmt werden. Ist in einem bestimmten Abstand zur Drehachse beispielsweise lediglich eine Markierungsvorrichtung oder lediglich eine Markierungsvorrichtung einer bestimmten Art oder mehrere Markierungsvorrichtungen über einen Drehwinkelbereich von weniger als 180° verteilt, so lässt sich mit denselben Erfassungsvorrichtungen, die für die Detektion und Kontrolle der mindestens einen Eigenschaft des Rotors verantwortlich sind, gleichzeitig auch die Drehgeschwindigkeit und ggf. bei geeigneter Anordnung der Markierungsvorrichtungen auch die Drehrichtung des Rotors miterfassen.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform kann/können die Markierungsvorrichtung(en) berührungsfrei magnetisch, elektromagnetisch und/oder optisch detektiert werden. Hierdurch lässt sich ein besonders zuverlässiger und störungsfreier Betrieb und eine ebensolche Erfassung der Markierungsvorrichtungen sicherstellen.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform kann mindestens eine der Erfassungsvorrichtungen einen Magnetfeldsensor, vorzugsweise einen Hall-Sensor, aufweisen. Dies stellt eine besonders vorteilhafte und zuverlässige Ausführungsform für eine Erfassungsvorrichtung dar, die feuchtigkeits- und verschmutzungsunabhängig arbeitet und es beispielsweise erlaubt, als Markierungsvorrichtungen kleine Permanentmagnete am oder im Rotor anzubringen.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform kann mindestens eine der Erfassungsvorrichtungen einen vorzugsweise elektromagnetischen oder induktiven Näherungssensor aufweisen. Beispielsweise durch Induktion von Wirbelströmen, Schwingkreisverstimmung durch Änderung der Induktivität, aber auch durch Kapazitätsänderung oder optische Messungen (IR-Reflektivitätsänderungen) lassen sich die Markierungsvorrichtungen einfach und zuverlässig erfassen.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform kann mindestens eine Markierungsvorrichtung eine Transpondervorrichtung aufweisen. Bei dieser Transpondervorrichtung kann es sich vorzugsweise um einen RFID Transponder ("Radio-Frequency IDentification" Transponder) oder RFID Chip handeln. Hierdurch lässt sich bereits durch eine einzige Markierungsvorrichtung eine Mehrzahl oder eine Vielzahl von Informationen des Rotors zuverlässig und kostengünstig übertragen. So ist es beispielsweise möglich, mehrere Eigenschaften (z.B. Okklusionsdruck, Eigenschaften der Andruckrolle (wie Breite, Ausformung, Material), Anzahl der Andruckrollen), aber auch zusätzlich eine individuelle Rotor ID oder Herstellungsdaten oder Betriebszeiten des Rotors abzuspeichern und auszulesen.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform kann/können die Markierungsvorrichtung(en) in unterschiedlichen Abständen zur Drehachse der Rotoraufnahme angeordnet sein. Hierdurch lässt sich auf einfache Weise die Anzahl der Codierungsmöglichkeiten beispielsweise für Eigenschaften des Rotors oder andere Informationen wie Drehzahl und/oder Drehrichtung erweitern. Zudem können so die Markierungsvorrichtungen auch bei schmalen Rotorarmen vorteilhafter angeordnet und die Erfassungsgenauigkeit auch mit einfachen und kostengünstigen Erfassungsvorrichtungen erhöht werden.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform kann durch die Sicherheitseinrichtung die mindestens eine Eigenschaft des Rotors unter Berücksichtigung von Eigenschaften weiterer Bauteile - insbesondere von Schläuchen, Filter-, Membranvorrichtungen, Dialysatoren und/oder weiteren Rotoren - und/oder Arbeitsprogrammen und/oder weiteren Daten - insbesondere Behandlungs- und/oder Patientendaten - ausgewertet werden. Auf diese Weise kann eine Vielzahl von für die richtige Auswahl des Rotors relevanten Parametern berücksichtigt werden und so ein Maximum an Sicherheit und Flexibilität gewährleistet werden. So ist es beispielsweise technisch möglich, auch andere Bauteile, die im Flüssigkeitskreislauf des Dialysesystems angeordnet sind, ebenfalls durch geeignete Markierungsvorrichtungen zu kennzeichnen und automatisch zu erfassen; ebenso kann die Betriebsart der Dialysiereinrichtung berücksichtigt werden. Behandlungs- und/oder Patientendaten könnten beispielsweise aus einem Computersystem - ggf. unter Abgleich mit einer Patienten-Chipkarte oder einem anderen Identifizierungs- oder Speichersystem - ausgelesen und übertragen werden. Auch wäre es vorstellbar, Daten aus einem Barcode einer Patientenakte oder Karteikarte auszulesen, um hierdurch beispielsweise Patientendaten, Informationen über den Behandlungsverlauf, Art der Dialyse, eingesetzte Austauschmembranen, Ultrafiltrationsflüssigkeit, Substituatlösung, Durchflussraten, Behandlungsdauern zu berücksichtigen. Dies könnte u.U. dazu führen, dass die gesamte Programmierung und Kontrolle der Dialysiereinrichtung automatisierbar gemacht werden könnte.
Die Erfindung wird nicht durch die konkreten Ausführungsformen begrenzt; die Merkmale aller vorgenannten Ausführungsformen sind - soweit sie sich nicht gegenseitig technisch ausschließen oder negativ beeinträchtigen, frei miteinander kombinierbar.
Anhand der Zeichnungen werden zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung nachstehend eingehend erläutert. Es zeigen:
In drei verschiedenen Abständen von der Drehachse (3) befinden sich beiderseits derselben auf beiden Abschnitten der zwei Rotorarme (4) insgesamt 2 x 2 x 3 = 12 Markierungsbohrungen oder Markierungseintiefungen (6, 7), die Markierungsvorrichtungen aufnehmen können und durch Vergießen mit einer Vergussmasse dauerhaft hermetisch verschlossen werden können. Einige dieser Markierungseintiefungen (6) enthalten als Markierungsvorrichtungen elektrisch leitfähige Metallplättchen oder Inlays (z.B. Kupfer-, Eisen- oder Aluminiumplättchen; schwarz gefüllte Kreise), andere Markierungseintiefungen (7) enthalten keine Markierungsvorrichtungen (offene Kreise). S1, S2 und S3 (S = Sensor) symbolisieren induktive Näherungssensoren (8, 9, 10), die in der rückwärtigen Wand des Stators (1) nahe der Statoroberfläche angeordnet sind.
Durch die Rotation des Pumpenrotors werden die Metallplättchen periodisch in das Magnetfeld der Näherungssensoren (8, 9, 10) gebracht. Hierbei werden Wirbelströme in den sich im Magnetfeld bewegenden Metallplättchen induziert, wobei dem Magnetfeld Energie entzogen wird, was wiederum in der Leistungsaufnahme der Näherungssensoren (8, 9, 10) detektiert werden kann.
Die Anzahl und die geometrische Verteilung der elektrisch leitfähigen Plättchen können nun verschieden Merkmale des Rotors (2) kodieren. Zudem ist es möglich, ein transientes Sensorsignal zur Detektion einer vollen Umdrehung zu nutzen und so die Umdrehungsgeschwindigkeit und die Zeit, in der die übrigen Sensorsignale vollständig anliegen, zu detektieren. In
In einem anderen, nicht dargestellten Ausführungsbeispiel ist jeder Rotor mit mindestens einem Magneten zur Drehrichtungserkennung ausgestattet. Durch zwei hintereinander geschaltete Hall-Sensoren in der rückwärtigen Wand des Stators und der zeitlichen Auswertung, welcher der beiden Hall-Sensor den Magneten zuerst detektiert, wird die Rotationsrichtung erkannt. Bei konstanter Rotationsgeschwindigkeit kann durch einen Hall-Sensor die Breite des Magneten ermittelt werden.
Eine spezielle vereinfachte Ausführungsform ergibt sich, sofern der Pumpenantrieb über einen Tachoausgang verfügt, der eine feste Anzahl an Pulsen pro Rotorumdrehung erzeugt. Bei unterschiedlich breiten Magneten verändert sich hier - wie in
In dem
Die Überwachung der Rotoren kann während der kompletten Laufzeit der Maschine, abhängig vom gewählten Behandlungsverfahren, aktiv sein. Sinnvollerweise wird jedoch unmittelbar nach dem Aufrüsten, d.h. beispielsweise beim Füllen des Schlauchsystems, die Prüfung durchgeführt. Auf diese Weise kann dann der Anwender rechtzeitig vor Behandlungsbeginn auf eine Bestückung der Fördereinrichtung mit einem falschen oder ungeeigneten Rotor hingewiesen werden.
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