专利名称：具有无菌密封的容量泵的制作方法
背景技术：
本发明涉及轻质廉价的容量泵，该容量泵适合于各种用途，包括医疗装置，如通过静脉(IV)治疗的装置等，本发明的容量泵包括泵的罩，以使泵不受污染。
向患者的静脉注射液体在下列医疗过程中是熟知的，包括向患者注射维持生命的营养，此时，患者的消化道由于疾病或受伤通常不能工作；注射抗生素，以治疗各种严重的感染；向患有急性或慢性疼痛的患者注射镇痛剂药物；注射化疗药物，以对患有癌症的患者进行治疗。
向静脉注射药物通常需要采用IV泵，该IV泵连接或设置在所谓的IV服药装置中，例如，该IV服药装置包括液体瓶，被用于注射，通常倒置；无菌塑料管装置；和泵，用于把液体从瓶内途经IV装置泵送至患者。还可以包括其它机构，以手动停止至IV进给管的液体流，还可以包括一些监控装置。
目前的IV泵通常具有两种基本类型电泵和可处理的非电泵。尽管电泵已经明显地小型化，并且的确包括一些可处理的元件，但无论如何通常还是成本高，在使用过程中需要经常维护，例如，如果想自我治疗，外行人可能难于操作。
两种泵共同的问题是，容易受到外界的污染和干扰，在医疗应用领域，如应用于IV泵时，这个问题特别尖锐。
发明概述本发明的目的是提供了一种新的和改进的容量泵，该容量泵特别适用于IV服药装置和其它的医疗装置等。
本发明的另外一个目的是提供一种泵，其容易维护，不受污染。
本发明的上述目的和其它目的在泵的特定的说明性实施例中得到了实现，该泵包括一壳体，该壳体内限定了一细长的内腔，壳体的一端设有开口，该开口邻近于一个端部，并且与该端部相通，壳体的另外一端封闭。还包括一弹性材料膜，该弹性材料膜设置在壳体的开口上，该弹性材料膜上包括一孔，该孔在内腔的一端与内腔对齐。在孔内可滑动地设有一细长杆，该杆的一端在内腔中延伸，另外一端在壳体外延伸。壳体上设有入口，来自流体源的流体可通过入口流入内腔，壳体上还设有出口，流体可从内腔流入流体池。弹性材料膜在膜的孔处围绕和紧握着杆，以产生括约肌式的密封，其可防止流体从孔中流出，但允许杆在孔内纵向滑动。
当杆向壳体外侧的方向移动时，内腔内产生了一负压，以通过入口吸取流体，当杆进一步向壳体内侧移动时，内腔内产生了一正压，以迫使流体从内腔通过出口。在入口和出口处或在邻近于入口和出口处可设置阀，以使流体只能通过入口流入内腔和通过出口流出内腔。
可提供各种驱动机构和控制方法，使杆在内腔中往复移动，从而产生泵送作用，驱动机构包括棘齿驱动、电磁线性步进电机、把转动变线性移动的曲柄驱动、和螺纹驱动机构，各种驱动机构都需要驱动杆、驱动电源电缆、或其它驱动产生元件，该驱动杆延伸至邻近于杆的在壳体外侧的一端或延伸至杆的在壳体外侧的端部。罩围绕着壳体、杆和驱动产生元件的一部分，以使被罩住的元件密封，使之免受污染或干扰。
对附图的简要说明下面结合附图对本发明进行详细说明，以使本发明的上述和其它的目的、特征和优点一目了然，其中
图1是根据本发明的原理制造的具有无菌密封的容量泵的一个实施例的侧视横截面示意图；图2、3、4、5和6示出了驱动机构的五个说明性实施例，该驱动机构可用于驱动本发明的容量泵的泵杆。
对附图的详细说明现在看图1，其示出了容量泵的一个实施例的侧视横截面示意图，该容量泵包括壳结构4，还具有细长内腔8。如图所示，壳体4可设有外壳12，其由金属或硬质塑料制成；和内部填料16，其设置在外壳12上，内腔8设置在填料16的中心。该填料也可由类似的金属或硬质塑料制成。
弹性材料膜20设置在壳体4的一个端部，例如，弹性材料膜20由胶乳橡胶、硅橡胶或丁腈橡胶制成。弹性材料膜20除了孔24之外封闭了壳体4的该端部，以防止壳体的外侧和内腔8之间的连通，该孔24与内腔8对齐。
入口管路28设置在壳体4的总体上邻近于弹性材料膜20处，以与内腔8连通，而出口管路32类似地设置在壳体上，以在该壳体的另外一端与内腔连通。管路36和40分别使管路28、32与流体源44和流体池48连通。在管路36和40上分别设有阀110和114，以在控制装置118的控制下，允许流体从流体源44流入内腔8，和允许流体从内腔8流入流体池48。
控制装置118还控制电机122的操作，该电机的驱动轴126与驱动轮130相连。随着电机22使驱动轴126的转动操作，轮130转动。驱动点134安装在邻近驱动轮130的周边处，可枢转地安装在驱动杆138的一端，而该驱动杆138的另外一端可枢转地与泵杆60的自由端相连。随着驱动轮130被转动，驱动杆138往复运动，这又使杆60在内腔8内往复运动。
在推荐的实施例中，在壳体4、泵杆60、驱动杆138、驱动轮130和驱动轴126的一部分的周围设有第二壳体140，以使各元件密封，防止外部的污染或干扰。特别是，除了在驱动轴126周围之外，壳体140包括硬质材料，如钢或塑料，而在驱动轴126周围，壳体140包括弹性材料膜142，该弹性材料膜142与弹性材料膜20类似，上面设有孔144，以在驱动轴126上形成括约肌式的密封，这类似于在泵杆60的周围形成膜20的密封。然而，在驱动轴126的情况下，膜142在孔144处在转动过程中使驱动轴126密封，而不是在往复运动中使驱动轴126密封。
在操作过程中，控制装置118使电机122操作和转动，而驱动轴126的角度位置反馈至控制装置。根据驱动轴126的角度位置，即驱动轮130的角度位置，控制装置使阀110和114交替地打开和关闭，以在杆60的回缩运动(向图1的左侧)中允许流体从流体源44流入内腔8，而在杆60的泵送运动(向图1的右侧)中允许流体从内腔8流入流体池48。事实上，可对阀110和114的打开和关闭进行更直接地控制，以更有效地把流体从流体源44泵送至流体池48，方法是防止当两个阀同时打开时产生自由流动(例如，如果流体源是IV袋，并且该IV袋被挤压时，就可能产生这种情况)。如图所示，控制装置118可以是任何传统的微处理机，其用于控制电器设备的操作。
图2、3、4、5和6示出了驱动机构的五个说明性实施例，该驱动机构可用于驱动本发明的泵杆或阀杆。
图2是驱动机构的侧视图，该驱动机构包括一细长的驱动杆350，该驱动杆350与泵杆或阀杆60相连，在驱动杆350的底面上设有凹口352。在驱动杆350的下方，设有包括肩部356的滑台354。肩部356把滑台分成低部354a和高部354b。在滑台的下侧设有辊358或其它合适的调节元件，以允许调节滑台的纵向位置，从而改变泵杆60的冲程长度，这在下文进行说明。次级驱动器360设置在辊362上，辊362座落在滑台的低部354a。翼部364在最靠近肩部356处从次级驱动器的前端向上延伸。盘366由电机或其它驱动元件产生转动，该盘366通过杆368与次级驱动器的和翼部364相对的一端相连，杆368的一端可枢转地与盘相连，另外一端与次级驱动器相连。盘366的转动使次级驱动器360以传统的方式向后和向前运动。
在操作过程中，当次级驱动器360向前运动时，它不与驱动杆350相接触，直至辊362达到和运动至肩部356上，次级驱动器360被迫使向前运动，使翼部364进入凹口352，导致驱动杆350和次级驱动器360一起向前运动。当次级驱动器360向后运动时，它在翼部/凹口的连接作用下迫使驱动杆350向后运动，直至辊362从肩部356移动下来，导致翼部364脱离凹口352，从而使连接解除，并且使驱动杆350停止运动。
对本领域的技术人员很明显的是，当翼部被肩部356升起时，凹口352必须位于可容纳翼部364的初始位置。
通过向前或向后移动滑台354，可很容易地调节驱动杆350的冲程。如果滑台向后移动(适当调节驱动杆350以与凹口对准)，在次级驱动器360的向前移动过程中，翼部364可更早地进入凹口，使驱动杆向前移动得更远，并且能相应地向后移动得更远。如果滑台向前移动，在次级驱动器360的向前移动过程中，翼部364可更晚地进入凹口，使驱动杆向前移动的距离更短，并且能相应地向后移动的距离更短。
改变驱动杆350的冲程就可以调节泵的流速，同时，可使得驱动器以恒定的速率运转。也可以采用其它的控制或驱动机构，以达到同样的目的(即调节流速)，例如，这些机构包括变速驱动机构和可变延迟恒速驱动机构。
图3示出了另外一种驱动机构，其包括一泵杆或阀杆60，该阀杆60由驱动杆372驱动，该驱动杆372的一侧具有齿374。齿轮376沿周向分布着齿378，可与齿374相互啮合，从而把齿轮的转动转换成驱动杆的纵向移动。如果改变齿轮的转动方向，驱动杆的移动方向也随之改变。
图4示出了另外一种驱动机构，其包括一细长的驱动杆380，该驱动杆380与泵杆或阀杆60相连。驱动杆380具有一带内螺纹的孔382，该孔382与螺杆384相配合。该螺杆在电机386的作用下转动。螺杆384的转动根据转动方向使驱动杆380前后移动。
图5示出了泵杆60的另外一种驱动机构的透视图，该泵杆60连接至刚性砧座390的一端，砧座390的横截面呈椭圆形。由适当强度的材料制成的柔性细丝392整齐地缠绕在砧座周围，细丝的一个环缠绕在驱动轴394上，驱动轴394在电机396的作用下产生转动。随着驱动轴的转动和由此产生的细丝392的移动，砧座和泵杆都纵向移动，随着驱动轴394使细丝392卷绕和放松从而适应该驱动轴的转动，被操作的细丝又迫使砧座移动。
图6示出了一插杆60，该插杆60由驱动杆430驱动，该驱动杆430在驱动杆的端部432可枢转地连接在外端60a。曲柄434可枢转地与驱动杆430的另外一端435相连。该曲柄可在任何适当的元件作用下转动，使驱动杆430往复运动，从而使插杆60沿纵向前后移动。特别是，在流体与各元件的界面处设有如上所述的括约肌式的密封。
对于上述各种驱动机构，泵的主要元件由一壳体封闭，该壳体类似于如图1所示的壳体140，包括的密封类似于如图1所示的由弹性材料142在孔144处形成的密封，该密封设置在驱动机构的驱动元件周围。例如，无菌壳体密封可设置在如图2所示的机构的轴366a周围，该轴驱动着盘366。在如图3所示的机构中，密封可设置在驱动轴379的周围，该驱动轴379驱动轮376。对于如图4所示的装置，无菌密封可设置在螺杆384的没有螺纹的部分384a处。在如图5所示的装置中，无菌密封可设置在驱动轴394的周围。在图6中，无菌密封可设置在曲柄434的杆434a的周围。
这里所述的本发明的各实施例仅仅是说明本发明可用于特定装置上的例子。对于本领域的技术人员很明显的是，本发明可进行种种修改和变化，例如，所采用的材料、元件的尺寸和形状都是可以改变的，也可以采用等同结构，但这些改变仍然在本发明的保护范围之内。
权利要求
1.一种容量泵，包括一泵机构，其可由一可移动的杆进行操作，以把流体从流体源泵送至流体池，一可移动的杆，其第一端与泵机构相连(以操纵泵机构)，驱动元件，其与杆的第二端相连，使杆移动，从而操纵泵机构，和罩元件，其围绕着泵机构，包括括约肌式的密封，以使可移动的杆密封，该可移动的杆穿过该密封延伸，从而使泵机构密封，使之免受外界污染。
2.如权利要求1所述的容量泵，其中，所述括约肌式的密封包括一弹性材料膜，该弹性材料膜被设置成罩元件的一部分，包括一孔，可移动的杆穿过该孔延伸。
3.如权利要求2所述的容量泵，其中，孔的横截面尺寸小于可移动的杆的横截面尺寸。
4.如权利要求1所述的容量泵，其中，罩元件通常是刚性的。
5.一种把流体从流体源泵送至流体池的泵，包括第一壳体，该壳体内限定了一细长的内腔，壳体的一端设有开口，该开口邻近于内腔的一个端部，并且与该端部相通，一弹性材料膜，其设置在壳体的开口上，所述膜包括一孔，该孔在内腔的所述一端与内腔对齐，一细长杆，该杆可滑动地设置在孔内，该杆的一端在内腔中延伸，另外一端在壳体外延伸，所述孔具有本质上与杆相同的横截面形状，其横截面尺寸与杆的横截面尺寸相同或小一些，入口元件，当内腔内产生了负压时，把流体从流体源输送至内腔，出口元件，当内腔内产生了正压时，把流体从内腔输送至流体池，驱动元件，使杆在内腔中沿纵向往复移动，在孔内前后滑动，以交替地在内腔中产生负压和正压，和第二壳体，其罩住第一壳体和细长杆，围绕着入口元件和出口元件，还包括一密封，该密封设置在驱动元件的周围，以防止空气从第二壳体的外部进入其内部。
6.如权利要求5所述的泵，其中，所述第二密封包括第二弹性材料膜，该第二弹性材料膜具有一孔，驱动元件设置在该孔内。
7.如权利要求6所述的泵，其中，所述第二弹性材料膜选自一材料组，该材料组包括胶乳橡胶、硅橡胶或丁腈橡胶。
8.如权利要求6所述的泵，其中，第二弹性材料膜的孔的横截面尺寸小于驱动元件的横截面尺寸，第二弹性材料膜设置在驱动元件周围。
9.如权利要求1所述的泵，其中，驱动元件包括一细长的驱动元件，该细长的驱动元件与杆的在壳体外侧的一端相连；和可转动的轮，当被转动时，该轮沿长度方向与驱动元件相啮合，使驱动元件和杆纵向移动，其中，密封设置在细长的驱动元件的周围。
10.如权利要求1所述的泵，其中，驱动元件包括一细长的驱动杆，该驱动杆的一端与杆的在壳体外侧的一端相连，所述驱动杆包括一螺纹孔，该螺纹孔设置在杆的另外一端，和可转动的杆，其插入螺纹孔内，具有螺纹，该螺纹与螺纹孔内的螺纹相配合，这样，杆的转动可导致驱动杆的纵向移动，和其中，密封设置在可转动的杆的周围。
11.如权利要求1所述的泵，其中，驱动元件包括一砧座，该砧座与杆的在壳体外侧的一端相连，一细丝，其整齐地设置在砧座周围，在本质上与杆平行，和一可转动的杆，其在本质上垂直于砧座，插入一细丝环内，这样，杆的转动导致砧座和杆的纵向的往复移动，和其中，密封设置在可转动的杆的周围。
12.如权利要求1所述的泵，其中，驱动元件包括细长的驱动元件，其第一端可枢转地与杆的在壳体外侧的一端相连，本质上呈L形的可转动的曲柄，其一端可枢转地与驱动元件的第二端相连，另外一端与使曲柄转动的元件相连，这样，当曲柄被转动时，驱动元件和杆被导致沿纵向方向往复移动，和其中，密封设置在可转动的曲柄的周围。
全文摘要
一种容量泵,对患者进行液体静脉服药,该容量泵包括第一壳体,该第一壳体的内部具有一细长的内腔,该内腔具有一开口端和一封闭端。具有中心孔的弹性材料膜覆盖着开口端,泵杆可滑动地设置在孔内,以在泵杆和孔之间形成括约肌式的密封。来自流体源(Ⅳ袋)的入口管路穿过壳体,在邻近开口端与内腔连通,与流体池(患者)连通的出口管路穿过壳体,在邻近于内腔的封闭端离开壳体。驱动杆与泵杆相连,以使泵杆在内腔的内外前后往复地移动,以分别产生一正压和一负压,正压使流体从出口管路流入流体池,负压迫使流体从流体源进入入口管路。第二壳体罩住第一壳体和泵杆,还包括一密封,该密封设置在驱动杆的周围,以使第二壳体的内部与外部密封。
文档编号F04B3/00GK1267361SQ98805387
公开日2000年9月20日 申请日期1998年5月21日 优先权日1997年5月23日
发明者斯蒂芬·C·雅各布森, 克拉克·C·戴维斯 申请人:萨考斯公司