利用流体压力打开和关闭的单向阀的制作方法

专利名称：利用流体压力打开和关闭的单向阀的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种阀，其可以连接到导管、针或任何其他类型的注射装 置上并具有特定结构以防止回流。本发明尤其涉及一种用于无针静脉注射 系统的无针注射阀。本发明还尤其涉及一种单向阀，以防止回流，其中该 单向阀包括阀或类似装置，其通过存在或不存在流体流动而打开，重要的 是也通过有存在或不存在流体流动而关闭，以使得该单向阀可以关闭，从 而防止或减小回流，从而至少最初无需移动该阀的任何部分。本发明还涉 及一种单向阀，其具有不与该阀的内壁直接接触的柱塞(活塞)。
背景技术：
无针注射阀是这样一种装置，其中该阀可以利用无针注射器打开。无 针注射器是一种注射器，其中针已经被去除，从而使得注射器的前部仅具 有卢尔(luer)锥体或卢尔锁。这种阀是公知的，但存在多个缺陷。
许多现有单向阀的一严重缺陷是流体可以从刺入有针等的体腔或体内 回流到阀中。这将产生污染和潜在的健康危害。大多数阀设置有一些形式 的弹簧或偏压件，以将该阀自然偏压回关闭位置。
在我们早先的国际专利申请PCT/AU02/0086l中，描述了一种单向阀， 其传送正压，以防止回流。在这种阀装置中，提供了一滑动柱塞，其与偏 压翼片/膜片(web)相连，并且该柱塞的移动使该翼片伸展或收縮。该翼 片构成一可变容积腔室的一部分，以保持正压。
这种阀以及用于医学领域中的大多数其他单向阀的一个缺点在于，该 阀通常包括在打开位置和关闭位置之间滑动的滑动柱塞。该滑动柱塞通常针头(尖头)或其他类型的装置插入单向阀的入 口中将克服偏压将滑动柱塞推向打开位置。因此，在卢尔针头或其他装置 从入口退出之前，该柱塞不能移动到关闭位置。由此，当通过装置的流体 流动停止时，在卢尔针头或其他装置已经从入口退出的时刻之前，该柱塞 保持在打开位置(因此不能防止回流)。这可以产生如下情况，其中仍可发 生少量回流，或者其中在流体流动停止和将所述针头或其他装置从单向阔 入口退出(其随后允许柱塞移动到关闭的回流防止位置)之间存在时间延 迟。因此，如果可以提供这样一种单向阔将是有利的，该单向阀包括在打开位置和关闭位置之间移动的部件(例如在上文列出的我们的早先PCT申 请中所描述)，但是也可以包括可在流体作用下在打开的流体流动位置和关 闭位置之间操作的一些形式的阀或密封件。该优点在于， 一旦流体流动停 止，该阀可以在其任何其他部件(例如，柱塞)移动之前移动到关闭位置。 该阀除了可以是单向阀的普通活动部件之外，还可以取代单向阀的至少一 些普通活动部件。回流防止阀的另一个缺点在于，仍然存在血液最终接近可成为危害源 的阀入口的可能性。因此，如果可以提供一种可减少或消除这种情况发生 的单向阀则是有利的。发明内容本发明的一个目的是提供一种用于医学领域的阀组件，其可以减少或 完全防止从体腔等部位通过阀组件发生回流，并且特别是不需要该阀的一 部分或部件在打开位置和关闭位置之间滑动。本发明的另一个目的是提供一种阀组件，其可以至少部分地克服上述 缺陷或者为公众提供一种有用或商业选择。在一种形式中，本发明提出一种单向阀组件，其包括1. 入口和出口，2. (流体)流动通道，其从该入口穿过该阀组件延伸到该出口，3. 柱塞，其设置在该流动通道中，并可在前进打开位置和缩回关闭位 置之间移动，在所述前进打开位置，流体可以从入口流向出口，在所述缩 回关闭位置，从入口流向出口的流体流动被减小或防止，4. 至少部分弹性的翼片，其具有固定到阀组件上的外端和内部部分， 该内部部分与该柱塞接合，从而使得该柱塞从该縮回位置向该前进位置的 往复运动致使所述翼片的至少一部分伸展，5. 可变容积腔室，其具有至少部分地由柱塞和翼片界定的壁，所述腔 室构成流动通道的一部分，并且该腔室在柱塞处于縮回位置时具有较小或 零容积，并在柱塞处于伸出位置时具有较大容积，因此，当柱塞缩回时， 可变容积腔室的容积减小，其产生抽吸作用，以将流体通过流动通道抽送 至出口，从而减小或防止回流，以及6. 阀，其设置在该流动通道内，并可在使流体朝向阀出口流动的打开 位置和防止流体通过入口回流的关闭位置之间移动，其中，该阀由于流体 流动移动至打开位置，并由于没有流体流动而移动至关闭位置。在一种形式中，该阀可以自然偏向关闭位置，并通过流体流动移动至 打开位置，以及当流体流动停止时移动至自然关闭位置。该单向阀组件将典型地包括如上所述的阀，并还可以包括滑动柱塞， 其可与我们的在先PCT申请中所描述的类似。所述滑动柱塞通过针头穿过 阀组件入口插入或退出而操作，所述阀通过流体流动操作。该配置的优点在于， 一旦通过阀组件的流体流动，便可以防止回流， 而不管针头是否已经从阀组件入口中退出或仍然留在其中。尽管提供包括如上所述的滑动柱塞的单向阀组件是优选的，但是在本 发明更广泛的形式中，可以提供一种单向阀组件，其包括入口和出口、 可变容积腔室，当流体从入口穿过组件流向出口时，所述可变容积腔室的 容积增大，当针头或类似装置从入口退出或者当从入口向出口的流体流动 变缓或停止时，所述可变容积腔室的容积减少，该容积减少提供了正压， 以减小或防止回流，以及可在打开位置和关闭位置之间移动的阀，其中在 打开位置，流体可以从入口流向出口，在关闭位置，回流被减小或防止， 所述阀可通过流体压力从关闭位置移动到打开位置，并且当流体压力减小 或停止时，可从打开位置移动到关闭位置。利用这种配置，所述阀装置可以连接到注射器(或其它装置)上，并 且针、导管或其它身体注射装置可以连接到该装置上。注射器中的容纳物 随后由于柱塞被压下至向前(打开)位置而通过所述装置进入体内。随着 柱塞朝着前进位置移动，它使所述翼片的至少一部分伸展或拉伸，并且所 述可变容积腔室具有较大容积。但是， 一旦注射器退出或縮回，翼片縮回 到其初始位置，导致柱塞被推回到关闭位置，同时使可变容积腔室縮小。 该縮小使装置内产生正压，这意味着不会出现回流。实际上，已经发现， 柱塞縮回时产生的正压足以将任何残留于所述装置中的流体至少部分地通 过所述出口 "抽出"。这与已知装置相反，在已知装置中，柱塞的縮回或 阀的关闭常常导致流体通过出口回流至所述阀装置中。另外，所述阀组件包括阀，该阀通过流体流动进行操作，而不通过卢 尔针头等装置插入阀组件或从其中退出进行操作。因此， 一旦注射器中的 流体停止流过阀组件，即使柱塞仍然处于打开位置，该特定阀也将移动至 关闭位置。该阀组件可以具有与我们上文参考的PCT申请中所述装置相似或相同 的特征，因此可以具有由两个连接在一起的部件构成的外部主体。所述两 个部件可以包括顶部部件和底部部件。所述顶部部件为大体上中空的并且 适当地包括较小直径或横截面的外部通道、较大直径或横截面的内部通道， 所述内部通道构成内部腔室的一部分。所述底部部件可以是大体上中空的并且可以包括较小直径或横截面的 外部通道、较大直径或横截面的内部通道，所述内部通道构成所述内部腔 室的一部分，该内部腔室还由所述顶部部件界定。因此，当所述两个部件 连接时，提供了大体中心内部腔室。所述底部部件的外部通道可以由连接 件围绕，以允许出口连接到针等装置上。该装置具有从入口穿过阀组件延伸至出口的流动通道，并且典型地穿 过如上所述的中心内部腔室。该装置还可以包括柱塞。所述柱塞(如果具有的话)可在柱塞更朝向 出口移动的前进的打开位置和柱塞更朝向入口的縮回的关闭位置之间移 动。该柱塞典型地在所述两个位置之间滑动或往复移动。7该柱塞具有前部，其典型地为突出的鼻部。适当地，该柱塞还具有后 主体部分。所述鼻部和主体部分可以一体地形成。所述柱塞适当地具有至 少部分地延伸通过其中的流体流动通道。所述流体流动通道可以包括延伸 穿过所述鼻部的内部流动通道，这意味着该鼻部可以具有开口。适当地， 所述内部流动通道包括位于柱塞中的横向通孔，以使得流体可以流过该通 孔和延伸穿过所述鼻部的流动通道。所述柱塞的后主体部分的结构和尺寸被典型地设计为大体上充满所述 阀组件的上部部件中的外部通道。所述后主体部分典型地具有围绕邻近所 述端面的后部主体延伸的密封面，并且其利用所述外部通道的内壁进行密 封。所述柱塞可以具有与所述弹性翼片接合的接合装置。所述接合装置可 以包括位于所述柱塞上的环状台阶或肩部，其可以在所述柱塞向前运动时 卡住所述弹性翼片或与其接合。可选地，所述柱塞可以推压所述翼片。所述装置具有至少部分弹性的偏压翼片/隔膜或"护套"(sock)。所述翼片可以由具有良好记忆性能的橡胶状(或橡胶态)弹性材料制成。在本 发明的一种形式中，所述翼片可以形成为分离或单独部件。所述弹性翼片 可以为带有开口的大致圆形部件，所述柱塞的一部分可以穿过该开口伸出。 所述翼片可以具有周边，其被保持，以抵抗所述阀组件中的运动。适当地， 所述周边还包括密封边缘。优选地，所述翼片为弹性的，并因此可以在所 述柱塞向前移动时伸展。所述翼片可以具有内部开口，其典型地为中心开口，并且所述柱塞的 一部分可以通过该开口，所述柱塞的一部分典型地为所述柱塞的鼻部。如 果希望的话，所述柱塞可以具有环形槽，以卡住所述内部开口的壁。利用 该配置，所述柱塞可以设有密封件。可以设想，所述柱塞和翼片可以一体地形成。构成阀组件的一部分并通过流体流动进行操作的阀可以具有不同的构 造并且可以连接到阀组件中的不同位置处，但是典型地定位成拦截流体流 动。可以设想，所述阀将定位在阀组件的入口区域中，并且通常定位在入 口和可变容积腔室之间。在本发明的一种形式中，所述阀可以相对于柱塞连接，以使得该阀随着所述柱塞移动而移动。但是，在本发明的另一种形式中，所述阀可以连接到不同于柱塞的所 述组件的一部分上，以使得该阀不会与所述柱塞一起滑动或移动。在本发 明的这种形式中，所述阀可以单独形成并且装配到所述阀组件的其余部分 上，或者可以与所述阀组件的一部分一体地形成。优选地，所述阀包括至少一个元件，其可典型地通过在打开位置和关 闭位置之间挠曲、伸展或弯曲而移动。为此，优选地，所述阀包括弹性部 分或者主要由弹性元件组成。优选地，所述阀定位在流体流动通道中，以使得当该阀未受到流体流 动的作用力时，该阀处于关闭位置，其中该阀密封所述流体流动通道。但 是，当受到流体流动的作用力时，所述阀可以移动到打开位置。优选地，所述阀由使其自然处于关闭位置的材料制成或者被制成使其 自然处于关闭位置，以使得当流体流动停止时，该阀将自然移动到关闭位 置而无需在该阀上施加任何其他驱动力。在一种形式中，所述阀可由塑性 材料、橡胶材料或弹性(体)材料制成，该阀在流体流动作用力停止时将 返回到静止(密封)位置。所述材料可以包括硅酮材料、聚乙烯、聚氯乙 烯、尼龙、其他类型均聚物和共聚物等。所述材料还可以包括例如薄弹簧 钢的金属。还可以设想，所述阀可以由复合材料、层压材料等制成。所述组件将典型地包括至少一个这种设计的阀，但是可以设想，可能 存在希望具有两个或更多这种阀的情况。例如，在高背压情况下，提供一 个以上的阀是有利的。该阀可以具有各种不同的设计。该阀可以为盘状或平面状，并且当在 平面图中观察时可以为圆形(典型地，如果该区域中的流体通道为圆形的 话)。但是，该阀可以具有其他形状，例如卵形、矩形、三角形、管状等。 该阀可以具有取决于流体流动通道尺寸的直径或横截面，但是对于典型尺寸的单向阀来说，可以设想，该阀将具有3—25毫米的直径或横截面尺寸。 该阀的厚度也将取决于所述材料，并且可以设想，该阀将具有0.5 — 5毫米、 典型地为0.5 — 3毫米的厚度。当然，不应当仅仅由于给出了这些尺寸而对本 发明进行特别限制，这些尺寸仅出于示意性的目的给出。所述阀可以连接到所述柱塞上或与所述柱塞相关，并且将典型地连接 到与所述阔组件入口相邻的所述柱塞的部件或与之相关。所述柱塞的该部 件可以称作"底部部件"。在一种形式中，所述阀可以包括连接到所述柱塞 的底部部件的前部的盘形元件。所述盘形元件可以通过至少一个间隔元件 与所述柱塞的前端略微隔开并抵靠所述阀的中心部分。所述阀优选地由弹 性材料制成，并且该阔的边缘未被支撑并因此可以弯曲。所述阀定位成邻 近所述流体流动通道的内壁，以使得该阀自然处于密封位置，以密封所述 流体流动通道，但是所述阀的边缘部分可以通过流经所述入口的流体的作 用力远离所述密封位置弯曲(并因此弯向打开位置)。在本发明的该形式中， 优选地，所述阀如此定位，以使得当注射器的卢尔针头插入所述阀组件的 入口时，它将压靠所述阀。这可以进一步有助于所述密封过程并且将在下 文进行更详细的描述。在另一种形式中，所述阀可以连接到所述柱塞的端部，并且典型地连 接到邻近所述阀组件的入口的端部。在该形式中，所述柱塞可以包括流动 通道，并且所述阀在该流动通道上延伸。所述阀可以由弹性体或弹性材料 制成，优选地包括延伸穿过阀体的小开口。当所述阀处于"静止"或自然 位置时，所述小开口被挤压闭合，或以其他方式闭合。但是，当流体压力 施加于所述阀时，该阀将弯曲并且这将导致所述小开口敞开，从而允许流 体流过所述阀组件。但是， 一旦流体流动停止，所述阀将返回到静止或自 然位置，从而挤压所述开口至关闭位置。在另一种形式中，所述阀未连接到所述柱塞上，而是连接到所述阀组 件的其他部分上。在本发明的该特定方式中，所述阀可以包括管状套筒， 其可以在流体力下伸展或拉伸。所述管状套筒可以定位在所述流体流动通 道内部，并且位于这样的位置，以使得该套筒位于其密封所述柱塞的自然 密封位置，但是流体的作用力将导致该管状套筒扩展或移动，以使流体能 够流过所述阀组件。在上文刚刚描述过的本发明的这种形式的变型中，所述套筒可以为管 状的，但取代整体或完全可伸展方式，该套筒可包括可以敞开以使流体能 够流过所述阀组件的"分裂套筒"，但是该套筒将自然处于关闭位置，其中 所述套筒中的裂口关闭。在本发明的这种形式的变型中，所述套筒可以包括刚性部分和可伸展部分，以使该套筒能够在打开位置和关闭位置之间移 动。在本发明的另一种形式中，并且在图22—24中所显示的被称作"第六" 实施例的实施例中，提供了一种正压单向阀组件，其包括-1. 入口和出口，2. 流动通道，其从该入口穿过阀组件延伸到该出口；3. 柱塞，其设置在该流动通道中，并可在前进打开位置和縮回关闭位 置之间移动，其中在所述前进打开位置，流体可以从入口流向出口，在所 述缩回关闭位置，防止流体从入口流向出口，所述柱塞具有前部，4. 至少部分弹性的翼片，其具有固定到阀组件上的外端和内部部分， 该内部部分与该柱塞接合，从而使得该柱塞从该縮回位置向该前进位置的 往复运动导致所述翼片的至少一部分伸展，5. 可变容积腔室，其具有由柱塞和翼片界定的壁，所述腔室构成流动 通道的一部分，并且该腔室在柱塞处于縮回位置时具有较小或零容积，并 在柱塞处于伸出位置时具有较大容积，因此，当柱塞縮回时，可变容积腔 室的容积减小，其产生抽吸作用，以将流体通过流动通道抽送至出口，从 而减小或防止回流，以及6. 位于柱塞上的环状密封件，该环状密封件在所述柱塞处于縮回位置 时密封所述阀的内壁，以封闭可变容积腔室，从而使得该可变容积腔室不 构成流动通道的一部分。利用这种配置，所述阀装置可以连接到注射器(或其它装置)上，并 且针、导管或其它身体注射装置可以连接到该装置上。所述注射器中的容 纳物随后通过柱塞被压下至前进(打开)位置而通过所述装置进入体内。 随着柱塞朝着前进位置移动，它使所述翼片的至少一部分伸展并且所述可 变容积腔室具有较大容积。但是， 一旦注射器退出或縮回，所述翼片縮回 到其初始位置，导致柱塞推回到关闭位置，同时使可变容积腔室收縮。该 收缩引起装置内的正压，这意味着不会出现回流。实际上，己经发现，柱 塞縮回时产生的正压足以将任何残留于所述装置中的流体至少部分地通过 所述出口 "抽出"。这与已知装置不同，在已知装置中，柱塞的縮回或阀的 关闭常常导致流体通过出口回流至所述阀装置中。所述阀组件可以具有外部主体，所述外部主体由连接在一起的两个部 件构成。所述两个部件可以包括顶部部件和底部部件。所述顶部部件为大 体上中空的并且适当地包括较小直径或横截面的外部通道、较大直径或横 截面的内部通道，所述内部通道构成内部腔室的一部分。所述外部通道可 以包括纵向槽或凹槽，其包括流体端口，设置该流体端口的原因将在下文 更为详细的描述。所述底部部件可以为大体上中空的并且可以包括较小直径或横截面的 外部通道、较大直径或横截面的内部通道，所述内部通道构成所述内部腔 室的一部分，该内部腔室还由所述顶部部件界定。因此，当所述两个部件 连接时，提供了大致中心内部腔室。所述底部部件的外部通道可以由连接 件围绕，以允许出口连接到针等装置上。该装置具有从入口通过阀组件延伸至出口的流动通道，并且典型地通 过如上所述的中心内部腔室。该装置具有柱塞。所述柱塞可在该柱塞更朝向出口的前进打开位置和 该柱塞更朝向入口的縮回关闭位置之间移动。所述柱塞典型地在所述两个 位置之间滑动或往复移动。所述柱塞具有前部，其典型地为突出的鼻部。适当地，该柱塞还具有 后主体部分。所述鼻部和主体部分可以一体地形成。所述柱塞适当地具有 至少部分地延伸穿过其中的流体流动通道。所述流体流动通道可以包括延 伸穿过所述鼻部的内部流动通道，这意味着该鼻部可以具有敞开的外端。 适当地，所述内部流动通道包括位于所述后主体部分上的横向通孔，以使 得流体可以流过该通孔和延伸穿过所述鼻部的流动通道。所述柱塞的后主体部分的结构和尺寸被典型地设计为大体上充满所述 阀组件的顶部部件中的外部通道。适当地，所述后主体部分具有与所述阀 组件的顶部部件的端部大致齐平的端面，这可以使清洁该区域变得相当容 易。所述后主体部分典型地具有围绕邻近所述端面的后部主体延伸的密封 面，并且其利用所述外部通道的内壁进行密封。所述柱塞可以具有与所述弹性翼片接合的接合装置。所述接合装置可 以包括位于所述柱塞上的环状台阶或肩部，其可以在所述柱塞向前运动时 卡住所述弹性翼片或与其接合。可选地，所述柱塞可以推压所述翼片。所述装置具有至少部分弹性的偏压翼片或"护套"。所述翼片可以由具 有良好记忆性能的橡胶状弹性材料制成。在本发明的一种形式中，所述翼 片可以形成为单独部件。所述弹性翼片可以为带有开口的大致圆形部件， 所述柱塞的一部分可以从该开口伸出。所述翼片可以具有周边，其被保持， 以抵抗在所述阀组件中的运动。适当地，所述周边还包括密封边缘。优选 地，所述翼片为弹性的，并因此可以在所述柱塞向前移动时伸展。所述翼片可以具有内部开口，其典型地为中心开口，并且所述柱塞的 一部分可以通过该开口，所述柱塞的一部分典型地为所述柱塞的鼻部。如 果希望的话，所述柱塞可以具有环形槽，以卡住所述内部开口的壁。利用 该配置，所述柱塞可以设有密封件。可以设想，所述柱塞和翼片可以一体地形成。


下面将参照以下附图描述本发明的实施例，其中图l显示了根据本发明的一实施例的单向阀组件的典型设计。图2 — 4显示了本发明的第一实施例，其包括阀组件，该阀组件包括连 接到柱塞端部的阀，并且该阀可以在打开位置和关闭位置之间弯曲。图5 — 7显示了本发明的第二实施例，其包括阀，该阀也定位在柱塞的 端部上，但是包括延伸穿过该阀并且可以打开或关闭的开口。图8 — 10显示了本发明的第三实施例，其包括管状设计的阀，其未连接 到柱塞上而是连接到阀组件的内壁上。图11一13显示了本发明的第四实施例，其包括管状设计的阀，但是其 中该阀不是分离部件而是与阀壳的一部分共同模制而成。图14一21显示了本发明的第五实施例，其包括柔性套环。图22—24显示了本发明的第六实施例。
具体实施方式
参考附图，并首先参考图2，显示了一种阔组件，其包括入口10和出口 11、从入口10穿过阀组件延伸到出口11的流动通道、设置在流动通道中并 可以在图3、4所示的推动前进打开位置和图2所示的縮回关闭位置之间往复移动的柱塞(或活塞)12、围绕柱塞12延伸的弹性翼片14以及可变容积腔 室16 (参考图3)，该腔室在图3、 4中较大，在图2中较小或为零。参考更为详尽显示的部件，该实施例中的阀组件包括由两个连接在一 起的部件形成的外部主体，所述两个部件为第一 (顶部)部件17和第二 (底 部)部件18。这些部件由塑性材料制成并且通过任意适当的方法连接在一 起。部件17基本为中空的。部件17包括外部通道19和内部通道20，所述外 部通道19为圆形并具有较小直径，所述内部通道也为圆形并具有基本上较 大的直径。类似地，部件18具有内部通道21，其具有比外部通道22基本上 更大的直径。当所述两个部件相连时，两个较大直径的通道一起形成内部 腔室23。外部通道22终止于出口11，而外部通道19终止于入口10。部件18包括标准卢尔锁接头26，其围绕通道22延伸并且具有使针等装 置连接到所述组件的该部分上的功能。当然，也可以使用其他类型的连接 件。内部通道21具有小于内部通道20的直径。因此，内部通道21的壁插入 内部通道20中，如图2最佳显示的那样。此外，该壁具有这样的长度，以使 得该壁与顶部部件17 (见图2)稍微隔开。该间隔方便了弹性翼片的连接， 这将在下文更详细地描述。柱塞12由塑性材料制成并且包括整体式主体。该柱塞具有特定结构， 其提供了鼻部13和后主体部分29 (图3中最佳显示)。鼻部13略成锥形并且 具有贯穿通道30，其穿过敞开的外端31并且具有允许流体流过阀组件的功 能。主体部分29设有可使流体穿过的横向通孔32。主体部分29具有大体上 圆柱形的外壁。当将柱塞12从图2所示的位置向前推动到图3所示的位置时，该柱塞仅 移动几毫米，但是该移动足以允许流体沿主体部分29的外壁、穿过孔32、 通道30以及出口11流过。相反地，当所述柱塞从图3所示位置缩回到图2所 示位置时，该柱塞再次密封从入口 IO通往出口 11的流动通道。该柱塞通过弹性翼片14偏压回其縮回位置，该弹性翼片还提供附加功 能。弹性翼片14由具有优异记忆性能的橡胶状弹性材料制成。该弹性翼片 大体上为圆形并且具有底部周边41，该底部周边41相对于紧挨着其的部分14而言变厚。增厚的周边41卡在部件18的壁和部件17的内壁之间。周边41还 具有密封所述装置中的流动通道的作用。随着柱塞12推动至前进打开位置，它将使构成可变容积腔室16的一部 分的偏压翼片14伸展并且该运动将增大腔室16的容积。当柱塞縮回到关闭 位置(并且翼片14构成偏压装置的一部分，以将柱塞偏压回到关闭位置) 时，所述可变容积腔室的容积减小并且将在阀内提供正压，以防止任何流 体回流到出口ll中。所述翼片被设计为使得当柱塞12处于縮回关闭位置时，在该翼片中仍 存在一些张力，以将柱塞保持在縮回位置。设置小空气通道56，以允许空气在翼片收縮时进入腔室23，并允许空 气在翼片伸展时从腔室23中流出。该阀组件通过在腔室16中保持正压防止流体回流。使用该配置的另一个优点在于，由于翼片14和不同密封件，使得可能 受到污染的空气与阀组件的流体流动通道保持隔离。上述配置与我们的在先国际专利申请中所描述的类似，并且仅做了复 述，以描述所述陶组件的主要部件。但是，上述装置的一个缺陷在于，所述阀组件只能在柱塞12已经缩回 时进行密封。由于除非针头15 (见图3)已经从入口10拉出，否则柱塞12不 能縮回，因此阀组件具有这样的缺陷，S卩，如果通过针头15的流体流动停 止，由于柱塞12在针头15作用下仍然处于推动前进打开位置，使得所述阀 组件保持在"打开"位置。本发明涉及对上述阀组件的改进，以使得即使在柱塞处于推动前进打 开位置时，所述阀组件也能防止回流。图2—4显示了能够实现该效果的第一实施例。图5 — 7显示了第二实施 例。图8 — 10显示了能够实现该效果的第三实施例，图ll一15显示了第四实 施例。当然，本发明不应局限于实施例的精确描述，并且应当扩展到提供 一种可防止在流体流动停止时产生背压的阀组件的一般概念。首先参照图l，其为阀组件的外部总体视图，并显示了入口10和出口11。参照图2—4，上文已经描述了该阀组件的一般部件。但是，其改进在 于提供端阀50，该端阀装配到与入口10相邻定位的柱塞12的端部。g卩，阀50是与针头15的"最先接触点"。在该特定实施例中，阀50包括大体圆形扁 平盘，其由弹性或可弯曲材料制成。该阀由一对间隔元件51支撑，该间隔 元件连接到柱塞12上并使该阀在柱塞12的前面隔开几毫米。该间隔元件使 所述阀的中心部分保持相对刚硬，但是可以看出，该间隔元件与所述阀的 周边向内隔开一段距离。这意味着阀的周边未由间隔元件51支撑并且可以 向内弯曲。该弯曲功能导致阀向着打开位置移动，从而导致流体以上述方 式穿过针头15和阀组件的其余部分流动。因此，参照图2，阀50处于关闭位 置，其中该阀为平面状。针头15 (见图3)可以插入入口10并推入阀组件中。 当这种情况发生时，柱塞12将向前移动，以使可变容积腔室16扩大。而且， 所述针头推压阀IO。在该阶段，在流体流过针头15之前，阀50仍保持在图4 所示的关闭位置。即，阀50不会弯曲并保持为大体平面结构。一旦流体流过针头15，流体力将使阀52的周边向内弯曲(见图3)，其 使得该阀移向打开位置，并且能够使流体流经可变容积腔室16、横向孔32 并最终通过出口ll流出。但是， 一旦流体流动停止，阀50将立即返回或弯回到平坦或平面状结 构(见图4)，从而立即防止流体沿反向流动。但是可以看出，柱塞12仍然 处于前进"打开"位置。同样，在该位置处，阀50密封针头15的前部。随着针头15拉出入口10，柱塞12将返回到縮回位置，这将使可变容积 腔室16的容积减小，以产生正压，从而通过出口ll抽出所有剩余流体且防 止任何回流。但是，在该过程中，阀50封闭，这意味着它还克服背压密封。因此， 一旦流体流动停止，即使柱塞12处于前进打开位置，阀50的设 置也将立即密封所述阀组件。因此，不再需要柱塞12附加的縮回步骤以产 生密封。尽管优选的是柱塞也提供密封，但是可以设想，柱塞可以仅执行 使可变容积腔室16扩展和收縮的功能，并且通过阀50进行主要密封。其余的实施例显示了在流体流动停止时提供立即密封的原理的其他变型。参见图5 — 7，显示了阀55。在该实施例中，柱塞12具有另一种设计， 所述柱塞为大体上中空的，以使流体能够流过该柱塞。但是，通过阀55可 以防止流体流动，该阀起到端盖作用，并且连接到柱塞的本应敞开 端部 上。阀55还是柔性的，但是自然偏向图5所示的位置。阀55包括如图6中最佳显示的小中心开口56。中心开口56只在阀55向内弓曲时打开。阀55通过 流经针头15的流体的作用力从图5、 7所示的自然关闭位置移动到打开位置， 其中在该打开位置，开口56打开并如图5所示。因此，随着针头15通过入口 10 (见图6)，它将推压柱塞12且使柱塞12移动到使可变容积腔室16扩大的 前进位置。但是，在该阶段，需要重点注意的是，阀55仍然处于图7、 5所 示的关闭位置。由于流体压力将使阀55向内弓曲(见图6)以打开开口56， 因此该阀在流体通过针头15之前不会移动到打开位置。 一旦流体停止流过 针头15，阀55将立即返回到静止位置(图7),从而封闭开口56。同样，柱 塞12仍然处于前进位置。针头15随后可以从入口10退出，这将使柱塞通过弹性翼片14拉回到縮 回位置，并且在减小可变容积腔室的尺寸的过程中产生正背压流动，从而 防止背压。在该过程中，阀55保持在关闭位置。图8 — 10显示了对该一般原理的另一变型。在该变型中，设有管状阀60。 管状阀60未连接到柱塞12上(如在先实施例中的情况)，而是连接到流动通 道的内壁上并与入口10相邻。管状阀60由弹性材料制成，这意味着它可以 伸展成大开口，而该管状阀的自然位置为收縮位置。阀60具有一直径，其 使柱塞12能够在图8所示的縮回位置和图9一10所示的柱塞伸展位置之间滑 动穿过该阀。该特定实施例中的柱塞12包括封闭所述流动通道的周边密封 件61。因此，当柱塞处于图8所示的缩回位置时，阀组件关闭。针头15可以 通过入口插入(见图9)，这使得柱塞向前推动，直到周边密封件61不再与 邻近入口10的内壁密封接合为止。作为替代，周边密封件61已移动到扩大 部分62，其中不再具有密封接合。但是，在该位置处，由于管状阀60与密 封件61相接合，管状阀60密封抵靠周边密封件61，从而使流动通道仍然关 闭。该特定位置在图10中示出。一旦流体流过针头15，流体力足以拉伸阀60的端部。这继而使阀60与 密封件61之间的密封接合解除，其意味着流体现在可以流过阀组件。这在 图9中示出。因此，只要流体流过针头15，就会迫使阀60进入伸展和打开位 置。 一旦流体停止流动，阀60快速移动至图10所示的切断位置，尽管柱塞 12仍处于推动前进位置。只有当针头15从阀组件中退出时，柱塞12才会返回到缩回位置，并且这还使可变容积腔室16的容积收縮，并因此产生正压， 以防止回流。图11一13显示了本发明的另一实施例，其与参照图8—10所述的实施例 的类似之处在于阀没有连接到柱塞上。在该特定实施例中，设有阀70，其 不是单独形成(如图8 — 10中的情况)，而是所述第一部分17的一部分并且 作为整体式结构挤出。阀70同样与柱塞12的周边密封件61接合，以防止流 体流动，并且当流体流过针头15时，该阀可以同样移动到图12所示的打开 位置。由于阀70与第一部分17—体地形成或形成一整体，因此该阀可以不 由可拉伸材料制成。因此，在该实施例中，该阀可以为"簧片"型阀，其 中管状主体包括与该管状主体的其余部分分离的部分，其类似于管线。当 阀处于关闭位置时，切割管线被密封。但是，当流体流过针头15时，管状 主体扩张并且切割管线扩大。同样， 一旦流体停止流动，该阀移动到关闭 位置而不需要柱塞的任何移动。参见图14一21，显示了本发明的第五实施例。在该实施例中，阀组件 略有改变，以减少或消除溢出阀组件的入口的生物流体(例如，血液)。该 阀组件与上述阀组件的类似之处在于，它包括连接在一起的两个部件80、 81。部件80包括入口82，部件81包括出口83。柱塞84以类似于在先描述的 方式移动穿过该阀，并且该阀组件包括部分地由弹性翼片85限定的可变容 积腔室。柱塞84包括具有端面87的前部86。在该前部中设置有围绕所述柱 塞的该部件延伸的环状密封件88 。这类阀组件的一个小缺陷在于，当柱塞从前进(打开)位置缩回到縮 回(关闭)位置时， 一部分血液可以在端面87上方通过而成为污染源。本 发明的第五实施例提供了减少或消除这种情况的措施。在该实施例中，阀组件包括如图15所示的一附加部件，其包括塑料(典 型地为聚丙烯)基座90，该基座90包括模制在该基座90上的弹性体套环91。 套环91包括多个狭缝92，以方便流体流动，这将在下文进行更详细的描述。 参照图14，以剖视图的形式显示了基座90和套环91。套环91包括使柱塞84 的一部分可以穿过的内部开口 (图15所示)。这在图14、 16、 18、 19和21中 示出。在使用中，阀组件最初位于图14所示的位置，其中柱塞84处于完全縮 回位置，从而使得端面87基本上与入口82齐平。当医疗器械(例如针头93)推入入口82时(如图16所示)，这将导致柱 塞84向前推动，并使弹性翼片85伸展或伸长并扩大可变容积腔室，这些已 经在前面进行了描述。基座90固定到阀组件的外壳部分80上，因此不能在 柱塞84移动时发生移动。类似地，套环91连接到基座90上并且不能与所述 柱塞一起滑动。当如图16所示医用针头93已经推入入口82并且流体可以流过针头93并 且通过密封件88时，围绕柱塞84延伸的环状密封件88现在已经移动到扩大 部分。当流体流过医用针头93时，流体力将推动套环91的弹性舌片94 (见图 15)至打开位置，从而允许流体流过阀组件。图17显示了该特定位置，其 中舌片94已经在流体流动的作用力下移动至不再与柱塞84接合。作为替代， 形成有流体流动通道。一旦流体流动停止，舌片94弹回到密封位置，其中它们密封抵靠柱塞 84，从而减少或消除回流。该特定位置在图19中示出。但是，仍然存在一 部分血液流入柱塞的端面区域87的可能性，从而使得当柱塞返回图14所示 的縮回位置时，将有部分血液围绕阀组件的入口82。通过图16—21所示的实施例可以减少或消除这种情况。尤其是参照图 20，这是紧随流体流动停止之后的位置并且针头93开始抽回。在该阶段， 舌片94密封抵靠柱塞84。所述柱塞主体上的环状密封件88还未移动为与外 壳中的通道相接合，因此流体仍然可以从端面区域87流出并流入临时腔室 96 (见图20)。当针头缩回(几毫米)时，柱塞主体84将开始返回縮回位置 (也是几毫米)，这将使临时腔室96的容积增大。继而，这使临时腔室中的 压力降低，并且该压降将使仍然留在端面区域87中的所有血液"吸"入该 临时腔室。针头93的进一步缩回(典型地为几毫米)现在将使柱塞充分缩回，从 而使环状密封件88与阀组件的该部分的内部通道密封接合，该位置在图21 中示出。在该位置，临时腔室96 (通过环状密封件88)密封，这意味着当 针头93进一步縮回且柱塞84进一步縮回时，血液不能回流到端面区域87。19参照图22—24且首先参照图22，显示了阀组件，其包括入口210和出口 211、从入口210通过该阀组件延伸至出口211的流动通道、设置在该流动通 道中的柱塞212，所述柱塞可在图22所示的前进打开位置和图23所示的縮回 关闭位置之间往复移动，该柱塞具有细长的前端鼻部213、围绕柱塞212延 伸的弹性翼片214和可变容积腔室216，该腔室在图22中较大并且在图23较 小或为零。参考更为详尽显示的部件，该实施例中的阀组件包括由两个连接在一 起的部件形成的外部主体，所述两个部件为第一部件217和第二部件218。 这些部件由塑性材料制成并且通过任意适当的方法连接在一起。部件217基 本为中空的。部件217包括外部通道219和内部通道220，所述外部通道219 为圆形并具有较小直径，所述内部通道220也为圆形并具有基本上较大的直 径。类似地，部件218具有内部通道221，其具有比外部通道222基本上更大 的直径。当所述两个部件相连时，两个较大直径的通道一起形成内部腔室 223。外部通道222终止于出口211，而外部通道219终止于入口210。部件217中的外部通道219包括六个径向端部敞开的流体传送端口224。 端口224包括位于外部通道219的壁中的凹槽并且端部敞开，这意味着该端 口与腔室216连通。端口224不完全沿着通道219的壁延伸。相反，该端口沿 着所述壁中途终止，从而使得光滑壁部225在端口224的端部和入口210之间 延伸。该设计的原因将在下文进行更详细的描述。部件218包括标准卢尔锁接头226，其围绕通道222延伸并且使针等装置能够连接到所述组件的该部分上。当然，也可以使用其他类型的连接件。内部通道221具有小于内部通道220的直径。因此，内部通道221的壁227 插入内部通道220中，如图23最佳显示的那样。此外，壁227具有一长度， 以使得该壁227与顶部部件217 (见图23)的壁228稍微隔开。该间隔方便了 弹性翼片的连接，这将在下文进行更详细地描述。柱塞212由塑性材料制成并且包括整体式主体。该柱塞具有特定结构， 其提供了鼻部213和后主体部分229。鼻部213略成锥形并且具有通道230， 其穿过敞开的外端231并且具有允许流体流过所述阀组件的功能。主体部分 229具有可使流体穿过的横向通孔232。主体部分229具有大体圆柱形外壁， 其设有入口密封件235。这就是为何端壁225中的流体端口224终止于不到入口210的位置的原因，从而还提供作为密封区域236的光滑区域。因此，当 柱塞处于图23所示的关闭位置时，密封环235密封该密封区域236，以提供 密封防止流体流动。当柱塞212从图23所示的位置向前推动至图22所示的位置时，该柱塞仅 移动几毫米，而该移动足以使密封235远离密封区域236并进入流体端口224 的区域，从而允许流体沿主体部分229的外壁、通过流体端口224、孔232、 通道230以及出口211流出。相反，当柱塞从图22所示位置縮回到图23所示 位置时，该柱塞再次密封从入口210通往出口211的流动通道。只有当流体端口224由移动经过该流体端口的最外侧边缘的密封件235 打开时，流体才流动。在其他所有时间，内壁225和套环235之间保持密封。该柱塞通过弹性翼片214偏压回其縮回位置，该弹性翼片还提供附加功 能。弹性翼片214由具有优异记忆性能的橡胶状弹性材料制成。该弹性翼片 大体上为圆形并且具有带周边241的底部239，该周边相对于紧邻它的底部 而言增厚。增厚的周边241卡在部件218的壁227和部件217的内壁之间。周 边241还具有密封所述装置中的流动通道的作用。柱塞212具有位于主体部分229上的环状密封件215。环状密封件215定 位在主体部分229上，以使得当柱塞位于图23所示的縮回或关闭位置时，环 状密封件位于主体部分229和所述阀内壁之间。该环状密封件提供两个功 能。第一功能是阻止柱塞与阀内壁之间的直接接触，从而减少磨损和破裂。 第二功能是当可变容积腔室处于较小位置时封闭该可变容积腔室216。因此，当柱塞处于关闭位置时，可变容积腔室与阀内的其余流动通道隔离， 并且当柱塞处于縮回关闭位置时，不存在任何流体流入该可变容积腔室或 从该可变容积腔室流出的可能性。所述柱塞的鼻部具有出口密封件242。随着柱塞212被推动至前进打开位置，它将使构成可变容积腔室216的 一部分的偏压翼片214伸展(或伸长)并且该运动将增大腔室216的容积。 当柱塞缩回到关闭位置(并且翼片214构成偏压装置的一部分，以将柱塞偏 压回到关闭位置)时，所述可变容积腔室的容积减小，并且将在阀内提供 正压，以防止任何流体回流到出口211中。该配置类似于我们的在先国际专利申请中所描述的情况。21所述翼片被设计为使得当柱塞212处于縮回关闭位置时，在该翼片中仍 存在一些张力，以将柱塞保持在縮回位置。设置小空气通道256，以允许空气在翼片收縮时进入腔室223，并允许 空气在翼片伸展时从腔室223中流出。所述阀组件通过在腔室216中保持正压来防止流体回流。该配置的另一个优点在于，通过翼片214和各密封件，使可能受到污染 的空气与阀组件的流体流动通道保持隔离。应当理解，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可以对本发明进 行各种其他变化和变型。
权利要求
1.一种正压单向阀组件，其包括入口和出口，从该入口穿过该阀组件延伸到该出口的流动通道，柱塞，其设置在该流动通道中，并可在前进打开位置和缩回关闭位置之间移动，其中在该前进打开位置，流体可以从该入口流向该出口，在该缩回关闭位置，防止流体从该入口流向该出口，至少部分弹性的翼片，其具有固定到阀组件上的外端和内部部分，该内部部分与该柱塞接合，从而使得该柱塞从该缩回位置向该前进位置的往复运动导致该翼片的至少一部分伸展，可变容积腔室，其具有由该柱塞和该翼片界定的壁，该腔室构成该流动通道的一部分，该腔室在该柱塞处于缩回位置时具有较小或零容积，并在该柱塞处于伸出位置时具有较大容积，由此当该柱塞缩回时，该可变容积腔室的容积减小，其产生抽吸作用，以向着该出口将流体抽送通过该流动通道，从而减小或防止回流，以及环状密封件，其位于该柱塞上，并在该柱塞处于缩回位置时密封该阀的内壁，以封闭该可变容积腔室，从而使得该可变容积腔室不构成该流动通道的一部分。
2. 如权利要求l所述的阀组件，其特征在于，所述柱塞包括整体式主体，所述整体式主体包括前部和后主体部分，所述前部邻近所述出口，所 述后主体部分邻近所述入口。
3. 如权利要求2所述的阀组件，其特征在于，所述前部呈锥形并具有 贯穿通道，所述贯穿通道允许流体流过所述阀组件的敞开外端。
4. 如权利要求3所述的阀组件，其特征在于，所述后主体部分设有横 向通道，其中流体可通过所述横向通道。
5. 如权利要求4所述的阀组件，其特征在于，当所述柱塞处于所述前 进打开位置时，所述横向通道使得流体能够经由所述贯穿通道从所述入口 流向所述出口。
6. 如权利要求5所述的阀组件，其特征在于，当所述柱塞处于所述前 进打开位置时，所述横向通道的开口与所述可变容积腔室流体连通。
7. 如权利要求6所述的阀组件，其特征在于，所述后主体部分具有大 体圆柱形外壁，所述外壁设有入口密封件，当所述柱塞处于所述縮回关闭 位置时，所述入口密封件防止流体从所述入口流向所述出口 。
8. 如权利要求7所述的阀组件，其特征在于，所述柱塞的前部设有出 口密封件。
9. 如权利要求8所述的阀组件，其特征在于，所述柱塞通过所述弹性 翼片被偏压回其缩回关闭位置。
10. 如权利要求9所述的阀组件，其特征在于，所述弹性翼片为大致圆 形并具有基座部分，所述基座部分带有周边，所述周边相对于紧邻所述周 边的所述基座部分的厚度被加厚。
11. 如权利要求10所述的阀组件，其特征在于，所述阀组件具有外部 通道和内部通道，所述内部通道基本上大于所述外部通道，并且其中所述 可变容积腔室由所述内部通道保持。
12. 如权利要求ll所述的阀组件，其特征在于，所述外部通道包括与 所述可变容积腔室连通的端部敞开的流体传送端口 。
13. 如权利要求12所述的阀组件，其特征在于，当所述柱塞处于所述 前进打开位置时，流体仅仅能够从所述入口流向所述出口，其中在所述前 进打开位置，所述入口密封件移动经过流体传送端口的最外侧边缘。
14. 如权利要求l所述的阀组件，其特征在于，所述柱塞为滑动柱塞， 其在针头插入所述闽组件的入口中时从所述縮回关闭位置向着所述前进打 开位置移动，并在针头从所述入口中退出时从所述前进打开位置向着所述 縮回关闭位置移动。
全文摘要
一种正压单向医用阀，其包括入口(10)、出口(11)、位于该入口和该出口之间的内部流动通道、以及可在缩回密封位置和伸出打开位置之间移动的柱塞(12)，其中在该缩回密封位置，回流被减少或防止，并且在该伸出打开位置，流体可以从该入口流向该出口。该柱塞通过针头插入入口(10)而从该缩回位置移动到该伸出位置。一可变容积腔室(23)部分地由弹性元件(14)界定，该弹性元件在柱塞处于伸出位置时伸展，并且在柱塞处于缩回位置时收缩，从而分别增大或减小该腔室的容积。阀(50)可在柱塞缩回之前立即密封流动通道，该阀可通过有无流过该入口的流体而在打开和关闭位置之间移动。
文档编号A61M39/26GK101601886SQ20091014017
公开日2009年12月16日 申请日期2005年4月29日 优先权日2004年5月11日
发明者布鲁斯·利·基恩 申请人:医疗器械创新有限公司