[发明专利]用于基于管材料性能来提高蠕动泵系统的精确度的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种提高蠕动泵的精确度的方法。更具体地，本发明涉及一种用于降低因管的物理参数而导致泵输出变化的方法。

背景技术

蠕动泵由于其输送相对高精确度的给药剂量的能力而广泛用于各种设备中。蠕动泵通常使用具有壁的弹性管，壁限定出具有在特定承受范围内的直径的流体流动腔。管通常使用硅树脂或类似聚合物制成，这允许压缩并相对快速地恢复到管的原始形状。在流体输送过程中，管保持与泵构件接合，泵构件有选择地压缩管的一部分以从流体流动腔的一部分中排出液体，并推动流体穿过腔下游。一旦泵构件与管的部分脱开，管恢复到其原始形状，并且腔充满附加流体。

在线性或曲线蠕动泵中，大致如图1A中的10所示，管件14可围裹或拉伸绕过多个连接构件或泵爪18。连接构件18继而延伸进入管14以塌缩管并向下游推动流体。随着连接构件18缩回，弹性管14回到其正常横截面，以此允许腔盛满将在下一个循环中被推动的流体。由连接部件18塌缩的管14段提供相对已知的腔中的溶液体积。因此,连接部件的每个循环推动一定量的流体并且多次重复循环将输送所需的剂量。曲线泵的操作的更具体说明可见于美国专利6,164,921。

在转动式蠕动泵中，如图1B所示，管14通常锚固在泵体20的相对两端14a和14b。锚固可通过连接弹性管14至其它管的连接件24完成。（硅树脂管通常比其它类型的管更贵，所以仅在位于泵上的部分使用硅树脂管是经济的做法）。在相对端14a和14b之间，管被围绕在具有多个连接构件或辊子38、38a、38b的转子28周围。随着辊子绕着转子移动，辊子将挤压管并塌缩腔（如辊子38a所示的）。这导致相对已知的流体量被布置在辊子38a和38b之间的管部分14c的腔中。随着辊子38a继续移动进入辊子38所示的位置，辊子塌缩管并推动腔中的流体向前。因此每个转子28的第三次旋转都向下游输送大致已知量的流体。因此，使用者可通过简单地控制转子转动次数来获得所需剂量。转动式蠕动泵的更详细功能可见于美国专利5,720,721。

尽管蠕动泵是相对精确的，但是它们的精确度很大程度上取决于管的物理性能和沿着管的物理状态。例如，美国专利5,720,721中教导置于转子上游和下游的多个压力传感器42以探测管内的压力变化，压力变化可影响管每次转动推动的流体量。气泡探测器46也可被用于确保适量的液体被推动和/或不存在不期望的空气等等。

除了管中的压力和被泵出的流体内的材料之外，管自身的物理参数也对精确度有影响。这些物理参数可包括限定出腔的壁的厚度、腔的直径（即管的内径）、管的长度和管的材料性能，例如硬度计等级（总体与管的压缩性能相关）和杨氏模量（总体与管的拉伸性能相关）。

各个物理参数或性能能够影响泵输送的流体的精确度。例如，如果管具有比另一个管大的内径，由于更大的横截面区域，它将随着蠕动泵的每个循环运送较大体积的流体。同样地，管的塌缩性的变化将影响随着泵的每个循环通过管的溶液量。此外，长度是重要的，因为拉伸管将自然地减少管的内径，并且减少随着每个泵循环推动的流体量。然而，更易拉伸的管实际上可随着每个循环输送稍高的流体量。

因为管的物理参数对通过泵的实际流量有显著影响，常见的是对于制造用于医用泵或其它泵的蠕动泵盒或供给管路要求高度精确度以要求管原料在一定参数内。例如，制造场内饲喂泵盒或注射泵盒的公司可采购管并要求其被交付时具有长5英寸±0.040英寸、具有0.200英寸±0.003英寸的外径、0.120英寸±0.003英寸的内径并具有邵氏硬度50±5的硬度计等级。

在管规格中所允许的变化相对较小时，各个变化具有对泵的容积精确度的影响。例如，管壁厚度的不同可产生在输出值中2%的不同。同样地，管的硬度计等级或杨氏模量的不同可产生在输出值中2%的不同。当各个变化叠加时，管的差异可产生在泵的总输出流量中5-10%之间的不同。

需要理解的是泵的精确度可通过进一步减少管必须符合的公差而增加，这需要生产商提供更接近符合公差的管，这通常导致更高的管采购价格，因此对于终端用户增加了蠕动泵设备的价格。

因此，当对于在使用符合预定参数组的管时，提高了蠕动泵的精确度的方法的需要。

发明内容

根据本发明的主旨，已经发现可通过至少部分根据物理特性，而不是在环境状态下的一系列预定长度切割管，来实现在蠕动泵中流体输送中的精确度的提高。