具有易装载高性能蠕动泵的用于患者温度控制的热交换系统的制作方法

本申请总体上涉及具有易装载高性能蠕动泵的用于患者温度控制的热交换系统。

背景技术：

已经采用患者温度控制系统以用于防止神经icu中的患者因遭受蛛网膜下腔出血或诸如中风等的其它神经疾病而发烧。另外，这种系统已经用于进行浅低温或亚低温治疗，以改善遭受诸如中风、心搏骤停、心肌梗塞、创伤性脑损伤和高颅内压等的疾病的患者的结果。在美国专利no.7,914,564、no.6,416,533、no.6,409,747、no.6,405,080、no.6,393,320、no.6,368,304、no.6,338,727、no.6,299,599、no.6,290,717、no.6,287,326、no.6,165,207、no.6,149,670、no.6,146,411、no.6,126,684、no.6,306,161、no.6,264,679、no.6,231,594、no.6,149,676、no.6,149,673、no.6,110,168、no.5,989,238、no.5,879,329、no.5,837,003、no.6,383,210、no.6,379,378、no.6,364,899、no.6,325,818、no.6,312,452、no.6,261,312、no.6,254,626、no.6,251,130、no.6,251,129、no.6,245,095、no.6,238,428、no.6,235,048、no.6,231,595、no.6,224,624、no.6,149,677、no.6,096,068、no.6,042,559、no.8,888,729和美国专利申请2013/0178923、2013/0079855、2013/0079856、2014/0094880、2014/0094882、2014/0094883中，公开了血管内热交换导管的示例，通过引用将所有这些美国专利和美国专利申请并入本文。

可以使用外部患者温度控制系统。在美国专利no.6,827,728、no.6,818,012、no.6,802,855、no.6,799,063、no.6,764,391、no.6,692,518、no.6,669,715、no.6,660,027、no.6.648,905、no.6,645,232、no.6,620,187、no.6,461,379、no.6,375,674、no.6,197.045和no.6,188,930(统称地为“外部垫专利”)中，公开了这种系统，通过引用将所有这些美国专利并入本文。

通常，在所有血管内和外部患者温度控制方案中，均是基于由患者的实际体温(典型地为如可以在直肠、食道进行各种测量的核心体温)、鼓膜温度、例如静脉腔等中的血液温度提供的反馈，通过热交换控制台调整流过导管或垫的工作流体的温度。通过使工作流体热联接到控制台中的加热和/或冷却元件来调整工作流体温度。在许多情况下，通过流体回路中的作用于例如泵送管路或iv管路的管路的蠕动泵使工作流体处于闭合流体回路(包括控制台和导管或垫)中。

技术实现要素：

如在本文中理解地，蠕动泵典型地包括：转子，其用于使一个或多个辊靠着iv管旋转，以通过蠕动迫使流体穿过管；和弧形的轨道(raceway)，通过辊使管抵靠轨道。能够将管装载在辊与轨道之间的容易性与泵的性能相抵触：装载越容易，泵典型地具有越低的性能，而泵的性能越高(泵送压力越高且流体流越多)，通常导致管的装载越复杂。这是因为在易于对泵进行装载方面，轨道典型地能够远离辊地移动，以利于容易将管放置在辊与轨道之间，但是泵的性能越高要求通常不能远离泵地移动的轨道越长(大于180度的弧)，从而使将管(对于高性能应用，该管与低性能管相比是相对厚且非柔性的)装载在辊与轨道之间的作业复杂化。

因此，在实施方式中，泵具有弧形的轨道，其具有延伸通过至少一百八十度(180°)的弧的凹的内表面。弧限定有中点，并且转子面对轨道的内表面，转子能够相对于所述轨道转动并且以在泵送位置与管装载位置之间相对于轨道平移的方式安装，其中在泵送位置，转子与中点间隔开第一距离，在管装载位置，转子与中点间隔开大于第一距离的第二距离。马达联接到转子用于使转子转动。多个辊配置于转子，用于至少在转子处于泵送位置时与布置在转子与轨道之间的管路接触。防止马达在至少一个角位置处停止，在该至少一个角位置处，至少一个辊处于预定定位。

期望的是，轨道的凹的内表面可以延伸通过一百八十度(180°)与二百度(200°)之间的弧。辊能够包括位于转子的至少一个驱动辊(46)。驱动辊(46)能够具有筒状的外表面，整个外表面被构造成当转子处于泵送位置并转动时抵靠布置在转子与轨道之间的管。驱动辊(46)不具有带有延伸超过筒状的外表面的周缘的凸缘。至少一个引导辊可以位于转子并且可以具有筒状的外表面以及顶部凸缘和底部凸缘，顶部凸缘和底部凸缘分别限定延伸超过引导辊的筒状的外表面的周缘。利用该结构，当转子处于泵送位置并转动时，布置在转子与轨道之间的管被接收于引导辊的在凸缘之间的筒状的外表面。可以设置多个驱动辊和多个引导辊；在一些实施中，设置两个且仅设置两个驱动辊，并且设置两个且仅设置两个引导辊。

在示例中，马达支座支撑马达和转子，定位机构联接到马达支座并能够由人操纵以使马达支座移动，由此使转子在泵送位置与管装载位置之间移动。当转子处于泵送位置时，马达支座能够平行于轨道，并且当转子处于管装载位置时，马达支座相对于轨道倾斜地成角度。

在以下进一步讨论的示例中，轨道的弧限定彼此相反的弧端，并且辊的与防止马达停止的角位置对应的预定定位是在弧端处。为此，控制器能够被构造用于控制马达，角位置传感器能够被构造用于感测马达的角位置并产生向控制器指示该角位置的信号。控制器被构造成使用该信号防止马达在至少一个辊处于预定定位的角位置处停止。

在另一方面中，一种方法，其包括使蠕动泵的转子相对于轨道转动，以促使流体穿过布置在轨道与转子之间的管。该方法还包括自动地防止转子在一个或多个预定角位置处停止。

在另一方面中，泵包括：轨道；转子，其与轨道间隔开；以及马达，其被构造成使转子转动，以促使流体穿过布置在轨道与转子之间的管。控制器被构造成控制马达，以自动地防止马达在一个或多个预定角位置处停止。

在装有马达的实施方式中，泵可以具有弧形的轨道和转子，轨道具有凹的内表面，转子面对轨道的内表面。转子能够相对于轨道转动，并且以能够在泵送位置或操作位置与管装载位置之间相对于轨道平移的方式安装，其中在泵送位置或操作位置，转子与中点间隔开第一距离，在管装载位置，转子与中点间隔开大于第一距离的第二距离。转子马达联接到转子，用于使转子转动。一个或多个辊配置于转子，以至少在转子处于泵送位置时与布置在转子与轨道之间的管路接触。装载马达可以联接到转子，用于使转子在泵送位置与管装载位置之间平移和/或转动地移动。

在示例中，可以设置能够由人或控制器操纵的诸如钮等的操作元件，用于使装载马达通电。

在另一方面中，方法包括：使蠕动泵的转子相对于轨道转动，以促使流体穿过布置在轨道与转子之间的管；以及使装载马达通电，以使转子远离轨道地移动。

在另一方面中，泵组件具有轨道、与所述轨道间隔开的转子、以及转子马达，转子马达被构造成使转子转动以促使流体穿过布置在轨道与转子之间的管。装载马达联接到转子，以使转子相对于轨道平移和/或转动地移动。

参照附图能够最佳地理解本申请的关于本申请的结构和作用的细节，在附图中，类似的附图标记指代类似的部件，并且在附图中：

附图说明

图1是根据本发明的非限制性系统的示意图；

图2是转子处于泵送位置的泵的立体图；

图3是转子处于泵送位置的泵的俯视图；

图4是转子处于管装载位置的泵的立体图，其图示了人对位于轨道(raceway)与转子之间的管手动装载；

图5是转子处于管装载位置的泵的俯视图；

图6和图7分别是泵的从底部和顶部观察的分解立体图，其图示了示例性实施方式的特征，其中图7中泵的一部分被去除；

图8和图9分别是示出在转子的管装载位置和泵送位置的马达支座与轨道之间的关系的分解侧视图，其中泵的一部分被去除；和

图10是代替手动操作把手而使用马达的、转子处于泵送位置的可选实施方式的立体图，其示意性地图示了马达、传动装置和操作钮。

具体实施方式

首先参照图1，根据本原理，系统10可以包括血管内热交换导管12，血管内热交换导管12受控制系统14控制来控制患者温度，例如防止患者16发热或者对患者16进行低温治疗。在导管中，例如但不限于盐水的工作流体或冷却剂在从控制系统14起、穿过流体供给线路l1、穿过导管12并穿过流体返回线路l2回到系统14的闭环中循环(典型地，在控制系统中的泵“p”的影响下)，使得没有工作流体或冷却剂进入身体。虽然本文中公开了特定的优选导管，但是理解的是，根据本原理能够使用其它导管，非限制性地包括以上公开的导管或以下通过引用均并入本文的美国专利的导管中的任意导管：美国专利no.5.486,208、no.5,837,003、no.6,110,168、no.6,149,673、no.6,149,676、no.6,231,594、no.6,264,679、no.6,306,161、no.6,235,048、no.6,238,428、no.6,245,095、no.6,251,129、no.6,251,130、no.6,254,626、no.6,261,312、no.6,312,452、no.6,325,818、no.6,409,747、no.6,368,304、no.6,338,727、no.6,299,599、no.6,287,326、no.6,126,684、no.7,211,106。导管12可以放置在静脉系统中，例如可以放置在上腔静脉或下腔静脉中。

代替导管12或除了导管12以外，系统10可以包括一个或多个垫18(为了清楚起见，仅示出了一个垫18)，垫18靠着患者16的外部皮肤地定位。垫18可以非限制性地为外部垫专利中公开的垫的任一个。能够通过控制系统14控制垫18的温度，以与患者16进行热交换，包括响应于呈现例如心搏骤停、心肌梗塞、中风、高颅内压、创伤性脑损伤或能够通过低温减轻作用的其它疾病的患者而对患者进行浅低温或亚低温治疗。垫18可以接收从系统14穿过流体供给线路l3的工作流体，并且使工作流体穿过流体返回线路l4返回系统14。泵“p”可以是蠕动泵，其与典型的塑料iv线路的线路l1-l4中的任一者接合，以通过蠕动促使工作流体穿过线路。

控制系统14可以包括一个或多个微处理器20，微处理器20接收所输入和控制的目标和患者温度，此外，控制系统14包括泵“p”和制冷剂压缩器22和/或能够打开以容许制冷剂绕过冷凝器的旁通阀24。

现在转向图2-图5，示出了总体上用30指代的图1中的泵“p”的示例。泵30包括转子34和刚性的、优选金属或硬质塑料的轨道32或通道。轨道32可以如图所示由一块或多块材料形成并具有内弧形面36，内弧形面36可以具有大致恒定的曲率半径。在一些示例中，限定位于两端40、42(标记在图3中)之间的中点38的弧形面36能够延伸通过至少一百八十度(180°)的弧(例如，在使用两个驱动辊的情况下)，并且可以延伸通过一百八十度(180°)与二百七十度(270°)之间的弧。在所示的示例中，弧形面36从一端40延伸到另一端42、延伸通过大于200°的弧。例如，弧可以是大约210°至230°。在特定实施方式中，轨道的弧形面可以延伸通过等于360°除以n的弧，其中n等于安装在相对于轨道转动的转子上或在该转子附近的驱动辊的数量。

轨道覆盖大于180°的弧可以提供附加的益处，诸如抵抗内部泄漏的额外保证(extramargin)。此外，可能的是，覆盖大于180°的弧允许管路在被驱动辊压缩之后逐渐打开，由此降低流的脉动程度。这进而能够减小下游管路和导管在受到脉动流时所经历的不期望的移动量。以下进一步说明的马达使转子34相对于轨道32转动。而且，转子34能够在泵送位置(pumpposition)(图2、图3、图6、图7和图9)与管装载位置(tubeloadposition)(图4、图5和图8)之间相对于轨道32平移和/或转动地移动，其中在泵送位置，转子34与轨道32的内表面36的中点38间隔开第一距离，在管装载位置，转子34与中点38间隔开较大的第二距离。如图2和图3所示，在泵送位置，位于转子34的辊抵靠布置在辊与轨道32之间的诸如泵管或iv管等的管。在管装载位置，转子34与轨道32充分地间隔开，以容许管44例如手动地布置在轨道32与转子34之间和使管44从轨道32与转子34之间脱离。以下进一步讨论用于使转子平移和/或转动地移动的示例性机构。

实际上，现在参照图6-图9，例如，安装于转子34的结构是一个或多个辊，辊抵靠管44以将流体泵送穿过管。在图6所示的示例中，转子34大致由矩形的非正方形主体限定，并且在该主体的各角部或在该主体的各角部附近，转子主体安装有、例如可转动地安装有辊。在该示例中，在位于主体的一组相对角部处，分别安装有驱动辊46(在图6的立体图中仅示出了一个驱动辊)，而在位于主体的另一组相对角部处，分别安装有引导辊48。因而，驱动辊46之间是引导辊48。

如图6所示，驱动辊46具有筒状或类似于筒状的外表面，该外表面的至少一部分被构造成抵靠管44。示例性驱动辊的外表面可以是单一的平滑筒体和/或其可以具有或可以不具有带有延伸超出筒状外表面的周缘的一个或多个凸缘。相比之下，图7最佳地示出了驱动辊48也具有筒状(或类似于筒状)的外表面，但是还包括顶部凸缘50和/或底部凸缘52，顶部凸缘50和/或底部凸缘52限定了延伸超出引导辊的筒状外表面的相应周缘，使得当转子处于泵送位置并且转动时，管44能够被接收在引导辊的在凸缘50、52之间的筒状外表面上。在所示的示例中，设置有两个且仅设置有两个驱动辊46，并且设置有两个且仅设置有两个引导辊48，但是可以利用任意数量的驱动辊和/或引导辊。在特定实施方式中，驱动辊或引导辊可以具有非筒状或局部筒状的外表面。

另外，在所示的示例中，归功于转子34主体的非正方形形状，在转子主体的各端中一端处，驱动辊46与引导辊48之间的以转子主体上的点(例如，中点)为顶点的角54不是九十度。代替地，在所示的示例中，角54可以是例如五十五度。在转子主体的相反端处获得了相同的角度。然而，在一些实施方式中，转子主体是正方形，在这种情况下，所有辊均与相邻的辊分离九十度。

块状马达支座56支撑诸如小型交流马达或直流马达等的马达58，在一些实施方式中，支撑步进马达或其它适当的马达类型。在一些实施方式中，利用啮合在马达轴与输出轴60之间的减速齿轮系(未示出)，马达58通过输出轴60联接到转子34。

定位机构联接到马达支座56，并且可由人操纵以使马达支座56移动，由此使转子34在泵送位置与管装载位置之间移动。在非限制性示例中，暂时参照回图2，基部61稳固地保持轨道32，矩形的刚性支撑块62(图2和图6-图9)可以用螺栓固定于或焊接于基部61，或者可以与基部61一体地制成。推杆64(图7-图9)延伸穿过支撑块62中的孔66，以与马达支座56接触和/或接合，和/或与联接到马达支座56的马达板68接触和/或接合。把手70在铰链机构72处联接到推杆64。能够手动将把手70移动到相对于推杆64大致垂直的定向(图6和图9)，以拉动推杆64，进而使马达支座56(并因此使转子34)朝向轨道32的内表面移动，由此使转子34向泵送位置移动。还能够通过手动将把手70从垂直定向向下移动到图7和图8所示的非垂直定向。这会推动推杆64，进而使马达支座56/转子34远离泵送位置向管装载位置移动。可以适当地设置一个或多个径向轴承74、76，以在径向上支撑定位机构的元件。

另外，关注图7，为了支撑马达支座56和随着马达支座56移动的从动元件，可以在轨道32的两侧设置两个侧支架78(图7中仅示出了一个支架78)。侧支架78的竖直凸缘80可以例如通过螺纹紧固件或焊接固定到轨道32，并且摆动臂82可枢转地联接到竖直凸缘80且可转动地联接到马达支座56或随着马达支座56移动的其它组成部件。在图7所示的示例中，孔84形成在摆动臂82中并供销86可转动地接合，销86安装于马达板68并远离马达板68地径向延伸。使得马达支座56、马达板68和转子34作为单元一起平移地移动。

归功于上述示例性定位机构，如图9中最佳示出地，当转子34处于泵送位置时，马达支座56(与马达板68)平行于轨道32。相比之下，如图8中最佳示出地，当转子34处于管装载位置时，马达支座56(与马达板68)相对于轨道32倾斜地成角度。也就是，当转子34处于管装载位置时，在例如马达板68的平面与由轨道32的底面限定的平面之间建立了倾斜角90。为了进一步利于定位机构在把手70移动时的运动，可以设置铰链销92(图7)作为推杆64与马达支座56/马达板68之间的联接的部件。

因而，转子34能够相对于轨道32线性移动。在所示的示例中，使用了线性轴承，可以理解的是，等效地，对于伪线性运动，能够在转子34与轨道32之间使用多杆机构(multi-barlinkage)。在任意情况下，在管位置，转子34的距离是足够的(典型地，一英寸或更大)，使得管44能够由人自由地插在转子34与轨道32之间。于是，当转子向泵送位置移动时，至少驱动辊46充分地抵入管44，以使管44拉伸至少3％、典型地为3％-15％的伸长率。该伸长率有利地确保了管路在使用期间不会随着管路的磨损和拉伸而产生松弛。如在本文中理解的，这种松弛能够导致管路的扭结(kinking)或过度磨损。

图8用于示意性地示出能够在马达58设置至少一个角位置传感器94。非限制性地，角位置传感器可以是霍尔效应传感器、或直流步进马达转数计、或电位计式传感器。传感器94产生代表马达的角位置的输出。传感器94可以联接到马达轴或输出轴60或泵中的转动机构的其它部件。

在任意情况下，图1所示的处理器20能够控制马达58，并且能够接收来自传感器94的信号。使用来自传感器94的信号，处理器20能够防止马达58在与相对于轨道32处于预定角定位的至少一个辊46/48对应的角位置处停止。在示例中，辊的与防止马达停止的角位置对应的预定定位是在轨道32的弧端40或42处。这特别是当使用>180度的轨道弧时确保了辊将不处于12点钟和6点钟位置(即，不与弧的端相邻)，如果辊处于12点钟和6点钟位置，则即使当转子处于管装载位置时，将也会与轨道干涉，由此使管装载和卸载复杂化。

因而，位置传感器94能够联接到马达轴，以指示临界角位置来避免马达在这些位置处停止。处理器20能够控制马达，使得马达将不在这些临界位置停止。可选地，在处理器20控制马达的情况下，来自一个或多个传感器94的信号能够用于指示非临界位置，所以马达将始终在这些非临界位置停止。再次地，可以使用例如销的机械构件、机构或其它元件来确保马达/转子不在临界位置停止。

完成说明，管44可以构造为如图6最佳示出的环，环的端以与歧管10的内部流体连通的方式与歧管100接合。进而，歧管100的内部可以与诸如递交于2014年2月24日并通过引用并入本文的美国专利申请14/180,655中说明和示出的盒等的盒102连通。这种盒能够与控制系统14中的结构接合，以使流过盒102和管44并通过在本文中说明和示出的泵30循环的工作流体往返于诸如导管12和/或垫18等的热交换构件进行热交换。

图10示出了蠕动泵130的可选实施方式，在所有必要方面，除了所提及的以外，该蠕动泵均与上述泵30的构造和作用相同。与泵30同样，图10中的泵130包括转子134和刚性的、优选金属或硬质塑料的轨道132。轨道132或通道如图所示地可以由的一块或多块材料形成并具有内弧形面136，内弧形面136可以具有大致恒定的曲率半径。图10的弧形面136与图2中的弧形面32的构造和作用大致相同。马达使转子134相对于轨道132转动。而且，与图2所示的转子32同样，图10所示的转子134可以在泵送位置与管装载位置之间相对于轨道132平移和/或转动地移动，其中在泵送位置，转子134与轨道132的内表面136的中点138间隔开第一距离，在管装载位置，转子134与中点138间隔开较大的第二距离。

然而，与图2所示的泵30不同，图10所示的泵130设置有装载马达(loadingmotor)140，用于代替手动操纵把手而提供转子的相对于轨道的自动化或自动移动，例如平移或转动。因而，图10中的泵130省略了例如具有铰链机构72的把手70。

代替地，可以安装于(例如，直接安装于或借助于支架142安装于)泵基部144的装载马达140往复地驱动推杆146，以使转子134在泵送位置与管装载位置之间移动。与使用装载马达来使转子移动相关联的优点包括但不限于如下优点：为用户提供便利，例如，用户可以不必回顾并施加力以使马达移动；用户可以不访问移动部件；可以需要最小的或不需要用于用户的手的空间，这进而节省了空间；可以仅在满足特定的其它条件时控制或允许转子的移动；可以使转子以恒定速度移动；并且可以监测使转子移动所需的力。马达140可以是直流(dc)步进马达或者其它交流或直流马达，或者其它适当的马达类型，推杆146可以是齿轮齿条传动装置的齿条元件，齿轮部啮合到通过马达140转动的轴。推杆146可以延伸穿过与图6所示的支撑块62的构造和作用大致相同的支撑块162，以与支撑使转子134转动的马达的马达支座接触和/或接合。可以适当地设置一个或多个径向轴承148，以在径向上支撑定位机构的元件。

操作钮或键150可以由人或控制器操纵，以使装载马达140通电。钮或键150可以如图所示地位于泵130，并且可以与马达140的控制器电连接，其中马达和其控制器包封在以140示出的矩形盒子中。在所有其它必要方面，图10所示的泵130可以与图2-图9所示的泵30的构造和作用大致相同。

能够在其它实施方式中以任意适当的组合使用包括在一个实施方式中的组成部件。例如，本文中说明的和/或图中绘出的各种组成部件中的任一组成部件可以组合、交换或从其它实施方式排除。

“具有a、b和c中的至少一者的系统”(同样地，“具有a、b或c中的至少一者的系统”和“具有a、b、c中的至少一者的系统”)包括单独具有a、单独具有b、单独具有c、一起具有a和b、一起具有a和c、一起具有b和c、和/或一起具有a、b和c等的系统。

虽然在本文中示出且详细说明了具有易装载高性能蠕动泵的用于患者温度控制的热交换系统，但是除了所附权利要求书以外，本发明的范围不受其它限制。