用于操作灌洗系统的真空马达的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及具有做功活塞和内腔的真空马达，做功活塞设置在内腔中并可直线方 向移动。本发明还涉及带有这种真空马达的灌洗系统（Lavage-System)。
[0002] 此外，本发明还涉及这种真空马达的应用和利用真空或负压产生周期性运动的方 法以及利用这种方法产生喷射的方法。
[0003] 因此，本发明的主题是简化的真空马达，其基本上可以由廉价的塑料制造并且用 于在很短的见内驱动一次性装置，具体驱动由塑料制造的一次性医用冲洗装置。此外，还描 述了一种通过所述真空马达驱动的液泵。另外，还提出了使用真空马达驱动用于分配一次 性医用冲洗装置（即，灌洗系统）的冲洗液的泵。
【背景技术】
[0004] 在手术中已经广泛采用了医用冲洗系统来清洗组织区。该冲洗系统被称为灌 洗系统。灌洗系统和冲洗液产生喷射流，该喷射流冲击在待清洗的组织区上并对该组织 区进行机械清洗作用。具体地说，在植入关节末端假体时和在败血症修复时，灌洗系统 有着重要意义（R.M.Sherman等人：Theroleoflavageinpreventinghemodynamic andblood-gaschangesduringcementedarthroplasty.J.BoneJoint.Surg.1983 ； 65-A:500-506 ;S.J.Breusch等人：ZementierteHliftendoprothetik:Verminderungdes FettembolierisikosinderzementiertenHliftendoprothetikmittelsgepulster Drucksplilung.Orthop§die2000;29:578-586 ;S.J.Breusch等人：Lavagetechnique inTHA:Jet-lavageProducesBetterCementPenetrationThanSyringe-Lavage intheProximalFemur.J.Arthroplasty. 200; 15 (7): 921-927 ;R.J.Byrick等 A:High-volume,highpressurepulsatilelavageduringcementedarthroplasty. J.BoneJointSurg. 1989 ;81_A:1331-1336 ;J.Christie等人：Medullarylavage reducesembolicphenomenaandcardiopulmonarychangesduringcemented hemiarthorplasty.J.BoneJointSurg. 1995 ；77-B:456-459)〇
[0005]例如从US4, 583, 531A、US4, 278, 078A和US5, 542, 918A中早已了解脉冲式 灌洗系统。目前市售的灌洗系统通过电动机（如StrykerGmbH&Co.KG的InterPulse?Jet Lavage)或通过压缩空气（如HeraeusMedicalGmbH的PALAVAGE?)来驱动。还已经 证明手持式电动灌洗系统是有效的。然而，总是需要携带大型电池单元或蓄电池单元，由于 其性质，电池单元或蓄电池单元只有有限的电量。电池和蓄电池单元就其环保性而言被认 为是危险的。压缩气体驱动型灌洗系统的优点在于，在手术室中可以无限量地提供压缩空 气，因而可以在任意时间内喷射冲洗液而没有能量供给的限制。
[0006] 但在采用压缩空气驱动型灌洗系统时须使用双管系统，其中一根管子供应未消毒 的压缩空气，而第二根管子排出未消毒的空气，并且在灌洗系统驱动压缩空气马达后，第二 根管子在一定程度个膨胀。然而，利用压缩空气或其它压缩气体驱动的系统通常采用压缩 气体马达来驱动。大多数灌洗系统的压缩气体马达是层流压缩气体马达。压缩气体马达产 生转动，该转动随后被转换成线性摆动。利用线性摆动将动量传递至少量冲洗介质。在本 文中，通常在驱动装置和冲洗液进口之间设置至少一个薄膜，以便将脉冲传递给冲洗液。由 此产生脉冲速度高达2000至3000脉冲/分钟的喷射。就是说，必须很精确地制造压缩气 体马达以承受如此高的转速。另外须设有足够稳定的支承。因此，压缩气体马达是一般压 缩气体驱动型灌洗系统中最昂贵的部件。因此，该压缩气体马达一般设置在由金属或其它 耐用材料制成的手柄中，使得该部件可以在适当回收和消毒之后被多次使用。压缩气体马 达利用在驱动马达的压缩气体与环境大气压力之间的压力差。
[0007] WO 2012/038003A1公开了一种压缩气体马达。该文献所述的压缩气体马达具有由 两个部分构成的活塞，其具有中间空间和穿过其中一个活塞的通道。由此，该马达的结构非 常简单且成本低廉。
[0008] 许多手术需要吸出分泌物和血液。采用通过负压操作的抽吸装置来吸出所述液 体。为了运行这些装置，大多数手术室（OP)配备有固定式真空系统，这些真空系统一般提 供0.8至0.9巴的负压。除此之外，还广泛采用移动式真空系统或负压产生系统。
[0009] 人们总是期望获得低成本的马达。另外，也需要提供一种能够以较高频率和/或 较大力运转的马达。
[0010] 但是，这种真空马达不仅适用于灌洗系统，而且还能够用于可以获得真空或负压 源并且优选低成本驱动装置的所有应用场合。所述要求是明显的，例如在振动设备中，散料 或粉末需要运输、装入容器和/或分份。同样，所述压缩气体马达可以有利地用作提供润滑 剂的泵。
【发明内容】
[0011] 因此，本发明的目的在于克服现有技术的缺点。具体地说，本发明的目的在于发现 可用于上述目的的低成本且可靠的真空马达。在此，本发明的一个目的在于研发出一种能 够产生周期性线性活塞运动的最简单的活塞式真空马达。该真空马达可以与手术室中常用 于吸出分泌物和血的固定式真空系统提供的真空配合运行，也可以与移动式抽吸系统配合 运行。此外，还研发出一种用于产生线性周期性运动的方法，在该方法中将会使用或者至少 可以使用研发的真空马达。此时重要的是，该真空马达无需复杂的高成本阀门系统就可以 工作，并且简化到可以可以通过塑料注塑低成本地制造真空马达的部件。真空马达可以用 于驱动医用冲洗装置。可以避免占据较大体积且必须与真空马达分开放置的阀门系统。因 此，必要的阀门功能可以以最节约空间的方式整合到真空马达中，从而能够将真空马达作 为手持灌洗系统的驱动装置。理想的是，应当适当进行阀门功能的时间控制，使得在活塞运 动的任何点上没有"死点"。另外，可以与真空马达一起研发出整合到手持灌洗系统中的简 化的泵。可以适当简化通过真空马达驱动的泵，使得可以低成本地制造这种泵以允许其用 于一次灌洗系统。
[0012] 通过真空马达实现本发明的目的，该真空马达具有做功活塞；内腔，所述做功活塞 设置在所述内腔中并能够在直线方向上运动；复位件，其至少在一段时间内对做功活塞施 加在内腔前侧的方向上作用的力；进气口，其用于将环境空气或压缩气体供应至所述内腔； 和排气口，其用于从所述内腔排出气体，其中，排气口能够与负压源连接，其中，在做功活塞 与内腔的后侧之间设置控制活塞，所述控制活塞能够在内腔中直线运动，其中，控制活塞在 第一位置上不覆盖排气口但覆盖进气口，在第二位置上不覆盖进气口但覆盖排气口，控制 活塞支撑在轴承上以能够相对于做功活塞运动，在做功活塞和/或控制活塞上设置有接合 部件和/或隔离物，其中，接合部件在做功活塞朝向内腔前侧运动时将控制活塞转移到所 述第一位置，并且其中，接合部件或隔离物在做功活塞朝向内腔后侧运动时将控制活塞转 移到所述第二位置。
[0013] 在本发明范围内，真空马达是指这样的马达，它可借助负压气体和高压气体之间 的压力差来做功。此时，采用处于大气压、正常压力或更高压力的气体作为做功介质，优 选采用来自真空马达周围环境的空气，并且该气体或空气利用真空或负压引导通过真空马 达。气体且优选空气流过通过真空马达使做功活塞处于周期性运动。当环境压力高于负压 时，就已经出现负压。在极端情况下，lOOhPa的压力差已经足够。根据本发明，优选的是，负 压源的压力差为500hPa或更高，或者其绝对压力为500hPa或更低。
[0014] 优选的是，复位件在做功活塞的任何位置都朝内腔前侧方向对做功活塞施加力。
[0015] 当竖立安装真空马达（真空马达前侧向下朝着地面方向）时，甚至可以放弃实体 的复位件，这是因为在这种情况下做功活塞可以通过重力复位。因此，本发明可以通过竖立 安放真空马达来构成复位件，借此利用重力使做功活塞向前侧加速。真空马达于是具有特 别简单的结构。但优选具有实体的复位件，以便在做功活塞上能施加较大的力并且使真空 马达的功能与地面的取向无关。
[0016] 优选的是，接合部件通过杆或接合杆与做功活塞（或者还有工作缸）相连。尤其 优选的是，接合杆或杆根据情况可以是接合件与做功活塞为同一部件。
[0017] 控制活塞与进气口和排气口一起构成阀门件，其中，通过控制活塞的运动，所述进 气口和排气口重复地打开和关闭。
[0018] 除了进气口和排气口以外，本发明提出在做功活塞和后侧之间的内腔都是封闭 的。
[0019] 可以更为确切地说，除了进气口和排气口以外，本发明在处于内腔前侧方向上最 大位移位置的做功活塞与内腔后侧之间的内腔都是封闭的。
[0020] 本发明的接合件在做功活塞远离控制活塞运动时将控制活塞拉向做功活塞并且 将控制活塞转移至第一位置，并且该接合件或隔离物在做功活塞朝向控制活塞运动时将控 制活塞推向后侧并将控制活塞转移至第二位置。
[0021] 优选的是，本发明的真空马达设置成做功活塞和控制活塞可以沿同一轴线线性运 动。此时，优选的是，做功活塞和控制活塞可以朝向内腔前侧和内腔后侧线性运动。
[0022] 此外，在本发明的真空马达中，根据本发明还可以规定，控制活塞在第一位置和第 二位置之间的第三位置上不仅覆盖进气口，还覆盖排气口。
[0023] 由此保证了该真空马达不会停留在进气口和排气口同时打开的中间位置并因所 谓的"短路"而停止。做功活塞的惯性和/或复位件的力可以使这两个开口不会永久保持 关闭。
[0024] 本发明还可以在控制活塞的朝向做功活塞的一侧设有至少一个隔离物和/或在 做功活塞的朝向控制活塞的一侧或者在接合件尤其是接合杆上设有至少一个隔离物，从而 在做功活塞和控制活塞相互接触时在它们之间产生中间空间。这里，本发明的一个改进方 案可以规定进气口在第二位置通向该中间空间，因此，在做功活塞和控制活塞相互接触时， 所述至少一个隔离物在做功活塞和控制活塞之间形成第二距离，该第二距离小于通过该接 合件所形成的第一距离。
[0025] 隔离物可以通过沿着内腔中心轴的管构成，接合件延伸穿过该管，或者接合杆或 杆延伸穿过该管，在接合杆或杆上，接合件固定在做功活塞或控制活塞上。或者，所述至少 一个隔离物也可以由销构成。隔离物或者这些隔离物优选与做功活塞或控制活塞一体构 成。
[0026] 对本发明重要的是，当复位件使做功活塞在远离后侧的方向上加速时，做功活塞 和控制活塞之间的距离增大。由此实现了可以通过该接合件施加冲击或较大的力来加速控 制活塞，从而真空马达不会因静止或受阻的控制活塞而停止。出于相同的目的，本发明也可 以规定，做功活塞且尤其是固定连接有接合件的做功活塞具有比控制活塞更大的质量。
[0027] 另外，本发明可以规定，复位件是弹性压缩弹簧，其设置在做功活塞和内腔后侧之 间的内腔中。
[0028] 由此提供了非常简单且低成本构造的真空马达，该真空马达可以工作而与其方向 无关。另外，马达频率可以通过选择弹簧常数来调节。
[0029] 在本文中，弹簧可以设置成接触做功活塞。但优选的是，弹簧不接触内腔后侧。相 反，弹簧接触设置在内腔后侧和做功活塞之间的、且优选设置在控制活塞和做功活塞之间 的支撑面。该支撑面可以由做功活塞在其中运动的内腔的中部或前部的限定壁提供。根据 本发明，弹簧的弹簧常数优选在lN/cm和lOON/cm之间。弹