专利名称：一次性静脉注射活塞泵及机构的制作方法
技术领域：
本发明一般涉及医用流体输送系统，更具体而言，涉及带旋转阀的医用流体输送系统。
背景技术：
向病人身体输送流体和从病人身体抽出流体通常是治疗的一部分。已经在使用多种机械化的流体输送系统设计。一般而言，这些设计包括沿一个方向隔离液流的阀机构和沿该方向输送液流的泵机构。大部分设计使用推动阀来推压膜片，并且通过沿一个方向阻断液流来隔离液流，接着使用泵机构移动期望量的流体；或者使用旋转阀在沿一个方向阻断液流的同时通过“勺”隔离液流，接着使用泵机构传送期望量的流体。接着将期望量的流体供给病人。在典型的推动阀型系统中，有效地利用膜片的弹性特性来阻断流体。实践中，推动阀型系统存在一些缺点。通过按压膜片来阻断的流体输送机构，将膜片下方的流体输送至阻断通道的两侧。流体输送机构依赖于弹性特性，会使流体的输送量不精确。此外，通过该系统分配的流体量可能受泵、储液罐和病人之间的相对高度的影响。基于储液罐的构造和病人，推动阀型流体输送系统中的流速可能发生多达20%的变化。在诸如U. S.专利No. 4，605，396公开的典型旋转阀系统中，阀旋转，从而交替地形成在入口与泵室之间或者泵室与出口之间的通过槽的流体连通。实践中，旋转阀系统具有一些缺点。例如，由于打开旋转阀并且使一些流体流出输送系统以确保空气从系统移除，灌注该系统以排出流体通道中的空气需要浪费一些流体。
发明内容
需要一种流体输送系统，该流体输送系统保持高流速精度而与系统相对于储液罐和病人的位置无关，并且能被容易地灌注而不会出现流体回流。上述及其它要求通过具有旋转阀流体输送系统的本公开实施例来实现，该系统可容易地进行灌注并且在灌注期间使流体损失最小化。上述及其它要求通过具有阀装置的本公开实施例来实现，该阀装置能够有效地利用在阀下侧沿与流体输送分离的路径进行灌注的构造，通过沿一个方向(顺时针或逆时针)旋转来输送流体。在第一示例性方面，公开了一种流体输送装置，包括输入管，其具有供流体从近端流至远端的通道；输出管，其具有供流体从近端流至远端的通道；角形接头，其通过所述输入管和所述输出管的近端之间的连接形成，所述角形接头具有连接在所述输入管和所述输出管的通道之间的内部空腔；第一活塞，其构造成在所述内部空腔流体连通的第一外壳内往复运动，所述第一活塞包括具有第一抽吸容量的第一抽吸腔；以及阀，其以可旋转的方式布置在所述内部空腔中，所述阀构造成在阀处于灌注位置时，所述输入管与所述输出管流体连通，并且当所述阀在第一泵送位置和第二泵送位置之间旋转时，在所述输入管与所述输出管之间输送流体并且输送所述第一抽吸腔中的流体。在第二示例性方面，在泵送循环中将流体从与储液罐连接的输入管输送至输出管的方法包括在泵送循环的流入阶段，将阀置于第一泵送位置，以便在所述输入管与第一抽吸腔之间形成流体连通，而在所述第一抽吸腔与所述输出管之间没有形成流体连通；在所述流入阶段，移动与所述第一抽吸腔连接的第一活塞，以增加所述第一抽吸腔的容积；在所述泵送循环的输出阶段，将所述阀置于第二泵送位置，以便在所述第一抽吸腔与所述输出管之间形成流体连通，而在所述输入管与所述第一抽吸腔之间没有形成流体连通；在所述输出阶段，移动所述第一活塞，以便减小所述第一抽吸腔的容积。在第三示例性方面，公开了一种用于具有输入管和输出管的流体输送系统中的阀装置，所述阀装置包括圆柱形基部，其具有顶端和底端，所述底端具有灌注通道凹口和第一和第二泵送通道凹口 ；以及圆柱形顶部，其具有连接至所述基部顶端的近端和具有把手的远端；其中所述第一和第二泵送通道凹口环向布置并且彼此间隔开，以便当所述第一和第二泵送通道凹口中的一个位于使抽吸腔和所述输入管或所述输出管之间形成流体连通的位置处时，另一个泵送通道凹口不会使抽吸腔和所述输入管或所述输出管之间形成流体连通；并且其中所述第一和第二泵送通道凹口与所述灌注通道凹口竖向偏离，以便当所述灌注通道凹口与所述输入管和所述输出管流体连通时，所述第一和第二泵送通道凹口与所述输入管和所述输出管没有流体连通；并且当所述第一和第二泵送通道凹口与所述输入管和所述输出管流体连通时，所述灌注通道凹口与所述输入管和所述输出管没有流体连通； 并且其中所述灌注通道凹口的宽度足以使所述输入管和所述输出管之间形成流体连通。
并入本公开并且构成本公开的一部分的附图示出了本发明的各种实施例和各个方面。附图中图1是根据本公开实施例的流体输送系统的局部剖视图，图中示出了处于灌注位置的阀。图2是根据本公开实施例的图1所示的阀的剖视图，图中示出了处于第一泵送位置的阀。图3是根据本公开实施例的图1所示的阀的剖视图，图中示出了处于第二泵送位置的阀。图4是根据本公开实施例的流体输送系统的剖视图，图中示出了双活塞的布置。图5是根据本公开实施例的阀的透视图，图中示出了泵送凹口。图6是根据本公开实施例的图5所示的阀的透视图，图中示出了灌注凹口。图7是根据本公开实施例的图5和图6所示的阀的平面图，图中示出了阀的下侧。图8是根据本公开实施例的流体输送系统的剖视图，图中示出了处于灌注位置的图5所示的阀。图9是根据本公开实施例的流体输送系统的剖视图，图中示出了处于第一泵送位置的图5所示的阀。图10是根据本公开实施例的流体输送系统的剖视图，图中示出了处于第二泵送位置的图5所示的阀。
图11是根据本公开实施例的阀的透视图。图12是根据本公开实施例的图11所示的阀的透视图，图中示出了第一泵送凹口。图13是根据本公开实施例的图11所示的阀的底部透视图，图中示出了第二泵送凹口。图14是根据本公开实施例的图11所示的阀的平面图，图中示出了阀的下侧。图15是根据本公开实施例的包含图11所示的阀的流体输送系统的剖视图，图中示出了拔出至泵送位置的阀。图16是根据本公开实施例的包含图11所示的阀的流体输送系统的剖视图，图中示出了推动至泵送位置的阀。图17是根据本公开实施例的包含图11所示的旋转阀的流体输送系统的透视图， 图中示出了处于灌注位置的阀。图18是根据本公开实施例的包含图11所示的旋转阀的流体输送系统的透视图， 图中示出了处于第一泵送位置的阀。图19是根据本公开实施例的包含图11所示的旋转阀的流体输送系统的透视图， 图中示出了处于第二泵送位置的阀。图20是根据本公开实施例的阀的透视图，图中示出了中心管状孔。
具体实施例方式本发明实施例致力于解决与医用流体输送系统有关的问题。具体地说，本公开实施例克服了现有流体输送泵的限制。本公开实施例通过设置将流体从输入管输送至输出管的阀来达到或至少部分达到该目的。例如，在某些实施例中，用户可以将阀设置在灌注位置。当阀处于灌注位置时，灌注通道凹口允许流体从输入管流到输出管。接着，用户将阀移动至泵送位置。在用户将阀移动至泵送位置后，用户可以启动与阀相连的外部机电泵。外部机电泵使阀在两个泵送位置之间旋转。在第一位置，阀的泵送通道凹口将输入管与抽吸腔流体连通。在第二位置，泵送通道凹口与输出管流体连通。通过切换旋转阀的位置，外部机电泵能够将流体从输入管输送至抽吸腔，接着从吸气空腔输送至输出管。在两个步骤中， 通过与抽吸腔连接的活塞的往复运动来促使流体传送。在某些实施例中，阀具有竖直地偏离泵送通道凹口的灌注通道凹口。在该实施例中，用户可以通过阀的推/拉操作来将阀设置在泵送位置或灌注位置。图1是流体输送装置100的剖视图，图中示出了输入管102和输出管104，输入管 102和输出管104分别具有近端124、130和远端126、134，在远端1洸、1；34处成一定角度地彼此连接以形成角形接头106。角形接头106具有内部空腔132，空腔132中插有可旋转的阀108。安装在阀108上的把手110可从角形接头106的壁134的外部接近，因此把手110 与流经输入管和输出管的流体不直接接触。用户可以旋转把手110，以便将阀置于下文所述的灌注位置。阀108设置有楔形凹口 112和灌注细管114。把手110可以移动至P(灌注)、1 (流入)和0(流出)三个位置(图1中没有全部示出)中的一个位置处。图1中看出，把手110处于P位置。当把手110处于P位置时，如图1所示，楔形凹口 112与输入管102的流体通道 116流体连通，并且灌注细管114对准输出管104的流体通道118，以允许流体从连接至输入管102的储液罐103经过阀118的灌注细管114，流到与输出管104连接的病人或设备 105。从现有技术中知道，在能够开始将流体输送至病人之前，必须先对流体输送管线灌注以排除管线中的空气。使用时，用户将把手110(或者所设置的其它装置)转到灌注位置P， 以灌注流体泵100。在某些实施例中，可以用外部标记将把手110的灌注位置P标注在流体泵100的外部，从而便于用户将把手110简单地转到与外部标记对齐的位置。在某些实施例中，用户可以利用重力来灌注流体泵100。为了执行灌注，用户将把手110转到P位置，并且利用重力将流体从储液罐103抽出至输出管104。在完成灌注之后，接着用户可以将把手 110转动至泵送位置(I或0，优选I)。如下所述，当把手110转到泵送位置时，输入管102 与输出管104之间的直接连接断开，并且如下文所述，只能通过在泵送位置I和0之间旋转阀108来输送流体。
图2是流体泵100的剖视图，图中示出了流体泵100在把手110处于I位置时的操作，并且如上所述用户已经灌注了泵100。当把手110处于I位置时，楔形凹口 112仍然对准输入管102。楔形凹口 112的宽度选定为，当把手110处于I位置时凹口 112与输入管 102和室120同时连通。外部机电泵107沿箭头109的方向向外拉拽活塞122，由此增大室 120的容积。由于楔形凹口 112与输入管102和输出管120同时流体连通，并且室120的容积增大，因此来自储液罐(图中未示出)的流体将进入室120。注意，由于把手110处于 I位置，因此灌注细管114旋转到与输出管104未流体连通的位置。因此，流体没有经过灌注细管114从楔形凹口 112和室120中流出。在活塞122到达其最大拉出位置之后，接着外部泵107开始沿箭头111的方向移动活塞122，与此同时，外部泵107机电地旋转阀108， 以使把手110移动至0位置。
外部泵107可以以多种方式连接至上述的各种移动部件(如，活塞122、阀108)。 仅出于说明的目的列出这些实例，本公开所述的构造可以与其它已知或未来的连接机构组合。在某些实施例中，外部泵107可以使用用户从活塞107的把手下方勾住的爪脚设计。在某些实施例中，外部泵107可以通过将销滑动到活塞122上的压配合孔中并且将外部泵107 锁定至活塞122来安装在活塞122中。在某些实施例中，用户可以将流体输送装置100放入泵107中，接着泵107可以找到活塞122并与活塞122接合。
在某些实施例中，用户可以将阀108旋转至特定位置，并且将流体输送装置100装入外部泵107内。例如，在某些实施例中，外部泵107可以具有泵腔，该泵腔构造成把手110 仅仅单向安装在外部泵107中，从而外部泵107不会被错误装载。在某些实施例中，外部泵 107可以通过旋转销来找到把手110，所述销最终撞击把手110并将阀108复位到起始位置。在某些实施例中，附加在把手110上的特征(如，改锥槽或销孔)用作外部泵107的定位特征。可以存在用于使阀旋转的外部泵107和阀108各种其它实施例。
图3是图1所示的流体泵100在阀108处于0位置时的剖视图。在该位置0处， 室120装有流体。由于阀108发生旋转，此时输入管102与室120之间的任何流体连通被切断。然而，由于阀108的旋转，此时楔形凹口 112与输出管104和室120流体连通。因此， 当活塞122沿箭头111向下移动时，室120中积累的流体排入输出管104的流体通道118 中。在该位置0处，灌注细管114与输入管102、室120或输出管104没有流体连通，因此没有任何流体从灌注细管114中泄漏。
当活塞122到达图3中所示的其最低位置时，室120中的基本所有流体已排入输出管104的流体通道118内。接着，外部机电泵107开始沿箭头109所示方向再次向外移动活塞122，同时将阀108旋转至图2所示的I位置，由此再次重复用输入管102中的流体填充室120的过程。
当用户灌注流体泵100时，外部泵107能够使阀108在位置I和位置0之间来回切换，以便将输入管102中的流体泵送至输出管104。该切换操作可以以泵送循环的方式来描述。泵送循环从阀108处于位置I开始，并且在阀处于位置I时结束，在泵送循环期间经过位置0—次。本领域的实践人员能够理解，在一个泵送循环中，泵100从输入管102输送至输出管104的流体量大致等于活塞122的排除容积，也称为活塞的抽吸容量。泵送循环的持续时间由外部泵机构107控制，所述外部泵机构107控制阀108在位置I和位置0之间来回移动的速率。本领域的技术人员能够理解，该机构在每个泵送循环中输送固定量的流体，该固定量大致等于活塞122的抽吸容量。此外，由于从输入管102至室120或者从室 120至输出管104的流体运动是在另一侧与室120之间的流体连通被切断的情况下进行，因此每个泵送循环所输送的流体量基本上独立于通过改变储液罐相对于病人的高度而产生的对输入管102或输出管104的压力的变化。
图4是流体泵装置400的另一个实施例的剖视图。与流体泵100相比，该实施例包括附加的活塞402，该活塞402安装在与输出管104连接的外壳中。活塞402形成有与输出管104的流体通道118流体连通的室404。外部机电泵107可以将活塞122的推/拉运动调节成相对于活塞402的推/拉运动异相。因此，当活塞122将室120中的流体推入输出管104时，向外拉动活塞402，从而增加了室404的容积。这导致流体体积等于活塞402 的抽吸容量，通常小于活塞122的抽吸容量，从而流体积聚在室404中，而没有从室120输送至病人。
当阀108处于位置I并且活塞122将流体从输入管102吸入室120时，流体没有从室120输送至输出管104的流体通道118。外部泵107沿箭头113的方向推动活塞402， 以使吸入室404的流体排入流体通道118，并输送给病人。由于活塞402的这种运动与活塞 122的运动相协调，从而将室120中流体分两步输送给病人。在第一步中(当阀108处于位置0时)，将体积等于泵122的抽吸容量减去泵402的抽吸容量的流体输送至病人。在第二步中(当阀108处于位置I时)，将体积等于泵402的抽吸容量的流体输送至病人。本领域的实践人员能够理解，在流体泵400中增加活塞402导致流体输送速度的脉动减小。可以通过将活塞402的抽吸容量选择为小于活塞122的抽吸容量来减小该脉动。这确保在泵送循环的第一步中，室120中的流体没有被全部吸入到室404中。在优选实施例中，泵402 的抽吸容量是泵122的抽吸容量的50%。该容量使泵送循环的每一步中所输送的流体量大致相等，从而使整个泵送循环中流速接近恒定。本领域的技术人员应该理解，在引入第二活塞402的情况下，由于第二活塞402能够在向病人供给流体的同时进行第一活塞102再次填充，因此旋转阀108的时间和再次填充第一活塞122的时间不再是影响输送周期的因素。
仍参考图4，如下所述，外部泵107可以使活塞122、402进行如下同步。最初，双活塞开始降至其各个室120、404的最低点。首先，在阀108处于位置P的情况下灌注流体输送装置100。接着，在第一活塞122沿箭头109的方向向外移动的同时，将阀108转到位置I。接着，将阀108转到位置0，并且沿箭头111的方向同步地推动第一活塞122的同时， 同步地向后拉动第二活塞402。在某些实施例中，第二活塞室404的尺寸是第一活塞室的一半，并且第二活塞402有效地移走第一活塞122所输送的一半流体体积，并且对其进行存储以便以后输送。此时，将阀108转回至位置I。第二活塞402沿箭头113的方向向内移动，以输送被移走的流体，并且第一活塞122沿箭头109移动，以便抽吸下面的流体。接着， 将阀108转回至位置0，并且第一活塞122将流体再次输送至病人，同时第二活塞402回退以存储在第一活塞122的下一个填充周期中将要被传送的一半流体量。由于阀108在脉冲 (pulses)之间来回转动的“等待时间”不会改变流体体积，因此双活塞122、402的操作不会使病人明显感觉到脉动流，并且使流体输送过程平稳。
本领域的实践人员应该理解，图1至图4所述的流体泵的实施例的简易性使得用相对少的部件就可实现流体泵。在优选实施例中，使用四个部件来实现流体泵100。一个部件是导管，其包括用于与管道系统连接的入口和出口 ；以及位于活塞的入口和出口之间的两个室(对于脉动流的实施例而言是单个室)。该部件还包括可以安装阀的区域。第二个部件是设计成通过来回切换来控制液流方向的阀。第三个部件是安装在角形接头上的活塞。在优选实施例中，活塞是具有在气缸内移动的柔顺壁(compliant surface)的双头活塞(two-shot piston)，并且具有可被机电泵送接口(图1至图4中未示出)抓住的刚性把手。第四部件是允许泵产生连续的液流的可选第二活塞/室组合。上述实施例没有排除将流体泵送装置与诸如Cardinal Health Incorporated (卡迪纳尔健康股份有限公司)的 SmartSite 无针阀或Texium 鲁尔接头产品等自动密封注射部位集成在一起。
图5是从流体泵100分离出来的阀108的另一个实施例500的透视图。在该实施例中，阀500包括基部502和顶部504。阀108安装有用于如上述方式来旋转阀108的把手110。该阀实施例500与上述阀实施例108的不同在于，该实施例中没有设置泵送细管 114。作为代替的是，灌注和泵送动作通过在基部502周围设置灌注和泵送凹口(如下文所述)来实现。基部502的周边设置有泵送凹口 506。基部502还设置有灌注通道凹口 512， 由于处于视图后侧而在图5中用虚线示出。泵送凹口 506和灌注通道凹口 512均处于基部 502中远离顶部504的端部。泵送凹口 506的角宽度小于灌注通道凹口 512的角宽度。泵送凹口 506的角宽度选择得足够长，以使流体通道116或118连接至室120，但不会使流体通道116和118彼此连通。相反，灌注通道凹口 512的角宽度要足够长，以使流体通道116 和118彼此连通，从而在灌注期间流体能够从输入管102流到输出管104。
仍参考图5，顶部504大致为圆柱形，并且具有与基部502连接的近端510和带凹口 514的远端508，凹口 514中可以安装诸如机电电动机(图5中未示出)等外部机构以转动阀500。当阀500旋转时，基部502在与流体和室120接触的情况下旋转，并且顶部504 在与室120的外壳不接触的情况下旋转以减小泵送期间的摩擦。从而，活塞502、504所受到的损耗和磨损是不同的。为了恰当的应对损耗和磨损，这些部分可以由不同的材料制成。 在某些实施例中，基部502由注塑成型在顶部504上的柔性密封材料制成，顶部504由刚性耐磨材料制成。接着，柔性密封材料在刚性材料上注塑成型，由此产生简单且耐用的阀构造。
图6是旋转阀500从图5中的视图旋转180度后的透视图600。此时，灌注通道凹口 512显示在前面，图中示出了两个端部602和604。由于泵送凹口 506位于视图后侧，因而此时泵送凹口 506用虚线表示。
图7是沿图5中箭头ΥΠ的方向观察时的阀500的仰视图。在基部502周围可以看到灌注通道凹口 512和泵送凹口 506。在某些实施例中，凹口 506和512的深度可以相同。 在其它一些实施例中，凹口 506和512可以根据待通过泵100泵送的流体的流动特性而选择不同的深度。例如，在为更高粘度的流体而设计的流体泵100中，可以设置更宽且更浅的泵送凹口 506以克服流体的表面粘附力。调整凹口高度的另一个优点在于，可将流速增加或减小至可临床应用的范围。一般而言，凹口越深或越宽，流体流动阻力越小，而凹口越浅或越窄，流体流动阻力越大。在某些实施例中，尤其如果临床优选以较快的流速通过灌注凹口 512灌注，而在受阻的情况下经过凹口 506泵送至病人，则凹口 506的尺寸可以选择成与灌注通道凹口 512的尺寸不同，其中阻力可以通过施加至活塞122的反压来检测。因此，灌注通道凹口 512比泵送凹口 506宽。
图8是流体输送装置100的另一个实施例的剖视图。流体输送装置800使用阀实施例500，而非上述的阀实施例108。图8示出了处于位置P的阀500。如上所述，灌注通道凹口 512的角宽度足够宽，以允许流体从流体通道116输送至流体通道118。
图9是示出处于泵送位置I的阀500的剖视图。在该位置处，泵送凹口 506对准输入管102和室120。泵送凹口 506构造得足够宽以允许流体从输入流体通道116输送至室 120。然而，泵送凹口 506要足够窄，以避免连通输出流体通道118。如上所述，当阀500处于泵送位置I时，外部机电泵107沿箭头109的方向向外拉动活塞122，由此室120的容积增大，从而允许流体从通道116填充至室120。当阀500处于位置I时，灌注通道凹口 512 旋转离开流体通道116和118以及室120，由此不会产生通过灌注通道凹口 512的任何流体泄漏。
图10是流体输送装置800的剖视图，图中示出处于泵送位置0的阀500。此时， 泵送凹口 506与室120和流体通道118流体连通。在泵送位置0处，外部泵(图10中未示出)向内推活塞122，从而使流体从室120排出到流体通道118内。灌注通道凹口 512进一步旋转，并且没有与通道116、118或室120流体连通，从而不会产生直接通经过灌注通道凹口 512的任何流体泄漏。在外部机电泵107沿箭头111的方向向内完全推动活塞122之后， 在阀500置于如图9所示的泵送位置I的情况下，接着开始拉出活塞122。图8至图10所示的流体泵的实施例通过使阀500在泵送位置I和0之间来回切换来将流体从输入管102 输送至输出管104。本领域的技术人员应该理解，阀500的某些实施例可以为阀500具有两个以上的泵送凹口 506。在这些实施例中，阀500旋转，以使流体首先从输入管102输送至室120，接着从室120排出至输出管104。
本领域的实践人员应该理解，上述阀500可以用于某些流体泵实施例中，即包括安装在输出管104上的第二活塞，诸如以上结合图4所述的活塞402。在某些实施例中，阀 500可以设计成在阀(图7中的部件50 的壁134与底部之间形成有储液罐。储液罐允许流体在输入管102与输出管104之间自由移动，而不会被堵住进而滋生细菌，或者使输送的流体体积损失。
图11是与本公开的实施例一起使用的旋转阀的另一个实施例1100的透视图。实施例1100不同于阀的实施例108和500的一点在于，阀1100构造成允许流体泵100在阀 1100连续旋转而非来回切换的情况下进行操作。该实施例具有以下优点，连续旋转的阀消耗较少的能量，由此延长了流体输送系统的电池的寿命。
仍参考图11，旋转阀1100具有顶部1120和基部1122。为了便于阀1100旋转，顶部1120和基部1122均大致为圆柱形。在所示实施例中，顶部1120的直径小于底部1122 的直径。顶部1120的底端11 连接至基部1122的顶端11观。顶部1120的顶端IlM设置有使外部机电系统能够与阀1100接合以旋转阀1100的槽或其它装置(未示出)。顶部 1120还设置有凸缘1114，以便在阀1100的操作期间限制阀1100的向内推动(将在下面进一步说明)。类似地，可以附加诸如环1116等其它机械特征，以防止阀1100向外回退， 从而防止阀1100与流体输送装置100脱离。还可以将这些机械特征组合到一个锁定装置中，尤其组合到在圆柱内上下移动的咬接配合环中。基部1122位于角形接头106内，并且与流体接触。基部的底端1130具有灌注通道凹口 1102以及三个泵送通道凹口 1108、1110 和1112。在配合部件中在特征1130的下方可以设置可灌注储液罐，以使所示的全部凹口 (1102、1108、1110和111 与储液罐保持稳定的流体连通，从而确保装置中的流体不会陷在凹口中。在某些实施例中，灌注通道凹口 1102的一端1104更深，并且朝向另一端1106逐渐变浅，以便灌注期间能够手动控制流速。在其它实施例中，整个灌注通道凹口 1102可以具有均一的深度。灌注通道凹口 1102和泵送通道凹口 1108、1110和1112彼此间隔开。一个泵送凹口(1108)与灌注通道凹口 1102重叠，但与灌注通道凹口 1102不一样宽并且朝向顶部1120的底端11 伸出灌注通道凹口。泵送通道凹口 1108、1110和1112的高度比灌注通道凹口 1102的高度高。泵送通道凹口 1108、1110和1112的角宽度比灌注通道凹口 1102 的角宽度宽，原因在下文中描述。本领域的技术人员应该理解，凹口的数量和通道的宽度和高度全部都可以根据需要进行调整，以便执行临床或机电优选地旋转量、输送和灌注控制。
图12是图11所示的旋转阀1100旋转到泵送凹口 1110可见时的透视图。灌注通道凹口 1102的浅端1106也可见。泵送凹口 1110与灌注通道凹口 1102间隔开，并且朝向顶部1120进一步延伸超过灌注通道凹口 1102。
图13是图11所示的阀1100的基部1122旋转至泵送凹口 1112可见时的透视图。 灌注通道凹口 1102的深端1104也可见。如上文指出的，泵送凹口 1112与灌注通道凹口 1102间隔开，并且朝向顶部1120进一步延伸超过灌注通道凹口 1102。
图14是旋转阀1100的仰视图1400，图中示例性示出了在旋转阀1100的底端1130 周围的灌注通道凹口 1102和泵送凹口 1108相对位置。图中可以更好地看出，灌注通道凹口 1102从深端1104向前端1106渐缩。如图14所示，泵送凹口 1108与灌注通道凹口 1102 重叠。
图15是包括阀1100的流体泵的剖视图1500，图中示出了处于灌注位置的阀 1100。为了将阀1100移动至灌注位置，用户首先将阀1100旋转至灌注位置P，接着将阀沿箭头1502的方向拉出至灌注位置。可以通过向用户提供触觉反馈来控制阀的沿箭头1502 的方向的向外运动，诸如当阀1100的基部1122接触到壁134时即停止向外运动。在某些实施例中，可以在阀1100上设置位于环1114下方的另一个环1116，以便当阀1100到达所需位置时阻止阀1100向外运动。当阀1100处于灌注位置时，灌注通道凹口 1102分别对准输入管102的流体通道116和输出管104的流体通道118。灌注通道凹口 1102足够宽，以允许流体从流体通道116流至流体通道118，从而实现泵100的灌注。由于灌注通道凹口 1102的深度从深端1104向浅端1106逐渐变小，因此用户可以通过在灌注操作期间朝向较深端(增加液流)或较浅端(减小液流)旋转阀来在灌注操作期间调整流体流动的速率。
仍参考图15，底部1130下方的储液罐1132有利地用来使流体在输入管102和输出管104之间自由流动。储液罐1132的容积通过阀1100相对于壁134的位置来控制。
图16是包括阀1100的流体输送装置的局部剖视图，图中示出了处于泵送位置的阀1100。用户或机电泵107可以通过向内推动阀1100而将阀1100放置在泵送位置。环 1114阻止阀1100向内运动，并且向用户提供阀1100处于泵送位置的触觉反馈。此时，灌注通道凹口 1102没有与流体通道116和118竖直对齐。作为代替，泵送凹口 1108、1110和 1112中延伸超过灌注通道凹口 1102的顶部与流体通道116和118竖直对齐。从而，如下文所述，仅通过推入阀1100，用户可以将阀1100从灌注位置变为泵送位置，并且使流体经过流体输送装置100开始泵送。在阀1100处于该位置时，流体还经过储液罐1132进行输送。
图17是阀1100处于灌注位置时的流体输送装置100的剖视图。由于泵送凹口 1110和1112没有与流体通道116和118竖直对齐(参见图15)，因此泵送凹口 1110和1112 用虚线示出。图17中没有示出灌注通道凹口 1102顶部上的泵送凹口 1108。灌注通道凹口 1102将流体通道116与流体通道118连通，从而允许灌注流体泵100和位于深端1104下方的储液罐1132。如上文所述，如图17所示，灌注通道凹口 1102选择得至少足够宽以使流体通道116与118之间流体连通。
图18是阀1100处于泵送位置I时的流体输送装置100的剖视图。如上所述，用户可以通过将阀1100推到对准流体通道116和118的位置来将阀1100置于泵送位置。由于泵送通道1102没有与流体通道116和118竖直对齐(参见图16)，因此图18中没有示出。 如上所述，在位置I处，沿箭头1809的方向向外拉动起始处于推入位置的活塞122，从而增加了室120的容积。泵送凹口 1108足够宽，以允许流体从通道116通过并进入室120。然而，泵送凹口 1108要足够窄，以避免流体进入输出管104。在沿箭头1809的方向完全拉出活塞122之后，通过机电系统107将阀1100旋转至泵送位置0，并且通过机电系统107向内推回活塞122。
图19是阀1100处于泵送位置0时的流体泵输送装置100的剖视图。在该位置处，泵送通道凹口 1108在室120与输出管104的流体通道118之间形成流体连通。当推入活塞122时，室120中的流体排入流体通道118内。注意，其它两个泵送凹口 1110和1112 完全旋转离开流体通道。当完全推入活塞122之后，接着外部机电系统沿相同的方向(即， 没有前后运动)旋转阀1100，以便下一个凹口 1110在泵送位置I处在输入管102与室120 之间形成流体连通。在流体输送期间，阀1100沿相同方向旋转，以使阀在泵送位置I与泵送位置0之间切换，由此实现流体输送。
本领域的实践人员应该理解，上述实施例还可以与以上图4所述的第二活塞一起操作并且包含AIL传感器。此外，虽然图11至图19的实施例示出了位于泵送凹口 1108、 1110和1112附近和下方的灌注通道凹口 1102，但在不脱离本公开原理的情况下可以对凹口的位置和形状进行变形。例如，灌注通道凹口可以位于泵送凹口上方。也可以在灌注通道凹口与泵送凹口之间设置“无凹口 ”部分。
上述各种实施例提供了具有旋转阀的流体输送装置。旋转阀在灌注位置和泵送位置处操作。用户可以通过操作阀来将旋转阀置于灌注位置或泵送位置。为用户提供了作为旋转阀的位置指示的触觉和/或视觉反馈。还可以在机电泵上设置与阀位置有关的类似反馈。
图20示出了阀1100的另一个实施例。在所述实施例中，设置有从阀1100的顶部延伸至底部的空心导管2004，其中阀的顶部具有顶部开口 2002，并且阀1100的底部具有底部开口 2006。导管2004可以用于经过流体输送装置100的壁134中的第二开口来存取输送装置100中的流体。在某些实施例中，开口 2002可以安装有能够测量流体压力的膜片(图 20中未示出)。用户或外部仪器可以使用膜片来检测阀室126中的压力变化。可以通过例如朝向膜片插入销来测量压力。在某些实施例中，可以在开口 2002处设置流体存取点，以使SmartSite 或其它流体存取点或输送装置直接安装至流体输送装置100。在某些实施例中，由于空气向上流动而不是沿流体通道流动，因此可以在顶部开口 2002上设置将空气排出管线的气孔。
在用户将旋转阀移动至泵送位置之后，外部机电系统使旋转阀旋转，以便将流体从输入管输送至输出管。流体输送分两个流体输送步骤进行在切断输出管与流体室之间的流体连通的情况下将流体从输入管输送至流体室的第一输送，以及在切断输入管与流体室之间的流体连通的情况下将流体从流体室输送至输出管的第二输送。在各个流体输送步骤中输送的流体体积通过活塞的运动来控制。由此，阀旋转一周所输送的流体量与输入管或输出管中的流体压力相对独立。此外，用户通过将旋转阀移动至灌注位置进而排出空气， 来容易地灌注流体输送装置。当灌注完成时，用户可以将阀旋转至泵送位置。在该位置处， 流体输送装置被有效地关闭(没有输送流体)，直到连接至旋转阀的外部机电系统根据本公开所述的原理旋转阀。旋转阀还可以用于通过将阀向下充分地推入流体输送装置以切断输入管与输出管之间的流体连通来截断液流。
本领域的技术人员应该理解，上述各种阀实施例构造成，当顺时针旋转时将流体从输入管运送至输出管，并且当逆时针旋转时将流体从输出管运送至输入管。流体输送装置100的双向操作可便利地用于各种临床应用，以便将流体输送至病人和从病人身体抽出流体，或者朝向最初的第一流体源输送流体。例如，在某些实施例中，阀108、500和1100的双向操作可以用于将第二袋流体反向灌注至第一源袋。在某些实施例中，可以通过控制阀 100的旋转方向(顺时针或逆时针)来实现液流的定向性。在某些实施例中，可以通过使活塞的运动与阀的运动不协调来实现液流的定向性。例如，在某些实施例中，在阀108、500 和1100处于泵送位置并且阀构造成沿一个方向(顺时针或逆时针)旋转的情况下，可以如下来实现流体的双向输送。可以通过在流体室120与输入管102流体连通时向外拉到活塞 122和在流体室120与输出管104连通时向下移动活塞122，来将流体从输入管102输送至输出管104。在反方向时，可以通过在流体室120与输出管104流体连通时向外推动活塞 122和在流体室120与输入管102连通时向下移动活塞122，来将流体从输出管104输送至输入管102。
尽管已经详细描述并说明了本公开实施例，但应该理解其目的仅在于说明和示例而非限制本发明的范围，本发明的范围仅由所附的权利要求书限定。
权利要求
1.一种流体输送装置，包括输入管，其具有供流体从近端流至远端的通道； 输出管，其具有供流体从近端流至远端的通道；角形接头，其通过所述输入管和所述输出管的近端之间的连接形成，所述角形接头具有连接在所述输入管和所述输出管的通道之间的内部空腔；第一活塞，其构造成在与所述内部空腔流体连通的第一外壳内往复运动，所述第一活塞包括具有第一抽吸容量的第一抽吸腔；以及阀，其以可旋转的方式布置在所述内部空腔中，所述阀构造成在阀的灌注位置处，所述输入管与所述输出管流体连通，并且当所述阀在第一泵送位置和第二泵送位置之间旋转时，在所述输入管与所述输出管之间输送流体并且输送来自所述第一抽吸腔的流体。
2.根据权利要求1所述的装置，其中所述阀还包括 把手，其构造成用于抓握并旋转所述阀至所述灌注位置。
3.根据权利要求1所述的装置，其中所述阀还包括灌注细管，其构造成当所述阀处于所述灌注位置时，所述输入管与所述输出管流体连通；以及楔形开口，其构造成当所述阀处于所述第一泵送位置时，所述输入管与所述第一抽吸腔流体连通，并且当所述阀处于所述第二泵送位置时，所述输出管与所述第一抽吸腔流体连通。
4.根据权利要求1所述的装置，其中所述阀包括灌注通道凹口，其构造成当所述阀处于所述灌注位置时，所述输入管、所述输出管和所述第一抽吸腔流体连通；以及泵送凹口，其构造成当所述阀处于所述第一泵送位置时，所述输入管与所述第一抽吸腔流体连通，并且当所述阀处于所述第二泵送位置时，所述输出管与所述第一抽吸腔流体连通；其中所述灌注通道凹口和所述泵送凹口围绕所述阀环向间隔开，并且在竖直方向上大致彼此对齐。
5.根据权利要求1所述的装置，其中所述阀包括灌注通道凹口，其构造成当所述阀处于所述灌注位置时，所述输入管、所述输出管和所述第一抽吸腔流体连通；以及多个泵送凹口，其构造成当所述阀处于所述第一泵送位置时，所述输入管与所述第一抽吸腔流体连通，并且当所述阀处于所述第二泵送位置时，所述输出管与所述第一抽吸腔流体连通；其中所述灌注通道凹口和所述多个泵送凹口围绕所述阀环向间隔开；并且其中所述灌注通道凹口和所述泵送凹口在竖直方向上未彼此对齐。
6.根据权利要求1所述的装置，还包括第二活塞，其构造成在与所述输出管流体连通的第二外壳内往复运动，所述第二活塞具有第二抽吸容量。
7.根据权利要求6所述的装置，其中所述第二抽吸容量小于第一抽吸容量。
8.根据权利要求7所述的装置，其中所述第二抽吸容量是所述第一抽吸容量的一半。
9.根据权利要求1所述的装置，其中所述阀还构造成当沿顺时针方向旋转时，流体从所述输入管输送至所述输出管，并且当沿逆时针方向旋转时，流体从所述输出管输送至所述输入管。
10.一种在泵送循环中将流体从与储液罐连接的输入管输送至输出管的方法，该方法包括在泵送循环的流入阶段，将阀置于第一泵送位置，以便在所述输入管与第一抽吸腔之间形成流体连通，而在所述第一抽吸腔与所述输出管之间没有形成流体连通；在所述流入阶段，移动与所述第一抽吸腔连接的第一活塞，以增加所述第一抽吸腔的容积；在所述泵送循环的输出阶段，将所述阀置于第二泵送位置，以便在所述第一抽吸腔与所述输出管之间形成流体连通，而在所述输入管与所述第一抽吸腔之间没有形成流体连通；以及在所述输出阶段，移动所述第一活塞，以便减小所述第一抽吸腔的容积。
11.根据权利要求10所述的方法，还包括，在所述输出阶段，操作与所述输出管连接的第二活塞，以便将所述输出管中的一部分流体转移到第二抽吸空腔中；以及在输入阶段，将所转移的一部分流体从所述第二抽吸腔输送至所述输出管。
12.根据权利要求11所述的方法，其中所述第二抽吸腔的体积小于所述第一抽吸腔的体积。
13.根据权利要求12所述的方法，其中所述第二抽吸腔的体积是所述第一抽吸腔的体积的一半。
14.一种用于具有输入管和输出管的流体输送系统中的阀装置，所述阀装置包括圆柱形基部，其具有顶端和底端，所述底端具有灌注通道凹口和第一和第二泵送通道凹口 ；以及圆柱形顶部，其具有连接至所述基部顶端的近端和具有把手的远端； 其中所述第一和第二泵送通道凹口环向布置并且彼此间隔开，以便当所述第一和第二泵送通道凹口中的一个位于使抽吸腔和所述输入管或所述输出管之间形成流体连通的位置处时，另一个泵送通道凹口不会使抽吸腔和所述输入管或所述输出管之间形成流体连通；并且其中所述第一和第二泵送通道凹口与所述灌注通道凹口竖向偏离，以便 当所述灌注通道凹口与所述输入管和所述输出管流体连通时，所述第一和第二泵送通道凹口与所述输入管和所述输出管没有流体连通；并且当所述第一和第二泵送通道凹口与所述输入管和所述输出管流体连通时，所述灌注通道凹口与所述输入管和所述输出管没有流体连通；并且其中所述灌注通道凹口的宽度至少横跨所述输入管和所述输出管。
15.根据权利要求14所述的阀装置，其中所述灌注通道凹口的深度从该灌注通道凹口的一端向另一端沿环向增加。
16.根据权利要求15所述的阀装置，还包括； 第三泵送通道凹口 ；其中，所述第一、第二和第三泵送通道凹口沿所述基部的外围间隔120°。
17.根据权利要求15所述的阀装置，其中所述基部包括柔性密封材料，并且所述顶部包括硬的耐磨材料。
18.根据权利要求17所述的阀装置，其中所述基部注塑成型在所述顶部上。
19.根据权利要求17所述的阀装置，还包括 具有顶部开口和底部开口的空心导管。
20.根据权利要求19所述的阀装置，还包括安装在所述顶部开口上的膜片；所述膜片构造成允许流体压力测量。
21.根据权利要求19所述的阀装置，还包括位于所述顶部开口上的流体存取点。
22.根据权利要求19所述的阀装置，还包括位于顶部开口上的气孔。
全文摘要
本发明公开了一种将流体输送至病人的装置，包括在角形接头处彼此连接的输入管和输出管。旋转阀和活塞安装至形成有室的角形接头。旋转阀设置有灌注通道凹口和泵送凹口。为了用流体输送装置进行灌注操作，用户将旋转阀置于灌注位置。在泵送操作期间，旋转阀配合活塞旋转，以便将一定量的流体从输入管经由室输送至输出管。第二活塞可选地设置在输出管上，以使稳定流速的脉动。
文档编号A61M5/168GK102481408SQ201080022449
公开日2012年5月30日 申请日期2010年5月26日 优先权日2009年5月27日
发明者布雷特·H·弗兰克斯 申请人:康尔福盛303公司