一种压缩腔式流体输送系统的制作方法

本发明属于计算机x光断层扫描技术(ct)技术领域，涉及一种向患者注射对比剂和盐溶液的注射器，具体涉及一种压缩腔式流体输送系统。

背景技术：

在许多医疗诊断和治疗程序中，医生或其他人员向患者注射对比剂，配合计算机断层扫描(ct)成像辅助医生诊断。对比剂通过静脉到达检测位置，因为x光可以穿透人体的正常组织器官，但穿不透对比剂，这样通过对比剂在x光下的显示影像就可以获得期望的组织部位的图像，所得图像可以显示在监测器上并被记录。

在现有的市场上，大部分的注射器都包括自动驱动的注射管，有些注射器只有一个注射管，某些注射器包括两个注射管，一个用于对比剂，另一个用于盐溶液，但这种注射管式的注射器都不可以连续的从一个对比剂容器中进行多个注射，即当注射管中的对比剂或盐溶液余量不足时，需要停下来进行吸药操作。所以其操作流程必须包含：吸药、排气和注射三部分，并且不可同时进行，只能按照固定步骤依次进行操作，流程固化，需要花费操作者固定的不可减少时间。并且当任何一个注射管中的对比剂或者盐溶液在注射管中存在超过一定时间后经将被认为是无法使用的，必须进行更换，这样就会造成对比剂或者盐溶液的不同程度浪费，不利于对比剂或盐溶液的充分利用。

采用软管泵形式提供管路流体动力的注射器形式可以解决上述问题，现有的软管泵结构形式核心部件为蠕动泵，蠕动泵本身存在如下缺点：①因为蠕动泵泵管使用软管，所以会使其承受压力有限，无法达到传统的注射管式的高输出压力，应用场景受限，不能应用于高注射压力的情况；②因为泵在运作时会产生脉冲流，造成流体压力在管路系统中无法保持恒定，即存在脉冲压力，这种方式造成对比剂或盐溶液进入患者体内时流速不稳定，影响最终的成像效果。

技术实现要素：

为解决现有技术的不足，本发明提供一种压缩腔式流体输送系统，可以解决传统的注射管式注射器操作流程繁琐、药液不能充分利用的弊端，同时还可以解决蠕动泵形式软管系统存在的注射压力有限、流体注射速率不稳定的问题。

为解决现有技术的不足，本发明提供的技术方案为：

本发明提供一种压缩腔式流体输送系统，包括压缩腔式软管系统、直线运动组件和驱动组件；

所述压缩腔式软管系统包括取液系统和压缩系统；

所述取液系统包括对比剂取液装置和盐溶液取液装置；所述对比剂取液装置至少有两套；所述对比剂取液装置包括对比剂尖针头、对比剂导管和设置在对比剂导管上的气泡传感器和关断阀，所述对比剂导管的进口端与对比剂尖针头相连；所述盐溶液取液装置包括盐溶液尖针头、盐溶液导管和设置在盐溶液导管上的气泡传感器和关断阀，所述盐溶液导管的进口端和盐溶液尖针头相连；

所述压缩系统包括共用液管、流量传感器、压缩管路、压缩器、脉冲控制器、压力测量室和输出接头；所述共用液管的进口端和对比剂导管以及盐溶液导管的出口端相连，出口端连接压缩管路的进口端；所述流量传感器位于共用液管上；所述压缩管路至少有两套；所述压缩器位于压缩管路上，至少有一个压缩器处于压缩状态；所述压缩管路的出口端通过出液管路连接脉冲控制器、压力测量室和输出接头；

所述直线运动组件用于周期性的压缩所述压缩器；

所述驱动组件与直线运动组件相连，用于为直线运动组件提供动力。

优选的，所述压缩器为波纹形压缩器或球形压缩器；

所述压缩器的外壁具有弹性。

优选的，所述压缩器的进口端和出口端均设有单向阀；

所述压缩器的进口端位于压缩器的下方，出口端位于压缩器的上方；

所述压缩器的进口端和出口端设有限位凸台。

优选的，所述脉冲抑制器包括接受区、第一弹性膜片和密封区；所述接收区和出液管路相通；所述弹性膜片用于分隔接受区和密封区；所述密封区内填充可压缩材料。

优选的，所述压力测量室包括压力测量管以及设置压力测量管上的第一凸起和第二凸起；所述压力测量管和出液管路相连；所述第一凸起和第二凸起与压力测量管相通；所述第一凸起外端设有第二弹性膜片；所述第二凸起的外端设有第三弹性膜片。

优选的，所述驱动组件包括驱动电机、小同步带轮、同步带、大同步带轮、曲轴、连杆、连接件和曲轴轴承座；

所述驱动电机通过小同步带轮带动同步带转动；所述同步带带动大同步带轮转动；所述大同步带轮通过销键与曲轴固定连接，并驱动曲轴进行圆周旋转运动；所述曲轴带动所述连杆的大头端绕曲轴的中心轴线进行圆周运动；所述连杆的小头端通过销轴与连接件固定连接；所述连接件与直线运动组件固定连接；所述曲轴轴承座与曲轴的两端连接。

优选的，所述曲轴包括主动轮安装轴、两个从动轮安装轴和两个轴承座安装轴；所述从动轮安装轴固定于主动轮安装轴的两端，与主动轮安装轴平行，对称分布于主动轮安装轴的两侧；所述轴承座安装轴固定于从动轮安装轴的外端，轴承座安装轴的中心轴线与主动轮安装轴的中心轴线共线；所述主动轮安装轴用于安装大同步带轮，所述从动轮安装轴用于安装连杆的大头端，所述轴承座安装轴用于安装曲轴轴承座。

优选的，所述连接件形状为u字型，其平行的两侧边与所述连杆的小头端通过销轴连接，其顶端通过螺钉与直线运动组件固定连接。

优选的，所述直线运动组件包括支撑板、第一直线轴承座、第一直线导杆、活动压缩板和固定板；所述第一直线轴承座固定于支撑板上，所述直线导杆与第一直线轴承座活动连接；所述活动压缩板与直线导杆固定连接；所述活动压缩板和固定板分别与压缩器的进口端和出口端相连。

优选的，所述固定板设有卡槽一；所述活动压缩板设有卡槽二；所述卡槽一和卡槽二均为弧形；所述卡槽一和卡槽二分别与压缩器的进口端和出口端连接。

本发明的有益效果：

1)本发明设置了压缩器，可以持续的提供高压力流体；

2)本发明设置了脉冲抑制器，能够抑制流经的流体的脉冲，保证流体注射速率稳定；

3)本发明同时设置了多个对比剂取液装置，并在对比剂取液装置上设置了气泡传感器和截止阀，可以及时察觉空的对比剂取液装置并通过截止阀来对管路进行切换，解决了传统的注射管式注射器操作流程繁琐、药液不能充分利用的弊端。

附图说明

图1为本发明提供的压缩腔式流体输送系统的外形图；

图2为本发明提供的压缩腔式软管系统的结构图；

图3为本发明提供的驱动组件的结构图；

图4为本发明提供的直线运动组件的结构图；

图5为曲轴的结构示意图；

图6(a)为连接件与第一直线导杆的安装示意图；

图6(b)为连接件、第一直线导杆的结构示意图；

图7(a)为连杆的大头端位于曲轴轴承座9点钟方向的结构示意图；

图7(b)为连杆的大头端位于曲轴轴承座6点钟方向的结构示意图；

图7(c)为连杆的大头端位于曲轴轴承座3点钟方向的结构示意图；

图7(d)为连杆的大头端位于曲轴轴承座12点钟方向的结构示意图；

图8(a)为脉冲抑制器的外形图；

图8(b)为脉冲抑制器的外形图；

图8(c)为脉冲抑制器在管路压力处于高值时的截面图；

图8(d)为脉冲抑制器在管路压力处于低值时的截面图；

图9(a)为处于压力释放状态下的波纹形压缩器的外形图；

图9(b)为处于压力释放状态下的波纹形压缩器的截面图；

图9(c)为处于完全压缩状态下的波纹形压缩器的外形图；

图9(d)为处于完全压缩状态下的波纹形压缩器的截面图；

图10(a)为处于压力释放状态下的球形压缩器的外形图；

图10(b)为处于压力释放状态下的球形压缩器的截面图；

图10(c)为处于压缩状态下的球形压缩器的外形图；

图11(a)为压力测量室的外形图；

图11(b)为未受到流体压力时压力测量室的截面图；

图11(c)为受到流体压力时压力测量室的截面图；

图12(a)为截止阀打开时的截面图；

图12(b)为截止阀关闭时的截面图；

其中，1为压缩腔式软管系统；2为直线运动组件；3为驱动组件；101为盐溶液尖针头；102为盐溶液导管；104、118为对比剂导管；105、107为单向阀；103、119为对比剂尖针头；109为输出接头；110为压力测量室；111为脉冲控制器；123、124、125、126为超声气泡传感器；117为共用液管；127为超声流量传感器；106、116为压缩管路；31为曲轴；311、312为从动轮安装轴；313、315为轴承座安装轴；314为主动轮安装轴；32为连杆；33为连接件；34为曲轴轴承座；331为螺钉；332为销轴；35为大同步带轮；36为同步带；37为小同步带轮；38为驱动电机；21为第一直线导杆；22为第二直线导杆；23为第二直线轴承座；24为固定板；241为卡槽一；25为第一直线轴承座；26为支撑板；27为活动压缩板；271为卡槽二；108、114为波纹形压缩器；1141、1082为波纹形压缩器的侧壁；1084为波纹形压缩器的进口端；1087为波纹形压缩器的出口端；1088为固定环；1081、1083、116、112为限位凸台；1085、1042为波纹形压缩器的内腔；11、12为球形压缩器；111为球形压缩器的出口端；113为球形压缩器的侧壁；114为球形压缩器的内腔；115为球形压缩器的入口端；1112、1113为接受区；1111、1115为第一弹性膜片；1110、1114为密封区域；1101为第二弹性膜片；1102为第三弹性膜片；1103为第一凸起；1104为第二凸起；1105为压力测量管；120、121、122为截止阀；1201为阀体；1202为阀芯；1203为头端；1204为凹陷；1205为安装空间。

具体实施方式

下面结合实施方式对本发明作进一步描述。以下实施方式仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。

本发明实施例提供一种压缩腔式流体输送系统，参见图1，包括压缩腔式软管系统1、直线运动组件2和驱动组件3。

在使用中，本发明提供的压缩腔式流体输送系统配备支撑装置，用于固定压缩腔式软管系统、直线运动组件和驱动组件。支撑装置的形式根据实际使用的需要设计即可。

压缩腔式软管系统包括取液系统和压缩系统；取液系统包括对比剂取液装置和盐溶液取液装置；对比剂取液装置至少有两套；对比剂取液装置包括对比剂尖针头、对比剂导管以及设置在对比剂导管上的气泡传感器和关断阀，对比剂导管的进口端与对比剂尖针头相连；盐溶液取液装置包括盐溶液尖针头、盐溶液导管以及设置在盐溶液导管上的气泡传感器和关断阀，盐溶液导管的进口端和盐溶液尖针头相连。在注射操作期间，当对比剂容器或盐溶液容器中的任何一个盛装的液体用完后，其所在管路的气泡传感器就可以检测到气体的存在，可知道具体哪个容器已经用完，并且通过关断阀来对管路进行切换。在实际使用时，可根据需要将对比剂尖针头、对比剂导管、盐溶液尖针头、盐溶液导管、气泡传感器和关断阀等选用可拆卸的方式固定到支撑装置上。

压缩系统包括共用液管、流量传感器、压缩管路、压缩器、出液管路、脉冲控制器、压力测量室和输出接头；共用液管的进口端和对比剂导管以及盐溶液导管的出口端相连，出口端连接压缩管路的进口端；流量传感器位于共用液管上；压缩管路至少有两套；压缩器位于压缩管路上，至少有一个压缩器处于压缩状态；压缩管路的出口端通过出液管路连接脉冲控制器、压力测量室和输出接头。压缩器为外壁具有弹性可压缩并回弹的容器，其具有至少一个进口端和至少一个出口端。流量传感器用来监测共用液管的流体流量。由于压缩器的结构运动方式决定，单一的压缩器输出流体的方式只能是周期性、脉冲性质的流体，为了保证流体流经压缩器后的管路部分为连续的同时保持稳定压力的，所以压缩管路至少有两套，同时在同一时间至少有一个压缩器处于压缩状态，就可以保证后面的管路中的流体为持续的高压力流体。同时，本发明设置了脉冲抑制器，能够抑制流经的流体的脉冲，获得压力稳定连续平稳的流体。在实际使用时，可根据需要将共用液管、流量传感器、压缩管路、压缩器、脉冲控制器、压力测量室和输出接头等选用可拆卸的方式固定到支撑装置上。

在本发明的可选实施例中，流量传感器为超声流量传感器。

在本发明的可选实施例中，气泡传感器为超声气泡传感器。

在本发明的可选实施例中，出液管路上还设有气泡传感器，用于监测压缩环节有否气体产生。气泡传感器为超声气泡传感器。

在本发明的可选实施例中，对比剂导管、盐溶液导管、共用液管、压缩管路和出液管路采用软管。

在本发明的可选实施例中，关断阀采用截止阀，截止阀通过无接触的方式关断软管内的流体，避免对对比剂和盐溶液造成污染。

在本发明的可选实施例中，参见图2，压缩腔式软管系统包括取液系统和压缩系统；取液系统包括对比剂取液装置和盐溶液取液装置；对比剂取液装置有两套；对比剂导管104的进口端与对比剂尖针头103相连，对比剂尖针头103之后依次设有超声气泡传感器125和截止阀121；对比剂导管118的进口端与对比剂尖针头119相连，对比剂尖针头119之后依次设有超声气泡传感器124和截止阀120。盐溶液导管102的进口端和盐溶液尖针头101相连，盐溶液尖针头101后依次设有超声气泡传感器123和截止阀122。

在本发明的可选实施例中，参见图2，压缩系统包括共用液管117、设置在共用液管117上的超声流量传感器127，两套压缩管路106和116、设置在压缩管路上的压缩器108和114，出液管路、设置在出液管路上的超声气泡传感器126、脉冲控制器111、压力测量室110和输出接头109。共用液管117的进口端和对比剂导管104、118以及盐溶液导管102的出口端相连，出口端通过三通112连接压缩管路106和116的进口端；压缩管路106和116的出口端通过三通与出液管路进口端相连，出液管路上依次设有超声气泡传感器126、脉冲控制器111、压力测量室110和输出接头109。

驱动组件通过直线运动组件与压缩器相连，用于为直线运动组件提供动力。

直线运动组件为连接转化单元，可以将驱动组件的圆周运动转化为往复直线运动，用于周期性的压缩所述压缩器；以往复直线运动的方式带动压缩腔式软管系统进行流体输送。

具体的，参见图3、图6(a)和图6(b)，驱动组件3包括驱动电机38、小同步带轮37、同步带36、大同步带轮35、曲轴31、连杆32、连接件33和曲轴轴承座34；驱动电机38通过小同步带轮37带动同步带36转动；同步带36带动大同步带轮35转动；大同步带轮35通过销键与曲轴31固定连接，并驱动曲轴31进行圆周旋转运动；曲轴31在进行圆周旋转运动时带动连杆32的大头端绕曲轴31的中心轴线进行圆周运动；连杆32的小头端通过销轴332与连接件33固定连接；连接件33与直线运动组件固定连接；曲轴31的两端与曲轴轴承座34相连；曲轴轴承座34与支撑装置固定连接。

具体的，参见图3和图5，曲轴包括主动轮安装轴314、两个从动轮安装轴311、312和两个轴承座安装轴313、315。从动轮安装轴311和从动轮安装轴312固定于主动轮安装轴314的两端，与主动轮安装轴314平行，对称分布于主动轮安装轴314的两侧。安装轴313和安装轴315分别固定于从动轮安装轴312和从动轮安装轴315的外端，安装轴313和安装轴315的中心轴线与主动轮安装轴314的中心轴线共线。主动轮安装轴314用于安装大同步带轮35，从动轮安装轴311、312用于安装连杆32的大头端，轴承座安装轴313、315用于安装曲轴轴承座34。

具体的，参见图4，直线运动组件包括支撑板26、第一直线轴承座25、第一直线导杆21、活动压缩板27和固定板24。支撑板26固定的安装在支撑装置上；第一直线轴承座25固定于支撑板26上，第一直线导杆21与第一直线轴承座25活动连接；可以进行直线方向上的上下往复运动；活动压缩板27与直线导杆21固定连接；活动压缩板27和固定板24分别与压缩器的进口端和出口端相连。固定板固定在支撑装置上。

参见图3、图6(a)和图6(b)，连接件33形状为u字型，其平行的两侧边与连杆32的小头端通过销轴332连接，其顶端设有螺纹孔，顶端通过螺钉331与第一直线导杆21固定连接。

参见图7(a)、图7(b)、图7(c)和图7(d)，曲轴31转动时带动连杆32的大头端做圆周运动，连杆32的小头端可以围绕销轴332转动，连杆32的小头端连接第一直线导杆21，第一直线导杆21沿竖直方向直线运动。当第一直线导杆做上下的往复直线运动时，带动活动压缩板进行上下的往复直线运动，同时活动压缩板带动压缩器进行往复压缩和释放。由于曲轴31的从动轮安装轴311和从动轮安装轴312是对称于曲轴31中心轴分布的，曲轴31转动时，两个压缩器中一个处于被压缩的状态，另一个将处于释放的状态。

在本发明的可选实施例中，参见图4，活动压缩板27固定在直线导杆21的顶端。

在本发明的可选实施例中，参见图4，固定板24设有卡槽一241，活动压缩板27设有卡槽二271，卡槽一241和卡槽二271均为弧形，卡槽一241和卡槽二271用于固定压缩器。

在本发明的可选实施例中，参见图4，直线运动组件还包括两个第二直线导杆22和两个第二直线轴承座23，第二直线轴承座23固定在压缩板27的两侧，第二直线导杆22与第二直线轴承座23活动连接，第二直线导杆与支撑装置固定连接。第一直线导杆21带动活动压缩板27上下运动，活动压缩板27沿第二直线导杆22上下运动，第二直线导杆22和第二直线轴承座23用于保证活动压缩板27沿竖直方向上下运动。

在本发明的可选实施例中，压缩器的进口端和出口端均设有单向阀。单向阀可以是通过螺纹连接的形式连接到压缩器上，也可以是通过焊接的形式连接，同时还可以通过内部预置的形式放在压缩器内部，总的原则是通过单向阀达到控制通过压缩器的流体方向是单向的目的。

在本发明的可选实施例中，压缩器的进口端在压缩器的下方，出口端在压缩器的上方。因为气体总是在其内部腔体的最上方位置，进口端在压缩器的下方可以将其内部有可能存在的气体完全排出。在使用前，可将压缩器内的空气排入压缩管路，最终通过输出接头排出到大气中。

在本发明的可选实施例中，压缩器的两端设有限位凸台。限位凸台的作用为将压缩器的两端有效的固定在直线运动组件中的活动压缩板和固定板上，保证活动压缩板的每一次往复直线运动都能使压缩器执行一个充分完整的压缩做功和压力释放的过程，避免因压缩器压力释放后弹性复原不及时造成的流体输送效率降低。

在本发明的可选实施例中，压缩器为波纹形压缩器。

在本发明的可选实施例中，参见图9(a)及图9(b)，波纹形压缩器108具有进口端1084和出口端1087，同时具有波纹管形式的弹性侧壁1082，并且在进口端1084设有限位凸台1083，波纹形压缩器108与限位凸台1083之间为固定环1088，在出口端1087设有限位凸台1081，波纹形压缩器108与限位凸台1081之间为固定环1088。两个固定环分别与卡槽一和卡槽二固定连接。参见图2及图9(b)，当活动压缩板带动限位凸台1081竖直向下运动时，安装在进口端1084处的单向阀107可以防止流体从进口端1084流出，保证了流体只能从出口端1087流出，而当活动压缩板带动限位凸台1081向上运动时，出口端1087处的单向阀105可以防止流体从流体出口流进波纹形压缩器108，保证流体只能从进口端1084流进，从出口端1087流出，这样就保证了流体在波纹形压缩器108内部的流通方向唯一性。参见图9(b)，当波纹形压缩器108压力完全释放时，此时波纹形压缩器108处于高度最高的状态。此状态下的波纹形压缩器108的内腔1085的容积最大，我们假设此时内腔容积的值为v1。参见图9(c)和图9(d)，当波纹形压缩器114处于完全压缩状态下时，波纹形压缩器114处于高度最低的状态，同时因为外壁的挤压，其内部的容积也变的最小。图9(d)为处于压缩状态下的波纹形压缩器114的剖视截面图，此时其侧壁1141处于被压缩的状态，其腔体1142内的容积为最小状态，假设此时腔体1142的容积为v2，那么v1与v2的差值即为波纹形压缩器114单次压缩能够输出的流体体积。

在本发明的另一实施例中，压缩器为球形压缩器。参见图10(a)，球形压缩器11具有圆形或椭圆形的弹性外壁。参见图10(b)，球形压缩器11具有入口端115和出口端111，具有可变体积的内腔114和弹性侧壁113，在入口端115设有限位凸台116，在出口端111设有限位凸台112。参见图10(a)及图10(b)，当球形压缩器的压力完全释放时，假设此状态下的球形压缩器11内部腔体容积为v3。参见图10(c)，当球形压缩器12处于完全压缩状态时，此时球形压缩器12腔体内部的容积设定为v4，那么v3与v4的差值即为球形压缩器单次压缩所挤出的流体体积。

图8(a)及图8(b)为本发明所采用的脉冲抑制器的外形图。脉冲抑制器包括接受区、第一弹性膜片和密封区；接收区和出液管路相通；弹性膜片用于分隔接受区和密封区；密封区内填充可压缩材料，如气体。具体的，参见图8(c)，当高压力的液体进入脉冲抑制器的接受区1113，推动第一弹性膜片1115发生向上的弹性形变，密封区域1114内存储有可压缩的气体，此时密封区域1114处于压缩状态，储存压力势能，并将部分高压力流体存储在第一弹性膜片1115鼓起的区域，起到平衡管路内压力的目的。参见图8(d)，此时管路中的液体压力低于平均值，脉冲抑制器中的原本处于压缩状态的区域1114此时变为舒张状态1110，同时释放压力势能，利用第一弹性膜片1111将存储于接受区1112内的液体排出到管路中，对于出液管路中的液体压力起到补充作用，用来平衡低压状态下的出液管路压力。

图11(a)为压力测量室的外形图。具体的，参见图11(a)、图11(b)及图11(c)，压力测量室110包括压力测量管1105以及设置压力测量管上的第一凸起1103和第二凸起1104；压力测量管1105和出液管路相连；第一凸起1103和第二凸起1104与压力测量管1105相通；第一凸起1103外端设有第二弹性膜片1101；第二凸起1104的外端设有第三弹性膜片1102。第二弹性膜片1101和第三弹性膜片1102为弹性金属膜片，其在受到流体压力时会发生弹性形变，并且在流体压力消失时恢复到原来的形状。当压力测量室受到流体压力时，如图11(c)所示，第二弹性膜片1101和第三弹性膜片1102会发生形变，在位移传感器的检测下可以准确捕捉到第二弹性膜片1101和第三弹性膜片1102的变形量，可以将第二弹性膜片1101和第三弹性膜片1102的变形量数据转化为压力测量室110内的流体压力值。如果第二弹性膜片1101和第三弹性膜片1102的变形量存在差值，则可对其检测压力差值进行校正，以得到准确的压力值。

图12(a)为截止阀(120、121和122)处于打开位置的截面图，其中，阀体1201拥有对比剂导管104和118以及盐溶液导管102的安装空间1205，安装空间具有形状与阀芯1202头端1203类似的凹陷1204，截止阀120、121和122处于打开状态时，阀芯1202与凹陷1204之间的距离可以允许对比剂导管104、118以及盐溶液导管102中的流体通过。图12(b)为截止阀120、121和122处于关闭位置的截面图。此时阀芯1202向下运动，其头端与凹陷1204处的空间缩小直至将对比剂导管104、118以及盐溶液导管102完全挤压，达到关闭对比剂导管104、118以及盐溶液导管102的效果。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。