具有可变容积的气泡截留装置制造方法

具有可变容积的气泡截留装置制造方法
【专利摘要】气泡截留装置(200)具有汽缸(201)、柱塞(202)以及中心管(203)。中心管(203)上的螺纹(210(a)与211(a))分别与汽缸(201)与柱塞(202)的螺纹(210(b)与211(b))啮合。装置(200)包括具有锥形端部结构的腔室(225)，因为汽缸(201)具有漏斗形基座(215)且柱塞(202)具有相应的凹形(216)。旋转管手柄(230)同时保持住汽缸(201)引起腔室容积改变，但腔室出口(227)自始至终保持在容积中心。在使用过程中，腔室将被保留在最大容积或接近最大容积处，但接近剂量结束时，腔室容积可以被减小，以使得残余液体被排出。这尤其有利于例如新生儿分娩系统的应用，在该应用中，剂量容积较小。
【专利说明】具有可变容积的气泡截留装置

【技术领域】
[0001] 本发明涉及医疗设备中向患者输送液体。

【背景技术】
[0002] 我们在先公布的PCT说明书W02011/077420描述了一种用于输液线的气泡截留装 置。其具有位于腔室容积中心的腔室出口。因为相对于流线的其余部分，流动在装置中减 慢，所以例如空气的气体趋向于作为上升至最大高度的气泡排出。重要的是，因为腔室中的 最大高度在出口的高度之上，因此气泡不可能被排出去。US7279031 (D. W. Wright)描述了一 种栓子清除设备，其中，出口也位于腔室中心，腔室具有带排气孔的壁以允许气体排出。出 口位于中心是为了防止气泡以任意方向穿过出口流出。
[0003] -些临床情况的额外要求在于极少的残余液体会保留在输液器中。在某些情况 中，例如某些婴儿与儿科的治疗中，残余量不应超过一毫升的一小部分。
[0004] 本发明涉及提供一种气泡截留装置，其至少具有现有技术的气泡截留方面内容， 但还允许进入的所有液体完全或接近完全地流出。


【发明内容】

[0005] 根据本发明，提供一种液体供给气泡截留装置，包括：
[0006]外壳，
[0007] 柱塞，其布置成在所述外壳中运动以限定腔室，
[0008] 腔室入口，
[0009] 腔室出口，以及
[0010] 其中，所述柱塞与所述外壳被布置成相互运动以改变所述腔室的容积，同时保持 所述出口被定位于所述腔室容积中，以防止气体在使用过程中流出。
[0011] 因为出口位于腔室中，腔室中作为气泡漏出的气体将升到出口高度之上，从而将 不通过出口。并且如果需要的话，例如医学应用中接近剂量结束时，可以减小腔室容积，从 而可以在使用之后排出内含液体，剩余少量或不剩余残余液体。
[0012] 在一个实施例中，对于一系列所述腔室容积，柱塞与外壳适合于将所述出口大体 上保持在腔室容积中心处。
[0013] 在一个实施例中，入口与出口在穿过腔室延伸的管中。
[0014] 在一个实施例中，外壳、柱塞、以及管子相对于彼此可运动，从而当容积改变时，所 述出口保持位于所述腔室容积中。在一个实施例中，所述外壳、所述柱塞以及所述管通过节 距螺纹地啮合，从而相对的旋转运动引起所述出口相对于所述外壳运动。
[0015] 在一个实施例中，入口与出口相邻。
[0016] 在一个实施例中，入口与出口大致在直径上相对。
[0017] 在一个实施例中，管具有入口导管，其从管的一端延伸至形成入口的管的开口。优 选地，管子具有出口导管，其从形成出口的管的开口延伸至管的端部。在一个实施例中，管 与柱塞螺纹地啮合。
[0018] 在一个实施例中，管子与外壳螺纹地啮合，并且螺距被设置成使得所述管相对于 所述柱塞和所述外壳的旋转引起所述柱塞在所述外壳中平移运动，以改变所述腔室容积， 一个旋转方向使得容积增加，而相反的方向使得容积减小。
[0019] 在一个实施例中，外壳与柱塞配置有表面，以在腔室端部处提供圆锥腔室形状，柱 塞朝向圆锥腔室形状运动以减小容积。
[0020] 在一个实施例中，外壳具有螺纹，其与螺母的螺纹啮合，并且将螺母连接至柱塞， 从而螺母的旋转引起柱塞平移，以改变腔室容积。在一个实施例中，外壳具有外螺纹，并且 螺母具有内螺纹。
[0021] 在一个实施例中，螺母包括用于使用者旋转的手指抓握工具。
[0022] 在一个实施例中，装置包括刻度线，以指示腔室容积改变。优选地，所述刻度线在 夕卜壳上。
[0023] 在一个实施例中，外壳包括与装置的另一部件相接合的特征，以向提供指示腔室 容积改变程度的触觉或音频操作者反馈。
[0024] 在一个实施例中，入口与出口在外壳中和/或柱塞中。
[0025] 在一个实施例中，入口与出口在外壳中，并且柱塞具有内部导管，其被布置成在柱 塞的关闭位置互相连接入口和出口。优选地，入口在柱塞中，出口在外壳中。在一个实施例 中，入口与出口同轴。
[0026] 在一个实施例中，装置适于连接在医疗液体供给系统中，例如输液系统。
[0027] 在另一方面中，本发明提供一种用于将液体输送至身体的医疗液体供给系统，所 述系统包括供给管和连接至供给管的如以上任意实施例中限定的装置。在一个实施例中， 所述系统为输液系统。

【专利附图】

【附图说明】
[0028] 参照附图可以从仅作为示例给出的一些实施例的以下说明中更加清楚地理解本 发明，在附图中：
[0029] 图1与2为处于不同位置的本发明的气泡截留装置的透视图；
[0030] 图3至5分别为满腔室容积、减少的腔室容积、以及零腔室容积位置的横截面视 图；
[0031] 图6至12为图1至5所示装置的零部件，S卩，汽缸、柱塞、螺母以及中心管的透视 图；
[0032] 图13与14为本发明的另一装置分别处于满腔室容积和零容积的透视图；
[0033] 图15至17为图13与14所示的装置分别处于满腔室容积、减少的腔室容积、以及 零腔室容积的横截面视图；
[0034] 图18至23为图13至17所示的装置的零部件，S卩，柱塞、中心管以及汽缸的视图；
[0035] 图24与25为分别处于满容积和减少的容积的本发明的又一气泡截留装置的透视 图；
[0036] 图26至29为使用中处于各种位置的装置的横截面视图，其中，图26示出了用于 初始空气清除的关闭位置，图27示出了具有满容积的装置，图28为处于减少的容积，而图 29为处于接近零容积；
[0037] 图30与31为图24至29所示装置的柱塞的透视图，而图32与33为该装置的汽 缸的透视图；
[0038] 图34至43为本发明的又一装置的视图，其中，图34至36为不同腔室容积的横截 面视图，图37为总体透视图，图38与39为汽缸的透视图；图40与41为柱塞的透视图，并 且图42与43为装置的螺母的透视图；以及
[0039] 图44至53为又一装置的视图，其中，图44为总体透视图，图45至47为不同腔室 容积（满的、减少的、以及零）的横截面视图，图48与49为该装置的汽缸的透视图，图50 与51为该装置的柱塞的透视图，而图52与53为该装置的螺母的透视图。

【具体实施方式】
[0040] 参照图1至12,气泡截留装置1包括汽缸2、柱塞3、拇指旋转螺母4、以及中心管 5。汽缸2具有主体10和手柄12,主体10具有外部螺纹11。汽缸2接合螺母4的内部螺 纹15,以使得螺母4可以随着螺纹11与15的啮合由使用者旋转。
[0041] 螺母4具有中心套筒16,中心管5穿过该套筒16。套筒16与中心管通过螺母4 上的螺纹17 (a)与管5上的螺纹17 (b)啮合。柱塞3随着螺母4移动，并且其密封套筒16 以和汽缸2的内表面一起形成具有可调节容积的腔室20。
[0042] 中心管5具有分开的入口导管与出口导管，其为中心孔形式，并且终止于腔室20 中的入口 6与出口 7。入口与出口的角色可以互换。
[0043] 汽缸手柄12具有基本上正方形横截面形状的通孔18 (a)。其接收管5的相应形 状的部件18(b)，从而管5可以在不旋转的情况下穿过手柄12滑动。通孔18(a)与管部件 18(b)因此键合在一起，仅用于轴向运动。在其他实施例中，可以提供不同形式的键。
[0044] 汽缸2具有刻度线19,用于在使用中引导使用者了解腔室20的容积变化的程度。
[0045] 腔室20具有可以通过紧握手柄12并旋转拇指旋转螺母4而从满容积（图3)经 过中间容积（图4)改变至零容积（图5)的容积。汽缸2与螺母4之间的螺纹11/15以及 螺母4与管5之间的螺纹17(a)/17(b)为相同的方向，但有不同的节距。螺纹11/15的节 距是螺纹17 (a) /17 (b)的节距的两倍，从而对于螺母4的一次旋转，密封物3沿腔室20运 动X mm，而管5仅相对于螺母4运动X/2。因此，当螺母4在汽缸2上运动时，中心管5穿 过螺母4和汽缸手柄12的中心运动，从而总是将入口 6与出口 7保持在腔室的中心处。这 在图4中最佳可见。
[0046] 因此，装置1作为气泡捕捉器以容积中心原理工作在所有腔室容积设置中。其还 可以沿任何流向工作，因为流体进入容积的中心，并且在容积的中心离开（但在管5上隔开 180。）。
[0047] 图3示出了接近最大腔室20容积的位置。这通常为在腔室关闭的情况下清除装 置中的空气之后使用的开始容积。典型地，在几乎所有的液体输送操作中，腔室容积将保留 在图3的设置处。图4示出了当腔室容积稍微减少时的位置，而图5示出了零容积的位置， 并且图12示出了周向凹槽25,当完全关闭时，周向凹槽25提供直通路径。典型地，当需要 在液体输送操作结束时排出所有液体时，腔室容积通过图4的设置减少，并且到达图5的设 置。
[0048] 在图5的设置处，入口 6与出口 7通过围绕管5的凹槽25互相连接，在图12中最 佳示出。因为腔室20容积可以减少至零，将存在很少或不存在残余药物。当然，如果装置 用于将药供给至病患，则必须谨慎以确保在腔室容积减少至零的最终阶段，气泡不会排出 来到达患者。容积中心气泡截留保护在接近零容积时不起作用。对于医疗应用，例如输液 器，护士对使用例如注射器的传统装置这方面已经非常熟悉。并且刻度19有利于操作者在 使用过程中监控腔室容积的改变。
[0049] 此外，本领域众所周知的是典型的蠕动泵包括传感器以检测气泡并且如果检测出 气泡在装置1的下游时将发出警告。
[0050] 还可以设想的是，相互啮合的螺纹对中的一对或两对可以包括例如锯齿的特征， 以向操作者提供容积改变的触觉或音频反馈。例如，每轮旋转或每l〇ml容积减少存在一个 "咔哒声"。
[0051] 参照图13至23,本发明的可替换装置100具有汽缸101、柱塞102和中心管103。 腔室104由汽缸101的内表面与柱塞102的内表面115限定。汽缸101具有大体正方形的 横截面形状，从而柱塞被键合至汽缸以防止相互旋转。管103在一端处具有手柄120,其旋 转使得腔室容积改变。
[0052] 中心管103具有与汽缸101的螺纹110(b)啮合的螺纹110(a)，以及与柱塞102的 螺纹111 (b)啮合的螺纹111 (a)。由于汽缸101被形成为具有带圆角的大体正方形横截面 形状的主体105,柱塞102将随之旋转，并且沿螺纹111 (a)上升。而且，汽缸101具有形成 柄106的变窄的端部，柄106具有与中心管103的螺纹110(a)啮合的螺纹110(b)。管103 终止于手柄120处，用于以手抓握装置，手不在汽缸体105处抓握汽缸101。
[0053] 中心管103的螺纹部分位于满容量汽缸容积的外侧，以使得101与102的密封部 分总是在管103的光滑（非螺纹）部分上。
[0054] 中心管103具有沿其长度的导管，其由中心孔形成，终止于腔室104中的液体入口 130与出口 131。再次，这两个角色可以互换。
[0055] 汽缸101与柱塞102分别为左旋螺纹和右旋螺纹，从而使用手柄120旋转管103 时它们沿相反方向同时移动，同时保持入口 130与出口 131位于腔室104的容积中心处。 因此，气泡捕捉器在所有容积设置处都以容积中心原则工作。该捕捉器可沿任何流向工作， 因为流体在容积中心处进入并在容积中心处离开（但与入口成180° )。虽然容积中心原 则在所有容积设置上都起作用，但在较大容积处更有效，并且实际上，当需要清空液体装置 时，在接近剂量结束以前都不需要减少容积。
[0056] 装置100具有以下优点：不需要生产包括具有不同节距的多组螺纹的物品，例如 装置1的螺母4,而是仅由三个主部件构成。
[0057] 参照图24至33,示出了又一装置200。装置200大体上与装置100相似。其具有 汽缸201、柱塞202、以及带有手柄230的中心管203。再次，为了以相同的原理操作，中心 管203上的螺纹210 (a)和211 (a)分别与汽缸201和柱塞202的螺纹210 (b)和211 (b)啮 合。
[0058] 然而，由汽缸201和柱塞202形成的腔室225具有锥形端部结构。这是由于汽缸 201具有漏斗形基座215且柱塞202具有对应的凹形216。这具有以下优势：即使在使用 过程中一些空气积聚在腔室225中，也使得使用者易于从腔室225排空液体。如所示的，管 203提供入口 226与出口 227,入口 226为管子导管226 (a)端部处的开口，而出口 227为通 向导管227 (a)的腔室225中的管子的开口。出口 227(以及没那么重要的，入口 226)自始 至终保持中心定位于腔室225中。
[0059] 图26示出了处于初始位置的装置200,在使用之前，具有直通液流以清除空气。图 27示出了在使用过程中满容积的位置。图28示出了大约半容积的腔室。图27示出了捕捉 器几乎处于关闭位置并且定位使得所有空气都将上升以允许液体首先被排出。装置200以 与装置100相同的方式使用，然而，锥形腔室端部有利于液体更容易地排出。图29示出如 果装置直立定位的话，当液体排出时，如何将所有气泡保留在出口之上。
[0060] 需要理解的是，本发明实现非常高效的气泡截留优点的同时还允许液体排出，留 下很少量或无残留。
[0061] 参照图34至43,装置300包括具有通向腔室304的液体入口 302与出口 303的汽 缸301。螺母305具有与汽缸301外螺纹307啮合的内螺纹306。柱塞308具有用于液流 的内部通道310。
[0062] 如所示的，在使用快结束时，可以通过相对于手柄301转动螺母305而减少容积。 这是受控制的流速，因为汽缸301被标有刻度。在图35中所示的位置处，聚集的所有气泡 被保持在腔室304中，同时，液体经由柱塞308中的通道310在底部离开腔室304。在排空 的过程中，装置300应当被保持在所示的方向，以确保所有气泡都不排出。
[0063] 汽缸301具有凹槽315,而柱塞308具有用于将柱塞与汽缸键合的键316,用于仅 相互平移运动。
[0064] 在图36中示出零容积位置。对于其他实施例而言，这用于初始清除，并且当随后 腔室被扩大时，其将填充液体，并且不应当具有任何气泡。在使用过程中，如果气泡积聚，腔 室304不应当被完全减少至零，但如果装置为透明的，使用者将看到气泡。装置300不将 腔室304出口自始至终保持在容积中心处，然而对于全开启位置或接近全开启位置处的位 置，其是这样做的，全开启位置是在使用过程中在接近给药结束之前使用的位置。出口 303 位于容积中，从而对于腔室容积的大部分范围，气泡将不排出，并且如所述的，装置在使用 过程中将通常具有如图34中所示的腔室打开位置。仅在剂量结束时减少腔室容积。
[0065] 参照图44至53,另一装置400包括圆柱形外壳401、螺母402以及柱塞403。该装 置与装置300使用相同的原理操作。汽缸401和柱塞403形成腔室410。在该情况中，柱塞 403具有液体入口 404,并且外壳401中具有出口 405。入口 404与出口 405对齐，然而，由 于气泡的运动方式，气泡不可能直接穿过。它们将倾向于循腔室表面而行。并且，使用中的 位置为最大容积，在该容积时，出口 405处于腔室容积中心。
[0066] 图45示出了正常的操作（全开）位置，其中，流动在该视图中是从右至左的。图 46示出了部分关闭位置，其将通常仅当接近剂量结束而排出残余液体时过渡性地使用。在 图46中所示的出口位于顶部的直立位置中，所有积聚的气泡将上升至腔室410的顶部，并 且大部分或全部液体将在所有气体离开容积之前排出。图47示出了全关闭位置。这将是 用于清除系统的初始位置和如果没有气泡积聚时的最终位置。如果在使用过程中有任何气 泡积聚，系统仅将关闭至足以排放液体但仍保持气体（如图46所示）。
[0067] 值得注意的是，在各个实施例中，本发明提供用于例如医疗输液线的液体供给中 的气泡截留。其还允许任意剩余液体的排放。这非常有利，尤其在液体容积较小时，例如在 新生儿应用中，因此需要确保所有的剂量都被实施。
[0068] 本发明不限于所述实施例，但可以在结构与细节上改变。例如，在具有中心管的装 置100与200中，根据制造标准，入口与出口孔可以不180°分开。更加可行的使它们90° 分开。实际上，对于具有中心管的实施例，入口可以不在中心管中，而是通过外壳壁进入腔 室中。将出口设置在此位置对于气体截留更重要。而且，装置可以用于例如燃料管线的其 他应用。
【权利要求】
1. 一种液体供给气泡截留装置，包括： 外壳（201)， 柱塞（202)，其被布置成在所述外壳中运动以限定腔室， 腔室入口（226)， 腔室出口（227)，以及 其中，所述柱塞与所述外壳被布置成相互运动以改变所述腔室的容积，同时保持所述 出口被定位于所述腔室容积中，以防止气体在使用过程中流出。
2. 根据权利要求1所述的气泡截留装置，其中，对于一系列腔室容积，柱塞（202)与所 述外壳（201)适于将所述出口（227)大体上保持在腔室容积中心处。
3. 根据权利要求1或2所述的气泡截留装置，其中，所述入口（226)与所述出口（227) 在穿过腔室延伸的管（203)中。
4. 根据权利要求3所述的气泡截留装置，其中，所述外壳、所述柱塞以及所述管相对于 彼此可运动，从而当容积改变时，所述出口保持位于所述腔室容积中。
5. 根据权利要求4所述的气泡截留装置，其中，所述外壳、所述柱塞以及所述管通过节 距螺纹地啮合，从而相对的旋转运动引起所述出口（227)相对于所述外壳运动。
6. 根据权利要求5所述的气泡截留装置，其中，所述入口（226)与所述出口（227)相 邻。
7. 根据权利要求6所述的气泡截留装置，其中，所述入口（226)与所述出口（227)大致 在直径上相对。
8. 根据权利要求3至7中任一项所述的气泡截留装置，其中，所述管（203)具有入口导 管（226(a))，其从所述管的一端延伸至形成所述入口的所述管的开口（226)。
9. 根据权利要求3至8中任一项所述的气泡截留装置，其中，所述管（203)具有出口导 管（227(a))，其从形成所述出口的所述管的开口（227)延伸至所述管（203)的端部。
10. 根据权利要求3至10中任一项所述的气泡截留装置，其中，所述管（203)与所述柱 塞（202)螺纹地啮合。
11. 根据权利要求10所述的气泡截留装置，其中，所述管（203)与所述外壳螺纹地啮 合，并且螺距被设置成使得所述管相对于所述柱塞和所述外壳的旋转引起所述柱塞在所述 外壳中平移运动，以改变所述腔室容积，一个旋转方向使得容积增加，而相反的方向使得容 积减小。
12. 根据权利要求3至11中任一项所述的气泡截留装置，其中，所述外壳和所述柱塞配 置有表面（215、216)，以在所述腔室（225)的端部处提供圆锥腔室形状，所述柱塞（202)朝 向所述圆锥腔室形状运动以减小容积。
13. 根据权利要求1或2所述的气泡截留装置，其中，所述外壳（2)具有螺纹（11)，其 与螺母（4)的螺纹（15)啮合，并且所述螺母连接至所述柱塞（3)，从而所述螺母的旋转引起 所述柱塞平移，以改变所述腔室（20)容积。
14. 根据权利要求13所述的气泡截留装置，其中，所述外壳（2)具有外螺纹（11)，并且 所述螺母（4)具有内螺纹（15)。
15. 根据权利要求13或14所述的气泡截留装置，其中，所述螺母包括用于使用者旋转 的手指抓握装置（8)。
16. 根据任一前述权利要求所述的气泡截留装置，其中，所述装置包括刻度线（19)，以 指示腔室容积改变。
17. 根据权利要求16所述的气泡截留装置，其中，所述刻度线（19)在所述外壳上。
18. 根据任一前述权利要求所述的气泡截留装置，其中，所述外壳包括与所述装置的另 一部件相接合的特征，以提供指示腔室容积改变程度的触觉或音频的操作者反馈。
19. 根据任一前述权利要求所述的气泡截留装置，其中，所述入口（302)和所述出口 (303)在所述外壳（301)和/或所述柱塞（308)中。
20. 根据权利要求19所述的气泡截留装置，其中，所述入口（302)和所述出口（303)在 所述外壳中，并且所述柱塞（308)具有内部导管（310)，其被布置成在所述柱塞的关闭位置 互相连接所述入口和所述出口。
21. 根据权利要求19所述的气泡截留装置，其中，所述入口（404)在所述柱塞（403) 中，并且所述出口（405)在所述外壳（401)中。
22. 根据权利要求21所述的气泡截留装置，其中，所述入口（404)与出口（405)同轴。
23. 根据任一前述权利要求所述的气泡截留装置，其中，所述装置适于连接于医疗液体 供给系统中。
24. 根据权利要求23所述的气泡截留装置，其中，所述系统为输液系统。
25. -种用于将液体输送至身体的医疗液体供给系统，所述系统包括供给管和连接至 所述供给管的权利要求1至24中任一项所述的装置。
26. 根据权利要求25所述的医疗液体供给系统，其中，所述系统为输液系统。
【文档编号】A61M5/36GK104144719SQ201280062202
【公开日】2014年11月12日 申请日期:2012年12月14日 优先权日:2011年12月20日
【发明者】基思·布莱恩 申请人:科克理工学院