用于医学液体分配系统的泵模块的制作方法

专利名称：用于医学液体分配系统的泵模块的制作方法
技术领域：
本发明涉及泵，特别是涉及用于医学液体分配系统的泵模块。
背景技术：
多种已知的泵被用于分配医学液体。注射器被广泛用于分配相对来说小剂量的医 学液体(其可以含有高浓度药品)。注射器的最大剂量通常是60ml左右。这一剂量分配完 以后，医护人员必须更换用完的注射器来继续给药。因此，注射器不能用于大剂量应用，例 如在不同的环境下向有需要的患者大剂量供血或者向烧伤患者分配大剂量液体(例如生 理盐水)。 注射器可与注射器泵联合使用，其自动操作注射器的活塞。通常，活塞尖端是柔软 橡胶制成的。当活塞被推动以便分配液体，所述尖端被压縮并压迫到注射器的外壁。当停 止后活塞再次移动就会发生"黏附"，所述"黏附"这一术语在本领域是源自结合动静态摩擦 力而成的粘附能力。这种间歇操作，需要力来克服〃 黏附〃 ，开始移动活塞可导致在开始是 有大量液丸被分配，而这是不受欢迎的。 已知用于大剂量医学液体分配系统的泵包括蠕动泵，各种隔膜泵，和单活塞泵。尽 管每一类都已经成功应用，它们仍面对特定设计和/或应用的挑战。例如，由于蠕动泵内液 流通道通常是开放的，液体可能因疏忽而供给患者。如果从液体源(例如静脉注射袋)连 到泵入口部分的管子没有被夹紧，这种情况就会发生。同样，形成通常开放流道的管的持续 压縮也导致管疲劳，因此需要更换管，而这会增加系统操作成本。 蠕动泵也受到液压头高度的影响，液体源在所述泵上方的位置会导致泵流速错 误。 已知大体积单活塞泵不具有恒定流速。这是因为有所谓的〃 死时间〃 发生，对于 每个泵循环，当活塞泵抽预设体积的液体后，泵的输出阀被关闭，活塞被抽回，活塞腔被重 新灌注液体。恒定流速的匮乏是非预期的，因为特定药物的半衰期是以秒计算的。如果医 学液体没有在这一时间内分配给患者并被吸收，医学液体就无效了 。流速恒定对于分配高 效医学液体是非常重要的。 已知用于大剂量医学液体分配系统的隔膜泵包括具有单弹性隔膜且配有用于隔 膜形变及医学液体分配活塞的泵。这类隔膜泵也还包括弹性止回阀，所述阀与泵的进口和 出口端相通。这些止回阀的柔性使得阀的突破压(开启或闭合阀门所需的压力)变化，而 这进而会影响流速恒定。由于所分配的医学液体流速波动导致的流速不恒定是与前述讨论 的〃 死时间〃 导致的缺乏恒定流速一样是非期望的。另一个与之具有弹性隔膜的泵相关的 挑战是，在灌注循环中隔膜变形和贮存势能。这个势能在泵循环中被释放，这会导致在分配 初期有大量液丸形成。这一暂时性的液流峰值也影响流速恒定，因此也是非预期的。
另一分配大体积医学液体已知隔膜泵包括两个弹性隔膜，其以交互的方式运行。 这种泵不具有弹性止回阀以及相应的问题。然而，作为单活塞隔膜泵，所述柔性弹性隔膜在 液流灌注循环中被施压形变并贮存势能。因此，当相对应的在开始泵循环时输出阀被开启，可可能有大量液丸被分配，甚至无需活塞运动，而这是非预期的。 另一与已知大体积医学液体泵相关的挑战是，在系统中易于形成气泡，这需要医 护人员的干涉，去〃 灌注〃 泵以消除气泡。液体分配系统中形成的气泡与泵相关，这因为泵 空化或〃 放弃〃 ，这是发生在液温升高的情况下。一旦发现分配系统中有气泡，通常泵被关 闭并触发警报通知医护人员该问题。医护人员需要时间来解决问题，而这会中断医学液体 向患者输送。虚假警报会浪费医护人员时间，也会中断给患者输液。 其它与医学液体泵相关的挑战是，基于医院感染控制程序的要求，当使用到预设 的、相对短的一段时期后，需要更换泵的部件。这种更换必须是非常迅速且成本高。
因此期望提供一种用于医学液体分配系统的泵，其具有可更换泵模块，其可以用 于大小剂量液体应用，并克服已知用于医学液体分配系统的泵的缺陷。

发明内容
考虑到前述以及基于本发明，提供一种用于医学液体分配系统的泵模块，其包括 一个泵体和形成于所述泵体内的第一和第二泵腔。 一对形成于所述泵体内的腔进口和腔出 口 ，每一个都与泵腔中的一个相连。每个泵腔包括大体为球形的第一部分和与所述第一部 分一体且大体为圆锥形的第二部分。所述第一和第二部分与所述腔进口和所述腔出口液体 相通。所述第二部分的圆锥部分会聚到所述腔出口。 在另一实施例中，所述泵模块包括一个或多个下述特征。所述泵体由非柔性材料 制成。所述泵模块还包括形成于所述泵体内的液流网，其可操作地从液体源向泵腔供应液 体，以及在泵操作时从泵腔向所述泵体外分配液体。所述泵模块还包括第一液体排出部件， 其机械连接到所述泵体且可操作地可延伸入所述第一泵腔，其中液体从所述第一泵腔排出 进入所述液流网络，以及一个第二液体排出部件，其机械连接到所述泵体且可操作地可延 伸入所述第二泵腔，其中液体从所述第二泵腔排出进入所述液流网络。 所述液流网络包括复数个非排出阀。每个非排出阀可为可转动阀，其具有一个杆， 一个与所述杆一体的连接部分和一个流道。每个阀的流道为直线且横切过所述杆，所述连 接部分适于连接到一个转动致动器。非排出阀中的一个为三位输入阀，剩下两个阀为第一 和第二输出阀 所述泵模块进一步包括输入口和输出口。所述液流网络进一步包括第一和第二液
体供应通道，当所述输入阀处于第一位置时，所述第一液体供应通道与所述输入口和所述
第一泵腔液体相通。当所述阀处于第二位置时，所述第二液体供应通道与所述输入口和所
述第二泵腔液体联通，当阀处于第三位置时，所述第一和第二泵腔与输入口液体非连通。 设有一对多孔空气过滤器，每个选择性地与所述泵腔之一液体相通。所述第一输
出阀处于第一位置时所述输出口与所述第一泵腔液体相通，当所述第一输出阀处于第二位
置时所述第一泵腔与所述过滤器中的一个液体相通，当所述第一输出阀处于第三位置时所
述第一泵腔和所述输出口是液体非连通的。类似的，当所述第二输出阀处于第一位置时所
述输出口与所述第二泵腔液体相通，所述第二输出阀处于第二位置时所述第二泵腔与另一
过滤器液体相通，所述第二输出阀处于第三位置时所述第二泵腔和所述输出口液体非连通。 所述模块进一步包括第一和第二压力传感器，每个传感器与所述泵腔之一液体相通。每个空气过滤器可有效移除供应到所述过滤器的液体中的气泡以及将空气从气孔排
出。过滤器可以包括一个疏水介质，过滤器可以为Gortex^^空气过滤器。 基于本发明的第二方面，制备用于医学液体分配系统的泵模块的方法包括，使用
塑料材料制备所述模块的泵体，在所述泵体内形成第一和第二泵腔，在所述泵体内形成液
流网络，其中所述液流网络与所述泵腔相通。 所述方法进一步包括形成第一和第二泵腔，所述泵腔包括大体为球形的第一部分 和与所述第一部分一体且大体为圆锥形的第二部分。所述成形步骤包括喷射塑模形成第一 和第二泵腔。 基于本发明第三方面，用于医学液体分配系统的泵包括一个非柔性材料制成的泵
体和形成于所述泵体内的第一和第二泵腔。所述泵进一步包括形成于所述泵体内的液流网 络，其可操作地从液体源向所述泵腔供应液体以及在泵操作期间将液体从所述泵腔排出所 述泵体。所述泵进一步包括第一和第二液体排出装置，每个装置机械连接到所述泵体且可 操作地能够延伸入相应的所述泵腔中的一个，其中液体被排出所述泵腔。所述第一和第二 液体排出装置彼此独立操作。 在其他实施例中，所述泵进一步包括前述的本发明所述泵模块的一个或多个特性。 基于本发明第四方面，用于医学液体分配系统中的泵抽液体的方法，包括提供一 个泵，所述泵包括非柔性材料制成的泵体，形成于所述泵体内的第一和第二泵腔，所述泵进 一步包括形成于所述泵体内的液流网络。所述方法进一步包括通过所述液流网络向所述泵 腔供应液体，且独立地泵抽至少一部分液体到每个所述泵腔外部，通过所述液流网络且到 所述泵外部。 所述方法进一步包括启动泵的第一泵循环，至少部分液体到所述第一泵腔外部，
在所述第一泵循环结束前启动第二泵循环，至少部分液体到达所述第二泵腔外部。 所述方法进一步包括在所述第一泵循环结束且在所述第二泵循环中时再灌注所
述第一泵腔，在完成再灌注循环后检测所述第一泵腔内空气的存在。


在附图帮助下以及随后的描述，本发明的其他特点和优点可以更好地被理解，其 中 图1是向患者静脉内分配医学液体的系统的示意图，其中包括基于本发明的泵；
图2是图1中所述泵的透视图； 图3A-3H是一系列图2所示所述泵的部分的正视图，显示所述泵输入阀和两个输 出阀在所述泵不同操作状态的位置；
图4图2、3A-3C所示泵的侧视图； 图5所述泵内可含有的空气过滤器和压力传感器的示意图；
图6图2、3A-3H、4所示泵可含有的控制系统的示意图。
具体实施例方式
参照附图，Fig 1显示了用于向患者静脉内分配医学液体的系统10，系统10包括一个泵，标号为12，基于本发明泵12可被置于框架(标号14)内，然后电连接到控制器16， 该控制器也可置于所述框架14内，控制泵12的操作。 泵12的液体输入口 (图1中未示出)被液体连接到液体源(其内有待分配液体)， 所述液体源可包括袋20，统称为静脉注射袋，其内含有液体22。所述液体22可包括本领域 已知的不同的药品，也可包括其它液体，例如生理盐水。所述系统10进一步包括一个管24 所在的第一区，其包括单根管或多根互连管。管24可穿过框架14的管入口 18，然后通过一 个或多个导管和液体连接头(未示出)液体连接到泵12的液体入口 (图1未示出)。管 24另一端为针尖26，其可以剌入静脉注射袋20的端口 18. 系统10还包括管30所在的第二区，其包括单根管或多根互连管。管30可穿过框 架14的管出口 32，过一个或多个导管和液体连接头(未示出)液体连接到泵12的液体出 口 (图1未示出)。管30另一端为导管34，其插入患者胳膊36的一个静脉中。
参照图2-4，所述泵12的示意图如图1所示。泵12是一个变量泵(displacement pump)，包括泵体50，其适于安装在一个固定结构上，例如图2和4所示的结构52。在所示 的实施例中结构52包括一个底盘54和一个垂直延伸部件56，从所述底盘54向上延伸。然 而，所述泵体50可被安装在不同的固定结构上。在所示实施例中，所述泵体50通过多个常 规紧固件(例如螺钉58)被固定到垂直延伸部件56，所述螺钉穿过衬套60进入或穿过盘 56。螺钉58可螺旋入部件56内的螺纹孔(未示出)或穿过部件部件56的隙孔由传统紧 固件，例如螺母(未示出)固定部件56的另一边。然而，泵体50可以其它适宜的方式安装 到结构52上。 泵体50由非柔性材料制成。适宜的材料包括多种塑料，例如丙烯酸材料或各种聚 碳酸酯。泵12进一步包括形成于非柔性泵体50内的第一 62a和第二 62b泵腔。泵腔62a 和62b由喷射塑模或其他适宜的制备工艺制成。每个所述泵腔62a、62b由泵体50内形成 的内表面64界定，每个所述腔62a、62b适于容置如随后所讨论的液体。泵体50内形成有 一对腔入口 68，每个入口置于所述腔62a、62b的一端。泵体50内形成有一对腔出口，其位 于所述腔，6a， 62b的另一端，液体从中排出，如随后所讨论的。 泵腔62a、62b均包括第一部分72，其大体为球形，如实施例中所示，且位于入口 68 近端，并与入口 68液体相通。所述泵腔62a、62b均进一步包括第二部分74，其与所述第一 部分72—体，且从所述第一部分72延伸开。所述第二部分74如实施例所示为圆锥形。所 述泵腔62a、62b的部分74会聚到相应的出口 70。换句话说，所述第二部分74从相应的出 口70处分叉。由于部分72和74的形状，每个腔62a、62b通常为泪滴形，如实施例所示。泵 腔62a、62b如此成型可防止内腔66内液体的气泡被陷入空腔66。由于泵腔62a、62b的形 状，气泡将上升通过所述空腔66然后通过相应出口 70排出。 虽然在所示实施例中泵腔62a、62b形状相同且均大体为泪滴形，基于本发明的泵 腔62a、62b可为不同于所示的形状，也可以彼此不同，泵腔62a、62b得到这些形状可以防止 气泡被陷入空腔66中。当泵体50被安装在所述固定结构52，泵腔62a、62b的所述第一部 分72被置于相应的泵腔62a、62b的所述第二部分74下方，以使的任何空腔66内液体的气 泡上升通过空腔66到达相应出口 70。 泵12进一步包括一对液体排出装置，图2中标号为80a和80b。所述液体排出装 置80a、80b机械连接到泵体50且可操作地能够延伸入所述泵腔62a、62b中的一个，其中液体被从相应的腔62a、62b中的一个排出。另外，所述液体排出装置80a、80b与所述泵体50 密封耦合，下面详细讨论。 液体排出装置80a， 80b中每个均包括一个线性致动器82和一个与所述致动器82 接触耦合的排出部件84，每个排出部件84机械连接到泵体50。致动装置80a的排出部件 84能被延伸入所述泵腔62a以便从腔62a排出液体，且该部件与所述泵体50密封耦合。类 似的，所述致动装置80b的排出部件84可被延伸入所述泵腔62b，也与所述泵体50密封耦 合。在所示实施例中，每个排出部件84是一个活塞。然而，排出部件84其可以是其它装置， 可以具有与所示活塞不同的形状和尺寸。如图3A-3G所示，当延伸入相应的泵腔62a、62b 中的一个时，每个所述排出部件84与内表面64是间隔开的。 每个所述线性致动器82可以是一个步进电机86，其具有线性可移动输出螺杆88， 所述输出螺杆在所述泵12的操作期间与相应的排出部件84接触耦合。或者，所述线性致 动器82包括一个非步进电机的装置，其包括但不限于空气致动汽缸或液压致动汽缸或者 类似的装置。 在所示实施例中，每个步进电机86被固定到板90，所述板是一体于固定结构52的 垂直延伸部件56且从该部件56水平延伸开来。所述电机86可通过任何常规方法固定到 板90，例如常规的紧固件(未示出)。板90包括一对孔92，其适于容置输出螺杆88。
每个所述致动装置80a、80b进一步包括一个联轴器100，其被固定到相应的排出 部件84。在所示实施例中，这是通过将一个固定螺丝(未示出)穿过联轴器100上的孔102 而与所述排出部件84接触耦合而实现的。如图3A-3H所示，所述每个线性致动器82的输 出螺杆88穿过联轴器100的下端，然后与排出部件84接触耦合。相应的，由于输出螺杆88 可上下移动，在所述线性致动器82操作期间，所述排出部件84相对于输出螺杆88上下移 动。如图3A-3H所示，每个排出部件84穿过一个填充螺母104，通过所述入口 68进入相应 的所述泵腔62a、62b中的一个。每个填充螺母104可包括一个下部的拧紧螺母106，其可为 六角形或其它适用于拧紧装置的形状，以及一个上部的与所述拧紧螺母106 —体的外螺纹 筒108。 每个所述致动装置82的排出部件84与所述泵12的泵体50密封耦合，其可如下述 实施例那样实现，泵体50包括一对成型于其中的凹槽110，每个凹槽的下部具有内螺纹以 适于容置所述筒108的外螺纹。 一个下部隔块112(例如垫圈)与所述筒108的上表面接 触耦合。 一个弹性部件114(例如0-形环)被置于下部隔块112和上部隔块116(例如垫 圈)之间。排出部件84穿过下部隔块112、弹性部件114以及上部隔块116进入内腔66。 每个填充螺母104被拧紧使得筒108在相应的凹槽110内向上移动并迫使上部垫圈116抵 靠到凹槽110的上表面。所述弹性部件114被压縮且被径向朝外抵靠到凹槽110的内表面 且径向朝内抵靠到排出部件84的外表面，进而将排出部件84密封到泵体50，避免所容纳 在相应的泵腔62a、62b中一个内部的液体从入口 68进入凹槽110并到达泵体50外部。泵 12可进一步包括一对防护罩(未示出)或盖子，均从联轴器100延伸到筒108以便进一步 将排出部件84(除了框架14之外)与其它污染物隔离开。 泵12进一步包括一个液流网络，在图3A-3H中标号120，其成形于所述泵体50内， 且在泵12操作期间可操作地从一个液体源(例如图1中静脉注射袋20)向所述泵腔62a、 62b供应液体，且将所述液体从所述腔62a、62b排出所述泵体50。液流网络120可由喷射塑模形成于所述泵体50内。如实施例所示，所述液流网络120包括一个入口端122， 一个三 位输入阀124和第一 126、第二 128液体供应通道，所述通道分别延伸至所述入口端122和 所述泵腔62a、62b之间，所述液流网络120可进一步包括一对置于所述液流网络120内的 三位输出阀130a、130b，下面详述。输入阀124和每个输出阀130a、 130b为非排出阀。使用 非排出阀有助于维持所需的泵12恒定流速。 在所示实施例中，阀124、130a和130b为可转动阀，均具有一个杆和一个流道。特 别是，所述输入阀124具有一个杆125和一个流道127，所述流道基本直线延伸横穿过所述 杆125。输出阀130a具有一个杆131a和一个流道133a，该流道基本直线延伸横穿过所述杆 131a。输出阀130b可具有一个杆131b和一个流道133b，所述流道基本直线延伸横穿过所 述杆131b。此外，每个所述阀124、 130a和130b包括一个连接部分，例如图4所示阀130a 的连接部分132a，其一体于相应阀的杆，例如阀130a的杆131a。每个所述阀124、130a和 130b可连接到一个转动致动器136，如图2和4所示。在泵12操作期间，转动致动器136有 效地在第一、第二和第三位置之间转动阀124、130a、130b。在所示实施例中，每个转动致动 器136是一个步进电机且被电连接到一个控制器，例如图6所示的控制器16。在本发明范 围内，还可以使用其他类型转动致动器。例如，电磁阀用来替代步进电机，或者其他适于在 三个位置间转动阀124、 130a和130b的装置。每个转动致动器136可通过传统紧固件(未 示出)或其它适宜的方法安装到一个固定结构上，例如图2、4所示的结构52的部件56。
实施例中转动致动器136被连接到阀124和输出阀130a、130b的方法可以参照 图4所示转动致动器136a的联轴器连到阀130a的联轴器132a而更易于理解。每个转动 致动器136包括一个可转动输出轴138，所述输出轴连接到所述阀124、 130a和130b中的 一个。在所示实施例中，联轴器部件140被用于将每个可转动输出轴138连接到相应的阀 124、 130a和130b中的一个。如图4所示，每个联轴器部件140包括一个中空筒142，其置于 所述输出轴138周围。所述筒142通过一个或多个固定螺丝(未示出)固定到输出轴138。 每个联轴器部件140可进一步包括一个突出部分144，其位于筒138的一端并与之一体，且 其具有一个相对端146可以耦合相应阀的连接部分132，例如阀130a的连接部分132a。端 部146的尺寸可以相对小于突出部分144的剩余部分，且可以插栓式耦合相应阀的连接部 分132，例如图4所示的阀130a的连接部分132。连接部分132a和联轴器部件140突出部 分144的端部146具有平板结合表面，以便于扭矩从转动致动器136的输出轴138通过联 轴器部件140传递到阀124、 130a和130b中相应的的一个。 阀124可通过相应的转动致动器136在如下位置之间转动图3A所示第一位置， 在该处所述泵腔62a是液体相通于入口端122 ;图3E所示第二位置，在该处所述泵腔62b 是液体相通于入口端122 ;以及图3B、3C、3D、3F、3G和3H所示的第三位置，在该处所述泵腔 62a、62b均与入口端122液体非连通。输出阀130a、130b的不同位置随后讨论。
参照图5，液流网络120进一步包括一个输出口 150和液体排出通道152、 154。所 述液体排出通道152在与泵腔62a液体相通的出口 70和输出口 150之间延伸，液体排出通 道154在与泵腔62b液体相通的出口 70和输出口 150之间延伸。所述液流网络120还可 包括一对多孔空气过滤器156，每一个均与所述泵腔62a、62b中的一个选择性地液体相通。 过滤器156可置于泵体50内部或外部。每个过滤器156包括一个液体入口 158和一个气 孔160。每个过滤器156可包括一个疏水介质(未示出)，其排斥液体通过入口 158进入过滤器156，但允许夹带于液体内的空气通过，并通过气孔160排出过滤器156。所述液流网 络120包括一个第一过滤器供应通道162，其在与过滤器156相通的腔出口 70间延伸和一 个第二过滤器供应通道164，其在与泵腔62b相通的腔出口 70以及另一个过滤器156之间 延伸。 输出阀130a可由转动致动器136在如下位置间转动，图3D、3F和3G所示第一位 置，在该处泵腔62a是液体相通于所述输出口 150 ;图3C所示第二位置，在该处所述泵腔 62a是液体相通于过滤器156中的一个；图3A、3B和3H所示第三位置，在该处泵腔62a与 输出口 150和过滤器156液体非连通。同样，输出阀130b可由相应的转动致动器136在如 下位置间转动，图3A-3D所示第一位置，在该处所述泵腔62b是液体相通于输出口 150 ;图 3G所示第二位置，在该处所述泵腔62b是液体相通于另一个过滤器156 ;图3E、3F和3H所 示第三位置，在该处所述泵腔62b与输出口 150和过滤器156液体非连通。
泵12还可包括一对压力传感器170，其可为压力变换器。每个所述传感器170总 与所述泵腔62a、62b中的一个液体相通。在图5所示实施例中，压力传感器170中的一个 在腔62a的下游且为输出阀130a的上游处液体相通于液体排出通道152。或者该传感器 170可被置于腔62a内，也能被固定到内表面64，或者被固定到其它可保持与腔62a液体相 通的位置。同样，在所示实施例中，另一传感器170在腔62b的下游且为输出阀130b的上 游处液体相通于液体排出通道154。或者，该传感器170可被置于腔62b内，也能被固定到 内表面64，或者被固定到其它可保持与腔62b液体相通的位置。 与感染控制相关的医院程序要求在一个相对短的预设时间后更换液体分配系统 中暴露于液体的部分。医学液体分配系统中暴露于被分配的液体中或被该液体浸湿的部件 包括液体供应及排出管以及所述泵中暴露于医学液体的部分。由于需要在相对短的期限内 更换这些部件，这要求泵模块易于更换且成本经济。本发明所提供的这样的泵模块，包括如 下如实施例所示的部件，泵体50，其内含泵腔62a、62b，以及所述液流网络120，所述网络包 括所述非排出、可转动输入阀124和所述非排出、可转动输出阀130a、130b ;排出部件84及 其相应填充螺母104，以及所述隔块112、 116和所述弹性部件114 ;过滤器156及压力传感 器170。填充螺母104和隔块112是包含在所述泵模块中，尽管他们可能不会暴露于腔62a、 62b内的液体。泵12的其它部件不暴露于被泵入的液体，因此没有被包含在所述泵模块中。 在所示实施例中，所述泵体50为塑料制成，所述泵模块是成本低廉的。
参照图1，3A-3H和6可以进一步理解所述泵12的操作。如图6所示，控制器16 控制两个线性致动器82和三个转动致动器136的操作。控制器16可被编程以便操控这些 致动器来实现预期的泵循环。线性致动器82彼此独立操控，转动致动器136也是彼此独立 操控。这使得基于维持输出口 150的恒定流速，液体可被泵抽出所述泵腔62a、62b中的一 个，也可以从所述泵腔中同时被泵抽出。 在泵12的初始阶段(或称初始循环)，所述泵腔62a、62b中的一个灌注有将被分 配的液体，而液体被泵出泵腔62a、62b中的另一个，通过出口 150进入一个管区域，例如图 l所示的管区域30，然后到达病人。图3A示出这一阶段。 图3A中，所示输入阀124所处位置使得在该处泵腔62a液体相通于所述液流网络 120的入口 122。相应的，液体从液体源(例如图1中静脉注射袋20)到达泵腔62a。在此 时，输出阀130a所处位置使得腔62a与输出口 150和过滤器156液体非连通，如图3A所示。当输入阀124被选定时如果与泵腔62a液体相通的压力传感器170记录到压降，则入 口 122是液体相通于泵腔62a，流道堵塞发生在输入阀124的上游。如果发生这样现象，泵 12可被关闭，操作人员可调查问题原因。 在腔62a被灌注时，液体被泵出泵腔62b且通过出口 150泵出所述泵体50。这是 经由将阀130b转动到腔62b液体相通于输出口 150的位置(参见图3A)且将排出部件84 移入泵腔62b而实现的。如之前所提示，排出部件84是与泵腔62a、62b的内表面64间隔 开的。无需排出部件将相应的腔62a、62b中的液体全部排出。而是，被排出或泵出的液体 的量等同于排出部件84进入相应腔62a、62b的量。如果当输出阀130b被转动到前述位置 时如果出现压力峰或快速增长，泵12操作者被警示在输出阀130b下游出现流道堵塞。操 作人员可关闭泵12。调查问题原因。 泵腔62a被灌注后，且在将液体完全泵出泵腔62b之前，进行检测是否在泵腔62a 内的液体中含有气泡。这个检测以如下方式进行，参照图3B。输出阀130a和130b停留在 原位但输入阀124被转动到入口端122与腔62a、62b均液体非连通的位置(如图3B)。控 制器16发信号给与泵腔62a相连的线性致动器82进而移动排出部件84。如果排出部件 84没有移动且相应的压力传感器170检测到压力升高，则说明在腔62a中没有空气夹带在 液体中。然而，如果排出部件84移动，说明液体中有空气的存在，无关是否相应的压力传感 器164显示压力的升高或降低。 一个线性编码器(未示出)可被连接到相应的线性致动器 82，且被用于测量排出部件84的移动。 如果前述检测显示液体中夹带有气体，阀130a被转动以使得泵腔62a液体相通于 过滤器156中的一个，如图3C和5所示。输出阀130b和输入阀124停留在原位，如图3C 所示。相应的，输出阀130b液体相通于输出口 150但与过滤器156液体非连通，输入阀124 与腔62a、62b均液体非连通。排出部件84然后移入泵腔62a，迫使液体通过入口 158进入 相连的过滤器156。过滤器156内疏水介质抵制液体进入过滤器156，但液体内的气体能通 过所述疏水介质并通过气孔162排出过滤器156。前述检测被重复，直到没有探测到有空气 夹带在腔62a内。 当完成前述腔62a内液体所含空气检测，并完成探测到空气后将空气移除的步 骤，输出阀130a被转动到腔62a与输出口 150液体相通的位置，如图3D所示，这样液体被 同时泵出腔62a、62b。通过将相连的排出部件84移入腔62a而将液体出腔62a泵出。同时 将液体泵出腔62a和2b(持续相对短的时间)，但是由于避免了〃死时间〃 (没有液体被泵 出)而确保出口 150流速恒定。当阀130a开启时，如果与腔62a相关的压力传感器170记 录到压力增加，说明阀130a下游出现流道堵塞，泵12被关闭，操作员检查问题源头。
当与泵腔62b相连的排出部件84到达其冲程(或行程)末端，输出阀130b被转 动到腔62b与输出口 150和相关过滤器156液体非连通的位置，输入阀124被转动到腔62b 与入口端122液体连通的位置，输出阀130a停留在原位，这样腔62a保持与输出口 150液 体相通，这些阀的位置如图3E所示。排出部件84被拉回，腔62b再灌注与排出部件84从 内腔66拉回部分等体积的液体。 在完成将液体泵出泵腔62a之前，进行压力检测以确定是否在泵腔62b内的液体 中存在空气，方法同前述。输入阀124和出阀130a、130b在检测时的位置如图3F所示。如 果检测到空气，输出阀62b被转动以使得腔62b与相应的过滤器156液体相通，空气如前述般被移除。在空气移除时输入阀124和输出阀130a、130b的位置如图3G所示。
完成前述确认腔62b内液体是否有空去存在，以及如果有则移除空气的步骤，输 出阀130b被开启，与泵腔62b相连的排出部件84被移入泵腔62b，使得液体被同时泵出腔 62a、62b(持续相对短的时间)，但是由于避免了〃死时间〃 (没有液体被泵出)而确保出 口 150流速恒定。 继续泵抽，液体交替泵出泵腔62a、62b，直到所需量的医学液体被供应给病人。此 时，泵12被关闭，输出阀130a、130b被转到图3H所示位置，在该处泵腔62b、62b均与输出 口 150及相连过滤器156液体非连通。输入阀124停留在原位，在该处腔62a、62b与入口 端122液体非连通，如图3H所示。 虽然前述详细给出本发明不同实施例，必须明确，各种修改，替换和改变，可以被 采纳而没有脱离本发明权利要求的精神和范围。例如，经过实施例所示所述液流网络包 括一个单独三位输入阀和一对三位输出阀，基于本发明原则的液流网络可包括不同数目的 阀，所述阀可有不同结构，即，其可以是非三位阀。同样，经过实施例中使用一对多孔空气过 滤器用于将气泡从泵给患者的液体中移除，当所述液流网络内有适宜的流道时气泡可由一 个了过滤器移除，或者通过手动灌注所述泵，不使用空气过滤器。基于本发明原理的泵可用 于液体供应量由低到高的不同应用。然而，基于本发明原理的泵，特别有利于用在大剂量液 体应用中。本发明不限定于所述的特定实施例，仅由权利要求所限定。
权利要求
用于医学液体分配系统的泵模块包括一个泵体；和形成于所述泵体内的第一和第二泵腔；一对形成于所述泵体内的腔入口和腔出口，均与所述泵腔中的一个相连；其中每个所述泵腔包括一个球形第一部分和一个与第一部分一体且为圆锥形的第二部分，所述第一和第二部分与所述腔入口和所述腔出口液体相通；每个所述泵腔的所述第二圆锥形部分会聚到所述腔出口中相应的一个。
2. 如权利要求1所述的泵模块，其中所述泵体由非柔性材料制成。
3. 如权利要求l所述的泵模块，进一步包括一个液流网络，其形成于所述泵体内，且在所述泵操作时可操作地从液体源向所述泵 腔供应液体，以及将液体从所述泵腔排出所述泵体。
4. 如权利要求3所述的泵模块，其中所述液流网络包括复数个非排出阀。
5. 如权利要求4所述的泵模块，其中每个所述非排出阀是可转动阀，其包括一个杆， 一个与所述杆一体的连接部分，以及一 个流道；每个所述阀的所述流道直线延伸且横穿所述杆；以及 所述连接部分适于连接到一个转动致动器。
6. 如权利要求3所述的泵模块，其中 所述非排出阀中第一个为三位输入阀； 所述泵模块进一步包括 一个入口端；其中所述液流网络进一步包括第一和第二液体供应通道；当所述输入阀处于第一位置时，所述第一液体供应通道与所述入口端和所述第一泵腔 液体相通；所述输入阀处于第二位置时，所述第二液体供应通道与所述入口端和所述第二泵腔液 体相通；当所述输入阀处于第三位置时，所述第一泵腔和所述第二泵腔与所述入口端液体非连通。
7. 如权利要求6所述的泵模块，其中所述液流网络进一步包括 一个输出口 ；一个第一液体排出通道，其位于所述第一泵腔和所述输出口之间且与两者液体相通； 一个第二液体排出通道，其位于所述第二泵腔和所述输出口之间，且与两者液体相通；射所述非排出阀中第二个是第一输出阀，其置于所述第一液体排出通道中； 所述非排出阀中第三个是第二输出阀，其置于所述第二液体排出通道中； 所述泵模块进一步包括一对多孔空气过滤器，每个过滤器选择性地与所述泵腔之一液 体相通；当所述第一输出阀处于第一位置时，所述输出口与所述第一泵腔液体相通，当所述第一输出阀处于第二位置时，所述第一泵腔与所述过滤器中一个液体相通，当所述第一输出 阀处于第三位置时，所述第一泵腔和所述输出口液体非连通；当所述第二输出阀处于第一位置时，所述输出口与所述第二泵腔液体相通，当所述第 二输出阀处于第二位置时，所述第二泵腔与所述过滤器中一个液体相通，当所述第二输出 阀处于第三位置时，所述第二泵腔和所述输出口液体非连通。
8. 如权利要求3所述的泵模块，进一步包括一个第一液体排出部件，其机械连接到所述泵体且可操作地能够延伸入所述第一泵 腔，其中液体从所述第一泵腔排出后进入所述液流网络；一个第二液体排出部件，其机械连接到所述泵体且可操作地能够延伸入所述第二泵 腔，其中液体从所述第二泵腔排出后进入所述液流网络。
9. 如权利要求l所述的泵模块，进一步包括 一对多孔空气过滤器，每个均具有一个液体入口和一个气孔； 射每个所述空气过滤器的液体入口选择性与所述泵腔中的一个液体相通； 每个所述多孔空气过滤器是可操作地有效过滤供应到所述过滤器的液体入口的液体 所夹带的空气泡，并通过所述气孔将其排出。
10. 如权利要求9所述的泵模块，其中每个所述多孔空气过滤器包括一个疏水介质。
11. 如权利要求10所述的泵模块，其中每个所述多孔空气过滤器包括一个00116乂@空气过滤器。
12. 如权利要求l所述的泵模块，进一步包括一对压力传感器，每个所述压力传感器与所述泵腔中的一个液体相通。
13. 如权利要求1所述的泵模块，其中所述泵体为塑料制成。
14. 用于医学液体分配系统的泵模块，包括 一个泵体；形成于所述泵体内的第一和第二泵腔；形成于所述泵体内的一对腔入口和腔出口 ，均与所述泵腔中的一个液体相通；其中 对于每个所述泵腔，所述泵腔的至少一部分会聚到所述腔出口 。
15. 如权利要求14所述的泵模块，进一步包括一个形成于所述泵体内的液流网络，在所述泵操作期间，所述液流网络可操作地从液 体源向所述泵腔供应液体并将其排出所述泵体。
16. 如权利要求15所述的泵模块，进一步包括一个第一液体排出部件，其机械连接到所述泵体且可操作地能够延伸入所述第一泵 腔，其中液体从所述第一泵腔排出并进入所述液流网络；一个第二液体排出部件，其机械连接到所述泵体且可操作地能够延伸入所述第二泵 腔，其中液体从所述第二泵腔排出后进入所述液流网络。
17. 如权利要求14所述的泵模块，进一步包括 一对多孔空气过滤器，均具有一个液体入口和一个气孔； 射每个所述多孔空气过滤器的所述液体入口选择性地与所述泵腔中的一个液体相通，每个所述多孔空气过滤器可操作地有效过滤供应到所述过滤器的液体入口处的液体 所夹带的空气泡，并通过所述气孔将其排出。
18. 如权利要求17所述的泵模块，其中每个所述多孔空气过滤器包括一个疏水介质。
19. 如权利要求l8所述的泵模块，其中每个所述多孔空气过滤器包括一个Gortex㊣空气过滤器。
20. 如权利要求14所述的泵模块，进一步包括一对压力传感器，每个所述压力传感器 与所述泵腔中的一个液体相通。
21. 如权利要求14所述的泵模块，其中所述泵体为塑料制成。
22. 用于医学液体分配系统的泵模块，包括 一个泵体；形成于所述泵体内的第一和第二泵腔，每个所述泵腔为泪滴形；一个形成于所述泵体内的液流网络，在所述泵操作期间，所述液流网络可操作地从液 体源向所述泵腔供应液体，以及将液体从所述泵腔排出所述泵体；一个第一液体排出部件，其机械连接到所述泵体且可操作地能够延伸入所述第一泵 腔，其中液体从所述第一泵腔排出后进入所述液流网络；一个第二液体排出部件，其机械连接到所述泵体且可操作地能够延伸入所述第二泵 腔，其中液体从所述第二泵腔排出后进入所述液流网络，所述第一和第二液体排出部件彼 此独立操作。
23. 用于医学液体分配系统的泵模块，包括 一个塑料制成的泵体； 形成于所述泵体内的第一和第二泵腔；形成于所述泵体内的液流网络，在所述泵操作期间，所述液流网络其可操作地从一个 液体源向所述泵腔供应液体，且将液体从所述泵腔排出所述泵体。
24. 如权利要求23所述的泵模块，进一步包括一个第一液体排出部件，其机械连接到所述泵体且可操作地能够延伸入所述第一泵 腔，其中液体从所述第一泵腔排出后进入所述液流网络；一个第二液体排出部件，其机械连接到所述泵体且可操作地能够延伸入所述第二泵 腔，其中液体从所述第二泵腔排出后进入述液流网络。
25. 如权利要求23所述的泵模块，其中所述液流网络包括复数个非排出阀。
26. 如权利要求25所述的泵模块，其中每个所述非排出阀为可转动阀，其包括一个杆， 一个与所述杆一体的连接部分，以及一 个流道；每个所述阀的所述流道为直线延伸且横穿所述杆； 所述连接部分适于连接到一个转动致动器。
27. 如权利要求26所述的泵模块，其中 所述可转动非排出阀中第一个为三位输入阀； 所述可转动非排出阀中第二个为第一输出阀； 所述可转动非排出阀中第三个为第二输出阀；所述输入阀、所述第一输出阀和第二输出阀均适于连接到一个转动致动器。
28. 如权利要求23所述的泵模块，其中所述泵体为塑料制成。
29. 用于医学液体分配系统的泵模块，包括 一个泵体；一个形成于所述泵体内的泵腔；形成于所述泵体内的一个腔入口和一个腔出口，均与所述泵腔液体相通；其中 所述泵腔的至少一部分会聚到所述腔出口 。
30. 制备用于医学液体分配系统的泵模块的方法，包括 使用塑料材料制备所述模块的泵体；在所述泵体内成形第一和第二泵腔，每个所述第一和第二泵腔具有一个内腔； 在所述泵体内形成一个液流网络，所述液流网络与所述泵腔相通。
31. 如权利要求30所述的方法，其中所述成形步骤包括形成泪滴形第一和第二泵腔。
32. 如权利要求30所述的方法，其中所述成形步骤包括形成包括球形第一部分和与所 述第一部分一体且为圆锥形的第二部分的所述第一和第二泵腔。
33. 如权利要求30所述的方法，其中成形步骤包括喷射塑模所述第一和第二泵腔。
34. 用于医学液体分配系统的泵，包括 一个非柔性材料制得的泵体； 形成于所述泵体内的第一和第二泵腔；一个形成于所述泵体内的液流网络，在所述泵操作期间，所述液流网络可操作地从一 个液体源向所述泵腔供应液体且将液体从所述泵腔排出所述泵体；一个第一液体排出装置，其机械连接到所述泵体且可操作地能够延伸入所述第一泵 腔，其中液体从所述第一泵腔排出并进入所述液流网络；和一个第二液体排出装置，其机械连接到所述泵体且可操作地能够延伸入所述第二泵 腔，其中液体从所述第二泵腔排出并进入所述液流网络；射所述第一和第二液体排出装置彼此独立操作。
35. 如权利要求34所述的泵，其中；一对形成于所述泵体内的腔入口和腔出口，均与所述泵腔液体相通；其中 对于每个所述泵腔，其至少一部分会聚到所述腔出口 。
36. 如权利要求34所述的泵，其中每个所述腔为泪滴形。
37. 如权利要求34所述的泵，其中一对形成于所述泵体内的腔入口和腔出口，均与所述泵腔液体相通；其中 每个所述泵腔进一步包括一个球形第一部分和一个与所述第一部分一体且为圆锥形 的第二部分，所述第一和第二部分置于所述腔入口和所述腔出口之间；以及 所述第二圆锥形部分会聚到所述出口 。
38. 如权利要求35所述的泵，其中每个所述第一和第二液体排出装置包括一个活塞，述第一液体排出装置的所述活塞可 操作地能够延伸入所述第一泵腔，所述第二液体排出装置的所述活塞可操作地能够延伸入 所述第二泵腔。
39. 如权利要求34所述的泵，其中所述第一和第二液体排出装置与所述泵体密封耦
40. 如权利要求34所述的泵，其中每个所述第一和第二泵腔由所述泵体内形成的内表面界定；所述第一和第二液体排出装置分别包括第一和第二排出部件，所述第一排出部件可操 作地能够延伸入所述第一泵腔，所述第二排出部件可操作地能够延伸入所述第二泵腔；当所述第一排出部件被延伸入所述第一泵腔时，所述第一排出部件与界定所述第一泵 腔的所述内表面被间隔开；当所述第二排出部件被延伸入所述第二泵腔时，所述第二排出部件与界定所述第二泵 腔的所述内表面被间隔开。
41. 如权利要求34所述的泵，其中所述第一液体排出装置包括一个第一线性致动器和一个第一液体排出部件，所述排出 部件由所述第一线性致动器移动且可操作地能够延伸入所述第一泵腔；所述第二液体排出装置包括一个第二线性致动器和一个第二液体排出部件，该排出部 件由所述第二线性致动器移动可操作地能够延伸入所述第二泵腔。
42. 如权利要求41所述的泵，其中所述第一线性致动器包括一个第一步进电机，其具有与所述第一液体排出部件耦合的 输出螺杆；所述第二线性致动器包括一个第二步进电机，其具有与所述第二液体排出部件耦合的 输出螺杆；所述第一和第二输出螺杆能够线性移动。
43. 如权利要求41所述的泵，其中所述第一和第二液体排出部件均包括一个活塞。
44. 如权利要求37所述的泵，其中所述泵体适于安装到一个固定结构，其中所述泵体是定向的，使得当所述泵操作时，每 个所述泵腔所述第一部分被置于相应泵腔的所述第二部分上方。
45. 如权利要求34所述的泵，其中所述液流网络包括 一个入口端；一个三位输入阀；禾口 第一和第二液体供应通道；其中当所述输入阀处于第一位置时，所述第一液体供应通道与所述入口端和所述第一泵腔 液体相通；当所述输入阀处于第二位置时，所述第二液体供应通道与所述入口端和所述第二泵腔 液体相通；当所述输入阀处于第三位置时，所述第一泵腔和所述第二泵腔与所述入口端液体非相通。
46. 如权利要求45所述的泵，其中所液流网络进一步包括 一个输出口 ；一个置于所述第一泵腔和所述出口之间且与两者液体相通的第一液体排出通道； 一个置于所述第二泵腔和所述出口之间且与两者液体相通的第二液体排出通道； 一个置于所述第一液体排出通道内的第一输出阀；一个置于所述第二液体排出通道内的第二输出阀； 射所述泵进一步包括一对多孔空气过滤器，每个过滤器与所述泵腔中的一个选择性地液 体相通；当所述第一输出阀处于第一位置时，所述输出口与所述第一泵腔液体相通，当所述第 一输出阀处于第二位置时，所述第一泵腔与所述过滤器中的一个液体相通，当所述第一输 出阀处于第三位置时，所述第一泵腔和所述输出口液体非连通；当所述第二输出阀处于第一位置时，所述输出口与所述第二泵腔液体相通，当所述第 二输出阀处于第二位置时，所述第二泵腔与所述过滤器中另一个液体相通，当所述第二输 出阀处于第三位置时，所述输出口液体非连通。
47. 如权利要求46所述的泵，其中所述输入阀、所述第一输出阀和所述第二输出阀均 包括一个非排出阀。
48. 如权利要求46所述的泵，其中所述第一和第二输出阀均包括一个可转动阀，所述可转动阀具有一个杆和一个流道， 所述流道直线延伸且横穿所述杆；当所述第一输出阀处于所述第一位置时，所述第一输出阀的所述流道与所述第一泵腔 和所述输出口液体相通；当所述第二输出阀处于所述第一位置时，所述第二输出阀的所述流道与所述第二泵腔 和所述输出口液体相通。
49. 如权利要求46所述的泵，其中所述输入阀包括一个可转动阀，所述可转动阀具有一个杆和一个流道，所述流道直线 延伸且横穿所述杆，所述泵进一步包括复数个转动致动器，其均具有可转动输出轴； 射第一个所述转动致动器的所述输出轴被连接到所述输入阀，且可操作地在所述第一、 第二和第三位置之间转动所述输入阀；第二个所述转动致动器的所述输出轴被连接到所述第一输出阀，且可操作地在所述第 一、第二和第三位置之间转动所述第一输出阀；第三个所述转动致动器的所述输出轴被连接到所述第二输出阀，且可操作地在所述第 一、第二和第三位置之间转动所述第二输出阀。
50. 如权利要求49所述的泵，其中每个所述转动致动器包括一个步进电机。
51. 如权利要求34所述的泵，进一步包括 第一和第二压力传感器；其中 所述第一压力传感器与所述第一泵腔液体相通； 所述第二压力传感器与所述第二泵腔液体相通。
52. 如权利要求34所述的泵，进一步包括 一对多孔空气过滤器，其具有一个液体入口和一个气孔；其中每个所述多孔空气过滤器的所述液体入口与所述泵腔中的一个选择性液体相通； 每个所述多孔空气过滤器可操作地滤除供应到所述过滤器所述液体入口处的液体中的空气，并将空气从所述气孔排出。
53. 如权利要求52所述的泵，其中每个所述多孔空气过滤器包括一个疏水介质。.
54. 如权利要求52所述的泵，其中每个所述多孔空气过滤器包括一个001^乂@空气过滤為。
55. —种用于在医学液体分配系统中泵抽液体的方法，包括如下步骤 提供一个泵，其包括一个非柔性材料制成的泵体，形成于所述泵体内的第一和第二泵腔，所述泵进一步包括一个形成于所述泵体内的液流网络； 通过所述液流网络向所述泵腔供应液体；通过所述液流网络将至少部分液体独立泵抽出所述泵腔和所述泵。
56. 如权利要求55所述的方法，其中泵抽步骤进一步包括 启动第一泵循环以将至少部分液体泵抽出所述第一泵腔；在所述第一泵循环结束前启动第二泵循环，以将至少部分液体泵抽出所述第二泵腔。
57. 如权利要求56所述的方法，进一步包括在所述第一泵循环完成后且在所述第二泵 抽循环中，再灌注所述第一泵腔的内腔。
58. 如权利要求57所述的方法，进一步包括在所述再灌注步骤完成后检测所述第一泵 腔内空气的存在。
59. 如权利要求58所述的方法，进一步包括在所述第二泵循环完成后且在第三泵循环 中，再灌注所述第二泵腔的内腔。
60. 如权利要求59所述的方法，进一步包括在所述再灌注步骤完成后检测所述第二泵 腔内空气的存在。
全文摘要
用于医学液体分配系统的泵模块，其包括一个泵体(50)和形成于所述泵体(50)内的第一(62a)、第二(62b)泵腔。所述模块进一步包括形成于所述泵体(50)内的一对腔入口(68，68)和腔出口，每个与所述泵腔(62a、62b)之一相连。每个所述泵腔(62a、62b)进一步包括一个基本为球形的第一部分(72)和一个与所述第一部分一体且基本为圆锥形的第二部分(74)，所述第一和第二部分与腔入口(68)和所述腔出口液体相通。所述第二圆锥形部分(74)会聚到所述腔出口。
文档编号A61M25/14GK101730564SQ200880016206
公开日2010年6月9日 申请日期2008年5月15日 优先权日2007年5月16日
发明者史丹利·保罗·马克, 史蒂芬·L·维克, 查尔斯·R·帕兹尔 申请人:史密斯医疗Asd公司