DE8816546U1

DE8816546U1 - Sterilisierbare Pumpe

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Publication number: DE8816546U1
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Priority date: 1988-07-08
Filing date: 1988-07-08
Publication date: 1989-12-14
Anticipated expiration: 1998-07-09

Description

Die Neuerung betrifft eine sterilisierbare Pumpe, die insbesondere für chirurgische Anwendugen geeignet ist.

In der Chirurgie, insbesondere in der Orthopädie oder Gelenkersatzchirurgie, gibt es eine Reihe von Operationstechniken, die die Anwendung von Pumpen zum Evakuieren erfordern. So wurde beispielsweise in der Gelenkersatzchirurgie eine Methode vorgeschlagen, bei der, um das Knochenbett bluttrocken zu halten und artefaktfrei mit Knochenzement aufzufüllen, der Knochenzement unter Vakuum appliziert und gleichzeitig eine Drainage gelegt wird. Es sind auch Methoden bekannt, den Knochenzement zur Verringerung der Blasenbildung und Erhöhung seiner Festigkeit untT Vakuum zu mischen.

Für die Anwendung dieser Methoden wären sterilisierbare Pumpen wünschenswert, wobei unter Sterilisation eine Behandlung mit Dampf bei etwa 140'C über beispielsweise 2C bii> 30 Minuten verstanden wird. Die bekannten Pumpen können nicht auf diese Weise sterilisiert werden, da sie Kunststoffteile enthalten, die derartigen Temperaturen nicht standhalten. Die bekannten Pumpen können deshalb nicht im sterilen Bereich auf dem Operationstisch angeordnet werden, sondern auf dem Boden des Operationssaales, was lange Schlauchzuführungen und ein großes Totraumvolumen bedingt.

Außerdem wäre es bei den chirurgischen Anwendungen wünschenswert, daß ein Vakuum bzw. ein Unterdruck von etwa bis 150 mbar Absolutdruck innerhalb einiger Sekunden erzielt wird, da die Effektivität des applizierten Vakuums mit der Zunahme der Latenzzeit abnimmt. Mit den für chirurgische Anwendungen bekannten Pumpen lä/3t sich eine derartig rasche Evakuierung nicht erzielen.

Der Neuerung liegt somit die Aufgabe zugrunde, eine Pumpe, insbesondere für chirurgische Anwendungen bereitzustellen, die im sterilen Bereich auf dem Operationstisch verwendet werden kann. Die Pumpe soll außerdem innerhalb möglichst kurzer Zeit einen für chirurgische Anwendungen ausreichenden Unterdruck erzeugen.

Diese Aufgabe wird durch die Pumpe gemäß der Schutzansprüche gelöst. Die Neuerung geht dabei von dem Grundgedanken aus, eine Pumpe bereitzustellen, die vollständig aus sLnrilisierbarem Material besteht, so da/9 die gesamte Pumpe einer Sterilisierungsbehandlung bei ca. 140*C unterzogen werden kann.

Die neuerungsgemäße Pumpe arbeitet vorzugsweise nach dem Prinzip der bekannten Wasserstrahlpumpe, bei der fließendes Wasser zur Erzeugung von Unterdruck verwendet wird. Bei der Wasserstrahlpumpe wird Wasser durch ein nach unten sich konisch verengendes Rohr geleitet, das vor einem darunter befindlichen zylindrischen Rohr endet. An dem Spalt zwischen den beiden Rohren entsteht ein Unterdruck, so da£ umgebende luft aus einem Ansaugstück in den Wasserstrahl gesaugt, mitgerissen und durch das untere zylindrische Rohr abgeführt wird.

Die neuerungsgemäße Pumpe arbeitet vorzugsweise nach einem ähnlichen Prinzip, allerdings mit Druckluft ansrelle von Wasser. Dies hat den Vorteil, daß Druckluft im Operationssaal üblicherweise aus der Hausleitung mit etwa 8 bar verfügbar ist.

Der zum Ansaugen von Luft aus dem zu evakuierenden Raum erforderliche Unterdruck wird dadurch erzeugt, da/3 die Druckluft durch eine Düsenkamoer geführt wird, in der eine Ldval-Düse mit einem Spalt angeordnet ist. Durch diesen Spalt wird die umgebende Luft angesaugt. Die Form der Laval-Düse ist vorteilhafterweise so optimiert, da/9 sich weder in der An-

Säugöffnung noch in der Beschleunigungsdüse Kanten befinden, die die Luftströmung stören.

Bei Anwendung von ca. 300 1 Druckluft pro Minute lä0t sich innerhalb einiger Sekunden, vorzugsweise etwa 3 Sekunden, ein Unterdruck von etwa 900 mbar unter Atmosphärendruck, d.h. ein Absolutdruck von etwa 100 bis 120 mbar im zu evakuierenden Raum erzeugen.

Vorzugsweise wird die Druckluft nach dem Durchströmen der Düsenkammer innerhalb der Pumpe umgelenkt und wieder zu ihrer Eintrittsseite zurückgeführt. Auch die Umlenkung im Pumpengehäuse erfolgt vorzugsweise ohne gro/3en Widerstand oder Wirbelbildung. Hierzu wird vorteilhafterweise eine Umlenkkammer an der dem Drucklufteintritt gegenüberliegenden Seite des Gehäuses verwendet, in der die Druckluft um 180* umgelenkt wird. Bei dieser Umlenkung strömt die Druckluft vorteilhafterweise durch ein Filter, das als Diffusor wirkt. Das Filter kann aus Sinterbronze oder zusammengesinterten Kupferkügelchen bestehen und dient außerdem als Schalldämpfer.

Nach der Umlenkung strömt die Druckluft in entgegengesetzter Richtung zur Strömungsrichtung in der Laval-Düse zur Eintrittsseite zurück. Zur Verlangsamung der Strömung und zum Druckabbau ist in dem Gehäuse eine Bremskammer mit großem Durchmesser vorgesehen. Vorzugsweise befindet sich die Bremskaiuner zentral im Gehäuse und umgibt die Düsenkammer ssit der Laval-Düse.

nach der Verlangsamung in der Brennkammer strömt die Druckluft weiter zur Eintrittsseite. Vorzugsweise ist zur Zufuhr und Abfuhr der Druckluft ein Doppelstutzen mit einer zentralen öffnung zur Druckluftzufuhr und einer die zentrale öffnung konzentrisch umgebenden Öffnung für die Druckluftabfuhr vorgesehen. An diesen Stutzen kann ein sogenannter Doppelabluftschlauch angeschlossen werden, der mit der üblichen

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H uszuleitung und -ableitung verbunden wird. Der Doppelabluftschlauch besteht aus einem zentralen inneren Schlauch, durch den die Druckluft zur Pumpe zugeführt wird, und aus einem den inneren Schlauch konzentrisch umgebenden Au/3enschlauch zur Abfuhr der aus der Pumpe zurückströmenden, entspannten Luft und zur Rückführung in die Hausableitung.

Durch diese geschlossene Druckluftführung werden die sterilen Bedingungen im Operationssaal nicht beeinträchtigt. Vorteilhafterweise erfolgt die Druckluftführung ohne Wirbelbildung und möglichst laminar, um einen hohen Wirkungsgrad zu erzielten und ein gleichmäßiges Ansaugen der Luft aus dem zu evakuierenden Raum zu gewährleisten.

Vorteilhafterweise weist die Pumpe in ihrem oberen Teil eine Ansaugkammer auf, die mit der Düsenkammer direkt über einen Ansaugkanal verbunden ist. Die Ansaugkammer ist vorteilhafterweise von einem Filter ausgefüllt, beispielsweise einem Monomerfilter. Dieses Monomerfilter ist dann besonders nützlich, wenn die Pumpe zur Erzeugung eines Unterdrucks beim Mischen von Knochenzement verwendet wird, der üblicherweise durch Zugabe eines Monomers zum Knochenzementpulver erzeugt wird. Das während des Mischens und Polymerisierens aus dem Knochenzement entweichende Monomer kann von dem Monomerfilter in der Ansaugkammer aufgefangen werden.

Der Ansaugkanal zwischen der Ansaugkammer und der Düsenkammer führt durch die Brennkammer und muß gegen diese durch eine geeignete Dichtung, beispielsweise einen O-Ring abgedichtet werden.

An ihrer Oberseite ist die Ansaugkanuner mittels einer Platte und einem O-Ring verschlossen. Die Platte weist eine öffnung mit einem Anschlu^stutzen für die Vakuumleitung auf, die zu dem zu evakuierenden Raum, also beispielsweise zu dem Knochenzementbehälter oder, bei der Vakuumauffüllung der

Markhöhle mit Knochenzement, zu der saugdrainageeinrichtung für die Markhöhle führt.

In der Zuführleitung der Druckluft zur Laval-Düse ist vorzugsweise ein Absperrventil, beispielsweise ein Kugelventil, mit einem aus dem Gehäuse herausgeführten Hebel zum öffnen und Schließen der Zufuhrleitung angeordnet.

Das Gshsuse dar Puiöpe ist vorzugsweise zur Erhöhung der Stabilität massiv ausgebildet. Das Gehäuse mit der Düsenkammer, der Bremskammer, der Umlenkkammer und der Ansaugkammer besteht vorzugsweise aus Aluminium, wobei die Außenseite des Gehäuses vorzugsweise mit Gold eloxiert ist, um ein Anlaufen zu verhindern. Als Material für die Dichtringe wird vorzugsweise Viton verwendet. Auf diese Weise ist gewährleistet, da/9 die gesamte Pumpe bei ca. 140*C oder höheren Temperaturen sterilisierbar ist.

Die Neuerung wird nachstehend anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 sirssr; Querschnitt dec Fuinpe entlang ihrer Längsachse

und
Fig. 2 eine Ansicht der Pumpe von unten, wobei die unteren Abdeckplatten des Pumpengehäuses entfernt sind.

Fig. 1 zeigt im wesentlichen ma/?stabsgetreu einen Schnitt durch die neuerungsgemäße Pumpe entlang ihrer Längsachse, d.h. entlang des Strömungskanals der zugeführten Druckluft.

Die Pumpe 10 weist ein Gehäuse 12 auf, dessen Standfläche 14, wie aus Fig, 2 ersichtlich, im wesentlichen rechteckig mit gerundeten Seitenkanten 15 ist, während seine Oberseite 16 einen runden Querschnitt aufweist. Die Standfläche weist vier Füße 18 auf.

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Zentral in der Pumpe 10 ist in einem Gehäuse 21 eine Düsenkammer 20 mit einer Laval-Düse 2 2 und einem Fangrohr 2 3 angeordnet, das von einem Gehäuse 27 umgeben ist. In dem Zufuhrrohr 24 zur Laval-Düse 22 ist ein Ventil 26, vorzugsweise ein Kugelventil angeordnet. Durch Drehen eines Hebels 28 kann durch das Ventil 26 das Zufuhrrohr 24 geöffnet oder geschlossen werden Das Zufuhrrohr 24 ist konzentrisch von einem Abfuhrrohr 2 5 umgeben.

Ln der Eintrittsseite der Druckluft befindet sich am Gehäuse der Pumpe ein Anschlu/9stutzen 30. Der Anschlussstutzen 30 ist als Doppelstutzen mit einem inneren Stutzen 32 und einem äußeren Stutzen 33 derart ausgebildet, da/3 ein Doppelschlauch 34 mit einer zentralen inneren Zuführung 35 und einer die zentrale Zuführung konzentrisch umgebenden Abführung 3 6 angeschlossen werden kann. Der Anschluß des Doppelabluftschlauchs 34 ist in Fig. 1 schematisch gezeigt.

Die Druckkammer 20 ist von einer Brennkammer 4 0 umgeben und gegen diese gasdicht abgeschlossen. An der Oberseite der Bremskammer 40 ist eine ringförmige öffnung 4 2 vorgesehen, die als Ansaugkanal dient. Um die öffnung 4 2 ist ein O-Ring 44 angeordnet.

Oberhalb der Brennkammer 40 ist eine Ansaugkammer 50 vorgesehen. Durch den O-Ring 44 wird die Bremskammer 4 0 sowohl gegen die Düsenkammer 20 als auch gegen die Ansaugkammer 50 gasdicht abgeschlossen.

Innerhalb der Ansaugkammer 50 ist ein (schraffiert dargestelltes) Filter 52 angeordnet, das den Querschnitt der Ansaugkammer 50 vollständig ausfüllt. Falls die Pumpe 10 zum Evakuieren von Knochenzement während der Mischphase verwendet wird, wird als Filter ein Monomerfilter verwendet, das die aus dem Knochenzement entweichenden Monomerdämpfe absorbiert. Die Ansaugkaünaer 50 wird oben durch eine runde Dichtplatte 56 geschlossen, wobei zwischen der Dichtplatte

56 und dem Gehäuse 12 O-Ringe 54 vorgesehen ist. In der Mitte der Dichtplatte 56 ist ein Stutzen 58 zum Anschlu/3 einer Va/:uumleitung vorgesehen.

Das hintere Ende des Fangrohres 23 der Laval-Düse 22 mündet % in einer einschraubbaran Umlenkkammer 70. In der Umlenkkammer 70 ist um das Ende des Fangrohrs 23 ein Filter i 72 aus Sinterbronze vorgesehen, durch welches die Luft in

die Umlenkkammer strömt und das als Schalldämpfer und als %

Diffusor für die Druckluft wirkt. Das Filter 72 ist \

zylindrisch mit einer zentralen Sackbohrung und weist an seinem dem Fangrohr 23 zugewandten Ende einen Rand auf, der in eine Nut am Ende des Gehäuses 27 des Fangrohrs 2 3 eingreift.

Konzentrisch um das Fangrohr 23 herum ist ein Rückströmrohr 74 vorgesehen, dessen Querschnitt ringförmig ist und das in der Bremskammer 40 mündet.

Zum Betrieb der Pumpe 10 werden etwa 300 1 Druckluft pro Minute verwendet, die von der Hausleitung mit einem Druck von 8 bar geliefert werden. Die Luftströmung in der Pumpe 10 ist in Fig. 1 schematisch durch Pfeile eingezeichnet. Nach dem öffnen des Ventils 26 strömt die Druckluft durch das zentrale Rohr 3 5 in die Laval-Düse 22 ein und wird dort auf Überschallgeschwindigkeit beschleunigt, beispielsweise auf etwa 2,5-fache Schallgeschwindigkeit. Dabei entsteht an dem Spalt der Laval-Düse ein Unterdruck, der die Luft aus der an dem Stutzen 58 angeschlossenen Vakuumleitung und der Ansaugkammer 50 durch den Kanal 42 ansaugt und mitreißt. Auf diese Weise kann in dem über die Vakuumleitung evakuierten Raum in der Zeit von einigen Sekunden, beispielsweise etwa bis 4 Sekunden, ein Unterdruck von etwa 100 bis 120 mbar Absolutdruck erzeugt werden. Da die Pumpe steril ist und auf dam operationstisch verwendet werden kann, kann eine kurze Vakuumleitung verwendet werden, wodurch das Totraumvolumen

zusätzlich erniedrigt wird, wodurch die Evakuierung rascher erfolgen kann.

Die aus dem Fangrohr 23 der Laval-Düse strömende Luft gelangt in die Umlenkkammer 70, in der sie um 180" umgelenkt wird. Dabei dient der Sinterbronzekörper 72 in der Umlenkkammer 70 als Schalldämpfer und als Diffusor für die Druckluft. Die Luft strömt danach in Gegenrichtung zu ihrer Strömungsrichtung in dem Fangrohr 23 in dem Rückströmrohr 74 zurück und gelangt in die Bremskammer 40. In der großvolumigen Bremskammer 40 wird die Luftströmung stark verlangsamt, und die Luft strömt anschließend durch das Abfuhrrohr 25 zum Stutzen 30 und dort durch den au/Seren Schlauchteil 36 des Doppelabluftschlauchs zurück in die Hausrückleitung. Der äußere Stutzen 33 weist an seinem ringförmigen Querschnitt vorzugsweise zwölf Bohrungen auf, durch die die Luft ausströmt.

Die gesamte Strömung der Druckluft in der Pumpe 10 wird so geführt, daß möglichst keine Wirbel und kein Stau entstehen. Dadurch wird eine rasche Druckverminderung erreicht, und es werden übermäßige Geräuschbelästigungen vermieden.

Fig. 2 zeigt eine Ansicht der Pumpe 10 von unten, wobei die beiden kreisförmigen unteren Dichtplatten abgenommen sind und lediglich die Dichtflächen 80 und 82, die jeweils einen O-Ring tragen, sichtbar sind. Die vier Füße 18 der Pumpe 10 bestehen ebenfalls aus sterilisierbarem Material.

Die Strömungsrichtung dor Druckluft in der Pumpe 10 ist in Fig. 2 zum leichteren Verständnis schematisch durch Pfeile dargestellt.

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u.Z.: X 771 GM-DE 5. September 1989

Dr.med.Dr.inBd.habi]. Klaus Draenert

"Sterilisierbare Pump··'

Schutzansprüche

1. Pumpe, insbesondere für chirurgische Anwendungen, dadurch gekennzeichnet, da/3 alle ihre Teile aus sterilisierbarem Material bestehen, so da/9 dii ganze Pumpe (10) sterilisierbar ist.
2. Pumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, da/9 die Pump* mit Druckluft nach dem Gasstrahlpumpenprinzip betrieben wird.
3. Pumpe nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch eine Düsenkammer (20) mit einer Laval-Düse (22).
4. Pumpe nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch eine Bremskammer (40), in die Druckluft nach dem Durchströmen der Laval-Düse (22) eingeleitet und verlangsamt wird.
5. Pumpe nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, da/3 die Düsenkammer (20) innerhalb der Bremskammer (40) angeordnet ist und von dieser umgeben wird.
6. Pumpe nach einem der Ansprüche 3 bis 5, gekennzeichnet durch eine Umlenkkamiaer (70), in der die Druckluft nach dem Durchströmen der Laval-Düse (22) umgelenkt wird.
7. Pumpe nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch ein Rückströmrohr (74), welches das Fangrohr (23) der Laval-Düse

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(22) achsenparallel umgibt und an einem Ende in die

Umlenkkammer

(40) mündet.

;ri ümlenkkammer (70) und am anderen Ende in die Brennkammer
8. Pumpe nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, da/&idigr; in der ümlenkkammer (70) ein Diffusor oder Filter (72) angeordnet ist.
9. Pumpe nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, da£ das Filter (72) aus Sinterbronze oder gesinterten Kupferkügelchen besteht.
10.Pumpe nach einem dar Ansprüche 3 bis 9, gekennzeichnet durch eine Ansaugkammer (50), die mit der Düsenkammer (20) über einen Ansaugkanal (42) verbunden ist.
11.Pumpe nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Ansaugkammer (50) ein Filter (52), wie ein Monomerfilter, enthält.
12.Pumpe nach Anspruch 10 oder 11, gekennzeichnet durch einen Stutzen (58) zum Anschluß einer Vakuumleitung an der Ansaugkammer (50).
13.Pumpe nach einem der Ansprüche 3 bis 12, gekennzeichnet durch ein Absperrventil (26) in dem Zufuhrrohr (24) der Düsenkammer (20).
14.Pumpe nach einem der Ansprüche 2 bis 13, gekennzeichnet durch einen Anschlu/Jstutzen (30) für die Druckluft, der als Doppelstutzen zum Anschluß eines doppelwandigen Doppelabluftschlauches (34)ausgebildet ist, wobei die Druckluft in der zentralen Durchführung (35) des Schlauches zugeführt und in dem die Lurchführung ringförmig umgebenden Autfenschlauch (36) abgeführt wird.
15.Pumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, da/3 die Pumpenteile aus eloxiertem Aluminium und/oder Edelstahl und die erforderlichen Dichtringe aus Viton oder einem anderen sterilisierbaren Kunststoff bestehen.

.sterilisierbare Pumpe, insbesondere für chirurgische Anwendungen, die nach dem Gasstrahlpumpenprinzip mit Druckluft arbeitet, mit

einer im Pumpengehäuse (12) zentral angeordneten Hussnkammer (20) mit einer Laval-Düse (22), einer die Düsenkanuner (20) umgebenden Bremskammer (40), einer Umlenkkammer (70), in der die Druckluft nach dem Durchströmen der Düsenkanuner (20) umgelenkt; und in Gegenrichtung in die Brennkammer (40) geführt wird, einem Stutzen (30) zum Anschlu/3 eines Doppelschlauches (34), an dem die Druckluft sowohl zugeführt als auch nach ihrer Entspannung abgeführt wird, und mit einer mit dem zu evakuierenden Raum verbundenen Ansaugkammer (50), die mit der Düsenkammer (20) verbunden ist.