Die Erfindung betrifft eine Pumpe mit einer ein abgeschlossenes Fluidvolumen bildenden Wandung, die mittels einer ersten externen Kraft in Richtung Volumenverkleinerung und mittels einer zweiten Kraft - nach einer vorhergehenden Volumenverkleinerung - in Rich¬ tung Volumenvergrößerung bewegbar ist, und mit einem Einlassventil, das mit einer Ein¬ lassöffnung kommuniziert, und mit einem Auslassventil in einer Auslassleitung des Fluid- volumens.

Die Erfindung betrifft ferner eine Verwendung einer derartigen Pumpe.

Derartige Pumpen sind beispielsweise als Schlauchpumpen bekannt, bei denen aus ei¬ nem mit einem Fluid gefüllten Schlauch das Fluid mittels den Schlauch zusammenpres¬ sender und in eine Längsrichtung des Schlauches bewegter Druckrollen ausgepresst wird. Durch die Bewegung der Rolle wird das stromwärts liegende Ende des Schlauches mit Fluid wieder gefüllt, wenn dieses Ende mit einem Fluidvorrat in Verbindung steht. Die An¬ triebskraft für die Bewegung der Rollen wird durch einen Motor erzeugt, der beispielsweise als elektrischer oder hydraulischer Motor ausgebildet sein kann. Derartige Pumpen wer¬ den zur Förderung eines Volumens in Druckrichtung verwendet.

Eine andere Art der Pumpe der eingangs erwähnten Art sind Membranpumpen, bei denen das Fluidvolumen durch die mittels eines Pleuels hin- und herbewegte Membran verklei¬ nert und anschließend wieder vergrößert wird. Das Pleuel überträgt somit sowohl die erste Kraft zur Volumenverkleinerung als auch die zweite Kraft zur Volumenvergrößerung.

In vielen Fällen ist es lediglich erforderlich, eine Pumpleistung nur in bestimmten Betriebs- zuständen abzurufen, wenn in einer Vorrichtung Bewegungen ablaufen, deren Kraftfluss für die Betätigung einer Pumpe verwendbar ist. So ist es beispielsweise bekannt, den Zwi¬ schenraum zwischen einem Amputationsstumpf eines Patienten und einem darüber ange¬ ordneten, luftdicht ausgebildeten Liner zu evakuieren, um durch das gebildete Vakuum einen festen Sitz des mit einer Prothese verbundenen Liners zu gewährleisten. Hierfür wird eine Kolbenpumpe verwendet, die beim Auftreten des Patienten mittels der Prothese auf den Boden einen Evakuierungshub ausübt und mittels einer Rückstellfeder zurückge¬ stellt wird. Derartige Pumpen sind, insbesondere wegen des erforderlichen Rückstellme¬ chanismus, relativ voluminös.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Pumpe der eingangs erwähnten Art so auszubilden, dass sie auf kleinem Raum ausführbar ist.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist erfindungsgemäß eine Pumpe der eingangs erwähnten Art dadurch gekennzeichnet, dass sie als Unterdruckpumpe ausgebildet ist, deren Volumen durch die externe erste Kraft gegen ein elastisch verformbares Material verkleinerbar ist, dessen Rückstellkraft nach Beendigung der externen Krafteinwirkung die gegen den her¬ gestellten Unterdruck wirkende zweite Kraft bildet.

Bei der erfindungsgemäßen Pumpe wird der Arbeitshub, mit dem das Fluid, insbesondere Luft, aus einem abgeschlossenen Volumen abgesaugt wird, durch die Rückstellkraft des elastisch verformbaren Materials bewirkt. Die vorherige Verformung zur Volumenverkleine¬ rung des Fluidmaterials erfolgt durch eine extern angreifende erste Kraft. Die erfindungs¬ gemäße Pumpe ermöglicht somit eine sehr unkomplizierte und kleinvolumige Ausführung, mit der ein geringer bis mittlerer Unterdruck erzeugt werden kann.

In einer ersten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist die Wandung zwei star¬ re, einander gegenüberliegende Wände auf, wobei das elastisch verformbare Material in dem durch die Wände gebildeten Zwischenraum angeordnet ist. Hierbei kann das elas¬ tisch verformbare Material mit einem am Rand umlaufenden und das Fluidvolumen be¬ grenzenden Dichteinsatz gebildet sein. Diese Ausführungsform bietet den Vorteil, dass die externe Kraft unmittelbar an einer der starren Wände angreifen kann.

In einer anderen, ebenfalls Vorteile aufweisenden Ausführungsform ist die Wandung flexi¬ bel ausgebildet, wobei an der flexiblen Wandung das elastisch verformbare Material, vor¬ zugsweise flächig, anliegt. Dabei kann mit einer relativ dünnen Materiallage eine für viele Anwendungsfälle ausreichend hohe Rückstellkraft erzeugt werden. Das elastische Material kann ein offenporiger Schaumstoff sein, der innerhalb des Fluidvo- lumens angeordnet ist und der die Rückstell kraft nach einer durchgeführten Volumenver¬ kleinerung ausübt. Demgemäß wird der Schaumstoff vom Fluid, das bevorzugt Luft ist, durchströmt. In dieser Ausführungsform nimmt die Erzeugung der Rückstellkraft überhaupt keinen zusätzlichen Raum ein, da hierfür das Fluidvolumen selbst ausgenutzt wird. Dabei ist es zweckmäßig, wenn der Schaumstoff das Fluidvolumen - bis auf konstruktive Rest¬ volumina - vollständig ausfüllt. Ein alternatives durchströmbares elastisches Material, das für die Erfindung verwendbar ist, ist ein Abstandsgewirk.

Die Realisierung der erfindungsgemäßen Pumpe gelingt in einfacher Weise, wenn das elastische Material allseitig von der flexiblen Wandung umgeben ist. Möglich ist es aber auch, die Wandung teilweise starr auszubilden und einen solchen Teil der Wandung flexi¬ bel zu gestalten, der für die Volumenverkleinerung benötigt wird.

Die erfindungsgemäße Pumpe lässt sich vorzugsweise mit einer bevorzugten flächigen Ausdehnung mit einer demgegenüber geringen Dicke erstellen und so in vielen Fällen un¬ problematisch in eine Vorrichtungskonstruktion integrieren.

Zum Zusammenpressen des Fluidvolumens ist wenigstens ein flächig an der flexiblen Wandung anliegendes Andruckelement vorgesehen. Insbesondere kann das Fluidvolumen mit der flexiblen Wandung zwischen zwei flächigen Andruckelementen angeordnet sein.

Die Anordnung der Ventile kann auf den entsprechenden schmalen Seiten der flexiblen Wandung erfolgen, bevorzugt jedoch auch in Ausnehmungen eines der Andruckelemente oder beider Andruckelemente, wodurch Walkvorgänge der flexiblen Wandung verringert werden.

Die erfindungsgemäße Pumpe lässt sich mit Vorteil im Kraftfluss eines Systems integrie¬ ren, in dem Kräfte entstehen, die zur Ausübung einer der beiden Kräfte ausgenutzt wer¬ den. Die erfindungsgemäße Pumpe ist insbesondere als Vakuumpumpe geeignet.

In einem speziellen Anwendungsfall stellt die Pumpe einen Teil einer Prothese für eine untere Extremität dar. Vorzugsweise wird dabei die beim Auftreten aufgrund des Körper- gewichts entstehende Kraft als erste Kraft ausgenutzt. Die Pumpe kann insbesondere zur Vakuumunterstützung eines Saugschaftes der Prothese, insbesondere zur Evakuierung des Zwischenraums zwischen einem Liner und dem Prothesenschaft eingesetzt werden. Ein bevorzugter Einsatzort für die erfindungsgemäße Pumpe ist ein künstlicher Fuß, der die flächige Ausbildung der Pumpe senkrecht zu dem bei der Belastung mit dem Körper¬ gewicht entstehenden Kraftfluss besonders gut ermöglicht.

Die Erfindung soll im Folgenden anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungs¬ beispielen näher erläutert werden. Es zeigen:

Figur 1 eine schematische Darstellung einer Pumpe im Ausgangs¬ zustand nach einer ersten Ausführungsform;

Figur 2 die Pumpe gemäß Figur 1 im zusammengedrückten Zu¬ stand;

Figur 3 eine Pumpe in einem Ausgangszustand nach einer zweiten Ausführungsform;

Figur 4 eine Pumpe in einer dritten Ausführungsform, die in einen künstlichen Fuß integriert ist;

Figur 5 eine Anordnung eines elastisch verformbaren Materials, bestehend aus zwei Lagen mit zueinander zeigenden Profilierungen, die im unbe¬ lasteten Zustand einen Fluidraum bilden;

Figur 6 die Anordnung gemäß Figur 5 im belasteten Zustand, in dem das komprimierte Material der Lage den Fluidraum vollständig ausfüllt;

Figur 7 eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Pumpe mit zwei star¬ ren, einander gegenüber liegenden Platten und einem am Rand um¬ laufenden Einsatz aus einem elastisch verformbaren Material, im un¬ belasteten Zustand; Figur 8 die Anordnung gemäß Figur 7 im belasteten Zustand.

Die in Figur 1 dargestellte Pumpe weist ein geschlossenes Fluidvolumen 1 auf, das prak¬ tisch vollständig mit einem elastischen Material in Form eines offenporigen, elastischen Schaumstoffs 2 ausgefüllt ist. Der Schaumstoff 2 weist eine im Wesentlichen flächige Ausdehnung mit einer geringen Breite auf. Er ist allseitig von einer flexiblen Wandung 3 umgeben, die somit vier schmale Seiten und zwei demgegenüber groß dimensionierte flä¬ chige Seiten aufweist. An den flächigen Seiten liegen zwei flächige Andruckelemente 4, 5 an.

An gegenüberliegenden schmalen Seiten weist die flexible Wandung 3 eine röhr- oder schlauchförmige Zuführung 6 und einen röhr- oder schlauchförmigen Ausgang 7 auf. So¬ wohl die Zuführung 6 als auch der Ausgang 7 sind mit jeweils einem Rückschlagventil 8, 9 versehen.

Für den Pumpvorgang werden die Andruckelemente 4, 5 relativ aufeinander zu bewegt, wie dies Figur 2 verdeutlicht. Dadurch wird das Fluidvolumen 1 mit dem darin befindlichen Schaumstoff 2 zusammengedrückt, wodurch Fluid, vorzugsweise Luft, über das Rück¬ schlagventil 9 und den Ausgang 7 entweicht. Entfällt die Andruckkraft der Andruckelemen¬ te 4, 5, sorgt die elastische Rückstellkraft des Schaumstoffs 2 für die Rückstellung des Fluidvolumens 1 in den Ausgangszustand der Figur 1 , wobei Fluid über den Zugang 6 und das Rückschlagventil 8 in das Fluidvolumen 1 eingesaugt wird.

Bei der in Figur 3 dargestellten Modifikation der Pumpe ist die Andruckplatte 51 mit Aus¬ nehmungen 10 versehen, in denen die Rückschlagventile 8, 9 angeordnet sind. Dadurch werden die Walkvorgänge der flexiblen Wandung 3 im Bereich der Rückschlagventile 8, 9 deutlich reduziert.

Figur 4 zeigt ein Anwendungsbeispiel für eine Pumpe der in den Figuren 1 bis 3 beschrie¬ benen Art. Die Pumpe ist dabei in einen künstlichen Fuß 11 integriert, dessen Funktions¬ aufbau mit einem Unterschenkelrohr 12 einer Unterschenkelprothese verbunden ist. Der Funktionsteil des künstlichen Fußes besteht aus einem S-förmigen Federeinsatz 13, des- sen freie Enden einen oberen Anschlussschenkel 14 und einen unteren Sohlenschenkel 15 ausbilden. Dazwischen befindet sich ein im Wesentlichen horizontales Zwischenstück 16, das mit dem Anschlussschenkel 14 bzw. dem Sohlenschenkel 15 durch jeweils ein gekrümmtes übergangsstück 17, 18 so verbunden ist, dass das im Wesentlichen horizon¬ tale Zwischenstück 16 unter Gewichtseinwirkung relativ zum Sohlenschenkel 15 des Ein¬ satzes 13 federn kann. Unter Einwirkung des Gewichts des Prothesenträgers beim Auf¬ setzen des Fußes auf den Boden wird somit der Abstand zwischen dem Zwischenstück 16 und dem Sohlenschenkel 15 verringert. Diese Abstandsverringerung wird für die erfin¬ dungsgemäß eingesetzte Pumpe ausgenutzt, indem das Zwischenstück 16 mit einem An¬ druckelement 5" verbunden ist. Das an sich flächige Andruckelement 5" ist in seiner Form an die Form des Zwischenstücks 16 und des gekrümmten übergangs 17 angepasst, um die Positionierung des Andruckelements 5" zu erleichtern. Zwischen dem Andruckelement 5" und dem hier als Gegen-Andruckelement 4 fungierenden Sohlenschenkel 15 befindet sich das durch den Schaumstoff 2 ausgefüllte Fluidvolumen 1 innerhalb der den Schaum¬ stoff 2 allseitig umgebenden flexiblen Wandung 3. Nur schematisch ist einer der Anschlüs¬ se 6, 7 angedeutet, der sich durch eine Ausnehmung 10 des Andruckelements 5" erstreckt und beispielsweise als Zugang 6 über eine Schlauchleitung mit dem Zwischenraum zwi¬ schen einem Amputationsstumpf und einem den Amputationsstumpf umgebenden Liner verbunden sein kann, um diesen Zwischenraum zu evakuieren.

Die Funktion der in den Fuß 11 eingesetzten Pumpe entspricht vollständig der anhand der Figuren 1 bis 3 erläuterten Funktion. Als Andruckkraft für das Andruckelement 5" wirkt die Belastung des künstlichen Fußes 11 mit dem Körpergewicht, wodurch das Zwischenstück 16 nach unten in Richtung auf den Sohlenschenkel 15 gedrückt wird und so das Fluidvo¬ lumen 1 und den Schaumstoff 2 zusammenpresst. Dadurch entweicht Luft aus dem Fluid¬ volumen 1. Bei der Entlastung des künstlichen Fußes 11 , spätestens beim Abheben des Fußes 11 vom Boden für den nächsten Schritt, bewirkt der Schaumstoff 2 die Rückstellung der Pumpe in die Figur 4 dargestellte Ausgangsstellung. Dabei wird über den Zugang 6 Luft aus dem Zwischenraum zwischen dem Amputationsstumpf und dem umgebenden Liner in das Fluidvolumen 1 eingesaugt, also in dem Zwischenraum ein gewünschter Un¬ terdruck erzeugt, der den Sitz des Liners am Amputationsstumpf stabilisiert. Es ist erkennbar, dass ein künstlicher Fuß 11 für die Integration der Pumpe gemäß Figur 4 geeignet ist, weil eine flächige Ausbildung des Fluidvolumens 1 und des Schaumstoffs 2 senkrecht zum (vertikalen) Kraftfluss aufgrund der ebenfalls zur Flächigkeit tendierenden Anatomie des Fußes 11 gut möglich ist. Dennoch ist es selbstverständlich auch möglich, eine entsprechende Pumpe in anderen, eine relative Bewegung zueinander ausführenden Prothesenteilen, beispielsweise in einem Kniegelenk, anzuordnen.

Die Figuren 5 und 6 zeigen ein Ausführungsbeispiel, bei dem das elastisch verformbare Material durch zwei Lagen 21 , 22 gebildet ist, die mit jeweils einer profilierten Oberfläche 23, 24 zueinander zeigen. Die profilierten Oberflächen sind dabei durch Vorsprünge 25 gebildet, deren Breite kleiner ist als eine Ausnehmung 26 zwischen den Vorsprüngen 25. Demgemäß ragen die Spitzen 25 der Lage 21 in die Ausnehmungen 26 der Lage 22 und umgekehrt, wobei die den Fluidraum 1 bildenden, von dem elastisch verformbaren Materi¬ al nicht ausgefüllten Räume entstehen.

Wird nun auf die Lagen 21 , 22 ein das Zusammendrücken bewirkender Druck ausgeübt, werden die Spitzen 25 in der Höhenrichtung zusammengedrückt und das Material weicht in die Breite aus, sodass die Räume zwischen den Spitzen 25 und den Ausnehmungen 26 - im Idealfall vollständig - ausgefüllt werden, wie dies in Figur 6 dargestellt ist. Entfällt die externe Kraft, die die Lagen 21 , 22 gegeneinander drückt, stellt sich die Ausgangssituation der Lagen 21 , 22 ein, wie sie in Figur 5 dargestellt ist. Die Rückstellung bewirkt ein An¬ saugen von Fluid, insbesondere Luft, aus einem mit dem Fluidraum 1 verbundenen Unter¬ druckraum.

Die Lagen 21 , 22 können aus einem so stabilen Kunststoffmaterial gebildet sein, dass die Lagen 21 , 22 zugleich die Wandung 3 bilden. Alternativ können die Lagen 21 , 22 jedoch auch mit Andruckplatten 4, 5, wie sie in den Ausführungsformen gemäß der Figuren 1 bis 3 dargestellt sind, zusammenwirken.

Bei dem in den Figuren 7 und 8 dargestellten Ausführungsbeispiel wird der Fuidraum durch zwei zueinander parallele starre Wände 31 , 32 und durch einen umlaufenden, die Ränder der starren Wände 31 , 32 miteinander abdichtend verbindenden Einsatz 33 aus einem elastisch verformbaren Material begrenzt. Der Einsatz 33 ist dabei ein hohlkehlarti- ges Profil aus einem stabilen, fluiddichten Material, das mit den Wänden 31, 32 durch Kle¬ bung o.a. fluiddicht verbunden ist.

Durch eine externe erste Kraft F werden die starren Wände 31 , 32 gegeneinander ge¬ drückt, wie dies in Figur 8 zum Ausdruck gebracht ist. Dadurch wird der Fluidraum 1 ma¬ ximal verkleinert, wodurch das in dem Fluidraum 1 enthaltene Fluid durch den Ausgang 7 entweicht. Entfällt die externe Kraft F, stellt sich der in Figur 7 dargestellte Zustand auf¬ grund der Rückstellkraft des Einsatzes 33 wieder ein, wodurch über die Zuführung 6 Fluid in den Fluidraum 1 gesaugt wird.

Es ist erkennbar, dass die in den Figuren 5 bis 8 dargestellten Ausführungsbeispiele in gleicher Weise eingesetzt werden können, wie die Ausführungsbeispiele gemäß den Figu¬ ren 1 bis 3, also insbesondere auch in einem künstlichen Fuß o. ä.

Die erfindungsgemäßen Pumpen können insbesondere in Prothesenteilen auch für andere Zwecke verwendet werden, beispielsweise als Hydraulikpumpe für die Steuerung von dy¬ namischen Funktionen, beispielsweise für die Steuerung von hydraulischen Dämpfungszy¬ lindern oder zur Bewegung von konstruktiven Elementen der Prothese, beispielsweise aus einem nicht gekoppelten in einen gekoppelten Zustand, um eine dynamische Anpas¬ sung an die Gebrauchssituation vorzunehmen.