專利名稱：平衡泵及其驅動方法及應用的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種醫療器械，特別涉及一種用于救治急、慢性腎衰竭、尿毒癥、重度毒物和藥物中毒等病的血液凈化設備的平衡泵。
背景技術：
血液透析治療是將血液通過一種只能讓小分子物質(如電解質，小分子腎性毒素)通過的半透膜制成的透析器，使血液在膜的一側，透析液在膜的另一側，兩側的溶液通過彌散、滲透作用，即溶質由濃度高的一側向濃度低的一側流動，讓血液中的中、小分子毒素可滲透到透析液中，電解質也可以通過滲透作用達到平衡，從而實現血液凈化目的的治療裝置。在血液透析機中，平衡裝置主要用于透析液回路中，其作用在于保證進入透析器中的透析液能與從透析器流出的液體體積相等，在透析液回路中另加超濾泵，從超濾泵抽出的液體量即為從患者血液中超濾出的液體量，從而達到治療的目的。
現有的用于透析液回路上控制透析液進出透析器平衡的平衡裝置主要是平衡腔或電子平衡稱，專利號為DE4116177的德國專利中公開了一種平衡腔，該平衡腔的內部腔體中由一塊彈性薄膜隔成兩個容量一樣的空間，并且每一空間都各自有一個入水口和出水口，平衡腔的內部腔體由第一個和第二個空間構成，兩個空間之間是一彈性薄膜，第一個空間有進水口和出水口，第二個空間有進水口和出水口，這種平衡的作用原理是在彈性薄膜的調節下，液體進入第一個空間，擠壓彈性薄膜向第二個空間，使第二個空間的體積隨之變化，這樣進入第一個空間的液體量與擠出第二個空間的液體量是一致的，當進入第一空間的液體把第二空間的液體完全擠出，則彈性薄膜貼到第二空間的腔壁上這時進入第一空間的壓力迅速增大，當壓力增大到某一固定值時，則切換過來，由第二空間進液，這時進入第二個空間的液體，擠壓彈性薄膜移向第一個空間，也會達到進入第二個空間的液體量與擠出第一空間的液體量是一致的。由此可見，要實現上述的交替功能，第一個空間的進水口與出水口以及第二個空間的進水口及出水口都必須有電磁閥來控制開與關，而且兩空間的進水口都必須連接動力泵，以及必須在進水口與動力泵之間連接有壓力檢測設備等外圍設備，這兩只動力泵配合進出口的電磁閥的開關，在壓力測定值的信號控制下，交替地向腔體兩空間泵入液體，從而達到透析液回路上透析液進出透析器的平衡。這種平衡裝置的結構比較復雜、作用響應時間長、只能依靠改變透析時間來調節透析液的流量、控制難度高、穩定性差、操控比較繁瑣。而電子平衡稱是由四把電子稱，外圍有8只電磁閥，兩臺動力泵以及掛在四把電子稱的容器組成，其實現透析液回路上透析液的平衡原理更加復雜、繁瑣；而且，前述的平衡腔或電子平衡秤都不具備動力泵的作用，進入與排出腔體的液體都需外接動力泵來實現。
發明內容
本發明的目的在于提供一種用于血液凈化設備的結構簡單、容易控制、安全可靠、穩定性高，符合醫用使用標準的平衡泵。
本發明的另一目的在于提供一種運用于上述平衡泵的驅動方法。
本發明的再一目的在于提供一種運用于上述平衡泵的應用。
本發明的目的通過下述技術方案實現本平衡泵包括兩個腔體，兩個腔體內分別安裝有彈性薄膜，彈性薄膜將每個腔體分隔成兩個相互密閉的空間，兩個腔體的兩個空間設置有開孔及排氣孔，與驅動電機相連接的連動桿穿過開孔并分別與兩個腔體內的彈性薄膜相連結，兩個腔體的另兩個空間分別設置有進水口和出水口。
所述腔體上的進水口和出水口可為兩個獨立的開孔的形式，亦可為單管連接的形式，單管的一端與腔體相連通，另一端設有分叉，在分叉的兩條管路上設置進水口與出水口。
所述腔體上的獨立的進水口和出水口安裝有單向閥。
所述連動桿與驅動電機連接的形式為通過曲柄連桿機構連接，將驅動電機的旋轉運動轉化為連動桿的直線往復運動。
所述驅動電機亦可為直線電機，直接驅動連動桿作直線往復運動。
所述連動桿與彈性薄膜可通過鉚接、螺釘固定、粘結、注壓成型等方式連接。
一種平衡泵的驅動方法，其特征在于平衡泵腔體內的彈性薄膜由驅動件直接驅動以使平衡泵腔體吸入或排出液體。
所述平衡泵兩個腔體的彈性薄膜同時由驅動件驅動，一個腔體吸入液體的同時，另一腔體排出液體。
一種平衡泵的應用，其特征在于利用兩個本發明所公開的平衡泵結合在一起由同一驅動電機驅動可構成自接應用于血液凈化設備，如血液透析機的平衡裝置。
本發明的工作原理是當本平衡泵工作時，連動桿在驅動電機的驅動下作等距的往返直線運動，當連動桿向一腔體方向運動時，該腔體內的彈性薄膜壓向外側空間，將該外側空間內的液體從出水口擠出腔體；同時另一腔體內的彈性薄膜則向其腔體的內側空間退讓，把液體從該腔體的進水口吸入外側空間，使液體進入腔體，由此實現吸力泵的功能，反之亦然；由于兩個腔體的體積相同，連動桿連動兩腔體的彈性薄膜，就可使兩腔體進液與排液的量一致。把兩個這種平衡泵結合在一起構成平衡裝置并入血液透析機的透析液回路上可以實現透析液進出血液透析器的量的平衡，從而符合血液透析治療中透析液進出透析器的量必須平衡的原理。
本實用新型相對現有技術具有下述優點(1)結構簡單、緊湊、合理，體積小，制造成本低；由于僅采用本平衡泵即可實現控制進液與排液的功能，而且其自身又具備泵的作用，避免了使用應用現有平衡腔所必需的電磁閥、外圍動力泵及壓力檢測設備等外圍設備，因而結構大為簡化、緊湊，可加工成較小體積的設備；同時，由于本平衡泵的結構更為合理(如采用簡單實用的單向閥結構就可滿足進出水口的定向作用，從而取代現有平衡腔技術使用電磁閥來切換以及避免使用壓力傳感器、調壓回路等外圍設備)，所以大大節約了制造成本，經濟效益較好；基于這一技術基礎上的血液透析機具有積體小，造價低，攜帶更加方便等諸多優點，市場前景好。
(2)操作方便；由于本平衡泵的連動桿自身作簡單的等距往返直線運動，兩腔體之間一進液，另一排液及其切換可自動進行而不需要外加任何信號來控制，從而省略了現有平衡腔技術中所使用測定壓力值的變化來切換或電子平衡稱用測定重量值的改變來切換的操作步驟，從而使操控更加簡單、方便，自動化程度高。
(3)控制精度高；由于本平衡泵的驅動裝置僅用一驅動電機，在控制透析液流量方面只需不改變等距往返直線運動的前提下，調節驅動電機的轉速就輕而易舉地實現透析液流量大小變化的調節，從而克服了現有平衡腔只能依靠透析時間來調節透析液的流量存在的響應時間較長、精度較低的缺點。
圖1是本發明平衡泵的結構示意圖。
圖2是利用圖1所示平衡泵構成的應用于血液透析機的平衡裝置。
圖3是利用圖1所示平衡泵構成的應用于血液透析機的另一結構的平衡裝置。
圖4是本發明平衡泵的另一結構的示意圖。
圖5是利用圖4所示平衡泵構成的應用于血液透析機的平衡裝置。
具體實施例方式
下面結合實施例附圖對本發明作進一步具體的描述，但本發明的實施方式不限于此。
實施例1圖1示出了本發明的具體結構，由圖1可見，本平衡泵包括兩個腔體1、2，兩個腔體1、2內分別安裝有彈性薄膜7、8，彈性薄膜7、8被腔體1、2的兩部份夾在中間，形成每個腔體的兩個空間1-1、1-2、2-1、2-2，兩個腔體1、2相對的一端設置有連動桿開孔9及排氣孔10，連動桿11穿過連動桿開孔9并分別與兩個腔體1、2內的彈性薄膜7、8相連結，兩個腔體1、2的另一端設置有獨立開孔的進水口1-3、2-4和出水口1-4、2-3，進水口1-3、2-4和出水口1-4、2-3安裝有單向閥3、5、4、6；連動桿11與直線電機(圖1中未示出)相連接，連動桿11與彈性薄膜7、8通過鉚接、螺絲固定、粘連、注壓成型等方式相連接。本平衡泵的驅動方法是平衡泵兩個腔體1、2內的彈性薄膜7、8同時由連動桿11直接驅動以使平衡泵腔體1、2吸入或排出液體，一個腔體吸入液體的同時，另一腔體排出液體。
圖2示出了本發明在血液透析機中的應用形式，由圖2可見，固定橫桿12與本發明兩個平衡泵連動桿11的中心相連接，將兩個平衡泵I、II連結在一起，固定橫桿12中心與直線電機13相連接，由直線電機13同時驅動兩個平衡泵I、II就構成直接應用于血液透析機的平衡裝置。本平衡裝置的工作原理是直線電機13帶動固定橫桿12作等距往返直線運動，固定橫桿12帶動兩連動桿11驅動彈性薄膜7、8在腔體內移動、變形，當固定橫桿12向上移動時，平衡泵I的腔體1內的空間1-1被壓縮，其內的透析液通過單向閥4被壓出，同時腔體2內的空間2-1被擴張，已用過的透析液通過單向閥5被吸入，腔體1中壓出的液體量與腔體2中吸入的液體量是相同的；當固定橫桿12向下移動時，腔體1內的空間1-1被擴張，外部干凈的透析液通過單向閥3被吸入，同時腔體2內的空間2-1被壓縮，其內已用過的透析液通過單向閥6被壓出，腔體1中吸入的液體量與腔體2中壓出的液體量是相同的；平衡泵II的工作原理與平衡泵I相同；將兩平衡泵I、II組成的平衡裝置(圖2所示)連接到血液透析機的透析液回路上，當平衡泵I工作時，即平衡泵I其一腔體將干凈透析液擠入透析器，把臟的透析液從透析器吸出，并進入另一腔體；同時，平衡泵II則一腔體吸入干凈的透析液，另一腔體把從透析器吸入腔內的臟透析液排棄掉，反之亦然；兩平衡泵I、II交替地向透析器泵入干凈的透析液及吸出已用的透析液，從而達到透析液回路上透析液進出透析器的平衡。當需控制透析液流量時，只需不改變等距往返直線運動的前提下，提高直線電機13的轉速就能實現透析液流量大小變化的調節，非常簡單方便。
實施例2圖3示出了利用圖1所示平衡泵構成的應用于血液透析機的另一結構平衡裝置的具體結構。本平衡裝置包括兩個平衡泵I、II，兩個平衡泵I、II的結構與實施例1中的相同；本平衡裝置與實施例1中的平衡裝置相區別之處在于固定橫桿12與滑桿14固定連接，滑桿14通過曲柄15及連桿16與電機17相連接。
本平衡裝置的工作原理是電機17通過曲柄15及連桿16帶動滑桿14作等距的直線往返運動，同時滑桿14帶動固定橫桿12驅動彈性薄膜7、8在平衡泵的腔體內移動、變形，其工作過程與實施例1相同。當需控制透析液流量時，只需不改變等距往返直線運動的前提下，提高電機17的轉速就能實現透析液流量大小變化的調節。
實施例3圖4示出了本發明平衡泵的另一種結構，由圖4可見，本平衡泵包括兩個腔體1、2，兩個腔體1、2內分別安裝有彈性薄膜7、8，彈性薄膜7、8被腔體1、2的兩部份夾在中間，形成每個腔體的兩個空間1-1、1-2、2-1、2-2，兩個腔體1、2相背的一端設置有連動桿開孔9及排氣孔10，連動桿11穿過連動桿開孔9并分別與兩個腔體1、2內的彈性薄膜7、8相連結，兩個腔體1、2相對的一端設置有單管18，單管18的一端與腔體1、2相連通，另一端設有分叉，在分叉的兩條管路上分別設置進水口1-3、2-4與出水口1-4、2-3；進水口1-3、2-4和出水口1-4、2-3安裝有單向閥；連動桿11與彈性薄膜7、8通過鉚接、螺絲固定、粘連、注壓成型等方式相連接。本平衡泵的驅動方法是平衡泵兩個腔體1、2內的彈性薄膜7、8同時由連動桿11直接驅動以使平衡泵腔體1、2吸入或排出液體，一個腔體吸入液體的同時，另一腔體排出液體。
圖5示出了本發明在血液透析機中的應用形式；由圖5可見，本發明兩個平衡泵I、II的連動桿11為一整體的連動架，連動架將兩個平衡泵I、II連結在一起，連接架的四個端部分別與兩個平衡泵的四個腔體內的彈性薄膜相連接，連接架同時通過曲柄15及連桿16與電機17相連接就構成直接應用于血液透析機的平衡裝置。本平衡裝置的工作原理是電機17通過曲柄15及連桿16帶動連動架作等距的直線往返運動，連動架驅動彈性薄膜在平衡泵的腔體內移動、變形，當連接架向上移動時，平衡泵I的腔體1內的空間1-1被壓縮，其內的透析液通過出水口1-4被壓出，同時腔體2內的空間2-1被擴張，己用過的透析液通過進水口2-4被吸入，腔體1中壓出的液體量與腔體2中吸入的液體量是相同的；當連接架向下移動時，腔體1內的空間1-1被擴張，外部干凈的透析液通過進水口1-3被吸入，同時腔體2內的空間2-1被壓縮，其內已用過的透析液通過出水口2-3被壓出，腔體1中吸入的液體量與腔體2中壓出的液體量是相同的；平衡泵II的工作原理與平衡泵I相同；將兩平衡泵I、II組成的平衡裝置(如圖5所示)連接到血液透析機的透析液回路上，當平衡泵I工作時，即平衡泵I其一腔體將干凈透析液擠入透析器，把臟的透析液從透析器吸出，并進入另一腔體；同時，平衡泵II則一腔體吸入干凈的透析液，另一腔體把從透析器吸入腔內的臟透析液排棄掉，反之亦然；兩平衡泵I、II交替地向血液透析機泵入干凈的透析液及吸出已用的透析液，從而達到透析液回路上透析液進出血液透析機的平衡。當需控制透析液流量時，只需不改變等距往返直線運動的前提下，提高電機17的轉速就能實現透析液流量大小變化的調節，非常簡單方便。
權利要求
1.一種平衡泵，其特征在于本平衡泵包括兩個腔體，兩個腔體內分別安裝有彈性薄膜，彈性薄膜將每個腔體分隔成兩個相互密閉的空間，兩個腔體的兩個空間設置有開孔及排氣孔，與驅動電機相連接的連動桿穿過開孔并分別與兩個腔體內的彈性薄膜相連結，兩個腔體的另兩個空間分別設置有進水口和出水口。
2.根據權利要求1所述的平衡泵，其特征在于所述腔體上的進水口和出水口可為兩個獨立的開孔的形式；亦可為單管連接的形式，單管的一端與腔體相連通，另一端設有分叉，在分叉的兩條管路上設置進水口與出水口。
3.根據權利要求2所述的平衡泵，其特征在于所述腔體上的獨立的進水口和出水口安裝有單向閥。
4.根據權利要求1所述的平衡泵，其特征在于所述連動桿通過曲柄連桿機構與驅動電機相連接。
5.根據權利要求1所述的平衡泵，其特征在于所述驅動電機為直線電機。
6.根據權利要求1所述的平衡泵，其特征在于所述連動桿與彈性薄膜通過鉚接、螺釘固定、粘結、注壓成型方式連接。
7.一種平衡泵的驅動方法，其特征在于平衡泵腔體內的彈性薄膜由連動桿直接驅動以使平衡泵腔體吸入或排出液體。
8.根據權利要求7所述的平衡泵的驅動方法，其特征在于所述平衡泵兩個腔體的彈性薄膜同時由連動桿驅動，一個腔體吸入液體的同時，另一腔體排出液體。
9.一種平衡泵的應用，其特征在于利用兩個平衡泵結合在一起由同一驅動電機驅動構成直接應用于血液凈化設備的平衡裝置。
全文摘要
本發明提供一種平衡泵，本平衡泵包括兩個腔體，兩個腔體內分別安裝有彈性薄膜，彈性薄膜將每個腔體分隔成兩個相互密閉的空間，兩個腔體的兩個空間設置有開孔及排氣孔，與驅動電機相連接的連動桿穿過開孔并分別與兩個腔體內的彈性薄膜相連結，兩個腔體的另兩個空間分別設置有進水口和出水口；該平衡泵腔體內的彈性薄膜由驅動件直接驅動以使平衡泵腔體吸入或排出液體；利用上述兩個平衡泵結合在一起由同一驅動電機驅動可構成直接應用于血液凈化設備的平衡裝置。本發明結構簡單、緊湊、合理，體積小，制造成本低，容易控制，穩定性高；利用本發明制成的血液凈化設備具有積體小，造價低，攜帶方便等諸多優點，市場前景好。
文檔編號A61M1/10GK1404882SQ0213503
公開日2003年3月26日 申請日期2002年10月28日 優先權日2002年10月28日
發明者尹良紅 申請人:尹良紅