特許 7150726 膜ポンプデバイスおよび膜ポンプデバイスと作動デバイスとを有する膜ポンプ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2022-09-30

(45)【発行日】2022-10-11

(54)【発明の名称】膜ポンプデバイスおよび膜ポンプデバイスと作動デバイスとを有する膜ポンプ

(51)【国際特許分類】

   F04B 43/02 20060101AFI20221003BHJP

【ＦＩ】

F04B43/02 D

【請求項の数】 12

(21)【出願番号】P 2019533379

(86)(22)【出願日】2017-12-19

(65)【公表番号】

(43)【公表日】2020-05-21

(86)【国際出願番号】 EP2017083665

(87)【国際公開番号】W WO2018115028

(87)【国際公開日】2018-06-28

【審査請求日】2020-12-18

(31)【優先権主張番号】102016015206.0

(32)【優先日】2016-12-21

(33)【優先権主張国・地域又は機関】DE

【前置審査】

(73)【特許権者】

【識別番号】501276371

【氏名又は名称】フレセニウス・メディカル・ケア・ドイチュラント・ゲーエムベーハー

(74)【代理人】

【識別番号】100108855

【弁理士】

【氏名又は名称】蔵田 昌俊

(74)【代理人】

【識別番号】100179062

【弁理士】

【氏名又は名称】井上 正

(74)【代理人】

【識別番号】100199565

【弁理士】

【氏名又は名称】飯野 茂

(74)【代理人】

【識別番号】100153051

【弁理士】

【氏名又は名称】河野 直樹

(74)【代理人】

【識別番号】100162570

【弁理士】

【氏名又は名称】金子 早苗

(72)【発明者】

【氏名】アンダーレ、イェンス

【審査官】山崎 孔徳

(56)【参考文献】

【文献】特表平０５－５０２０９６（ＪＰ，Ａ）

【文献】中国特許出願公開第１０１３５４０２９（ＣＮ，Ａ）

【文献】特開２００６－１６１７７９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０８－１２８３８９（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｆ０４Ｂ ４３／０２

Ａ６１Ｍ ６０／２６８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

流体、特に血液処理のための医療用液体を搬送するための膜ポンプデバイスおよび作動デバイスを有する膜ポンプであって、
前記膜ポンプデバイスが、
ポンプチャンバを形成するように弾性膜によって閉鎖された凹部が構築されるポンプチャンバ本体と、
入口接続部を前記ポンプチャンバの吸込開口部に接続する内向き流れ通路と、
前記ポンプチャンバの吐出開口部を出口接続部に接続する外向き流れ通路と、
前記内向き流れ通路における液体の流量に影響を与えるために前記内向き流れ通路に設けられた吸込バルブ、および前記外向き流れ通路における液体の流量に影響を与えるために前記外向き流れ通路に設けられた吐出バルブと、
を備え、ここにおいて、
前記吐出バルブが、吐出バルブシートが配置された吐出バルブチャンバを形成するように弾性膜によって閉鎖された凹部が構築される吐出バルブボディを有する膜バルブであり、その前面が、前記膜に面し、および前記吐出バルブの開位置では前記膜からやや離れて配置され、ここにおいて、吐出バルブ流路が、前記吐出バルブシートを通り、
前記外向き流れ通路が、前記弾性膜が吐出バルブチャンバを閉じる状態で前記ポンプチャンバの前記吐出開口部を前記吐出バルブチャンバに直接接続する第１の外向き流路を備え、および前記弾性膜で閉鎖可能である前記吐出バルブ流路を前記出口接続部に接続する第２の外向き流路を備え、
前記吐出バルブシートの断面積が、前記吐出バルブシートを取り囲む前記吐出バルブチャンバの領域の断面積よりも小さく、
前記作動デバイスが、前記吐出バルブが閉じるように、前記吐出バルブの前記膜が前記吐出バルブシート上に載っている休止位置でばね装填された前記吐出バルブの前記膜を変形させるための吐出制御要素を有する吐出調整デバイスを有し、ここにおいて、前記吐出制御要素は、前記吐出バルブが開くように、前記休止位置から、前記吐出バルブの前記膜が前記吐出バルブシートからやや離れて配置される機能位置に移動されることができ、
前記作動デバイスが、吸込制御要素を作動するための作動流体を吸込調整デバイスに供給するための第１の作動流体ラインと、前記吐出制御要素を作動するための作動流体を前記吐出調整デバイスに供給するための第２の作動流体ラインとを有すること、および前記吸込調整デバイスが、前記第１の作動流体ラインの断面に影響を与えるための第１の作動流体バルブを有し、前記吐出調整デバイスが、前記第２の作動流体ラインの断面に影響を与えるための第２の作動流体バルブを有することを特徴とし、ここにおいて、前記第１の作動流体バルブは、切替えバルブとして構築され、前記第２の作動流体バルブは、比例バルブとして構築される、
膜ポンプ。

【請求項2】

前記吐出バルブシートが環状バルブシートであることを特徴とする、請求項１に記載の膜ポンプ。

【請求項3】

前記吸込バルブが、吸込バルブシートが配置された吸込バルブチャンバを形成するように弾性膜によって閉鎖された凹部が構築される吸込バルブボディを有する膜バルブであり、その前面が、前記膜に面し、および前記吸込バルブの開位置では前記膜からやや離れて配置され、ここにおいて、吸込バルブ流路が、前記吸込バルブシートを通り、
前記内向き流れ通路が、前記入口接続部を前記吸込バルブ流路に直接接続する第１の吸込流路を備え、および前記可撓性膜で閉鎖可能である前記吸込バルブチャンバを前記ポンプチャンバの前記吸込開口部に接続する第２の吸込流路を備える
ことを特徴とする、請求項１または２に記載の膜ポンプ。

【請求項4】

前記吸込バルブシートが環状バルブシートであることを特徴とする、請求項３に記載の膜ポンプ。

【請求項5】

前記膜ポンプデバイスまたは前記膜ポンプデバイスの一部が、膜ポンプの作動デバイスとの使用を意図した、単回使用を意図したカセットとして構築されることを特徴とする、請求項３または４に記載の膜ポンプ。

【請求項6】

前記ポンプチャンバ本体および前記吸込バルブならびに吐出バルブボディが、前記カセットの１構成部品または複数構成部品のハウジング本体の構成要素であることを特徴とし、ここにおいて、前記ポンプチャンバの前記膜および前記吸込ならびに吐出バルブの前記膜は、前記作動デバイスのアセンブリ表面に結合されることができる取付け面上に配置される、請求項５に記載の膜ポンプ。

【請求項7】

請求項１～６のいずれか一項に記載の膜ポンプであって、前記作動デバイスは、前記ポンプチャンバの前記膜が吸入構成と排出構成との間で変形可能となるように構築され、前記吸込および吐出バルブは、流体が前記膜ポンプによって搬送されることができるように交互に開いたり閉じたりすることができる、膜ポンプ。

【請求項8】

前記作動デバイスが、前記吸込バルブが閉じるように、前記吸込バルブの前記膜が前記吸込バルブシート上に載っている休止位置でばね装填された前記吸込バルブの前記膜を変形させるための前記吸込制御要素を有する前記吸込調整デバイスを有することを特徴とし、ここにおいて、前記吸込制御要素は、前記吸込バルブが開くように、前記休止位置から、前記吸込バルブの前記膜が前記吸込バルブシートからやや離れて配置される機能位置に移動されることができる、請求項６または７に記載の膜ポンプ。

【請求項9】

前記作動デバイスが、前記第１および第２の作動流体バルブが電気的に接続された制御デバイスを有することを特徴とし、ここにおいて、前記制御デバイスは、前記第２の作動流体バルブについての意図した圧力値が前記膜ポンプデバイスの流体質量流量の関数として決定されるように構成され、その結果、前記流体質量流量は、前記膜ポンプデバイスの排出段階中一定である、請求項１に記載の膜ポンプ。

【請求項10】

前記作動デバイスが、制御チャンバと、制御流体ラインの断面を変化させるために構築された制御流体バルブが配置された、制御流体で前記制御チャンバを満たすための前記制御流体ラインとを有することを特徴とし、ここにおいて、前記ポンプチャンバの前記膜は、前記制御流体で満たすことによって吸入構成または排出構成に変形可能である、請求項６～９のいずれか一項に記載の膜ポンプ。

【請求項11】

前記制御デバイスに電気的に接続された制御流体圧力センサが設けられることを特徴とし、ここにおいて、前記制御デバイスは、前記流体質量流量が前記制御流体圧力センサの圧力信号の関数として発生されるように構成される、請求項１０に記載の膜ポンプ。

【請求項12】

血液処理装置、特に透析装置であって、医療用液体、特に抗凝固液を供給するための容器および前記医療用液体を搬送するための請求項１～１１のいずれか一項に記載の膜ポンプを有する血液処理装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、流体、特に血液処理のための医療用液体を搬送するための膜ポンプデバイス（membrane pump device）に関する。本発明はさらに、膜ポンプデバイスおよび膜ポンプデバイスのための作動デバイスを有する膜ポンプに関する。

【背景技術】

【0002】

膜ポンプは、医療用液体を搬送するための医療技術で使用される。膜ポンプの利点は、駆動ユニットが、搬送される流体から膜によって分離されることにある。

【0003】

医療技術では高い要件が膜ポンプに課せられる。ある特定の使用のために、膜ポンプは、低い流量でも高い搬送精度を有するべきである。例えば透析におけるクエン酸抗凝固（ＣｉＣａ抗凝固）のために、低い流量での特に正確な計量が必要とされる。

【0004】

単回使用のみを意図した膜ポンプデバイスを有する膜ポンプが既知である。これらの膜ポンプから成る膜ポンプデバイスは、使い捨てカセットとして構築され得、ここに弾性膜によって閉鎖された凹部が構築される。吸入段階中、ポンプチャンバからの流体流れが遮られ、圧力段階中、ポンプチャンバへの流体流れが遮られる。弾性膜は、単回使用を意図していない作動デバイスを用いて駆動され得る。

【発明の概要】

【0005】

本発明は、膜ポンプが、非常に低い流量でも、例えばＣｉＣａ抗凝固のための溶液といった流体の特に正確な計量を可能にするように、上述の構造の膜ポンプを開発するという目的に基づいており、ここにおいて、一定の流体質量流量（fluid mass flow）が確保されることになる。特に、本発明は、そのような膜ポンプの膜ポンプデバイスの搬送精度を改善するという目的に基づいている。

【0006】

本発明のさらなる目的は、非常に低い流量でも一定の流体質量流量を有する、例えばＣｉＣａ抗凝固のための溶液といった流体の特に正確な計量を可能にする膜ポンプを有する血液処理装置、特に透析装置を提供することである。

【0007】

これらの目的は、独立請求項に記載の特徴を有する本発明にしたがって達成される。従属請求項は、本発明の有利な実施形態に関連する。

【0008】

本発明による膜ポンプデバイスは、ポンプチャンバ本体を有し、ここにポンプチャンバを形成するように弾性膜によって閉鎖された凹部が構築される。膜ポンプデバイスはさらに、ポンプチャンバの吸込開口部（inlet opening）に入口接続部（entry connection）を接続する内向き流れ通路（inward flow path）と、ポンプチャンバの吐出開口部（outlet opening）を出口接続部（exit connection）に接続する外向き流れ通路（outward flow path）とを備える。吸込バルブが内向き流れ通路に設けられ、吐出バルブが外向き流れ通路に設けられ、それにより内向き流れ通路および外向き流れ通路それぞれにおける液体の流量に影響を与えることができる。

【0009】

本発明は、特に、膜ポンプデバイスの圧力側にある吐出バルブの構成に関する。本発明による膜ポンプデバイスでは、吐出バルブは膜バルブ（membrane valve）であり、当該膜バルブは、その前面が膜に面するバルブシート（valve seat）が配置されたバルブチャンバを形成するように弾性膜によって閉鎖された凹部が構築されるバルブボディを有する。吐出バルブの開位置では、膜はバルブシートからやや離れて配置され、ここにおいて、バルブ流路がバルブシートを通る。閉位置では、吐出バルブが閉じるように膜がバルブシート上に載っている。

【0010】

ポンプチャンバの弾性膜および吐出バルブの弾性膜は、膜ポンプデバイスの共通の膜であり得る。しかしながら、別個の膜もまた設けられ得る。

【0011】

一定の低い流量を達成するために、液体流量の調節が必要である。しかしながら、そのような調節は、吐出バルブが膜バルブである膜ポンプデバイスの開発で特に困難であると証明されている。試験では、システムが振動する傾向にあることがわかった。

【0012】

本発明の前提条件は、休止位置では、膜がバルブ流路を閉じるように作動デバイスによって吐出バルブの膜に押圧が加えられるということである。例えば、圧力は、ばね装填されたラムによって加えられ得る。

【0013】

本発明による膜ポンプデバイスでは、外向き流れ通路が、ポンプチャンバの吐出開口部を吐出バルブのバルブチャンバの吸込開口部に接続する第１の外向き流路を備え、および吐出バルブ流路を出口接続部に接続する第２の外向き流路を備え、ここにおいて、吐出バルブシートの断面積は、吐出バルブシートを取り囲む吐出バルブチャンバの領域の断面積よりも小さいという点で、調節特性は決定的に改善される。この配置は、「機械的な負のフィードバック」をもたらし、これは流体流れを調節するのに有利である。

【0014】

ポンプストロークの開始時、ポンプチャンバ中の流体には圧力がかかっている。ポンプチャンバが第１の外向き流路を介して吐出バルブのバルブチャンバの吸込開口部と流体接続しているので、バルブシートを取り囲む膜の外面積は、流体による圧力を受ける。他方では、膜の内面積には圧力がかけられず、これは膜が内面積に関してバルブシート上に載っているからである。ポンプストロークにより、膜をバルブシートに押圧するばね装填されたラムのばね力は弱まることになる。バルブシートから膜が持ち上げられるとすぐに、膜の内面積もまた流体による圧力を受ける。しかしながら、吐出バルブシートの断面積がバルブシートを取り囲むバルブチャンバの領域の断面積よりも小さいということに起因して、膜の内面積が外面積よりも小さいので、膜がバルブシートによって押圧される力は、有効面積の比較的低い変化によりわずかにしか増加せず、その結果、ポンプ圧力が減少するにつれて、ばね装填されたラムの復元力は、迅速に再度優勢となる。試験では、その場合システムが振動する傾向にないことがわかった。

【0015】

バルブシートの形態は、吐出バルブの開口特性について決め手となるものではない。本発明の好ましい実施形態は、吐出バルブのバルブシートのために環状バルブシートを設ける。

【0016】

吸込バルブの構造は、吐出バルブの開口特性について決め手となるものではない。本発明の好ましい実施形態は、吸込バルブとしても膜バルブを設け、ここにおいて、両方のバルブが好ましくは同じ構造である。吸込バルブは、好ましくは、その前面が膜に面し、および吸込バルブの開位置では膜からやや離れて配置される吸込バルブシートが配置された吸込バルブチャンバを形成するように弾性膜によって閉鎖された凹部が構築される吸込バルブボディを有し、吸込バルブ流路が、吸込バルブシートを通る。ポンプチャンバおよび吸込ならびに吐出バルブは次に、共通の弾性膜を有し得る。

【0017】

好ましい実施形態では、膜ポンプデバイスまたは膜ポンプデバイスの一部は、膜ポンプのための作動デバイスとの使用を意図した、単回使用を意図したカセットとして構築される。しかしながら、使い捨てカセットとしての膜ポンプデバイスまたはその一部の構造は、吐出バルブの開口特性に不可欠なものではない。膜ポンプデバイスおよび作動デバイスはまた、使用中互いに分離できないデバイスでもあり得る。

【0018】

特に好ましい実施形態では、ポンプチャンバ本体および吸込バルブならびに吐出バルブボディは、カセットの１構成部品または複数構成部品のハウジング本体の構成要素であり、ここにおいて、ポンプチャンバの膜および吸込ならびに吐出バルブの膜は、作動デバイスのアセンブリ表面に結合されることができる取付け面上に配置される。

【0019】

本発明による膜ポンプは、本発明によるポンプデバイスおよび作動デバイスを備え、当該作動デバイスは、ポンプチャンバの膜が吸入構成と排出構成との間で変形可能となるように構築され、ここにおいて、吸込および吐出バルブは、流体が膜ポンプによって搬送されることができるように交互に開いたり閉じたりし得る。

【0020】

本発明の利点は、作動デバイスが、好ましくは、吐出バルブが閉じるように、吐出バルブの膜が吐出バルブシート上に載っている休止位置でばね装填された吐出バルブの膜を変形させるための吐出制御要素を有する吐出調整デバイスを有する膜ポンプにおいて特に明白であり、ここにおいて、吐出制御要素は、吐出バルブが開くように、休止位置から、吐出バルブの膜が吐出バルブシートからやや離れて配置される機能位置に移動され得る。

【0021】

吸込バルブを作動するために、作動デバイスは好ましくは、吸込バルブが閉じるように、吸込バルブの膜が吸込バルブシート上に載っている休止位置でばね装填された吸込バルブの膜を変形させるための吸込制御要素を有する対応する吸込調整デバイスを有し、ここにおいて、吸込制御要素は、吸込バルブが開くように、休止位置から、吸込バルブの膜が吸込バルブシートからやや離れて配置される機能位置に移動されることができる。

【0022】

作動デバイスはさらに好ましくは、吸込制御要素を作動するための作動流体を吸込調整デバイスに供給するための第１の作動流体ラインと、吐出制御要素を作動するための作動流体を吐出調整デバイスに供給するための第２の作動流体ラインとを有し、吸込調整デバイスは、好ましくは、第１の作動流体ラインの断面に影響を与えるための第１の作動流体バルブを有し、吐出調整デバイスは、第２の作動流体ラインの断面に影響を与えるための第２の作動流体バルブを有し、ここにおいて、第２の作動流体バルブは比例バルブとして構成され、第１の作動流体バルブは切替えバルブとして構成される。

【0023】

特に好ましい実施形態は、作動デバイスが、第１および第２の作動流体バルブが電気的に接続された制御デバイスを有することを提供し、ここにおいて、制御デバイスは、第２の作動流体バルブについての意図した圧力値が膜ポンプデバイスの流体質量流量の関数として決定されるように構成され、その結果、流体質量流量は、膜ポンプデバイスの排出段階中一定である。

【0024】

作動デバイスは、好ましくは、制御チャンバと、制御流体ラインの断面を変化させるために構築された制御流体バルブが配置された、制御流体で制御チャンバを満たすための制御流体ラインとを有し、ここにおいて、ポンプチャンバの膜は、制御流体で満たすことによって吸入構成または排出構成に変形可能である。流体質量流量を決定するために、制御デバイスに電気的に接続された制御流体圧力センサが好ましくは設けられ、ここにおいて、制御デバイスは、流体質量流量が制御流体圧力センサの圧力信号の関数として決定されるように構成される。

【0025】

膜ポンプは、医療技術で有利に使用されることができる。しかしながら、他の技術分野での使用中にも利点は現れる。特に好ましい使用は、医療用液体、特に抗凝固液を供給するための容器を有する、血液処理装置、特に透析装置において膜ポンプを使用することである。

【0026】

ポンプデバイスおよび作動デバイスを備える膜ポンプの実施形態は、下記に詳細に説明される。

【図面の簡単な説明】

【0027】

【図1】制御チャンバおよび調整デバイスを有する作動デバイスの一部の断面の図である。

【図2】膜ポンプデバイスの断面の図である。

【図3】図１による作動デバイスのフロー図である。

【図4】図１による作動デバイスのための制御図である。

【図5】本発明による吐出バルブの図である。

【図6】別の吐出バルブ配置の図である。

【図7A】調節を用いる本発明による吐出バルブにおいて開口方向に吐出バルブに対して作用する力の図である。

【図7B】調節を用いない本発明による吐出バルブにおいて開口方向に吐出バルブに対して作用する力の図である。

【図7C】別の吐出バルブ配置において開口方向に吐出バルブに対して作用する力の図である。

【図8A】「機械的な負のフィードバック」の場合の力の時間に対する推移の図である。

【図8B】「機械的な正のフィードバック」の場合の力の時間に対する推移の図である。

【詳細な説明】

【0028】

作動デバイスおよび膜ポンプデバイスを有する本発明による膜ポンプの実施形態が、図１～図４を参照して初めに説明され、ここにおいて、膜ポンプのすべてのアセンブリが詳細に説明される。

【0029】

本発明に特に不可欠である膜ポンプの構成部品は、吐出バルブの図を用いた図５および図６、ならびに別の吐出バルブ配置と比較した開口方向にバルブの膜に対して作用する力の時間に対する推移を用いた図７Ａ～図７Ｃを参照して説明される。

【0030】

図１に示される作動デバイス１は、図２に示される膜ポンプデバイス２の機械的活性化のために設けられ、ここにおいて、作動デバイス１および膜ポンプデバイス２の機械的相互接続（図示せず）により、搬送される流体を作動デバイス１から完全に分離して、好ましくは液体流体の流体を搬送することが可能となる。

【0031】

図１の図によれば、作動デバイス１が、単に例として、図１の図の平面に対して垂直に並べられて中心軸３を備える鏡映面に対して鏡面対称を伴って示されている。作動デバイス１は基体４を備え、これは、例として構造が長方形形状であり、特にプラスチックの射出成形として製造され得る。基体４の、例として平らに構築された上側５には、図３に関連して下記により詳細に説明される制御アセンブリ６が取り付けられる。基体４の、例として少なくとも実質的に構造が平らの下側は、図２に示され、また同様に下記により詳細に説明される膜ポンプデバイス２のためのアセンブリ表面７としての役割をする。

【0032】

図１の部分断面から見ることができるように、制御チャンバ８および調整デバイス９が基体４内に配置されている。このコンテキストでは、膜ポンプデバイス２内に構築された膜ポンプ２００の膜２０１を作動するために制御チャンバ８が設けられる。調整デバイス９は、膜ポンプデバイス２内に同様に構築された膜バルブ２０２、２０３を作動する役割をする。

【0033】

制御チャンバ８は、例としてアセンブリ表面７に回転対称の凹部として構築され、ここにおいて、中心軸３は、制御チャンバ８の縦断面のための回転軸として提供されている。制御チャンバ８は、実質的に、椀形状の断面が設けられ、円形基底領域１０、円錐断面のように成形された壁領域１１、環状接触表面１２、およびその隣接にある円錐断面のように成形された流出領域１５を有する。基底領域１０は、例として環状封止要素１６の表面によって形成され、当該環状封止要素１６は、制御チャンバ８に隣接する凹部１７に挿入され、中心軸３に対してＬ字形状の縦断面を有する。封止要素１６は、凹部１７の反対側の内面（図示せず）上に円形円筒外面１８と平らに置かれ、半径方向内向きに面する環状ショルダ１９を短い方のＬ字アーム上に有し、当該環状ショルダ１９は、中心軸３に対して回転対称に構築された流路部２０の外面上の接触部を封止するために設けられている。封止要素１６および流路部２０の明瞭な配置を確実にするために、凹部１７は半径方向内向きに突出した環状ショルダ２１を有し、ここに封止要素１６の軸方向の環状前面２２がポジティブロッキング（positive locking）で置かれている。次に前面２２上に段差２３を伴い流路部２０が置かれている。中央の凹部２４、２５は、封止要素１６および流路部２０の両方それぞれを通り、制御流体ライン３３の構成要素としてみなされるべきである。

【0034】

制御チャンバ８には成形体２６が収容され、これは、単に例として、中心軸３に対して回転対称に構築され、球殻部分として実質的に構成された本体２７、これから半径方向外向きに突出した環状ショルダ２８、および中心軸３に対して同軸に並べられた支持リング２９を備える。中央に配置された凹部３０は、支持リング２９から離れて面する表面上に球面キャロット（spherical calotte）のように成形された取付け面３１を形成する本体２７を通る。

【0035】

環状ショルダ２８は、制御チャンバ８の接触表面１２に隣接するが、支持リング２９は、前面上の制御チャンバ８の基底領域１０上に支持されている。取付け面３１は、膜作動領域３２と呼ばれる空間部分のための境界としての役割をし、膜ポンプデバイス２が作動デバイス１に取り付けられたときに膜ポンプ２００の膜２０１の変形を制限する。成形体２６の凹部３０は、制御流体開口部３４としての役割をする。

【0036】

制御チャンバ８に隣接して、例として流体によって動作され得るリニアアクタ（linear actor）である調整デバイス９が基体４内に配置される。例として、調整デバイス９は、凹部３７に直線的に移動可能に収容され、かつ膜ポンプデバイス２の膜バルブ２０２、２０３の作動のために設けられた制御要素３８を備える。制御要素３８は、例として、加圧された流体の供給がなく、ばね（図示せず）の作用によって、休止位置（図示せず）に変位される。図１の図によれば、制御要素３８は、加圧された流体の供給によって機能位置にある。制御要素３８は、円筒ラム３９を備え、その縦軸４０は、アセンブリ表面７に対して横方向に並べられている。ラム３９は、接続プレート４１に後端部領域で取り付けられ、プレートの形状で構築された封止膜４３上に前端部領域４２で固定される。接続プレート４１は、単に例として円板の形状で構築され、ラム３９が中央に取り付けられる前側４４には、半径方向外向きに置かれた領域に環状支持リング４５を有し、これはラム３９と同じ方向に突出する。図１の図から見ることができるように、支持リング４５はＵ字形状の断面を有し、これは、中央に配置された円周溝４６を有し、および封止リング４８に隣接する前側４４から離れて面する凸状に湾曲した支持表面４７を有する。

【0037】

封止リング４８は、ラム３９に対して同軸にかつ縦軸４０に対して回転対称に構築され、半径方向内向きおよび半径方向外向きにそれぞれ置かれた環状封止ビード４９、５０を有する。半径方向内向きに置かれた封止ビード４９は、基体４内の溝形状の円周の窪み５１に収容され、単に例としてねじ付きリング５２によって基体４上に固定され、当該ねじ付きリング５２は、縦軸４０に対して同軸に構築され、かつラム３９のための凹部５３が設けられた、基体４のねじ首５４にねじ止めされている。同じように、外側に置かれた封止ビード５０は、ねじ付きリング５５によって基体４上に同様に固定され、当該ねじ付きリング５５は、基体４上に構築された雌ねじ５７に雄ねじ５６でねじ止めされている。

【0038】

内側封止ビード４９と外側封止ビード５０との間の領域において、環状凹部６０が、支持リング４５と反対側の基体４に組み込まれ、それは図１の図によれば、縦軸４０に沿いかつ下方への制御要素３８の直線移動を可能にする。基体４上に封止的に固定された封止リング４８は、環状凹部６０とともに、作動流体流路５８の端部領域を表し、かつ加圧された流体が供給され得る作動空間を決定する。この作動空間をそのように供給している間、制御要素は、封止リング４８の弾性変形により、休止位置（図示せず）から図１による機能位置に変位される。この手段によって、封止膜４３も変形され、アセンブリ表面７から突出する位置から、表面と少なくとも実質的に同一平面である図１による位置にもってこられ得る。休止位置では封止膜４３が膜ポンプデバイス２の特定の割り当てられた膜バルブ２０２、２０３に隣接し、それにより膜バルブ２０２、２０３を開位置から閉位置にもってくることがここで提供される。加圧された流体で作動空間が満たされると、図１による機能位置への制御要素３８の関連する変位により、図３にも図形式で示されるように、膜ポンプデバイス２の特定の割り当てられた膜バルブ２０２、２０３のための開口部移動３０が行われる。

【0039】

封止膜４３は、ラム３９に面する上側６１に環状ショルダ６２を有し、当該環状ショルダ６２には、前端部領域４２上に構築された環状溝６４にポジティブロッキングによって係合する、半径方向内向きに面する突出部６３が設けられている。ラム３９と封止膜４３との間のこのポジティブロッキング接続によって、ラム３９から封止膜４３へまたその逆の力の双方向伝達が可能にされる。封止膜４３上に半径方向外向きに置かれた円周領域で、これには１ピースとして形成された同軸に突出する保持リング６５が設けられ、これは縦軸４０に対して同軸に溝のように基体４に組み込まれた環状溝６６に非ポジティブに固定され、その結果、封止膜４３は、移動空間５９と作動デバイスの周囲との間の流体分離を確実にする。

【0040】

図２は、膜ポンプデバイス２の断面を単に図形式で示し、これは作動デバイス１への結合のために構築され、入口接続部２０４において供給された流体を出口接続部２０５に搬送するために使用され得る。例として、膜ポンプデバイス２は、凹部２０８を有する下側２０７から設けられる長方形ベースプレート２０６を備える。凹部２０８は、下側２０７から取り付けられ、かつ下側２０７から離れて面する中央領域に支持突出部２１１を有する閉鎖プレート２１０で少なくとも最大限充填され、当該支持突出部２１１は、上側２０９の方向に延在し、下側２０７から離れて面する前面２１２上に凹状部、特にキャロット貝殻形状の形態を有する。それによって、ポンプデバイス２のハウジング本体２５４の一部であるポンプチャンバ本体２５３内にポンプチャンバ２５２が形成される。ベースプレート２０６の凹部２０８は、閉鎖プレート２１０のアセンブリがベースプレート２０６に入った後に、溝のような内向き流路２１３および溝のような外向き流路２１４が形成されるように構築され、それらは各々、上側２０９の方向に支持突出部２１１に隣接する排出開口部２１５、２１６において開く。支持突出部２１１から離れて面する端部領域において、内向き流路２１３は、第１の膜バルブ２０２の、例として円筒状に構築されたバルブチャンバ２１７に通じており、同じように、外向き流路２１４は、支持突出部２１１から離れて面する端部領域において、第２の膜バルブ２０３の、例として円筒状に構築されたバルブチャンバ２１８に通じている。

【0041】

第１の膜バルブ２０２は、入口接続部２０４、バルブチャンバ２１７、および内向き流路２１３を備える、内向き流れ通路２１９に影響を与えるための吸込バルブとして設けられる。このために、環状構造のバルブシート２２０であって、その前面２２１がベースプレート２０６の上側２０９からやや離れて配置され、バルブ流路２２２が中央を通るバルブシート２２０が、バルブチャンバ２１７内に配置される。対照的に、バルブチャンバ２１７と内向き流路２１３との間の流体連通接続が、半径方向外向きに置かれたバルブチャンバ２１７の領域で実現される。

【0042】

第２の膜バルブ２０３は、出口接続部２０５、バルブチャンバ２１８、および外向き流路２１４を備える、外向き流れ通路２２３に影響を与えるための吐出バルブとして設けられる。このために、バルブ流路２４０が中央を通る環状構造のバルブシート２２４がバルブチャンバ２１８内に配置される。バルブシート２２４の前面は、ベースプレート２０６の上側２０９からやや離れて配置される。バルブシート２２４は、バルブチャンバによって同心円状に取り囲まれ、ここにおいて、外向き流路２１４は、膜ポンプ２００の排出開口部２１６、すなわちその吐出開口部を、バルブチャンバ２１８に接続する。バルブチャンバ２１８と出口接続部２０５との間の流体連通接続が、半径方向外側に置かれたバルブチャンバ２１８の領域で実現される。外向き流れ通路２２３は、吐出バルブ２０３に通じる第１の外向き流路２１４に加えて、吐出バルブ２０３から遠ざかり、かつバルブ流路２４０に接続される第２の外向き流路２１４Ａを備える。第２の外向き流路２１４Ａは、バルブ流路２４０を出口接続部２０５に接続する。

【0043】

単に例として、ベースプレート２０６の上側２０９全体は、例えば、上側２０９に係止する材料によって固定されたゴム製の弾性膜２０１で覆われ、それゆえバルブチャンバ２１７、２１８と膜ポンプデバイス２の周囲との間の流体分離を確実にする。膜２０１はさらに、凹部２０８および支持突出部２１１ならびに膜２０１が境界となっているポンプチャンバ２２７を、膜ポンプデバイス２の周囲から分離する役割もする。

【0044】

膜ポンプデバイス２が作動デバイス１に取り付けられると、例えば図１に示される第１の調整デバイス９を用いて、バルブシート２２０を介して膜２０１の変形が実行され得、それによりバルブシート２２０の前面２２１に膜２０１を押圧して局部的な封止を形成し、それゆえ入口接続部２０４と内向き流路２１３との間の流体連通接続を遮る。さらに、図１に示される調整デバイスの鏡面図だが明確さのため図１には示されていない第２の調整デバイス９（１４）を用いて、バルブシート２２４を介して膜２０１の変形が実行され得、それによりバルブシート２２４の前面２２５に膜２０１を押圧して局部的な封止を形成し、それゆえ第１の外向き流路２１４と出口接続部２０５との間の流体連通接続を遮る。

【0045】

さらに、支持突出部２１１の上のポンプチャンバ２２７の領域では、膜２０１は、好適に凹部３０を制御流体で満たすことまたは減圧によって、図２に示されるニュートラル位置（neutral position）から、単に図３の図形式で示される凸状の吸入構成に、または単に図３の図形式で示される凹状の排出構成にもってこられ得る。

【0046】

既に上述されたように、図３に示される作動デバイス１は、単に例として基体４および制御アセンブリ６に分けられ、ここにおいて、基体４に含まれる構成部品は、図１に関連して上で包括的に既に説明されている。

【0047】

制御アセンブリ６は、例えばマイクロプロセッサまたはマイクロコントローラとして構築され得、かつ定義可能な処理プログラムを実行するように構築された制御デバイス７０を備える。例として、制御デバイス７０がインターフェース７１を介して、例えばプログラム可能な制御であり得るより高レベルの制御デバイス（図示せず）と電気的に接続するようになり得ることが提供され得、その結果、より高レベルの制御デバイスが、制御デバイス７０に制御コマンドを提供し得る。代替的に、制御デバイス７０が外部コマンドを用いずに自足して動作し、好適に下記により詳細に説明される構成部品を活性化し得ることが提供され得る。これらの構成部品は、一方では制御チャンバ８に制御流体を供給するための制御流体配置７２であり、他方では、吸込調整デバイス９および吐出調整デバイス１４と呼ばれる２つの調整デバイス９、１４（図形式で図示）に作動流体を供給するための作動流体配置７３である。

【0048】

制御流体配置７２は、第１の制御流体バルブ７４および第２の制御流体バルブ７５を備え、それらは例として、ソレノイドバルブ（solenoid valve）として各々構築され得、制御デバイス７０に制御リード７６、７７を介して電気的に接続される。第１の制御流体バルブ７４は、制御チャンバ８に通じている第１の制御流体ライン３３を介して第１の制御流体開口部３４と流体連通接続している。さらに、第１の制御流体バルブ７４は、第１の制御流体接続部７８と流体連通接続しており、第１の制御流体接続部７８と第１の制御流体開口部３４との間の流体連通接続の選択的な開放または遮断を可能にする。

【0049】

第２の制御流体バルブ７５は、制御チャンバ８に通じている第２の制御流体ライン３５を介して第２の制御流体開口部３６と流体連通接続している。さらに、第２の制御流体バルブ７５は、第２の制御流体接続部７９と流体連通接続しており、第２の制御流体接続部７９と第２の制御流体開口部３６との間の流体連通接続の選択的な開放または遮断を可能にする。

【0050】

好ましくは、圧縮空気源（図示せず）が第１の制御流体接続部７８に接続されて、真空源（図示せず）が第２の制御流体接続部７９に接続されることが提供される。図２に示される膜ポンプデバイス２は、図３に示される作動デバイス１に取り付けられ、２つの制御流体バルブ７４および７５の好適な、好ましくは交互の、特に循環的に繰り返す活性化によって、一連の加圧および減圧が制御チャンバ８のために実施され得、その結果、膜ポンプ２００の膜２０１は、ニュートラル位置１８０から、最初に凸状に湾曲した吸入位置１８１に、次いで凹状に湾曲した排出位置１８２にもってこられ得る。膜ポンプ２００の膜２０１のこの交互する変形によって、膜ポンプ２００に収容された流体のために送出ストロークが実施され、その結果、膜バルブ２０２および２０３の好適な活性化で、これは入口接続部２０４から出口接続部２００に搬送され得る。２つの膜バルブ２０２および２０３のこの活性化を実施することができるようにするために、吸込調整デバイスおよび吐出調整デバイス９および１４が設けられ、これらは各々、膜２０１の反対部分上の割り当てられた吸込制御要素３８および吐出制御要素３８と動き得、それにより特定のバルブシート２２０、２２４上への膜２０１の取付けの封止、または特定のバルブシート２２０、２２４の開放を選択的に可能にする。

【0051】

この目的のために、単に例として内向き流路２１３に割り当てられた膜バルブ２０２に影響を与えるために設けられた吸込調整デバイス９は、制御デバイス７０に制御リード８３を介して接続された第１の作動流体バルブ８１を備え、それにより作動流体バルブ８１の電気的な活性化を可能にする。さらに、作動流体バルブ８１は、第１の制御流体接続部７８と流体接続しており、第１の調整デバイス９に第１の作動流体ライン８５を介した流体連通で結合される。したがって、特に３／２方向のソレノイドバルブであり得る作動流体バルブ８１は、加圧された作動流体を吸込調整デバイス９に供給すること、または調整デバイス９の排気（venting）を選択的に実施し得、ここにおいて、第１の排気流路８７を介して第１の消音器８９へ排気が行われる。

【0052】

封止膜が下向きに撓んでいるニュートラル位置に封止膜４３があるとき、封止膜は、膜ポンプデバイス２の、下面に取り付けられ得る膜２０１をバルブシート２２０に押圧し、この結果、内向き流路２１３が閉じる。図１の図から見ることができるように、加圧された流体で第１の調整デバイス９を満たすことは、作動空間５８内のラム３９の調整移動につながり、この結果、封止膜４３は、ニュートラル位置から、封止膜４３がハウジングと少なくともほぼ同じ高さである機能位置にもってこられ、その結果、膜ポンプデバイス２の膜２０１は、その弾性特性によりバルブシート２２０から持ち上げられ、その結果、内向き流路２１３は開放される。単に例として外向き流路２１４に割り当てられた膜バルブ２０３に影響を与えるために設けられた吐出調整デバイス１４は、制御デバイス７０に制御リード８４を介して接続された第２の作動流体バルブ８２を備え、それにより作動流体バルブ８２の電気的な活性化を可能にする。さらに、作動流体バルブ８２は、第１の制御流体接続部７８と流体接続しており、吐出調整デバイス１４に第２の作動流体ライン８６を介した流体連通で結合される。したがって、特に３／３方向のピエゾ圧力レギュレータバルブであり得る作動流体バルブ８２は、加圧された作動流体を第２の調整デバイス１４に供給すること、または第２の調整デバイス１４の排気を選択的に実施し得、ここにおいて、第２の排気流路８８を介して第２の消音器９０へ排気が行われる。

【0053】

図１の図から見ることができるように、加圧された流体で吐出調整デバイス１４を満たすことは、ラム３９の調整移動につながり、その結果、封止膜４３は、図１のニュートラル位置で下向きに撓み、膜ポンプデバイス２の、下面に取り付けられ得る膜２０１をバルブシート２２４に押圧し、その結果、外向き流路２１４のために遮断効果が引き起こされて、図１に示されるように封止膜４３が少なくともほぼ平らである機能位置にもってこられ得、その結果、膜ポンプデバイス２の、下面に取り付けられ得る膜２０１は、その弾性特性によりバルブシート２２４から持ち上げられ、外向き流路２１４を開放する。

【0054】

制御チャンバ８内の圧力を調節するために、圧力センサ９１が設けられ、これは、制御デバイス７０にセンサリード９２を介して電気的に接続され、単に例として、流体ライン９４によって第１の制御流体ライン３３と流体連通接続している。これによって圧力センサ９１は、制御チャンバ８に存在する流体圧力を決定し、これを電気信号として、センサリード９２を介して制御デバイス７０に送信し得る。

【0055】

例として、第２の作動流体バルブ８２には追加的に圧力センサ９３が割り当てられ、これは、単に例として第２の作動流体バルブ８２に一体化されており、割り当てられた第２の制御リード８４を介して制御デバイス７０に電気的に接続される。

【0056】

図４は、厳密に図形式で、活性化信号１０１～１０４のフローのモデルを示し、これら信号は、制御デバイス７０の作動デバイス１の個々の構成部品を活性化するために供給される。このコンテキストでは、信号レベルも時間部分も縮尺通りに選択されていない。

【0057】

時間ｔ０では、制御デバイス７０によっていずれの活性化信号も送られていない。それゆえ２つの調整デバイス９、１４は各々、割り当てられた制御要素３８により特定の封止膜４３が各アセンブリ表面７から突出することが可能となる休止位置にあり、それゆえ特定の反対の膜バルブ２０２、２０３の膜の変形が確実にされる。これは、膜バルブ２０２、２０３の一点短鎖線の膜を用いて図３から見ることができる。それゆえこの時点では、内向き流路２１３および外向き流路２１４の両方は遮断される。

【0058】

時間ｔ１において、制御デバイス７０は、第１の作動流体バルブ８１のための活性化信号１００を送り、その結果、これは排気位置から給気位置（aerating position）に切り替えられ、吸込調整デバイス９の加圧が行われる。加圧により、吸込調整デバイス９のラム３９は、封止膜４３がアセンブリ表面７から突出する、図３によるニュートラル位置から出て、割り当てられた膜バルブ２０２の、図３の一点短鎖線によって示される膜は、図３の破線によって示される機能位置に変形される。この結果、図３の破線によって示されるように、膜ポンプデバイス２の、反対側に取り付けられ得る膜バルブ２０２は開き、少なくとも原理上、入口接続部２０４から膜ポンプ２００への流体の内向き流れを可能にする。

【0059】

時間ｔ２において、制御回路７０は、第２の制御流体バルブ７５に活性化信号１０１を送り、その結果、これは遮断位置から開放位置に切り替えられ、制御チャンバ８の減圧が行われる。この減圧によって、膜ポンプ２００の膜２０１は、制御チャンバ８に吸い込まれ、成形体２６の取付け面３１上に置かれ、その結果それは凸状に湾曲した吸入位置１８１をとる。この時点で、膜ポンプ２００のポンプチャンバ２２７は最大容積を有し、ここにおいて、膜２０１の変形の間に、搬送される流体は、入口接続部２０４からポンプチャンバ２２７に吸い込まれる。

【0060】

時間ｔ３において、制御回路７０は、第１の作動流体バルブ８１のための活性化信号１００をスイッチオフし、その結果、これは給気位置から排気位置に切り替えられ、吸込調整デバイス９の加圧が終了する。結果として、吸込調整デバイス９のラム３９は、特に復元ばね（図示せず）のばね作用により、図１に示される機能位置から、図３の一点短鎖線によって示される、アセンブリ表面７から突出するニュートラル位置に移動し、その結果、膜ポンプデバイス２の、反対側に取り付けられ得る膜バルブ２０２は閉じる。この時点ｔ３において、膜ポンプデバイス２における内向き流路２１３が遮断され、膜ポンプ２００のポンプチャンバ２２７からの流体の漏れが防止される。

【0061】

時点ｔ４において、活性化信号１０１は制御回路７０によってスイッチオフされ、その結果、第２の制御流体バルブ７５は再度遮断位置をとり、制御チャンバ８は最初にこの時点ｔ４からの一定の減圧を有する。

【0062】

時間ｔ５において、制御回路７０は、第１の制御流体バルブ７４に活性化信号１０２を送り、その結果、これは遮断位置から開放位置に切り替えられ、制御チャンバ８の加圧が行われる。この加圧によって、膜ポンプ２００に収容された流体は追加的に圧力がかかるようになる。好ましくは、制御チャンバ８内の圧力は、この後の排出動作中に、凸状に湾曲した吸入位置１８１から凹状に湾曲した排出位置への膜ポンプ２００の膜２０１の完全な変形が行われるようにするものであり、その結果、最大量の流体が膜ポンプ２００を用いて搬送されることができる。

【0063】

時点ｔ６において、活性化信号１０２は制御回路７０によってスイッチオフされ、その結果、第１の制御流体バルブ７４は再度遮断位置をとる。

【0064】

時点ｔ７において、制御回路７０は、第２の作動流体バルブ８２に活性化信号１０３を供給し、その結果これは、吐出調整デバイス１４に関連するラム３９の調節された調整運動を行い得る。このコンテキストでは、活性化信号１０３は、オブザーバアルゴリズム（observer algorithm）を用いて制御回路７０内の圧力センサ９１からの圧力信号の関数として計算され、それにより、例えば、膜ポンプ２００から出口接続部２０５への、可能な限り一定の流体質量流量をもたらす。

【0065】

したがってラム３９の位置は、流体搬送動作中、動的に変化し、ここにおいて、膜バルブ２０３は、比例バルブの様式で動作される。制御チャンバ８内の圧力の増加により、膜ポンプ２００のポンプチャンバ２２７内の流体は出口接続部２０５に押され、この動作は好ましくは、膜２０１が支持突出部２１１の前面２１２上に平らに置かれるまで持続し、それゆえポンプチャンバ２２７は少なくともほぼ完全に空にされる。

【0066】

時点ｔ８において、制御回路７０は活性化信号１０３をスイッチオフし、その結果この時点では、膜ポンプ２００のための搬送動作は終了し、新たな搬送動作が始まり得る。

【0067】

図５は、本発明による吐出バルブ２０３の図を示し、ここにおいて、バルブ２０３の個々の構成部品には、図１～図４と同じ参照記号のラベルが付されている。供給ラインおよび除去ラインを有するこの吐出バルブ配置は、「機械的な負のフィードバック」を有するバルブ配置と呼ばれる。

【0068】

本図には、吐出制御要素３８を有する吐出調整デバイス１４がラム２５１によって示されており、当該ラム２５１には、吐出バルブ２０３の弾性膜２０１に押圧力Ｆをかけるばね２５０が予め装填されている。ラムは膜に力Ｆをかけ、当該力Ｆは、ばねの押圧力Ｆ_Fと、ラム２５１に対してばね力に抗して吐出調整デバイス１４によってかけられ得る力Ｆ_Sとの間の差に対応し、それにより吐出バルブシート２２５からラムを持ち上げる。ばね２５０は、吐出バルブ２０３が閉じている休止位置にラム２５１を保持し、すなわち、ラムは膜２０１をバルブシート２２５に押圧する。図５には、休止位置にある吐出バルブ２０３が示されている。機能位置では、ラムはバルブシートに膜を押圧せず、その結果、吐出バルブは開いている。

【0069】

吐出バルブ２０３のバルブチャンバ２１８は、ポンプデバイス２のハウジング本体２５４の一部であるバルブボディ２５４Ａ内に構築される。外向き流れ通路２２３は、ポンプチャンバ２５２から吐出バルブ２０３のバルブチャンバ２１８に通じる第１の外向き流路２０４と、吐出バルブ流路２４０から出口接続部２０５に通じる第２の外向き流路２０４Ａとを備える。吐出バルブシート２２５および吐出バルブ流路２４０の断面積は、吐出バルブシート２２５を取り囲む吐出バルブチャンバ２１８の領域の断面積よりも小さい。その結果として、バルブシートを取り囲む膜２０１の外面積Ａ₁は、バルブシート２２５上に置かれる膜２０１の内面積Ａ₂よりも大きく、これは図５に示されている。

【0070】

ポンプストロークの開始時、ポンプチャンバ２５２中の流体は圧力がかかっている。ポンプチャンバ２５２が第１の外向き流路２０４Ａを介して吐出バルブ２０３のバルブチャンバ２２５と流体接続しているので、バルブシート２２５を取り囲む膜２０１の外面積Ａ₁は、流体による圧力を受ける。それゆえ、流体の圧力ｐと膜２０１の外面積Ａ₁の積に対応する力Ｆ₁が、膜２０１の外面積Ａ₁に対して作用する。他方で、膜２０１の内面積Ａ₂は圧力を受けず、これは、膜が依然として、内面積に関して吐出バルブの休止位置に対応する、バルブシート上に置かれるからである。

【0071】

ポンプストローク中、ラム２５１は、ばね２５０の押圧力に抗して流入流体から持ち上げられ、ここにおいて、吐出バルブ２０３の開口後、流入流体の圧力ｐは減少する。ポンプストロークの開始時、膜２０１をバルブシート２２５に押圧するラム２５１のばね力が初めに弱まることになる。この力は、流体によってラムにかけられている膜の外面積Ａ₁と流体の圧力ｐの積に対応する力だけ弱まる。膜がバルブシートから持ち上げられるとすぐに、膜２０１の内面積Ａ₂もまた流体による圧力を受ける。しかしながら膜の内面積Ａ₂が外面積Ａ₁よりも小さいので、膜がバルブシートによって押圧される力は、有効面積の比較的小さい変化によりわずかにしか増加せず、その結果、ポンプ圧力が減少するにつれて、ばね装填されたラムの復元力が迅速に再度優勢となる。それゆえ吐出バルブ２０３は、絶えず搬送し続けるために、ポンプストロークが進むにつれてラムに対する作動力を増加し続けることを必要とする挙動を開口時に発現する。

【0072】

図６は、比較となる例として、別の吐出バルブ配置を示し、ここで、外向き流れ通路２２３が、ポンプチャンバ２５２の吐出開口部を吐出バルブ流路２４０に接続する第１の外向き流路２１４を備え、および吐出バルブチャンバ２１８を出口接続部２０５に接続する第２の外向き流路２１４Ａを備え、ここにおいて、吐出バルブシート２２５の断面積は、バルブシートを取り囲むバルブチャンバ２１８の領域の断面積よりも小さい。この場合を、「機械的な正のフィードバック」と呼ぶ。このような配置では、膜２０１がバルブシートから持ち上げられたとき、有効面積の変化が「機械的な負のフィードバック」の場合よりも大きい。その結果として、膜を持ち上げるときの動的圧力は、さらにより大きい面積に対して作用する。この有効面積の著しくより大きい変化により、流体によってラムにかけられる力が優勢となる。それゆえ吐出バルブは、絶えず搬送し続けるために、ポンプストロークが進むにつれてラムに対する作動力を減少し続けることを必要とする挙動を開口時に発現する。これは、バルブシートからラムを持ち上げるために力が初めに高められる必要がある概念とは反対である。このようなバルブ配置は、調節可能でない挙動に向かう傾向にあることがわかった。試験では振動がみられた。

【0073】

図７Ａは、本発明による吐出バルブ配置（図５）について、図１～図４を参照して説明されたような液体の流量の調節が行われない場合の、開口方向にラム２５１に作用する力の時間に対する推移を示す。力が比較的迅速にゼロに降下することがわかる。図７Ｂは、本発明による吐出バルブ配置（図５）において、一定の流量を確保するために、図１～図４を参照して説明された液体の流量の調節を伴う、開口方向にラムに作用する力の時間に対する推移を示し、図７Ｃは、「機械的な正のフィードバック」（図６）の場合の、時間の関数として開口方向にラムに作用する力を示す。「機械的な正のフィードバック」（図６）の場合と対照的に、「機械的な負のフィードバック」（図５）の場合では明らかに一様の推移がみられる。「機械的な正のフィードバック」（図６）の場合では、最大値とゼロとの間で力の周期的な増加と減少がみられる。

【0074】

上述された「機械的な負のフィードバック」と「機械的な正のフィードバック」との相違が、図８Ａおよび図８Ｂを参照して再度説明される。

【0075】

バルブを開く力は、２つの内容、Ｆ_S（制御流体）とＦ_A（作動流体）とに分けられ得る。ばね力が Ｆ_F＝Ｆ_S＋Ｆ_A のとき流れが起きる。これは、押圧力がバルブシートに何もかけられていない状態である。

【0076】

図８Ａは、「機械的な負のフィードバック」の場合について、時間に対する力Ｆ_F、Ｆ_S、Ｆ_Aの推移を示す。「機械的な負のフィードバック」の間、ばね力Ｆ_Fに反作用する力Ｆ_SおよびＦ_Aがそれぞれ増加および減少する。ポンプストローク中、力Ｆ_Sは単調に増加し、力Ｆ_Aは単調に減少する。調節によりＦ_Sが単調に増加することが可能となるので、一様の連続流が発生される。

【0077】

図８Ａは、「機械的な正のフィードバック」の場合を示し、ここで、上述の面積比により、力Ｆ_Aの短時間の増加がバルブの開口時にみられる。その場合この力の増加は、調節システムによってドライブの制御チャンバ内の圧力を低下させることによって補償されなければならない。レギュレータは、バルブが再度閉じる程度までＦ_Sを低下させる。時間に対する力Ｆ_AおよびＦ_Sの推移は、ポンプストローク中単調に続かない。流量は、「高流量」と「流れなし」との間を絶えず変化する。
以下に、本願出願当初の特許請求の範囲に記載された発明を付記する。
[Ｃ１]
流体、特に血液処理のための医療用液体を搬送するための膜ポンプデバイスであって、
ポンプチャンバを形成するように弾性膜によって閉鎖された凹部が構築されるポンプチャンバ本体と、
入口接続部を前記ポンプチャンバの吸込開口部に接続する内向き流れ通路と、
前記ポンプチャンバの吐出開口部を出口接続部に接続する外向き流れ通路と、
前記内向き流れ通路における液体の流量に影響を与えるために前記内向き流れ通路に設けられた吸込バルブ、および前記外向き流れ通路における液体の流量に影響を与えるために前記外向き流れ通路に設けられた吐出バルブと、
を有し、
前記吐出バルブが、吐出バルブシートが配置された吐出バルブチャンバを形成するように弾性膜によって閉鎖された凹部が構築される吐出バルブボディを有する膜バルブであり、その前面が、前記膜に面し、および前記吐出バルブの開位置では前記膜からやや離れて配置され、ここにおいて、吐出バルブ流路が、前記吐出バルブシートを通り、
前記外向き流れ通路が、前記ポンプチャンバの前記吐出開口部を前記吐出バルブチャンバに直接接続する第１の外向き流路を備え、および前記弾性膜で閉鎖可能である前記吐出バルブ流路を前記出口接続部に接続する第２の外向き流路を備え、
前記吐出バルブシートの断面積が、前記吐出バルブシートを取り囲む前記吐出バルブチャンバの領域の断面積よりも小さい
ことを特徴とする、膜ポンプデバイス。
[Ｃ２]
前記吐出バルブシートが環状バルブシートであることを特徴とする、Ｃ１に記載の膜ポンプデバイス。
[Ｃ３]
前記吸込バルブが、吸込バルブシートが配置された吸込バルブチャンバを形成するように弾性膜によって閉鎖された凹部が構築される吸込バルブボディを有する膜バルブであり、その前面が、前記膜に面し、および前記吸込バルブの開位置では前記膜からやや離れて配置され、ここにおいて、吸込バルブ流路が、前記吸込バルブシートを通り、
前記内向き流れ通路が、前記入口接続部を前記吸込バルブ流路に直接接続する第１の吸込流路を備え、および前記可撓性膜で閉鎖可能である前記吸込バルブチャンバを前記ポンプチャンバの前記吸込開口部に接続する第２の吸込流路を備える
ことを特徴とする、Ｃ１または２に記載の膜ポンプデバイス。
[Ｃ４]
前記吸込バルブシートが環状バルブシートであることを特徴とする、Ｃ３に記載の膜ポンプデバイス。
[Ｃ５]
前記膜ポンプデバイスまたは前記膜ポンプデバイスの一部が、膜ポンプの作動デバイスとの使用を意図した、単回使用を意図したカセットとして構築されることを特徴とする、Ｃ３または４に記載の膜ポンプデバイス。
[Ｃ６]
前記ポンプチャンバ本体および前記吸込バルブならびに吐出バルブボディが、前記カセットの１構成部品または複数構成部品のハウジング本体の構成要素であることを特徴とし、ここにおいて、前記ポンプチャンバの前記膜および前記吸込ならびに吐出バルブの前記膜は、前記作動デバイスのアセンブリ表面に結合されることができる取付け面上に配置される、Ｃ５に記載の膜ポンプデバイス。
[Ｃ７]
Ｃ３～６のいずれか一項に記載のポンプデバイスおよび作動デバイスを有する膜ポンプであって、前記作動デバイスは、前記ポンプチャンバの前記膜が吸入構成と排出構成との間で変形可能となるように構築され、前記吸込および吐出バルブは、流体が前記膜ポンプによって搬送されることができるように交互に開いたり閉じたりすることができる、膜ポンプ。
[Ｃ８]
前記作動デバイスが、前記吐出バルブが閉じるように、前記吐出バルブの前記膜が前記吐出バルブシート上に載っている休止位置でばね装填された前記吐出バルブの前記膜を変形させるための吐出制御要素を有する吐出調整デバイスを有することを特徴とし、ここにおいて、前記吐出制御要素は、前記吐出バルブが開くように、前記休止位置から、前記吐出バルブの前記膜が前記吐出バルブシートからやや離れて配置される機能位置に移動されることができる、Ｃ７に記載の膜ポンプ。
[Ｃ９]
前記作動デバイスが、前記吸込バルブが閉じるように、前記吸込バルブの前記膜が前記吸込バルブシート上に載っている休止位置でばね装填された前記吸込バルブの前記膜を変形させるための吸込制御要素を有する吸込調整デバイスを有することを特徴とし、ここにおいて、前記吸込制御要素は、前記吸込バルブが開くように、前記休止位置から、前記吸込バルブの前記膜が前記吸込バルブシートからやや離れて配置される機能位置に移動されることができる、Ｃ７または８に記載の膜ポンプ。
[Ｃ１０]
前記作動デバイスが、前記吸込制御要素を作動するための作動流体を前記吸込調整デバイスに供給するための第１の作動流体ラインと、前記吐出制御要素を作動するための作動流体を前記吐出調整デバイスに供給するための第２の作動流体ラインとを有すること、および前記吸込調整デバイスが、前記第１の作動流体ラインの断面に影響を与えるための第１の作動流体バルブを有し、前記吐出調整デバイスが、前記第２の作動流体ラインの断面に影響を与えるための第２の作動流体バルブを有することを特徴とし、ここにおいて、前記第１の作動流体バルブは、切替えバルブとして構築され、前記第２の作動流体バルブは、比例バルブとして構築される、Ｃ９に記載の膜ポンプ。
[Ｃ１１]
前記作動デバイスが、前記第１および第２の作動流体バルブが電気的に接続された制御デバイスを有することを特徴とし、ここにおいて、前記制御デバイスは、前記第２の作動流体バルブについての意図した圧力値が前記膜ポンプデバイスの流体質量流量の関数として決定されるように構成され、その結果、前記流体質量流量は、前記膜ポンプデバイスの排出段階中一定である、Ｃ１０に記載の膜ポンプ。
[Ｃ１２]
前記作動デバイスが、制御チャンバと、制御流体ラインの断面を変化させるために構築された制御流体バルブが配置された、制御流体で前記制御チャンバを満たすための前記制御流体ラインとを有することを特徴とし、ここにおいて、前記ポンプチャンバの前記膜は、前記制御流体で満たすことによって吸入構成または排出構成に変形可能である、Ｃ７～１１のいずれか一項に記載の膜ポンプ。
[Ｃ１３]
前記制御デバイスに電気的に接続された制御流体圧力センサが設けられることを特徴とし、ここにおいて、前記制御デバイスは、前記流体質量流量が前記制御流体圧力センサの圧力信号の関数として発生されるように構成される、Ｃ１２に記載の膜ポンプ。
[Ｃ１４]
血液処理装置、特に透析装置であって、医療用液体、特に抗凝固液を供給するための容器および前記医療用液体を搬送するためのＣ７～１３のいずれか一項に記載の膜ポンプを有する血液処理装置。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7A】

【図7B】

【図7C】

【図8A】

【図8B】