专利名称：无针阀门的制作方法
技术领域：
本发明在此涉及阀门和接头，诸如用在各种药剂液流场合，比如静脉内(IV)投用药物的那些阀门和接头。更为具体地说，它涉及用于这些场合的无针阀门。
很多情况下，特别是在医学领域，大量液剂必须在受限的和通常是无菌条件下从一液剂源被移送到一液剂导管系统。一项主要的范例是以静脉内方式向一病人投用药物或其他一些液剂。当静脉内投用要在很长的时期内每隔一定周期予以进行时，常用的作法是，通常通过病人的前臂把一导液管插进病人的静脉。而把导流管保留就位，一部分伸出病人的前臂并终结在一阀门(容放器)，以便随需要而定期地连接于液剂源。阀门的存在可避免每当要投用药物时需要采取对病人的直接注射，后者会使病人疼痛，也会增加每当皮肤被刺穿时的感染风险。
多年来，阀门的容放器设计得带有一诸如一橡胶或其他人造橡胶柱塞的可密封的膜片，铺展在装置的入口端横向上，封住IV液体导管。到了投用药物或其他液体的时候，医生或护士会采用一种带有一无菌的皮下注射针头的常用皮下注射器，此针头穿透橡胶柱塞并可使注射器中的液体无菌地直接注射到液体导管或插管里去。一当撤出皮下注射针头，弹性橡胶柱塞会弹回并密封自身，维持系统内部的无菌条件。
不过，这种作法具有许多缺点。用皮下注射针头重复刺穿柱塞最终会充分地损坏栓塞，以致它不能维持适当的无菌密封。其次，由于阀门/容放器装置通常是十分微小的，所以柱塞更小，往往直接小于1/4英寸(6厘米)。因此，投用药物的人在操纵注射器时必须小心从事，以致皮下注射针头刺穿柱塞而不碰着接受者、病人臂部，或者甚至此人自己的手或臂。当然，为了作出适当程度的关注，需要有一段时间，从而减少了一位医生或护士在一给定时段所能服务的病人人数。此外，皮下注射针头在投用液剂期间或以前在栓塞中断开的事并非很不寻常，因而通常会驻留在橡胶柱塞之中并要求投用者时间取出断掉的针头。其次，这种破断通常还导致损失注射器之中的全部或部分药物或其他液剂，而且当然，未能被确当地投用给病人。
这些问题在医务人员被要求很快行动的状况下是特别普遍的，诸如在急救室和紧急投药设置之中。
意外地刺穿大夫或护士的皮肤会引起严重的问题。如果此事发生在投用药物给病人之前，药物或至少其一部分被注射到护士或大夫体内，这不仅有亏于用药的病人，而且事实上可能对医生或护士十分有害。如果意外发生在投用液体给病人之后，皮下注射针头容易为病人血液或其他体液所污染，从而能够把病人的疾病传给医生或护士。这在任何时候虽是一件严重的问题，但随着多种强传染性或恶性疾病在大众中越来越流行，就成为一件实在是至关重要的问题。另外的具有病人极高死亡率的传染疾病的存在，诸如爱滋病，赋于研制那些将不再需要使用皮下注射针头的装置以优先地位。
近些年来，研制并广为上市了“无针头”接头和接收器。在使用这类装置的系统中，液体分发器(通常是一注射器)配装一钝头的喷嘴而不是一皮下注射针头。此钝头的喷嘴设计为装放到一相应的装接于IV管路或其他液体导管的容放器里面。在容放器之内通常有一空心管状插管，是一固定件，构成液体导管的伸长端部以伸进病人的静脉。容放器的无菌特性是很重要的，以便液剂从注射器向插管和IV液体导管的传送可在无菌条件下进行。
虽然“无针头”观念已为人熟知并十分简单，但此观念的付诸实施一直十分困难。无针头接头大半设计为带有一空心弹性柱塞，套装在插管并在其外端上具有一自我密封的槽缝或类似的可封闭的开口。柱塞的内端固定在插管的下游端(亦即通入IV系统和病人臂部的端部)。由于插管制成为一刚性细长管筒，随着液体分发装置的喷嘴被推动进入容放器，它接触橡胶栓塞的该外端并相对于插管的远端通使该端向内。插管的远端在栓塞的端部处接触槽缝并边使槽缝张开，以致柱管随着它沿着插管的外表面被向内推动而成为一个套筒。最终，此时外露的插管远端随着分发装置的插管进而移动到容放器之中而接触分发装置的内部液体传送管筒。在做出这种连接时，液体可以从注射器被直接传送到插管里面，通过后者它流到病人身体中的IV系统上。这样开启装置一般称作为“启用”“阀门”。
一旦液体被完全传送，分发装置的喷嘴通过容放器被向外撤出，导致弹性柱塞弹回和沿着导液管向远处伸展，直至它越过插管端部并返回到它的“撤用”位置，在槽缝再次密封的情况下关闭插管的端部。这类装置的范例说明在美国专利第5065783号(Ogle)和第5549577号(Siegel等人)以及已发表的PCT申请第WO 93/11828号(Lopez)之中。
虽然这些装置大半工作良好，但发现它们具有一些严重的缺陷。最为重要的一项是，一当撤用和撤出注射器或其他液体分发装置的喷嘴，受压缩的柱塞会弹回到它的初始位置，从而增大其内部容积而返回到其撤用后的容积，从而在插管和所装接的导液管中生成部分真空。这就产生了一种抽吸作用，往往导致病人的血液被吸进导液管，留在那里并且可能结块，从而阻止流过导液管。到了投用下一液体剂量的时候，被塞堵的导液管可阻止液体的投用。弥补这一问题需要情况或更换导液管。当然，在紧急状况下这是一项大难题，无论是在一急救室中或是在一名作IV的病人在遭受某种复发或发作或其他危急情况而药物必须通过IV毫不耽搁地予以投用的时候。不过，即使在不是紧急情况时，撤出装置以便清洗导液管也需要IV随后被重新插进病人身体。在一般情况下，这至少需要一名护士花费时间并使病人不适。不过，在许多情况下，重新插入是一项需要一名大夫介入的问题，由于，比如说，此时难以找到一个新的合适的插入部位或者病人不很好地容忍针头插入。因而，重新插入对医务人员和随后对病人来说成为一件代价颇大的事情。
无针头联接器中的其他各种形式的接头已经作了说明。这些在联接器之内可以具有的一些部件，目的用以保持液流导管畅通而克服装接于一联接上的管筒之一端或另一端的各弹性套筒压挤和关闭液流路径的趋势。一种典型的范例说明在美国专利第4457749号(Bellotti等人)之中，其中一具有一十字形横截面的“齿耙”用以在管筒的两部分接合在一起时保持联接器之内的一液体通路畅通。
本人目前发明了一种无针头阀门，可免除先前各种无针头装置一当撤用时的一些抽吸问题并事实上可以予以构筑而形成一种有效的自我排空效应。此装置保留了无针头阀门系统对于启用和向病人投用药物的所有有利的方面，但免除了撤用期间发生的先前技术中各种装置的所有不利的影响。本装置实际上不可能堵塞，在一投用循环的末尾是自我排空的，以及有助于确保从注射器分发出来的基本上全部药物都投用到病人体内。此装置结构上极其简单并易于制作和组装，因为它只由三件组成。此装置可以以多种不同形态制成，全都形成同样的自我排空作用和被投用的液剂的畅通流动通路。
本发明的装置设计得以致一芯杆在启用期间迫使柱塞扩张，其方式对于先前技术中的各种装置来说是不可能的，这会导致柱塞的内部容积基本上从其静置(撤用)容积增大并为被投用的液体开通通过阀门的一条流动路径。一当撤用，柱塞即弹回，而其内部容积返回到静置容积，堵塞液流路径并推移阀门之内的残余液体，以致残余液体从阀门中通过其出口被排出而进入下游的导管或单元，排空阀门并加强利用被投用的液体。此外，这一容积增大可防止在阀门中出现任何的部分真空，而事实上通常会生成暂态过度压力，也有助于排空阀门的残余液体。此结构因而可以总是保持或是一正的或是一中性的(亦即非负的)压力，从一病人那里作任何血液抽吸而送入一装接上的导液管，从而避免了因在吸入此管的血液中的结块而堵塞导液管。
在一主要的实施例中，本发明涉及一无针头阀门，包括一管状壳体，具有一液体入口端和一液体出口端；一实心杆件，在壳体之中；以及一空心弹性柱塞，在壳体上内并可沿着杆件移动，此空心柱塞回应于一液体供应喷嘴之插入入口端而沿着并协同杆件在一个方向上移动以增大所述柱塞内部容积并在所述入口与出口两端之间开通一条液动路径，以及回应于液体供应喷嘴从出口端撤出而沿着并协同杆件在一相反方向上移动以减小柱塞内部容积，关闭入口端与出口端之间的液流路径，并且促使流径之中的残余液体从阀门通过出口端被排放出去。
在另一主要实施例中，本发明涉及一种无针头阀门，具有一远端和一近端，并包括一底座，设置在近端并包括一接头，后者用于以液体连通方式装接于一液流管筒；一实心细长液体槽流杆件，从接合于底座的一近端伸向一远端；以及一液流导管，制成在底座之中并通过接头伸进杆件近端，以及设置得用于与管筒形成液体连通；一弹性柱塞，具有一壁部，形成一曲一面向内的表面固定的空心内部；柱塞套装在杆件上，密封地装接于底座并可沿着杆件在一第一启用位置与一第二撤用位置之间移动；在第一启用位置上，杆件保持处在一种内部具有一第一较大容积的状态，柱塞从杆件的远端撤出，并且造成一通过内部和沿着杆件的液流路径；而在第二撤用位置上，柱塞处在一种内部具有一第二较小容积的状态，杆件的远端由柱塞遮盖，并且液流路径由柱塞的壁部堵塞；以及一管状壳体，套装在柱塞上并从装置的远端伸展到底座，在远端处，壳体具有一细长的容放器，用于以液体连通方式可脱除地容放一液体源的一喷嘴，容放器设计得可导引喷嘴沿着容放器移动而接触柱塞，柱塞回应于喷嘴的移动和接触而在第一与第二两位置之间移动；以致柱塞回应于喷嘴插进容放器从第一位置移动到第二位置可导致杆件与柱塞协同工作而扩张柱塞并增大内部容积和向液体源与管筒之间的液流开通所述阀门，以及柱塞回应于喷嘴从容放器撤出随后从第二位置移动到第一位置可导致柱塞弹回和内部容积减小，对液流关闭阀门，推移阀门之内的残余液体和导致残余液体从阀门的近端流进管筒。
在本发明的另一实施例中，还包括一用于一无针头阀门的杆件，包括一实心细长芯件，具有许多共轴线的从芯件上向外伸展的肋片。
各肋片可以制成为带有一致的宽度，以致它们的长边是平直的；带有连续变化的宽度，以致它们的边缘形成平直或弯曲的光滑锥状；或者具有间断变化的宽度，以致它们的边缘在每一肋片全长上形成一或多个台阶。在一项实施例中，各肋片终在杆件的远端处终结在一环绕杆件的空心环形件之中。
本发明的其他特点以及多种形式部件的说明将在以下叙述。
图1是本发明装置的一透视图，其各个部件分开画出；图2是在图1直线2-2上所取的一放大剖面视图；图3是在图1直线3-3上所取的一放大剖面视图；图4是在图1直线4-4上所取的一放大剖面视图；图5是在图4直线5-5上所取的一剖面视图；图6是在图3直线6-6上所取的一剖面视图；图7是一剖面视图，图2、3和4的各部件组装画出；图8是一类似于图7的视图，阀门通过装接一典型Luer-Lok接头而被开启；图9是在图7直线9-9上所取的一剖面视图；图10是在图8直线10-10上所取的一剖面视图；图11是在图8直线11-11上所取的一剖面视图；图12是挠性阀件另一实施例的一透视图；图13是一类似于图7的一剖面视图，表明在关闭位置上的另一阀件；图14是在图13直线14-14上所取的一剖面视图；图15是一类似于图13的视图，表明阀件通过插入一Luer接头而被开启；以及图16是在图15直线16-16上所取的一剖面视图；图17是一透视图，表明本发明一中心杆的另一实施例。
参照各图可最好地了解此装置。在此为说明起见，将保持以下各方向约定。“上游”和“下游”各用语将相对于药物或其他液剂通过本发明的阀门施用给一病人或其他受药者期间液流的正常方向而言。这一点在图8中由流动箭头50(上游)和52(下游)指明。同样，用语“远端的”和“近端的”将相对于此病人或其他受药者而言，以致装置的上游端也有时称作远端，而下游端也有时称作近端。
整个装置2的一项实施例示于图1，分作三个部件；一底座4、柱塞6和壳体8。每一部分的主要特征也可在图1中看出。底座4包括一联接头10，通常通过一分立的接头94把装置连接于液流管筒或导管48，如图8中所示；一径向法兰12，用作一装接柱塞6用的台座；以及一细长杆件14，一如下面将要说明的那样，与柱塞6协同工作以形成本发明的独特和良好的工作特性。
柱塞6具有一座垫16；一可压缩的中段18，通常折叠成一类似于一波纹管的形态；以及，在远端20处，具有一可关闭的槽缝或类似的开口22。壳体8具有一宽直径扩展部24；一联接圈26，其在组装期间粘合于法兰12以保持装置作为单一组件；以及一容放部28，其远端30可以如图所示设计得带有螺纹32以接合一液剂分发器的相应的螺纹，把二者联接在一起。
图2、3和4分别以剖面表明壳体8、柱塞6和底座4以有助于对它们的操作和功能的了解。首先考查图4，底座4由前面提及的联接头10、法兰12和杆件14构成。从图4将会看出，联接头10具有一环形形状，其内壁34制成螺纹或棱纹36而使其能够被装接于诸如以下将要说明的联接头94的、一相应的带螺纹端部。在中心处设置在环形联接器10之内的是一空心带锥度的圆筒40，其有穿过它延伸的液流槽道38。圆筒40是法兰12和杆件14的一延伸段，以致它将适合于整个底座组件被模制成由刚性材料，一般为塑料但也可能为金属，制成的单独一件。液流导管38通过法兰12中心继续作为导管42并作为一导管46终结在杆件14的近端44之内。在装置2作用期间，从液剂分发器116沿着杆件14向下游流动的液体从而通过各开口146进入液体导管46，流过穿过法兰12的细孔导管42，并继续流过槽道38而进入联接器94和最终进入管筒48，如图8中所示。超出底座10近端之外的圆筒40的延伸段有助于插入联接器94或(在不存在这样一个联接器的情况下)直接插入比如管筒48。管筒48可以代之以阀门有待装接其上的其他一些装置，诸如直接联接于一贮放、测试或反应容器或者一计量仪器。
柱塞6的一优选实施例示于图3之中。柱塞6由一种挠性材料，通常是一种橡胶或一种聚合弹性体制成。在图示实施例中，柱塞具有一法兰16，带有一平底54以使之座靠底座10上法兰12的对应远端平面56，一如图7和8中所示。最近段18可以在内部和外部上刻出各沟槽58，以便当柱塞在启用期间被推压和向后移动时允许此段形成波纹或其他折皱，一如图8中最为清楚表明那样。(柱塞6的另一实施例将在下面说明，它具有不同形状的分段18)。在其他一些实施例中，法兰12可予以取消，而其它装置，诸如一夹紧或粘接剂涂敷表面(未画出)可以提供，使柱塞6近端固紧在上面。
在示于各图纸的优选实施例中，柱塞6还具有一中段60，可以被扩张，但通常不象段18那样强烈地挠曲、折皱或压缩。段18的扩张和压缩以及段60的扩张都可促进装置2的自我排空作用，一如下面所述。柱塞6的远端部分62向外伸展到刚刚超过杆件14的尖端64并通常具有一比各段18和60稍厚的壁部以适应远端20上槽缝22的开启和随后关闭，并可当此组件撤用时阻止端部20的翘曲。最好是，槽缝22将通过一“鸭嘴式”凸缘66终结在柱塞10的内侧，此凸缘在撤用期间内压出现时有助于促使槽缝22阻止泄漏。
壳体8是一简单的塑料或金属制刚硬外壳，旨在套装柱塞6并装接于法兰12，从而锁定衬垫16就位，一如图7和8中最为清楚地表明的那样。壳体8联接圈26的内部设计得带有一纳入其中的大体上半圆形的槽道70，二者设计得可容纳衬垫16的相应底盘72和唇圈74。当联接圈26座靠于底座4的法兰12，最好是由棱圈78配装于其中的沟槽76使之对中，而且二者比如由一种常用的粘接剂或由热、超声或RF焊接予以密封在一起之后，柱塞6的法兰16牢牢地顶住法兰12，以致柱塞不能被移动，并且还形成一牢固的基础，用于一当撤用时柱塞6的随后返回或弹回。
壳体8分段24的内部设计成具有的直径显著地大于柱塞6分段18撤用后的静置直径，如图7中所表明，以造成一环形空间80，在分段18被压缩以形成示于图8中的大体上波纹形状时，分段18可以扩张在其中。
杆件14可以具有许多不同的形状，其全部目的在于促使柱塞6在启用期间向外扩张，从而造成弹性柱塞的扩张和其内部容积的增大，以致柱塞6一当撤用就将向内返回或弹回，减小其内部容积并借以从沿着杆件14的液流空间82排空液体。杆件14可以大体上描述为具有一实芯84，终结在一钝头或圆头的尖端64头并具有从其沿径向向外延伸的许多肋片86(以及或许还有86′)。各肋片86可以具有多种形状，会促使柱塞扩张并会防止启用期间柱塞的脱垂。比方，在多种实施例中，一细长的肋片在其长度的大部分上可以是宽度一致的(最好是在其远端处带有一过渡曲线或斜坡以促进柱塞6端部20沿着杆件和肋片的移动)，或者它可以具有一连续变化的宽度，以致它具有一直线的或曲线的带锥度外廓，或者它可以具有沿着其长度不连续变化的各宽度，以致它具有一阶梯式外廓。最好是，宽度变化的各肋片，或是连续或是不连续变化，宽度从远端到近端是增大的，以致不会形成柱塞壁部内里的一部分会在上面受阻的凹槽或台肩而阻止或有损一当撤用时柱塞的返回或弹回。在示于图17中的又一可供代换的方案中，各肋片86的近端可以终结在一空心环形件68中，后者用以在启用期间维持柱塞6的最大扩张。通常这一环形件68是圆的，但多边形状也可使用，尽管少于6面的多边形，以及或许少于8面的，可能应当予以避免，因为它们可能是角度不适当的并趋向于有损一当撤用时柱塞的弹回。
肋片可以是任何适宜数量的，而且它们可以彼此以任何所需方位围绕杆件14的周边设置。不过，一般将需要至少三个肋片86，最好是彼此相等间隔120°，以便确保弹性柱塞6被伸展而形成一适当容积的空间82。一般将具有呈一十字形状的四个肋片86，如图9和10所示；尽管，较大数量的肋片，诸如图5中所示的8个，也可以使用。同样可能的是，而且通常是优选的，在同一杆件14上具有不同数量和长度的肋片，如图1和5中所示，其中附加的各肋片86′夹置在主要的十字交叉的各肋片86之间，但轴向长度截短并只是向远处延伸到每一肋片86的最宽分段的长度那么远。附加的各肋片有助于支承伸展的柱塞壁部并可防止壁部未受支承的各部分的脱垂且扩张增大和壁厚因伸展而减薄。假定装置尺寸较小和希望各流动槽道最大，可以考虑8至10个肋片可能是实际可行的最大数量，而4、6或8个肋片优选，其他一些数量(3与10之间以及大于10二者都)是可能的。采用各图例中所示的偶数肋片是优选的，因为模制相等间隔的各对称肋片要比模制奇数肋片情况下所形成的非对称结构来得容易。其次，宽度台阶的数量可以是图示的2或3，或可以更多，尽管装置的较小尺寸这一点又一次起到了实际限制或是可行的或是所需的肋片86宽度台阶的数量的作用。
柱塞6的另一实施例如图12-16中6′所示。在此实施例中，柱塞6′设计得带有一扩张的下游分段18′，基本上代换了上述结构之中的分段18和60。分段18′可以稍带鼓泡状，或者它可以大致上适应于杆件14的形状(这些图中画出的是一标示为86″的另一形式的肋片)，而柱塞6′具有相适应的各空心肋片88。这另一柱塞6′的操作示于图13和15之中。在示于图13中的已撤用状态中，柱塞基本上是示于图12和14之中的形状，一当由一液剂分发器的喷嘴90予以启用，带有各肋片88的鼓泡状分段18′向外扩张(如图15和16中所示)到空间80里面并在杆件14与柱塞6′的内壁表面之间留有一个扩大的开敞空间92。一当撤用，柱塞6′弹回或者被导致返回示于图13中的形态。
对于本技术领域中的熟练人员来说，显然是，当然存在柱塞6的不同于6′的其他各种形状，将会在启用期间提供等量的柱塞扩张和其内部容积的增大，并导引柱塞的随后弹回和其内部容积的减小以生成体现在所要求保护的装置之中的独特的自我排空效应。期望的是，所有这些结构形状都应当认为是处在所附各项权利要求所限定的本发明范围之内的。
参照图8、10和11可以更好地了解本发明的使用。在一种典型的应用中，装置2装接于一Luer-LokTM联接器94上。联接器94形成有一空心圆筒接头96，后者伸进联接器10内侧的槽孔98之中并依靠与联接器10内部上的各棱纹或螺纹36协同工作的螺纹100固紧在其中。在图示的实施例中，圆筒40具有一带锥度的外表面102，可导致与接头96内部的一种楔紧作用，如在104处所指出那样，以致随着接头94转动并拧进槽孔98，圆筒40和接头96紧紧地楔合在一起而密封起来防止流体的任何漏失。另外，圆筒40和接头96可以是平直的而带有平行的表面，而它们可以用一种粘接剂，诸如一种溶解粘接剂固紧在一起，一如图15中97处所示。
最好是，带锥度圆筒40和接头96的设计是如此的，即圆筒40的端部106与接头96内部上的对置表面108紧密相邻或贴靠，以致它们之间的空隙10达到最小。
本发明的装置之连接于管筒48或任何其他装置可以随需要设计为可解脱的或永久性的。在图示的实施例中，接头在其对置端部处具有一短接管112，通常的管筒48装接于此管。管筒通常如114处所示稍有伸展，使得管筒48借助于管筒的弹性变形以及管筒48内表面与短接管112外表面之间的压配合的组合卡紧在短接管112上。如果担心管筒48可能从短接管112上脱离，一通常的外部卡扣(未画出)可以围绕管筒48的覆盖短接管112的周边安放并被上紧以确保管筒与短接管之间的良好连接。另外，多种粘接剂或溶剂可以用以把管筒与短接管固紧在一起。这些溶剂或粘接剂必须选定得致使它们不会侵入装置的液流路径或游移而在装置中别的地方造成不希望有的粘接。
阀门2的启用和撤用通过对比图7和8将会最好地予以了解。在其撤用形态下的本装置示于图7之中，柱塞6处在其“静置”或完全弹回的取向上。(为对比起见，将会理解，图8的接头94和管筒49应当也想象为出现在图7之中)。启用包括把无针阀门2接合于一液剂供应源，诸如一注射器或其他盛贮装置，部分画在图8中116处。连接通常要通过一联接器118，其结构上类似于阀门的联接器10。联接器118包括一圆筒外壁120，它在其内侧上具有各棱纹或螺纹122。与联接器118中心轴线对中的喷嘴90从联接器118端部124向外延伸并做成带有锥度以配装到壳体8分段28的装放部分126里面。喷嘴90的内部是一开敞的液流槽道128，与液剂储器116的内部流体连通。储器116在此图示为一通常的注射装置，带有一装放在一圆筒130之中的可动活塞132。活塞132由医生或护士操纵如箭头50所示而迫使液剂向前。液剂分发装置116的这种使用和操作是常见的，不需再作说明。同样，这种装置可以采取许多不同的形式，所有的全都同等地适用于本发明。
随着联接器118由于螺纹32与112的相互作用而被推移向前(如箭头134所示)，带锥度的喷嘴90与壳体装放分段126的内表面136相互作用而产生一种类似于上述在接头94与10之间的那种楔紧作用，从而形成一种机械式紧密连接。同时，联接器118的前端138接触于柱塞6的远端表面20并迫使柱塞6沿下游或近端方向上受压，从而导致槽缝22接触杆件14的尖端64并随着它穿过和套住尖端64而被迫张开，一如图11中最为清楚地所示。由于喷嘴90向前移动所造成的柱塞6其余部分的压缩位移促使柱塞6的其他各部分沿着杆件14和各肋片86(以及86′，如果存在)的相应各分段移动，从而迫使柱塞6的壁部向外伸展和扩张，显著地增大了柱塞6的内部容积并形成液体能够沿着杆件14和各肋片86的表面流动通过的空间82。在柱塞6如此回缩的情况下，液剂可以从液剂储器或供应装置116自由地流经喷嘴90和此时张开的槽缝22，沿着并靠近杆件14和各肋片86的外表面(通过由相邻各肋片86、杆件14和柱塞6的内表面形成的各细长的V形空间82)，并进而通过各开口146而进入导管46、42和38，进而通过短接管112之中的槽道140而进入管筒48的内部142，以及随后到达病人或其他接受者。
由于液剂源116和阀门2通过螺纹32与112的相互作用和装放器126与喷嘴90的楔紧作用被牢固地锁定在一起，所以，这一启用后的构形是稳定的，并可以按照医生、护士或其他使用者继续分发液剂的愿望长久维持下去。它当然还可以维持很长的时间而无需人照料或控制，此时储器或液剂供应装置116以机械方式与电气方式操纵并通过阀门2向病人或接受者提供一连续或间断的液流。
在现有装置中，挠性柱塞只沿着管式插管的外侧滑动。由于插管的直径一致，柱塞在其基本上全部长度受到强烈压缩，只在远端处被伸展或扩张，于是就仅以开启端部槽缝并允许空心插管的端部伸进液体分发装置的喷嘴的最小量。当分发装置的喷嘴随后被撤出和柱塞被允许沿着插管的外表面在趋远方向上弹回并封盖插管的开敞端部时，在插管中生成了部分真空。这本身又通常导致液剂从病人或接受者那里被撤出并由吸力抽回而进入现有插管所连接的导液管。当接受者是一病人时，吸回而进入插管的液体通常会包括全部或部分静脉血液。如此滞留在插管中的血液此后往往会凝固和絮凝，导致空心插管内部的堵塞和使得液体的随后施用难以或不可能进行，直至阀门和插管或是更换或是洗净为止。
图8表明本发明的改进，其中完全避免这种部分真空的产生并显示出装置的自我排空性能。柱塞，由于启用期间被伸展以增大内部容积，在撤用期间弹回并减小该容积，以致一当撤用柱塞壁部之缩进空间82(基本上消除了空间82)就排出基本上所有留在阀门之内的残余液体，并迫使它通过各出口导管被排除出去。此外，柱塞壁部的弹回往往造成一暂态超压，这也有助于排出残余液体。由于柱塞最终弹回到其静置形态，此超压会降低到适中压力。由于本装置的中心构件是实心杆件14，而不是一敞口插管，弹回中的柱塞6的端部20越过杆件14的远端64，而槽缝22在内部容积减小之前关闭，因此弹回中的柱塞的排空作用就完成了。因而，不同于现有的阀门，端部20的移动和槽缝22的关闭不形成任何负压。
装置的自我排空和压力生成作用从图8显然可见。随着从接受者撤出喷嘴90，已经处在压缩之下并已经伸展和扩张在杆件14的各肋片86以上的、柱塞6的分段18开始弹回并朝向图7中所示的形态返回。这就导致空间82完全地或基本上完全被关闭，而所有已在该空间中的液体因而被迫穿过各开口146进入导管46和进而到导管42、38、140和142，再进入接受者或病人，在阀门中留下没有多少残存液体，对比一下图9与10，这将显然可见。这与现有各种装置的操作正好相反，在这些装置中柱塞返回到撤用后的位置对于插管的内部容积不具有任何影响，因为插管是由一种刚硬塑料或类似材料制成的并因此不因来自柱塞的压力而变形。因而，残存在插管内部的液剂不能由于柱塞的返回到其撤用后位置而被排空。在本发明中，相反，柱塞弹回或返回到其撤用后位置可迫使阀门中的残存液体向下游达到接受者或病人。
在大多数情况下，柱塞6(或6′)的返回和关闭动作将完全由制成柱塞的弹性材料的回弹特性予以充分实现，以致不需要柱塞的任何外部偏压或推送作用。不过，如果需要，可以通过以下方式来补充柱塞6的正常回弹特性在装置组装期间，以一种惰性气体144，诸如氮或氩，最好是在压力下充灌空间80。因而，随着装置被启用和柱塞6壁部围绕杆件14与各肋片86被迫向外扩张，它遇到了空间80之内的压缩气体，并在减小空间80容积的同时，压缩(或进一步压缩)气体144。于是，当装置撤用之后，压缩气体144作用在柱塞6的外表面并随着腔室80的容积开始增大(以及空间82减小)，膨胀气体的压力补充柱塞6材料的正常回弹特性，导致装置比较迅速和彻底地排空自身。膨胀着的压缩气体144迫使柱塞材料比较完全地呈现示于图9之中的形态，在柱塞6的内壁与杆件14和各肋片86的外表面之间具有较为紧密的配合。关于空间80和92，通过对比示于图12之中的肋片6′实施例的图14和图16，将可以看到同样的效果。也可能通过机械而非气动作用来达到同样的效果，如果打算安置就位一些小弹簧(未画出)在空间82之内并接触于柱塞壁部的外表面和壳体壁部的内表面，而这些弹簧在柱塞6扩张时会受到压缩。一当撤用，被压缩者则会弹回和扩张，向内推压柱塞壁部并促进减小柱塞的内部容积。
因而将会看到，不同于现有装置，其中通过阀门的液流槽道具有位于一插管中的固定的容积，本发明的装置，其变容积流动路径由中心杆件和各肋片与柱塞的扩张和收缩内部尺寸之相互作用而形成，采用了一种独特的自我排空和压力生成作用，可促使基本上全部液体被迫进入接受者或病人。这样不仅保持阀门不被血液或其他接受者液体的回流所阻塞，而且还确保基本上旨在用于病人或接受者的全部液体剂量事实上得以施用，没有任何值得注意的数量被保留在或丢失在阀门结构本身里面。
为简短起见，在此关于向一名病人投用IV液体或类似药物说明了本装置及其操作。不过，显然，这种阀门还在有关的各医学领域内具有许多的其他用途，诸如通过一病人的肠胃系统投用药物或营养物。在医学领域之外它还有许多用途，诸如在化学或生物或医学试验过程中投用少量液态反应剂或试剂方面，或者在各种生产少量专用化学品的工艺方法中精确地投用和发送化学反应剂方面。其他一些用途可以包括精确地发送样品液体，用于标定测试仪器或用于从事水力或其他液流实验，或小规模生产作业。
对于本技术领域中的熟练人员来说，显然，有本发明的众多实施例，虽然以上并未直接说明，明显地处在本发明的范围和精神之中。以上的说明因此只是用作示范性的，而本发明的范围应当唯一地确定于所附各项权利要求。
权利要求
1.一种无针阀门，包括一具有一液体入口端和一液体出口端的管状壳体；一在所述壳体之内的实心杆件；以及一空心挠性柱塞，在所述壳体之内并可沿着所述杆件移动，所述柱塞响应一液体供应喷嘴的插入所述入口端而沿着所述杆件在一个方向上移动并与所述杆件协作以增大所述柱塞内部的容积并在所述入口与出口两端之间开通一条液流路径，以及响应所述液体供应喷嘴从所述入口端撤出而沿着所述杆件在一相反方向上移动并与所述杆件协作以减小所述柱塞内部的容积，关闭所述入口与出口两端之间的所述液流路径，并且促使所述流径之中的残余液体从所述阀门经由所述出口端被排放出去。
2.按照权利要求1所述的无针阀门，还包括所述杆件是细长的、与所述阀门共轴线并具有许多自杆件向外延伸的纵向肋片，所述各肋片在所述内部容积的所述增大方面和在所述内部容积的所述减小方面与所述柱塞协同工作。
3.按照权利要求2所述的无针阀门，其中一肋片从所述芯件向外延伸的距离在所述肋片的全长上是变化的。
4.按照权利要求3所述的无针阀门，其中所述肋片向外延伸的距离在所述肋片的全长上是连续变化的。
5.按照权利要求3所述的无针阀门，其中所述肋片向外延伸的距离在所述肋片的全长上是断续变化的。
6.按照权利要求2所述的无针阀门，还包括所述各肋片在靠近所述出口端处终结在环绕所述杆件的一空心环形件之中。
7.一种无针阀门，包括一远端和一近端，并包括一底座，设置在所述近端并包括一用于以液体连通方式装接于一液流管筒的接头；一实心细长液体槽流杆件，从接合于所述底座的一近端伸向一远端；以及一液流导管，制成在所述底座之中并延伸穿过所述接头伸进所述杆件的所述近端且设置得用于与所述管筒形成所述液体连通；一挠性柱塞，具有一壁部，形成一由一面向内的表面界定的空心内部；所述柱塞套装在所述杆件上，密封地装接于所述底座并可沿着所述杆件在一第一启用位置与一第二撤用位置之间移动；在所述第一启用位置上，所述杆件保持所述柱塞处在一种所述内部具有一第一较大容积的状态，所述柱塞移离所述杆件的所述远端，并且形成一通过所述内部和沿着所述杆件的液流路径；而在所述第二撤用位置上，所述柱塞处在一种所述内部具有一第二较小容积的状态，所述杆件的所述远端由所述柱塞遮盖并且所述液流路径由所述柱塞的所述壁部堵塞；以及一管状壳体，套装在所述柱塞上并从所述装置的所述远端伸到所述底座，在所述远端处，所述壳体具有一细长的配装器，用于以液体连通方式可脱除地配装一液体源的一喷嘴，所述配装器设计得导引所述喷嘴沿着所述配装器移动而接触所述柱塞，所述柱塞响应所述喷嘴的移动和接触而在所述第一与所述第二两位置之间移动；以致所述柱塞响应所述喷嘴插进所述配装器从所述第一位置到所述第二位置的移动可导致所述杆件与所述柱塞协同工作而扩张所述柱塞并增大所述内部容积和向所述液体源与所述管筒之间的液流开通所述阀门，以及所述柱塞响应所述喷嘴移离所述配装器从所述第二位置到所述第一位置的随后移动可导致所述柱塞弹回和所述内部容积减小，对所述液流关闭所述阀门，排出所述阀门之内的残余液体和导致所述残余液体从所述阀门的近端流进所述管筒。
8.按照权利要求7所述的无针阀门，还包括所述杆件是细长的、与所述阀门共轴线并具有许多自杆件向外延伸的纵向肋片，所述各肋片在所述内部容积的所述增大方面和在所述内部容积的所述减小方面与所述柱塞协同工作。
9.按照权利要求8所述的无针阀门，其中一肋片从所述芯件向外延伸的距离在所述肋片的全长上是变化的。
10.按照权利要求9所述的无针阀门，其中所述肋片向外延伸的距离在所述肋片的全长上是连续变化的。
11.按照权利要求9所述的无针阀门，其中所述肋片向外延伸的距离在所述肋片的全长上是断续变化的。
12.按照权利要求8所述的无针阀门，还包括所述各肋片在靠近所述出口端处终结在环绕所述杆件的一空心环形件之中。
13.按照权利要求7所述的无针阀门，其中在所述柱塞内部减小时所述杆件与所述柱塞之间的所述协同工作生成一相对于残余液体的暂态正压，促进所述液体从所述阀门排入所述管筒。
14.按照权利要求7所述的无针阀门，其中所述弹性柱塞是由一种弹性材料制成的。
15.按照权利要求7所述的无针阀门，还包括一靠近所述近端的所述壳体的内部表面形成一个围绕所述杆件和一部分所述柱塞的腔室，所述腔室充满气体，以致所述柱塞向所述腔室的扩张可导致所述气体的压缩，所述压缩气体随后用以加强所述柱塞的弹回和所述内部容积的减小。
16.按照权利要求7所述的无针阀门，其中所述柱塞包括一扩展的近端分段，一当启用可加强所述内部容积的扩张程度。
17.一种用于一无针阀门的杆件，包括一细长的芯件，芯件具有许多由此芯件向外延伸的纵向肋片。
18.按照权利要求17所述的用于一无针阀门的杆件，其中一肋片从所述芯件向外延伸的距离在所述肋片的全长上是连续变化的。
19.按照权利要求17所述的用于一无针阀门的杆件，其中一肋片从所述芯件向外延伸的距离在所述肋片的全长上是断续变化的。
20.按照权利要求16所述的用于一无针阀的杆件，还包括各肋片在靠近出口端处终结在环绕所述杆件的一空心环形件之中，一实心细长芯件具有许多共轴线的肋片从此芯件向外延伸。
全文摘要
公开了一种无针头阀门(2),此种阀门可免除一当撤用时的一些抽吸问题并形成一种有效的自我排空效应。阀门具有一底座(4),带有一接头(10)用于以液体连通方式装接于管筒或其他装置(48),一实心的细长液体槽流杆件(14);以及一内部液流导管(38、42、46);一挠性空心可扩张和可收缩的柱塞(6),套装在杆件(14)上并可沿杆件移动;以及一管状壳体(8),套装在柱塞(6)上并装接于底座(4)。当阀门(2)通过插入一液体源(116)的一喷嘴(90)而被启用时,杆件(14)与柱塞(6)壁部协同工件,以致随着柱塞(6)沿着杆件(14)缩回,它被扩大和它的内部被扩张。一当撤用,柱塞(6)就会收缩,内部容积减小,而弹回中的柱塞壁部会迫使阀门(2)之内的残余液体通过出口被排出,从阀门(2)排空残余液体。
文档编号A61M39/26GK1270533SQ98809128
公开日2000年10月18日 申请日期1998年8月31日 优先权日1997年9月15日
发明者马克·C·多伊尔 申请人:阿拉里斯医疗系统公司