用于洗滌系統(tǒng)操作的壓縮氣體馬達(dá)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及包括柱塞和恢復(fù)元件的壓縮氣體馬達(dá)。本發(fā)明還涉及包括此類型的壓縮氣體馬達(dá)的洗滌系統(tǒng)。
[0002]此外，本發(fā)明涉及對(duì)所述類型的壓縮氣體馬達(dá)的使用，并涉及借助于壓縮氣體用于產(chǎn)生周期性運(yùn)動(dòng)的方法，以及還涉及借助于所述類型的方法產(chǎn)生噴吹(spray puff)的方法。
[0003]因此，本發(fā)明的目的是能夠制造一種簡化的壓縮氣體馬達(dá)，其部分地可由便宜的塑料材料制造并且非常適合作為醫(yī)用清洗裝置的栗送驅(qū)動(dòng)器。另外，描述了由壓縮氣體馬達(dá)驅(qū)動(dòng)的液體栗。此外，本發(fā)明提出使用壓縮氣體馬達(dá)來驅(qū)動(dòng)栗用于為醫(yī)用清洗裝置(即，用于洗滌系統(tǒng))分配清洗液體。但是壓縮氣體馬達(dá)同樣能夠用于其它用途。
【背景技術(shù)】
[0004]醫(yī)用清洗系統(tǒng)廣泛用在手術(shù)中以清潔組織區(qū)域。所述清洗系統(tǒng)稱為洗滌系統(tǒng)。洗滌系統(tǒng)和清洗液體被使用來產(chǎn)生噴霧噴射，該噴霧噴射在待清潔的組織區(qū)域上產(chǎn)生沖擊且在該組織區(qū)域上施加機(jī)械清潔效果。特別地，在移植關(guān)節(jié)人工假體期間和在膿毒癥修正期間，洗滌系統(tǒng)具有重要的意義(R.M.Sherman以及其他人:Theroleof lavage in preventing hemodynamic and blood—gas changes during cementedarthroplasty ；J.Bone Joint.Surg.1983; 65-A: 500-506 ;S.J.Breusch 以及其他人:Zementierte Hliftendoprothetik: Verminderung des Fettembolierisikos in derzementierten Hliftendoprothetik mittels gepulster Drucksplilung ；0rthopadie 2000;29: 578-586 ;S.J.Breusch 以及其他人:Lavage technique in THA: Jet-1avageProduces Better Cement Penetrat1n Than Syringe-Lavage in the Proximal Femur ；J.Arthroplasty.200; 15(7): 921-927 ;R.J.Byrick 以及其他人:High-volume，high pressure pulsatile lavage during cemented arthroplasty ;J.Bone Joint Surg.1989; 81-A: 1331-1336 ;J.Christie 以及其他人:Medullary lavage reduces embolicphenomena and card1pulmonary changes during cemented hemiarthroplasty ；J.BoneJoint Surg.1995; 77-B: 456-459)D
[0005]脈沖式洗滌系統(tǒng)已經(jīng)久為人知(例如，從US 4, 583, 531 A、US 4，278，078 A和US5, 542,918 A中的脈沖式洗滌系統(tǒng))。當(dāng)前市場上的洗滌系統(tǒng)借助于電動(dòng)馬達(dá)來驅(qū)動(dòng)(例如，由Stryker GmbH & C0.KG制造的InterPulse? Jet lavage)或者壓縮空氣(例如，由Heraeus Medical GmbH制造的PALAVAGE?)。手持的、電驅(qū)動(dòng)的洗滌系統(tǒng)也已證明是有用的。然而，需要總是攜帶大電池塊或可再充電電池塊，這是由于其性質(zhì)而僅具有有限的充電容量。電池塊和可再充電電池塊就其對(duì)于環(huán)境的影響而言被批判性地看待。壓縮氣體驅(qū)動(dòng)的洗滌系統(tǒng)是有利的在于在手術(shù)室中通常有不限量的壓縮空氣可用，且因此允許噴射清洗液體持續(xù)任何期望的時(shí)間而能量供應(yīng)不受限。
[0006]然而，利用壓縮空氣驅(qū)動(dòng)的洗滌系統(tǒng)需要使用雙管系統(tǒng)，其中未經(jīng)滅菌的壓縮空氣通過一個(gè)管來供應(yīng)，而第二管用于排放未經(jīng)滅菌的空氣，該未經(jīng)滅菌的空氣在驅(qū)動(dòng)壓縮氣體馬達(dá)之后部分地膨脹。然而，由壓縮空氣或者其它任何壓縮氣體驅(qū)動(dòng)的系統(tǒng)通常利用壓縮氣體馬達(dá)作為驅(qū)動(dòng)器。大多數(shù)用于洗滌系統(tǒng)的壓縮氣體馬達(dá)是層狀的壓縮氣體馬達(dá)。壓縮氣體馬達(dá)產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，該旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)然后轉(zhuǎn)換為振蕩的直線運(yùn)動(dòng)。利用振蕩的直線運(yùn)動(dòng)將動(dòng)量轉(zhuǎn)移到小體積的清洗介質(zhì)。在此背景下，通常在驅(qū)動(dòng)器和清洗液體的入口之間布置至少一個(gè)膜，以便于能夠?qū)⒚}沖傳輸?shù)角逑匆后w。這產(chǎn)生每分鐘2000到3000脈沖的高脈沖頻率的噴吹。這意味著壓縮氣體馬達(dá)需要以高精度制造以便于經(jīng)受住如此高的旋轉(zhuǎn)速率。另外，充分穩(wěn)定的存儲(chǔ)必須是可用的。出于這些原因，壓縮氣體馬達(dá)是一般的壓縮氣體驅(qū)動(dòng)的洗滌系統(tǒng)中最昂貴的部件。因此，壓縮氣體馬達(dá)一般布置在由金屬或者其它耐久的材料制成的把手中，以使得該部件能夠在合適的再加工和滅菌之后能夠多次使用。壓縮氣體馬達(dá)利用用于驅(qū)動(dòng)馬達(dá)的壓縮氣體和大氣環(huán)境的壓力之間的壓差。理論上，它們還能夠借助于施加于氣體出口的負(fù)壓來操作，因?yàn)樵诖吮尘跋聝H壓差是重要的。
[0007]從DE 10 2010 046 057 B3中可得知一種壓縮氣體馬達(dá)，其中柱塞系統(tǒng)產(chǎn)生周期性運(yùn)動(dòng)，該周期性運(yùn)動(dòng)也能夠用來栗送液體。
[0008]在DE 10 2011 018 708 Al中描述了與產(chǎn)生脈沖式液體噴射相關(guān)的提議。在此背景下，柱塞振動(dòng)器周期性作用在膜上。膜和中空空間共同形成栗。
[0009]然而，所有具有膜的栗的一個(gè)缺點(diǎn)是，制造具有能跟上柱塞振動(dòng)器和/或振動(dòng)本體的高脈沖頻率的具有高恢復(fù)力的合適的膜是非常困難的。因此，只有通過極大的努力才能實(shí)現(xiàn)高脈沖頻率。另外，由于膜的軸向的可變形性，所述系統(tǒng)易受到影響，因?yàn)檎駝?dòng)本體會(huì)在軸向上運(yùn)動(dòng)過遠(yuǎn)到膜的方向中并且由此會(huì)停止。所述系統(tǒng)不夠穩(wěn)健。
[0010]其它壓縮氣體馬達(dá)能夠由柱塞鎖定，該柱塞嵌入且由此鎖定。此外，柱塞可呈現(xiàn)這樣一種位置，在該位置中壓縮氣體馬達(dá)不自己毫不費(fèi)力地重新啟動(dòng)。
[0011]壓縮氣體馬達(dá)不僅非常適于用于洗滌系統(tǒng)，并且還能夠用于其中壓縮氣體是可利用的并且便宜的驅(qū)動(dòng)器是有利的所有應(yīng)用中。此類需求在(例如)振篩器設(shè)備中是明顯的，在其中散裝物品或者粉末需要傳輸、填充到容器中和/或配量。同樣，所述壓縮氣體馬達(dá)能夠使用來有益于作為提供潤滑劑的栗。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0012]因此，本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)。具體地，該目的是發(fā)現(xiàn)能夠使用于前述用途的便宜且可靠的壓縮氣體馬達(dá)。因此，本發(fā)明基于該目的來研發(fā)一種能產(chǎn)生脈沖式液體噴射的、穩(wěn)健的、最大化簡化的醫(yī)用清洗裝置，由此脈沖頻率將超過(特別地)每分鐘1000脈沖。大部分由便宜材料制造該裝置且由壓縮氣體驅(qū)動(dòng)該裝置將是可行的。待研發(fā)的醫(yī)用清洗裝置能夠旨在用于單一用途。該清洗裝置將非常適于使用來自固定壓縮空氣供應(yīng)系統(tǒng)的壓縮空氣的操作和適合于使用來自可移動(dòng)壓縮氣體瓶或氣體筒的壓縮氣體的操作。
[0013]本發(fā)明的一個(gè)目的是研發(fā)一種能產(chǎn)生周期性直線柱塞運(yùn)動(dòng)的最大化簡化的配備柱塞的壓縮氣體馬達(dá)。使用來自醫(yī)院中常見的固定壓縮氣體設(shè)備的壓縮氣體來操作壓縮氣體馬達(dá)將是可行的。另外，開發(fā)一種用于產(chǎn)生直線的周期性運(yùn)動(dòng)的方法，在該方法中來使用研發(fā)的壓縮氣體馬達(dá)或者研發(fā)的壓縮氣體馬達(dá)至少是可用的。在此背景下，下述方面是重要的:壓縮氣體馬達(dá)在沒有復(fù)雜昂貴的閥系統(tǒng)的情況下工作，并且其被簡化到一定的程度使得壓縮氣體馬達(dá)的盡可能多的部件能夠通過塑料材料的注塑模制或者通過容易加工的金屬體的車削來便宜地制造。壓縮氣體馬達(dá)將能用于驅(qū)動(dòng)醫(yī)用清洗裝置。需要避免占據(jù)大體積和需要與壓縮氣體馬達(dá)分開定位的閥系統(tǒng)。因此，必不可少的閥功能將以節(jié)省空間的方式集成到壓縮氣體馬達(dá)中，以便于能夠?qū)嚎s氣體馬達(dá)用作在洗滌系統(tǒng)的手持件(hand-piece )中的驅(qū)動(dòng)器。理想地，應(yīng)當(dāng)合適地實(shí)施對(duì)閥功能的時(shí)間控制，使得在柱塞運(yùn)動(dòng)的任意點(diǎn)處沒有“死中心(dead centre)”。此外，與壓縮氣體馬達(dá)一起研發(fā)一種用于集成至手持式洗滌系統(tǒng)中的簡化栗。由壓縮氣體馬達(dá)驅(qū)動(dòng)的栗將被簡化到一定程度使其能夠足夠便宜地制造以使其也能夠用于旨在僅單一用途的洗滌系統(tǒng)中。
[0014]本發(fā)明的多個(gè)目的由壓縮氣體馬達(dá)實(shí)現(xiàn)，其包括振動(dòng)本體和柱塞，該振動(dòng)本體能夠通過被引導(dǎo)經(jīng)過壓縮氣體馬達(dá)的壓縮氣體來迫使其振動(dòng)，以及柱塞由恢復(fù)元件以類似彈簧的方式如在軸承中被支撐，其中振動(dòng)本體和柱塞合適地定位且支撐在軸承中，使得振動(dòng)本體在振動(dòng)期間反復(fù)地撞擊柱塞并且使其抵靠恢復(fù)元件位移，由此柱塞能夠被恢復(fù)元件轉(zhuǎn)移到一位置，在該位置時(shí)振動(dòng)本體在其振動(dòng)期間撞擊柱塞，使得振動(dòng)本體在振動(dòng)期間反復(fù)地撞擊柱塞，并且由此柱塞的運(yùn)動(dòng)能夠用作壓縮氣體馬達(dá)的驅(qū)動(dòng)。
[0015]在本發(fā)明的范圍內(nèi)，壓縮氣體馬達(dá)應(yīng)被理解為能夠借助第一氣體(壓縮氣體)和具有較低壓力的第二氣體(例如，周圍環(huán)境的氣體)之間的壓差來做功的馬達(dá)。在此背景下，優(yōu)選地使用壓縮氣體作為工作介質(zhì)，且將其排放到壓縮氣體馬達(dá)的周圍環(huán)境中。壓縮氣體經(jīng)過壓縮氣體馬達(dá)的流動(dòng)使振動(dòng)本體且由此使柱塞進(jìn)行周期性運(yùn)動(dòng)。
[0016]能夠合適地設(shè)置根據(jù)本發(fā)明的壓縮氣體馬達(dá)，使得恢復(fù)元件在柱塞上施加的力沿振動(dòng)本體的方向作用，至少持續(xù)在壓縮氣體馬達(dá)操作期間的部分時(shí)間。
[0017]優(yōu)選地，當(dāng)柱塞處于不是柱塞的起始位置或柱塞的靜止位置的任何位置時(shí)，恢復(fù)元件沿振動(dòng)本體的方向施加力。
[0018]這確保振動(dòng)本體在振動(dòng)期間能夠反復(fù)地撞擊柱塞且因此引導(dǎo)柱塞來實(shí)施振動(dòng)，該振動(dòng)能夠用作壓縮氣體馬達(dá)的驅(qū)動(dòng)。
[0019]本發(fā)明還提出壓縮氣體馬達(dá)包括內(nèi)部空間，其中振動(dòng)本體和柱塞布置在內(nèi)部空間中，以(比如)沿直線方向運(yùn)動(dòng)，并且其中內(nèi)部空間以前側(cè)、閉合后側(cè)和周向側(cè)壁作為邊界，由此柱塞布置在前側(cè)和振動(dòng)本體之間。
[0020]內(nèi)部空間的兩個(gè)區(qū)域的橫截面取向垂直于振動(dòng)本體運(yùn)動(dòng)的直線方向并且優(yōu)選地還垂直于柱塞運(yùn)動(dòng)的直線方向。
[0021]根據(jù)優(yōu)選實(shí)施例，本發(fā)明能夠?qū)?nèi)部空間的前部區(qū)域和后部區(qū)域設(shè)置為具有帶有圓形基座表面的圓柱狀幾何形狀。在此背景下，內(nèi)部空間的兩個(gè)區(qū)域優(yōu)選地借助于它們的基座表面在幾何上彼此連接。優(yōu)選地，內(nèi)部空間的圓柱狀對(duì)稱區(qū)域的圓柱體軸線位于相同軸線上。為此目的，柱塞具有帶有圓形基座表面的圓柱對(duì)稱性，其中柱塞的半徑經(jīng)選擇以在大小上相等于或者略小于內(nèi)部空間的前部區(qū)域的直徑，和/或柱塞的半徑經(jīng)選擇以匹配內(nèi)部空間的內(nèi)部半徑。根據(jù)本發(fā)明，優(yōu)選地使振動(dòng)本體由具有圓形基座表面和不同半徑的兩個(gè)圓柱狀本體組裝成。在此背景下，合適地選擇半徑使得振動(dòng)本體的兩個(gè)圓柱狀部分(本體)裝配到內(nèi)部空間的前部區(qū)域和后部區(qū)域中。柱塞和振動(dòng)本體將在內(nèi)部空間中可移動(dòng)，但是也借助于它們的外圓周密封內(nèi)部空間。
[0022]這種類型的內(nèi)部空間大體上相對(duì)于外部閉合壓縮氣體馬達(dá)。這對(duì)于操作安全性是有利的，但也提供了將壓縮氣體用作驅(qū)動(dòng)的許多選擇。例如，能夠利用氣浮支承以產(chǎn)生振動(dòng)本體的周期性運(yùn)動(dòng)，并且通過壓縮氣體在內(nèi)部空間中膨脹能夠以柱塞的方式利用振動(dòng)本體。
[0023]能夠合適地設(shè)置根據(jù)本發(fā)明的壓縮氣體馬達(dá)，使得內(nèi)部空間包括具有小橫截面的前部區(qū)域和具有大橫截面的后部區(qū)域，其中大橫截面大于小橫截面，其中柱塞布置在前側(cè)和振動(dòng)本體之間的內(nèi)部空間的前部區(qū)域中，使得能沿直線方向運(yùn)動(dòng)。
[0024]因此，能夠獲得振動(dòng)本體的強(qiáng)力運(yùn)動(dòng)使得柱塞能夠由大動(dòng)量來驅(qū)動(dòng)。
[0025]在此背景下，本發(fā)明還能夠設(shè)置振動(dòng)本體以包括前部部分，該前部部分具有的小橫截面與內(nèi)部空間的前部區(qū)域的小橫截面相匹配，使得振動(dòng)本體的前部部分在面向后側(cè)的一側(cè)上閉合